JP5738425B2 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、特に各太陽電池素子に設けられた電極同士が配線材を介して接続されることにより、複数の太陽電池素子が電気的に接続されて構成される太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。

太陽電池素子は、一般に太陽光を受光する受光面と、太陽光を受光しない裏面とを有し、表裏に配線材（タブ）との接合用の集電電極（バス電極）と裏面電極が形成されている。そして、太陽電池モジュールにおいては、配線材が、一つの太陽電池素子の受光面上に形成された集電電極と、この太陽電池素子に隣接する他の太陽電池素子の裏面に形成される裏面電極とを交互に接続する。配線材としては、例えば銅などの良導体が用いられる。

太陽電池素子は、例えばシリコン等の半導体基板上で光電変換を行う光電変換部と、光電変換部で生成された光生成キャリアを集電する細線電極（グリッド電極）と、集電された光生成キャリアを細線電極から配線材に伝達するため配線材に接合される集電電極を備える。

集電電極は配線材を接合するための電極であり、細線電極と交差するように太陽電池素子上に複数本形成される。集電電極と細線電極は、いずれも導電性ペーストを焼成して形成される。導電性ペーストは、例えばガラスまたは樹脂をバインダーとし、銀（Ａｇ）などの良電導材の粒子をフィラーとして含有したものである。

上述のような例えば銅からなる配線材と銀粒子を含む導電性ペーストから形成された集電電極とをはんだによって接合して構成された太陽電池モジュールが、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の太陽電池モジュールにおいては、集電電極に樹脂硬化型導電性ペーストを用いた太陽電池と配線材との密着性を向上させることを目的としている。この集電電極は、熱硬化性樹脂組成物と導電性の粉末とを混合した導電性ペーストを焼成したものであり、熱硬化性樹脂は体積割合で７０％以上がガラス転移点が８０℃以上２００℃以下の樹脂を含む。太陽電池モジュールは、集電電極に鉛フリーのはんだをコーティングした配線材がはんだ付けされるように構成されている。

また、別の例として太陽電池素子の集電電極と配線材とをはんだ付けする際に使用するフラックスによる製造設備の汚染を防止してフラックスに起因した太陽電池素子の破損を抑制することを目的とした太陽電池モジュールが、例えば特許文献２に開示されている。

特許文献２に記載の太陽電池モジュールにおいては、集電電極が、接続タブを接続する面に電極の長手方向と略平行な方向に延在する突出部を備えるように構成することで、フラックスを用いることを前提にしつつも、フラックスに起因した破損を抑制している。

通常太陽電池モジュールには、例えば、Ｓｎ-３Ａｇ-０．５Ｃｕ、Ｓｎ-Ｃｕなどの錫（Ｓｎ）系のはんだが用いられる。はんだで接合する方法では、集電電極および配線材の各表面に形成された酸化物などを除去するために、集電電極の表面と配線材の表面との少なくとも一方のはんだ接合部にフラックスを塗布する必要がある。そして、配線材と集電電極を押し当てた状態で加熱することによって、フラックスの還元作用で集電電極の表面および配線材の表面の酸化膜が除去され、はんだによる接合が実現される。

また、上記特許文献とは異なり、配線材と集電電極とを樹脂接着剤によって接合した太陽電池モジュールの製造方法が、例えば特許文献３に開示されている。

特許文献３に記載の太陽電池モジュールの製造方法においては、製造時間の短縮を可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的として、複数の太陽電池素子それぞれの受光面と裏面に、配線材を樹脂接着剤の硬化温度より低い温度で仮接着した後に、複数の太陽電池素子を一括して樹脂接着剤の硬化温度以上の温度で熱圧着するように構成している。

特許文献３においては、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などでコートされたＮｉボール、またはプラスチックボールにＡｕなどをコートした導電粒子を含有した熱硬化性樹脂接着剤を集電電極上に配置し、配線材を押し当てた状態で加熱することで、配置された樹脂接着剤が硬化し、配線材と集電電極との接続を実現している。この場合、配線材と集電電極との物理的接続は熱硬化性樹脂接着剤によって実現され、配線材と集電電極との電気的接続は含有している導電粒子との接触にておこなわれる。また、熱硬化性樹脂接着剤としてはエポキシ樹脂を主成分とする帯状フィルムを用いている。

特開２００５−２１７１４８号公報 特開２００９−２７２４０６号公報 国際公開第２００９／０１１２０９号

上述したように、特許文献１および特許文献２に記載の太陽電池モジュールは、銅を含む配線材と銀粒子を含む導電性ペーストを含む集電電極とをはんだによって接合するように構成している。そのため、はんだで接合する方法においては、銅などの良導体の金属で形成される配線材とシリコンなどの半導体で形成される太陽電池素子との大きな熱膨張差によって発生する熱応力に抗しきれずに、集電電極が太陽電池素子から剥離するという問題点があった。

さらに、特許文献２に記載されているように、はんだ接合部に必要なフラックスは、太陽電池素子の表面において電極以外の箇所にも濡れ広がって製造装置を汚染し、太陽電池素子を破損するなど、歩留まりの低下を引き起こす原因となっていた。また、汚染された製造装置を頻繁に清掃する必要があるため、生産性が低下するという問題もあった。

