JPH11312820A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池モジュールの歩留を向上させる。 【構成】 隣接する太陽電池１，１同士を電気的に接続
するための接続タブ２が、接続部２Ａにより形成され
る、互いに分離された複数の接続面において、前記太陽
電池と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルの歩留を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネル
ギー源である太陽からの光を直接電気に変換できること
から新しいエネルギー源として期待されている。

【０００３】斯かる太陽電池を家屋或いはビル等の電源
として用いるにあたっては、太陽電池１枚当たりの出力
が精々数Ｗ程度と小さいことから、通常複数の太陽電池
を電気的に直列或いは並列に接続することで出力を数１
００Ｗにまで高めた太陽電池モジュールとして使用され
る。

【０００４】図３は斯かる従来の太陽電池モジュールの
構造断面図であり、例えば内部にｐｎ接合を有する単結
晶シリコンよりなる複数の太陽電池１が互いに銅箔等の
導電材よりなる接続タブ２により電気的に接続され、そ
してガラス、透光性プラスチックのような透光性を有す
る表面部材３と、アルミニウム箔サンドイッチ型フッ化
ビニルフィルムからなる裏面部材４との間に、ＥＶＡ等
の透光性を有する封止材５により封止されている。

【０００５】ところで、斯かる太陽電池モジュールは通
常以下の工程を経て製造されている。

【０００６】図４は通常の太陽電池モジュールに使用さ
れる太陽電池の一例を示す図であり、同図（Ａ）は断面
構造図、また（Ｂ）は平面図である。

【０００７】同図において、１１はｐ型の導電性を有す
る単結晶シリコンの基板である。そして、基板１１の表
面には約５μｍ程度の深さにまでｎ層１２が、ｎ型不純
物を熱拡散させることにより形成されており、該ｎ層１
２上に櫛型状の集電極１３が形成されている。また、基
板１１の裏面には前記集電極１３と対をなす裏面電極１
４が形成されている。

【０００８】また、同図（Ｂ）を参照して、集電極１３
は、光の入射により基板１１内で生成された電子・正孔
の光生成キャリアを収集するためのフィンガー部１３Ａ
と、フィンガー部１３Ａにより収集されたキャリアを集
電するためのバスバー部１３Ｂとから構成されている。

【０００９】ここで、集電極１３は太陽電池に入射する
光を遮り、太陽電池の有効面積を減少させる一因となる
ことから、その面積はできるだけ小さくすることが望ま
しい。このため通常は、フィンガー部１３Ａの幅は約１
００μｍ程度とされ、そして各フィンガー部１３Ａ間の
間隔は約２ｍｍ程度とされている。また、バスバー部１
３Ｂは各フィンガー部１３Ａにより収集されたキャリア
を集電することから抵抗成分をある程度減少させること
が必要であり、このため幅は約１．５ｍｍ程度とフィン
ガー部１３Ａよりも幅広に設定されている。そして、こ
れらフィンガー部１３Ａ及びバスバー部１３Ｂを有する
集電極１３は、スクリーン印刷法により厚み約４０μｍ
程度に形成される。

【００１０】次いで、図５は斯かる構造の太陽電池同士
を接続タブ２にて接続した状態を示す図であり、同図
（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は平面図である。尚、同図
において、図３及び４と同様の構成を有する部分には、
同一の符号を付している 同図に示す如く、隣接する太陽電池１，１は、一方の太
陽電池１の集電極１３におけるバスバー部１３Ｂと、他
方の太陽電池１の裏面電極１４とが接続タブ２により接
続されることで、互いに電気的に接続されている。

