JP6467549B1 - 太陽電池セル - Google Patents

Abstract

【課題】シングリング接続の実施に際し、事前の工程を短縮して生産効率向上に寄与できる太陽電池セルを提供する。【解決手段】略矩形状の半導体基板２上に複数のバスバー電極６１…６１が形成され、前記半導体基板２は、一の辺３に略平行な直線で４以上の小区画５…５に画定されており、各小区画５のうち、前記一の辺３を含む第１小区画５１の表面側には、前記一の辺３に沿ってバスバー電極６１が設けられ、前記一の辺３の対辺４を含む第２小区画５２の表面側には、前記対辺４に沿ってバスバー電極６１が設けられ、前記一の辺３及び前記対辺４のいずれも含まない第３小区画５３の表面側には、当該小区画５３を画定する一対の辺のうちで前記一の辺３に近いほうの辺に沿ってバスバー電極６１が設けられている、太陽電池セル１である。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルであって、特に、シングリング接続の実施に適した太陽電池セルに関するものである。

従来、種々の構造を有する太陽電池セルが提案されている。このうち、太陽電池モジュールを形成するために、太陽電池セルが分割して形成された、短冊状である複数の素子小片を、例えば屋根板を葺くようにして、各素子小片における長辺が重なるように順次配置していく「シングリング接続(shingling connection)」を行うことのできる太陽電池セルがある。このタイプの太陽電池セルは、例えば特許文献１に記載されている。

このタイプの太陽電池セルにおいては、各素子小片の長辺に沿って、各素子小片に発生した電気を集めるためのバスバー電極が設けられている。例えば、特許文献１の図３Ｂ及び図３Ｄにバスバー電極の配置が例示されている。

特許文献１に記載の構造は、複数の素子小片に分割する前の１枚の太陽電池セルにて、太陽電池セルの中央を挟んで一方（左右方向では左方）の領域では、各素子小片となる部分の外側（左右方向では左側）の端部にバスバー電極が設けられており、他方（左右方向では右方）の領域では、各素子小片となる部分の外側（左右方向では右側）の端部にバスバー電極が設けられている。つまり、素子小片に分割する前の１枚の太陽電池セルにて、バスバー電極が線対称（例えば左右対称）に配置されている。

特表２０１７−５１７１４５号公報

このようにバスバー電極が線対称に配置されていた場合、１枚の太陽電池セルを複数の素子小片に分割すると、特許文献１の図３Ｄに示された形態においては、長方形であり例えば左側にバスバー電極を有する素子小片が３枚、長方形であり例えば右側にバスバー電極を有する素子小片が３枚できてしまう。

ちなみに、特許文献１の図３Ｂに示された形態においては、四隅に面取り部が設けられたことで太陽電池セルが八角形形状となっているので、長方形であり例えば左側にバスバー電極を有する素子小片が２枚、長方形であり例えば右側にバスバー電極を有する素子小片が２枚、面取り部を二隅に有し例えば左側にバスバー電極を有する素子小片が１枚、面取り部を二隅に有し例えば右側にバスバー電極を有する素子小片が１枚できてしまう。

このように、分割後に、バスバー電極の位置や面取り部の位置が異なる素子小片が複数種できてしまう。このため、例えば太陽電池モジュールを形成するためにシングリング接続を実施する前の段階（シングリング接続を行う組み立て現場に発送するために、素子小片を製造した工場にて梱包する段階も含む）において、作業者が各素子小片を回転させることで向きを変更する必要がある。素子小片を大量生産するに際して、前記向きの変更に関する工程に要する時間は無視できない長さとなる。このため、従来の技術は工程の短縮化の観点で改良すべき余地があった。

そこで本発明は、シングリング接続の実施に際し、事前の工程を短縮して生産効率向上に寄与できる太陽電池セルを提供することを課題とする。

本発明は、略矩形状の半導体基板と、当該半導体基板上に形成された複数の集電電極と、を有する太陽電池セルであって、前記複数の集電電極は、複数のバスバー電極を含み、前記半導体基板は、当該半導体基板の一の辺に略平行な直線で４以上の小区画に画定されており、各小区画のうち、前記一の辺を含む第１小区画の表面側には、前記一の辺に沿ってバスバー電極が設けられ、各小区画のうち、前記一の辺の対辺を含む第２小区画の表面側には、前記対辺に沿ってバスバー電極が設けられ、各小区画のうち、前記一の辺及び前記対辺のいずれも含まない、２以上の第３小区画の各々全ての表面側には、当該小区画を画定する一対の辺のうちで前記一の辺に近いほうの辺に沿ってバスバー電極が設けられている、太陽電池セルである。