また、特許文献３に記載の太陽電池モジュールの製造方法においては、配線材と集電電極とを樹脂接着剤によって接合するように構成している。このように、熱硬化性樹脂を用いる方法においては、配線材と集電電極との電気的接続は導電粒子の接触によって成立している。そのため、配線材と集電電極との間の電気抵抗がはんだを用いて接合した場合の約１０倍大きくなり、所望の特性が得られなくなるという問題点があった。

また、樹脂接着剤を用いた場合の配線材と集電電極との接合力は、はんだを用いた場合の約１／１０と小さいため、接合信頼性が低下するという問題があった。

さらには、太陽電池素子の受光面上に形成される集電電極の材料として用いられる銀（Ａｇ）粒子を含むペーストは、大変高価であり、例えば特許文献１および３に示されるように、集電電極の幅を配線材と同等もしくはそれより大きく設定して、通常用いられる１〜２ｍｍで形成するには多量のＡｇが必要になるため、製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、集電電極を形成するために必要な導電ペーストを削減しても、集電電極と太陽電池素子が十分な機械的強度を有して接合することによって集電電極の剥離を防止し、また配線材と集電電極との接合信頼性を向上した太陽電池モジュールとその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールにおいては、複数の太陽電池素子を電気的に接続する配線材と、太陽電池素子の受光面上に設けられ、配線材と平行な第１の方向に延在し、第１の方向に垂直な断面において、配線材より幅が小さい太陽電池素子の集電電極と前記配線材の下面の全面とが溶融させたはんだで接合したはんだ接合部を有し、前記はんだ接合部の形状は前記集電電極にむかって徐々に狭くなる形状であって、前記はんだ接合部の側面を熱硬化性樹脂で覆う構造、を備えるものである。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法においては、複数の太陽電池素子が配線材により電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池素子の受光面上に受光面に平行な第１の方向に延在するように形成された集電電極上に熱硬化性樹脂組成物を配置する第１工程と、熱硬化性樹脂組成物の軟化温度以上かつ硬化開始温度未満に加熱しつつ、はんだで被覆され、第１の方向に垂直な断面において前記集電電極より幅が大きい配線材を第１工程で配置された熱硬化性樹脂組成物の上から集電電極に向かって押圧して、集電電極と配線材を接触させるとともに、熱硬化性樹脂組成物を集電電極の側方に移動させる第２工程と、第２工程で接触した集電電極および配線材と、第２工程で移動した熱硬化性樹脂組成物とを、熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度以上かつはんだの融点以上に加熱しつつ、集電電極と配線材を溶融させたはんだで接合し、はんだ接合部を形成すると共に、前記はんだ接合部の形状は前記集電電極にむかって徐々に狭くなる形状を形成し、前記はんだ接合部の側面を熱硬化性樹脂で覆う第３工程とを備えるものである。

本発明に係る太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、集電電極を形成する材料を削減できるとともに、集電電極の太陽電池素子からの剥離を抑制し、配線材と集電電極の接合信頼性を向上した太陽電モジュールとその製造方法を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１の太陽電池ストリングを示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１の太陽電池ストリングの構造を示す平面図である。 図４−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池ストリングの接合構造を示す断面図である。 図４−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池ストリングの接合構造を示す断面図である。 図５−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図５−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図５−３は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図５−４は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態２の太陽電池ストリングの接合構造を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態３の太陽電池ストリングの接合構造を示す断面図である。 図９−１は、本発明の実施の形態４の太陽電池ストリングの構造を示す平面図である。 図９−２は、本発明の実施の形態４の太陽電池ストリングの構造を示す平面図である。 図１０は、本発明の実施の形態４の太陽電池ストリングの接合構造を示す断面図である。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

実施の形態１．
（太陽電池モジュールの構成）
図１は、本発明を実施するための実施の形態１における太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池素子１が配線材２によって接続された太陽電池ストリング１０、受光面保護材１１、裏面保護材１２および封止材１３を含んで構成されている。

そして、太陽電池ストリング１０は、太陽電池モジュール１００の表面側（太陽電池素子１の受光面１ａ側）に配置された受光面保護材１１と、受光面１ａと反対側（太陽電池素子１の裏面１ｂ側）に配置された裏面保護材１２との間に封止剤１３と共に封止されている。この太陽電池モジュール１００では、受光面保護材１１側から光が入射する。配線材２の材料としては、例えば銅などの良導体表面にはんだコートしたものが用いられる。

受光面保護材１１は、透光性を有する材料からなり、太陽電池ストリング１０を構成する太陽電池素子１の受光面１ａ側に配置されて太陽電池素子１の受光面１ａ側を保護する。受光面保護材１１の材料としては、例えばガラスまたは透光性プラスチックが用いられる。

裏面保護材１２は、太陽電池ストリング１０を構成する太陽電池素子１の受光面１ａと反対側の面（裏面１ｂ）側に配置されて、太陽電池素子１の裏面１ｂ側を保護する。裏面保護材１２の材料としては、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）などの透明フィルム、またはＡｌ箔をサンドイッチした積層フィルムなどが用いられる。

