JP6083716B2 - 太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関し、特に、結晶シリコンを用いた太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
図１６、図１７に、従来の結晶シリコンを利用した太陽電池の一例を示す。図のように、従来の太陽電池は、太陽光のエネルギーを電力に変換する光電変換基板９１と、光電変換基板９１の受光面としての表面９１１に積層された表面電極９２と、光電変換基板９１の裏面９１２に積層された裏面電極９３とを含む。裏面電極９３は、裏面９１２に互いに所定の間隔をおいて配列されかつ第１の方向９０１に沿って延在する複数の長寸のバスバー電極（接続用電極）９３１と、裏面９１２及び複数のバスバー電極９３１を覆うように配置されたコレクタ（集電極）層９３２とを含む。コレクタ層９３２には、バスバー電極９３１のそれぞれに対応してバスバー電極９３１を露出させるための複数の開口部９３３が設けられている。
このように製造された複数の従来の太陽電池を他の構成部材と共に太陽電池モジュールにパッケージ化するときには、１つの太陽電池の表面電極９２と隣の太陽電池の裏面電極９３とを集電用の導線（リボン）９９で電気的に接続する。導線９９は、一般的に、銅材９９１と、銅材９９１の周囲を取り囲むように被覆されているスズはんだ層９９２とからなっている。
導線９９を裏面電極９３にはんだ付けする場合、バスバー電極９３１の設置箇所及び向き（即ち第１の方向９０１）に応じて導線９９を配置し、スズはんだ層９９２を加熱によって溶かすと、溶融したスズはんだは、複数の開口部９３３を介してバスバー電極９３１に流れて接触し、冷却によって硬化し、バスバー電極９３１に接着される。
バスバー電極９３１は、その一部が開口部９３３から露出するように開口部９３３の幅よりも大きく形成されており、コレクタ層９３２は、複数のバスバー電極９３１と重なるオーバラップ領域９３４を有しているので、オーバラップ領域９３４とバスバー電極９３１とに段差が生じてしまうため、裏面電極９３は平坦に形成されなくなる。裏面電極９３に導線９９を溶着するときに、バスバー電極９３１と導線９９との間に隙間９８、９８が形成される。そのため、バスバー電極９３１において導線９９が接触可能な面積、つまり導線９９による溶着面積が小さくなるので、両者間の溶着が弱まり、接合強度が低くなるため、製品の信頼性に悪影響を及ぼす。また、圧着或いはパッケージなどのプレス工程において、コレクタ層９３２のオーバラップ領域９３４、とりわけ矩形状になっている開口部９３３の４つの角隅部に応力が集中するため、それらの角隅部から光電変換基板９１に亀裂が生じるという問題点がある。
上記の問題点を解決するために、例えば図１８に示すような太陽電池が開発された（例えば米国特許出願公開公報第２０１１／００１１４４０号（特許文献１）を参照）。この従来の太陽電池では、第１の方向９０１に延在する複数のバスバー電極９３１及び複数の開口部９３３（図１８には１つのみが図示されている）は、各バスバー電極９３１の第１の方向９０１の両端部がコレクタ層９３２に覆われず、各開口部９３３が、バスバー電極９３１の上側にある溶着用開口部９３５と、その反対側の、光電変換基板９１を露出させる２つの露出用開口部９３６とを含むように、それぞれの第１の方向９０１の長さが調節されている。
上記の従来の太陽電池では、複数のバスバー電極９３１及び複数の開口部９３３がそれぞれのサイズを合わせるように設けられているので、導線９９による溶接面積を確保することができ、製品の信頼性を高めることができる。また、開口部９３３及びバスバー電極９３１の第１の方向９０１の各端部が平面視円弧形状に形成されているので、角隅部への応力集中による亀裂の発生を防止することができる。
図１９は、開口部９３３が、バスバー電極９３１に対して、第１の方向９０１に直交する第２の方向９０２にずれて形成された状態を示している。例えば、スクリーン印刷工程では、例えばスクリーン印刷機の位置合わせのばらつきによって、開口部９３３がバスバー電極９３１に対して第２の方向９０２にずれて形成されると、露出用開口部９３６の第１の方向９０１の２つの長さＬ、Ｌ'が等しくなくなるため、導線９９による溶着面積を確保することができず、溶着強度が下がる。しかも、例えばスクリーン印刷機における固有の位置合わせのばらつきによって、平面視円弧形状に形成された第１の方向９０１の各端部を有する開口部９３３及びバスバー電極９３１の位置合わせのずれに対する許容度が更に低くなるため、歩留まりが劣る。
米国特許出願公開公報第２０１１／００１１４４０号
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、位置合わせのずれに対する許容度が高くかつ歩留まりを向上させることができる太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、一態様によれば、本発明は、太陽電池であって、受光面としての表面、及び裏面を有する光電変換基板と、表面に形成された表面電極と、裏面に形成されかつコレクタ層及びバスバー電極ユニットを含む裏面電極とを含み、コレクタ層において、第１の方向に沿って延在する少なくとも１つの長寸のコレクタ開口が切欠形成されており、コレクタ開口は、本体部分と、コレクタ開口の本体部分の第１の方向の第１の端部から外向きに拡張させた第１の拡張部分とを含み、コレクタ開口の第１の拡張部分は、コレクタ開口の本体部分から離間して位置する外辺部を有し、該外辺部の少なくとも一部が平面視円弧形状に形成されており、コレクタ開口の第１の拡張部分の、第１の方向に直交する第２の方向の幅がコレクタ開口の本体部分の第２の方向の幅よりも大きく、バスバー電極ユニットが、少なくとも１つのコレクタ開口に対応して重なるように第１の方向に沿って延在する少なくとも１つのバスバー電極を含むことを特徴とする太陽電池を提供する。