【００１１】上記接続タブ２としては、通常銅箔など厚
さ１００μｍ程度の薄い板状の金属の両面に半田を付着
させたものが用いられる。また、幅についてはバスバー
部１３Ｂの幅よりも若干狭幅とされ、上述のようにバス
バー部１３Ｂの幅が約１．５ｍｍの場合にあっては、接
続タブ２の幅は約１ｍｍ程度とされる。そしてこの接続
タブ２を一方の太陽電池１におけるバスバー部１３Ｂ上
に重畳した状態で、半田の溶融温度以上、例えば１９０
℃程度の温度にまで熱風やランプ加熱により加熱し、半
田を溶融させて接続タブ２とバスバー部１３Ｂとを接続
させる。

【００１２】また、裏面電極１４に対しても同様に、裏
面電極１４上に接続タブ２を重畳させた状態で半田を加
熱溶融して両者を接続させる。

【００１３】そして、以上の工程により製造された、接
続タブ２により互いに電気的に接続された複数の太陽電
池を、図６に示すラミネート装置を用いて加熱圧着方式
により太陽電池モジュールとする。

【００１４】図６において、２１は下筐体、２２は下筐
体２１に設けられた、ヒーターを内蔵する熱板、２３は
Ｏリング２４を介して下筐体２１に気密に且つ着脱自在
に取付けられる上筐体、２５は上筐体２３に設けられた
ダイヤフラムであり、下筐体２１と上筐体２３との間に
形成される空間を、下室２６と上室２７とに仕切ってい
る。

【００１５】また、２８は真空排気用の真空ポンプ、２
９は真空ポンプ２８に接続され、下室２６に連通した下
室パイプ、３０は真空ポンプ２８に真空弁３１を介して
接続され、上室２７に連通した上室パイプ、３２は一端
が大気に開放され、他端が大気弁３３を介して上室２７
に連通した大気パイプである。

【００１６】そして、熱板２２の上に、裏面部材、ＥＶ
Ａからなる封止材シート、接続タブにより接続された複
数の太陽電池、ＥＶＡからなる封止材シート、及び表面
部材が順次積層されてなる積層体２０を載置し、下筐体
２１にＯリング２４を介して上筐体２３を気密に取付
け、大気パイプ３２の大気弁３３を閉じる。

【００１７】次いで、上室パイプ３０の真空弁３１を開
き、真空ポンプ２８を作動して上室パイプ３０及び下室
パイプ２９を介して上室２７及び下室２６を真空状態に
排気する。

【００１８】そして、熱板２２のヒータに通電して積層
体２０を１５０℃程度の温度にまで加熱し、この状態で
上室パイプ３０の真空弁３１を閉じると共に、大気圧パ
イプ３２の大気弁３３を開いて上室２７内を大気圧にす
る。すると、この上室２７と下室２６との圧力差により
ダイヤフラム２５がたわみ、積層体２０を加熱状態で押
圧し、積層体２０中の２枚の封止材シートが軟化状態と
なって複数の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に封
止してなる図３の構成の太陽電池モジュールが製造され
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
結晶シリコン基板を用いた太陽電池にあっては、通常４
００μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有するシリコン基板
が用いられていたが、近年コスト低減の要請からシリコ
ン基板の厚みを薄くし、１５０〜３００μｍ程度、若し
くはそれ以下の厚みを有するシリコン基板を用いること
が検討されている。

【００２０】然し乍ら、斯様に厚みの薄いシリコン基板
を用いる場合にあっては、太陽電池同士を接続タブによ
り接続する際に基板が破損し易いという課題があった。
即ち、接続タブは銅箔等の金属から構成されるため、そ
の熱膨張率がシリコン基板よりも大きい。このため、１
９０℃程度に加熱して接続タブを接続する従来の方法で
は、温度が常温に戻る際に接続タブと基板との熱膨張率
の差により基板にストレスが加わる。そして、このスト
レスに対する基板の耐性は基板の厚みが薄くなるほど低
下するため、従来よりも厚みの薄いシリコン基板を用い
ると、破損し易くなっていた。

【００２１】さらに、基板の厚みを１５０〜３００μｍ
程度とすると、接続タブの厚みが基板の厚みと略同等と
なる。このため加熱圧縮により太陽電池モジュールを製
造する際に、接続タブに局所的に押圧力が加わることと
なるが、基板の厚みが薄いことから従来よりも基板が破
損し易いという課題があった。

