JP7085613B2 - 太陽電池モジュール、ガラス建材、及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュール、ガラス建材、及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
下記特許文献１には、窓ガラス等に設置することを想定した採光型太陽電池モジュールが開示されている。当該太陽電池モジュールは、一方向に並べられた複数の太陽電池セルを含み、当該太陽電池セルは、接続方向に延伸する２本のバスバー電極を、受光面及び裏面に有する。隣り合う二つの太陽電池セルの内、一方の受光面に設けられたバスバー電極と、他方の裏面に設けられたバスバー電極と、がインターコネクタにより接続されている。
上記従来の構成においては、生産性の更なる向上が課題となっていた。即ち、上記従来の構成においては、インターコネクタとバスバー電極との接触面積を担保する必要があるため、インターコネクタを、上記接続方向に延伸するバスバー電極全体と重畳するように配置する必要があった。そのため、高精度な位置制御が必要となり、生産性の更なる向上が必要となっていた。
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、採光型の太陽電池モジュールにおける更なる生産性の向上を図ることにある。
（１）本開示に係る太陽電池モジュールは、第１の方向に延伸する第１の太陽電池セルと、前記第１の太陽電池セルの受光面側に設けられ、前記第１の方向に延伸する第１の受光面側集電電極と、前記第１の受光面側集電電極の一端側に接続され、前記受光面内において前記第１の方向と交差する方向に延伸する第１の受光面側接続用電極と、前記第１の受光面側接続用電極に接続されたインターコネクタと、を含む。
（２）上記（１）における太陽電池モジュールにおいて、前記第１の太陽電池セルは、半導体基板と、前記半導体基板の前記受光面側に設けられ、前記半導体基板と逆導電型の半導体膜と、前記受光面と裏面の間に配置され、前記第１の方向に延伸する側面と、前記側面に配置され、レーザ加工によって形成されたレーザ加工領域と、前記側面において、前記レーザ加工領域よりも前記受光面寄りに配置され、折曲切断によって形成された折曲切断領域と、を含み、前記受光面に垂直な方向における、前記レーザ加工領域の幅が、前記第１の太陽電池セルの厚みの４０％以下である構成としてもよい。
（３）上記（１）～（２）における太陽電池モジュールにおいて、前記第１の太陽電池セルは、半導体基板と、前記半導体基板の前記受光面側に設けられ、前記半導体基板と逆導電型の半導体膜と、前記受光面と裏面の間に配置され、前記第１の方向に延伸する側面と、前記側面に配置され、第１の表面粗さを有する裏面側領域と、前記側面において、前記裏面側領域よりも前記受光面寄りに配置され、前記第１の表面粗さよりも小さな第２の表面粗さを有する受光面側領域と、を含み、前記受光面に垂直な方向における、前記裏面側領域の幅が、前記第１の太陽電池セルの厚みの４０％以下である構成としてもよい。
（４）上記（１）～（３）における太陽電池モジュールにおいて、前記第１の太陽電池セルは、前記受光面側から見て前記第１の太陽電池セルの外形を構成し、前記第１の方向に延伸する第１の辺を有し、前記第１の受光面側接続用電極の端部が、前記受光面側から見て、前記第１の辺と重畳する構成としてもよい。
（５）上記（１）～（４）における太陽電池モジュールにおいて、前記第１の太陽電池セルが、前記受光面側から見て前記第１の太陽電池セルの外形を構成し、前記第１の方向に延伸する第１の辺と、前記受光面側から見て前記第１の太陽電池セルの外形を構成し、前記受光面において前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸する第２の辺と、を有し、前記第１の辺の長さを前記第２の辺の長さで割った値が５を超え、且つ１００未満である構成としてもよい。
（６）上記（１）～（５）における太陽電池モジュールは、前記第１の太陽電池セルの裏面側に設けられ、前記第１の方向に延伸する第１の裏面側集電電極と、前記第１の裏面側集電電極の他端側に接続され、前記裏面において前記第１の方向と交差する方向に延伸する第１の裏面側接続用電極と、を更に含み、前記裏面側接続用電極が、前記第１の受光面側接続用電極と前記第１の太陽電池セルを介して対向しないよう配置された構成としてもよい。
（７）上記（６）における太陽電池モジュールにおいて、前記第１の太陽電池セルは、前記裏面側から見て前記第１の太陽電池セルの外形を構成し、前記第１の方向に延伸する第３の辺を有し、前記第１の裏面側接続用電極の端部が、前記裏面側から見て、前記第３の辺と重畳する構成としてもよい。
（８）上記（１）～（７）における太陽電池モジュールにおいて、前記インターコネクタが、前記第１の太陽電池セルの色と同系色に着色された構成としてもよい。
（９）上記（７）～（８）における太陽電池モジュールは、前記第１の方向に延伸する第２の太陽電池セルと、前記第２の太陽電池セルの裏面側に設けられ、前記第１の方向に延伸する第２の裏面側集電電極と、前記第２の裏面側集電電極の他端側に接続され、前記第１の方向に平面視で交差する方向に延伸し、前記インターコネクタと接続された第２の裏面側接続用電極と、を更に含む構成としてもよい。
（１０）上記（１）～（９）における太陽電池モジュールは、前記第１の太陽電池セルの受光面側において、前記第１の受光面側接続用電極以外に、前記第１の方向に交差する方向に延伸する電極が存在しない構成としてもよい。
（１１）上記（９）における太陽電池モジュールは、前記第２の太陽電池セルの裏面側において、前記第２の裏面側接続用電極以外に、前記第１の方向に交差する方向に延伸する電極が存在しない構成としてもよい。
（１２）本開示のガラス建材は、窓枠と、前記窓枠の内周側に配置された窓ガラスと、上記（１）～（１１）のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールと、前記第１方向に交差する方向に並べて配置された第２の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールと、前記第２の太陽電池モジュールと、を電気的に接続し、前記第１の方向に交差する方向に延伸する配線と、を含み、前記太陽電池モジュールと前記第２の太陽電池モジュールとが、前記受光面側から見て前記窓ガラスと重畳するよう配置され、前記配線が、前記受光面側から見て前記窓枠と重畳するよう配置されている。
