JPWO2013031298A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

改善された光電変換効率を有する太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。配線３２は、第１の線状部３２ａと第２の線状部３２ｂとを有する。第１の線状部３２ａは、少なくとも一部が第１の電極２１のフィンガー部２１ａの上に配されている。第１の線状部３２ａは、第１の電極２１のフィンガー部２１ａに電気的に接続されている。第２の線状部３２ｂは、少なくとも一部が第２の電極２２のフィンガー部２２ａの上に配されている。第２の線状部３２ｂは、第２の電極２２のフィンガー部２２ａに電気的に接続されている。第１及び第２の線状部３２ａ，３２ｂの一方は、他方よりも幅が狭い。

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

近年、環境負荷が小さなエネルギー源として、太陽電池モジュールに対する注目が高まってきている。太陽電池モジュールは、例えば特許文献１などに記載のように、配線材により電気的に接続された複数の太陽電池を備えている。

特開２００９−２６６８４８号公報

受光面と反対の裏面に第１及び第２の電極を設けた裏面接合型の太陽電池において、第１及び第２の電極のそれぞれは、複数のフィンガー部を有する。第１の電極のフィンガー部と第２の電極のフィンガー部とは、フィンガー部の延びる方向に垂直な方向に沿って交互に配されている。このため、配線材の一方側を、隣り合う太陽電池の一方の太陽電池の第１の電極のフィンガー部に接続し、他方の太陽電池の第２の電極のフィンガー部に接続しようとする場合、太陽電池と配線材とを高精度に位置合わせする必要がある。位置合わせが十分でないと、光電変換効率が低くなる場合が考えられる。

本発明は、改善された光電変換効率を有する太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを主な目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、配線材と、接着層とを備える。複数の太陽電池は、光電変換部と、第１及び第２の電極とを有する。第１及び第２の電極は、光電変換部の一主面の上に配されている。配線材は、隣り合う太陽電池のうちの一方の太陽電池の第１の電極と、他方の太陽電池の第２の電極とを電気的に接続している。接着層は、配線材と太陽電池とを接着している。配線材は、絶縁性基板と、配線とを有する。配線は、絶縁性基板に設けられている。第１及び第２の電極は、それぞれ、複数のフィンガー部を有する。配線は、第１の線状部と第２の線状部とを有する。第１の線状部は、少なくとも一部が第１の電極のフィンガー部の上に配されている。第１の線状部は、第１の電極のフィンガー部に電気的に接続されている。第２の線状部は、少なくとも一部が第２の電極のフィンガー部の上に配されている。第２の線状部は、第２の電極のフィンガー部に電気的に接続されている。第１及び第２の線状部の一方は、他方よりも幅が狭い。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、光電変換部と、光電変換部の一主面の上に配され、複数のフィンガー部を有する第１及び第２の電極とを有する複数の太陽電池を準備する工程と、絶縁性基板と、絶縁性基板に設けられ、第１及び第２の線状部を含み、第１及び第２の線状部の一方が他方よりも幅が狭い配線とを有する配線材を準備する工程と、太陽電池の第１の電極の前記フィンガー部の上に配線材の第１の線状部の少なくとも一部が位置すると共に、他の太陽電池の第２の電極のフィンガー部の上に配線材の第２の線状部の少なくとも一部が位置するように、太陽電池と配線材とを電気的に接続する工程とを備える。

本発明によれば、改善された光電変換効率を有する太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図２は、本発明の一実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図３は、本発明の一実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶにおける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。

（太陽電池モジュール１）
図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、太陽電池ストリング１０を備えている。太陽電池ストリング１０は、受光面側に位置する第１の保護部材１１と、裏面側に位置する第２の保護部材１２との間に配されている。第１の保護部材１１と第２の保護部材１２との間には、充填材層１３が設けられている。太陽電池ストリング１０は、充填材層１３によって封止されている。

第１の保護部材１１は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。第２の保護部材１２は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。充填材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリウレタン(ＰＵ)などの樹脂により構成することができる。

