JP6320418B2 - 太陽電池ウェハの包装 - Google Patents

Description

本明細書に記載する主題の実施形態は、一般的に太陽電池に関する。より具体的には、主題の実施形態は、太陽電池の製造に関する。

太陽電池は、太陽放射光を電気エネルギーに変換するための周知の装置である。太陽電池は通常動作中に、太陽の方を向き、太陽光を収集する前面と、前面と反対側の裏面とを有する。太陽光が太陽電池に衝突すると、電荷が生成され、これは負荷など、外部電子回路に動力を供給するために利用され得る。

太陽電池モジュールは、電気的に共に接続された、複数の太陽電池を含む。太陽電池モジュールは、太陽電池を保護し、太陽電池を、例えば屋上など、室外に据え付けられることを可能にするフレーム及び他の要素を含む。コスト、物流、及び他の理由により、太陽電池は、ある場所で製造され、別の場所で太陽電池モジュールへと組み立てられることがある。この場合、太陽電池は、太陽電池の前面と、隣接する太陽電池の裏面との間に紙を備えるようにして、互いに積み重ねることができる。積み重ねた太陽電池はその後収縮包装され、発泡インサート内に配置され、その後箱詰めされて、太陽電池モジュールの組み立てが行われる場所へと輸送される。

一実施形態において、太陽電池ウェハが製造され、試験され、太陽電池ウェハ積層体へと選別される。太陽電池ウェハ積層体は、隣接する太陽電池ウェハの前面と面する前面を備える太陽電池ウェハと、太陽電池ウェハの裏面と直接接触する裏面を備える別の太陽電池ウェハとを含む。前面プロテクタは、隣接する太陽電池ウェハの前面の間に配置され得る。太陽電池ウェハ積層体は、両端上に端部ピースを含み、太陽電池ウェハ、前面プロテクタ、及び端部ピースを単一のユニットとして一緒に保持し、束ねるように包装されている。太陽電池ウェハ積層体は、他の太陽電池ウェハ積層体と共に箱詰めされ、その後太陽電池ウェハが太陽電池モジュールへと組み立てられる別の位置に移送される。

本発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本開示全体を読むことで、当業者には容易に明らかとなるであろう。

詳細な説明、及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考察し、参照することによって、本主題のより完全な理解を得ることができ、同様の参照番号は図面全体を通じて同様の要素を指し示す。図は、一律の倍率で描かれていない。

本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法のフローチャートを示す。

本発明の一実施形態による太陽電池ウェハを示す。

本発明の一実施形態による太陽電池ウェハ積層体の分解図を示す。

擬似正方形の形状の例である。

本発明の一実施形態による包装された太陽電池ウェハ積層体を示す。

本発明の別の実施形態による太陽電池ウェハ積層体の分解図を示す。

本発明の別の実施形態による包装された太陽電池ウェハ積層体を示す。

本発明の一実施形態による太陽電池ウェハ積層体の箱詰めを図示する。

本発明の一実施形態により製造された、太陽電池モジュールを示す。

本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法のフローチャートを示す。

本開示では、本発明の実施形態を十分に理解するために、装置、構成部品及び方法の例など、多数の具体的な詳細を提供している。しかしながら、当業者であれば、本発明がこれらの具体的な詳細のうち１または複数を欠いても実施し得る点が理解されるであろう。その他の場合では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の詳細については図示又は説明していない。

図１は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法のフローチャートを示す。図１の例において、方法は、ある位置において太陽電池を製造することと、別の位置において太陽電池を太陽電池モジュールへと組み立てることとを含む。より具体的には、製造工程１０１〜１０６は、１つの工場において行われてもよく、製造工程１０８は、別の工場で行われてもよい。工場は異なる位置にあり、ある工場から他の工場へと輸送するために太陽電池を包装することを必要とする。

一実施形態において、太陽電池は、太陽電池ウェハ（図２、太陽電池ウェハ２００）の形態である。太陽電池ウェハは、拡散領域、及び拡散領域に電気的に接続された金属コンタクトを含む、完全な太陽電池として製造される（工程１０１）工場において、太陽電池ウェハは、ウェハカセットとして運搬され得る。製造後、太陽電池ウェハは、ウェハカセットから取り出されて（工程１０２）移送ステーションに送られ、その後試験を行うために、試験ステーションに移送される（工程１０３）。