封止材１３は、太陽電池ストリング１０と受光面保護材１１との間、および太陽電池ストリング１０と裏面保護材１２との間に配置される。封止材１３の材料としては、例えばＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate Copolymer）、シリコーン、ウレタンなどの透光性のある樹脂が用いられる。

また、図１に示すように、太陽電池ストリング１０は、所定の配列方向に配列された複数の太陽電池素子１と、配線材２とを有する。複数の太陽電池素子１は、所定の配列方向において所定の距離だけ離間して配列されている。なお、図１においては、太陽電池ストリング１０のうち２つの太陽電池素子１を示しているが、電気的に接続される太陽電池素子１の数量はこれに限定されるものではなく、より多くの太陽電池素子１を備えて構成することができる。

図２は、複数の太陽電池素子１を配線材２によって接続した太陽電池ストリング１０の斜視図である。図２に示すように、太陽電池素子１は、受光面１ａに形成された光電変換部、光電変換部から光生成キャリアを集電する細線電極（グリッド電極）３、および細線電極３から光生成キャリアを集電し配線材２と接合する集電電極（バス電極）４を有している。

そして、太陽電池ストリング１０は、受光面１ａ上に形成された集電電極４と、隣接する他の太陽電池素子１の裏面１ｂ上に形成された裏面電極５とが、図１及び図２に示されるように交互に配線材２によって電気的に直列に接続されている。配線材２の電極幅は例えば１〜２ｍｍに設定される。

図２に示されるように、細線電極３は、効率よく集電する必要から、例えば太陽電池素子１の面内全域にわたって、数十本が等間隔に形成される。細線電極３の電極幅は、光電変換部領域を大きくするため、数十μｍと狭く設定される。

集電電極４は、配線材２を接合するための電極であり、細線電極３と交差するように形成されている。集電電極４は、太陽電池素子１上に例えば２乃至４本等複数本形成される。集電電極４の電極幅は、例えば１ｍｍ未満に設定される。細線電極３および集電電極４は、それぞれ底面部において光電変換部に接続し受光面と固着している。

細線電極３および集電電極４は、いずれも導電性ペーストを焼成して形成される。導電性ペーストは、例えばガラスまたは樹脂をバインダーとし、銀（Ａｇ）などの良電導材の粒子をフィラーとして含有したものである。他に、スパッタ・蒸着などのドライプロセスによる成膜方法、またはめっきなどのウエットプロセスによる成膜方法を用いて集電電極４を形成してもよい。

太陽電池素子１の光電変換部は、例えば、厚さが１００〜２００μｍのｐ型シリコンを基板として以下のように構成される。ｐ型シリコン基板の受光面１ａ側には、リン拡散によってｎ型不純物層（不純物拡散領域：図示せず）が形成され、さらに入射光の反射を防止して変換効率を向上させるためのシリコン窒化膜を含む反射防止膜が表面処理により設けられる。従って、太陽電池素子１の第１の面すなわち受光面１ａは、光電変換部（光電変換部領域）となっている。

また、ｐ型シリコン基板（以下、単に基板）の第２の面すなわち裏面１ｂには、高濃度不純物を含んだｐ＋不純物層が形成されている。また、入射光の反射および電力の取り出しを目的として第２の面に、図１に示されているように裏面電極５が設けられている。なお、上記では、基板としてｐ型シリコンを用いる場合を示したが、基板としてｎ型シリコンを用いる場合も、不純物層の導電型等を変更すれば本発明が適用できるのは言うまでも無い。

図３は、太陽電池ストリング１０の構造を示す平面図である。図示の都合上、太陽電池素子１を一つだけ取り出して示している。図３に示されるように、太陽電池素子１の受光面１ａ上には、細線電極３および集電電極４が配置されている。集電電極４上には、さらに集電電極４を覆うように配線材２が配置されている。図３では、集電電極４は、配線材２に重なる位置において点線で示されている。

図３に示されるように、細線電極３に交差するように集電電極４が設けられ、集電電極４の上にはんだ接合により配線材２が配置されている。従って、光電変換部で生成した光生成キャリアは細線電極３で集電され、細線電極３で集電された光生成キャリアは、さらに集電電極４で集電され、集電電極４で集電された光生成キャリアは、はんだ接合された配線材２に伝達される。

図４−１および図４−２は、太陽電池ストリング１０の接合構造を示す断面図であり、図４−１は、図３で示した太陽電池素子１のＡ−Ａにおける断面図、図４−２は、図３で示した太陽電池素子１のＢ−Ｂにおける断面図である。図３で示すように、太陽電池素子１の受光面１ａには集電電極４および細線電極３が複数本形成されるが、図４−１および図４−２においては、集電電極４の１本の断面を示す。

図４−１は、集電電極４が細線電極３と交差する接続部と、隣り合う接続部との間における断面図である。切断面が１つの接続部と隣り合うもう一つの接続部との間の位置であるので、図４−１から明らかなように、集電電極４の断面は示されているが、細線電極３の断面は示されていない。図４−１に示されるように、太陽電池素子１の受光面１ａ上において、集電電極４は受光面１ａに平行な紙面垂直方向（第１の方向）に延在するように配置されている。

