JP5861044B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、配線材と太陽電池の主面との間に樹脂接着剤が配設された太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
一般的に、太陽電池１枚当りの出力は数Ｗ程度である。従って、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池を接続することにより出力を高めた太陽電池モジュールが用いられる。太陽電池モジュールは、第１方向に従って配列された複数の太陽電池を配線材によって互いに接続することにより構成される。配線材は、通常、太陽電池の主面上に半田付けされる。
ここで、半田の溶融温度より低温で熱硬化する樹脂接着剤を配線材と太陽電池の主面との間に介挿させ、配線材を太陽電池の主面に熱接着する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような技術によれば、配線材を半田付けする場合と比較して、配線材を熱接着する際の温度変化が太陽電池に与える影響を小さくすることができる。
ここで、一般的に、配線材の表面は扁平であるため、配線材を太陽電池の主面に熱接着する場合、樹脂接着剤には一様に圧力が加わる。そのため、樹脂接着剤中に閉じ込められている気体は、樹脂接着剤の端部からは除去され易いが、樹脂接着剤の中央部からは除去され難い。従って、樹脂接着剤の中央部に閉じ込められている気体が塊（空洞）となって残留するおそれがある。このように、配線材と太陽電池との接着面積が小さくなる結果、太陽電池の集電効率の低下及び配線材の接着性の低下が引き起こされるという問題があった。
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、樹脂接着剤からの脱気を促進することにより、太陽電池の集電効率及び配線材の接着性を向上した太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の特徴に係る太陽電池モジュールは、第１方向に沿って配列された第１及び第２の太陽電池と、前記第１及び第２の太陽電池を電気的に接続する配線材と、前記配線材と前記第１の太陽電池の主面との間に配設される樹脂接着剤と、を備え、前記第１の太陽電池は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、前記光電変換部の主面上に形成され、前記光生成キャリアを集電する集電電極と、を有し、前記配線材は、芯材と、前記芯材の表面を覆う軟導電体と、を含み、前記軟導電体は、前記集電電極と接触する接触部と、前記集電電極から離間するとともに、前記樹脂接着剤を介して前記集電電極
と接着される非接触部と、を有する太陽電池モジュール。
と接着される非接触部と、を有する太陽電池モジュール。
本発明によれば、樹脂接着剤からの脱気を促進することにより、太陽電池の集電効率及び配線材の接着性を向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
１．第１実施形態
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面拡大図である。
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面拡大図である。
太陽電池モジュール１００は、太陽電池ストリング１、受光面側保護材２、裏面側保護材３及び封止材４を備える。太陽電池モジュール１００は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、太陽電池ストリング１を封止することにより構成される。
太陽電池ストリング１は、複数の太陽電池１０、配線材１１及び樹脂接着剤１２を備える。太陽電池ストリング１は、第1方向に従って配列された複数の太陽電池１０を配線材
１１によって互いに接続することにより構成される。
１１によって互いに接続することにより構成される。
太陽電池１０は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。受光面と裏面とは、太陽電池１０の主面である。太陽電池１０の受光面上及び裏面上には集電電極が形成される。太陽電池１０の構成については後述する。
配線材１１は、一の太陽電池１０の受光面上に形成された集電電極と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池１０の裏面上に形成された集電電極とに接合される。これにより、
一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とは電気的に接続される。配線材１１は、薄板状の低抵抗体（銅など）と、低抵抗体の表面にメッキされた軟導電体（共晶半田など）とを含む。
一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とは電気的に接続される。配線材１１は、薄板状の低抵抗体（銅など）と、低抵抗体の表面にメッキされた軟導電体（共晶半田など）とを含む。
樹脂接着剤１２は、配線材１１と太陽電池１０との間に配設される。即ち、配線材１１は、樹脂接着剤１２を介して太陽電池１０に接合される。樹脂接着剤１２は、共晶半田の融点以下、即ち、約２００℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤１２としては、例えば、アクリル樹脂、柔軟性の高いポリウレタン系などの熱硬化性樹脂接着剤の他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはウレタン樹脂に硬化剤を混合させた２液反応系接着剤などを用いることができる。本実施形態では、樹脂接着剤１２としてエポキシ樹脂を主成分とする帯状フィルムシート接着剤を用いる。
また、樹脂接着剤１２は、導電性を有する複数の粒子を含む。導電性粒子としては、ニッケル、金コート付きニッケルなどを用いることができる。