太陽電池ストリング１０は、第１の方向（ｘ方向）に沿って配された複数の太陽電池２０を備えている。複数の太陽電池２０は、配線材３０によって電気的に接続されている。

図２に示されるように、複数の太陽電池２０のそれぞれは、光電変換部２３を有する。光電変換部２３は、受光した際に電子、正孔等のキャリアを生成させるものである。

光電変換部２３は、一主面にｐ型表面とｎ型表面とを有する。光電変換部２３は、例えば、一の導電型を有する半導体基板と、半導体基板の一主面の一部の上に配されており、他の導電型を有する第１の半導体層と、半導体基板の一主面の第１の半導体層が配されていない部分の少なくとも一部の上に配されており、一の導電型を有する第２の半導体層とを有していてもよい。この場合、第１及び第２の半導体層の一方の表面によりｐ型表面が構成され、他方の表面によりｎ型表面が構成される。第１及び第２の半導体層のそれぞれと半導体基板との間に、例えば数Å〜２５０Å程度の実質的に発電に寄与しない程度の厚みの、実質的に真性なｉ型半導体層が配されていてもよい。

また、光電変換部２３は、例えば、それぞれ一主面に露出するように位置しており、ｐ型ドーパント拡散領域とｎ型ドーパント拡散領域とが設けられた半導体基板により構成されていてもよい。

光電変換部２３の一主面２３ａの上には、第１及び第２の電極２１，２２が配されている。具体的には、ｐ型表面及びｎ型表面のうちの一方の上に第１の電極２１が配されており、他方の上に第２の電極２２が配されている。

第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、くし歯状に設けられている。第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、複数のフィンガー部２１ａ、２２ａと、バスバー部２１ｂ、２２ｂとを有する。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａのそれぞれは、第１の方向（ｘ方向）に沿って延びている。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａは、第１の方向（ｘ方向）に対して垂直な第２の方向（ｙ方向）に沿って相互に間隔をおいて配されている。

複数のフィンガー部２１ａは、バスバー部２１ｂに電気的に接続されている。バスバー部２１ｂは、複数のフィンガー部２１ａのｘ方向における一方側に配されている。バスバー部２１ｂは、太陽電池２０のｘ方向における一方側端部において、ｙ方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。

複数のフィンガー部２２ａは、バスバー部２２ｂに電気的に接続されている。バスバー部２２ｂは、複数のフィンガー部２２ａのｘ方向における他方側に配されている。バスバー部２２ｂは、太陽電池２０のｘ方向における他方側端部において、ｙ方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。

複数の太陽電池２０は、配線材３０によって電気的に接続されている。具体的には、第１の方向（ｘ方向）において隣り合う太陽電池２０のうちの一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とが配線材３０によって電気的に接続されている。

配線材３０と太陽電池２０とは、図４に示す接着層４０によって接着されている。接着層４０は、例えば、半田などの金属、樹脂接着剤の硬化物などにより構成することができる。接着層４０は、樹脂接着剤の硬化物と、硬化物中に分散した導電性粒子とを含んでいることが好ましい。

配線材３０は、絶縁性基板３１と、絶縁性基板３１に設けられた配線３２とを有する。配線３２は、第１の方向（ｘ方向）において隣り合う太陽電池２０のうちの一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とを電気的に接続している。

ここでは、配線３２は、絶縁性基板３１の太陽電池２０側に主面の上に設けられている例について説明する。但し、配線３２の一部は、例えば、絶縁性基板３１の内部に設けられていてもよい。

絶縁性基板３１は、例えば、樹脂、セラミック等の絶縁材料により構成することができる。絶縁性基板３１は、可撓性を有していてもよい。なお、本発明において、「基板」には、「シート」及び「フィルム」が含まれるものとする。

配線３２は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ等の金属、これらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金などにより構成することができる。

配線３２は、第１の線状部３２ａと第２の線状部３２ｂとを有する。第１及び第２の線状部３２ａ，３２ｂは、第１及び第２のフィンガー部２１ａ，２２ａが延びる方向である第１の方向（ｘ方向）に沿って延びている。