配線材２の下面全面と集電電極４が溶融させたはんだではんだ接合し、はんだ接合部６を形成している。はんだ接合部６の断面形状は配線材２の下面から集電電極４にむかうにつれて徐々に狭くなる形状を有し、集電電極４の側面にも濡れ広がっている。はんだ接合部６の形状に変曲点をもたないことから、応力集中の箇所がないため、信頼性の高いはんだ接合が実現できる。また、はんだ接合部６の側面を熱硬化性樹脂７で覆うため、はんだ接合部６が補強され、はんだ接合部６の接合信頼性をさらに高めることができる。

ここで、集電電極４は、図４−１に示す断面（第１の方向に垂直な断面）において、配線材２の幅より小さい。すなわち、配線材２の幅は、配線材２および集電電極４が延在する方向に垂直な断面において、集電電極４の幅より大きくなっている。本実施の形態においては、例えば配線材２の幅が１〜２ｍｍ、好ましくは１．２〜１．５ｍｍの場合、集電電極４の幅は、０．１〜０．８ｍｍ、好ましくは０．４〜０．６ｍｍに設定される。

また、はんだは配線材２の周囲にコートされたものを用いたが、少なくとも配線材２の下面にコートされていればよい。

熱硬化性樹脂７の材料は、例えば有機酸を含有または有機酸を硬化剤に用いた熱硬化性エポキシ樹脂組成物が用いられる。また、はんだ６は、ＰｂフリーのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２２０℃）、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−０．７Ｃｕ（融点２３０℃）、Ｓｎ−８．８Ｚｎ（融点１９９℃）、もしくはＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ（融点１３８℃）などのＰｂフリーの低融点はんだでもよいし、Ｐｂ−Ｓｎ（融点１８３℃）などのＰｂを含有するはんだを用いてもよい。

また、図４−２は、集電電極４が細線電極３と交差する接続部における断面図である。切断面が接続部の位置であるので、図４−２から明らかなように、集電電極４の断面と共に細線電極３の断面も示されている。図４−２に示されるように、太陽電池素子１の受光面１ａ上において、細線電極３は、受光面１ａに平行でかつ紙面垂直方向（第１の方向）に交差する方向（第２の方向）に延在するように配置され、集電電極４と接続している。

さらに集電電極４と細線電極３が交差する接続部上において、溶融させたはんだにより集電電極４および細線電極３と接合してはんだ接合部６を形成するように配線材２が配置されている。すなわち、太陽電池素子１の集電電極４および細線電極３と配線材２は、はんだによって接合されている。なお、図４−２においては、集電電極４と細線電極３の境界に相当する位置を便宜上点線で示しているが、実際に明示的な境界があるわけではない。

さらに、少なくとも、配線材２の側面と細線電極３上面の一部が熱硬化性樹脂７で覆われて、熱硬化性樹脂７が配線材２の側面と細線電極３上面の双方にはんだを溶融させて接合している。このように、配線材２と細線電極３のはんだ接合部６を熱硬化性樹脂７で補強することによって、配線材２が細線電極３および集電電極４のはんだ接合部６の接合信頼性を向上させる。

一方、本実施の形態では図１の断面図に示すように、太陽電池素子１の裏面１ｂ側には、裏面電極５が設けられている。裏面電極５は、第１の面である受光面１ａ側の配線材２に対応した位置（配線材２と太陽電池素子１の厚さ方向に重なる位置）に設けられている。ここでは、裏面電極５は、熱硬化性樹脂７の間に島状に形成され、第１の面である受光面１ａの集電電極４と同様の方法で配線材２と接合されている。

裏面電極５は、上述のように島状に形成されていてもよいし、配線材２と同じ方向に、太陽電池素子１の長手方向に線上に形成されてもよい。

また、裏面電極５と配線材２の他の接合方法として、導電粒子を含有した熱硬化性接着材を用いても良い。裏面電極５は、受光面１ａ側と反対側の裏面１ｂ側に形成されているので、電極サイズを大きくとることができるため、導電粒子を含有した熱硬化性接着剤を用いても、接続抵抗を小さくすることができる。また、通常のはんだ接合と同じく、フラックスを用いたはんだで接合してもよい。

なお、本実施の形態では複数の太陽電池素子１が接続されてなる太陽電池ストリング１０と保護材１１，１２と封止材１３とを含んだものを太陽電池モジュール１００としているが、これに限らず保護材１１，１２と封止材１３とを含まないものも太陽電池モジュール１００に含むものとする。

また、本実施の形態の太陽電池素子１は略平板状を成すが、太陽電池素子１は、平板状のものに限られるものではなく、例えば、フレキシブルなシート状、或いは立方体状などでもよく、受光面１ａに形成された集電電極４に配線材２が接合される太陽電池素子１であれば適用することができる。本実施の形態において、複数の太陽電池素子１を配線材２で接続した太陽電池ストリング１０を示したが、太陽電池素子１が１枚の場合にも適用可能である。