（１３）本開示の太陽電池モジュールの製造方法は、半導体基板の受光面側に、前記半導体基板と逆導電型の半導体層を製膜する工程と、前記半導体層を製膜する工程の後で、前記半導体層の受光面側に、第１の方向に延伸する第１の受光面側集電電極、及び第２の受光面側集電電極を含む複数の受光面側集電電極を形成する工程と、前記半導体層を製膜する工程の後で、前記第１の受光面側集電電極、前記第２の受光面側集電電極の一端側に接続され、前記第１の方向に平面視で交差する方向に延伸する受光面側接続用電極を形成する工程と、前記受光面側接続用電極を形成する工程の後で、前記第１の受光面側集電電極と前記第２の受光面側集電電極との間において、前記第１の方向に延伸する分断ラインに沿って、前記半導体基板の裏面側からレーザ光を照射し、溝を形成する工程と、前記レーザ光を照射する工程の後で、前記分断ラインに沿って、前記半導体基板を折曲切断し、前記第１の受光面側集電電極を有する第１の太陽電池セルと、前記第２の受光面側集電電極を有する第２の太陽電池セルと、を形成する工程と、を含む。
（１４）上記（１３）に記載の太陽電池モジュールの製造方法は、前記レーザ光を照射する工程において、前記受光面に垂直な方向における、前記溝の深さは、前記第１の太陽電池セルの厚みの４０％以下である製造方法としてもよい。
（１５）上記（１３）、（１４）に記載の太陽電池モジュールの製造方法は、前記レーザ光を照射する工程の前に、前記半導体基板の裏面側に、前記第１の方向に延伸する第１の裏面側集電電極、及び第２の裏面側集電電極を形成する工程と、前記第１の裏面側集電電極、前記第２の裏面側集電電極の他端側に接続され、前記第１の方向に平面視で交差する方向に延伸する裏面側接続用電極を形成する工程と、を更に含み、前記裏面側接続用電極は、前記受光面側接続用電極と前記第１の太陽電池セルを介して対向しないよう配置される製造方法としてもよい。
（１６）上記（１５）に記載の太陽電池モジュールの製造方法は、前記折曲切断する工程の後で、前記第１の受光面側集電電極と前記第２の裏面側集電電極とを、インターコネクタにより接続する工程を更に含む製造方法としてもよい。
（１７）上記（１６）に記載の太陽電池モジュールの製造方法は、前記インターコネクタを、前記第１の太陽電池セルの色と同系色に着色する工程を更に含む製造方法としてもよい。
本開示の第１の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
［太陽電池モジュール］
図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の受光面側を示す模式的な平面図である。太陽電池セル１０は、第１の方向に延伸する形状を有しており、本実施形態においては、第１の方向に延伸する長辺と、受光面内において第１の方向に直交する第２の方向に延伸する短辺と、を有する略長方形状を有している。
図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の受光面側を示す模式的な平面図である。太陽電池セル１０は、第１の方向に延伸する形状を有しており、本実施形態においては、第１の方向に延伸する長辺と、受光面内において第１の方向に直交する第２の方向に延伸する短辺と、を有する略長方形状を有している。
太陽電池セル１０の受光面側には、第１の方向に延伸する受光面側集電電極１２が配置されており、太陽電池セル１０における光電変換により発生したキャリアを集める役割を果たす。本実施形態における受光面側集電電極１２は、２本のフィンガー電極を含んで構成されている。
太陽電池セル１０の受光面側における受光面側集電電極１２の一端側（図１に示す例では、右端側）には、受光面内において第１の方向と交差する方向に延伸する受光面側接続用電極１４が配置され、受光面側集電電極１２と電気的に接続されている。当該受光面側接続用電極１４は、他の太陽電池セルとの電気的接続を行うための電極であり、インターコネクタ２１と直接的に接続される電極である。
なお、受光面側接続用電極１４の延伸方向は、必ずしも第１の方向と直交する必要はない。また、受光面側接続用電極１４は、受光面側集電電極１２の一端側に接続されていればよく、必ずしも受光面側集電電極１２の端部に接続されている必要はない。本開示においては、受光面側集電電極１２の端部から、受光面側集電電極１２の長さの１０％未満の範囲内に受光面側接続用電極１４が配置されていれば、それは、受光面側集電電極１２の一端側に配置されているものとする。
このような構成により、太陽電池セル１０の形状を、他の太陽電池セルとの接続方向である第１の方向に延伸させた形状とした太陽電池モジュール１００の生産性の更なる向上を実現させることが可能となる。即ち、上記構成によれば、インターコネクタ２１と受光面側接続用電極１４とが接続されるため、インターコネクタ２１を受光面側集電電極１２の全体に接続する必要がなくなり、高精度な位置制御が不要となる。その結果として、生産性の更なる向上を実現することができる。
更に、インターコネクタ２１を受光面側集電電極１２の全体に接続するような場合においては、当該インターコネクタ２１の位置がずれた場合には、インターコネクタ２１と受光面側集電電極１２との接触面積が担保されず、接触抵抗が上がってしまうという課題のみならず、インターコネクタ２１が、太陽電池セル１０の受光面側に影を作ってしまい、変換効率を低下させてしまう課題があったが、本開示の構成であれば、インターコネクタ２１を受光面側集電電極１２の全体にわたって設ける必要がないため、インターコネクタ２１の存在により、太陽電池セル１０の受光面側に影を作ってしまうリスクを低減することができる。
なお、本実施形態においては、受光面側接続用電極１４が、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成としている。即ち、受光面側接続用電極１４の端部が、受光面側から見て太陽電池セル１０の外形を構成する辺の内、第１の方向に延伸する第１の辺と、受光面側から見て重畳する構成としている。このような構成とすることにより、受光面側接続用電極１４とインターコネクタ２１との接触面積を担保するとともに、高精度な位置制御が不要となり、更なる生産性の向上を図ることができる。即ち、インターコネクタ２１の位置が、第１の方向に直交する第２の方向にずれるような場合であっても、受光面側接続用電極１４が、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成とすることにより、受光面側接続用電極１４とインターコネクタ２１との接触面積を担保することができる。
