JPWO2013030992A1 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

配線材と太陽電池とを好適に電気的に接続できる、太陽電池モジュールの製造方法を提供する。第1の太陽電池1の裏面に配された第1の電極11に配線材2を接続する第1の接続工程を行う。第1の接続工程は、第1の電極11上に樹脂接着剤31を介在させて配線材2を配置する工程と、配線材2を第1の電極11側に相対的に加圧しながら加熱する工程とを含む。加熱する工程を、複数の領域A1〜A4に分けて行う。

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。
近年、環境負荷の小さなエネルギー源として、複数の太陽電池が電気的に接続された太陽電池モジュールに対する注目が高まってきている。例えば特許文献1には、裏面接合型の太陽電池を備える太陽電池モジュールが開示されている。特許文献1に記載の太陽電池モジュールでは、配線材は、複数の配線を有し、この配線により、隣り合う太陽電池の一方のp側電極と、他方のn側電極とが電気的に接続されている。特許文献1には、配線材と太陽電池とを異方性導電フィルムを用いて接着することが記載されている。
特開2009−266848号公報
特許文献1に記載の配線材と太陽電池との接着方法について改善の余地がある。
本発明は、配線材と太陽電池とを好適に電気的に接続できる、太陽電池モジュールの製造方法を提供することを主な目的とする。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第1の接続工程を備えている。第1の接続工程では、第1の太陽電池の裏面に配された第1の電極に配線材を接続する。第1の接続工程は、第1の電極上に樹脂接着剤を介在させて配線材を配置する工程と、配線材を第1の電極側に相対的に加圧しながら加熱する工程とを含む。加熱する工程を、複数の領域に分けて行う。
本発明によれば、配線材と太陽電池とを好適に電気的に接続できる、太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
図1は、第1の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図2は、第1の実施形態における配線材の略図的裏面図である。 図3は、第1の実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を説明するための略図的裏面図である。 図4は、図3の線IV−IV部分の略図的断面図である。 図5は、第1の実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を説明するための略図的断面図である。 図6は、第1の実施形態において製造された太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図7は、第2の実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を説明するための略図的断面図である。 図8は、第2の実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を説明するための略図的断面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
[第1の実施形態]
(太陽電池1及び配線材2を用意する工程)
まず、図1に示される太陽電池1を複数用意すると共に、図2に示される配線材2を用意する。太陽電池1の種類は、特に限定されない。太陽電池1は、例えば、結晶系半導体、薄膜系半導体等の種々の半導体材料を用いて構成することができる。
太陽電池1は、裏面接合型の太陽電池である。すなわち、太陽電池1は、図示しない受光面と裏面1bとを有し、第1及び第2の電極11,12を裏面1bに有する。第1及び第2の電極11,12のうちの一方が、正孔を収集する電極であり、他方が電子を収集する電極である。
第1の電極11は、複数の第1のフィンガー部11aを有する。第2の電極12は、複数の第2のフィンガー部12aを有する。具体的には、第1の電極11は、複数の第1のフィンガー部11aにより構成されており、バスバー部を有さないバスバーレスの電極である。また、第2の電極12も、複数の第2のフィンガー部12aにより構成されており、バスバー部を有さないバスバーレスの電極である。
第1の電極11を構成している複数の第1のフィンガー部11aのそれぞれは、第1の方向であるy方向に沿って、y方向における一方側端部から他方側端部に向かように延びている。複数の第1のフィンガー部11aは、y方向に対して交差する第2の方向であるx方向に沿って所定の間隔を隔てて配されている。第2の電極12を構成している複数の第2のフィンガー部12aのそれぞれは、y方向に沿って、y方向における一方側端部から他方側端部に向かように延びている。複数の第2のフィンガー部12aは、x方向に沿って所定の間隔を隔てて配されている。複数の第1のフィンガー部11aと複数の第2のフィンガー部12aとは、x方向に沿って交互に配されている。