また、別の態様によれば、本発明は、太陽電池モジュールであって、互いに対向して配置された第１及び第２のプレート状部材と、前記第１及び第２のプレート状部材間に配列されている複数の本発明に係る太陽電池と、前記複数の太陽電池の周りを取り囲むと共に前記第１のプレート状部材及び前記第２のプレート状部材の間に配置されたパッケージ部材とを含むことを特徴とする太陽電池モジュールをも提供する。
本発明によれば、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部の少なくとも一部が平面視円弧形状に形成され、また、バスバー電極の少なくとも一部がコレクタ開口に対応して重なるように形成されているので、スクリーン印刷工程において、コレクタ開口がバスバー電極に対してずれている場合、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部とバスバー電極との間の距離を小さくすることができる。これによって、スクリーン印刷機における位置合わせの固有のばらつきによるコレクタ開口とバスバー電極との第２の方向のずれに対する許容度が大きくなる。したがって、製造歩留まりの向上を図ることができる。
本発明に係る太陽電池モジュールの第１の実施形態の構成をその一部を断面して概略的に示す断面図である。 第１の実施形態に係る太陽電池の表面構成を概略的に示す平面図である。 第１の実施形態に係る太陽電池の裏面構成を概略的に示す平面図である。 図３の線Ｂ−Ｂの一部断面図である。 図３の一部を拡大して示す平面図である。 第１の実施形態の他の変形例である。 第１の実施形態に係る太陽電池において、スクリーン印刷機の第２の方向における位置合わせの固有のばらつきによるずれを示す図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの第２の実施形態であって、太陽電池モジュールを構成する太陽電池の裏面の一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第３の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第４の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第５の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第６の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第７の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第８の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 本発明に係る太陽電池の第９の実施形態を、その一部を拡大して概略的に示す平面図である。 １つの従来の太陽電池の例の、裏面の一部を示す平面図である。 図１６における線Ａ−Ａの断面図である。 別の従来の太陽電池の例の、裏面の一部を拡大して示す平面図である。 従来の太陽電池において、スクリーン印刷機の第２の方向における位置合わせの固有のばらつきによるずれを示す図である。
以下に、本発明におけるいくつかの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一構成及び機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの第１の実施形態の構成を概略的に示す一部断面図である。この太陽電池モジュールは、図示の如く、互いに上下に対向して配置された第１のプレート状部材１１及び第２のプレート状部材１２と、両プレート状部材間にマトリックス状に配置された複数の太陽電池１３と、太陽電池１３の周りを取り囲むように両プレート状部材間に配置された少なくとも１つのパッケージ部材１４とを含み、隣り合う太陽電池１３、１３は、帯状の導線（リボン）１５（図３に一点鎖線で示されている）によって電気的に接続されている。
第１のプレート状部材１１及び第２のプレート状部材１２としては、ガラスやプラスチックのプレートを用いることができ、特に制限されないが、太陽電池１３の受光面側としてのプレート状部材としては、光透過性を持ったものが必要である。パッケージ部材１４は、例えば光透過性を有するエチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）コポリマーなどの材料を適切に用いることができ、特に制限されない。導線１５は、１つの太陽電池１３の表面とそれに隣接する別の太陽電池１３の裏面とを２つで１対として電気的に接続する。
なお、複数の太陽電池１３の構造はそれぞれ同じであるため、そのうちの１つのみについて説明するが、各太陽電池１３は一部において他と異なっていてもよく、それぞれの構造が同じである必要はない。
太陽電池１３は、図２〜図４に示されているように、光電変換基板２と、反射防止層２４と、表面電極３と、パッシベーション層４と、裏面電極５とを含む。なお、図３においてそれぞれの関係を示すために、太陽電池１３に対して配置された導線１５を破線で表す。
光電変換基板２は、例えばｐ型又はｎ型の基板であり、また、単結晶シリコン系又は多結晶シリコン基板を用いることもできる。光電変換基板２は、受光面２１としての表面と、裏面２２とを有し、受光面２１の裏側にエミッタ層２３が形成されている。エミッタ層２３は、光電変換基板２と共にｐｎ接合を形成し、所定の範囲の周波数帯域を有する入射光を光電流に変換させる。
反射防止層２４は、エミッタ層２３と接触するように受光面２１に設けられており、反射防止層２４には、光の入射量を増加させて光の反射を抑制すると共に表面再結合速度（ＳＲＶ）を抑制するために、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）化合物が用いられる。
表面電極３は、例えばスクリーン印刷法を用いて導電性ペーストを塗布・焼成することによって、受光面２１の表側に形成される。なお、表面電極３は、少なくとも１つの表面バスバー電極３１と、表面バスバー電極３１に接続された複数のフィンガー電極３２とを含む。