【００２２】従って、本発明は斯かる課題を解決し、通
常よりも厚みの薄い結晶シリコン基板を用いた場合にあ
っても歩留良く太陽電池モジュールを提供することを目
的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】斯かる課題を解決するた
めに、本発明太陽電池モジュールは、透光性を有する表
面部材と、裏面部材と、の間に、接続タブにより互いに
電気的に接続された複数の太陽電池が封止されてなる太
陽電池モジュールであって、前記接続タブは、互いに分
離され且つ前記太陽電池との接続面を形成する複数の接
続部を有することを特徴とする。

【００２４】さらに、前記接続タブは、前記太陽電池と
の接続面を形成する複数の接続部と、前記太陽電池との
接続面から離間して前記複数の接続部を互いに連結する
連結部と、を備えることを特徴とする また、本発明太陽電池モジュールの製造方法は、裏面部
材、封止材シート、接続タブにより互いに電気的に接続
された複数の太陽電池、封止材シート、及び表面部材が
積層されてなる積層体を加熱圧縮することにより前記複
数の太陽電池を前記表面及び裏面部材間に封止する太陽
電池モジュールの製造方法であって、前記封止材シート
として、前記接続タブに対応する部分が除去されたシー
トを用いることを特徴とする。

【００２５】或いは、裏面部材、封止材シート、接続タ
ブにより互いに電気的に接続された複数の太陽電池、封
止材シート、及び表面部材が積層されてなる積層体を加
熱圧縮することにより前記複数の太陽電池を前記表面及
び裏面部材間に封止する太陽電池モジュールの製造方法
であって、前記封止材シートとして、前記接続タブに対
応する部分の膜厚が他の部分よりも肉薄とされたシート
を用いることを特徴とする。

【００２６】さらには、前記接続タブを、互いに分離さ
れた複数の接続面において前記太陽電池と接続させるこ
とを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施形態に係る太陽電池モジュールにつき、図１を
参照して説明する。

【００２８】図１は隣接する太陽電池１，１間を接続タ
ブ２にて接続した状態を示す断面図である。尚、同図に
おいて図５に示した構成と同一の部分については同一の
符号を付している。

【００２９】同図において図５に示した従来構造と異な
る点は、接続タブ２を従来のような板状ではなく、互い
に分離され、且つバスバー部１３Ｂ及び裏面電極１４上
において、太陽電池１との接続面を形成するための平坦
面を有する複数の接続部２Ａを備えた構成とした点にあ
る。そして、これら複数の接続部２Ａは、太陽電池との
接続面から盛り上がることにより太陽電池との接続面か
ら離間された連結部２Ｂにより互いに連結されている。

【００３０】即ち、本実施の形態によれば、接続タブ２
の接続部２Ａにより形成される、互いに分離された複数
の接続面において前記太陽電池１と接続されることとな
る。従って、斯かる構成によれば、接続タブと太陽電池
との接続は、従来よりも大幅に面積が減少せしめられた
複数の接続面にて行われることとなり、このため接続タ
ブ２の接続時に生じる基板１の損傷を抑制することがで
きる。

【００３１】即ち、太陽電池１と接続タブ２とを接続す
る際には前述のように１９０℃程度に迄加熱されるた
め、両者ともに熱膨張することとなるが、この際熱膨張
率の大きい接続タブ２の方が膨張の度合いが大きい。そ
して、膨張した状態で接続された太陽電池１と接続タブ
２とが常温に戻る際にも熱膨張率の大きい接続タブ２の
方が収縮量が大きくなる。このため太陽電池１にストレ
スが加わることとなるが、本発明によれば接続タブ２と
太陽電池１との接続面を形成する箇所が上記接続部２Ａ
のみであり、さらに複数の接続面が連結部２Ｂにより互
いに分離された構成となっている。従って、各接続タブ
２と太陽電池１との接続は、従来の数分の１程度の面積
を有する複数の接続面で行われることとなるので、従来
よりも太陽電池１へ加わるストレスが低減され、太陽電
池１の破損を抑制することが可能となる。 （実施例１）次に、本発明の実施例につき説明する。

