JPH11163377A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
太陽電池モジュールおよびその製造方法Info
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- JPH11163377A JPH11163377A JP9324245A JP32424597A JPH11163377A JP H11163377 A JPH11163377 A JP H11163377A JP 9324245 A JP9324245 A JP 9324245A JP 32424597 A JP32424597 A JP 32424597A JP H11163377 A JPH11163377 A JP H11163377A
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Abstract
変)の発生を防止し、その結果として半田コーティング
工程を省略してもよいようにする。 【解決手段】 導電性ペーストから受光面側電極205
を作成した太陽電池セル101をリード線102を介し
て接続して太陽電池セルブロック100を作製し、太陽
電池セルブロック100を透光性樹脂103a,103
bで覆い、透光性ガラス104と裏面部材105で被覆
した構造の太陽電池モジュールであって、透光性樹脂1
03a,103bのリン含有率PEVA を0.2wt%未
満とし、受光面側電極205のリン含有率Ppas を2.
6wt%以下とする。
Description
およびその製造方法に係り、特に長期使用における変色
劣化を防止する技術に関する。
より、安全性と信頼性を有した太陽電池はクリーンなエ
ネルギー源として注目されている。
モジュールの概略の構造を示す断面図である。構造を分
かりやすくするために、断面を示すハッチングは省略し
てある。一般に、太陽電池セル601をリード線602
を介して複数個直列あるいは並列に配線した太陽電池セ
ルブロック600の表面側(受光面側)および裏面側を
エチレン−酢酸ビニル系共重合体(EVA)等の透光性
樹脂603a,603bで挟み込み、受光面側の透光性
ガラス604に加熱圧着により接着させる。このとき、
裏面には防湿保護フィルム605を設ける。このように
作製された一体物の周辺部をシール材606で囲み、フ
レーム607を取り付けて太陽電池モジュールを完成さ
せる。
る太陽電池セル601のより詳細な構造を示す断面図で
ある。構造を分かりやすくするために、断面を示すハッ
チングは省略してある。pn接合702を形成したシリ
コン基板701に対し、その受光面側にTiO2 等の反
射防止膜703を形成した後、裏面側にはアルミ系ペー
スト材や銀系ペースト材を印刷・焼成して、また受光面
側には銀系ペースト材を印刷・焼成してそれぞれ電極7
04,705を形成する。その後、受光面側の電極70
5に対してそれを覆うように半田ブロック706をコー
ティングによって形成し、その半田ブロック706とリ
ード線602との溶融・固化により、太陽電池セル60
1間の配線を行って、太陽電池セルブロック600を形
成していた。
防止膜703を貫通し、シリコン基板701の表面に接
触している。受光面側の電極705を構成する銀系ペー
ストは導電性ペーストの一種である。特公平3−469
850号公報に示されているように、受光面側の電極を
構成する導電性ペーストには、シリコン基板表面との低
接触抵抗を実現するために、リン化合物を含有させるの
が一般的である。代表的なリン化合物として、P2O5
やP2O4 等の酸化リン、Ag3PO4 やピロリン酸銀等
が用いられる。
の透光性樹脂603a,603bには、酸化防止のため
にリン化合物を添加するのが一般的である。リン系酸化
防止剤としては、トリス(ノニルフェニル)ホスファイ
トが酸化防止効果が高く、太陽電池用EVAシートとし
てよく用いられる。
ーストにも太陽電池セルを覆う透光性樹脂にもリンが含
有されているのである。
ールの低コスト化と環境配慮の観点から、セル化プロセ
スにおける受光面側電極705を覆う半田ブロック70
6を付加する半田コーティング工程を省略することが切
望されている。
ング工程を省略して作製した太陽電池モジュールにあっ
ては、受光面側の電極705を半田ブロック706が覆
っておらず、電極705と透光性樹脂603aとが直接
に接触することになる。そのことが要因となって、長期
信頼性試験においては、電極705に直接に接している
部分の透光性樹脂603aに変色(黄変)が発生し、太
陽電池の光電変換の変換効率の低下や外観不良を招くと
いう問題がある。
脂を分析すると、黄変部分から銀が検出された。これ
は、受光面側電極705中に含まれる銀がEVA樹脂に
拡散し、化合物化して黄変着色を生じさせていると考え
られる。
ールにあっては、リード線602を受光面側電極705
に接続するための半田ブロック706が受光面側電極7
05を覆っていることから、受光面側電極705中の銀
成分が透光性樹脂603a中へ拡散するのを抑制してい
たわけである。
おいては、EVA樹脂(透光性樹脂603a)の黄変着
色を回避するためには、半田ブロック706で受光面側
電極705を覆う構成をなくすわけにはいかず、半田コ
ーティング工程を省略することは事実上できないことで
あった。
れたものであって、長期信頼性試験後の透光性樹脂の変
色の発生を防止し、その結果として半田コーティング工
程を省略してもよいようにすることを目的としている。
の実験を通して、銀系ペーストなどの導電性ペーストで
