JP7340681B2 - 導電部材およびその製造方法、光起電モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光起電技術の分野に関し、特に、導電部材およびその製造方法、光起電モジュールおよびその製造方法に関する。

従来の光起電モジュールでは、隣接する電池セルを電気的に接続するために導電部材を用いることが一般的である。しかしながら、従来の光起電モジュールは、電池間にギャップがあるとともに電池の表面に照射される光の利用率が低いため、その単位面積あたりの発電電力が制限される。

そこで、上記の技術課題を解決するために、従来技術を改良する必要がある。

本発明は、光起電モジュールの単位面積あたりの発電電力を向上させるために、導電部材およびその製造方法、光起電モジュールおよびその製造方法を提供する。

上記発明の目的を達成するために、本発明の実施形態で提供される技術的解決手段は、
長手方向に沿って非反射セグメントおよび反射セグメントを含み、太陽電池を電気的に接続するための導電部材であって、前記非反射セグメントおよび前記反射セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記反射セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記非反射セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記反射セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しい太陽電池を電気的に接続するための導電部材である。

本発明は、第１の太陽電池と、第２の太陽電池と、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池とを電気的に接続した導電部材とを含む光起電モジュールであって、前記導電部材は、前記第１の太陽電池の裏面に電気的に接続された非反射セグメントと、前記第２の太陽電池の表面に電気的に接続された反射セグメントとを含み、前記非反射セグメントおよび前記反射セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記反射セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記非反射セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記反射セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しい光起電モジュールをさらに提供する。

本発明は、第１の太陽電池を用意するステップと、第２の太陽電池を用意するステップと、既定の長さの導電部材を用意するステップであって、前記導電部材は、非反射セグメントおよび反射セグメントを含み、前記非反射セグメントおよび前記反射セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記反射セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記非反射セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記反射セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しいステップと、前記導電部材の非反射セグメントを前記第１の太陽電池の裏面に電気的に接続するステップと、前記導電部材の反射セグメントを前記第２の太陽電池の表面に電気的に接続するステップと、を含む光起電モジュールの製造方法をさらに提供する。

本発明は、縦方向に延び、長手方向に第１のセグメントおよび第２のセグメントを含む処理対象となる導電部材を用意するステップと、前記処理対象となる導電部材の第１のセグメントに変形圧力を加えて該第１のセグメントを反射セグメントとなるように変形させるステップと、前記処理対象となる導電部材の第２のセグメントに変形圧力を加えて該第２のセグメントを非反射セグメントとなるように変形させるステップと、を含む導電部材の製造方法であって、前記非反射セグメントおよび前記反射セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記反射セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記非反射セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記反射セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しい導電部材の製造方法をさらに提供する。

本発明の実施形態で提供される技術的解決手段では、導電部材における反射セグメントで光を電池の表面に反射させることによって、太陽電池モジュールの受光面での光学的利用率を高め、さらにモジュールの発電電力を増加させることができる。

以下、本発明のいくつかの具体的な実施形態を、図面を参照して限定的ではなく例示的に詳細に説明する。図面には、同一の符号は、同一または類似の部材または部分を示す。これらの図面が必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを、当業者は理解すべきである。
本発明の一実施形態で提供される１段式の光反射性導電部材の斜視図である。 図１Ａに示した導電部材の平面図である。 本発明の一実施形態で提供される導電部材における反射セグメント及び非反射セグメントのそれぞれの長手方向に垂直な断面模式図である。 本発明の一実施形態で提供される２段式の光反射性導電部材における２つの反射セグメントのそれぞれの長手方向に垂直な断面模式図である。 本発明の別の実施形態で提供される２段式の光反射性導電部材における２つの反射セグメントのそれぞれの長手方向に垂直な断面模式図である。 他のいくつかのタイプの反射セグメントの長手方向に垂直な断面模式図である。 他のいくつかのタイプの反射セグメントの長手方向に垂直な断面模式図である。 他のいくつかのタイプの反射セグメントの長手方向に垂直な断面模式図である。 本発明の一実施形態における隣接する２つの太陽電池の接続状態を示す図である。 本発明の別の実施形態における隣接する２つの太陽電池の接続状態を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態における隣接する２つの太陽電池の接続状態を示す図である。 本発明の一実施形態で提供される隣接する２つの太陽電池の断面模式図である。 本発明の別の実施形態で提供される隣接する２つの太陽電池の断面模式図である。 本発明のさらに別の実施形態で提供される隣接する２つの太陽電池の断面模式図である。 本発明の第１の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第１の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第２の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第２の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第３の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第３の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第４の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の第４の実施形態で提供される導電部材製造装置の構造模式図である。 本発明の一実施形態で提供される光起電モジュールの製造フローを示す図である。 反射セグメントによる平行光の反射経路の模式図である。 反射セグメントによる平行光の反射経路の模式図である。 反射セグメントによる平行光の反射経路の模式図である。