【００３２】本実施例においては、太陽電池１の基板１
１として１０ｃｍ×１０ｃｍの寸法で厚み約１５０μｍ
のｐ型単結晶シリコンを用いた。そして、この基板１を
ＰＯＣｌ₃雰囲気中で約７００℃にまで加熱し、ｎ型不
純物であるＰ（リン）を基板１の表面約５μｍの深さに
まで熱拡散させ、ｎ層１２とした。

【００３３】次いで、上記ｎ層１２上にＡｇペーストを
用いてスクリーン印刷法により集電極１３を形成し、さ
らに基板１の裏面全面にＡｌペーストを用いて裏面電極
１４を形成した。尚、上記集電極１３上に、ＴｉＯ₂、
ＳｉＮ等からなる反射防止膜を形成するようにしても良
い。

【００３４】そして、このようにして形成した太陽電池
１の集電極１３におけるバスバー部１３Ｂ上に、約８ｃ
ｍの長さに渡って接続タブ２の一端を重畳する。

【００３５】接続タブ２としては前述のように厚み約１
００μｍの板状の銅箔の両面に半田を付着させたものを
用い、その形状を長さ約５ｍｍにわたる接続部２Ａと、
長さ約１ｍｍで高さ約１００μｍ程度に盛り上がった連
結部２Ｂとを備えた形状とした。斯かる形状の接続タブ
２は、板状の従来の接続タブを、上記連結部２Ｂに対応
する形状を有する突起部を備えた１対のローラー間に通
すことにより容易に形成することができる。

【００３６】そして、上記バスバー部１３Ｂ上において
接続タブ２を約１９０℃程度の温度にまで加熱しながら
接続タブ２上に付着した半田を溶融させ、接続タブ２を
バスバー部１３Ｂ上に接続した。

【００３７】従って、本実施例によれば太陽電池１と接
続タブ２との接続は、長さ約１ｍｍ程度の間隔をおい
て、約５ｍｍ程度の長さを有する複数の接続面にて行わ
れることとなる。

【００３８】次いで、同様の構成を有する接続タブ２の
他端を他方の太陽電池１の裏面電極１４上に約８ｃｍの
長さに渡って重畳し、接続タブ２に付着した半田を溶融
させて接続タブ２を裏面電極１４に接続した。

【００３９】そして、以上のようにして接続タブ２によ
り電気的に接続された太陽電池の組を２０組製造し、そ
の状態を目視で確認したところ、破損が生じたものはな
かった。

【００４０】一方、同様の工程を用いて従来の板状の接
続タブにより電気的に接続された太陽電池の組を２０組
製造し、その状態を目視で確認したところ、破損が生じ
たものは４組であった。

【００４１】以上のように、本実施の形態に係る発明に
よれば、歩留の向上した太陽電池モジュールを提供する
ことが可能となる。

【００４２】尚、本実施例においては、太陽電池との接
続面を形成する接続部の長さを約５ｍｍ、連結部の長さ
を約１ｍｍとした接続タブを用いたが、接続部と連結部
の長さはこれに限るものではない。少なくとも、接続部
の長さは、接続タブと太陽電池とが重畳する長さの半分
程度の長さとすれば良い。また、連結部の長さは、相隣
接する接続部にて形成される接続面のうち、一方の接続
面において太陽電池と接続タブとの間に生じる熱ストレ
スの影響が、他方の接続面にまで伝わらない程度の長さ
であれば良く、このためには約０．５ｍｍ程度以上の長
さであれば良い。 （第２の実施の形態）次に本発明の第２の実施形態に係
る太陽電池モジュールの製造方法について説明する。