形成された受光面側電極から太陽電池セルを覆うEVA
樹脂等の透光性樹脂への銀等の拡散の度合いが、透光性
樹脂のリン含有率、または導電性ペーストのリン含有
率、あるいはその両者のリン含有率の相互関係に依存す
ることを見いだした。
面側にリン化合物を含有した電極を有する太陽電池セル
がリン化合物を含有した透光性樹脂で覆われた構成をも
つものである。電極中のリン化合物は太陽電池セル表面
と受光面側電極との低接触抵抗のために必要であり、透
光性樹脂中のリン化合物は酸化防止のために必要であ
る。
ルは、透光性樹脂のリン含有率が0.2重量パーセント
未満となっているものである。受光面側電極を半田や樹
脂フィルムで被覆しなくても、受光面側電極の近傍にお
ける透光性樹脂の変色(黄変)をなくし、太陽電池の変
換効率が高いものとなる。半田コーティング工程を省略
することができるから、生産性が良くコストダウンと構
造の簡素化が図られる。
ルは、受光面側電極のリン含有率が2.6重量パーセン
ト未満となっているものである。上記と同様に、受光面
側電極を半田や樹脂フィルムで被覆しなくても、受光面
側電極の近傍における透光性樹脂の変色(黄変)をなく
し、太陽電池の変換効率が高いものとなる。半田コーテ
ィング工程を省略することができるから、生産性が良く
コストダウンと構造の簡素化が図られる。
ルは、受光面側電極のリン含有率が2.6重量パーセン
ト未満となっているとともに、透光性樹脂のリン含有率
が0.2重量パーセント未満となっているものである。
受光面側電極を半田や樹脂フィルムで被覆しなくても、
受光面側電極の近傍における透光性樹脂の変色(黄変)
をなくし、太陽電池の変換効率が高いものとなるのであ
るが、導電性ペーストと透光性樹脂の双方の成分を調整
しているから、透光性樹脂の変色(黄変)の可能性がほ
とんどなくなる。もちろん、半田コーティング工程を省
略することができる。
ルは、透光性樹脂のリン含有率をPEVA とし、導電性ペ
ーストから構成された受光面側電極のリン含有率をP
pas として、Ppas +13PEVA ≦2.6(ただし、P
PAS≠0,PEVA≠0)の条件を満たしているものであ
る。透光性樹脂中のリン含有率PEVA と受光面側電極中
のリン含有率Ppas との間に特定の関係をもたせること
から、実用上問題となる透光性樹脂の変色(黄変)が全
くなくなる。もちろん、半田コーティング工程を省略す
ることができる。
ルは、上記請求項1から請求項4までのいずれかにおい
て、太陽電池セルの表面側を覆う透光性樹脂のみについ
てそのリン含有率が0.2重量パーセント未満となって
いるものである。受光面側電極近傍の透光性樹脂の変色
(黄変)の防止が課題であるから、表面側の透光性樹脂
についてのみ成分調整をすれば充分である。
ルは、請求項1から請求項5までのいずれかにおいて、
前記受光面側電極が銀を含有するものであり、前記透光
性樹脂がエチレン−酢酸ビニル系共重合体(EVA)か
らなる樹脂から構成されている。このように本発明は、
太陽電池モジュールを構成する材料として一般的なもの
を用いても、透光性樹脂の変色(黄変)を防止する効果
を所期通りに発揮する。
法は、太陽電池セルの基板の表裏両面の少なくとも一方
にリン化合物を含有した導電性ペーストをもって電極を
形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を含有した透
光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モジュールを
製造する方法である。
ルの製造方法は、前記電極に含まれる金属成分の前記透
光性樹脂に対する拡散を、前記透光性樹脂のリン含有率
を調整することにより抑制している。透光性樹脂中のリ
ン含有率の調整という簡単な方法により電極に含まれる
金属成分の前記透光性樹脂に対する拡散を抑制している
ので、生産性の向上、製品のコストダウンを図ることが
できる。
ルの製造方法は、透光性樹脂としてリン含有率が0.2
重量パーセント未満の透光性樹脂を用いて太陽電池セル
の表裏両面を覆うものである。半田コーティング工程を
省略するもので、それでいて受光面側電極近傍の透光性
樹脂の変色(黄変)を防止し、太陽電池の変換効率を高
くすることができる。半田コーティング工程の省略によ
り、生産性の向上、製品のコストダウンを図ることがで
きる。
ルの製造方法は、電極に含まれる金属成分の前記透光性
樹脂に対する拡散を、受光面側電極のリン含有率を調整
することにより抑制しているので、生産性の向上、製品
のコストダウンを図ることができる。
ールの製造方法は、導電性ペーストとしてリン含有率が
2.0重量パーセント未満の導電性ペーストを用いて電
極を形成するものである。半田コーティング工程を省略
するもので、それでいて電極近傍の透光性樹脂の変色
(黄変)を防止し、太陽電池の変換効率を高くすること
ができる。半田コーティング工程の省略により、生産性
の向上、製品のコストダウンを図ることができる。
ールの製造方法は、導電性ペーストとしてリン含有率が
2.0重量パーセント未満の導電性ペーストを用いて電
極を形成するとともに、透光性樹脂としてリン含有率が
0.2重量パーセント未満の透光性樹脂を用いて太陽電
池セルを覆うものである。導電性ペーストと透光性樹脂
の双方の成分を調整することにより、透光性樹脂の変色
(黄変)の可能性がほとんどなくせる。もちろん、半田
コーティング工程の省略により、生産性の向上、製品の
コストダウンを図ることができる。
ールの製造方法は、透光性樹脂のリン含有率をPEVA と