受光面側保護材２は、封止材４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。受光面側保護材２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。
裏面側保護材３は、封止材４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の背面を保護する。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
封止材４は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間で太陽電池ストリング１を封止する。封止材４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。
なお、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１００の外周には、Ａｌフレーム（不図示）を取り付けることができる。
（太陽電池の構成）
次に、太陽電池１０の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池１０の平面図である。
次に、太陽電池１０の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池１０の平面図である。
太陽電池１０は、図２に示すように、光電変換部２０、細線電極３０及びバスバー電極４０を備える。
光電変換部２０は、太陽光を受けることにより光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部２０に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部２０は、内部にｎ型領域とｐ型領域とを有しており、ｎ型領域とｐ型領域との界面で半導体接合が形成される。光電変換部２０は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体基板を用いて形成することができる。なお、光電変換部２０は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟むことによりヘテロ結合界面の特性を改善した構造、即ち、いわゆるＨＩＴ構造を有していてもよい。
細線電極３０は、光電変換部２０から光生成キャリアを集電する電極である。図２に示すように、細線電極３０は、第1方向に略直交する第2方向に沿ってライン状に形成される。細線電極３０は、光電変換部２０の受光面略全域にわたって複数本形成される。細線電
極３０は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。なお、図１に示すように、細線電極は、光電変換部２０の受光面上及び裏面上において同様に形成される。
極３０は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。なお、図１に示すように、細線電極は、光電変換部２０の受光面上及び裏面上において同様に形成される。
バスバー電極４０は、複数本の細線電極３０から光生成キャリアを集電する電極である。図２に示すように、バスバー電極４０は、細線電極３０と交差するように、第1方向に沿って形成される。バスバー電極４０は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。なお、図１に示すように、バスバー電極は、光電変換部２０の受光面上にも形成される。
ここで、バスバー電極４０の本数は、光電変換部２０の大きさなどを考慮して、適当な本数に設定することができる。本実施形態に係る太陽電池１０は、２本のバスバー電極４０を備える。従って、複数の細線電極３０とバスバー電極４０とは、光電変換部２０の受光面上及び裏面上において、格子形状に形成される。
次に、太陽電池１０の構成の一例として、光電変換部２０がＨＩＴ構造を有する場合について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、光電変換部２０は、ＩＴＯ膜２０ａ、ｐ型非晶質シリコン層２０ｂ、ｉ型非晶質シリコン層２０ｃ、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄ、ｉ型非晶質シリコン層２０ｅ、ｎ型非晶質シリコン層２０ｆ及びＩＴＯ膜２０ｇを備える。
ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの受光面側には、ｉ型非晶質シリコン層２０ｃを介して、ｐ型非晶質シリコン層２０ｂが形成される。ｐ型非晶質シリコン層２０ｂの受光面側には、ＩＴＯ膜２０ａが形成される。一方、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの裏面側には、ｉ型非晶質シリコン層２０ｅを介して、ｎ型非晶質シリコン層２０ｆが形成される。ｎ型非晶質シリコン層２０ｆの裏面側には、ＩＴＯ膜２０ｇが形成される。
細線電極３０及びバスバー電極４０は、ＩＴＯ膜２０ａの受光面側及びＩＴＯ膜２０ｇの裏面側それぞれに形成される。
このような構成の太陽電池１０を有する太陽電池モジュール１００は、ＨＩＴ太陽電池モジュールと呼ばれる。
（太陽電池ストリングの構成）
次に、太陽電池ストリング１の構成について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、図２に示したバスバー電極４０上に配線材１１を配設した状態を示す。図５は、図４のＢ−Ｂ切断面における拡大断面図である。
次に、太陽電池ストリング１の構成について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、図２に示したバスバー電極４０上に配線材１１を配設した状態を示す。図５は、図４のＢ−Ｂ切断面における拡大断面図である。
図４に示すように、樹脂接着剤１２は、第１方向に沿ってライン状に形成されたバスバー電極４０上に配置される。樹脂接着剤１２の第２方向における幅は、バスバー電極４０の第２方向における幅よりも大きい。