さらに、本実施の形態の集電電極４は、受光面１ａに複数本が平行に形成されているが、集電電極４は平行でないものでもよく、受光面１ａに１本以上形成されている太陽電池素子１であれば適用することができる。

（太陽電池モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態における太陽電池モジュール１００の製造方法を説明する。図５−１〜図５−４は、本実施の形態１の太陽電池モジュール１００の製造方法のうち、特に太陽電池素子１と配線材２との接合の方法を詳細に説明するための断面図である。

図５−１は、太陽電池素子１と配線材２の接合の方法における最初の状態を示している。太陽電池素子１の受光面１ａ上に例えばスクリーン印刷法または加圧印刷法を用いて、銀ペーストが塗布され、乾燥後約８００℃の高温でペーストを焼成することで、集電電極４と細線電極３（図２及び図３に図示するが、図５−１〜図５−４には図示せず）が形成されている。太陽電池素子１の受光面１ａには集電電極４および細線電極３が複数本形成されているが、図５−１〜図５−４においては、集電電極４の１本の断面を示す。ここで集電電極４は、受光面１ａに平行な紙面垂直方向（第１の方向）に延在するように配置されている。

次に、図５−２に示すように、ペースト状の熱硬化性樹脂７の硬化前のもの（熱硬化性樹脂組成物７ａ）を、例えば転写またはインクジェット法を用いて集電電極４上に配置する。なお、熱硬化性（エポキシ）樹脂組成物７ａは、エポキシ樹脂と有機酸を含む硬化剤または有機酸を硬化剤として使用したものが用いられる。この有機酸はフェノール硬化剤または／および酸無水物硬化剤または／およびカルボン酸硬化剤を含有する。有機酸を含有または有機酸を硬化剤に用いた熱硬化性（エポキシ）樹脂組成物７ａは、樹脂組成物自体がフラックス活性（はんだ酸化膜の還元）を示すため、はんだ付け部にフラックスを塗布しておく必要がなくなり、フラックスを用いなくても良好なはんだ接合が可能となる。

次に、図５−３に示すように、第１の方向に垂直な断面において、集電電極４よりも幅の広い配線材２の搭載位置合わせを実施する。配線材２は集電電極４の直上に位置する。配線材２は、例えば、良導体である銅線の周囲にはんだ６をコート（被覆）したものが用いられる。

図５−４は、配線材２を集電電極４上に押し付け、２段階の条件で加熱した後の状態を示す断面図である。

まず、第１段階の加熱として、熱硬化性樹脂組成物７ａが軟化する温度（約１００℃）に加熱し、配線材２を集電電極４の位置する方向に加圧し、押し付ける。

熱硬化性樹脂組成物７ａは１００℃程度の低温で最も粘度が小さくなる。そのため、熱硬化性樹脂組成物７ａは、低い荷重で容易に集電電極４上から排除されて集電電極４の側方に移動し、配線材２と集電電極４を接触させることができる。

次に、第２段階の加熱として、少なくとも熱硬化性樹脂組成物７ａ及び配線材２にコートされたはんだの温度が、熱硬化性樹脂組成物７ａの硬化開始温度以上でかつはんだの融点以上（１５０〜２５０℃）になるように加熱する。熱硬化性樹脂組成物７ａの硬化過程で、配線材２の表面に設けられたはんだ６の表面の酸化膜および集電電極４の表面の酸化膜が熱硬化性樹脂組成物７ａに含まれていた有機酸によって還元除去され、配線材２と集電電極４とが溶融させたはんだで接合されはんだ接合部６を形成する。このとき、有機酸のフラックスとしての作用とはんだ６の濡れ性によって、集電電極４の側面にもはんだが濡れ広がる。はんだ接合部６の断面形状は配線材２の下面から集電電極４にむかうにつれ、徐々に狭くなる形状を有する。はんだ接合部６の側面に排出された熱硬化性樹脂組成物７ａは、さらに加熱されて、はんだ接合部６の側面で硬化し、熱硬化性樹脂７となる。

なお、本実施例の図５−４のはんだの加熱方法として、ランプを用いれば、配線材２に接触せずに加熱ができるため、配線材２がはんだでコートされていても、加熱ツールにはんだが付着することなく、配線材２と集電電極４を生産性よく、はんだ接合することができる。

なお、熱硬化性樹脂組成物７ａの硬化をさらに短時間で確実に進行させるために、熱硬化性樹脂組成物７ａの硬化開始温度以上でかつはんだの融点以上（１５０〜２５０℃）に加熱した状態で、例えば２分〜１時間加熱を継続しベークを行ってもよい。

ここで、はんだ６および熱硬化性樹脂７の材料を適切に選択することにより、はんだ接合が完了するとともに熱硬化性樹脂７の硬化も完了することも可能である。また、加熱温度は、適用するはんだ６の融点および熱硬化性樹脂７の材料に応じて適宜設定される。また、本実施の形態では、ペースト状の熱硬化性エポキシ樹脂組成物７ａを用いたが、半硬化状態（Ｂステージ）のフィルムを用いてもよい。