し、導電性ペーストのリン含有率をPpas として、P
pas +10PEVA ≦2(ただし、PPAS≠0,PEVA≠
0)の条件を満たす透光性樹脂および導電性ペーストを
用いるものである。透光性樹脂中のリン含有率PEVA と
導電性ペースト中のリン含有率Ppasとの間に特定の関
係をもたせているから、実用上問題となる透光性樹脂の
変色(黄変)を全くなくせる。もちろん、半田コーティ
ング工程の省略により、生産性の向上、製品のコストダ
ウンを図ることができる。
ュールおよびその製造方法の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。
リコン系太陽電池モジュールの概略の構造を示す断面
図、図2は太陽電池モジュールの構成要素である太陽電
池セルの構造を示す断面図である。構造を分かりやすく
するために、断面を示すハッチングは省略してある。図
3は太陽電池モジュールの製造方法の代表的な工程を示
す概略のフローチャートである。
cmのp型結晶シリコン基板201を洗浄する。次に、
NaOH水溶液とイソプロピルアルコールの混合液を用
いて、液温約90℃でテクスチャエッチングを行い、基
板表面に高さ数μmの微小ピラミッド状の凹凸を形成す
る。これが工程1である。
は、NaOH以外のKOH等のアルカリにイソプロピル
アルコール等を加えた溶液を用いてもよいし、ダイシン
グ装置あるいはレーザーを用いて基板表面に深さ数十μ
mの溝を多数平行に形成する方法やドライエッチング等
でもよい。基板表面に微小な凹凸を形成するのは、入射
した光が基板表面で反射する割合を減らすためである。
炉に移し、POCl3 による気相拡散法により、800
〜950℃で10〜30分間熱処理を行うことにより、
0.3〜0.5μmの深さでpn接合202を形成す
る。これが工程2である。
ンの化合物を含有した塗布液を用いた拡散法等でもよ
い。
さ6×10-2〜9×10-2μmのTiO2 膜を形成して
反射防止膜203とした。これが工程3である。
いて8×10-2〜10×10-2μmのSi3N4 膜を形
成してもよい。なお、反射防止膜の形成は電極の形成後
に行う場合もある。
リコン基板201の裏面および受光面(表面)に導電性
ペーストをそれぞれスクリーン印刷法により印刷し、焼
成して、それぞれ厚さ数十μmの裏面電極204および
受光面側電極205を形成し、太陽電池セル101を完
成させた。これが工程4である。
メッキ等でもよいが、導電性ペーストを使用するスクリ
ーン印刷法は低コスト化の点で有利である。
金、銀、銅、アルミニウム等が用いられるが、本実施の
形態では、受光面に銀ペーストを用い、銀粉末65〜8
4wt%,ガラスフリット1.0〜5.0wt%および
有機質ビヒクル15〜30wt%を含み、さらにリン含
有率が0〜4wt%となるようにリン化合物を添加し
た。リン含有率の具体例は、0wt%、0.001wt
%、0.01wt%、0.1wt%、0.5wt%、
1.0wt%、2.0wt%、4.0wt%である。こ
こで、リン化合物としては、例えば、P2O5 やAg3P
O4 等を添加した。「wt%」は、「重量%」と同意で
あって、総重量に対する添加物の重量の割合を百分率で
表している。
成するための半田コーティング工程は実施していない。
銅等の金属片の片面が20〜50μm厚の半田等で全面
覆われたリード線102の表面にフラックスを塗布し、
太陽電池セル101の電極上に、温度220〜300℃
で1〜5秒間加熱することによりリード線102を接着
した。これが工程5である。
2を接続したものを対象にして、I−V特性をソーラー
シミュレーターで測定した。これが工程6である。
に作製した。
太陽電池セル101を直列あるいは並列に配列したリー
ド線102で接続することにより、太陽電池セルブロッ
ク100を作製した。これが工程7である。
面側(表面側)に第1の透光性樹脂103aと透光性ガ
ラス104を配設するとともに、太陽電池セルブロック
100の裏面側に第2の透光性樹脂103bと防湿保護
フィルムとしての裏面部材105とを配設し、120〜
160℃の温度で5〜50分間の真空ラミネーションに
より、太陽電池セルブロック100、第1の透光性樹脂
103a、透光性ガラス104、第2の透光性樹脂10
3b、裏面部材105を加熱圧着し、さらに常圧で12
0〜160℃の温度で5〜50分間放置した。これが工
程8である。
からなる耐候性透明フィルムを用いてもよい。裏面部材
105は太陽電池セル101を湿気から保護するもの
で、アルミ箔の表裏面にフッ素樹脂などをコーティング
した部材で構成されたものである。なお、上記の常圧で
の処理は省略する場合もある。
5の周縁部をシール材106で封止し、端面処理を行
う。これが工程9である。
るフレーム107を周囲に取り付ける。これが工程10
である。
取り出すための外部端子(図示せず)を取り付けた。こ
れが工程11である。
モジュールの作製が完了した。
ーストには、シリコン基板201の表面との低接触抵抗
を実現するためにリン化合物を含有させている。また、
太陽電池セルブロック100を覆う第1および第2の透
光性樹脂103a,103bには、酸化防止のためにリ
ン化合物を含有させている。本実施の形態においては、
第1および第2の透光性樹脂103a,103bとして
エチレン−酢酸ビニル系共重合体(EVA樹脂)を用
い、このEVA樹脂にリン化合物を0〜2.0wt%の
範囲で添加したものを使った。試料として、リン化合物
を添加しないもの(0wt%)と、0.001wt%、