以下、図面に示す実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。しかしながら、この実施形態は、本発明を限定するものではなく、当業者がこの実施形態に基づいて行った構造、方法または機能の変更は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。ここで、「第１」および「第２」という用語は、いかなる順序関係も意味するものではなく、説明を容易にするために区別されているだけであり、当業者にとって、上記の用語の具体的な意味は明確に理解できる。

光起電モジュール（ＰＶ Ｍｏｄｕｌｅ）は、通常、アレイに配列された複数の太陽電池を含む。これらの太陽電池が接続されて複数の電池ストリングとなり、さらに、各電池ストリングが直列および／または並列に接続されてモジュールとなってもよい。各電池ストリングにおいて、隣接する２つの太陽電池は、導電材料（例えば、銅テープや導電性接着剤）によって電気的に接続されてもよい。一般には、太陽電池は、ドープされた半導体基板（例えば、結晶シリコン）、および半導体基板の表面と裏面にそれぞれ形成された電極を含み、これらの電極は、印刷や焼結によって半導体基板に形成されてもよい。通常、電極は、電流を収集するための複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と交差して接続された電流を集約するための複数のバスバー電極とを含む。また、バスバー電極は、その延伸方向が電池ストリングにおける各太陽電池の配列方向と一致する。説明を容易にするために、以下に記載の「電極」は、すべてバスバー電極を指す。

光起電モジュールの単位面積あたりの発電電力を増加させるために、モジュールの表面での光利用率をいかに高めるか、および、隣接する太陽電池間のギャップをいかに減らすまたはなくすかという問題を考慮する必要がある。光利用率の向上について、一方では、導電部材は、隣接する太陽電池の接続媒体として機能するため、太陽電池の表面を覆う必要があり、その覆った領域が光を受光できなくなることにより太陽電池の発電電力が低下してしまう。他方では、太陽電池の表面に垂直に照射される光だけでなく、他の物体から太陽電池の表面に反射される光によっても、一定の電池の電力利得を得ることができる。したがって、電池表面での光の遮断をいかに低減するか、および、反射光をいかに活用するかは、現在、業界が検討すべき課題となっている。太陽電池間のギャップをなくすことについて、隣接する太陽電池の縁を重ね合わせ、重ね合わせ位置で導電性接着剤を用いて電気的に接続するという既知の手段により、こけら葺き状モジュールを実現しやすくなる。しかしながら、導電性接着剤自体のコストが高く、導電性接着剤の導電性能と接続信頼性に問題が生じるおそれがある。このような業界の問題に対して、本発明は、太陽電池を電気的に接続するための新しい導電部材を提案する。

図１Ａおよび図１Ｂには、本発明の一実施形態で提供される新しい導電部材の構造模式図が示されている。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、導電部材１０は、その長手方向に一体成形された非反射セグメント１１および反射セグメント１２を含む。非反射セグメント１１は、太陽電池の裏面（すなわち、非受光面）に電気的に接続されるために用いられ、反射セグメント１２は、太陽電池の表面（すなわち受光面）に電気的に接続されるために用いられる。

「反射セグメント」および「非反射セグメント」は、以下のように定義される。反射セグメントは、平らな接触面と、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面とを含み、該反射面は、光を太陽電池の表面に反射させることができ、曲面または接触面と平行でない傾斜平面を含む。非反射セグメントは、平らな接触面と、その平らな接触面とは反対側を向いた非接触面とを含み、前記非接触面は、平面状で接触面とほぼ平行である。

本発明の実施形態では、非反射セグメント１１は、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、反射セグメント１２は、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、第１の断面の面積は、第２の断面の面積とほぼ同一である必要がある。非反射セグメント１１と反射セグメント１２の断面形状が異なるため、両者の断面積が異なると、導電部材の製造プロセスが煩雑になり、量産に不利である。このため、導電部材の製造時に、導電部材の生産性を確保するために、非反射セグメント１１と反射セグメント１２の断面積を常に同じにする必要がある。また、非反射セグメント１１と反射セグメント１２の断面積が異なる場合、両者の抵抗が異なり（両者の長さが等しい場合）、異なる抵抗によって非反射セグメント１１と反射セグメント１２の電力損失が異なり、さらには、隣接する２つの太陽電池の間で不整合が生じる。

さらに、導電部材１０は、非反射セグメント１１と反射セグメント１２との間に接続された移行セグメント１３をさらに含んでもよい。移行セグメント１３の高さは、反射セグメント１２の高さよりも小さく、且つ非反射セグメント１１の高さよりも大きく、非反射セグメント１１から離れる方向に向かって徐々に大きくなる。移行セグメント１３の導電部材の長手方向に垂直な断面積は、非反射セグメント１１または反射セグメント１２の導電部材の長手方向に垂直な断面積とほぼ同一である必要がある。直感的には、移行セグメント１３は、一定の傾きを有し、その配置により、非反射セグメント１１と反射セグメント１２との間のスムーズな移行を確保することができ、両者の連結箇所に「段差」のような形状を形成することはない。移行セグメント１３は、折れないように両者の連結箇所の曲げ性能を向上させることができる一方で、それに接触する太陽電池の表面や縁に傷をつけることを避けることもできる。

