JPWO2013114555A1

JPWO2013114555A1 - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JPWO2013114555A1
Application number: JP2013556113A
Authority: JP
Inventors: 幸弘吉嶺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2015-05-11

Abstract

太陽電池モジュール１０は、主面にバスバー部２５，２６を有する太陽電池１１と、バスバー部２５，２６上に設けられる接着層２７と、接着層２７によってバスバー部２５，２６と接続され、接着層２７と接触している領域において屈曲部１７ａ〜１７ｄから接着層２７の端部に向かってバスバー部２５，２６上側に曲げられている配線材１７と、を備える。

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールにおいて、配線材を太陽電池の接続電極に接続する種々の提案がなされている。特許文献１には、熱硬化性樹脂等の接着剤を用いて、太陽電池の接続電極と配線材とが接続される太陽電池モジュールが示されている。

特開２００９−２０６４９３号公報

太陽電池モジュールでは、配線材が接続電極から剥がれないようにしたいという要望がある。

本発明に係る太陽電池モジュールは、主面に接続電極を有する太陽電池と、接続電極上に設けられる接着層と、接着層によって接続電極と接続され、接着層と接触している領域において屈曲部から接着層の端部に向かって接続電極側に曲げられている配線材と、を備える。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池の主面に設けられた接続電極に接着層を設け、配線材を接着層によって接続電極と接続する際に、接着層と接触している領域において屈曲部から接着層の端部に向かって接続電極側に曲げられた状態で配線材を接着層に接続する。

本発明によれば、配線材が接続電極から剥がれることを抑制できる。

本発明の実施形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図である。図１のＡ‐Ａ線断面図である。本発明の実施形態である太陽電池モジュールの配線材の端部の断面観察の様子を示す図である。本発明の実施形態である太陽電池モジュールの配線材を切断している様子を示す図である。本発明の実施形態である太陽電池モジュールの配線材をプレス加工している様子を示す図である。本発明の実施形態である太陽電池モジュールの配線材を太陽電池に接続している様子を示す図である。本発明の実施形態の変形例である太陽電池モジュールの断面図である。本発明の実施形態の変形例である太陽電池モジュールの配線材を切断している様子を示す図である。本発明の実施形態の変形例である太陽電池モジュールの配線材をプレス加工している様子を示す図である。本発明の実施形態の変形例である太陽電池モジュールの配線材をプレス加工している様子を示す図である。

図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池１１と、太陽電池１１同士を接続する配線材１７と、配線材１７同士を接続する渡り配線材１８と、出力を外部に取り出すための出力配線材１９と、太陽電池１１の受光面側に配置される第１保護部材１２と、太陽電池１１の裏面側に配置される第２保護部材１３と、太陽電池１１と第１保護部材１２及び第２保護部材１３との間に充填される充填材１４と、第１保護部材１２及び第２保護部材１３の端部に取り付けられるフレーム２０と、を備える。

「受光面」とは、太陽電池１１の主面の一つであり、外部からの光が主に入射する面を意味する。例えば、太陽電池１１に入射する光のうち５０％〜１００％が受光面側から入射する。「裏面」とは、太陽電池１１の主面の一つであり、受光面と反対側の面を意味する。

第１保護部材１２は、透明な板体やフィルム、例えば、ガラス板や樹脂板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。第２保護部材１３は、第１保護部材１２と同様のガラス板や樹脂板、樹脂フィルム等を用いることができる。なお、裏面側からの受光を想定しない場合、第２保護部材１３は、不透明な板体やフィルムとしてもよく、例えば、アルミ箔等を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いてもよい。

太陽電池１１は、太陽光等の光を受光することでキャリア（電子及び正孔）を生成する光電変換部２１と、光電変換部２１の受光面上に設けられた受光面電極２２と、光電変換部２１の裏面上に設けられた裏面電極２３とを備える。太陽電池１１では、光電変換部２１で生成されたキャリアが受光面電極２２及び裏面電極２３により収集される。受光面電極２２及び裏面電極２３は、金属から構成される。なお、受光面電極２２は、遮光ロスを低減するために、裏面電極２３よりも小面積にするのが好適である。