0.01wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.5
wt%、2.0wt%をそれぞれ添加した7種類のもの
を使った。リン化合物としては、トリス(ノニルフェニ
ル)ホスファイトを用いた。各試料において、第1の透
光性樹脂103aと第2の透光性樹脂103bとは同じ
成分とした。また、受光面側電極205を構成するため
の導電性ペースト(銀ペースト)として、リン化合物を
添加しないもの(0wt%)と、0.001wt%、
0.01wt%、0.1wt%、0.5wt%、1.0
wt%、2.0wt%、4.0wt%をそれぞれ添加し
た8種類のものを使った。したがって、全試料数は、7
×8=56種類となった。
の太陽電池モジュールに対して耐湿性および耐熱性の信
頼性試験を実施し、評価を行った。その結果を表1に示
す。
を示す表1においては、各枡目の第1行目に総合評価と
して合格を「○」で、不合格を「×」で示した。「×」
のものについては、第2行目に耐湿性試験結果での変化
の様子を記載し、第3行目に耐熱性試験結果での変化の
様子を記載し、さらに、第4行目に信頼性試験前後の太
陽電池モジュールの変換効率の相対値を記載した。
「○」の横に添えた「*」は、透光性樹脂周辺部に実用
上問題のないレベルでの変色があったことを示す。信頼
性試験前後の変換効率の相対値の理想値は1.0である
が、実用上問題のない変換効率相対値として0.95を
設定し、1.0未満であるが0.95以上の場合を「*
*」で示した。この「**」印のない「○」は変換効率
相対値がほぼ1.00であることを示している。
℃、湿度90%RHに保持された試験機内に太陽電池モ
ジュールを1000時間放置することによって評価し
た。外観上の変化(変色・剥離の有無)を目視で観察
し、変化のなかったものは表中で「○」印で表し、変化
のあったものは「×」印で表すとともにその状況を簡単
に記載した。
度120℃の雰囲気中で1000時間放置し、外観上の
変化を観察して評価した。耐湿性の試験の場合と同様
に、変化のなかったものは表中で「○」印で表し、変化
のあったものは「×」印で表すとともにその状況を簡単
に記載した。
載した。
ことができる。
準に評価する。
ストから受光面側電極205を作成した太陽電池モジュ
ールについては、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中に全くリンを含有してい
ない場合には、実用上問題とにならない変色は生じるも
のの、変換効率相対値は実用上問題にならない0.95
に達する、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率が0.00
1以上0.2wt%以下の範囲では、変換効率相対値は
実用上問題にならない0.95に達する、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率が0.2w
t%を越えると、変換効率相対値が0.95に達しな
い、 という評価結果が得られた。
は、導電性ペースト中に全くリンを含有していないの
で、シリコン基板に対する低抵抗を実現できず、実用化
できない。
2.0wt%未満の範囲の導電性ペーストから受光面側
電極205を作成した太陽電池モジュールについては、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中に全くリンを含有してい
ない場合には、実用上問題にならない変色はあるもの
の、変換効率相対値はほぼ1.00となる、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率が0.00
1wt%以上0.2wt%未満の範囲については変換効
率相対値はほぼ1.00となる、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率が0.2w
t%以上では、変色が甚だしくなり変換効率相対値は実
用上問題のない0.95に達しない、 という評価結果が得られた。
くリンを含有していないものは、EVA樹脂の酸化を防
止できないので、実用化できない。
性ペーストから受光面側電極205を作成した太陽電池
モジュールについては、 ・透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率にかかわり
なく、変換効率相対値が実用上問題のない0.95に達
しない、 という評価結果が得られた。ただし、導電性ペーストの
リン含有率が2.0wt%であり、透光性樹脂(EVA
樹脂)中に全くリンを含有していないものは、変換効率
相対値が0.95に達しているが、この場合には、透光
性樹脂(EVA樹脂)の酸化を防止できないので、実用
化できない。
含有率を基準に評価する。
を作成した太陽電池モジュールについては、 ・導電性ペースト中に全くリンを含有していない場合に
は、実用上問題とにならない変色は生じるものの、変換
効率相対値は実用上問題とならない0.95に達する、 ・導電性ペースト中のリン含有率が0.001wt%以
上2.0wt%以下の範囲では、実用上問題にならない
変色はあるものの、変換効率相対値はほぼ1.00にな
る、 ・導電性ペースト中のリン含有率が2.0wt%を越え
ると、変換効率相対値は0.95に達しない、 という評価結果が得られた。
は、透光性樹脂中に全くリンを含有していないので、透
光性樹脂(EVA樹脂)の酸化を防止できず、実用化で
きない。
2.0wt%未満の範囲の透光性樹脂を作成した太陽電