また、配線材１１は、樹脂接着剤１２上において、バスバー電極４０に沿って配置される。即ち、配線材１１は、太陽電池１０の主面上において、第１方向に沿って配設される。配線材１１の第２方向における幅は、バスバー電極４０の幅と略同等である。
このように、バスバー電極４０と、樹脂接着剤１２と、配線材１１とは、光電変換部２０上において順番に配置される。配線材１１とバスバー電極４０とは、電気的に接続されている。
図５に示すように、配線材１１は、低抵抗体１１ａ、軟導電体１１ｂ及び軟導電体１１ｃを含む。軟導電体１１ｂは、低抵抗体１１ａと太陽電池１０との間に位置し、軟導電体１１ｃは、低抵抗体１１ａ上に位置する。第２方向における配線材１１の幅はＷ２である。
太陽電池１０の主面に略垂直な第３方向において、軟導電体１１ｂの厚みＴ１は、第２方向中央部から第２方向端部に向かうに従って小さくなる。従って、第１方向に略直交する切断面において、配線材１１の外周は、太陽電池１０に向かって凸状に形成されている。図５に示すように、配線材１１は、受光面側及び裏面側において同様の外形を有する。
配線材１１と太陽電池１０との間には、樹脂接着剤１２が介挿される。樹脂接着剤１２は、導電性を有する複数の粒子１３を含む。図５に示すように、複数の粒子１３は、軟導電体１１ｂ内に埋め込まれた粒子１３、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０とによって挟み込まれた粒子１３、或いは、樹脂接着剤１２中に埋設された粒子１３を含む。
配線材１１とバスバー電極４０とは、軟導電体１１ｂに埋め込まれた粒子１３、及び軟導電体１１ｂとバスバー電極４０とによって挟み込まれた粒子１３により電気的に接続される。
本実施形態において、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０とが電気的に接続する領域を接続領域Ｃという。接続領域Ｃは、複数の粒子１３によって形成される。従って、接続領域Ｃとは、第１方向に略直交する切断面において、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０との間隔が、粒子１３の粒径と略同等以下の領域である。
ここで、第２方向における接続領域Ｃの幅Ｗ１は、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。即ち、接続領域Ｃの両端において、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０とによって挟み込まれた粒子１３の間隔は、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
（太陽電池モジュールの製造方法）
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。
まず、１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板２０ｄをアルカリ水溶液で異方性エッチング加工することにより、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの受光面に微細な凹凸を形成する。又、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの受光面を洗浄して、不純物を除去する。
次に、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの受光面側に、ＣＶＤ（化学気相成長）法を用いて、ｉ型非晶質シリコン層２０ｃ、ｐ型非晶質シリコン層２０ｂを順次積層する。同様に、ｎ型単結晶シリコン基板２０ｄの裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層２０ｅ、ｎ型非晶質シリコン層２０ｆを順次積層する。
次に、ＰＶＤ（物理蒸着）法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層２０ｂの受光面側にＩＴＯ膜２０ａを形成する。同様に、ｎ型非晶質シリコン層２０ｆの裏面側にＩＴＯ膜２０ｇを形成する。以上により、光電変換部２０が作製される。
次に、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を用いて、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、光電変換部２０の受光面上及び裏面上に所定のパターンで配置する。所定のパターンとは、図２に示したように、第１方向に沿って延びる２本のバスバー電極４０と、第２方向に沿って延びる複数本の細線電極３０とによって形成される格子形状をいう。
銀ペーストを所定条件で加熱して溶剤を揮発させた後、さらに約加熱することにより本乾燥する。以上により、太陽電池１０が作製される。
次に、図６に示すように、バスバー電極４０上に、複数の粒子１３を含む樹脂接着剤１２を介して配線材１１を熱圧着する。これにより、配線材１１と太陽電池１０とを機械的かつ電気的に接続する。具体的には、まず、光電変換部２０の受光面及び裏面それぞれに形成されたバスバー電極４０上に、樹脂接着剤１２と配線材１１とを順番に配置する。次に、約１８０℃に加熱されたヒーターブロック５０により、配線材１１を太陽電池１０に向けて１５秒程度押し付ける。これにより、複数の粒子１３は軟導電体１１ｂ内に埋め込まれ、また、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０との間に挟み込まれる。
なお、粒子１３の材料であるニッケル、軟導電体１１ｂの材料である半田、及びバスバー電極４０の材料である銀ペーストそれぞれのモース硬度は、それぞれ３．５、１．８、２．５である。そのため、配線材１１を太陽電池１０に押し付けることによって、粒子１３は軟導電体１１ｂ中に埋め込まれる。
ここで、配線材１１と太陽電池１０との電気的な接続は、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０との間隔が、粒子１３の粒径と略同等以下の領域である接続領域Ｃによってなされる。