そして、一つの太陽電池素子１の受光面１ａ上に形成された集電電極４と、他の太陽電池素子１の裏面１ｂに形成された裏面電極５とを配線材２により電気的に接続する。このような接続を繰り返すことにより、複数の太陽電池素子１が電気的に接続された太陽電池ストリング１０が形成される。

その後、受光面側保護材１１と裏面側保護材１２との間に狭持される封止材１３の中に太陽電池ストリング１０を封止する。以上の工程を実施することにより、実施の形態１における太陽電池モジュール１００が得られる。

（作用効果）
本実施の形態における太陽電池モジュール１００においては、配線材２と集電電極４のはんだ接合部６の断面形状に変曲点がないため、応力集中が発生せず、はんだ接合の信頼性を向上させることができる。また、はんだ接合部６の側面を熱硬化性樹脂７で補強することにより、さらに、はんだ接合部６の機械的強度を高めることができ、さらに高い配線材２と集電電極４の接合性を高める効果がある。

よって、集電電極４の幅を狭くした場合においても、集電電極４の剥離を防止し、配線材２と集電電極４の接合信頼性を向上した太陽電モジュールとその製造方法を得ることができる。

また、集電電極４がはんだ６にて配線材２と接合することにより、接合部の電気抵抗を小さくすることができる。

また、集電電極４は配線材２よりも幅が狭いため、集電電極４を形成するために必要な銀などの導電ペーストの使用量を削減することができる。その結果、太陽電池モジュール１００のコストを低減することができる。すなわち、導電ペースト削減によるコストの低減と配線材２と太陽電池素子１との信頼性の高い電気的接続を両立できる。

さらに、はんだ６が集電電極４の側面も覆うため、集電電極４と配線材２の接合部の電気抵抗をさらに小さくすることができる。

また、配線材２は銅を含み、集電電極４は銀を含むため、電気抵抗の低い高効率な太陽電池モジュールを得ることができる。

また、有機酸を含有または有機酸を硬化剤に用いた熱硬化性（エポキシ）樹脂組成物７ａは樹脂組成物自体がフラックス活性（はんだ酸化膜の還元）を示すため、フラックスを用いることがなくても、配線材２の表面に設けられたはんだ６の表面の酸化膜および集電電極４の表面の酸化膜が還元され、配線材２と集電電極４の良好なはんだ接合が可能となる。よって、フラックスを用いた場合に発生する製造装置の汚染による不良や製造装置の清掃による生産性の低下を抑制することができる。さらに、フラックスの残渣が受光面１ａに残り、残留イオンが特性の劣化を引き起こす懸念を低減することができる。

さらに、本実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法においては、はんだ６によって配線材２と集電電極４を接合させた後に、さらに熱硬化性樹脂７の硬化開始温度より高い温度でベークを行うことにより、より確実に熱硬化性樹脂組成物７ａを硬化させることができる。よって、集電電極４と太陽電池素子１との接合強度をより高くし、集電電極４の剥離を確実に防止することができる。

実施の形態２．
（太陽電池モジュールの構成）
図６は、本発明を実施するための実施の形態２の太陽電池モジュール２００における太陽電池素子１と配線材２とからなる太陽電池ストリング２０の接合構造を示す断面図である。また、図６は、図４−１と同様に、集電電極４が細線電極と交差する接続部と、隣り合う接続部との間における断面図である。図６においても、太陽電池素子１の受光面１ａ上において、集電電極４は受光面１ａに平行な紙面垂直方向（第１の方向）に延在するように配置されている。

上記実施の形態１では、図４−１および図４−２に示すように、熱硬化性樹脂７は配線材２と集電電極４のはんだ接合部６の側面を覆い、はんだ接合部６の接合信頼性を高める場合を示したが、本実施の形態２においては、図６に示すように、熱硬化性樹脂７０は配線材２を被覆したはんだ６を介して配線材２の側面とも固着し、はんだ６で被覆された配線材２の側面と受光面１ａとを接続するように集電電極４の側面を覆っている。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

（太陽電池モジュールの製造方法）
図７は、実施の形態２の太陽電池モジュール２００の製造方法を説明するための断面図で、太陽電池ストリング２０の接合構造の断面を示している。上記実施の形態１においては、図５−２に示すように、ペースト状の有機酸を含有または有機酸を硬化剤に用いた熱硬化性樹脂７の硬化前のもの（樹脂硬化性樹脂組成物７ａ）を、集電電極４上からはみ出さないように配置したが、本実施の形態２においては、図７に示すように、熱硬化性樹脂組成物７０ａが集電電極４上から張り出して、受光面１ａの一部を覆うように配置する。

これによって、配線材２を集電電極４上に押し付け加熱した場合に、熱硬化性樹脂組成物７０ａの濡れ性によって、熱硬化性樹脂組成物７０ａが配線材２の側面を這い上がり、配線材２の側面を覆うようになる。よって、図６に示すように、熱硬化性樹脂７０は、配線材２の底面だけでなく、配線材２の側面ともはんだを介して固着して、受光面１ａと接続する。