池モジュールについては、 ・導電性ペースト中に全くリンを含有していない場合に
は、変換効率相対値は実用上問題にならない0.95に
達する、 ・導電性ペースト中のリン含有率が0.001wt%以
上2.0wt%未満の範囲については、変換効率相対値
がほぼ1.0となる、 ・導電性ペースト中のリン含有率が2.0wt%以上と
なると、変換効率相対値は実用上問題とならない0.9
5に達しない、 という評価結果が得られた。
る透光性樹脂を作成した太陽電池モジュールについて
は、導電性ペースト中のリン含有率にかかわりなく、変
換効率相対値が実用上問題のない0.95に達しない。
なお、透光性樹脂のリン含有率が0.2wt%であり、
導電性ペースト中に全くリンを含有していない場合に
は、変換効率相対値が0.95以上となっているが、こ
の場合には、シリコン基板に対する低抵抗を実現でき
ず、実用化できない。
受光面側電極を構成する導電性ペースト中のリン含有率
が1.0wt%でかつ太陽電池セルブロック100を覆
う透光性樹脂(EVA樹脂)中のリン含有率が0.1w
t%の太陽電池モジュール(符号のo)が特性の最も良
いものと見なせる。
ルは、導電性ペースト中のリン含有率が0.1wt%で
かつ透光性樹脂中のリン含有率が0.01wt%または
0.1wt%のもの(符号のf,g)、導電性ペースト
中のリン含有率が0.5wt%でかつ透光性樹脂中のリ
ン含有率が0.01wt%または0.1wt%のもの
(符号のj,k)、および、導電性ペースト中のリン含
有率が1.0wt%で透光性樹脂中のリン含有率が0.
01wt%のもの(符号のn)と見なせる。
wt%未満であれば、太陽電池モジュールとして特に問
題のない特性が得られると見なせる。同様に、導電性ペ
ーストのリン含有率が2.0wt%未満であれば、太陽
電池モジュールとして特に問題のない特性が得られると
見なせる。
中のリン含有率にし、縦軸を透光性樹脂中のリン含有率
にしてグラフに表すと、図4のようになった。表1中の
符号a〜tと図4中の符号a〜tとは対応している。表
記の関係上、導電性ペースト中のリン含有率が0.00
1wt%の場合と0.01wt%の場合、および透光性
樹脂中のリン含有率が0.001wt%の場合はプロッ
トを省略している。
組み合わせモードである。f−g−k−n−j−fを結
んだ点線で囲んだ領域400とその近傍領域とが次に特
性の良い含有率組み合わせモードである。そして、a−
b−c−d−o−q−m−i−e−aを結んだ白地の領
域401において、d−c−b−aを結ぶ線分(透光性
樹脂中のリン含有率がゼロの線分)上、およびa−e−
i−m−qを結ぶ線分(導電性ペースト中のリン含有率
がゼロの線分)上、以外の領域が、合格になる含有率組
み合わせモードである。この白地の領域401において
は、受光面側電極205の近傍において第1の透光性樹
脂103aに変色(黄変)は生じなかった。また、d−
h−l−p−t−s−r−q−o−dを結んだ右下向き
ハッチングの領域402において、d−h−l−p−t
を結ぶ線上、およびt−s−r−qを結ぶ線上、以外の
領域がほぼ合格となる含有率組み合わせモードである。
上記以外の左下向きハッチングの領域404は不合格と
なる含有率組み合わせモードである。
池セルブロック100を覆う透光性樹脂(EVA樹脂)
の変色(黄変)に関して、受光面側電極205を構成す
る導電性ペースト中のリン含有率Ppas と透光性樹脂
(EVA樹脂)中のリン含有率PEVA との間には密接な
関係があることが分かる。
qを結ぶ直線の方程式を計算してみる。横軸である導電
性ペースト中のリン含有率Ppas をxで表し、縦軸であ
る透光性樹脂中のリン含有率PEVA をyで表す。境界の
方程式は、 y=−(0.2/2)x+0.2 これを解くと、 x+10y=2 白地の領域401は、 x+10y≦2 xをPpas で、yをPEVA で書き直すと、 Ppas +10PEVA ≦2 (ただし、PPAS≠0,PEVA≠0)……(1) これが、透光性樹脂(EVA樹脂)に変色(黄変)を生
じず、変換効率相対値0.95以上を保った太陽電池モ
ジュールに該当する白地の領域401を表す不等式であ
る。
性ペースト中のリン含有率Ppas と透光性樹脂(EVA
樹脂)中のリン含有率PEVA との合計値が所定値以下で
あることが傾向としての条件となるが、その合計値を求
めるに際して、Ppas とPEVA との単純な足し算ではな
く、Ppas とPEVA とでは重みが異なり、PEVA の方が
Ppas よりも10倍多く影響力をもっているということ
である。図4において白地の領域401の境界の直線は
45度となっているが、x軸の目盛りに対してy軸の目
盛りは10分の1となっていることが、PEVA の影響が
10倍大きいことを示している。
電極を構成する導電性ペーストから透光性樹脂中への銀
の拡散が原因である。その銀の拡散の度合いはリン含有
率によっている。透光性樹脂中の変色(黄変)が問題と
なっているのであるから、透光性樹脂中のリン含有率P
EVA の方が導電性ペースト中のリン含有率Ppas よりも
より影響力が大きいと推定され、(1)式によってその
推定は正しいことが裏付けられていることになる。
段階から固化していく過程において溶媒が次第に蒸発し
ていく。したがって、実用段階となった固化のレベルで
の導電性ペースト中のリン含有率は、表1、図4で示し
ている塗布の段階のリン含有率よりも高くなっているは
ずである。これを調べた結果を表2、図5に示す。導電
性ペーストが固化してできた受光面側電極中のリン含有
率の変化は次のようになった。0.001wt%→0.