図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の裏面側を示す模式的な平面図である。太陽電池セル１０の裏面側には、第１の方向に延伸する裏面側集電電極１６が配置されており、太陽電池セル１０における光電変換により発生したキャリアを集める役割を果たす。本実施形態における裏面側集電電極１６は、２本のフィンガー電極を含んで構成されている。
太陽電池セル１０の裏面側における裏面側集電電極１６の他端側（図２に示す例では、左端側）には、裏面内において第１の方向と交差する方向に延伸する裏面側接続用電極１８が配置され、裏面側集電電極１６と電気的に接続されている。当該裏面側接続用電極１８は、他の太陽電池セルとの電気的接続を行うための電極であり、インターコネクタ２１と直接的に接続される電極である。
ここで、図１に示すように、受光面側集電電極１２を、太陽電池セル１０の一端側（図１に示す例では右端側）に配置している。これに対して、図２に示すように、裏面側接続用電極１８を、太陽電池セル１０の他端側（図２に示す例では、左端側）に配置しているため、受光面側集電電極１２と裏面側接続用電極１８とは、太陽電池セル１０を介して対向しない位置に配置されている。
なお、裏面側接続用電極１８の延伸方向は、必ずしも第１の方向と直交する必要はない。また、裏面側接続用電極１８は、裏面側集電電極１６の他端側に接続されていればよく、必ずしも裏面側集電電極１６の端部に接続されている必要はない。本開示においては、裏面側集電電極１６の端部から、裏面側集電電極１６の長さの１０％未満の範囲内に裏面側接続用電極１８が配置されていれば、それは、裏面側集電電極１６の他端側に配置されているものとする。
なお、本実施形態においては、裏面側接続用電極１８が、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成としている。即ち、裏面側接続用電極１８の端部が、裏面側から見て太陽電池セル１０の外形を構成する辺の内、第１の方向に延伸する第３の辺と、裏面側から見て重畳する構成としている。このような構成とすることにより、裏面側接続用電極１８とインターコネクタ２１との接触面積を担保するとともに、高精度な位置制御が不要となり、更なる生産性の向上を図ることができる。即ち、インターコネクタ２１の位置が、第１の方向に直交する第２の方向にずれるような場合であっても、裏面側接続用電極１８が、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成とすることにより、裏面側接続用電極１８とインターコネクタ２１との接触面積を担保することができる。
図３は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の受光面側を示す模式的な平面図である。図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面を示す模式図である。以下、図３、４を用いて、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成について説明する。
本実施形態において太陽電池モジュール１００は、第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂと、を含み、第１の太陽電池セル１０Ａと第２の太陽電池セル１０Ｂとは、それぞれの短辺側において接続される構成となっている。即ち、第１の太陽電池セル１０Ａと第２の太陽電池セル１０Ｂとは、それぞれの長辺が、第１の方向に延伸するように並べて配置され、その短辺側において互いに電気的に接続される構成となっている。
図１、２を用いて上述した太陽電池セル１０と同様に、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面側には、第１の方向に延伸する第１の受光面側集電電極１２Ａが配置され、第１の受光面側集電電極１２Ａの一端側（図４に示す例では、右端側）には、受光面内において第１の方向と交差する方向に延伸する第１の受光面側接続用電極１４Ａが配置され、第１の受光面側集電電極１２Ａと電気的に接続されている。また、第１の太陽電池セル１０Ａの裏面側には、第１の方向に延伸する第１の裏面側集電電極１６Ａが配置され、第１の裏面側集電電極１６Ａの他端側（図４に示す例では、左端側）には、裏面内において第１の方向と交差する方向に延伸する第１の裏面側接続用電極１８Ａが配置されている。
図４に示すように、第１の太陽電池セル１０Ａに設けられた第１の受光面側接続用電極１４Ａは、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面側における一端側（図４に示す例では右端側）に配置されており、第１の裏面側接続用電極１８Ａは、第１の太陽電池セル１０Ａの裏面側における他端側（図４に示す例では左端側）に配置されている。即ち、第１の受光面側接続用電極１４Ａと第１の裏面側接続用電極１８Ａとは、第１の太陽電池セル１０Ａを介して互いに対向しない構成となっている。
また、図１、２を用いて上述した太陽電池セル１０と同様に、第２の太陽電池セル１０Ｂの受光面側には、第１の方向に延伸する第２の受光面側集電電極１２Ｂが配置され、第２の受光面側集電電極１２Ｂの一端側（図４に示す例では、右端側）には、受光面内において第１の方向と交差する方向に延伸する第２の受光面側接続用電極１４Ｂが配置され、第２の受光面側集電電極１２Ｂと電気的に接続されている。また、第２の太陽電池セル１０Ｂの裏面側には、第１の方向に延伸する第２の裏面側集電電極１６Ｂが配置され、第２の裏面側集電電極１６Ｂの他端側（図４に示す例では、左端側）には、裏面内において第１の方向と交差する方向に延伸する第２の裏面側接続用電極１８Ｂが配置されている。
図４に示すように、第２の太陽電池セル１０Ｂに設けられた第２の受光面側接続用電極１４Ｂは、第２の太陽電池セル１０Ｂの受光面側における一端側（図４に示す例では右端側）に配置されており、第２の裏面側接続用電極１８Ｂは、第２の太陽電池セル１０Ｂの裏面側における他端側（図４に示す例では左端側）に配置されている。即ち、第２の受光面側接続用電極１４Ｂと第２の裏面側接続用電極１８Ｂとは、第２の太陽電池セル１０Ｂを介して互いに対向しない構成となっている。