例えば、複数のウェハを含むウェハカセットが昇降装置上に配置されてもよい。ロボットアームが、ウェハカセットのそのスロットから、移送ステーションへと太陽電池ウェハを押してもよい。太陽電池ウェハはその後、移動ビーム、ピックアンドプレースロボット、又は他のウェハ移動手段によって、移送ステーションから試験ステーションへと移送されてもよい。その後、ウェハカセットは、ロボットアームがウェハカセットから移送ステーションへと別の太陽電池ウェハを押して、取り外しプロセスを継続できるように、昇降装置によって昇降されてもよい。

試験ステーションにおいて、太陽電池ウェハの基本的な機能が試験され、その電気的特性を判定される（工程１０３）。例えば、試験ステーションにおいて、各太陽電池ウェハの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性が測定され得る。試験後、選別装置が太陽電池ウェハを太陽電池ウェハ積層体１２０へと選別する（工程１０４）。一実施形態において、太陽電池ウェハは、「ビニング」として既知の選別プロセスにおいて、それらの試験結果に応じて積層される。太陽電池ウェハ積層体１２０はしたがって、同一又は同様の電気的特性を有する太陽電池ウェハを含み得る。太陽電池ウェハの積層は、選別装置、又は別個の積層機構により行うことができる。

以下でより明らかとなるように、太陽電池ウェハ積層体１２０内における太陽電池ウェハは、太陽電池ウェハの前面が、隣接する太陽電池ウェハの前面と面し、太陽電池ウェハの裏面が、隣接する太陽電池ウェハの裏面と面するように構成され得る。一実施形態において、隣接する太陽電池の前面の間に前面プロテクタが配置され、隣接する太陽電池ウェハの裏面の間には前面プロテクタは配置されない。別の実施形態において、太陽電池ウェハの前面の間、及び裏面の間に前面プロテクタが配置されない。

各太陽電池ウェハ積層体１２０は、太陽電池ウェハを単一のユニットとして一緒に保持し、束ねるために、包装される（工程１０５）。一実施形態において、太陽電池ウェハ積層体１２０は、形状に適合するように包装するために、収縮包装される。包装された太陽電池ウェハ積層体１２０はその後、保護インサートと共に箱詰めされ（工程１０６）、次の工場（工程１０７）へと輸送され、そこで太陽電池ウェハは太陽電池モジュールへと組み立てられる（１０８）。理解され得るように、包装、箱詰め、及び輸送工程のうち１または複数が、太陽電池モジュールが組み立てられる位置によっては省略されることがある。例えば、モジュールの組み立てが、太陽電池ウェハが製造される同一の一般的領域で行われる場合、ウェハ積層体１２０は包装される必要はなく、カート、コンベア、又は他の局所的移送機構により単純に移送することができる。

図２は、本発明の一実施形態による太陽電池ウェハ２００を示す。太陽電池ウェハ２００は、通常動作中に太陽の方を向き、太陽光を収集する、前面（矢印２０１参照）を有する。太陽電池ウェハ２００の前面は、太陽光の収集を改善するために、粗面化されていてもよい（２０４参照）。太陽電池ウェハ２００は、前面と反対側の裏面（矢印２０２参照）を有する。太陽電池ウェハ２００は、金属コンタクト２０５が全て裏面にあるという意味において、完全裏面コンタクト（all backside contact）太陽電池である。この実施例において、太陽電池ウェハ２００の前面には金属コンタクトが存在しない。金属コンタクト２０５は拡散領域に電気的に接続され、拡散領域も全て裏面上に形成されている。すなわち、金属コンタクト２０５は前面上のドープ又は拡散領域に電気的に接続されておらず、したがって、金属コンタクト２０５は、太陽電池ウェハ２００のバルクを通らない。

図３は、本発明の一実施形態による太陽電池ウェハ積層体１２０の分解図を示す。図３の例において、太陽電池ウェハ積層体１２０は端部プロテクタ３０１、太陽電池ウェハ２００、及び前面プロテクタ３０２を含む。一実施形態において、端部プロテクタ３０１、太陽電池ウェハ２００、及び前面プロテクタ３０２は、実質的に同じ形状及び寸法を有する。例えば、端部プロテクタ３０１、太陽電池ウェハ２００、及び前面プロテクタ３０２は全て実質的に同一の寸法を有してもよく、全て擬似正方形の形状（例えば、図４に示される擬似正方形の形状）を有する。一実施形態において、各太陽電池ウェハ積層体１２０は、１５０個の太陽電池ウェハ２００を有する。