第１の線状部３２ａの少なくとも一部は、第１の方向（ｘ方向）において隣り合う太陽電池２０のうちの一方の太陽電池２０の第１の電極２１のフィンガー部２１ａの上に配されている。第１の線状部３２ａは、第１の電極２１のフィンガー部２１ａにバスバー部２１ｂを介さずに電気的に接続されている。第１の線状部３２ａは、第１の電極２１のバスバー部２１ｂを介してフィンガー部２１ａに電気的に接続されていてもよい。

第２の線状部３２ｂの少なくとも一部は、第１の方向（ｘ方向）において隣り合う太陽電池２０の他方の太陽電池２０の第２の電極２２のフィンガー部２２ａの上に配されている。第２の線状部３２ｂは、第２の電極２２のフィンガー部２２ａにバスバー部２２ｂを介さずに電気的に接続されている。第２の線状部３２ｂは、第２の電極２２のバスバー部２２ｂを介してフィンガー部２２ａに電気的に接続されていてもよい。

図３に示すように、配線３２の第１の線状部３２ａの第２の方向（ｙ方向）における幅Ｗ１は、第２の線状部３２ｂの第２の方向（ｙ方向）における幅Ｗ２よりも狭い。

第１の線状部３２ａの幅Ｗ１の第２の線状部３２ｂの幅Ｗ２に対する比（Ｗ１／Ｗ２）が小さくなり過ぎると、幅の小さい第１の線状部３２ａの電気抵抗が大きくなる場合がある。第１及び第２の線状部３２ａ，３２ｂの幅の比が大きくなり過ぎると、第２の線状部３２ｂとフィンガー部２１ａとが接触しやすくなる場合がある。よって、Ｗ１／幅Ｗ２は、１／２〜３／４程度であることが好ましい。

第１の線状部３２ａの幅Ｗ１の、第１の線状部３２ａの下に位置するフィンガー部２１ａの第２の方向（ｙ方向）における幅Ｗ２１に対する比（Ｗ１／Ｗ２１）は、１／４〜１／２程度であることが好ましく、１／４〜１／３程度であることがより好ましい。

第２の線状部３２ｂの幅Ｗ２の、フィンガー部２２ａの第２の方向（ｙ方向）における幅Ｗ２２に対する比（Ｗ２／幅Ｗ２２）は、１／４〜２／３程度であることが好ましく、１／３〜１／２程度であることがより好ましい。

フィンガー部２１ａの幅Ｗ２１は、フィンガー部２２ａの幅Ｗ２２よりも広いことが好ましい。この場合、幅の広いフィンガー部２１ａを含む第１の電極２１を、少数キャリアを収集するための電極とし、幅の狭いフィンガー部２２ａを含む第２の電極２２を、多数キャリアを収集するための電極とすることが好ましい。この場合、少数キャリアがフィンガー部２１ａにより収集されるまでに移動しなければならない距離を短くすることができる。従って、少数キャリアの再結合を抑制できるため、太陽電池モジュール１の光電変換効率を改善し得る。

より改善された光電変換効率を実現する観点からは、フィンガー部２２ａの幅Ｗ２２の、フィンガー部２１ａの幅Ｗ２１に対する比（Ｗ２２／Ｗ２１）は、２／３〜７／８程度であることが好ましい。

（太陽電池モジュール１の製造方法）
次に、太陽電池モジュール１の製造方法の一例について説明する。

まず、複数の太陽電池２０と配線材３０とを準備する。

次に、太陽電池２０の第２の電極２２のフィンガー部２２ａの上に配線材３０の第２の線状部３２ｂの少なくとも一部が位置すると共に、他の太陽電池２０の第２電極第１の電極２１のフィンガー部２１ａの上に配線材３０の第１の線状部３２ａの少なくとも一部が位置するように２つの太陽電池２０と配線材３０とを配置する。その状態で各太陽電池２０と配線材３０とを接着剤を用いて接着すると共に、一方の太陽電池２０の第１の電極２１のフィンガー部２１ａと、他方の太陽電池２０の第２の電極２２のフィンガー部２２ａとを電気的に接続する。この接着工程を少なくとも一回行うことにより、太陽電池ストリング１０を作製する。