図３、４に示すように、第１の太陽電池セル１０Ａと第２の太陽電池セル１０Ｂとの間には、インターコネクタ２１が配置されている。インターコネクタ２１は、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面側において、第１の受光面側接続用電極１４Ａに電気的に接続され、第１の太陽電池セル１０Ａの側面と第２の太陽電池セル１０Ｂの側面との間を経由し、第２の太陽電池セル１０Ｂの裏面側に引き回されている。インターコネクタ２１は、第２の太陽電池セル１０Ｂの裏面側において、第２の裏面側接続用電極１８Ｂに電気的に接続される。本実施形態においては、このインターコネクタ２１は、銅などの高い導電率を有する材料を用いて形成している。
このような構成により、第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂの形状を、両者の接続方向である第１の方向に延伸させた形状とした太陽電池モジュール１００の生産性の更なる向上を実現させることが可能となる。即ち、上記構成によれば、インターコネクタ２１と、第１の受光面側接続用電極１４Ａ、及び第２の裏面側接続用電極１８Ｂとが接続されるため、インターコネクタ２１を、第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂの全体に接続する必要がなくなり、高精度な位置制御が不要となる。その結果として、生産性の更なる向上を実現することができる。また、第１の受光面側接続用電極１４Ａ、及び第２の裏面側接続用電極１８Ｂが、第１の方向に交差する方向に延伸するため、インターコネクタ２１の位置が、第１の方向に交差する方向にずれても、第１の受光面側接続用電極１４Ａ、及び第２の裏面側接続用電極１８と接続することが可能となる。そのため、生産性の更なる向上を実現することができる。特に、本実施形態のように、第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂが、接続方向である第１の方向に延伸する形状である場合、第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂも第１の方向に延伸する構成となる。そのため、当該第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂ全体にインターコネクタ２１を接続するためには、より高精度な位置制御が必要になるが、上記構成とすることにより、このような高精度な位置制御が不要となり、生産性の更なる向上を実現することができる。
更に、インターコネクタ２１を第１の受光面側集電電極１２Ａの全体に接続するような場合においては、当該インターコネクタ２１の位置がずれた場合には、インターコネクタ２１と第１の受光面側集電電極１２Ａとの接触面積が担保されず、接触抵抗が上がってしまうという課題のみならず、インターコネクタ２１が、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面側に影を作ってしまい、変換効率を低下させてしまう課題があったが、本開示の構成であれば、インターコネクタ２１を第１の受光面側集電電極１２Ａの全体にわたって設ける必要がないため、インターコネクタ２１の存在により、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面側に影を作ってしまうリスクを低減することができる。
また、本実施形態においては、第１の受光面側接続用電極１４Ａが第１の太陽電池セル１０Ａの長辺にまで延伸し、第２の裏面側接続用電極１８Ｂが第２の太陽電池セル１０Ｂの長辺にまで延伸する構成としている。即ち、第１の受光面側接続用電極１４Ａの端部が、受光面側から見て第１の太陽電池セル１０Ａの外形を構成する辺の内、第１の方向に延伸する第１の辺と受光面側から見て重畳する構成とするとともに、第２の裏面側接続用電極１８Ｂの端部が、受光面側から見て第２の太陽電池セル１０Ｂの外形を構成する辺の内、第１の方向に延伸する第１の辺と、裏面側から見て重畳する構成としている。このような構成とすることにより、第１の受光面側接続用電極１４Ａ、及び第２の裏面側接続用電極１８Ｂと、インターコネクタ２１と、の接触面積を担保するとともに、高精度な位置制御が不要となり、更なる生産性の向上を図ることができる。即ち、インターコネクタ２１の位置が、第１の方向に直交する第２の方向にずれるような場合であっても、第１の受光面側接続用電極１４Ａ、及び第２の裏面側接続用電極１８Ｂと、インターコネクタ２１と、の接触面積を担保することができる。
図６、７は、図４のＡ部を拡大した模式的な側面図であり、それぞれ本実施形態の太陽電池セルにおける第１の方向に延伸する側面の一例を示す。
第１の太陽電池セル１０Ａは、半導体基板５０と、半導体基板５０の受光面側に設けられ、半導体基板５０と逆導電型の第１の半導体層５２と、を有する。図６に示す例では、半導体基板５０としてｎ型単結晶シリコン基板を用いており、このｎ型単結晶シリコン基板の受光面側に、ｎ型単結晶シリコン基板と逆導電型の第１の半導体層５２としてのｐ型アモルファスシリコン層を形成している。更に、図６に示す例においては、半導体基板５０と第１の半導体層５２との間に、第１のｉ型アモルファスシリコン層５１を設けており、第１の半導体層５２の更に受光面側においては、第１の透明電極層５３を設けている。半導体基板５０の裏面側には、第２のｉ型アモルファスシリコン層５４、半導体基板５０と同導電型の第２の半導体層５５、及び第２の透明導電層５６を、この順に設けている。第２の半導体層５５としては、例えばｎ型アモルファスシリコン層を用いる。
本実施形態において、半導体基板５０の膜厚は、例えば２００μｍ程度であり、第１のｉ型アモルファスシリコン層５１、第１の半導体層５２、第２のｉ型アモルファスシリコン層５４、及び第２の半導体層５５の膜厚は、例えば０．０１μｍ未満、第１の透明電極層５３、第２の透明導電層５６の膜厚は、例えば０．１μｍ程度としている。そのため、半導体基板５０の膜厚が、第１の太陽電池セル１０Ａの膜厚の大部分を占める構成となっており、半導体基板５０と第１の半導体層５２とで形成されるＰＮ接合は、受光面側のわずかな領域において形成されることとなる。