その名の示す通り、端部プロテクタ３０１は、太陽電池ウェハ積層体１２０の上端及び下端を保護する。一実施形態において、端部プロテクタ３０１は、太陽電池ウェハ２００と実質的に同じ形状及び寸法を有するように切断された厚紙の断片を含む。端部プロテクタ３０１は、端部において太陽電池ウェハ２００の露出した面を被覆し、移送及び取り扱い中に衝撃保護をもたらすことによって、太陽電池ウェハ積層体１２０を保護する。

前面プロテクタ３０２は、太陽電池ウェハ２００の前面を保護する。ある太陽電池ウェハ２００の金属コンタクト２０５が、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面を擦る場合があるため、これは裏面コンタクト太陽電池において特に重要である。一実施形態において、前面プロテクタ３０２は、太陽電池ウェハ２００と実質的に同じ形状及び寸法を有するように切断された紙の断片を含む。

図３の例において、前面プロテクタ３０２は、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面の間に配置される。これは、太陽電池ウェハ２００の前面が、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面と直接接触するのを防ぐ。使用する前面プロテクタ３０２の数を節減するため、隣接する太陽電池ウェハ２００の裏面の間には前面プロテクタ３０２は配置されない。すなわち、１つの太陽電池ウェハ２００の裏面が、隣接する太陽電池ウェハ２００の裏面と直接接触する。

図５は、本発明の一実施形態による包装された太陽電池ウェハ積層体１２０を示す。図５の例において、包装材料３２０は、太陽電池ウェハ積層体１２０の形状に緊密にフィットするように収縮する。包装材料３２０は、端部プロテクタ３０１、前面プロテクタ３０２、及び太陽電池ウェハ２００を単一のユニットとして一緒に保持し、束ねて、取り扱い及び移送を簡単にする。

図６は、本発明の別の実施形態による太陽電池ウェハ積層体１２０Ａの分解図を示す。図６の例において、太陽電池ウェハ積層体１２０Ａは、端部プロテクタ３０１、及び太陽電池ウェハ２００を含む。太陽電池ウェハ積層体１２０Ａは、前に記載した太陽電池ウェハ積層体１２０と同一であるが、ただし、前面プロテクタ３０２が存在しない。太陽電池ウェハ積層体１２０Ａにおいて、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面が互いに面し、隣接する太陽電池ウェハ２００の裏面が互いに面する。太陽電池ウェハ積層体１２０と対照的に、太陽電池ウェハ積層体１２０Ａ内の隣接する太陽電池ウェハ２００の前面の間には、前面プロテクタ３０２が存在しない。すなわち、太陽電池ウェハ積層体１２０Ａにおいて、太陽電池ウェハ２００の前面が、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面と直接接触する。金属コンタクトを有する太陽電池ウェハ２００の裏面とは異なり、太陽電池ウェハ２００の前面は、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面を損傷し得る金属又は他の研磨作用のある突起部を有さない。したがって、いくつかの裏面コンタクト太陽電池設計において、前面プロテクタ３０２を備えずに、隣接する太陽電池ウェハ２００の前面を向かい合わせにすることが行われてもよい。

図７は、本発明の一実施形態により、包装材料３２０により収縮包装される、太陽電池ウェハ積層体１２０Ａを示す。

図８は、本発明の一実施形態による太陽電池ウェハ積層体の箱詰めを図示する。図８の例において、各太陽電池ウェハ積層体１２０が、インサート３５１のスロット３５３内に挿入される。太陽電池ウェハ積層体１２０でスロット３５３を充填した後、インサート３５２がインサート３５１の上に配置され、それによって太陽電池ウェハ積層体１２０がインサート３５２の対応するスロット３５５内に入る。スロット３５３及び３５５は、輸送重量、及びインサートを製造するのに必要な材料の量を削減するために、最小の設計を有し得る。例示を明確にするため、図８において、インサート３５３及び３５５の一部のみがラベリングされていることに留意する。

一実施形態において、インサート３５１及び３５２は、発泡インサートを含む。インサート３５１は、インサート３５２の鏡像である。スロット３５５及び３５３は、太陽電池ウェハ積層体１２０をしっかりと保持するために整列され、これにより輸送中の移動が防がれ、衝撃保護がもたらされる。インサート３５１は、包装用の箱３５４内に配置され得、これに太陽電池ウェハ積層体１２０が充填され、その後インサート３５２により覆われる。その後包装用の箱３５４は閉じられ、輸送に向けて準備される。