第1及び第2の電極11,12は、適宜の導電材料により構成することができる。具体的には、第1及び第2の電極11,12は、例えば、Ag,Cu,Au,Pt,Sn等の金属やそれらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金を含むように構成することができる。第1及び第2の電極11,12のそれぞれは、複数の導電層の積層体により構成されていてもよい。
配線材2は、複数の太陽電池1を電気的に接続するための部材である。配線材2は、x方向に沿って、第1のフィンガー部11aの全てをカバーする長さを有する。また、配線材2は、x方向に沿って、第2のフィンガー部12aの全てをカバーする長さを有する。配線材2は、配線材本体20と、配線21とを有する。配線材本体20の構成材料は絶縁体である限りにおいて特に限定されず、配線材本体20は、例えばセラミック材料や樹脂材料により構成することができる。なかでも、配線材本体20は、製造の容易さを考慮して樹脂製であることが好ましい。
配線21は、配線材本体20の上に配されている。なお、本発明において、配線の全体が配線材本体の上に配されている必要は必ずしもない。配線の一部が配線材本体の内部に配されていてもよい。
配線21は、適宜の導電材料により構成することができる。配線21は、例えば、Ag,Cu,Au,Pt,Sn等の金属やそれらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金を含むように構成することができる。
配線21は、複数の第1の線状部21aと、複数の第2の線状部21bと、接続部21cとを有する。複数の第1の線状部21aと複数の第2の線状部21bとは、接続部21cに電気的に接続されている。複数の第1の線状部21aのそれぞれは接続部21cからy方向のy1側(第1の方向の一方側)に向かって延びている。複数の第1の線状部21aは、太陽電池1の複数の第1のフィンガー部11aに電気的に接続される部分であり、複数の第1のフィンガー部11aに対応して設けられている。即ち、複数の第1の線状部21aは、x方向に沿って、第1のフィンガー部11aと同じピッチで相互に間隔をおいて配されている。
複数の第2の線状部21bのそれぞれは、接続部21cからy方向のy2側(第1の方向の他方側)に向かって延びている。複数の第2の線状部21bは、太陽電池1の複数の第2のフィンガー部12aに電気的に接続される部分であり、複数の第2のフィンガー部12aに対応して設けられている。即ち、複数の第2の線状部21bは、x方向に沿って、第2のフィンガー部12aと同じピッチで相互に間隔をおいて配されている。
(配線材2を用いて複数の太陽電池1を電気的に接続する工程)
次に、複数の太陽電池1を配線材2を用いて電気的に接続することにより、配線材2により電気的に接続された複数の太陽電池1を有する太陽電池ストリングを作製する。具体的には、図3に示されるように、一の太陽電池(第1の太陽電池)1Aの第1の電極11の複数の第1のフィンガー部11aと、他の太陽電池(第2の太陽電池)1Bの第2の電極12の複数の第2のフィンガー部12aとに配線材2の配線21を電気的に接続する(接続工程)。この工程を繰り返し行うことにより、太陽電池ストリングを作製する。
具体的には、図5に示されるように、配線材2と太陽電池1Aとを、樹脂接着剤31を介在させて相対的に加圧しながら加熱することにより樹脂接着剤31を熱硬化させ、配線材2と太陽電池1Aとを接着すると共に、配線材2の複数の第1の線状部21aと太陽電池1Aの複数の第1のフィンガー部11aとを電気的に接続する。同様に、配線材2と太陽電池1Bとを樹脂接着剤31を介在させて相対的に加圧しながら加熱することにより樹脂接着剤31を熱硬化させ、配線材2と太陽電池1Bとを接着すると共に、配線材2の複数の第2の線状部21bと太陽電池1Bの複数の第2のフィンガー部12aとを電気的に接続する。以上の工程により、太陽電池1A,1Bと配線材2とは、樹脂接着剤31の硬化物を含む接着層30により接着された状態となる。
樹脂接着剤31は、絶縁性または導電性を有する。この観点で、樹脂接着剤31は、絶縁性の樹脂を主な成分とし、内部に導電材を含んでも良い。導電材を含まない樹脂接着剤31を用いる場合は、配線材2の複数の第1の線状部21aと太陽電池1Aの複数の第1のフィンガー部11aとが直接接触するように、配線材2と太陽電池1Aとを接着することが好ましい。同様に、配線材2の複数の第2の線状部21bと太陽電池1Bの複数の第2のフィンガー部12aとが直接接触するように、配線材2と太陽電池1Bとを接着することが好ましい。
一方、導電材を含む樹脂接着剤31を用いる場合は、第1のフィンガー部11aと第1の線状部21aとが直接電気的に接続されるようにしてもよいし、導電材を介在させて間接的に電気的に接続されるようにしてもよい。同様に、第2のフィンガー部12aと第2の線状部21bとが直接電気的に接続されるようにしてもよいし、導電材を介在させて間接的に電気的に接続されるようにしてもよい。