0013wt%、0.01wt%→0.013wt%、
0.1wt%→0.13wt%、0.5wt%→0.6
6wt%、1.0wt%→1.3wt%、2.0wt%
→2.6wt%、4.0wt%→5.2wt%である。
約13%の含有率アップとなっている。なお、透光性樹
脂(EVA樹脂)中のリン含有率については不変である
ことはいうまでもない。
側電極103a中のリン含有率が1.3wt%でかつ太
陽電池セルブロック100を覆う透光性樹脂(EVA樹
脂)中のリン含有率が0.1wt%の太陽電池モジュー
ル(符号のo)が特性の最も良いものと見なせる。
ルは、受光側電極103a中のリン含有率が0.13w
t%でかつ透光性樹脂中のリン含有率が0.01wt%
または0.1wt%のもの(符号のf,g)、受光側電
極103a中のリン含有率が0.66wt%でかつ透光
性樹脂中のリン含有率が0.01wt%または0.1w
t%のもの(符号のj,k)、および、受光側電極10
3a中のリン含有率が1.3wt%で透光性樹脂中のリ
ン含有率が0.01wt%のもの(符号のn)と見なせ
る。
wt%未満であれば、太陽電池モジュールとして特に問
題のない特性が得られると見なせる。同様に、受光側電
極103aのリン含有率が2.6wt%未満であれば、
太陽電池モジュールとして特に問題のない特性が得られ
ると見なせる。
ける各領域の符号にダッシュ「′」を付加して、両者の
対応関係を示している。横軸は「受光面側電極のリン含
有率(wt%)」となっている。白地の領域401′の
境界の方程式を上記と同様に求めると、 y=−(0.2/2.6)x+0.2 これを解くと、 5x+65y=13 白地の領域401′は、 5x+65y≦13 xをPpas で、yをPEVA で書き直すと、 5Ppas +65PEVA ≦13 (1)式と表現を合わせるために、5で割ると、 Ppas +13PEVA ≦2.6(ただし、PPAS≠0,PEVA≠0)……(2) これが、導電性ペーストが実用段階まで固化した完成さ
れた太陽電池モジュールについて、透光性樹脂(EVA
樹脂)に変色(黄変)を生じず、変換効率相対値0.9
5以上を保つこととなる白地の領域401′を表す不等
式である。
面側電極中のリン含有率Ppas と透光性樹脂(EVA樹
脂)中のリン含有率PEVA との合計値が所定値以下であ
ることが傾向としての条件となるが、その合計値を求め
るに際して完成された太陽電池モジュールにおいては、
Ppas とPEVA とでは、PEVA の方がPpas よりも13
倍多く影響力をもっているということである。
の比較から明らかとなるように、「物」としての太陽電
池モジュールに係る請求項については、表2、図5を基
準にしなければならず、「方法」としての太陽電池モジ
ュールの製造方法に係る請求項については、表1、図4
を基準にしなければならない。
を覆う透光性樹脂(EVA樹脂)103a,103b中
のリン化合物の含有率および受光面側電極205を構成
する導電性ペースト中のリン化合物の含有率を、実験結
果によって得られた適正な範囲に調整しているので、受
光面側電極を半田ブロックでコーティングしなくても、
受光面側電極の近傍における透光性樹脂の変色(黄変)
をなくし、太陽電池の変換効率を高いものとすることが
できる。そして、半田コーティング工程を省略すること
ができるから、構造の簡素化を図るとともに、生産性を
向上してコストダウンを達成することができる。
フィルムで被覆することで、半田ブロックを用いること
なく、電極と透光性樹脂との直接接触を防止することも
考えられるが、このような構成では、樹脂フィルム被覆
の工程が半田コーティング工程に代わって必要となり、
生産性の向上には寄与しない。また、構造の複雑化を招
くとともに、コストダウンには不利である。
光性樹脂103aと第2の透光性樹脂103bとを同様
に、リン含有量を調整すると記載していたが、本発明
は、少なくとも、受光面側にある第1の透光性樹脂10
3aに対して、リン含有量の調整を行えばよく、そうす
れば、上述したのと同様の効果、すなわち、受光面側電
極の近傍における透光性樹脂の変色(黄変)をなくし、
太陽電池の変換効率を高いものとすることができる。
ストとして銀ペーストを用いることを前提に説明してき
たが、導電性ペーストとしては、他の成分、例えば金、
銅等を含むものにあっても、同様の効果が期待できると
推定される。ただし、アルミニウムあるいは半田成分で
ある錫や鉛では一般的に透光性樹脂の変色(黄変)は生
じないということを付記しておく。
光面側にリン化合物を含有した導電性ペーストから構成
した電極を有する太陽電池セルがリン化合物を含有した
透光性樹脂で覆われた構成をもつものであるが、請求項
1の太陽電池モジュールによれば、受光面側電極を構成
する透光性樹脂のリン含有率が0.2重量パーセント未
満となっているので、受光面側電極を半田や樹脂フィル
ムで被覆しなくても、受光面側電極近傍における透光性
樹脂の変色(黄変)をなくして太陽電池の変換効率を高
いものとでき、半田コーティング工程を省略することか
ら、構造簡素化とコストダウンとを達成できる。
導電性ペーストから構成された受光面側電極のリン含有
率が2.6重量パーセント未満となっているので、上記
と同様に、受光面側電極近傍における透光性樹脂の変色
(黄変)をなくして太陽電池の変換効率を高いものとで
き、半田コーティング工程を省略することから、構造簡
素化とコストダウンとを達成できる。
透光性樹脂のリン含有率が0.2重量パーセント未満と
なっており、導電性ペーストから構成された受光面側電
極のリン含有率が2.6重量パーセント未満となってい
るので、より厳密に、受光面側電極近傍における透光性
樹脂の変色(黄変)をなくして太陽電池の変換効率を高
いものとでき、半田コーティング工程を省略することか
ら、構造簡素化とコストダウンとを達成できる。
樹脂のリン含有率PEVA と導電性ペーストから構成され
た受光面側電極のリン含有率Ppas との関係として、P