図２Ａに示すように、本発明の実施形態では、非反射セグメント１１は、ほぼ扁平状であってもよく、その長手方向に垂直な断面がほぼ矩形である。反射セグメント１２は、その長手方向に垂直な断面が六角形であり、導電部材の長手方向に沿ってそれぞれ延びる２つの反射面１２２、１２４を有する。もちろん、実行可能な実施形態として、反射セグメント１２の長手方向に垂直な断面形状は、三角形、台形、円形、楕円形、多角形などを含むが、これらに限定されない。本実施形態では、反射セグメント１２の接触面の、導電部材の長手方向に垂直な方向における幅をＷ１とし、非反射セグメント１１の接触面の、導電部材の長手方向に垂直な方向における幅をＷ２とする場合、Ｗ１≦Ｗ２を満たす必要がある。Ｗ１≦Ｗ２であるため、反射セグメント１２自体による電池表面（すなわち、受光面）の遮光面積を効果的に減少させる一方で、非反射セグメント１１と電池の裏面との接触面積を増加させてそれらの溶接信頼性を確保することができる。また、光が主に電池の表面側から入射するため、非反射セグメント１１の幅の増加は、電池の発電にほとんど影響しない。もちろん、他の実施形態では、Ｗ１＞Ｗ２も可能である。この実施形態では、反射セグメント１２の上記の断面は、上方の三角形部と下方の矩形部に大別される。ここで、矩形部の高さをＨ１とし、反射セグメント１２の高さ（すなわち、接触面から三角形部の頂角までの距離）をＨ０とする場合、生産を容易にするために、Ｈ０＞Ｈ２、Ｈ１＝Ｈ２を満たす必要がある。Ｈ１とＨ２が等しい場合、２つのプレスロールによる冷間圧延成形（詳細は後述）が容易になり、生産効率が高くなる。

両面電池（すなわち、表と裏の両面で発電する電池）について、電池の裏面での光利用率も同様に重要である。このため、本発明の実施形態は、２つの反射セグメントを含む導電部材をさらに提供する。

図２Ｂに示すように、一実施形態では、導電部材は、その長手方向に一体成形された第１の反射セグメント１４および第２の反射セグメント１６を含む。第１の反射セグメント１４は、接触面および該接触面とは反対側を向いた第１の反射面１４２、１４４を有し、第２の反射セグメント１６は、接触面および該接触面とは反対側を向いた第２の反射面１６２、１６４を有する。第１の反射面１４２、１４４と第２の反射面１６２、１６４は、それぞれ導電部材の高さ方向の異なる側に位置する。換言すれば、導電部材がその高さ方向に上側および下側を含むように定義されると、第１の反射面１４２、１４４は上側に位置し、第２の反射面１６２、１６４は下側に位置してもよい。同様に、第１の反射セグメント１４の長手方向に垂直な断面積は、第２の反射セグメント１６の長手方向に垂直な断面積とほぼ同一である必要がある。本実施形態では、第１の反射セグメント１４と第２の反射セグメント１６の上記の断面の両方は、高さ方向において矩形部と三角形部に分けられる。第１の反射セグメント１４の矩形部の高さをＨ３、第２の反射セグメント１６の矩形部の高さをＨ４、第１の反射セグメント１４の高さをＨ５、第２の反射セグメント１６の高さをＨ６、第１の反射セグメント１４の接触面の、導電部材の長手方向に垂直な方向における幅をＷ３、第２の反射セグメント１６の接触面の、導電部材の長手方向に垂直な方向における幅をＷ４とする場合、Ｗ３≦Ｗ４、Ｈ３＝Ｈ４、Ｈ５≧Ｈ６の条件を満たす必要がある。表面での光利用率が両面電池の電力利得により大きな影響を与えるため、Ｗ３≦Ｗ４の場合、導電部材による電池表面の遮光面積を減少させると同時に、導電部材と電池の裏面との接触面積を確保することができる。Ｈ３＝Ｈ４により、導電部材の製造がより容易になる。もちろん、他の実施形態では、Ｗ３＞Ｗ４も可能である。

図２Ｃには、２つの反射セグメントを含む別の導電部材が示されている。図２Ｃの導電部材は、第２の反射セグメント１６の長手方向に垂直な断面が円形または楕円形である点で上記の図２Ｂの導電部材と異なり、同様に一定の光反射効果を有する。第２の反射セグメント１６の直径はＲ１とする。

本発明の実施形態では、上記のパラメータは、０．２ｍｍ≦Ｒ１≦０．４５ｍｍ、０．２ｍｍ≦Ｗ３≦０．６ｍｍ、０．２ｍｍ≦Ｈ５≦０．６ｍｍの条件を満たす必要がある。

一実施形態では、導電部材は、第１の反射セグメント１４と第２の反射セグメント１６との間に接続された移行セグメント（図示せず）をさらに含み、該移行セグメントは、扁平状である（すなわち、導電部材の長手方向に垂直な断面が矩形である）。

