JP6586080B2 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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図1は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的断面図である。図1に示す太陽電池モジュール200は、第一太陽電池110a、第二太陽電池110bおよび第三太陽電池110cを備える。第一太陽電池110aは、導電性部材80によって第二太陽電池110bと電気的に接続されており、第三太陽電池110cは、他の導電性部材180によって第二太陽電池110bと電気的に接続されている。これにより、複数の太陽電池が直列または並列に接続されている。第一太陽電池110aおよび第二太陽電池110bの周縁上には、それぞれ絶縁性部材90,190が設けられている。
本発明において、太陽電池としては、光電変換部が結晶シリコン基板を備えるものであれば、任意の結晶シリコン系太陽電池を用いることができる。中でも、ヘテロ接合結晶シリコン太陽電池(以下、ヘテロ接合太陽電池ともいう)を用いることが好ましい、ヘテロ接合太陽電池は、一導電型単結晶シリコン基板の表面に、単結晶シリコンとはバンドギャップの異なるシリコン系薄膜を有することで、拡散電位が形成された結晶シリコン系太陽電池である。シリコン系薄膜としては、非晶質のものが好ましい。中でも、拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と単結晶シリコン基板の間に、薄い真性の非晶質シリコン層を介在させたものは、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。
図2は、一実施形態に係るヘテロ接合太陽電池の模式的断面図である。図2に示す太陽電池111は、光電変換部50として、基板1の一方の面(光入射側の面、受光面)上に、導電型シリコン系薄膜3aおよび透明電極層6aをこの順に有する。基板1の他方の面(光反射側の面、裏面)上に、導電型シリコン系薄膜3bおよび透明電極層6bをこの順に有する。光電変換部50表面の透明電極層6a上には、集電極7が設けられており、透明電極層6b上には、裏面電極8が積層されている。太陽電池111は、基板1と導電型シリコン系薄膜3a,3bとの間に、真性シリコン系薄膜2a,2bを有することが好ましい。
受光面側の透明電極層6a上には、集電極7が形成される。ヘテロ接合太陽電池においては、透明電極層が集電極としての機能を果たし得るため、原理的には別途の集電極を設けることは不要である。しかし、透明電極層を構成するITOや酸化亜鉛等の導電性酸化物は、金属に比べて抵抗率が高いため、太陽電池の内部抵抗が高くなる問題がある。そのため、受光面側の透明電極層の表面に、集電極(補助電極としての金属電極)を設けることで、電流の取り出し効率を高めることができる。
裏面側の透明電極層6b上には、裏面電極8が形成される。受光面側の集電極と同様、裏面側の透明電極層の表面に、裏面電極(補助電極としての金属電極)を設けることで、電流の取り出し効率を高めることができる。
まず、実施形態1に係る太陽電池モジュールの製造方法の一例について、図7A、図7B、図8Aおよび図8Bを参照しながら説明する。
図10は、実施形態2を模式的に示している。図10では、絶縁性部材91が、第一太陽電池110aの集電極17上にも設けられている。
図11は、実施形態3を模式的に示している。図11では、絶縁性部材92が、第二太陽電池110bの裏面電極28に接している。絶縁性部材92としては、ポリイミド製等の両面テープを用いることが好ましい。
図12は、実施形態4を模式的に示している。図12では、絶縁性部材93が、第一太陽電池110aの光電変換部150aの割断面10a側の側面上にも設けられている。
図13は、実施形態5を模式的に示している。図13では、絶縁性部材94が、第一太陽電池110aの光電変換部150aの割断面10a側の側面上に加えて、第一太陽電池110aの裏面上にも設けられている。
図14は、実施形態6を模式的に示している。図9(a)に示す実施形態1等では、第一太陽電池110aの光電変換部150aの受光面の全体に透明電極層16aが形成されている。これに対し、図14に示す実施形態6では、第一太陽電池110aの光電変換部150aは、割断面10a側の周縁上に、透明電極層26aが形成されていない透明電極層非形成領域を有する。そして、この透明電極層非形成領域に、絶縁性部材95が設けられている。
実施形態1〜6に示したように、絶縁性部材90〜95は、太陽電池の破損を抑制する観点から、光電変換部150aの割断面10a側の周縁のほぼ全面に設けられていることが好ましい。しかし、図15に示す絶縁性部材96のように、光電変換部150aの割断面10a側の周縁の一部に絶縁性部材が設けられていてもよい。
2a,2b 真性シリコン系薄膜
3a,3b 導電型シリコン系薄膜
6a,6b,16a,26a 透明電極層
7,17,27,37,47 集電極
8,18,28 裏面電極
10a,10b 割断面
20a,20b 非割断面
50,150,150a,150b 光電変換部
71,171,271 フィンガー電極
72,172,272 バスバー電極
80,81,180 導電性部材
90,91,92,93,94,95,96,190 絶縁性部材
100,110a,110b,110c 太陽電池
111 ヘテロ接合太陽電池
200 太陽電池モジュール
201 受光面側保護材
202 裏面側保護材
203 封止材
Claims (15)
- 第一太陽電池と、第二太陽電池と、導電性部材と、絶縁性部材とを備える太陽電池モジュールであって、