pas+13PEVA ≦2.6(ただし、PPAS≠0,PEVA
≠0)の条件を満たしているので、さらに厳密に、受光
面側電極近傍における透光性樹脂の変色(黄変)をなく
して太陽電池の変換効率を高いものとでき、半田コーテ
ィング工程を省略することから、構造簡素化とコストダ
ウンとを達成できる。
課題となっている受光面側電極近傍の透光性樹脂の変色
(黄変)を防止するのに充分な、太陽電池セルの表面側
を覆う第1の透光性樹脂のみについてそのリン含有率を
0.2重量パーセント未満としてあるので、裏側の第2
の透光性樹脂の性状にあまりとらわれずに、半田コーテ
ィング工程を省略して、構造簡素化とコストダウンとを
達成できる。
前記電極が銀を含有するものであり、透光性樹脂がエチ
レン−酢酸ビニル系共重合体(EVA)からなる樹脂で
あり、太陽電池モジュールを構成する材料として一般的
なものを用いながら、その成分調整のみによって透光性
樹脂の変色(黄変)を防止する効果を所期通りに発揮す
る。
法は、太陽電池セルの基板の表裏両面の少なくとも一方
にリン化合物を含有した導電性ペーストをもって電極を
形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を含有した透
光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モジュールを
製造する方法であるが、請求項7の太陽電池モジュール
の製造方法によれば、前記電極に含まれる金属成分の前
記透光性樹脂に対する拡散を、前記透光性樹脂のリン含
有率を調整することにより抑制するので、透光性樹脂中
のリン含有率の調整という簡単な方法により電極に含ま
れる金属成分の前記透光性樹脂に対する拡散を抑制して
いるので、生産性の向上、製品のコストダウンを図るこ
とができる請求項8の太陽電池モジュールの製造方法に
よれば、透光性樹脂としてリン含有率が0.2重量パー
セント以下の透光性樹脂を用いて太陽電池セルを覆うの
で、電極近傍の透光性樹脂の変色(黄変)を防止し、太
陽電池の変換効率を高くし、それでいて半田コーティン
グ工程を省略することができ、生産性を向上するととも
に製品のコストダウンを図ることができる。
によれば、電極に含まれる金属成分の前記透光性樹脂に
対する拡散を、電極のリン含有率を調整することにより
抑制しているので、生産性の向上、製品のコストダウン
を図ることができる。
法によれば、導電性ペーストとしてリン含有率が2.0
重量パーセント未満の導電性ペーストを用いて受光面側
電極を形成するので、上記と同様に、受光面側電極近傍
の透光性樹脂の変色(黄変)を防止し、太陽電池の変換
効率を高くし、それでいて半田コーティング工程を省略
することができ、生産性を向上するとともに製品のコス
トダウンを図ることができる。
法によれば、導電性ペーストとしてリン含有率が2.0
重量パーセント未満の導電性ペーストを用いて電極を形
成するとともに、透光性樹脂としてリン含有率が0.2
重量パーセント未満の透光性樹脂を用いて太陽電池セル
を覆うので、より厳密に、電極近傍の透光性樹脂の変色
(黄変)を防止し、太陽電池の変換効率を高くすること
ができる。もちろん、半田コーティング工程の省略によ
り、生産性の向上、製品のコストダウンを図ることがで
きる。
法によれば、透光性樹脂のリン含有率PEVA と導電性ペ
ーストのリン含有率Ppas との関係として、Ppas +1
0PEVA ≦2(ただし、PPAS≠0,PEVA≠0)の条件
を満たす透光性樹脂および導電性ペーストを用いるの
で、さらに厳密に、電極近傍の透光性樹脂の変色(黄
変)を防止し、太陽電池の変換効率を高くすることがで
きる。もちろん、半田コーティング工程の省略により、
生産性の向上、製品のコストダウンを図ることができ
る。
陽電池モジュールの概略の構造を示す断面図である。
である。
方法を示す概略のフローチャートである。
ジュールについての作製初期の導電性ペースト中のリン
含有率と透光性樹脂中のリン含有率との関係を示すグラ
フである。
ジュールについての完成品段階での導電性ペースト製の
受光面側電極中のリン含有率と透光性樹脂中のリン含有
率との関係を示すグラフである。
構造を示す断面図である。
面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 受光面側にリン化合物を含有した電極を
有する太陽電池セルがリン化合物を含有した透光性樹脂
で覆われてなる太陽電池モジュールであって、 前記透光性樹脂のリン含有率が0.2重量パーセント未
満となっていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項2】 受光面側にリン化合物を含有した電極を
有する太陽電池セルがリン化合物を含有した透光性樹脂
で覆われてなる太陽電池モジュールであって、 前記受光面側電極のリン含有率が2.6重量パーセント
未満となっていることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。 - 【請求項3】 受光面側にリン化合物を含有した電極を
有する太陽電池セルがリン化合物を含有した透光性樹脂
で覆われてなる太陽電池モジュールであって、 前記受光面側電極のリン含有率が2.6重量パーセント
未満となっているとともに、前記透光性樹脂のリン含有
率が0.2重量パーセント未満となっていることを特徴
とする太陽電池モジュール。 - 【請求項4】 受光面側にリン化合物を含有した電極を
有する太陽電池セルがリン化合物を含有した透光性樹脂
で覆われてなる太陽電池モジュールであって、 前記透光性樹脂のリン含有率をPEVA とし、導電性ペー
ストから構成された受光面側電極のリン含有率をPpas
として、Ppas +13PEVA ≦2.6(ただし、PPAS
≠0,PEVA≠0)の条件を満たしていることを特徴と