詳しくは、太陽電池モジュールの製造方法の欄で後述するが、第１の太陽電池セル１０Ａにおける第１の方向に延伸する側面は、レーザ加工によって形成されたレーザ加工領域６０と、折曲切断によって形成された折曲切断領域６２と、を有する。レーザ加工領域６０は、折曲切断領域６２よりも裏面寄りに配置され、折曲切断領域６２は、レーザ加工領域６０よりも受光面寄りに配置されている。本実施形態において、受光面に垂直な方向、即ち積層方向におけるレーザ加工領域６０の幅は、第１の太陽電池セル１０Ａの厚みの４０％以下としている。
レーザ加工領域６０は、第１の表面粗さを有し、折曲切断領域６２は、第２の表面粗さを有しており、第２の表面粗さが、第１の表面粗さよりも小さい構成としている。即ち、折曲切断領域６２の表面粗さが、レーザ加工領域６０の表面粗さよりも小さい構成となっている。
図７に示す例においては、半導体基板５０Ａとしてｐ型単結晶シリコン基板を用いており、このｐ型単結晶シリコン基板の受光面側に、ｐ型単結晶シリコン基板と逆導電型の第１の半導体層５２Ａとしてのｎ型結晶シリコン層を形成している。更に、図７に示す例においては、第１の半導体層５２Ａの更に受光面側においては、開口部を有する絶縁膜５８を設けており、当該開口部を介して、第１の受光面側集電電極１２Ａが第１の半導体層５２Ａと接続されている。半導体基板５０Ａの裏面側には、半導体基板５０と同導電型の第２の半導体層５５Ａとして、ｐ+型結晶シリコン層を設けている。
図７に示す例においても、第１の太陽電池セル１０Ａにおける第１の方向に延伸する側面は、レーザ加工によって形成されたレーザ加工領域６０と、折曲切断によって形成された折曲切断領域６２と、を有する。レーザ加工領域６０は、裏面側に配置され、折曲切断領域６２は、受光面側に配置されている。本実施形態において、受光面に垂直な方向、即ち積層方向におけるレーザ加工領域６０の幅は、第１の太陽電池セル１０Ａの厚みの４０％以下としている。
なお、本実施形態においては、第２の太陽電池セル１０Ｂも、上述した第１の太陽電池セル１０Ａと同様の構成を有する。
なお、本実施形態においては、太陽電池セル１０（第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂ）が、その外形を構成し、第１の方向に延伸する第１の辺（長辺）と、受光面内において第１の方向に直交する第２の方向に延伸する第２の辺（短辺）と、を有し、この長辺の長さを、短辺の長さで割った値が５を超え、且つ１００未満となる構成としている。
このように、第１の方向に延伸する第１の辺の長さを、第２の方向に延伸する第２の辺の長さで割った値が５を超える構成とすることにより、本開示の太陽電池モジュール１００を複数本、並走するように配置した場合、ブラインド調のデザインとすることができ、意匠性の観点から好ましい。
また、第１の方向に延伸する第１の辺の長さを、第２の方向に延伸する第２の辺の長さで割った値が５を超える構成、即ち太陽電池セル１０が第１の方向に延伸する細長い構成とすることにより、インターコネクタ２１の第２の方向の幅を小さくすることができるため、インターコネクタ２１を屈曲させやすく、生産性の観点からも望ましい。
更に、第１の方向に延伸する第１の辺の長さを、第２の方向に延伸する第２の辺の長さで割った値が１００未満であることが望ましい。即ち、太陽電池セル１０があまりにも細長くなりすぎない構成とすることにより、太陽電池セル１０の機械的強度を担保することができる。
また、本実施形態が、長辺の長さを、短辺の長さで割った値が５を超える構成としているため、太陽電池セル１０（第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂ）の受光面側、及び裏面側において、受光面側接続用電極１４、裏面側接続用電極１８以外に、第１の方向に交差する方向に延伸する電極が存在しない構成を採用することが可能となる。即ち、長辺の長さを、短辺の長さで割った値が５を超える構成としているため、長辺方向である第１の方向に延伸する受光面側集電電極１２、及び裏面側接続用電極１８により、太陽電池セル１０で発生したキャリアの多くを集めることができる。そのため、別途、第１の方向に交差する方向に集電用の電極を設けない構成を採用することが可能となる。その結果として、更なる生産性の向上を図ることができ、また、意匠性の観点からも好ましい。
また、本実施形態においては、インターコネクタ２１を、太陽電池セル１０（第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂ）と同系色に着色する構成としている。このような構成とすることにより、太陽電池モジュール１００においてインターコネクタ２１が目立たなくなるため、意匠性の観点から好ましい。
図５は、本実施形態に示した太陽電池モジュール１００を窓に設置したガラス建材を示す模式的な平面図である。図５に示すように、ガラス建材２００は、窓枠３０と、窓枠３０の内周側に配置された窓ガラス３２と、を有する。複数の太陽電池モジュール１００が、その受光面側から見て窓ガラス３２と重畳するよう配置しており、太陽電池モジュール１００に含まれる各太陽電池セル１０は、第１の方向に延伸しており、各太陽電池セル１０がインターコネクタ２１により接続されている。また、複数の太陽電池モジュール１００が第１の方向に交差する方向に、並べて配置されている。
受光面側から見て、窓枠３０と重畳する領域においては、複数の太陽電池モジュール１００を電気的に接続する配線３４が配置されており、当該配線３４は、第１の方向と交差する方向に延伸するものが含まれている。
このような構成とすることにより、第１の方向に交差する方向に延伸する配線３４を窓枠３０と重畳させ、ユーザから視認されないよう配置すると共に、ユーザから視認される領域においては、第１の方向に延伸し、第１の方向に交差する方向に並べて配置された複数の太陽電池モジュール１００のみが露出される構成を実現することができる。その結果、互いに電気的に接続された複数の太陽電池モジュール１００を窓ガラス３２全体に形成し、且つブラインド調のデザインを実現することが可能となる。
なお、本実施形態においては、受光面側集電電極１２、裏面側集電電極１６が、それぞれ２本のフィンガー電極を含む構成を例示したが、受光面側集電電極１２、裏面側集電電極１６を構成するフィンガー電極の本数はこれに限定されない。
また、太陽電池セル１０の長辺、短辺の長さは、上述した値に限定されない。また、太陽電池セル１０の形状は、長方形状に限定されず、平行四辺形や、その他の形状であっても構わない。
なお、本開示の太陽電池モジュール１００は、その受光面側を室内側に向けて配置してもよく、その受光面側を室外側に向けて配置してもよい。