前記第一太陽電池および前記第二太陽電池は、それぞれ、一導電型結晶シリコン基板を備える光電変換部と、前記光電変換部の受光面上に設けられた集電極と、前記光電変換部の裏面上に設けられた裏面電極とを備え、
前記第一太陽電池の一導電型結晶シリコン基板は、受光面側の第一主面と、裏面側の第二主面と、前記第一主面から前記第二主面に達する割断面とを有し、
前記第二太陽電池の一導電型結晶シリコン基板は、受光面側の第一主面と、裏面側の第二主面と、前記第一主面から前記第二主面に達する非割断面とを有し、
前記第一太陽電池の受光面の割断面側の周縁が、前記第二太陽電池の裏面の非割断面側の周縁に重なるように、前記第一太陽電池と前記第二太陽電池とが、前記導電性部材を介して積層されており、
前記第一太陽電池と前記第二太陽電池との積層部では、
前記第一太陽電池の集電極と前記第二太陽電池の裏面電極とが、前記導電性部材に接することで電気的に接続されており、
前記第一太陽電池の受光面の割断面側の周縁のうち、集電極が設けられていない周縁上に、前記絶縁性部材が設けられている、太陽電池モジュール。 - 前記第一太陽電池および前記第二太陽電池の平面形状は、いずれも短辺および長辺を有する略長方形であり、
前記第一太陽電池の割断面側の長辺が前記第二太陽電池の非割断面側の長辺に重なるように、前記第一太陽電池と前記第二太陽電池とが積層されており、
前記第一太陽電池の集電極は、短辺方向に延在する複数のフィンガー電極を有する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第一太陽電池の集電極は、さらに、長辺方向に延在する1本のバスバー電極を有する、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第一太陽電池のバスバー電極は、前記第一太陽電池と前記第二太陽電池との積層部に設けられている、請求項3に記載の太陽電池モジュール。
- 前記割断面は、前記一導電型結晶シリコン基板にレーザーを照射することで形成されるレーザー痕を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁性部材は、前記第一太陽電池の光電変換部の割断面側の端部より外側にも設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁性部材は、前記第一太陽電池の集電極上にも設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁性部材は、前記第二太陽電池の裏面電極に接する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁性部材は、前記第一太陽電池の光電変換部の割断面側の側面上にも設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁性部材は、第一太陽電池の裏面上にも設けられている、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第一太陽電池の光電変換部および前記第二太陽電池の光電変換部は、いずれも、前記一導電型結晶シリコン基板の一方の主面上に逆導電型シリコン系薄膜を備え、前記逆導電型シリコン系薄膜上に透明電極層を備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第一太陽電池の光電変換部は、前記逆導電型シリコン系薄膜上に透明電極層が形成されている透明電極層形成領域と、前記逆導電型シリコン系薄膜上に透明電極層が形成されていない透明電極層非形成領域とを有し、
前記絶縁性部材は、前記透明電極層非形成領域に設けられている、請求項11に記載の太陽電池モジュール。 - 前記絶縁性部材の厚みは、1μm以上500μm以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
第一太陽電池および第二太陽電池を準備する工程、
前記第一太陽電池の受光面に絶縁性部材を形成する工程、および、
前記第一太陽電池と前記第二太陽電池とを、導電性部材を介して積層する工程を有し、
前記第一太陽電池および前記第二太陽電池は、それぞれ、一導電型結晶シリコン基板を備える光電変換部と、前記光電変換部の受光面上に設けられた集電極と、前記光電変換部の裏面上に設けられた裏面電極とを備え、
前記第一太陽電池の一導電型結晶シリコン基板は、受光面側の第一主面と、裏面側の第二主面と、前記第一主面から前記第二主面に達する割断面とを有し、
前記絶縁性部材は、前記第一太陽電池の受光面の割断面側の周縁のうち、集電極が設けられていない周縁上に形成され、
前記第一太陽電池と前記第二太陽電池とは、前記第一太陽電池の受光面の前記割断面側の周縁が、前記第二太陽電池の裏面の周縁に重なるように積層され、
前記第一太陽電池と前記第二太陽電池との積層部では、前記第一太陽電池の集電極と前記第二太陽電池の裏面電極とが、前記導電性部材に接することで電気的に接続される、太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記第一太陽電池および前記第二太陽電池を準備する工程では、一導電型結晶シリコン基板を備える光電変換部と、前記光電変換部の受光面上に設けられた集電極と、前記光電変換部の裏面上に設けられた裏面電極とを備える太陽電池を割断することで、前記第一太陽電池および前記第二太陽電池を作製する、請求項14に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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