本実施形態では、第２方向において、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。
具体的に、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくするには、以下の３つの手法を採ることができる。
第１の手法は、ヒーターブロック５０により配線材１１を太陽電池１０に押し付ける際の圧力を所定値以上とする手法である。
第２の手法は、樹脂接着剤１２に含まれる粒子１３の粒径を所定の粒径以上とする手法である。
第３の手法は、第１方向に略直交する切断面における配線材１１の外周の曲率を小さくする手法である。即ち、配線材１１として、扁平に近いものを用いる手法である。具体的には、低抵抗体１１ａを軟導電体１１ｂのメッキ浴槽から引き上げる際の速度、または、メッキ浴槽から引き上げるために用いるダイスの形状を変更することにより、配線材１１の外周の曲率を制御する。
実際の圧着工程においては、ヒーターブロック５０を押し付ける圧力、粒子１３の粒径及び配線材１１の外周の曲率を三者一体として連動させることにより、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。
以上により、太陽電池ストリング１が作成される。
次に、ガラス基板（受光面側保護材２）上に、ＥＶＡ（封止材４）シート、太陽電池ストリング１、ＥＶＡ（封止材４）シート及びＰＥＴシート（裏面側保護材３）を順次積層して積層体とする。
次に、上記積層体を、真空雰囲気において加熱圧着することにより仮圧着した後、所定
条件で加熱することによりＥＶＡを完全に硬化させる。以上により、太陽電池モジュール１００が製造される。
条件で加熱することによりＥＶＡを完全に硬化させる。以上により、太陽電池モジュール１００が製造される。
なお、太陽電池モジュール１００には、端子ボックスやＡｌフレーム等を取り付けることができる。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法によれば、太陽電池１０の主面上に、粒子１３を含む樹脂接着剤１２を介して配線材１１を熱圧着する工程において、配線材１１とバスバー電極４０とを電気的に接続する接続領域Ｃの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法によれば、太陽電池１０の主面上に、粒子１３を含む樹脂接着剤１２を介して配線材１１を熱圧着する工程において、配線材１１とバスバー電極４０とを電気的に接続する接続領域Ｃの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。
このように、配線材１１の外周は、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。そのため、熱圧着工程では、まず、樹脂接着剤１２の第２方向中央部に圧力が加えられた後、徐々に端部へと圧力が加えられる。即ち、樹脂接着剤１２の端部は、中央部より時間的に遅れて加圧される。
従って、樹脂接着剤１２中に閉じ込められている気体は、中央部から端部へと徐々に押し出される。即ち、樹脂接着剤１２の脱気は、中央部から端部へと徐々に行われる。このように、樹脂接着剤１２の脱気が促進されるため、熱圧着工程後に樹脂接着剤１２中に気体の塊が空洞となって残留することを抑制することができる。
また、熱圧着工程において、接続領域Ｃの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくしている。そのため、配線材１１と太陽電池１０（バスバー電極４０）との電気的接続は十分に確保することができる。
以上の結果、太陽電池１０の集電効率や、配線材１１の太陽電池１０（バスバー電極４０）との接着性を向上することができる。
また、本実施形態において、接続領域Ｃは、複数の粒子１３によって形成される。従って、接続領域Ｃとは、第１方向に略直交する切断面において、軟導電体１１ｂとバスバー電極４０との間隔が、粒子１３の粒径と略同等以下の領域である。
従って、ヒーターブロック５０により配線材１１を太陽電池１０に押し付ける圧力を所定値以上とすることにより、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくすることができる。配線材１１を太陽電池１０（バスバー電極４０）に大きな圧力で押し付けることにより、軟導電体１１ｂが変形する結果、接続領域Ｃの幅Ｗ１を大きくすることができる。
また、樹脂接着剤１２に含まれる粒子１３の粒径を所定の粒径以上とすることにより、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくすることができる。接続領域Ｃとは、軟導電体１１ｂと太陽電池１０（バスバー電極４０）との間隔が、粒子１３の粒径と略同等以下の領域だからである。このように、粒子１３の粒径を大きくすることにより、接続領域Ｃの幅Ｗ１を大きくすることができる。
また、第１方向に略直交する切断面における配線材１１の外周の曲率を小さくすることにより、接続領域Ｃの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくすることができる。配線材１１が扁平形状に近ければ、配線材１１と太陽電池１０（バスバー電極４０）との間隔が粒子１３の粒径と略同等以下の領域の幅を大きくすることができるためである
。
２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、バスバー電極が配線材に向かって突出する突起部を有する点である。従って、以下では、上記第１実施形態と同一又は類似の部分についての説明を省略する。 （太陽電池ストリングの構成）
本実施形態に係る太陽電池ストリング１の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、図４のＢ−Ｂ切断面における拡大断面図である。