次に、太陽電池ストリング１０を、第１及び第２の保護部材１１，１２の間に、充填材層１３を用いて封止する。具体的には、例えば、第２の保護部材１２の上に、充填材層１３を構成するためのＥＶＡシートなどの樹脂シートを載置する。その樹脂シートの上に、太陽電池ストリング１０を載置し、その上に、充填材層１３を構成するためのＥＶＡシートなどの樹脂シートを載置し、さらにその上に、第１の保護部材１１を載置する。これらを、減圧雰囲気下においてラミネートすることにより、太陽電池モジュール１を完成させることができる。

以上説明したように、本実施形態では、第１の線状部３２ａの幅Ｗ１が第２の線状部３２ｂの幅Ｗ２よりも狭い。このため、第１の線状部３２ａとフィンガー部２１ａとの位置合わせの精度が低い場合にも、第１の線状部３２ａがフィンガー部２２ａと接触することを抑制することができる。従って、改善された光電変換効率を得ることができる。

また、フィンガー部２２ａの幅Ｗ２２がフィンガー部２１ａの幅Ｗ２１よりも狭い場合、幅の狭いフィンガー部２２ａに幅の広い第２の線状部３２ｂが接続され、幅の広いフィンガー部２１ａに幅の狭い第１の線状部３１ａが接続される。この場合、幅の狭いフィンガー部２２ａに幅の広い第２の線状部３２ｂを接続する際に、高精度な位置合わせを行いさせすれば、幅の広いフィンガー部２１ａに幅の狭い第１の線状部３２ａを接続する際には、高度な位置合わせは不要となる。よって、フィンガー部２１ａ，２２ａへの配線材３２の接続が容易となる。従って、複数の太陽電池２０を配線材３０によって接続することが容易となり、太陽電池モジュール１の製造が容易となる。

また、第１の線状部３２ａとフィンガー部２２ａとの接触を規制するために太陽電池２０と配線材３０との高精度な位置合わせを要さない。よって、複数の太陽電池２０の配線材３０による接続を容易に行うことができる。従って、太陽電池モジュール１を容易に製造することができる。即ち、太陽電池モジュール１は、製造が容易なものである。

太陽電池モジュール１の製造をより容易にし、改善された光電変換効率を得る観点からは、第１の線状部３２ａの幅Ｗ１の第２の線状部３２ｂの幅Ｗ２に対する比（Ｗ１／Ｗ２）は、３／４以下であることが好ましく、２／３以下であることがより好ましい。但し、Ｗ１／Ｗ２が小さすぎると、太陽電池モジュール１の出力が低下する場合がある。従って、Ｗ１／Ｗ２は、１／３以上であることが好ましく、１／２以上であることがより好ましい。

また、本実施形態では、幅狭の第１の線状部３２ａの下方に位置している第１のフィンガー部２１ａが、第２のフィンガー部２２ａよりも幅広に設けられている。このため、第１の線状部３２ａの幅Ｗ１の第１のフィンガー部２１ａの幅Ｗ２１に対する比（Ｗ１／Ｗ２１）をより小さくすることができる。従って、第１の線状部３２ａとフィンガー部２２ａとの接触を規制するための太陽電池２０と配線材３０との位置合わせ精度に対する要求がより低くなる。従って、太陽電池モジュール１をより容易に製造することができる。

太陽電池モジュール１の製造をより容易にする観点からは、Ｗ１／Ｗ２１は、１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましい。Ｗ２／Ｗ２２は、２／３以下であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。但し、Ｗ１／Ｗ２１、Ｗ２／Ｗ２２が小さすぎると、第１及び第２の線状部３２ａ、３２ｂの電気抵抗が高くなりすぎる場合がある。従って、Ｗ１／Ｗ２１及びＷ２／Ｗ２２のそれぞれは、１／４以上であることが好ましく、１／３以上であることがより好ましい。