［太陽電池モジュールの製造方法］
以下、図８、９、１０を用いて、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法を説明する。図８は、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法で用いる矩形の太陽電池セルの受光面側を示す平面図であり、図９は、矩形の太陽電池セルの裏面側を示す平面図である。また、図１０は、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
以下、図８、９、１０を用いて、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法を説明する。図８は、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法で用いる矩形の太陽電池セルの受光面側を示す平面図であり、図９は、矩形の太陽電池セルの裏面側を示す平面図である。また、図１０は、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
図１０に示すように、本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法は、上述した複数の太陽電池セル１０（第１の太陽電池セル１０Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂ）を含む矩形の太陽電池セル１０００を製造する工程Ｓ１００と、矩形の太陽電池セル１０００を、複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００と、を含む。
矩形の太陽電池セル１０００を製造する工程Ｓ１００には、第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１と、第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の受光面側集電電極１２Ｂを形成する工程Ｓ１０２と、受光面側接続用電極１４Ｚを形成する工程Ｓ１０３と、第１の裏面側集電電極１６Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂを形成する工程Ｓ１０４と、裏面側接続用電極１８Ｚを形成する工程Ｓ１０５と、が含まれる。
第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１では、図６、７を用いて上述した半導体基板５０、５０Ａの受光面側に、半導体基板５０、５０Ａと逆導電型の第１の半導体層５２、５２Ａを製膜する。第１の半導体層５２、５２Ａは、例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により製膜することができる。この工程により、半導体基板５０の受光面側に、ＰＮ接合が形成されることとなる。
第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１の後で、第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の受光面側集電電極１２Ｂを形成する工程Ｓ１０２を行う。第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の受光面側集電電極１２Ｂを形成する工程Ｓ１０２では、図８に示すように、第１の半導体層５２の受光面側に、第１の方向に延伸する第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の受光面側集電電極１２Ｂを形成する。この工程において、他の太陽電池セル１０に設ける受光面側集電電極１２を複数同時に形成してもよい。
第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１の後で、受光面側接続用電極１４を形成する工程Ｓ１０３を行う。受光面側接続用電極１４を形成する工程Ｓ１０３では、第１の受光面側集電電極１２Ａ、第２の受光面側集電電極１２Ｂの一端側（図８においては右端側）に接続され、前記第１の方向に平面視で交差する方向に延伸する受光面側接続用電極１４を形成する。受光面側接続用電極１４は、後述する複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００において形成される太陽電池セル１０毎に、別箇独立に形成してもよいが、本実施形態においては、各太陽電池セル１０に共通の受光面側接続用電極１４Ｚを形成する。この受光面側接続用電極１４Ｚは、後述する分断工程Ｓ２００において、第１の太陽電池セル１０Ａに配置される第１の受光面側接続用電極１４Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂに配置される第２の受光面側接続用電極１４Ｂ、及びその他の太陽電池セル１０に配置される受光面側接続用電極１４に分離される。
更に、第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１の後で、半導体基板５０の裏面側において、第１の裏面側集電電極１６Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂを形成する工程Ｓ１０４を行う。第１の裏面側集電電極１６Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂを形成する工程Ｓ１０４では、図９に示すように、第１の半導体層５２の裏面側に、第１の方向に延伸する第１の裏面側集電電極１６Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂを形成する。この工程において、他の太陽電池セル１０に設ける裏面側集電電極１６を複数同時に形成してもよい。