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２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、バスバー電極が配線材に向かって突出する突起部を有する点である。従って、以下では、上記第１実施形態と同一又は類似の部分についての説明を省略する。 （太陽電池ストリングの構成）
本実施形態に係る太陽電池ストリング１の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、図４のＢ−Ｂ切断面における拡大断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係るバスバー電極４０は、配線材１１に向かって凸状に形成された突起部４０ａを有する。突起部４０ａは、バスバー電極４０のうち第２方向における端部に形成される。突起部４０ａは、配線材１１が有する軟導電体１１ｂにめり込む。第３方向における突起部４０ａの高さは、軟導電体１１ｂの厚みＴ１と略同等であることが好ましい。このような突起部４０ａは、以下の第１乃至第３の手法により形成することができる。
第１の手法は、光電変換部２０上にバスバー電極４０をスクリーン印刷法により形成する際、スクリーンを固定する枠体と光電変換部２０との間隔を大きくする手法である。
まず、光電変換部２０と枠体とを所定間隔に固定する。次に、スクリーンの開口部分から銀ペーストを光電変換部２０上に押し出す。この際、スクリーンは、スキージによって光電変換部２０側へ押し付けられた後、元の位置まではね上がる。
ここで、スクリーンは、枠体に格子状に張られたワイヤーの開口部分が乳剤によってつぶされた部分と、バスバー電極４０の形状で乳剤が欠損された部分とを有する。従って、スクリーンがはね上がる際、乳剤が形成された部分と乳剤が欠損された部分との境界において、銀ペーストは、スクリーンに引っ張られることにより持ち上げられる。これにより、バスバー電極４０の端部において突起部４０ａが形成される。このような突起部４０ａは、スクリーンのはね上がりが大きいほど、すなわち、スクリーンを固定する枠体と光電変換部２０との間隔が大きいほど高く形成することができる。
第２の手法は、光電変換部２０上にバスバー電極４０をスクリーン印刷法により形成する際、印刷速度を上げる手法である。印刷速度とは、スクリーンの開口部分から銀ペーストを光電変換部２０上に押し出す際のスキージの移動速度である。
スキージの移動速度を上げると、スクリーンはより速くはね上がる。スクリーンが速くはね上がると、乳剤が形成された部分と乳剤が欠損された部分との境界において、銀ペーストはスクリーンに引っ張られる。これにより、バスバー電極４０の端部において突起部４０ａが形成される。このような突起部４０ａは、スクリーンが早くはね上がるほど、すなわち、印刷速度を上げるほど高く形成することができる。
第３の手法は、光電変換部２０上にバスバー電極４０をスクリーン印刷法により形成する際、バスバー電極４０の材料である銀ペーストの粘度を高くする手法である。上述のように、銀ペーストは、乳剤が形成された部分と乳剤が欠損された部分との境界において、スクリーンとともに持ち上げられる。この際、銀ペーストは、粘度が高いほどスクリーンによって引っ張られやすい。すなわち、銀ペーストの粘度を高くするほど、突起部４０ａを高く形成することができる。
なお、本実施形態においても、図７に示すように、配線材１１の外周は、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されており、第２方向における接続領域Ｃの幅Ｗ１は、配線材
１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、上記第１実施形態と同様に、配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されており、接続領域Ｃの幅Ｗ１は、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、上記第１実施形態と同様に、配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されており、接続領域Ｃの幅Ｗ１は、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
従って、配線材１１を接続する工程において、樹脂接着剤１２の脱気を促進することができるとともに、接続領域Ｃにおいて配線材１１とバスバー電極４０との電気的接続を図ることができる。
さらに、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００において、バスバー電極４０は、配線材１１に向かって凸状に形成された突起部４０ａを有する。突起部４０ａは、バスバー電極４０の第２方向における端部に形成され、配線材１１にめり込んでいる。
このように、配線材１１に突起部４０ａがめり込むことにより、配線材１１とバスバー電極４０との機械的な接続強度を向上させることができるとともに、配線材１１とバスバー電極４０との電気的接続を向上させることができる。その結果、太陽電池１０の集電効率及び配線材１１の接着性をさらに向上させることができる。
３．第３実施形態
次に、図面を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、本実施形態に係る太陽電池が集電電極としてバスバー電極を備えない点である。従って、以下の説明において、上記第１実施形態と同一又は類似の部分についての説明は省略する。
３．第３実施形態
次に、図面を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、本実施形態に係る太陽電池が集電電極としてバスバー電極を備えない点である。従って、以下の説明において、上記第１実施形態と同一又は類似の部分についての説明は省略する。
（太陽電池モジュールの概略構成）
本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の概略構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の側面拡大図である。