図３Ａ～図３Ｃは、他のいくつかのタイプの反射セグメントの断面模式図を例示する。図３Ａに示すように、反射セグメントは、導電部材の長手方向に沿って延びる平らな頂部１２３を含み、該平らな頂部１２３は、該反射セグメントの接触面とほぼ平行である。図３Ｂに示すように、反射セグメントは、導電部材の長手方向に沿って延びる円弧状の頂部１２５を含む。上記の平らな頂部１２３および円弧状の頂部１２５は、モジュールのラミネーション時に反射セグメントが封止用接着フィルムに加える圧力を低減することができるとともに、これらの配置により、反射セグメントの高さを制御してモジュールのラミネーションプロセスの進行を促進することもできる。

図４には、本発明の一実施形態における隣接する２つの太陽電池の接続状態が示されている。図４に示すように、光起電モジュールは、第１の太陽電池２１と、第２の太陽電池２２と、第１の太陽電池２１と第２の太陽電池２２とを電気的に接続した導電部材とを含む。該導電部材は、第１の太陽電池２１の裏面に電気的に接続された非反射セグメント１１と、第２の太陽電池２２の表面に電気的に接続された反射セグメント１２とを含んでもよい。モジュールの単位面積あたりの発電電力を増加させるために、隣接する２つの太陽電池の縁を重ね合わせて重なり領域を形成し、該重なり領域に導電部材を通す。該重なり領域は、導電部材の長手方向における幅が、Ｗ０≦１．０ｍｍであり、より好ましくは０．３ｍｍ≦Ｗ０≦１．０ｍｍである。隣接する電池セルが縦方向に延びる導電部材によって電気的に接続されているので、導電性接着剤で接続されたこけら葺き状モジュールよりも歩留まりが高く、コスト面でも有利であり、重なり領域の導電部材の長手方向における幅をさらに減らすことができる。

図５に示すように、重なり領域に導電部材と太陽電池との間に位置する緩衝材層３０が追加される点で図４とは異なる。緩衝材層３０によって導電部材と太陽電池の硬い接触を緩和し、これによる電池破裂の問題を改善する。緩衝材層３０としては、ＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）などの一定の弾性のあるまたは柔らかい材料を使用することができる。

図６に示すように、隣接する２つの電池の間に一定のセル間隔（例えば、０．５ｍｍ未満）があってもよい点で図４とは異なる。導電部材は、該セル間隔を通って一方の電池の表面から他方の電池の裏面に達する。

なお、上記の図４～図６は、電池の表面に溶接された導電部材の数を例示したものに過ぎないが、本発明は、その数を限定するものではなく、必要に応じて９本、１２本などに調整することができる。

図７Ａに示すように、本発明の実施形態では、非反射セグメント１１の一部は、重なり領域内に挟まれており、非反射セグメント１１と電池との接触面積がより大きいため、重なり領域における導電部材と電池セルとの間の硬い接触の圧力を低減し、重ね合わせ位置で電池セルが割れる可能性を低減することができる。さらに、反射セグメント１２は、重なり領域外に設けられてもよい。これにより、頂部が尖った反射セグメント１２が重なり領域における電池の表面に傷をつけることを回避するとともに、反射セグメント１２が電池セルを押しつぶすことを回避することができる。

本発明の本実施形態では、反射セグメント１２の長さＬ１は、非反射セグメント１１の長さＬ２よりも小さい。これにより、非反射セグメント１１のうち第１の太陽電池２１の裏面に電気的に接続されたセグメントの長さがＬ１に等しくなり、重なり領域内に挟まれている他のセグメントの長さがＬ２－Ｌ１となる。さらに、太陽電池の表面電極と裏面電極が同一の長さを有する場合、非反射セグメント１１と反射セグメント１２の長さの差がＬ２－Ｌ１であり、重なり領域の導電部材の長手方向における幅をＷ０とすると、（Ｌ２－Ｌ１）≧Ｗ０を満たす必要がある。これにより、重なり領域内に挟まれているのは、すべて扁平状の非反射セグメント１１となる。

図７Ｂに示すように、反射セグメント１２の端部と重なり領域との間に一定の間隔を空けてもよい点で図７Ａとは異なり、これによって電池に傷をつけるかまたは電池が割れる可能性をさらに低減できる。

図８に示すように、該導電部材が反射セグメント１２と非反射セグメント１１との間に接続された移行セグメントを含み、該移行セグメントと反射セグメント１２の両方が重なり領域外に位置する点で図７とは異なる。