尚、樹脂接着剤31が導電材を含む場合、導電材の大きさ及び濃度は、導電材を介した不所望な電気接続が生じないように調整される。即ち、導電材を介した第1のフィンガー部11aと第2のフィンガー部12aとの間の電気接続、導電材を介した第1の線状部21aと第2のフィンガー部12aとの間の電気接続、および導電材を介した第2の線状部21bと第1のフィンガー部11aとの間の電気接続が生じないようにする。この観点から、樹脂接着剤31が導電材を含む場合、異方性導電フィルムや異方性導電ペースト等の異方導電性を有する樹脂接着剤が好適に使用され得る。
接続工程においては、図5に示されるように、配線材2と太陽電池1Aとの加熱加圧を、第2の方向であるx方向に沿った複数の領域A1〜A4毎に複数回に分けて行う。具体的には、接続工程において、加熱された圧着ツール41を用いて、複数の領域A1〜A4のひとつを加熱加圧する工程と、圧着ツール41をx方向に沿って移動させる工程とを繰り返し行う。配線材2と太陽電池1Bとの加熱加圧工程も、同様にして行う。尚、圧着ツール41は太陽電池の上下に一組存在する。
より具体的には、圧着ツール41は、少なくとも1つの第1のフィンガー部11aと、1つの第2のフィンガー部12aとに跨る幅(x方向の長さ)を有する。また、圧着ツール41は、図3を参照して、少なくとも配線材2と同程度の長さ(y方向の長さ)を有する。
まず、図3に示されるように、第1の太陽電池1Aと第2の太陽電池1Bとを隣り合って配置する。次いで、樹脂接着剤31を介在させて、第1の太陽電池1Aの側縁部上及び第2の太陽電池Bの側縁部上に跨るように配線材20を配置する。そして、加熱された圧着ツール41を用いて領域A1を加熱加圧することにより領域A1において配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着させる。同時に領域A1において第1の線状部21aと第1のフィンガー部11aとの電気的接続、及び第2の線状部22aと第2のフィンガー部12aとの電気的接続も行う。その後、圧着ツール41をx方向に沿って領域A2にまで移動させる。次に、圧着ツール41を用いて領域A2を加熱加圧することにより領域A2において配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着させる。その後、圧着ツール41をx方向に沿って領域A3にまで移動させる。次に、圧着ツール41を用いて領域A3を加熱加圧することにより領域A3において配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着させる。その後、圧着ツール41をx方向に沿って領域A4にまで移動させる。次に、圧着ツール41を用いて領域A4を加熱加圧することにより領域A4において配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着させる。以上4回の加熱加圧により配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着させる。また、第1の線状部21aと第1のフィンガー部11aとの電気的接続、及び第2の線状部22aと第2のフィンガー部12aとの電気的接続も行う。
(封止工程)
次に、太陽電池ストリングを、第1の保護部材4と第2の保護部材5との間に、充填材層6を用いて封止する。具体的には、例えば、第2の保護部材5の上に、充填材層6の受光面側部分を構成するための樹脂シートを載置する。樹脂シートの上に、太陽電池ストリングを配置する。その上に、充填材層6の裏面側部分を構成するための樹脂シートを載置し、さらにその上に、第1の保護部材4を載置する。これらを、減圧雰囲気中において、加熱圧着してラミネートすることにより、図6に示される太陽電池モジュール3を完成させることができる。
なお、第2の保護部材5は、例えば、透光性を有するガラスやプラスチック等の透光性の部材により構成することができる。太陽電池モジュール3には、第2の保護部材5側から光が入射する。
第1の保護部材4は、例えば、透光性を有するガラスやプラスチック、樹脂フィルムや、金属箔を介在させた樹脂フィルム等の耐候性の部材により構成することができる。
充填材層6は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)等の樹脂により構成することができる。充填材層6は、透光性を有する。
なお、太陽電池モジュール3には、第1の保護部材4の上に配されており、複数の太陽電池1の発電電力を外部に取り出すための端子ボックスが設けられていてもよい。また、太陽電池モジュール3には、周縁部に金属製または樹脂製の枠体が設けられていてもよい。
ところで、製造容易性の観点からは、配線材と太陽電池との加熱加圧に関しては加熱と加圧とを一度に行うことが好ましい。しかしながら、配線材と太陽電池とでは、熱膨張係数が異なる。通常は、配線材の熱膨張係数が太陽電池の熱膨張係数よりも大きい。このため、配線材と太陽電池との加熱加圧とを一度に行った場合、配線材が太陽電池に対して相対的に大きく熱膨張する。その結果、配線材に設けられた配線の位置と太陽電池に設けられた電極との位置とがずれてしまい、配線と電極とが好適に電気的に接続されない場合がある。