本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の概略構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の側面拡大図である。
太陽電池モジュール２００は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、太陽電池ストリング６０を封止材４によって封止することにより構成される。
太陽電池ストリング６０は、複数の太陽電池７０、配線材１１及び樹脂接着剤７２を備える。太陽電池ストリング６０は、第1方向に従って配列された複数の太陽電池７０を配線材１１によって互いに接続することにより構成される。
樹脂接着剤７２は、エポキシ樹脂を主成分とする帯状フィルムシート接着剤である。ただし、樹脂接着剤７２に、導電性を有する粒子を含まない。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（太陽電池の構成）
次に、太陽電池７０の構成について、図９を参照しながら説明する。図９は、太陽電池７０の受光面側の平面図である。
次に、太陽電池７０の構成について、図９を参照しながら説明する。図９は、太陽電池７０の受光面側の平面図である。
太陽電池７０は、図９に示すように、光電変換部２０及び細線電極３０を備える。太陽電池７０は、集電電極としてバスバー電極を備えない。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（太陽電池ストリングの構成）
次に、太陽電池ストリング６０の構成について、図１０乃至図１２を参照しながら説明する。図１０は、太陽電池７０上に配線材１１を配設した状態を示している。図１１は、図１０のＤ−Ｄ切断面における拡大断面図である。図１２は、図１０のＥ−Ｅ切断面における拡大断面図である。
次に、太陽電池ストリング６０の構成について、図１０乃至図１２を参照しながら説明する。図１０は、太陽電池７０上に配線材１１を配設した状態を示している。図１１は、図１０のＤ−Ｄ切断面における拡大断面図である。図１２は、図１０のＥ−Ｅ切断面における拡大断面図である。
図１０に示すように、樹脂接着剤７２は、太陽電池７０上において、第１方向に沿って２本配置される。また、配線材１１は、樹脂接着剤７２上において、第１方向に沿って配置される。配線材１１の第２方向における幅は、樹脂接着剤７２の幅よりも狭い。
このように、太陽電池７０上において、樹脂接着剤７２と配線材１１とは順番に配置される。
図１１に示すように、配線材１１は、低抵抗体１１ａ、軟導電体１１ｂ及び軟導電体１１ｃを含む。第２方向における配線材１１の幅はＷ２である。
太陽電池７０の主面に略垂直な第３方向において、軟導電体１１ｂの厚みＴ１は、第２方向中央部から端部に向かうに従って小さくなる。即ち、第１方向に略直交する切断面において、配線材１１の外周は、太陽電池７０に向かって凸状に形成されている。
図１２に示すように、細線電極３０の上端部は、軟導電体１１ｂ中に埋め込まれる。即ち、細線電極３０の一部は、配線材１１中に埋め込まれる。これにより、細線電極３０と配線材１１とが電気的にも機械的にも接続される。
本実施形態では、図１１及び図１２に示すように、細線電極３０と軟導電体１１ｂとが電気的に接続する領域を接続領域Ｆという。接続領域Ｆは、細線電極３０の一部が配線材１１中に埋め込まれることにより形成される。
ここで、第２方向における接続領域Ｆの幅Ｗ１は、図１１に示すように、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きい。
（太陽電池モジュールの製造方法）
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。
（太陽電池モジュールの製造方法）
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。
まず、第１実施形態において説明したのと同様の光電変換部２０を作製する。
次に、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を用いて、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、光電変換部２０の受光面上及び裏面上において、第２方向に沿って複数本ずつ塗布する。次に、銀ペーストを所定条件で加熱して溶剤を揮発させた後、さらに加熱することにより本乾燥する。このようにして細線電極３０を形成する。以上により、太陽電池７０が作製される。
次に、太陽電池７０上に、樹脂接着剤７２を介して配線材１１を熱圧着する。これにより、配線材１１と太陽電池７０とを機械的かつ電気的に接続する。具体的には、まず、光電変換部２０の受光面上及び裏面上のそれぞれに、樹脂接着剤７２と配線材１１とを順番に配置する。次に、約１８０℃に加熱されたヒーターブロックにより、配線材１１を太陽電池７０に向けて１５秒程度押し付ける。
配線材１１と太陽電池７０との電気的な接続は、細線電極３０の一部が配線材１１中に埋め込まれる領域、即ち、接続領域Ｆによってなされる。ここで、本実施形態では、第２方向における接続領域Ｆの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。
具体的に、接続領域Ｆの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくするには、以下の２つの手法を採ることができる。
第１の手法は、ヒーターブロック５０により配線材１１を太陽電池７０に押し付ける圧力を所定値以上とする手法である。
第２の手法は、第１方向に略直交する切断面における配線材１１の外周の曲率を小さくする手法である。即ち、配線材１１として、扁平に近いものを用いる手法である。具体的には、低抵抗体１１ａを軟導電体１１ｂのメッキ浴槽から引き上げる際の速度、または、メッキ浴槽から引き上げるために用いるダイスの形状を変更することにより、配線材１１の外周の曲率を制御する。