次に、図９Ａ～図１２Ｂを参照して上述の導電部材の製造方法および関連装置について説明する。

図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の第１の実施形態で提供される導電部材製造装置１００の構造模式図である。この装置１００は、連続型の光反射性導電部材を製造するために用いられる。装置１００は、第１のプレスロール（例えば、タングステン鋼製プレスロール）１０１と、第２のプレスロール１０２とを含む。第１のプレスロール１０１と第２のプレスロール１０２の両方は、円筒形であり、両者の間に一定のギャップ１０３がある。第１のプレスロール１０１は、第１の圧延面１１０を有し、第２のプレスロール１０２は、第２の圧延面１２０を有する。機械的研磨やレーザー彫刻などによって、対応する形状を有する１つまたは複数の平行な溝１１２を予め第１の圧延面１１０に作製しておく。溝１１２の延伸方向は、第１のプレスロール１０１の回転軸に垂直である。溝１１２の延伸長さは、第１のプレスロール１０１の回転軸に垂直な断面の周長に等しい。上記の図２Ａに示す反射セグメントを一例として、溝１１２は、その延伸方向に垂直な断面がほぼ三角形であり、その幅が内方から外方に向かって徐々に大きくなる。

それに対応して、上記の装置１００は大体、次のように動作する。

Ｓ１０１：処理対象となる導電材料１０ａ（例えば、円形の導電テープや矩形の導電テープなど）を溝１１２の延伸方向に沿って配列させ、導電材料１０ａを第１のプレスローラ１０１と第２のプレスローラ１０２との間のギャップ１０３に配置する。
Ｓ１０２：第１のプレスローラ１０１と第２のプレスローラ１０２を逆方向に相対回転させる。この過程において、第１のプレスローラ１０１と第２のプレスローラ１０２との間に導電材料１０ａを供給し続けることで連続型の光反射性導電部材１０ｂを製造できる。

連続型の光反射性導電部材１０ｂは、その高さ方向に下方の矩形部と上方の三角形部に分けられる。この場合、その矩形部の高さがギャップ１０３の間隔とほぼ同一である。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の第２の実施形態で提供される導電部材製造装置２００の構造模式図である。この装置２００も、連続型の光反射性導電部材の製造に用いられる。装置２００は、金属線引きによって加工を行う。装置２００は、縦方向に延びる線引きチャネルを含み、線引きチャネルは、供給口２０２および吐出口２０１を含む。該線引きチャネルの縦方向に垂直な断面積は、供給口２０２から吐出口２０１に向かって小さくなる。吐出口２０１の形状が三角形である場合、製造された導電部材の断面は、ほぼ三角形となる。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の第３の実施形態で提供される導電部材製造装置３００の構造模式図である。この装置３００は、非連続型の光反射性導電部材（すなわち、反射セグメントおよび非反射セグメントを含む光反射性導電部材）を製造するために用いられる。上記の非反射セグメントと反射セグメントは、周期的に現れてもよい。長さＬ１の反射セグメントと長さＬ２の非反射セグメントで構成された結合セグメントを１サイクルとし、該結合セグメントの長さをＬ３＝Ｌ１＋Ｌ２とする。装置３００は、第１のプレスロール３０１と、第２のプレスロール３０２とを含む。同様に、第１のプレスロール３０１および第２のプレスロール３０２の両方は、円筒形である。第１のプレスロール３０１は、第１の圧延面３１０を有し、第２のプレスロール３０２は、第２の圧延面３２０を有する。本実施形態では、第１のプレスロール３０１の回転軸に垂直な断面の周長が、上記長さＬ３に等しいかまたは上記長さＬ３の整数倍であるという条件を満たす必要がある。第１の圧延面３１０を研磨またはレーザー処理することにより、第１の圧延面３１０に１つまたは複数の溝３１２が形成され、溝３１２の延伸方向は、第１のプレスロール３０１の回転軸に垂直である。溝３１２の延伸長さＬ４はＬ１と等しい。一例では、第１のプレスロール３０１の回転軸に垂直な断面の周長が上記長さＬ３と等しく、且つＬ１＝Ｌ２である場合、Ｌ４＝Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３／２を満たす必要がある。上記第１の圧延面３１０における溝３１２以外の領域は、いずれも平面である。