【００４３】接続タブの形状を第１の実施形態に記載し
た形状とすることで、接続タブの接続時における太陽電
池の破損を抑制できることは前述の通りであるが、厚み
を薄くした基板を用いるに当たってはラミネート時にお
ける破損も考慮することが必要である。

【００４４】本実施の形態においては斯かるラミネート
時における破損を抑制することを目的としており、本実
施形態について図２に示した分解断面図を参照して説明
する。尚、同図（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線の断面
図である。

【００４５】前述の通り、ラミネート時においては、裏
面部材４、ＥＶＡからなる封止材シート５’、接続タブ
２により接続された複数の太陽電池１、ＥＶＡからなる
封止材シート５’、及び表面部材３が積層されてなる積
層体を加熱圧縮することで太陽電池モジュールとする
が、本実施の形態においては上記封止材シート５’とし
て、接続タブ２に対応する部分が除去されたシートを使
用している。

【００４６】そして、このように積層されてなる積層体
を１５０℃程度にまで加熱した状態で押圧し、太陽電池
モジュールとするが、本実施形態によればこの際接続タ
ブ２に対応する部分には封止材シートが存在しない。従
って、加熱圧縮時の初期には接続タブ２の部分に直接押
圧力が加わることがなく、封止材シートの軟化に伴って
接続タブ２上にも封止材が浸出し、そして太陽電池全体
が封止材５により封止され、太陽電池モジュールが製造
されることとなる。

【００４７】従って、本実施の形態によれば、接続タブ
２の部分に直接押圧力が加わることを抑制できるため、
ラミネート時における太陽電池の破損を低減することが
可能となる。 （実施例２）次いで、本実施形態の実施例につき説明す
る。

【００４８】まず、アルミニウム箔サンドイッチ型フッ
化ビニルフィルムからなる裏面部材４上に、厚さ約０．
６ｍｍ程度のＥＶＡからなる封止材シート５’を積層す
る。この封止材シート５’は太陽電池１の裏面側に対応
するものであるが、本実施例においては前述の通り接続
タブに幅約１ｍｍ程度のものを用いたので、この封止材
シート５’は接続タブ２に対応する領域において幅約
１．２ｍｍにわたって除去されている。

【００４９】そして、この封止材シート５’上に、接続
タブ２によって互いに電気的に接続された複数の太陽電
池１、接続タブ２に対応する領域が除去された封止材シ
ート５’、及びガラスからなる表面部材３を積層する。
尚、ここで接続タブ２としては上記の第１の実施の形態
に係る接続タブを使用した。

【００５０】また、本実施例においては表面部材３とし
てガラスを、また裏面部材４としてアルミニウム箔サン
ドイッチ型フッ化ビニルフィルムを用いたが、これに限
らず表面部材としてはＰＥＴ、アクリル、ポリカーボネ
ート等の透光性樹脂を用いても良く、また裏面部材とし
てはガラス或いは樹脂等の耐候性材料を用いても構わな
い。

【００５１】さらに、このように裏面部材４、封止材シ
ート５’、複数の太陽電池１、封止材シート５’及び表
面部材３の順で積層されてなる積層体を、図６に示した
ラミネート装置を用いて加熱圧縮し、太陽電池モジュー
ルを製造した。

【００５２】このようにして太陽電池モジュールを２０
枚製造し、太陽電池１の破損を目視にて確認したとこ
ろ、破損したものはなかった。

【００５３】一方、接続タブに実施の形態１に係る接続
タブを使用し、且つ従来の方法により製造した太陽電池
モジュールにあっては、太陽電池１の基板１１の厚みが
薄いためにラミネート工程時において破損し易く、２０
枚製造したうちで目視による太陽電池の破損が確認でき
たものが１枚存在した。

【００５４】さらに、接続タブとして従来の板状の接続
タブを使用し、且つ従来の方法により製造した太陽電池
モジュールにあっては、２０枚製造した太陽電池モジュ
ールのうち７枚について太陽電池の破損が確認された。