光電変換部２１は、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板を有する。光電変換部２１の構造は、特に限定されないが、本実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する構造であるとして説明する。光電変換部２１は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面上に、ｉ型非晶質シリコン層、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層されている。また、基板の裏面上に、ｉ型非晶質シリコン層、リン（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。

受光面電極２２は、複数（例えば、５０本）のフィンガー部２４と、複数（例えば、２本）のバスバー部２５とを含む。

フィンガー部２４及びバスバー部２５は、互いに交差して配置され電気的に接続される。フィンガー部２４及びバスバー部２５は、例えば、バインダー樹脂中に銀（Ａｇ）等の導電性フィラーが分散した導電性ペーストを透明導電層上に所望のパターンでスクリーン印刷して形成される。

フィンガー部２４は、光電変換部２１の全体からまんべんなくキャリアを収集する電極である。各フィンガー部２４は、受光面の略全面上に所定の間隔（例えば、１．５ｍｍ〜３ｍｍ）をあけて互いに平行に配置される。フィンガー部２４の幅は、５０μｍ〜１５０μｍ程度が好適であり、その厚みは、２０μｍ〜８０μｍ程度が好適である。

バスバー部２５は、接着層２７を介して配線材１７が電気的に接続される接続電極である。配線材１７としては、例えば、銅等の金属を用いることができる。接着層２７としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂等の接着性の樹脂材料を含む熱硬化型の接着剤を用いることができる。また、接着層２７として、例えば、絶縁性の高い接着剤に導電粒子を均一に分散させた異方導電性接着剤を用いてもよい。

各バスバー部２５は、所定の間隔をあけて互いに平行に配置される。バスバー部２５は、主にフィンガー部２４からのキャリアを集電して配線材１７に伝達する。バスバー部２５の幅は、１．５ｍｍ〜３ｍｍ程度が好適であり、その厚みは、２０μｍ〜１６０μｍ程度が好適である。

裏面電極２３は、受光面電極２２と同様に、複数のフィンガー部（不図示）と、複数のバスバー部２６（接続電極）とを含む。裏面電極２３のフィンガー部は、フィンガー部２４と比べて、本数をより多く、間隔をより狭く設定してもよい（例えば、本数：２５０本、間隔：０．５ｍｍ）。なお、裏面側からの受光を想定しない場合、光電変換部２１の裏面の略全面上に、銀（Ａｇ）薄膜等の金属膜を形成して裏面電極２３としてもよい。

次に、配線材１７と各太陽電池１１との接続関係等について詳説する。

図２に示すように、隣接する２つの太陽電池１１は、配線材１７によって互いに電気的に接続される。配線材１７は、太陽電池１１の並びに沿って配置される。配線材１７は、一方の太陽電池１１の受光面に形成されたバスバー部２５と、他方の太陽電池１１の裏面に形成されたバスバー部２６とに、接着層２７により接着される。これにより、これらのバスバー部２５及びバスバー部２６は互いに電気的に接続される。

配線材１７は、接着層２７によってバスバー部２５，２６と接続され、接着層２７と接触している領域において屈曲部１７ａ〜１７ｄから接着層２７の端部に向かってバスバー部２５，２６側に曲げられている。「屈曲部」とは、配線材１７において、後述する押圧加工又は配線部材の切断によって形成された折り目を示す。

配線材１７は、一方の太陽電池１１の受光面側の境界部１７ｉから他方の太陽電池１１の裏面側の境界部１７ｊに渡って設けられている。「境界部」とは、配線材１７が一方の太陽電池１１の受光面側から反対側に位置する他方の太陽電池１１の裏面側に渡るために、後述する押圧加工によって形成された折り目を示す。屈曲部１７ａ〜１７ｄは、境界部１７ｉ，１７ｊよりも配線材１７の端部側に設けられている。屈曲部１７ａ，１７ｄは、配線材１７の端部近傍に設けられている。屈曲部１７ｂ，１７ｃは、配線材１７の境界部１７ｉ，１７ｊの近傍に設けられている。