それに対応して、上記装置３００は大体、次のように動作する。

Ｓ３０１：処理対象となる導電材料（例えば、円形の導電テープや矩形の導電テープなど）を第１の圧延面３１０と第２の圧延面３２０との間に配置し、導電材料を溝３１２に位置合わせする。
Ｓ３０２：第１のプレスローラ３０１と第２のプレスローラ３０２を逆方向に相対回転させる。この過程において、第１のプレスローラ３０１と第２のプレスローラ３０２との間に導電材料を供給し続ける。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本発明の第４の実施形態で提供される導電部材製造装置４００の構造模式図である。この装置４００は、反射セグメントと非反射セグメントが周期的に現れる光反射性導電部材（すなわち、反射セグメントおよび非反射セグメントを含む光反射性導電部材）を製造するために用いられてもよく、反射セグメントと非反射セグメントが非周期的に現れる光反射性導電部材を製造するために用いられてもよい。具体的には、装置４００は、圧延台４０３、圧延台４０３の上方に位置する第１のプレスロール４０１および第２のプレスロール４０２を含む。第１のプレスロール４０１と圧延台４０３との距離は、第２のプレスロール４０２と圧延台４０３との距離と等しい。第１のプレスロール４０１は、圧延台４０３と協働する第１の圧延面を有し、第２のプレスロール４０２は、圧延台４０３と協働する第２の圧延面を有する。第１の圧延面には、自体の回転方向に延びる１列以上の第１の溝４１２が形成されており、第２の圧延面には、自体の回転方向に延びる１列以上の第２の溝４２２が形成されている。第１の溝４１２は、反射セグメントを圧延するために用いられ、第２の溝４２２は、非反射セグメントを圧延するために用いられる。第１の溝４１２と第２の溝４２２の両方は、等間隔で配置されており、隣接する２つの第１の溝４１２の間の間隔は、隣接する２つの第２の溝４２２の間の間隔と等しい。また、第１の溝４１２と第２の溝４２２は、プレスロールの回転方向に位置合わせされている。この例では、第１の溝４１２は、その長手方向に垂直な断面が三角形または台形などであってもよく、第２の溝４２２は、その長手方向に垂直な断面がほぼ矩形である。第１の溝４１２の長さは、反射セグメントの長さとほぼ等しく、第２の溝４２２の長さは、非反射セグメントの長さとほぼ等しい。本発明の実施形態では、反射セグメントの長さをＬ１、非反射セグメントの長さをＬ２、第１のプレスローラー４０１と第２のプレスローラー４０２との間の距離をＬ５とする場合、Ｌ５＝Ｌ１＝Ｌ２を満たす必要がある。

それに対応して、上記装置４００は大体、以下のように動作する。

Ｓ４０１：第１のプレスロール４０１と第２のプレスロール４０２を圧延台４０３から離れるように移動させる。
Ｓ４０２：圧延対象となる導電材料（例えば、円形の導電テープ）を圧延台４０３に置き、導電材料を第１の溝４１２および第２の溝４２２に沿って等間隔で配列する。
Ｓ４０３：第１のプレスロール４０１および第２のプレスロール４０２を、圧延台４０３に接触するまで圧延台４０３に向かって移動させる。
Ｓ４０４：第１のプレスローラ４０１および第２のプレスローラ４０２を、図の中のＤ１方向に沿って転がす。第１のプレスロール４０１と第２のプレスロール４０２の転がり距離は、反射セグメントの長さまたは非反射セグメントの長さとほぼ等しい。

別の実施形態では、導電部材の原料が扁平状の導電部材である場合、圧延される扁平状の導電セグメントを三角形の導電セグメントとなるように変形させるために原料の一部を周期的に圧延すればよい。それに対応して、この実施形態では、上記の第１のプレスロール４０１および第２のプレスロール４０２の一方を省略し、単一のプレスロールに対応する溝を設けてもよい。

本発明の具体的な実施形態では、反射セグメントと非反射セグメントの間で「傾斜した」移行セグメントを形成するように圧延する必要もある。具体的には、圧延工具を用いて反射セグメントと非反射セグメントの間の移行セグメントを斜めに圧延することによって、「傾斜した」移行セグメントを形成することができる。

本発明の実施形態では、導電部材は、導電性基板（例えば、銅基板）、および導電性基板の接触面を少なくとも覆ったフラックス層（例えば、錫層）を含んでもよい。異形の導電部材の圧延中に導電性基板を原料として圧延し、圧延成形によって所望のセグメント化された異形の導電部材を得た後、異形の導電部材の接触面に対応するフラックス層を形成することができる。もちろん、代替の実施形態では、ソルダーレジスト層付きの導電部材を製造した後、該導電部材を原料として圧延してもよいが、本明細書は、これについて限定しない。

図１３は、本発明の一実施形態で提供される光起電モジュールの製造フローを示す。該方法は、ステップＳ１～Ｓ５を含む。

ステップＳ１：第１の太陽電池２１を用意する。
ステップＳ２：第２の太陽電池２２を用意する。
ステップＳ３：既定の長さの導電部材を用意する。導電部材は、非反射セグメント１１および反射セグメント１２を含む。非反射セグメント１１の導電部材の長手方向に垂直な断面積は、反射セグメント１２の導電部材の長手方向に垂直な断面積と等しい。
ステップＳ４：非反射セグメント１１を第１の太陽電池２１の裏面に電気的に接続する。
ステップＳ５：反射セグメント１２を第２の太陽電池２２の表面に電気的に接続する。

上記のステップＳ１～Ｓ５は、必ずしもこの順序で行う必要はない。

一実施形態では、ステップＳ３は、ステップＳ３１～ステップＳ３２を含んでもよい。

ステップＳ３１：互いに接続された第１のセグメントと第２のセグメントに分割された既定の長さの非光反射性導電部材を用意する。
ステップＳ３２：非光反射性導電部材の第１のセグメントに変形圧力を加えて該第１のセグメントを反射セグメントとなるように変形させる。