パッシベーション層４は、図３〜図５に示されているように、裏面２２に、ほぼシート状に裏面を全面的に被覆するように設けられている。なお、パッシベーション層４は、例えば酸化物、窒化物、或いはこれらの組合せによって形成されており、被覆された面或いは内部の欠陥の補填、キャリアの表面再結合速度の抑制、光電変換効率の向上を図る役割を有する。
パッシベーション層４には、複数の長寸の直線状開口４１が、それぞれ第２の方向８２に沿って延在し、かつ互いから第１の方向８１に所定の間隔をおいて並列されている。なお、第１の方向８１及び第２の方向８２は互いに異なっており、例えば互いに直交している。
裏面電極５は、裏面２２に形成された電極であり、表面電極３と共に、光電変換基板２の内部で生じた電流を外部に案内する役割を有する。この実施形態では、裏面電極５は、パッシベーション層４に設けられたコレクタ層６と、バスバー電極ユニット７とを含み、コレクタ層６及びバスバー電極ユニット７はそれぞれ、パッシベーション層４の直線状開口４１を介して光電変換基板２の裏面２２に電気的に接続されている。
コレクタ層６は、図３〜図５に示されているように、パッシベーション層４に、ほぼシート状に全面的に被覆するように設けられている。この実施形態では、コレクタ層６において、第１の方向８１に沿って延在する複数の長寸のコレクタ開口６０がそれぞれ切欠形成されている。なお、この実施形態では、複数のコレクタ開口６０は、所定数のコレクタ開口６０が１つのセットとして構成されており、コレクタ開口６０のセット毎に第１の方向８１に沿って一直線に配列されている。
バスバー電極ユニット７は、第１の方向８１に沿って延在する複数のバスバー電極７０を含む。なお、この実施形態では、複数のバスバー電極７０は、所定数のバスバー電極７０が１つのセットとして構成され、バスバー電極７０のセット毎に第１の方向８１に沿って一直線に配列されている。
この実施形態では、複数のコレクタ開口６０のそれぞれが、複数のバスバー電極７０のそれぞれと位置的に対応して重なるように設けられている。これによって、複数のバスバー電極７０を外部に引き出して導線１５で溶着連結することができ、かつ、導線１５を介して電気エネルギーを外部に導くことができる。
この実施形態では、光電変換基板２は多結晶シリコン基板である。複数のコレクタ開口６０は３つのセットに分かれており、それぞれ第１の方向８１に沿って一直線に配列され、かつ互いから第２の方向８２に間隔をおいて並列されている。コレクタ開口６０が３つのセットに分かれているのに対応して、複数のバスバー電極７０も３つのセットに分かれており、コレクタ開口６０と同様に、第１の方向８１に沿って一直線に配列され、かつ互いから第２の方向８２に間隔をおいて並列されている。ここではコレクタ開口６０及びバスバー電極７０を３つのセットに分けたが、これに制限されず、２つのセットに分けてもよい。
この実施形態では、複数のコレクタ開口６０はそれぞれの構造が同じであり、複数のバスバー電極７０もそれぞれの構造が同じであるので、これ以降は、互いの位置が対応しかつ重なっているコレクタ開口６０及びバスバー電極７０を例として説明する。なお、コレクタ開口６０及びバスバー電極７０は、互いの位置が対応しかつ重なっている形態を例としているが、これに制限されず、１つの太陽電池１３において、コレクタ開口６０は、複数のバスバー電極７０のうちの少なくとも１つに位置的に対応していればよい。なお、複数のコレクタ開口６０はそれぞれの構造が同じでなくてもよく、また、複数のバスバー電極７０もそれぞれの構造が同じでなくてもよい。
コレクタ開口６０は、図５に示されているような例えば矩形状の本体部分６１を含み、コレクタ開口の本体部分６１は、第１の端部６１１と、その反対側に位置する第２の端部６１２とを含む。コレクタ開口６０は更に、コレクタ開口の本体部分６１の第１の端部６１１から更に外向きに拡張させた第１の拡張部分６２と、本体部分６１の第２の端部６１２から更に外向きに拡張させた第２の拡張部分６３とを含む。なお、例えば図５では、コレクタ開口の本体部分６１と、第１の拡張部分６２、第２の拡張部分６３とは、一点鎖線で仕切られている。
コレクタ開口の第１の拡張部分６２は、コレクタ開口の本体部分６１から離間して位置しかつ平面視で外向きに凸の円弧形状に湾曲して形成された外辺部６２１と、外辺部６２１の両端から第１の方向８１に沿ってコレクタ開口の本体部分６１に向かって直線的に延在する２つの直線状外辺部６２２と、２つの直線状外辺部６２２からそれぞれコレクタ開口の本体部分６１まで延在する２つの接続外辺部６２３とによって画定されている。
コレクタ開口の第１の拡張部分の直線状外辺部６２２と接続外辺部６２３とのなす角θは、図５に示されているように鈍角である。コレクタ開口の第１の拡張部分６２の第２の方向８２の最大幅ｄ１は、コレクタ開口の本体部分６１の第２の方向８２の最大幅ｄ２よりも大きい。
コレクタ開口の第２の拡張部分６３は、コレクタ開口の本体部分６１から離間して位置しかつ平面視で外向きに凸の円弧形状に湾曲して形成された外辺部６３１と、外辺部６３１の両端から第１の方向８１に沿ってコレクタ開口の本体部分６１に向かって直線的に延在する２つの直線状外辺部６３２と、２つの直線状外辺部６３２から延出してそれぞれコレクタ開口の本体部分６１に結合された２つの接続外辺部６３３とによって画定されている。
コレクタ開口の第２の拡張部分の２つの直線状外辺部６３２はそれぞれ、第１の拡張部分の２つの直線状外辺部６２２のそれぞれと同一直線上に延在するように対応しており、また、直線状外辺部６３２と接続外辺部６３３とのなす角θは、図５に示されているように鈍角である。コレクタ開口の第２の拡張部分６３の第２の方向８２の最大幅ｄ３は、コレクタ開口の本体部分６１の第２の方向８２の最大幅ｄ２よりも大きい。