実際の圧着工程においては、ヒーターブロック５０を押し付ける圧力と配線材１１の曲率とを２者一体として連動させることにより、接続領域Ｆの幅Ｗ１を配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。以上により、太陽電池ストリング６０が作製される。
次に、ガラス基板（受光面側保護材２）上に、ＥＶＡ（封止材４）シート、太陽電池ストリング６０、ＥＶＡ（封止材４）シート及びＰＥＴシート（裏面側保護材３）を順次積層して積層体とする。
次に、上記積層体を、真空雰囲気において加熱圧着することにより仮圧着した後、所定条件で加熱することによりＥＶＡを完全に硬化させる。以上により、太陽電池モジュール２００が製造される。
なお、太陽電池モジュール２００には、端子ボックスやＡｌフレーム等を取り付けることができる。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の製造方法によれば、太陽電池７０の主面上に、樹脂接着剤７２を介して配線材１１を熱圧着する工程において、配線材１１と細線電極３０とを電気的に接続する接続領域Ｆの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。
本実施形態に係る太陽電池モジュール２００の製造方法によれば、太陽電池７０の主面上に、樹脂接着剤７２を介して配線材１１を熱圧着する工程において、配線材１１と細線電極３０とを電気的に接続する接続領域Ｆの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。配線材１１の外周は、第１方向に略直交する切断面において、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。
このように、配線材１１の外周は、バスバー電極４０に向かって凸状に形成されている。そのため、熱圧着工程では、まず、樹脂接着剤７２の第２方向中央部に圧力が加えられた後、徐々に端部へと圧力が加えられる。従って、樹脂接着剤７２の脱気は、中央部から端部へと徐々に行われる。このように、樹脂接着剤７２の脱気が促進される結果、熱圧着工程後に樹脂接着剤７２中に気体の塊が空洞となって残留することを抑制することができる。
また、熱圧着工程において、接続領域Ｆの幅Ｗ１を、配線材１１の幅Ｗ２の略半分よりも大きくする。そのため、配線材１１と太陽電池７０（細線電極３０）との電気的な接続は十分に確保することができる。
以上の結果、太陽電池７０の集電効率や、配線材１１の太陽電池７０（細線電極３０）との接着性を向上することができる。
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
また、上記実施形態では、光電変換部２０の裏面上において、細線電極３０を複数本形成したが、裏面全面を覆うように形成してもよい。本発明は、光電変換部２０の裏面に形成される細線電極３０の形状を限定するものではない。
また、上記第１実施形態では、樹脂接着剤１２の第２方向における幅を、バスバー電極４０の第２方向における幅よりも大きくしたが、略同等又は小さくてもよい。
また、上記第２実施形態では、突起部４０ａを軟導電体１１ｂの厚みＴ１よりも小さく形成したが、突起部４０ａの高さを軟導電体１１ｂの厚みＴ１よりも大きく形成しても良い。すなわち、突起部４０ａは、低抵抗体１１ａに達していても良い。
また、上記第３実施形態では、樹脂接着剤７２の第２方向における幅を、配線材１１の第２方向における幅よりも大きくしたが、略同等又は小さくてもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る太陽電池モジュールに用いる太陽電池の実施例について具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
実施例１〜８及び比較例１〜５を、次の表１に基づいて作製した。
（実施例）
まず、寸法１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板を用いて光電変換部を作製した。
まず、寸法１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板を用いて光電変換部を作製した。
光電変換部の受光面上及び裏面上に、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを用いて、スクリーン印刷法により細線電極とバスバー電極とを櫛形状に形成した。バスバー電極の厚み（高さ）を５０μｍ、幅を１．５ｍｍとした。このようにして太陽電池を作製した。
次に、幅１．５ｍｍの扁平な銅箔の上下面に、ＳｎＡｇＣｕ系半田を凸形状にメッキ処理した配線材を準備した。具体的には、配線材の幅方向における中央部と端部との厚みを、表１に示すように実施例ごとに異ならせた。
半田浴槽から銅箔を引き上げるための部材であるダイスの形状を変更することにより配
線材の厚みの制御を行った。
線材の厚みの制御を行った。
次に、一の太陽電池の受光面上に形成されたバスバー電極と、隣接する他の太陽電池の裏面上に形成されたバスバー電極とに、エポキシ樹脂系接着剤を塗布した。エポキシ樹脂系接着剤としては、エポキシ樹脂１ｍｍ３中にニッケル粒子を約５００００個混練したものを用いた。ニッケル粒子の粒径は、表１に示すように実施例ごとに設定した。
次に、エポキシ樹脂系接着剤上に配線材を配置した。
次に、２００℃に加熱した金属ヘッドによって配線材の上下から加圧しながら６０秒間加熱した。金属ヘッドの加圧力は、表１に示すように実施例ごとに設定した。
以上のようにして、実施例１〜８に係る太陽電池を作製した。
（比較例）
本発明の比較例１〜５に係る太陽電池ストリングを、上記表１に基づいて作製した。比較例と上記実施例との製造方法における相違点は、配線材の幅方向における中央部と端部との厚み、ニッケル粒子の粒径及び金属ヘッドの加圧力の設定である。
本発明の比較例１〜５に係る太陽電池ストリングを、上記表１に基づいて作製した。比較例と上記実施例との製造方法における相違点は、配線材の幅方向における中央部と端部との厚み、ニッケル粒子の粒径及び金属ヘッドの加圧力の設定である。
その他の工程は、上記実施例と同様である。
（出力測定）