なお、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２の線状部の幅が第１の線状部の幅よりも狭くてもよい。

第１及び第２の線状部のうち幅狭の線状部の少なくとも一部が、第１及び第２の電極のフィンガー部のうち、幅狭のフィンガー部の上に位置しており、幅広の線状部の少なくとも一部が、幅広のフィンガー部の上に位置していてもよい。

また、第１及び第２の線状部のうち幅狭の線状部の長さが、第１及び第２の線状部のうち幅広の線状部の長さより長くしてもよい。これによって、幅狭の線状部と第１電極または第２電極の接触抵抗を低くすることができる。

２つの太陽電池のうちの一方の太陽電池と配線材とを位置合わせした上で電気的に接続し、その後に、他方の太陽電池と、一方の太陽電池に電気的に接続された配線材との位置合わせを行い、電気的に接続してもよい。

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…太陽電池モジュール
２０…太陽電池
２１…第１の電極
２２…第２の電極
２１ａ、２２ａ…フィンガー部
２３…光電変換部
２３ａ…光電変換部の主面
３０…配線材
３１…絶縁性基板
３２…配線
３２ａ…第１の線状部
３２ｂ…第２の線状部
４０…接着層

Claims (7)

1. 光電変換部と、前記光電変換部の一主面の上に配された第１及び第２の電極とを有する複数の太陽電池と、
   隣り合う前記太陽電池のうちの一方の太陽電池の前記第１の電極と、他方の太陽電池の前記第２の電極とを電気的に接続している配線材と、
   前記配線材と前記太陽電池とを接着している接着層と、
   を備え、
   前記配線材は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられた配線とを有し、
   前記第１及び第２の電極は、それぞれ、複数のフィンガー部を有し、
   前記配線は、少なくとも一部が前記第１の電極の前記フィンガー部の上に配されており、前記第１の電極の前記フィンガー部に電気的に接続されている第１の線状部と、少なくとも一部が前記第２の電極の前記フィンガー部の上に配されており、前記第２の電極の前記フィンガー部に電気的に接続されている第２の線状部とを有し、
   前記第１及び第２の線状部の一方は、他方よりも幅が狭い、太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記第１の線状部の幅が前記第２の線状部の幅よりも狭く、
   前記第１の線状部の幅の前記第２の線状部の幅に対する比（第１の線状部の幅／第２の線状部の幅）は、１／３〜３／４である。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記第１の線状部の幅が前記第２の線状部の幅よりも狭く、
   前記第１の電極の前記フィンガー部の幅は、前記第２の電極の前記フィンガー部の幅よりも広い。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記第１の電極が少数キャリアを収集する電極であり、
   前記第２の電極が多数キャリアを収集する電極である。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記第１の線状部の幅の前記第１の電極の前記フィンガー部の幅に対する比（第１の線状部の幅／第１の電極の前記フィンガー部の幅）は、１／４〜１／３である。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記第２の線状部の幅の前記第２の電極の前記フィンガー部の幅に対する比（第２の線状部の幅／第２の電極の前記フィンガー部の幅）は、１／３〜１／２である。
7. 光電変換部と、前記光電変換部の一主面の上に配され、複数のフィンガー部を有する第１及び第２の電極とを有する複数の太陽電池を準備する工程と、
   絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、第１及び第２の線状部を含み、前記第１及び第２の線状部の一方が他方よりも幅が狭い配線とを有する配線材を準備する工程と、
   前記太陽電池の前記第１の電極の前記フィンガー部の上に前記配線材の前記第１の線状部の少なくとも一部が位置すると共に、他の太陽電池の前記第２の電極の前記フィンガー部の上に前記配線材の前記第２の線状部の少なくとも一部が位置するように、太陽電池と配線材とを電気的に接続する工程と、
   を備える、太陽電池モジュールの製造方法。

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