以上のように、集電電極４の側面を覆う熱硬化性樹脂組成物７０ａを多くすればするほど、熱硬化性樹脂７０が配線材２の側面と太陽電池素子１とも接着し、配線材２の接合信頼性をより向上することができる。一方、受光面１ａに入射する太陽光が遮られる影響を極力低減するためには、熱硬化性樹脂組成物７０ａの張り出し量は、基板上面側からの平面視において、配線材２からはみ出さないように配置するか、はみ出し量を少なくすることが好ましい。

（作用効果）
本実施の形態２においては、上記図７に示す工程において、熱硬化性樹脂組成物７０ａの配置する量を多くして、受光面１ａ上に張り出すようにしたため、図６に示すように、熱硬化性樹脂７０が配線材２の側面とも固着することにより、配線材２と太陽電池素子１とをさらに強固に接合させることができる。よって集電電極４の剥離だけでなく、配線材２の剥離をさらに抑制することができ、より接合信頼性を向上することができる。

実施の形態３．
（太陽電池モジュールの構成）
図８は、本発明を実施するための実施の形態３の太陽電池モジュール３００における太陽電池素子１と配線材２とからなる太陽電池ストリング３０の接合構造を示す断面図である。また、図８は、図４−１と同様に、集電電極４０が細線電極と交差する接続部と、隣り合う接続部との間における断面図である。図８においても、太陽電池素子１の受光面１ａ上において、集電電極４０は受光面１ａに平行な紙面垂直方向（第１の方向）に延在するように配置されている。

上記実施の形態１では、図４−１に示すように、集電電極４が受光面１ａ上に１本配置されている場合を示したが、本実施の形態３においては、図８に示すように、集電電極４が分断されて、配線材２よりも幅の狭い集電電極４０が配線材２の下に２本設けられる。そして、配線材２が２本の集電電極４０とはんだ接合されるとともに、熱硬化性樹脂７１が２本の集電電極４０の間を埋めるように、集電電極４０を補強し、配線材２と固着している。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

（作用効果）
本実施の形態においては、配線材２を熱硬化性樹脂組成物７１ａ（図示せず）が配置された集電電極４０上に押し付ける場合に、２本配置された集電電極４０によって、熱硬化性樹脂組成物７１ａが太陽電池素子１の受光面１ａへ流出する量を低減することができる。そのため、熱硬化性樹脂組成物７１ａの流出によって受光面積を狭くする影響を小さくでき、より効率のよい特性を得ることができる。

また、集電電極４０が分断されていることにより、集電電極４０を形成するために必要な導電ペーストの使用量をさらに削減してコストを低減することができる。なお、本実施の形態では集電電極４０を２本設けた例を示したが、３本以上でも同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
（太陽電池モジュールの構成）
図９−１及び図９−２は、本発明を実施するための実施の形態４の太陽電池モジュール４００における太陽電池素子１と配線材２とからなる太陽電池ストリング３１の構造を説明するための平面図である。図１０は、本実施の形態の太陽電池モジュール４００の太陽電池素子１と配線材２との接合構造を示す断面図である。また、図１０は、図９−１で示した太陽電池ストリング３１の構造を説明するための太陽電池素子１のＣ−Ｃにおける断面図である。

上記実施の形態１では、図１〜図３に示すように、集電電極４は受光面１ａ上に連続して延在している場合を示した。それに対し、本実施の形態４においては、図９−１に示すように、太陽電池素子１の受光面１ａ上において、集電電極４１が受光面１ａに平行な紙面垂直方向（第１の方向）に延在するように配置されている点は同様であるが、集電電極４１が一部を削除されている点が異なる。

すなわち、集電電極４１は、分割されて島状に配列した形状となっている。ここで、図９−１においては、集電電極４１の特徴を明確に示すため、配線材２を省略して示している。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図９−１では、集電電極４１の削除部分８は、細線電極３と集電電極４１が交差する接続部分を避けて、隣り合う接続部の間に配置されている。図１０は、集電電極４１が存在しない部分、すなわち、削除部分８の位置での断面を示している。ここでは、熱硬化性樹脂７２が、集電電極４１の存在していない削除部分８の位置を埋め、配線材２と太陽電池素子１の表面とを固着していることがわかる。また、隣り合う細線電極３との接続部との間で集電電極４１が配置された部分の断面図は、図４−１と同様であり、集電電極４１が細線電極３と交差する接続部における断面図は、図４−２と同様である。

さらに、図９−１に示されるように、集電電極４１は、受光面１ａの端部においては、削除部分８を有しておらず、電極の長さが端部以外の領域（例えば受光面１ａの中央部）よりも大きくなるように配置されている。すなわち、島状に分割された個々の集電電極４１の延在方向（第１の方向）における長さは、受光面１ａの端部において端部以外の領域よりも大きくなっている。