バスバー電極７０は、第１の方向８１に沿って延在する例えば平面視矩形状の本体部分７１を含む。バスバー電極の本体部分７１は、第１の端部７１１及びその反対側に位置する第２の端部７１２と、第１の端部７１１の一端とそれに対応する第２の端部７１２の一端との間、及び第１の端部７１１の他端とそれに対応する第２の端部７１２の他端との間をそれぞれ結合するように互いから所定の幅をおいて第１の方向８１に沿って延在する２つの側辺部７１３とを有する。この実施形態では、バスバー電極の２つの側辺部７１３はそれぞれ、対応するコレクタ開口の第１の拡張部分の直線状外辺部６２２／第２の拡張部分の直線状外辺部６３２と同一直線上に延在するように対応している。即ち、バスバー電極の本体部分７１の第２の方向８２の最大幅ｄ４は、コレクタ開口の第１の拡張部分６２の第２の方向８２の最大幅ｄ１と等しく、かつコレクタ開口の第２の拡張部分６３の第２の方向８２の最大幅ｄ３とも等しい。
この実施形態では、バスバー電極７０は、バスバー電極７０の第１の端部７１１側に位置する第１の電極幅減少部分７２と、第１の端部７１１の反対端である第２の端部７１２側に位置する第２の電極幅減少部分７３を更に含み、第１の電極幅減少部分７２は、第１の端部７１１から第１の方向８１に離れるにつれてその第２の方向の幅が狭まるように形成されており、第２の電極幅減少部分７３は、第２の端部７１２から第１の方向８１に離れるにつれてその第２の方向の幅が狭まるように形成されている。なお、例えば図５では、バスバー電極の本体部分７１と、第１の電極幅減少部分７２と、第２の電極幅減少部分７３とは、一点鎖線で仕切られている。
バスバー電極の第１の電極幅減少部分７２は、バスバー電極の本体部分７１から離間して位置しかつ平面視で第１の方向８１に外向きに凸の円弧形状に湾曲して形成された端辺部７２１を有する。第１の電極幅減少部分の端辺部７２１は、少なくともその一部においてコレクタ開口の第１の拡張部分６２に対応して重なるように形成されている。この形態では、バスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１の第２の方向８２の最大幅ｄ５は、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１の最大幅ｄ１以下である。また、第１の電極幅減少部分の端辺部７２１は、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１の円弧形状に対応する部分と、コレクタ開口の第１の拡張部分の２つの直線状外辺部６２２に合わせて第１の方向８１に沿って延在する部分とを含む。なお、バスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１及びコレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１は、互いから同一間隔をおくように配置されることが好ましい。
バスバー電極の第２の電極幅減少部分７３は、バスバー電極の本体部分７１から離間して位置しかつ平面視で第１の方向８１に外向きに凸の円弧形状に湾曲して形成された端辺部７３１を有する。バスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部７３１は、少なくともその一部においてコレクタ開口の第２の拡張部分６３に対応して重なるように形成されている。この形態では、バスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部７３１の第２の方向８２の最大幅ｄ６は、コレクタ開口の第２の拡張部分の外辺部６３１の最大幅ｄ３以下である。また、バスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部７３１は、コレクタ開口の第２の拡張部分の外辺部６３１の円弧形状に対応する部分と、第２の拡張部分の２つの直線状外辺部６３２に合わせて第１の方向８１に沿って延在する部分とを含む。なお、バスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部７３１及びコレクタ開口の第２の拡張部分の外辺部６３１は、互いから同一間隔をおくように配置されることが好ましい。
なお、この実施形態では、互いに位置が対応しかつ重なっているコレクタ開口６０及びバスバー電極７０においては、コレクタ開口６０の第１の方向８１の両端は同様の形状に形成され、即ちコレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３の形状及びサイズが同じであり、また、バスバー電極７０の第１の方向８１の両端は同様の形状に形成され、即ちバスバー電極の第１の電極幅減少部分７２及び第２の電極幅減少部分７３の形状及びサイズが同じである形態について説明したが、これに制限されず、コレクタ開口の第２の拡張部分６３と第１の拡張部分６２とが異なるように形成されてよく、また、バスバー電極の第２の電極幅減少部分７３と第１の電極幅減少部分７２とが異なるように形成されてもよい。
光電変換基板２の裏面２２は、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３に対応すると共に、バスバー電極ユニット７にもコレクタ層６にも覆われないように設けられた露出領域２２１を含む。なお、露出領域２２１は、バスバー電極ユニット７にもコレクタ層６にも覆われないが、他の層、例えば裏面２２及び裏面電極５５の間に設けられたパッシベーション層４等に覆われることがある。
パッシベーション層４の複数の直線状開口４１は、それぞれ第２の方向８２に沿ってストライプ状に延在しているが、ドット状或いは矩形状に連続した破線状に延在してもよい。
複数の直線状開口４１のうちの少なくとも１つの直線状開口４１'は、露出領域２２１と仮想的に交差する。即ち、直線状開口４１'の中央軸線を第２の方向８２に沿って延長させた場合には、対応する露出領域２２１を通過することになるが、実際には、直線状開口４１'は対応する露出領域２２１を通過しないように構成されている。