曲げ部１７ｅ〜１７ｈは、配線材１７のうち屈曲部１７ａ〜１７ｄから接着層２７の端部に向かう部分である。曲げ部１７ｅ〜１７ｈは、屈曲部１７ａ〜１７ｄからバスバー部２５、２６側に曲がっている。ここで、曲げ部１７ｅ〜１７ｈの長さは、それぞれ光電変換部２１の平面のうち、配線材１７の延伸方向に沿った長さの１０％〜２０％程度（例えば、１ｃｍ〜２ｃｍ）が好適である。

図３に示すように、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、屈曲部１７ａを主にして配線材１７の断面を観察すると、外側領域Ｂ及び内側領域Ｃでは、その他の領域に比べて金属原子の粒径が小さくなっている。すなわち、外側領域Ｂと内側領域Ｃでは、その他の領域に比べて結晶密度が高くなっている。例えば、外側領域Ｂと内側領域Ｃでは、その他の領域に比べて結晶密度が３０％〜５０％高くなっている。屈曲部１７ｂ〜１７ｄについても屈曲部１７ａと同様の断面構造を有している

次に、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。

まず、図４に示すように、チャック装置２８により配線材１７を上下から固定し、カッター２９により上下から配線材１７を切断する。

次に、図５の上図に示すように、切断された配線材１７を金型３０に嵌め込んでプレス加工（押圧加工）する。すると、図５の下図に示すように、金型３０の形状に応じて折れ曲がった配線材１７が形成される。金型３０は、配線材１７を屈曲部１７ａ〜１７ｄにおいて折り曲げて、曲げ部１７ｅ〜１７ｈを形成するために必要な凹凸を有する一対の第１金型部３１と第２金型部３２を備える。

次に、隣接する２つの太陽電池１１のバスバー部２５、バスバー部２６上に接着層２７を形成し、この上に配線材１７を配置する。この時、接着層２７と接触している領域において屈曲部１７ａ〜１７ｄから接着層２７の端部に向かってバスバー部２５，２６側に曲げられた状態で配線材１７を配置する。具体的には、配線材１７の曲げ部１７ｅ，１７ｆがバスバー部２５上の接着層２７の端部上に位置するように配置し、配線材１７の曲げ部１７ｇ，１７ｈがバスバー部２６上の接着層２７の端部上に位置するように配置する。

次に、図６に示すように、加熱装置３６を上下から配線材１７と圧着させた状態で加熱することにより、接着層２７を熱硬化させて配線材１７と太陽電池１１とを接続する。加熱装置３６は、シリコーン樹脂等で構成され柔軟性を有するシート材３４と、ヒータ３５とを備える。配線材１７は、バスバー部２５、２６上の接着層２７と接触している領域において、接着剤２７の端部に向けてバスバー部２５、２６側に曲げられた状態で配置される。これにより、配線材１７は、曲げ部１７ｅ〜１７ｈにおいてもバスバー部２５，２６と強固に接着される。このため、加熱装置３６による熱圧着を終えて配線材１７から加熱装置３６を離す際においても、配線材１７がバスバー部２５、２６から剥がれることを抑制できる。

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、配線材１７は、屈曲部１７ａ〜１７ｄの全てにおいて折り曲げられている必要はなく、その一部のみが折り曲げられていても良い。具体的には、図７に示すように、太陽電池モジュール１０ａでは、配線材１７は、屈曲部１７ｂ、１７ｃに対応する個所において折り曲げられていない。一方、太陽電池モジュール１０と同様に、配線材１７は、接着層２７によってバスバー部２５，２６と接続され、接着層２７と接触している領域において屈曲部１７ａ，１７ｄから接着層２７の端部に向かってバスバー部２５，２６側に曲げられている。すなわち、太陽電池モジュール１０ａでは、配線材１７は、曲げ部１７ｅ，１７ｈがバスバー部２５，２６側に曲げられている。