第１の半導体層５２を製膜する工程Ｓ１０１の後で、裏面側接続用電極１８を形成する工程Ｓ１０５を行う。裏面側接続用電極１８を形成する工程Ｓ１０５では、第１の裏面側集電電極１６Ａ、第２の裏面側集電電極１６Ｂの他端側（図９においては左端側）に接続され、第１の方向に平面視で交差する方向に延伸する裏面側接続用電極１８を形成する。裏面側接続用電極１８は、後述する複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００において形成される太陽電池セル１０毎に、別箇独立に形成してもよいが、本実施形態においては、各太陽電池セル１０に共通の裏面側接続用電極１８Ｚを形成する。この裏面側接続用電極１８Ｚは、後述する分断工程Ｓ２００において、第１の太陽電池セル１０Ａに配置される第１の裏面側接続用電極１８Ａ、第２の太陽電池セル１０Ｂに配置される第２の裏面側接続用電極１８Ｂ、及びその他の太陽電池セル１０に配置される裏面側接続用電極１８に分離される。
なお、第１の受光面側集電電極１２Ａ、及び第２の受光面側集電電極１２Ｂを形成する工程Ｓ１０２と、受光面側接続用電極１４を形成する工程Ｓ１０３と、第１の裏面側集電電極１６Ａ、及び第２の裏面側集電電極１６Ｂを形成する工程Ｓ１０４と、裏面側接続用電極１８Ｚを形成する工程Ｓ１０５と、の前後関係は問わない。
次に、複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００について説明する。図１０に示すように、複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００には、レーザ照射工程Ｓ２０１と、折曲工程Ｓ２０２と、が含まれる。
レーザ照射工程Ｓ２０１は、図８に示すように、第１の受光面側集電電極１２Ａと第２の受光面側集電電極１２Ｂとの間において、第１の方向に延伸する分断ラインＣＬに沿って、半導体基板５０の裏面側からレーザ光を照射し、溝を形成する工程である。
このレーザ光照射工程Ｓ２０１において、形成する溝の深さは、太陽電池セル１０の厚みの４０％以下としている。
ここで、このレーザ照射工程Ｓ２０１においては、太陽電池セル１０を構成する材料が昇華され、形成された溝から露出される太陽電池セル１０の側面に、この昇華された材料が付着する可能性がある。たとえば、半導体基板５０を構成する半導体材料や、裏面側接続用電極１８Ｚを構成する金属材料が昇華され、太陽電池セル１０の側面に付着する可能性がある。しかし、本実施形態においては、上述した通り、太陽電池セル１０の受光面側にＰＮ接合が配置されるようにしており、このＰＮ接合を構成する半導体基板５０と第１の半導体層５２との境界が、裏面側から形成された溝から露出されないようにしている。そのため、昇華された材料が、当該境界に付着することが無く、漏れ電流が発生するのを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、第１の方向に延伸する分断ラインＣＬのみならず、第２の方向に延伸する分断ラインＣＬ２に沿っても、半導体基板５０の裏面側からレーザ光を照射し、溝を形成する。具体的には、受光面側接続用電極１４Ｚよりも一端側（図８においては右端側）、及び裏面側接続用電極１８Ｚよりも他端側（図９においては左端側）において、第１の方向と直交する第２の方向に延伸する分断ラインＣＬ２においても、レーザ光照射により溝を形成する。
レーザ光照射工程Ｓ２０１の後で、折曲工程Ｓ２０２を行う。折曲工程Ｓ２０２は、分断ラインＣＬに沿って、半導体基板５０を折曲切断し、第１の受光面側集電電極１２Ａを有する第１の太陽電池セル１０Ａと、第２の受光面側集電電極１２Ｂを有する第２の太陽電池セル１０Ｂと、を形成する工程である。
このように、複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００が、レーザ照射工程Ｓ２０１と、折曲工程Ｓ２０２の２段階で構成されているため、第１の太陽電池セル１０Ａにおける第１の方向に延伸する側面が、レーザ加工によって形成されたレーザ加工領域６０と、折曲切断によって形成された折曲切断領域６２と、を有し、レーザ加工領域６０が、裏面側に配置され、折曲切断領域６２が、受光面側に配置される構成となる。レーザ加工領域６０は、第１の表面粗さを有し、折曲切断領域６２は、第２の表面粗さを有しており、第２の表面粗さが、第１の表面粗さよりも小さい構成となっている。
なお、上述したレーザ光照射工程Ｓ２０１において、形成する溝の深さは、太陽電池セル１０の厚みの４０％以下としているため、この折曲工程Ｓ２０２の生産性を向上させることができる。即ち、本開示に示すような第１の方向に延伸する細長い太陽電池セル１０を、折曲工程Ｓ２０２を用いて分断する場合、所望の分断ラインＣＬのみを折り曲げようとしても、他の分断ラインＣＬにおいても応力が加わってしまい、分断されてしまう可能性がある。しかし、本実施形態においては、形成する溝の深さは、太陽電池セル１０の厚みの４０％以下としているため、所望の分断ラインＣＬごとに折り曲げ、分断することが可能となるため、この折曲工程Ｓ２０２の生産性を向上させることができる。
なお、矩形の太陽電池セル１０００を、複数の太陽電池セル１０に分断する工程Ｓ２００が、レーザ光照射工程Ｓ２０１と、折曲工程Ｓ２０２の２段階で構成されていることにより、受光面側接続用電極形成Ｓ１０３、及び裏面側接続用電極形成Ｓ１０５において、共通の受光面側接続用電極１４Ｚ、裏面側接続用電極１８Ｚを形成した後、この複数の太陽電池セルに分断する工程Ｓ２００において、複数の受光面側接続用電極１４、及び複数の裏面側接続用電極１８に分断する方法を採用することができる。即ち、レーザ照射工程Ｓ２０１のみを用いて、矩形の太陽電池セル１０００を複数の太陽電池セル１０に分断する場合、上述した通り、受光面側接続用電極１４Ｚ、裏面側接続用電極１８Ｚを構成する金属材料が昇華され、太陽電池セル１０の側面に付着する可能性がある。しかし、本実施形態においては、上述した通り、レーザ照射工程Ｓ２０１と、折曲工程Ｓ２０２の２段階を含み、レーザ照射工程Ｓ２０１においてＰＮ接合を形成する半導体基板５０と第１の半導体層５２との境界面が、溝から露出されない方法としている。そのため、昇華された材料が、ＰＮ接合を形成する半導体基板５０と第１の半導体層５２との境界に付着することが無く、漏れ電流が発生するのを抑制することができる。