それに対して本実施形態では、接続工程において、配線材2と太陽電池1A,1Bとの加熱加圧を第2の方向であるx方向に沿った複数の領域A1〜A4毎に複数回に分けて行う。このため、領域A1〜A4全体を一度に加熱加圧する場合と比較して、接続工程において、一度に加熱される配線材2及び太陽電池1A,1Bの領域が小さいため、配線材2の熱膨張量と太陽電池1A,1Bの熱膨張量との差を小さくすることができる。よって、配線材2に設けられた配線21の位置と、太陽電池1A,1Bに設けられた電極11,12との位置とがずれることを抑制することができる。その結果、配線21と電極11,12とを好適に電気的に接続することができる。従って、改善された信頼性及び出力特性を有する太陽電池モジュール3を製造することができる。
また、接続工程における配線材2の熱膨張量と太陽電池1A,1Bの熱膨張量との差を小さくすることができるため、配線材2と太陽電池1A,1Bとに生じる残留応力を小さくすることができる。従って、配線材2の太陽電池1A,1Bからの剥離、太陽電池1A,1Bの反りを抑制することができる。
特に、配線材2が樹脂製の配線材本体20を有する場合は、配線材2の熱膨張係数が太陽電池1に対して相対的により大きくなる。よって、電極と配線の位置ズレが生じやすい。また、配線材2の剥離、太陽電池1の反りも発生しやすい。従って、加熱加圧を複数の領域A1〜A4毎に複数回に分けて行うことが特に好適である。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、一組の圧着ツール41を用いて接続工程を行う例について説明した。それに対して、第2の実施形態では、図7及び図8に示されるように、複数組の圧着ツール41a〜41dを用いて接続工程を行う。具体的には、接続工程は、複数の領域A1〜A4毎に設けられた複数組の圧着ツール41a〜41dを用いて、配線材2及び太陽電池1A,1Bを加圧した状態で、複数の圧着ツール41a〜41dのうちの少なくともひとつを、樹脂接着剤31が硬化する硬化温度以上に昇温させる第1の接続工程と、第1の接続工程の後に、残りの圧着ツール41a〜41dのうちの少なくともひとつを硬化温度以上に昇温させる第2の接続工程とを含む。第1及び第2の接続工程のそれぞれにおいて、硬化温度以上に昇温させた圧着ツール以外の圧着ツールを硬化温度未満の温度に保持しておくことが好ましい。
具体的には、本実施形態では、図7に示されるように、まず、複数の領域A1〜A4毎に設けられた複数の圧着ツール41a〜41dを用いて、配線材2及び太陽電池1A,1Bを加圧した状態とする。その状態において、x方向の両側に位置する圧着ツール41a、41dを硬化温度以上の温度に昇温させる。これにより、領域A1,A4において樹脂接着剤31を硬化させ、配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着する。この工程においては、圧着ツール41b、41cの温度を硬化温度未満の温度に保持する。
次に、図8に示されるように、加圧した状態を保持したまま、x方向の中央に位置する圧着ツール41b、41cを硬化温度以上の温度に昇温させる。これにより、領域A2,A3において樹脂接着剤31を硬化させ、配線材2と太陽電池1A,1Bとを接着する。この工程においては、圧着ツール41a、41dの温度を硬化温度未満の温度に保持する。
以上のように接続工程を行った場合であっても、第1の実施形態と同様の効果が奏される。
尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、第1及び第2の電極の少なくとも一方は、複数のフィンガー部が電気的に接続されたバスバー部を有していてもよい。
第1及び第2の実施形態では、太陽電池を4つの領域に分けて、領域毎に加熱加圧する例について説明したが、領域の数は特に限定されない。即ち、加熱加圧を何回行うかは特に限定されない。例えば、加熱加圧を2回に分けて行ってもよい。また、加熱加圧をフィンガー部が設けられた領域毎に行ってもよい。
第2の実施形態では、第2の方向(x方向)における両側の領域A1,A4の加熱加圧を行った後に、第2の方向(x方向)における中央の領域A2,A3の加熱加圧を行う例について説明したが、x方向に沿って、領域A1,領域A2、領域A3、領域A4の順番で加熱加圧を行ってもよい。また、領域A1,A2の加熱加圧を同時に行った後に、領域A3,A4の加熱加圧を同時に行ってもよい。
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
1,1A,1B…太陽電池
2…配線材
3…太陽電池モジュール
4…第1の保護部材
5…第2の保護部材
6…充填材層
11…第1の電極
12…第2の電極
11a…第1のフィンガー部
12a…第2のフィンガー部