この実施形態では、直線状開口４１'は、露出領域２２１の両側に形成された側部開口４１１'を含む。側部開口４１１'を延長させた場合でも対応する露出領域２２１に重ならないようにするために、側部開口４１１'をコレクタ開口の第１の拡張部分６２又は第２の拡張部分６３と仮想的に交差させてもよい。側部開口４１１'は、延長させた場合でも対応する露出領域２２１に進入しないので、露出領域２２１はパッシベーション層４によって覆われている。したがって、パッシベーション効果を確保することができ、また、外部からの汚れによる影響を低減することができる。
図６は、本発明に係る太陽電池モジュールにおける直線状開口４１'の一実施例を示す正面平面図である。直線状開口４１'は、バスバー電極７０の下側を通過しないように延在し、直線状開口４１'の側部開口４１１'はそれぞれ、バスバー電極７０、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３の両側に配置されるように設けられている。そして、バスバー電極７０は、パッシベーション層４によってブロックされ、光電変換基板２の裏面２２に接触しないようになっている。
図３〜図５に示されているように、バスバー電極７０の第１の電極幅減少部分７２及び第２の電極幅減少部分７３は、それぞれの一部がコレクタ層６によって覆われ、また、露出領域２２１はそれぞれ、バスバー電極７０及びコレクタ層６に覆われておらず、かつコレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３に対応して形成されている。
以上により、バスバー電極７０と導線１５との有効溶着面積がより大きくなり、裏面電極５と導線１５との溶着結合力を高めることができる。また、コレクタ開口６０のコレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１及び第２の拡張部分の外辺部６３１、並びにバスバー電極７０の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１及び第２の電極幅減少部分の端辺部７３１は、それぞれ外向きに凸の円弧形状に湾曲して形成されているので、角隅部に応力が集中して亀裂が生じるという問題点を解消することができる。
また、図４、図５、図７に示されているように、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３は、それぞれの最大幅ｄ１、ｄ３がコレクタ開口の本体部分６１の最大幅ｄ２よりも大きいので、第２の方向８２の横向きに広がるように形成された構造になっている。
以上の構成による太陽電池は、裏面電極５を形成するスクリーン印刷工程において、図７に示されたように、コレクタ開口６０がバスバー電極７０に対して第２の方向８２にずれて偏った場合でも、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１とバスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１との間の第１の方向８１の距離ｄ７、ｄ７'の差が小さく、かつ、コレクタ開口の第２の拡張部分の外辺部６３１とバスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部７３１との間の第１の方向の距離ｄ８、ｄ８'の差も小さいことが分かる。即ち、露出領域２２１の幅の差も小さいので、バスバー電極７０と導線１５との溶着性を確保することができる。言い換えれば、本発明にかかる太陽電池の構造は、スクリーン印刷機における位置合わせの固有のばらつきによるコレクタ開口６０とバスバー電極７０との第２の方向８２のずれに対する許容度が大きい。
したがって、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３は、第２の方向８２に沿って横向きに拡張された度合い、即ちコレクタ開口の第１の拡張部分６２の最大幅ｄ１及び第２の拡張部分６３の最大幅ｄ３と、コレクタ開口の本体部分６１の最大幅ｄ２との差を、実際の位置合わせ精度に応じて調整することができるので、位置合わせのずれに対する許容度が高く、歩留まりの向上を図ることができる。
（第２の実施形態）
図８には、本発明に係る太陽電池モジュールの第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３の形状が相違している。
コレクタ開口の第１の拡張部分６２の接続外辺部６２３及び第２の拡張部分６３の接続外辺部６３３は、内向きに凸の円弧形状に湾曲している。コレクタ開口の第１の拡張部分の直線状外辺部６２２と接続外辺部６２３とのなす角θは鋭角であり、コレクタ開口の第２の拡張部分の直線状外辺部６３２と接続外辺部６３３とのなす角θも鋭角である。
図５に示されたように、コレクタ開口６０の第２の拡張部分の２つの直線状外辺部６３２それぞれと接続外辺部６３３とのなす角θが鈍角である第１の実施形態に対して、図８に示されたように、第２の拡張部分の直線状外辺部６３２それぞれと接続外辺部６３３とのなす角θが鋭角となる本実施形態によれば、角隅部に応力が集中して亀裂が生じるという問題点を解消する効果はより良好となる。
（第３の実施形態）
図９では、本発明に係る太陽電池モジュールの第３の実施形態を示している。この第３の実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、バスバー電極７０が相違している。
バスバー電極７０の側辺部７１３はそれぞれ、対応するコレクタ開口の第１の拡張部分の直線状外辺部６２２及び第２の拡張部分の直線状外辺部６３２と同一直線上に延在しないように、対応せずに形成されている。バスバー電極７０のバスバー電極の本体部分７１の第２の方向８２の最大幅ｄ４は、コレクタ開口の第１の拡張部分６２の第２の方向８２の最大幅ｄ１及び第２の拡張部分６３の最大幅ｄ３よりも小さい。
以上のように構成された本発明の太陽電池モジュールは、第２の方向における位置合わせのずれに対する許容度がより高まる。この場合、太陽電池１３の電気的性質を変化させるよう、裏面アルミ層（コレクタ層６）の被覆面積を減少させなければならないことに留意されたい。