する太陽電池モジュール。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれかに
記載の太陽電池モジュールであって、 太陽電池セルの受光面側を覆う前記透光性樹脂のみにつ
いてそのリン含有率が0.2重量パーセント未満となっ
ていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれかに
記載の太陽電池モジュールであって、 前記受光面側電極が銀を含有するものであり、前記透光
性樹脂がエチレン−酢酸ビニル系共重合体(EVA)か
らなる樹脂であることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。 - 【請求項7】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少なく
とも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをもっ
て電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を含
有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モジ
ュールを製造する方法であって、 前記電極に含まれる金属成分の前記透光性樹脂に対する
拡散を、前記透光性樹脂のリン含有率を調整することに
より抑制することを特徴する太陽電池モジュールの製造
方法。 - 【請求項8】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少なく
とも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをもっ
て電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を含
有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モジ
ュールを製造する方法であって、 前記透光性樹脂としてリン含有率が0.2重量パーセン
ト未満の透光性樹脂を用いてス太陽電池セルを覆うこと
を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項9】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少なく
とも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをもっ
て電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を含
有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モジ
ュールを製造する方法であって、 前記電極に含まれる金属成分の前記透光性樹脂に対する
拡散を、前記電極のリン含有率を調整することにより抑
制することを特徴する太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項10】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少な
くとも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをも
って電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を
含有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モ
ジュールを製造する方法であって、 前記導電性ペーストとしてリン含有率が2.0重量パー
セント未満の導電性ペーストを用いて電極を形成するこ
とを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項11】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少な
くとも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをも
って電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を
含有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モ
ジュールを製造する方法であって、 導電性ペーストとしてリン含有率が2.0重量パーセン
ト未満の導電性ペーストを用いて電極を形成するととも
に、透光性樹脂としてリン含有率が0.2重量パーセン
ト未満の透光性樹脂を用いて太陽電池セルを覆うことを
特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 【請求項12】 太陽電池セルの基板の表裏両面の少な
くとも一方にリン化合物を含有した導電性ペーストをも
って電極を形成したのち、太陽電池セルをリン化合物を
含有した透光性樹脂をもって覆うことにより太陽電池モ
ジュールを製造する方法であって、 前記透光性樹脂のリン含有率をPEVA とし、前記導電性
ペーストのリン含有率をPpas として、Ppas +10P
EVA ≦2(ただし、PPAS≠0,PEVA≠0)の条件を満
たす透光性樹脂および導電性ペーストを用いることを特
徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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JP32424597A JP3878734B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
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