また、配線材１７の屈曲部１７ａ〜１７ｄの全てが金型３０によって折り曲げられる必要はない。例えば、配線材１７を切断する工程において、配線材１７の屈曲部１７ａ，１７ｄを折り曲げてもよい。具体的に説明すると、図８に示すように、それぞれのチャック装置２８の位置を上下方向にずらしてチャック装置２８に配線材１７を固定し、上下からカッター２９により配線材１７を切断する。すると、この段階において、配線材１７は、屈曲部１７ａ，１７ｄにおいて折り曲がることで曲げ部１７ｅ，１７ｈが形成される。

このように、屈曲部１７ａ，１７ｄにおいて折り曲げられた配線材１７を用いると、図９の上図に示すように、切断された配線材１７を金型３７に嵌め込んでプレス加工（押圧加工）する。金型３７は、配線材１７をバスバー部２５上からバスバー部２６上に渡って配置させるために必要な折れ曲がり形状を形成するための凹凸を有する一対の第１金型部３８と第２金型部３９とを備える。金型３０と異なり、金型３７は、配線材１７の屈曲部ｂ，１７ｄを折り曲げるような凹凸を有していない。このような金型３７を用いて配線材１７をプレス加工（押圧加工）する。すると、図９の下図に示すように、金型３７の凹凸に応じて折れ曲がった配線材１７が形成される。

また、屈曲部１７ａ，１７ｄにおいて折り曲げられた配線材１７を用いるときであっても、図１０の上図に示すように、配線材１７の屈曲部１７ｂ，１７ｃにおいて折り曲げることで曲げ部１７ｆ，１７ｇを形成するために必要な凹凸を有する一対の第１金型部４１と第２金型部４２とを備える金型４０を用いて、配線材１７をプレス加工（押圧加工）してもよい。すると、図１０の下図に示すように、曲げ部１７ｅ，１７ｈに加えて、曲げ部１７ｆ，１７ｇにおいても曲がった配線材１７を形成することができる。

１０，１０ａ太陽電池モジュール、１１太陽電池、１２第１保護部材、１３第２保護部材、１４充填材、１７配線材、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ屈曲部、１７ｉ，１７ｊ境界部、１８渡り配線材、１９出力配線材、２０フレーム、２１光電変換部、２２受光面電極、２３裏面電極、２４フィンガー部、２５，２６バスバー部、２７接着層、２８チャック装置、２９カッター、３０，３７，４０金型、３１，３８，４１第１金型部、３２，３９，４２第２金型部、３４シート材、３５ヒータ。

Claims

主面に接続電極を有する太陽電池と、
前記接続電極上に設けられる接着層と、
前記接着層によって前記接続電極と接続され、前記接着層と接触している領域において屈曲部から前記接着層の端部に向かって前記接続電極側に曲げられている配線材と、
を備える太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記屈曲部は、前記配線材の端部近傍に設けられている。
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記配線材は、太陽電池の受光面側の境界部から別の太陽電池の裏面側の境界部に渡って設けられており、
前記屈曲部は、前記境界部よりも前記配線材の端部側に設けられている。
請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記屈曲部は、前記境界部の近傍に設けられている。
太陽電池の主面に設けられた接続電極に接着層を設け、
配線材を前記接着層によって前記接続電極と接続する際に、前記接着層と接触している領域において屈曲部から前記接着層の端部に向かって前記接続電極側に曲げられた状態で前記配線材を前記接着層に接続する、太陽電池モジュールの製造方法。
請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
押圧加工を行うことによって、前記曲げられた前記配線材を形成する。
請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
配線部材を切断することによって、前記曲げられた前記配線材を形成する。