この構成によれば、少なくとも第３小区画に関しては、分割後の素子小片を作業者が回転させることで向きを変更する必要がなくなる。このため、その分の作業時間が節約できる。

そして、前記各小区画の裏面側には、前記表面側において前記バスバー電極が設けられた辺とは逆の辺に沿って裏面バスバー電極が設けられている。

この構成によれば、シングリング接続に適したバスバー電極と裏面バスバー電極との組み合わせとできる。

そして、前記複数の集電電極は、各小区画を画定する前記直線をまたがないよう配置されている。

この構成によれば、分割後の各素子小片のハンドリングの際（例えば、各素子小片の外周部を保持する際など）、複数の集電電極に触れるリスクが低減するため、分割後の各素子小片の取り扱いが容易となる。

本発明は、作業時間が節約できることから、シングリング接続の実施に際し、事前の工程を短縮して生産効率向上に寄与できる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池セルを示す斜視図である。 前記太陽電池セルを示す正面図である。 前記太陽電池セルを示す背面図である。 前記太陽電池セルを複数の素子小片に分割した状態を示す正面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、前記太陽電池セルを分割して形状別に並べ替えた状態を示す正面図である。 前記複数の素子小片を組み合わせて形成した太陽電池モジュールの一例を示す正面図である。 前記複数の素子小片を組み合わせる際の並べ方を概略的に示す斜視図である。 前記複数の素子小片の接続部分を示す、要部を拡大した縦断面図である。

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。なお、以下の説明における「表面」は、図１及び図２に現れている面を指し、「裏面」は図３に現れている面を指す。

本実施形態の太陽電池セル１は、略矩形状の半導体基板２と、当該半導体基板２上に形成された複数の集電電極６…６と、を有する太陽電池セル１である。なお、本実施形態の太陽電池セル１はこのまま最終製品としても構わないが、以下においては、複数の素子小片７…７に分割してシングリング接続を行うことで太陽電池モジュール１０を形成することを前提とした、「半製品」または「仕掛品」として説明する。なお、太陽電池セル１の発電及び集電に関する基本的構成は公知の構成と同様である。

半導体基板２は、例えば円柱状であるシリコン単結晶インゴットを横断方向に薄切りすることで形成される。シリコン単結晶インゴットの横断面形状が円形であることから、横断面の最大面積を利用しようとすると、四隅に面取り部８…８が設けられた八角形形状の半導体基板２となる。なお、本説明においては「略矩形状」の概念にこの形状も含まれる。また、半導体基板２の形状はこれに限定されず、例えば正方形や長方形であってもよい。また、各面取り部８の形状は本実施形態のような直線状に限定されず、曲線状であってもよい。本実施形態の半導体基板２はシリコンからなる。しかしこれに限定されず、種々の半導体材料を用いることができる。

前記複数の集電電極６…６は、複数のバスバー電極６１…６１を含む。また、各バスバー電極には複数のフィンガー電極６３…６３が交差するように接続されている。この集電電極６…６により、太陽電池セル１において発生した電気を効率的に集めて取り出すことができる。

前記半導体基板２は、当該半導体基板２の一の辺３（図２上の左辺）に略平行な直線で４以上の小区画５…５に画定されている。本実施形態では、６つの小区画５…５に画定されている。なお、図２における右端側の領域は、バスバー電極が区画の境界付近に位置しないため図上ではわかりにくいが、２つの区画に画定されている。

各小区画５のうち、前記一の辺３（図２上の左辺）を含む第１小区画５１、つまり、図２において最も左側で二隅に面取り部８，８を有する小区画５１の表面側には、前記一の辺３に沿って１本のバスバー電極が設けられている。