図９−２は、本実施の形態４の変形例を示している。図９−１では、太陽電池素子１の集電電極４１は、削除部分８が、隣り合う接続部の間毎に配置されているが、図９−２では、太陽電池素子１の集電電極４２は、２つの連続する接続部の間毎に、削除部分８が配置されている。また、図９−２のＤ−Ｄにおける断面も、集電電極４２が存在しない部分、すなわち、削除部分８の位置での断面であり、図１０で示される断面と同様である。さらに、集電電極４２も、受光面１ａの端部における電極の長さが端部以外の領域（例えば受光面１ａの中央部）よりも大きくなるように配置されている。

なお、削除部分８を形成するためには、集電電極をライン状に印刷した後に、削除部分８を文字通りに除去してもよいが、最初から印刷パターンに削除部分８の印刷情報を盛り込んでおいて、分割された島状に一度に印刷して形成してもよい。

（作用効果）
本実施の形態においては、集電電極４１は一部が削除されていることにより、すなわち、集電電極４１が分割されて島状に配列されていることにより、銀（Ａｇ）の使用量を低減することができ、コストを下げることが可能になる。また、本実施の形態４の変形例においては、２つの連続する接続部の間には集電電極４２が配置されているため、太陽電池素子１の電気特性試験を行う場合にプローブを接触させることが容易となる。

また、集電電極４１及び集電電極４２は、受光面１ａの端部において端部以外の領域より大きい電極部分を有することによって、配線材２が太陽電池素子１との熱膨張差に起因して、端部から剥離することを抑制することができる。これは、集電電極が存在する部分における配線材２と太陽電池素子１の表面との間の接着力が、削除部分８に埋められた熱硬化性樹脂７２による接着力よりも大きい場合に、特に有効である。

さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、複数の太陽電池素子が配線材によって接続された太陽電池モジュールおよびその製造方法に有効に適用される。

１ 太陽電池素子、１ａ 受光面、１ｂ 裏面、２ 配線材、３ 細線電極（グリッド電極）、４，４０，４１，４２ 集電電極（バス電極）、５ 裏面電極、６ はんだ（接合部）、７，７０，７１，７２ 熱硬化性樹脂、７ａ，７０ａ，７１ａ 熱硬化性樹脂組成物、８ 集電電極削除部分、 １０，２０，３０，３１ 太陽電池ストリング、１１ 受光面保護材、１２ 裏面保護材、１３ 封止材、１００，２００，３００，４００ 太陽電池モジュール。

Claims (7)

1. 複数の太陽電池素子を電気的に接続する配線材と、
   前記太陽電池素子の受光面上に設けられ、前記配線材と平行な第１の方向に延在し、前記第１の方向に垂直な断面において前記配線材より幅が小さい集電電極と前記配線材とをはんだを溶融させて接合して形成されたはんだ接合部と、
   前記はんだ接合部の側面を覆う熱硬化性樹脂と、
   を備え、
   前記はんだ接合部の前記第１の方向に垂直な断面形状は、前記配線材の下面両端から前記集電電極にむかうにつれて徐々に狭くなる形状を有しつつ、前記はんだは前記集電電極の側面に濡れ広がっており、
   前記熱硬化性樹脂は、有機酸を含有する硬化剤を用いた熱硬化性エポキシ樹脂組成物であり、前記配線材の側面を覆うこと
   を特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記集電電極は、複数に分断されて配置されること
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記受光面上において前記第１の方向と垂直な第２の方向に延在すると共に、前記集電電極と交差する位置において前記集電電極と接続する、複数の細線電極をさらに備え、
   前記集電電極は、前記細線電極との複数の接続部の間で分割されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 複数の太陽電池素子が配線材により電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記太陽電池素子の受光面上に前記受光面に平行な第１の方向に延在するように形成された集電電極上に熱硬化性樹脂組成物を配置する第１工程と、
   前記熱硬化性樹脂組成物の軟化温度で加熱しつつ、はんだで被覆され、前記第１の方向に垂直な断面において前記集電電極より幅が大きい前記配線材を前記第１工程で配置された前記熱硬化性樹脂組成物の上から前記集電電極に向かって押圧して、前記集電電極と前記配線材を接触させるとともに、前記熱硬化性樹脂組成物を前記集電電極の側方に移動させる第２工程と、
   前記第２工程で接触した前記集電電極および前記配線材と、前記第２工程で移動した前記熱硬化性樹脂組成物とを、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度以上かつ前記はんだの融点以上に加熱しつつ、前記集電電極と前記配線材を溶融させたはんだにて接合してはんだ接合部を形成し、前記はんだ接合部の断面形状は配線材の下面から集電電極にむかうにつれ徐々に狭くなる形状を有し、前記はんだ接合部の側面に排出させた熱硬化性樹脂組成物を硬化させて前記はんだ接合部の側面で熱硬化性樹脂を形成する第３工程と
   を備えた太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記第１工程は、
   前記熱硬化性樹脂組成物を前記受光面上に張り出すように配置し、
   前記第２工程は、
   軟化した前記熱硬化性樹脂組成物を前記配線材の側面の一部を覆うように移動させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記第３工程の後に、
   前記熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度以上の温度で加熱することにより硬化を進行させる第４の工程と、
   をさらに備えた請求項４または５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 前記第３工程のはんだを溶融加熱する方法にランプを用いている
   ことを特徴とする請求項４、５または６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
   

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