（第４の実施形態）
図１０では、本発明に係る太陽電池モジュールの第４の実施形態を示している。この第４の実施形態は、第１の実施例の構成とほぼ同じであるが、コレクタ開口の第１の拡張部分６２及び第２の拡張部分６３の形状、並びにバスバー電極の第１の電極幅減少部分７２及び第２の電極幅減少部分７３の形状が相違している。
コレクタ開口の第１の拡張部分６２の外辺部６２１及び第２の拡張部分６３の外辺部６３１は、図１０に示されているように、その一部においてのみ外向きに凸の円弧形状に湾曲しており、バスバー電極の第１の電極幅減少部分７２の端辺部７２１及び第２の電極幅減少部分７３の端辺７３１も、その一部においてのみ外向きに円弧形状に湾曲している。
この実施形態では、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１及び第２の拡張部分の外辺部６３１の構成が同じであり、バスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１及び第２の電極幅減少部分の端辺部７３１の構成も同じであるので、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１及びバスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１についてのみ説明する。
コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１は、第２の方向８２に沿って直線的に延在する外辺直線部６２４と、外辺直線部６２４の両端部に結合されかつ外向きに凸に突出して形成された外辺湾曲部６２５とを有する。
バスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１は、第２の方向８２に沿って直線的に延在する端辺直線部７２２と、端辺直線部７２２の両端部に結合されかつ外向きに凸に突出して形成された端辺湾曲部７２３とを有する。
この実施形態では、コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部６２１の外辺直線部６２４からバスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部７２１の端辺直線部７２２までの距離ｙは、１５０μｍ〜７５０μｍである。外辺直線部６２４の第２の方向８２の長さｔ１は、端辺直線部７２２の第２の方向８２の長さｔ２よりも大きい。
以上のように構成された本発明は、コレクタ開口の第２の拡張部分の２つの直線状外辺部６３２それぞれと接続外辺部６３３とのなす角θが鈍角であるため、コレクタ開口６０の角隅部に応力が集中して亀裂が生じるという問題点を解消する効果は良好である。
（第５の実施形態）
図１１では、本発明に係る太陽電池モジュールの第５の実施形態を示している。この第５の実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、バスバー電極７０が相違している。
バスバー電極の第１の電極幅減少部分７２及び第２の電極幅減少部分７３は、第２の方向８２に拡張されるように形成されている。即ち、バスバー電極の第１の電極幅減少部分７２の第２の方向８２の最大幅ｄ５及び第２の電極幅減少部分７３の第２の方向８２の最大幅ｄ６は、バスバー電極の本体部分７１の第２の方向８２の最大幅ｄ４よりも大きく、かつコレクタ開口の第１の拡張部分６２の第２の方向８２の最大幅ｄ１及び第２の拡張部分６３の最大幅ｄ３よりも小さい。
（第６の実施形態）
図１２は、本発明に係る太陽電池モジュールの第６の実施形態を示している。この実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、コレクタ開口６０の本体部分６１は、その第１の方向８１の両側に第１の方向８１に沿って長手状に形成された２つのコレクタ開口側縁６１３を有している。２つのコレクタ開口側縁６１３は、バスバー電極の２つの側辺部７１３とそれぞれ対応して同一直線上に延在するように形成されている。
（第７の実施形態）
図１３は、本発明に係る太陽電池モジュールの第７の実施形態を示している。この実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、第１の方向８１に延在するバスバー電極の本体部分７１は、その両側の側辺部７１３、７１３が、凸部７１５及び凹部７１４が繋ぎ部７１６を介して結合されて連続しているような平面視鋸歯形状に形成されている。第１の方向８１に延在するコレクタ開口６０の本体部分６１の両側の２つのコレクタ開口側縁６１３間の幅は、第１の方向８１に延在するバスバー電極の両側の側辺部７１３の対応する凹部７１４、７１４間の幅よりも小さく、かつ第１の方向８１に延在するコレクタ開口６０のコレクタ開口の第１の拡張部分６２の両側のそれぞれの直線状外辺部６２２、６２２は、バスバー電極の側辺部７１３、７１３における凸部７１５のそれぞれの縁に対応して形成されている。
（第８の実施形態）
図１４は、本発明に係る太陽電池モジュールの第８の実施形態を示している。この実施形態は、第７の実施形態の構成とほぼ同様であり、バスバー電極の本体部分７１は、第１の方向８１に延在するバスバー電極の両側の側辺部７１３、７１３が、凸部７１５及び凹部７１４が連続しているような平面視鋸歯形状に形成されているが、第１の方向８１に延在するコレクタ開口６０の本体部分６１の両側の２つのコレクタ開口側縁６１３、６１３間の幅と、第１の方向８１に延在するバスバー電極の両側の側辺部７１３、７１３の対応する凹部７１４、７１４間の幅とが同じになるように、コレクタ開口側縁６１３及び凹部７１４がそれぞれ対応して同一直線上に延在するように重なって形成されている。
（第９の実施形態）