そして、共通の受光面側接続用電極１４Ｚ、裏面側接続用電極１８Ｚを形成した後、この複数の太陽電池セルに分断する工程Ｓ２００において、複数の受光面側接続用電極１４、及び複数の裏面側接続用電極１８に分断する方法を採用することができるため、受光面側接続用電極１４と裏面側接続用電極１８とを、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成を実現することができる。即ち、受光面側接続用電極１４と裏面側接続用電極１８の端部が、太陽電池セル１０の外形を構成する辺の内、第１の方向に延伸する第１の辺と、裏面側から見て重畳する構成を実現することができる。その結果として、受光面側接続用電極１４、裏面側接続用電極１８と、インターコネクタ２１と、の接触面積を担保するとともに、高精度な位置制御が不要となり、更なる生産性の向上を図ることができる。即ち、インターコネクタ２１の位置が、第１の方向に直交する第２の方向にずれるような場合であっても、受光面側接続用電極１４、裏面側接続用電極１８が、太陽電池セル１０の長辺にまで延伸する構成とすることにより、受光面側接続用電極１４、裏面側接続用電極１８と、インターコネクタ２１との接触面積を担保することができる。
なお、本実施形態においては、上述したレーザ光照射工程Ｓ２０１において、受光面側接続用電極１４Ｚよりも一端側（図８においては右端側）、及び裏面側接続用電極１８Ｚよりも他端側（図９においては左端側）において、第１の方向と直交する第２の方向に延伸する分断ラインＣＬ２においても、レーザ光照射により溝を形成していた。この第２の方向に延伸する分断ラインＣＬ２においても、この折曲工程Ｓ２０２において分断する。その結果として、第１の太陽電池セル１０Ａの受光面において、より一端側に第１の受光面側接続用電極１４Ａを配置し、第１の太陽電池セル１０Ａの裏面において、より他端側に第１の裏面側接続用電極１８Ａを配置することが可能となる。
複数の太陽電池セルに分断する工程Ｓ２００の後、第１の太陽電池セル１０Ａに形成された第１の受光面側集電電極１２Ａと、第２の太陽電池セル１０Ｂに形成された第２の裏面側集電電極１６Ｂとを、インターコネクタ２１により接続し、太陽電池モジュール１００を製造することができる。
また、このインターコネクタ２１を、第１の太陽電池セル１０Ａの色と同系色に着色する工程を更に含めてもよい。この着色工程は、矩形の太陽電池セルを製造する工程Ｓ１００よりも前に行ってもよく、複数の太陽電池セルに分断する工程Ｓ２００の後に行ってもよく、矩形の太陽電池セルを製造する工程Ｓ１００と、複数の太陽電池セルに分断する工程Ｓ２００との間に行ってもよい。
Claims (9)
- 第１の方向にそれぞれ延伸し、前記第１の方向に並べて配置される複数の太陽電池セルと、
前記各太陽電池セルの受光面側にそれぞれ設けられ、前記第１の方向に延伸する複数の受光面側集電電極と、
前記各受光面側集電電極の一端側にそれぞれ接続され、前記受光面内において前記第１の方向と交差する第２の方向に延伸する複数の受光面側接続用電極と、
前記各太陽電池セルの裏面側にそれぞれ設けられ、前記第１の方向に延伸する複数の裏面側集電電極と、
前記各裏面側集電電極の他端側にそれぞれ接続され、前記第２の方向に延伸する複数の裏面側接続用電極と、
隣接する二の前記太陽電池セルの間にそれぞれ設けられ、それら二の前記太陽電池セルのうち一方の前記太陽電池セルの前記受光面側接続用電極と、他方の前記太陽電池セルの前記裏面側接続用電極と、を接続する複数のインターコネクタと、
をそれぞれ含む、複数の太陽電池モジュールと、
窓枠と、
前記窓枠の内周側に配置された窓ガラスと、
前記複数の太陽電池モジュールいずれかの端部に電気的に接続され、前記第１の方向に交差する方向に延伸する少なくとも一の配線と、
を含むガラス建材であって、
前記複数の太陽電池モジュールは、前記第１方向に交差する方向に並べられ、前記受光面側から見て前記窓ガラスと重畳するよう配置され、前記窓ガラスの対向する２辺の一方側から他方側まで延伸し、
前記配線が、前記受光面側から見て前記窓枠と重畳するよう配置され、
前記各太陽電池セルは、
前記受光面側から見て当該太陽電池セルの外形を構成し、前記第１の方向に延伸する第１の辺と、
前記受光面側から見て当該太陽電池セルの外形を構成し、前記第２の方向に延伸する第２の辺と、をそれぞれ有し、
前記第１の辺の長さを前記第２の辺の長さで割った値が５を超え、且つ１００未満である、
ガラス建材。 - 前記各太陽電池セルは、
半導体基板と、
前記半導体基板の前記受光面側に設けられ、前記半導体基板と逆導電型の半導体膜と、
前記受光面と裏面の間に配置され、前記第１の方向に延伸する側面と、
前記側面に配置され、レーザ加工によって形成されたレーザ加工領域と、
前記側面において、前記レーザ加工領域よりも前記受光面寄りに配置され、折曲切断によって形成された折曲切断領域と、
を含み、
前記受光面に垂直な方向における、前記レーザ加工領域の幅が、前記太陽電池セルの厚みの４０％以下である、
請求項１に記載のガラス建材。 - 前記各太陽電池セルは、
半導体基板と、
前記半導体基板の前記受光面側に設けられ、前記半導体基板と逆導電型の半導体膜と、
前記受光面と裏面の間に配置され、前記第１の方向に延伸する側面と、
前記側面に配置され、第１の表面粗さを有する裏面側領域と、
前記側面において、前記裏面側領域よりも前記受光面寄りに配置され、前記第１の表面粗さよりも小さな第２の表面粗さを有する受光面側領域と、
を含み、
前記受光面に垂直な方向における、前記裏面側領域の幅が、前記太陽電池セルの厚みの４０％以下である、
請求項１に記載のガラス建材。 - 前記受光面側接続用電極の端部が、前記受光面側から見て、前記第１の辺と重畳する、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載のガラス建材。 - 前記裏面側接続用電極が、前記受光面側接続用電極と前記太陽電池セルを介して対向しないよう配置された、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載のガラス建材。 - 前記裏面側接続用電極の端部が、前記裏面側から見て、前記第１の辺と重畳する、
請求項１乃至５のいずれか一つに記載のガラス建材。 - 前記インターコネクタが、前記太陽電池セルの色と同系色に着色された、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載のガラス建材。 - 前記太陽電池セルの受光面側において、前記受光面側接続用電極以外に、前記第１の方向に交差する方向に延伸する電極が存在しない、
請求項１乃至７のいずれか一つに記載のガラス建材。 - 前記太陽電池セルの裏面側において、前記裏面側接続用電極以外に、前記第１の方向に交差する方向に延伸する電極が存在しない、
請求項８に記載のガラス建材。
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