20…配線材本体
21…配線
21a…第1の線状部
21b…第2の線状部
21c…接続部
30…接着層
31…樹脂接着剤
41、41a〜41d…圧着ツール
A1〜A4…領域

Claims (9)

  1. 第1の太陽電池の裏面に配された第1の電極に配線材を接続する第1の接続工程を備え、
    前記第1の接続工程は、前記第1の電極上に樹脂接着剤を介在させて前記配線材を配置する工程と、前記配線材を前記第1の電極側に相対的に加圧しながら加熱する工程とを含み、
    前記加熱する工程を、複数の領域に分けて行う、
    太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記第1の電極は、第1の方向に沿って延び、前記第1の方向に対して交差する第2の方向に沿って間隔をおいて配された複数の第1のフィンガー部を有し、
    前記配線材は、前記第2の方向に沿って前記複数の第1のフィンガー部の全てをカバーする長さを有し、
    前記第1の接続工程において、前記加熱する工程を、前記第2の方向に沿って分割した複数の領域に分けて行う。
  3. 請求項2に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記配線材は、樹脂製の配線材本体と、前記配線材本体の上に設けられており、前記第1のフィンガー部に電気的に接続する第1の配線とを有する。
  4. 請求項1乃至3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、
    前記第1の接続工程において、圧着ツールを用いて前記複数の領域のひとつを加熱加圧する工程と、前記圧着ツールを移動させる工程とを繰り返し行う。
  5. 請求項1乃至3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、
    前記第1の接続工程は、前記複数の領域毎に設けられた複数の圧着ツールを用いて前記配線材を前記第1の電極側に相対的に加圧した状態で、前記複数の圧着ツールのうちの少なくともひとつを、前記樹脂接着剤が硬化する硬化温度以上に昇温させる第1の接続工程と、前記第1の接続工程の後に、残りの圧着ツールのうちの少なくともひとつを前記硬化温度以上に昇温させる第2の接続工程とを含む。
  6. 請求項5に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記第1の接続工程において、前記残りの圧着ツールを前記硬化温度未満の温度に保持し、
    前記第2の接続工程において、前記硬化温度以上に昇温させる、前記残りの圧着ツールのうちの少なくともひとつ以外の圧着ツールを前記硬化温度未満の温度に保持する。
  7. 請求項1乃至6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、
    前記第1の太陽電池と隣り合う第2の太陽電池の裏面に配された第2の電極に前記配線材を接続する第2の接続工程をさらに備え、
    前記第2の接続工程は、前記第2の電極上に樹脂接着剤を介在させて前記配線材を配置する工程と、前記配線材を前記第2の電極側に相対的に加圧しながら加熱する工程を含み、
    前記第2の接続工程における加熱する工程を、複数の領域に分けて行う。
  8. 請求項7に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記第2の電極は、前記第1の方向に沿って延び、前記第2の方向に沿って相互に間隔をおいて配された複数の第2のフィンガー部を有し、
    前記配線材は、前記第2の方向に沿って前記複数の第2のフィンガー部の全てをカバーする長さを有し、
    前記第2の接続工程において、前記加熱する工程を、前記第2の方向に沿って分割した複数の領域に分けて行う。
  9. 請求項8に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記配線材は、前記配線材本体と、前記配線材本体の上に設けられており、前記第2のフィンガー部に電気的に接続する第2の配線と、前記第1の配線と前記第2の配線の接続部とを有する。
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Citations (2)

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JP2009238959A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Sanyo Electric Co Ltd 圧着装置及び太陽電池モジュールの製造方法
JP2009266848A (ja) * 2008-04-21 2009-11-12 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール

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