図１３に示すように、別の実施形態では、ステップＳ３は、ステップＳ３３～ステップＳ３４を含んでもよい。

ステップＳ３３：互いに接続された第１のセグメントと第２のセグメントに分割された既定の長さの光反射性導電部材を用意する。例えば、導電部材を収容するためのリール５０から一定の長さの三角形の導電部材を引き出して切断する。
ステップＳ３４：光反射性導電部材の第１のセグメントに変形圧力を加えて該第１のセグメントを非反射セグメントとなるように変形させる。例えば、プラテン６０を用いて上記の三角形の導電部材の１つのセグメントに圧力を加えて該セグメントを非反射セグメント１１となるように変形させる。

一実施形態では、前記方法は、第１の太陽電池２１と第２の太陽電池２２とをそれらの縁で重ね合わせて重なり領域を形成し、該重なり領域に導電部材を通すステップをさらに含む。

一実施形態では、前記方法は、前記非反射セグメント１１の一部を前記重なり領域内に挟み込むステップをさらに含む。

一実施形態では、前記ステップＳ５は、導電部材の反射セグメント１２を前記重なり領域外で第２の太陽電池２２の表面に電気的に接続するステップを含む。

次に、図１４～図１６を参照して、反射セグメントによる電池セルの表面に垂直に照射された平行光の反射経路が示されている。本明細書では、太陽電池の表面に垂直な平行ビームのみを例に挙げて説明したが、もちろん、利用可能な光は、上記の平行ビームに限定されない。太陽電池の表面に垂直な平行ビームは、光透過性のフロントプレート４０を通過した後に、太陽電池２０の表面に溶接された反射セグメント１２の反射面に照射される。

本発明の実施形態では、反射セグメントの高さの範囲が０．１～０．３２ｍｍまたは０．２～０．６ｍｍであり、反射セグメントの接触面の幅の範囲が０．２～０．９ｍｍまたは０．２～０．６ｍｍであることにより、封止用接着フィルム（例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ））の厚みを効果的に減少させ、モジュールのラミネーションの歩留まりを確保し、コストを削減する。また、非反射セグメントの接触面の幅の範囲が０．２～１．４ｍｍまたは０．２～１．６ｍｍであり、非反射セグメントの高さの範囲が０．０５～０．３ｍｍでありことにより、非反射セグメントと電池セルの裏面との接触面積を大きく確保し、溶接テンションを高め、製品の信頼性を向上させる。

本発明の実施形態では、非反射セグメントのうち電池の受光面に接触する部分は、導電部材の長手方向における長さが０．６～１．４ｍｍであり、隣接する２つの電池ストリングの間の間隔が２．０～３．０ｍｍである。平行入射光がフロントプレートおよび透明な封止用接着フィルムを通過し、電池セルおよび光反射性導電部材に照射されるため、電池セルに照射された光は、直接吸収されて利用され、電気エネルギーに変換することができる。光反射性導電部材に照射された光は、一部が電池セルに直接反射され、一部がフロントプレートに反射されて再び電池セルに反射される。

反射セグメントがその接触面とは反対側を向いた２つの反射面を含む場合を一例として、この２つの反射面がなす角度は、一定の条件を満たす必要がある。以下、その角度範囲を推定する。

２つの反射面が同一である場合を一例として、横断面における反射面に対応する辺の長さをａとし、２つの反射面がなす角度をα、反射面と接触面とがなす角度をβ、フロントプレート（例えば、ガラス）の屈折率をｎ１、空気の屈折率をｎ２、臨界全反射角をθとする。

平行入射光を可能な限り電池セルの表面に反射させるには、以下の条件を満たす必要がある。

１．電池セルに直接反射する条件について、
入射角と反射角が等しい、即ち、
θ１＝θ２である。

幾何学的な関係から、
β＝θ１＝θ２、
β＋β＋α＝１８０°が分かる。

反射光を電池セルの表面に直接反射させるには、
θ１＋θ２＞９０°、
すなわち、α＜９０°を満たす必要がある。

２．全反射を生じる条件について、
全反射の臨界角θｃは、
θｃ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）である。

幾何学的な関係から、
θ＝θ１＋θ２、
β＝θ１＝θ２、
β＋β＋α＝１８０°が分かる。

ガラスに反射された光のすべてを電池セルの表面に反射させるには、
θ＞θｃ、
すなわち、α＜１８０°－θｃ（ここで、θｃ＝４１．５°、すなわち、α＜１３８．５°）を満たす必要がある。

以上のことから、電池の表面に垂直に照射された平行ビームを電池の表面に反射させるには、α＜１３８．５°を満たす必要がある。

代替として、６０°≦α≦１３８．５°である。α＝６０°であると、反射セグメントの横断面がほぼ正三角形である。この場合に、該反射セグメントを使用する際に、その接触面と反射面を区別する必要はなく、３つの面のうちのいずれかを接触面として使用することができる。