各小区画５のうち、前記一の辺３の対辺４（図２上の右辺）を含む第２小区画５２、つまり、図２において最も右側で二隅に面取り部８，８を有する小区画５２の表面側には、前記対辺４に沿って１本のバスバー電極６１が設けられている。

各小区画５のうち、前記一の辺３（図２上の左辺）及び前記対辺４（図２上の右辺）のいずれも含まない第３小区画５３、つまり、図２において中央側に位置し長方形である４つの小区画５３の表面側には、当該小区画５３を画定する一対の辺のうちで半導体基板２における一の辺３に近いほうの辺（図２上で各小区画５３の左側の辺）に沿って１本のバスバー電極６１が設けられている。

つまり、半導体基板２において一の辺３（図２上の左辺）に略平行な直線で画定された複数の小区画５…５のうち、一の辺３またはその対辺４（図２上の右辺）を含む端部に位置する各小区画（第１小区画５１、第２小区画５２の各々）ではバスバー電極６１が平面視で対称（線対称）の位置に設けられている。一方、前記複数の小区画５…５のうち、一の辺３またはその対辺４を含まない中央部に位置する各小区画（各第３小区画５３）ではバスバー電極６１が平面視で同一の位置に設けられている。

ここで、本実施形態の太陽電池セル１における表面側のバスバー電極６１の具体的な配置についてまとめると、図２に示す左端から右端に至る６つの小区画５…５で、左、左、左、左、左、右となっている。

また、前記各小区画５の裏面側には、図３に示すように、前記表面側において前記１本のバスバー電極６１が設けられた辺とは逆の辺に１本の裏面バスバー電極６２が設けられている。つまり、表面側と同様、第１小区画５１、第２小区画５２の各々では、裏面バスバー電極６２が平面視で対称（線対称）の位置に設けられている。一方、各第３小区画５３では、裏面バスバー電極６２が平面視で同一の位置に設けられている。そして、本実施形態の太陽電池セル１における裏面側の裏面バスバー電極６２の具体的な配置についてまとめると、図３に示す左端から右端に至る６つの小区画５…５で、右、左、左、左、左、左となっている。

各小区画５は、図１及び図２に示す、各小区画５を画定する直線に一致する分割ライン２１…２１において分割され、図４に示すように、複数（本実施形態では６枚）の素子小片７…７が形成される。各素子小片７は各小区画５について説明した位置にバスバー電極６１を備える。図５（Ａ）〜図５（Ｅ）に複数の素子小片７…７の並びを示す。図５（Ａ）は図２と同一の図である。太陽電池セル１は、複数の小区画５…５の並び方向において両側に位置する一つの第１小区画５１及び一つの第２小区画５２が、分割によって、図５（Ｂ）に示すように端側素子小片７１，７１となる。そして、残った中央側の部分が、図５（Ｃ）に示すように複数の第３小区画５３となる。本実施形態でも従来と同様、第２小区画５２が分割されてなる端側素子小片７１については幅方向（図示左右方向）に反転させる必要があって、この反転により、図５（Ｄ）に示す同一形状（二隅に面取り部８，８を有する形状）の２枚の端側素子小片７１，７１が形成される。一方、第３小区画５３についてはそのまま分割され、図５（Ｅ）に示す同一形状（長方形状または短冊状）の４枚の中側素子小片７２…７２が形成される。このように本実施形態では、第３小区画５３については従来のように反転の必要がないため、その分の工程を削減できる点で有利である。

本実施形態では、複数の集電電極６…６は、各小区画５を画定する直線（分割の際の分割ライン２１…２１）をまたがないよう配置されている。換言すれば、複数の集電電極６…６は、各々の小区画５…５の幅方向における内側領域に納まるように配置されている。これら複数の集電電極６…６は、具体的な数値としては、各小区画５の端辺より０．０５mm以上内側に配置されることが好ましく、０．１mm以上内側に配置されることがより好ましい。複数の集電電極６…６が分割後の複数の素子小片７…７の端縁から離間することにより、分割後の各素子小片７のハンドリングの際（例えば、各素子小片７の外周部を保持する際など）、複数の集電電極６…６に触れるリスクが低減するため、分割後の各素子小片７の取り扱いが容易となる。