図９は、本発明の一実施形態により製造された、太陽電池モジュール３９０を示す。太陽電池モジュールが組み立てる場所に到着すると、太陽電池ウェハ積層体１２０が、包装用の箱３５４から取り出される。太陽電池ウェハ２００は、連続的に接続された太陽電池ウェハ積層体１２０から取り出され、その後、ガラス、封入剤及びバックシートを含む保護包装材料内に形成される。保護包装材は、フレーム３９１に取り付けられる。例示を明確にするため、図９において、太陽電池ウェハ２００の一部のみが示されることに留意する。太陽電池ウェハ２００の前面（矢印２０１参照）が、図９において可視である。室外に据え付けられる際、太陽電池モジュール３９０は、通常動作中に太陽電池ウェハ２００の前面が、太陽の方を向くように向けられる。

図１０は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法のフローチャートを示す。図１０の例において、太陽電池ウェハが試験される（工程４０１）。試験後、太陽電池ウェハは、太陽電池ウェハの積層体へと選別される（工程４０２）。太陽電池ウェハ積層体は、第１太陽電池ウェハの前面が第２隣接する太陽電池の前面に面し、第１太陽電池ウェハの裏面が第３の隣接する太陽電池ウェハの裏面と直接接触するようにして構成された、複数の試験される太陽電池ウェハを含み得る。第２太陽電池ウェハと隣接する第４太陽電池ウェハの裏面は、第２太陽電池ウェハの裏面と直接接触し、他も同様である。一実施形態において、前面プロテクタは、隣接する太陽電池の前面の間に配置され得る。別の実施形態において、隣接する太陽電池の前面が直接接触する。太陽電池ウェハ積層体はその後、これらをインサートの対のスロット内に配置し、例えばこのインサートを包装用の箱の中に配置することによって、箱詰めされる（工程４０３）。太陽電池ウェハ積層体は、モジュールの組み立てが行われる場所に移送される（工程４０４）。ここで太陽電池ウェハは、太陽電池モジュールへと組み立てられる（工程４０５）。

太陽電池製造プロセス及び構造が開示された。本発明の具体的な実施形態を提示したが、これらの実施形態は例示を目的としたものであり、限定ではないことは理解されよう。多くの更なる実施形態が、本開示を読む当業者には明らかとなろう。
［項目１］
複数の太陽電池ウェハを試験する段階と、
上記複数の太陽電池ウェハを試験した後に、上記複数の太陽電池ウェハを太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階であって、上記太陽電池ウェハ積層体中の上記複数の太陽電池ウェハは、第１太陽電池ウェハの前面が隣接する第２太陽電池ウェハの前面の方を向き、上記第１太陽電池ウェハの裏面が隣接する第３の太陽電池ウェハの裏面と直接接触するように構成されている、段階と、
上記太陽電池ウェハ積層体を他の太陽電池ウェハ積層体と共に箱詰めする段階とを含む、方法。
［項目２］
上記第１太陽電池ウェハの上記前面は、上記隣接する第２太陽電池ウェハの上記前面と直接接触する、項目１に記載の方法。
［項目３］
上記第１太陽電池ウェハの上記前面と、上記隣接する第２太陽電池ウェハの上記前面との間に前面プロテクタを配置する段階を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目４］
上記前面プロテクタは、上記複数の太陽電池ウェハと同じ形状及び寸法を有する、項目３に記載の方法。
［項目５］
上記前面プロテクタは、擬似正方形の形状を有する、項目３に記載の方法。
［項目６］
上記複数の太陽電池ウェハを、上記太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階は、上記太陽電池ウェハ積層体の各端部上に端部プロテクタを配置する段階を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目７］
上記端部プロテクタは、上記複数の太陽電池ウェハと同じ形状及び寸法を有する、項目６に記載の方法。
［項目８］
上記太陽電池ウェハ積層体を包装する段階を更に含む、項目１に記載の方法。
［項目９］
上記太陽電池ウェハ積層体をモジュール組み立て位置に輸送する段階と、
上記太陽電池ウェハ積層体の上記太陽電池ウェハを、太陽電池モジュールへと組み立てる段階とを更に含む、項目１に記載の方法。
［項目１０］
第１太陽電池ウェハであって、上記第１太陽電池ウェハと隣接する第２太陽電池ウェハの前面と面する前面を有する第１太陽電池ウェハと、上記第１太陽電池ウェハの裏面と直接接触する裏面を有する第３太陽電池ウェハと、上記第２太陽電池ウェハの裏面と直接接触する裏面を有する第４太陽電池ウェハとを含む複数の太陽電池ウェハの積層体を備える、製造品。
［項目１１］
上記第１太陽電池ウェハの上記前面は、上記第２太陽電池ウェハの上記前面と直接接触する、項目１０に記載の製造品。
［項目１２］
上記第１太陽電池ウェハの上記前面と、上記第２太陽電池ウェハの上記前面との間に前面プロテクタを更に含む、項目１０に記載の製造品。
［項目１３］
上記前面プロテクタは、上記太陽電池ウェハと同じ形状及び寸法を有する、項目１２に記載の製造品。
［項目１４］
上記前面プロテクタは、擬似正方形の形状を有する、項目１２に記載の製造品。
［項目１５］
上記太陽電池ウェハ積層体の端部上に、端部プロテクタを更に含む、項目１０に記載の製造品。
［項目１６］
上記太陽電池ウェハ積層体を包装する包装材料を更に含む、項目１０に記載の製造品。
［項目１７］
第１太陽電池ウェハの前面が、上記第１太陽電池ウェハと隣接する第２太陽電池ウェハの前面と面し、第３太陽電池の裏面が上記第１太陽電池ウェハの裏面と直接接触し、第４太陽電池の裏面が上記第２太陽電池ウェハの裏面と直接接触するようにして、複数の太陽電池ウェハを太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階と、
上記太陽電池ウェハ積層体を包装する段階とを含む、方法。
［項目１８］
上記太陽電池ウェハ積層体を包装する段階は、上記太陽電池ウェハ積層体を収縮包装する段階を含む、項目１７に記載の方法。
［項目１９］
上記複数の太陽電池ウェハを、上記太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階は、上記太陽電池ウェハ積層体の端部上に端部プロテクタを配置する段階を更に含む、項目１８に記載の方法。
［項目２０］
上記複数の太陽電池ウェハを上記太陽電池ウェハ積層体内に積層する段階は、上記第１太陽電池ウェハの上記前面と上記第２太陽電池ウェハの上記前面との間に前面プロテクタを配置する段階を含む、項目１９に記載の方法。