【００５５】従って、本実施形態によれば加熱圧縮時に
太陽電池１上の接続タブ２に加わる押圧力を低減するこ
とが可能となり、ラミネート時における太陽電池１の破
損を抑制することが可能となる。

【００５６】尚、本実施形態においてはＥＶＡからなる
封止材シートとして接続タブに対応する部分が除去され
たシートを用いたが、これに限らず接続タブに対応する
部分が他の部分に比べて肉薄とされたシートを用いても
同様の効果を奏することができる。また、短冊状となっ
た複数の封止材シートを、接続タブに対応する部分を除
いて配置するようにしても良い。

【００５７】さらに、本発明は結晶系半導体を基板とす
る他の構造の太陽電池、例えば結晶基板と非晶質半導体
とで半導体接合を構成する構造の太陽電池を用いた太陽
電池モジュールについても適用することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明による太陽電
池モジュールによれば、接続タブは、互いに分離された
複数の接続面において太陽電池と接続されるので、接続
時における熱ストレスの影響を低減することができ、太
陽電池の破損を抑制することが可能となる。従って、歩
留の向上した太陽電池モジュールを提供できる。

【００５９】また、本発明太陽電池モジュールの製造法
方によれば、接続タブに対応する部分が除去された、或
いは他の部分よりも肉薄とされた封止材シートを用いる
ので、ラミネート時における太陽電池への押圧力を低減
でき、太陽電池の破損を抑制できる。従って、太陽電池
モジュールの歩留を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明太陽電池モジュールに係る、太陽電池と
接続タブとの接続状態を示した断面図である。

【図２】本発明太陽電池モジュールの製造方法に係る分
解断面図である。

【図３】従来の太陽電池モジュールの断面構造図であ
る。

【図４】従来の太陽電池の構造図である。

【図５】従来の太陽電池と接続タブとの接続状態を示す
状態図である。

【図６】ラミネート装置の構成図である。

【符号の説明】

１…太陽電池、２…接続タブ、３…表面部材、４…裏面
部材、５…封止材 １１…基板、１２…ｎ層、１３…集電極、１３Ａ…フィ
ンガー部、１３Ｂ…バスバー部、１４…裏面電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する表面部材と、裏面部材
   と、の間に、接続タブにより互いに電気的に接続された
   複数の太陽電池が封止されてなる太陽電池モジュールで
   あって、 前記接続タブは、互いに分離され且つ前記太陽電池との
   接続面を形成する複数の接続部を有することを特徴とす
   る太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 前記接続タブは、前記太陽電池との接続
   面を形成する複数の接続部と、前記太陽電池との接続面
   から離間して前記複数の接続部を互いに連結する連結部
   と、を備えることを特徴とする請求項１記載の太陽電池
   モジュール。
3. 【請求項３】 裏面部材、封止材シート、接続タブによ
   り互いに電気的に接続された複数の太陽電池、封止材シ
   ート、及び表面部材が積層されてなる積層体を加熱圧縮
   することにより前記複数の太陽電池を前記表面及び裏面
   部材間に封止する太陽電池モジュールの製造方法であっ
   て、 前記封止材シートとして、前記接続タブに対応する部分
   が除去されたシー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。
4. 【請求項４】 裏面部材、封止材シート、接続タブによ
   り互いに電気的に接続された複数の太陽電池、封止材シ
   ート、及び表面部材が積層されてなる積層体を加熱圧縮
   することにより前記複数の太陽電池を前記表面及び裏面
   部材間に封止する太陽電池モジュールの製造方法であっ
   て、 前記封止材シートとして、前記接続タブに対応する部分
   の膜厚が他の部分よりも肉薄とされたシートを用いるこ
   とを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】 前記接続タブを、互いに分離された複数
   の接続面において前記太陽電池と接続させることを特徴
   とする請求項３又は４記載の太陽電池モジュールの製造
   方法。