なお本実施形態では、第２小区画５２について反転が必要な分、工程削減の観点では不利であるとも言える。しかし、１枚の半導体基板２から同一形状である端側素子小片７１を２枚生産することができるので、中側素子小片７２との生産量のアンバランスを減らすことができるので、素子小片７を量産する観点では有利である。また、仮に第１小区画５１と第２小区画５２とでバスバー電極６１の配置を変えてしまうと、１枚の半導体基板２から３種の形状の素子小片７ができてしまうことから、素子小片７の管理が煩雑になる点で不利である。このため、本実施形態では各小区画５を図１及び図２に示すように構成している。

このようにして形成された複数の素子小片７…７は、例えば図６に示すように、面取り部８を有する端側素子小片７１（第１小区画５１及び一つの第２小区画５２に対応）と有しない中側素子小片７２（第３小区画５３に対応）が、平面視の形状別に分けて並べられることにより太陽電池モジュール１０が形成される。ちなみに、太陽電池モジュール１０を構成する複数の素子小片７…７が、極性が合うように直列接続された集合体の一単位を太陽電池ストリング１００という。太陽電池モジュール１０は例えば、家屋において屋根板（一例として屋根瓦）の代わりに屋根に配置できるように、屋根板（一例として屋根瓦）が何枚か連続した分の面積に合わせて形成することができる。

図６に示したものは、面取り部８を有する複数の端側素子小片７１…７１だけで２列の太陽電池ストリング１００，１００として並べられ、面取り部８を有しない複数の中側素子小片７２…７２だけで４列の太陽電池ストリング１００…１００として並べられている。なお、これに限定されず、面取り部８を有する端側素子小片７１と面取り部８を有しない中側素子小片７２を混在させて各太陽電池ストリング１００を構成することもできる。また、面取り部８は、複数の素子小片７…７の並び方向の一方側を向けてもよいし、他方側を向けてもよい。

各太陽電池ストリング１００の列における素子小片７…７の並べ方は、図７に示すように、下側の素子小片７が有するバスバー電極６１に上側の素子小片７が有する裏面バスバー電極６２（図７には不図示、図８参照）が重なるようにされ、各電極６１，６２が重なった部分は図８に示すように、導電性部材９を介して電気的に接続される（シングリング接続）。なお、図８においてハッチングを付して示した部分は、半導体基板２の表面及び裏面に形成された透明電極層６４である。このように並べることで、複数の素子小片７…７が直列接続される。

以上、本実施形態によれば、少なくとも第３小区画５３に関しては、分割後の素子小片７を作業者が回転させることで向きを変更する必要がなくなる。このため、その分の作業時間が節約できる。よって、シングリング接続の実施に際し、事前の工程を短縮して生産効率向上に寄与できる。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 太陽電池セル
２ 半導体基板
３ 一の辺
４ 一の辺の対辺
５ 小区画
６ 集電電極
６１ バスバー電極
６２ 裏面バスバー電極
７ 素子小片
８ 面取り部

Claims (3)

1. 略矩形状の半導体基板と、当該半導体基板上に形成された複数の集電電極と、を有する太陽電池セルであって、
   前記複数の集電電極は、複数のバスバー電極を含み、
   前記半導体基板は、当該半導体基板の一の辺に略平行な直線で４以上の小区画に画定されており、
   各小区画のうち、前記一の辺を含む第１小区画の表面側には、前記一の辺に沿ってバスバー電極が設けられ、
   各小区画のうち、前記一の辺の対辺を含む第２小区画の表面側には、前記対辺に沿ってバスバー電極が設けられ、
   各小区画のうち、前記一の辺及び前記対辺のいずれも含まない、２以上の第３小区画の各々全ての表面側には、当該小区画を画定する一対の辺のうちで前記一の辺に近いほうの辺に沿ってバスバー電極が設けられている、太陽電池セル。
2. 前記各小区画の裏面側には、前記表面側において前記バスバー電極が設けられた辺とは逆の辺に沿って裏面バスバー電極が設けられている、請求項１に記載の太陽電池セル。
3. 前記複数の集電電極は、各小区画を画定する前記直線をまたがないよう配置されている、
   請求項１または２に記載の太陽電池セル。

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