以下、表１を参照しながら、配線材を熱接着する前後において、実施例１〜８及び比較例１〜５に係る太陽電池の出力を測定した結果について検討する。
以下、表１を参照しながら、配線材を熱接着する前後において、実施例１〜８及び比較例１〜５に係る太陽電池の出力を測定した結果について検討する。
表１において、出力比とは、配線材を熱接着する前の太陽電池出力に対する、配線材を熱接着した後の太陽電池出力の相対値である。
また、実施例１〜８及び比較例１〜５について、配線材とバスバー電極とが電気的に接続する接続領域の幅を測定した。ここで、接続領域とは、半田とバスバー電極との間隔がニッケル粒子の粒径と略同等以下の領域である。表１では、第２方向における配線材の幅に対する接続領域の幅を相対値で示している。
比較例１・２及び実施例１・２の結果から、配線材の圧着圧力を高くすることによって接続領域を大きくできることが確認された。また、接続領域を大きくするほど、太陽電池の出力低下を抑制できることが確認された。これは、接続領域を大きくすることにより、配線材とバスバー電極との接触抵抗を小さくすることができた結果である。
同様に、実施例３〜６の結果からも、配線材の圧着圧力を高くして接続領域を大きくすることにより、太陽電池の出力低下を抑制できることが確認された。
また、実施例１・２、実施例３〜６及び比較例３・４の結果を比較すると、ニッケル粒子の粒径を大きくした場合、太陽電池の出力低下を抑制できることが確認された。これは、接続領域が、半田とバスバー電極との間隔がニッケル粒子の粒径と略同等以下の領域であるためである。なお、接続領域は、エポキシ樹脂系接着剤中のニッケル粒子によって形成されている。
比較例２及び実施例７・８の結果を比較すると、半田の中央部と端部との厚み差が小さいほど、接続領域を大きくできることが確認された。これは、配線材が扁平形状に近いほど、ニッケル粒子によって形成される接続領域の幅を大きくすることができるためである
。
。
一方、比較例５の結果より、配線材を扁平形状に形成した場合には、接続領域が著しく小さくなることが確認された。その結果、配線材を熱圧着することにより太陽電池の出力は著しく低下した。これは、配線材を扁平形状に形成したため、エポキシ樹脂系接着剤の脱気を促進することができず、エポキシ樹脂系接着剤中に気体の塊が空洞となって残留したためである。即ち、実施例１〜８では、エポキシ樹脂系接着剤の脱気が促進されている。
１…太陽電池ストリング
２…受光面側保護材
３…裏面側保護材
４…封止材
１０…太陽電池
１１…配線材
１１ａ…低抵抗体
１１ｂ…軟導電体
１１ｃ…軟導電体
１２…樹脂接着剤
１３…粒子
２０…光電変換部
２０ａ…ＩＴＯ膜
２０ｂ…ｐ型非晶質シリコン層
２０ｃ…ｉ型非晶質シリコン層
２０ｄ…ｎ型単結晶シリコン基板
２０ｅ…ｉ型非晶質シリコン層
２０ｆ…ｎ型非晶質シリコン層
２０ｇ…ＩＴＯ膜
３０…細線電極
４０…バスバー電極
４０ａ…突起部
５０…ヒーターブロック
６０…太陽電池ストリング
７０…太陽電池
７２…樹脂接着剤
１００…太陽電池モジュール
２００…太陽電池モジュール
Ｃ…接続領域
Ｆ…接続領域
Ｗ１…幅
Ｗ２…幅
２…受光面側保護材
３…裏面側保護材
４…封止材
１０…太陽電池
１１…配線材
１１ａ…低抵抗体
１１ｂ…軟導電体
１１ｃ…軟導電体
１２…樹脂接着剤
１３…粒子
２０…光電変換部
２０ａ…ＩＴＯ膜
２０ｂ…ｐ型非晶質シリコン層
２０ｃ…ｉ型非晶質シリコン層
２０ｄ…ｎ型単結晶シリコン基板
２０ｅ…ｉ型非晶質シリコン層
２０ｆ…ｎ型非晶質シリコン層
２０ｇ…ＩＴＯ膜
３０…細線電極
４０…バスバー電極
４０ａ…突起部
５０…ヒーターブロック
６０…太陽電池ストリング
７０…太陽電池
７２…樹脂接着剤
１００…太陽電池モジュール
２００…太陽電池モジュール
Ｃ…接続領域
Ｆ…接続領域
Ｗ１…幅
Ｗ２…幅
Claims (5)
- 第１方向に沿って配列された第１及び第２の太陽電池と、
前記第１及び第２の太陽電池を電気的に接続する配線材と、
前記配線材と前記第１の太陽電池の主面との間に配設され、導電性を有する複数の粒子を含む樹脂接着剤と、
を備え、
前記第１の太陽電池は、
受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、
前記光電変換部の主面上に形成され、前記光生成キャリアを集電する集電電極と、を有し、
前記配線材は、
芯材と、
前記芯材の表面を覆う軟導電体と、を含み、
前記軟導電体は、
前記軟導電体と前記集電電極とに挟み込まれた前記導電性を有する粒子および前記軟導電体に埋め込まれた前記導電性を有する粒子を介して前記集電電極に電気的に接続し、前記樹脂接着剤を介して前記集電電極と接着される接続領域と、前記第１方向と直交する方向において略両端部分であって、前記集電電極から離間するとともに前記樹脂接着剤を介して前記集電電極と接着される端部領域と、
を有する太陽電池モジュール。 - 前記集電電極は、バスバー電極を含み、
前記軟導電体は、
前記軟導電体と前記バスバー電極とに挟み込まれた前記導電性を有する粒子および前記軟導電体に埋め込まれた前記導電性を有する粒子を介して前記バスバー電極に電気的に接続し、前記樹脂接着剤を介して前記バスバー電極と接着される接続領域と、前記第１方向と直交する方向において略両端部分であって、前記バスバー電極から離間するとともに前記樹脂接着剤を介して前記バスバー電極と接着される端部領域と、
を有する請求項１に記載の太陽電池モジュール。 - 前記軟導電体は、半田である請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記半田は、共晶半田又はＳｎＡｇＣｕ系半田である請求項３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記集電電極は、前記光電変換部から前記光生成キャリアを集電する複数本の細線電極を更に含んでおり、
前記細線電極の一部は、前記配線材中に埋め込まれる請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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