図１５は、本発明に係る太陽電池モジュールの第９の実施形態を示している。この実施形態は、第１の実施形態の構成とほぼ同様であるが、コレクタ開口６０の本体部分６１は、その第１の方向８１の両側の２つのコレクタ開口側縁６１３が、凹凸が連続している平面視鋸歯形状に形成されている。
なお、上記の実施形態では、複数のバスバー電極７０はそれぞれ同様に形成され、かつ複数のコレクタ開口６０もそれぞれ同様に形成されているが、場合によっては、バスバー電極７０もコレクタ開口６０もそれぞれのいくつかが異なるように形成されてもよいことに留意されたい。例えば、図５、図８〜図１５に示されているバスバー電極７０及びコレクタ開口６０は、必要に応じて適当な数を有するように設けられてもよく、又は、複数のバスバー電極７０及びコレクタ開口６０を、その一部において図５、図８〜図１５に示された構造のように設け、それぞれの他の部分において、例えば図１６或いは図１８に示された従来の構造のように設けてもよい。
なお、光電変換基板２の裏面２２にパッシベーション層４が配置された結晶シリコン系太陽電池を一例として説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。太陽電池１３は、光電変換基板２に裏面に形成されたコレクタ層６及びバスバー電極ユニット７が直接接触するように設けられた場合でも、本発明によってスクリーン印刷機の位置合わせによるずれに対する許容度を高めることができる。
なお、発明を実施するための形態の項において挙げた具体的な実施態様および実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明はそのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、当業者は、本発明の趣旨および添付の特許請求の範囲内で変更して実施することができる。
本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールの製造に有用である。
２ 光電変換基板
３ 表面電極
４ パッシベーション層
５ 裏面電極
６ コレクタ層
７ バスバー電極ユニット
１１ 第１のプレート状部材
１２ 第２のプレート状部材
１３ 太陽電池
１４ パッケージ部材
１５ 導線（インターコネクタ）
２１ 表面（受光面）
２２ 裏面
２３ エミッタ層
２４ 反射防止層
３１ 表面バスバー電極
３２ フィンガー電極
４１、４１' 直線状開口
６０ コレクタ開口
６１ コレクタ開口の本体部分
６２ コレクタ開口の第１の拡張部分
６３ コレクタ開口の第２の拡張部分
７０ バスバー電極
７１ バスバー電極の本体部分
７２ バスバー電極の第１の電極幅減少部分
７３ バスバー電極の第２の電極幅減少部分
８１ 第１の方向
８２ 第２の方向
２２１ 露出領域
４１１' 側部開口
６１１ コレクタ開口の本体部分の第１の端部
６１２ コレクタ開口の本体部分の第２の端部
６１３ コレクタ開口側縁
６２１ コレクタ開口の第１の拡張部分の外辺部
６２２ コレクタ開口の第１の拡張部分の直線状外辺部
６２３ コレクタ開口の第１の拡張部分の接続外辺部
６２４ 外辺直線部
６２５ 外辺湾曲部
６３１ コレクタ開口の第２の拡張部分の外辺部
６３２ コレクタ開口の第２の拡張部分の直線状外辺部
６３３ コレクタ開口の第２の拡張部分の接続外辺部
７１１ 第１の端部
７１２ 第２の端部
７１３ バスバー電極の側辺部
７１４ 凹部
７１５ 凸部
７１６ 繋ぎ部
７２１ バスバー電極の第１の電極幅減少部分の端辺部
７２２ 端辺直線部
７２３ 端辺湾曲部
７３１ バスバー電極の第２の電極幅減少部分の端辺部
ｄ１〜ｄ３ 最大幅
ｄ４〜ｄ６ 最大幅
ｄ７、ｄ７'、ｄ８、ｄ８'、ｙ 距離
ｔ１、ｔ２ 長さ
θ 角度

Claims (19)

  1. 太陽電池であって、
    受光面としての表面、及び裏面を有する光電変換基板と、
    前記表面に形成された表面電極と、
    前記裏面に形成されかつコレクタ層及びバスバー電極ユニットを含む裏面電極と、
    を含む太陽電池であり、
    前記コレクタ層において、第１の方向に沿って延在する少なくとも１つの長寸のコレクタ開口が切欠形成されており、
    前記コレクタ開口が、
    本体部分と、
    前記本体部分の第１の端部から外向きに拡張させた第１の拡張部分と、
    を含み、
    前記第１の拡張部分が、前記本体部分から連続的に設けられる外辺部を有し、前記外辺部の少なくとも一部が平面視円弧形状に形成されており、
    前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の、前記第１の方向に直交する第２の方向の最大幅が、前記本体部分の前記第２の方向の幅よりも大きく、
    前記バスバー電極ユニットが、前記少なくとも１つのコレクタ開口に対応して前記コレクタ開口に重なるように前記第１の方向に沿って延在する少なくとも１つのバスバー電極を含むことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記光電変換基板の前記裏面において、前記バスバー電極ユニットにも前記コレクタ層にも覆われていない露出領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記露出領域が、前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分に対応して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  4. 前記裏面及び前記裏面電極間に形成されたパッシベーション層を更に有し、
    前記パッシベーション層において、複数の直線状開口が設けられており、
    前記複数の直線状開口のうちの少なくとも１つが、前記露出領域と仮想的に交差するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  5. 前記バスバー電極が、
    本体部分と、