Claims (11)

1. 複数の太陽電池ウェハを試験する段階と、
   前記複数の太陽電池ウェハを試験した後に、前記複数の太陽電池ウェハを太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階であって、前記太陽電池ウェハ積層体中の前記複数の太陽電池ウェハは、第１太陽電池ウェハの前面が隣接する第２太陽電池ウェハの前面の方を向き、前記第１太陽電池ウェハの裏面が隣接する第３の太陽電池ウェハの裏面と直接接触するように構成されており、前記第１太陽電池ウェハの前記裏面及び前記第３の太陽電池ウェハの前記裏面は、金属コンタクトを有する、段階と、
   前記太陽電池ウェハ積層体を他の太陽電池ウェハ積層体と共に箱詰めする段階とを含む、方法。
2. 前記第１太陽電池ウェハの前記前面は、前記隣接する第２太陽電池ウェハの前記前面と直接接触する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１太陽電池ウェハの前記前面と、前記隣接する第２太陽電池ウェハの前記前面との間に前面プロテクタを配置する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記前面プロテクタは、前記複数の太陽電池ウェハと同じ形状及び寸法を有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記前面プロテクタは、擬似正方形の形状を有する、請求項３に記載の方法。
6. 前記複数の太陽電池ウェハを、前記太陽電池ウェハ積層体へと積層する段階は、前記太陽電池ウェハ積層体の各端部上に端部プロテクタを配置する段階を更に含む、請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
7. 前記端部プロテクタは、前記複数の太陽電池ウェハと同じ形状及び寸法を有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記太陽電池ウェハ積層体を包装する段階を更に含む、請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
9. 前記太陽電池ウェハ積層体を包装する段階は、前記太陽電池ウェハ積層体を収縮包装する段階を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記太陽電池ウェハ積層体をモジュール組み立て位置に輸送する段階と、
    前記太陽電池ウェハ積層体の前記太陽電池ウェハを、太陽電池モジュールへと組み立てる段階とを更に含む、請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
11. 前記第１太陽電池ウェハの前記金属コンタクト及び前記第３の太陽電池ウェハの前記金属コンタクトは、互いに直接接触する、請求項１から１０のいずれか１つに記載の方法。

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