代替として、４５°≦α≦６０°または６０°≦α≦９０°である。この場合に、光は、電池セルの表面に直接反射され、電池セルに吸収されて利用され、光発生電流に変換することができる。

代替として、９０°≦α≦９７°、９９°≦α≦１３８．５°、１０５°≦α≦１３８．５°、１０５°≦α≦１２０°、または、１２０°≦α≦１３８．５°である。

本発明の実施形態では、導電部材における反射セグメントで光を電池の表面に反射することによって、太陽電池モジュールの受光面での光学的利用率を高め、さらにモジュールの発電電力を増加させる。一方、非反射セグメントを太陽電池の裏面に電気的に接続することによって、太陽電池の裏面と導電部材との間の溶接信頼性を確保する。

本明細書は、実施形態に則して説明したが、各実施形態が１つの独立した技術的解決手段のみを含むわけではなく、本明細書は、単に説明を明確にする目的でこのように記述されていることを理解すべきである。当業者は、本明細書を全体として捉えるべきであり、各実施形態の技術的解決手段は、当業者が理解できる他の実施形態を形成するために適切に組み合わせられてもよい。

上述した一連の詳細な説明は、本発明の実行可能な実施形態に対する具体的な説明に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するためのものではない。本発明の技術的精神から逸脱することなく得られたいかなる同等の実施形態または変形も、本発明の保護範囲に含まれるべきである。

Claims (10)

1. 長手方向に沿って第１セグメントおよび第２セグメントを含み、太陽電池を電気的に接続するための導電部材であって、前記第１セグメントおよび前記第２セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記第２セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記第１セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記第２セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しく、前記第１の断面は第１の矩形部を含み、前記第２の断面は第２の矩形部と反射部とを含み、前記反射部の断面形状は、三角形、台形、円弧状の頂部を有する三角形、又は半楕円形であり、前記第１の矩形部の高さは前記第２の矩形部の高さと等しいことを特徴とする太陽電池を電気的に接続するための導電部材。
2. 前記第２セグメントの反射面は、第１の反射面および第２の反射面を含み、前記第１の反射面と第２の反射面とがなす角度αは、
   ６０°≦α≦１３８．５°、
   ６０°≦α≦９０°、
   ９０°≦α≦１３８．５°、または
   ９９°≦α≦１３８．５°の条件のうちのいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
3. 前記第１セグメントの平らな接触面は、その長手方向に垂直な第１の幅を有し、前記第２セグメントの平らな接触面は、その長手方向に垂直な第２の幅を有し、前記第１の幅は、前記第２の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
4. 前記導電部材は、前記第１セグメントと前記第２セグメントとの間に接続された移行セグメントをさらに含み、前記移行セグメントの高さは、前記第２セグメントの高さよりも小さく、且つ前記第１セグメントの高さよりも大きく、前記第１セグメントから離れる方向に向かって徐々に大きくなることを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
5. 前記第２セグメントの前記第２の断面は、前記第２の矩形部と三角形部を含み、前記第２の矩形部の高さは、前記第１セグメントの前記第１の断面に含まれる前記第１の矩形部の高さと等しいことを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
6. 前記第２セグメントの平らな接触面の幅の範囲は、０．２～０．９ｍｍであり、前記第１セグメントの高さの範囲は、０．１～０．３２ｍｍであり、前記第１セグメントの平らな接触面の幅の範囲は、０．２～１．４ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
7. 前記第１セグメントと前記第２セグメントは、一体成形されており、前記第１セグメントの縦方向における長さは、前記第２セグメントの縦方向における長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
8. 前記第２セグメントは、その長手方向に沿って延びる弧状の頂部または平らな頂部を有することを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
9. 第１の太陽電池と、第２の太陽電池と、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池とを電気的に接続した導電部材とを含む光起電モジュールであって、前記導電部材は、前記第１の太陽電池の裏面に電気的に接続された第１セグメントと、前記第２の太陽電池の表面に電気的に接続された第２セグメントとを含み、前記第１セグメントおよび前記第２セグメントの両方は、平らな接触面を有し、前記第２セグメントは、その平らな接触面とは反対側を向いた反射面を有し、前記第１セグメントは、その長手方向に垂直な第１の断面を有し、前記第２セグメントは、その長手方向に垂直な第２の断面を有し、前記第１の断面の面積は、前記第２の断面の面積と等しく、前記第１の断面は第１の矩形部を含み、前記第２の断面は第２の矩形部と反射部とを含み、前記反射部の断面形状は、三角形、台形、円弧状の頂部を有する三角形、又は半楕円形であり、前記第１の矩形部の高さは前記第２の矩形部の高さと等しいことを特徴とする光起電モジュール。
10. 前記第２セグメントの反射面は、第１の反射面および第２の反射面を含み、前記第１の反射面と第２の反射面とがなす角度αは、
    ６０°≦α≦１３８．５°、
    ６０°≦α≦９０°、
    ９０°≦α≦１３８．５°、または
    ９９°≦α≦１３８．５°の条件のうちのいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項９に記載の光起電モジュール。

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