    前記本体部分の第１の端部側に位置する第１の電極幅減少部分であって、前記第１の電極幅減少部分が、前記第１の端部から前記第１の方向に離れるにつれてその前記第２の方向の幅が狭まるように形成されている、第１の電極幅減少部分と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  6. 前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分が、前記バスバー電極の前記本体部分から連続的に設けられる端辺部を有し、前記端辺部の少なくとも一部が平面視円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  7. 前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分の前記端辺部が、前記第２の方向に沿って直線的に延在する端辺直線部を有することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  8. 前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の前記外辺部が、前記第２の方向に沿って直線的に延在する外辺直線部を有し、
    前記外辺直線部が、前記端辺直線部よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
  9. 前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の前記外辺部の前記第２の方向の最大幅が、前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分の前記端辺部の前記第２の方向の最大幅よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  10. 前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の前記外辺部の前記少なくとも一部が、前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分の前記端辺部の平面視円弧形状に形成された前記少なくとも一部に対応するように、平面視円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  11. 前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分の前記端辺部の前記少なくとも一部と前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の外辺部の前記少なくとも一部とが、互いに重なるように設けられていることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。
  12. 前記バスバー電極の前記第１の電極幅減少部分の前記第２の方向の最大幅が、前記バスバー電極の前記本体部分の前記第２の方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  13. 前記バスバー電極の前記本体部分が、前記第１の方向に延在する２つの側辺部を有し、前記側辺部が、凹凸が連続する平面視鋸歯形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  14. 前記バスバー電極が、
    前記バスバー電極の前記本体部分の前記第１の端部の反対端である第２の端部側に位置する第２の電極幅減少部分であって、前記第２の電極幅減少部分が、前記本体部分の前記第２の端部から前記第１の方向に離れるにつれてその前記第２の方向の幅が狭まるように形成されている、第２の電極幅減少部分、
    を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  15. 前記コレクタ開口の前記第１の拡張部分の前記外辺部が、前記第２の方向に沿って直線的に延在する外辺直線部を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  16. 前記コレクタ開口が、前記コレクタ開口の前記本体部分の前記第１の端部の反対端である第２の端部から外向きに拡張させた第２の拡張部分を更に含み、
    前記コレクタ開口の前記本体部分から連続的に設けられる前記第２の拡張部分の前記外辺部の少なくとも一部が、平面視円弧形状に湾曲して形成されており、
    前記第２の拡張部分の前記第２の方向の最大幅が、前記コレクタ開口の前記本体部分の前記第２の方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池。
  17. 前記少なくとも１つのコレクタ開口が、複数のコレクタ開口であり、
    前記複数のコレクタ開口が、前記第１の方向に沿って並ぶように配列されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の太陽電池。
  18. 前記少なくとも１つのバスバー電極が、複数のバスバー電極であり、
    前記複数のコレクタ開口のそれぞれが、前記複数のバスバー電極の少なくとも１つに対応して設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の太陽電池。
  19. 太陽電池モジュールであって、
    互いに対向して配置された第１及び第２のプレート状部材と、
    前記両プレート状部材間に配列された請求項１〜１８のいずれか１項に記載の複数の太陽電池と、
    前記複数の太陽電池の周りを取り囲むと共に前記両プレート状部材間に配置されたパッケージ部材と、
    を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
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