JPWO2014002329A1 - 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 Download PDF

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Abstract

太陽電池モジュール１は、受光側に配置された透光性部材１８と、透光性部材と対向するように設けられ、貫通孔５２が形成されている裏面ガラス板５０と、透光性部材と裏面ガラス板との間に設けられている光起電力装置１００と、貫通孔を封止する封止部５８と、光起電力装置と接続され、封止部の下方まで延びるように配置されている配線と、封止部の下方において、配線上に配置されている導電性部材と、を備える。封止部５８は、貫通孔５２の内周面に接合されているガラス部材と、ガラス部材を貫通した状態でガラス部材に接合されており、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子５４と、を有する。金属端子５４は、導電性部材を介して配線と接続されている。

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、いわゆる太陽電池の開発が各方面で精力的に行われている。太陽電池は、一般的にパネル状の形態を有している。このような太陽電池パネルは、例えば、透明ガラス基板、充填接着剤、太陽電池セル、充填接着剤、裏面保護カバー材を順に重ね、積層構成に一体化した後、周縁端部を封止材で封止して得られる。ここで、太陽電池セルに発生した電力を取り出すために、太陽電池セルに接続された２本のリード線は、裏面保護カバー材を貫通し、裏面保護カバー材の外側に設けられたボックスに収容されている。そのため、裏面保護カバー材には、２本のリード線を貫通させるために端子口が設けられているが、防水を目的として、当該端子口は、シリコーン樹脂等の充填接着剤で封止されている（特許文献１参照）。
特開平９−２７９７８９号公報
しかしながら、端子口に用いるシリコーン樹脂等の充填接着剤は、端子口からパネル内部への水蒸気の浸入を完全に防止することは困難であり、太陽電池モジュールの端子口を封止するという観点では更なる改善の余地がある。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュールの信頼性を向上させる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールは、受光側に配置された透光性部材と、透光性部材と対向するように設けられ、貫通孔が形成されている裏面ガラス板と、透光性部材と裏面ガラス板との間に設けられている光起電力装置と、貫通孔を封止する封止部と、光起電力装置と接続され、封止部の下方まで延びるように配置されている配線と、封止部の下方において、配線上に配置されている導電性部材と、を備える。封止部は、貫通孔の内周面に接合されているガラス部材と、ガラス部材を貫通した状態でガラス部材に接合されており、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子と、を有する。金属端子は、導電性部材を介して配線と接続されている。
本発明の別の態様は、太陽電池モジュールの製造方法である。この方法は、透光性部材の上に設けられた光起電力装置上に、該光起電力装置と接続された配線が設けられた第１モジュールを準備する工程と、裏面ガラス板に形成されている貫通孔に、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子が裏面ガラス板を貫通するようにガラス部材を介して固定され、該貫通孔が封止された第２モジュールを準備する工程と、第１モジュールと第２モジュールとを対向させ、金属端子と配線とを導電性部材を介して接続する接続工程と、を含む。
本発明によれば、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールを裏面側から見た平面図である。 図１のＡ領域の拡大図である。 図１に示す端子ボックス近傍のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す端子ボックスの内部を裏面側から見た正面図である。 第１の実施の形態に係る光起電力装置の概略断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｅ）は、第１の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｂ）は、第１の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。 図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。 第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールを裏面側から見た平面図である。 図１２に示す端子ボックス近傍のＣ−Ｃ断面図である。 図１２に示す端子ボックスの内部を裏面側から見た正面図である。 透光性部材と裏面ガラス板との溶融接合の変形例を示す図である。 透光性部材と裏面ガラス板との溶融接合の他の変形例を示す図である。 高温高湿試験における最大出力点の変化を示すグラフである。
太陽電池を普及させるためには、発電コストの低減が必要とされており、その達成のためには、光起電力装置の長寿命化が有効である。長寿命化を妨げる要因の一つは、太陽電池モジュールのパネル内への水分の浸入である。一方、水分の浸入を防止するために、前述のごとく、周縁端部が封止材で封止されていたり、端子口が水蒸気透過率の低い樹脂材料で封止されていたりする。
しかしながら、樹脂材料はピンホールが発生しやすく、また、水蒸気透過率も完全に０とすることは材質上困難である。そのため、樹脂材料を用いた封止材は、防水性は考慮されているものの、防湿性という観点からは更なる改良の余地がある。そこで、本発明者らは、これらの事情を鑑みて鋭意検討した結果、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることが可能な本願発明に想到した。
以下の実施の形態に示すある態様の太陽電池モジュールは、受光側に配置された透光性部材と、透光性部材と対向するように設けられ、貫通孔が形成されている裏面ガラス板と、透光性部材と裏面ガラス板との間に設けられている光起電力装置と、貫通孔を封止する封止部と、光起電力装置と接続され、封止部の下方まで延びるように配置されている配線と、封止部の下方において、配線上に配置されている導電性部材と、を備える。封止部は、貫通孔の内周面に接合されているガラス部材と、ガラス部材を貫通した状態でガラス部材に接合されており、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子と、を有する。金属端子は、導電性部材を介して配線と接続されている。
この態様によると、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子が設けられている貫通孔がガラス部材で封止されているため、太陽電池モジュール内部への水蒸気（水分）の浸入をより低減できる。そのため、水蒸気による光起電力装置や配線の劣化が長期間にわたって抑制され、太陽電池モジュールの信頼性を向上することができる。
導電性部材は、導電性フィルムであってもよい。これにより、太陽電池モジュールの厚みを抑えつつ、金属端子と配線との接続が可能となる。
導電性フィルムは、接着層と、接着層に分散されている金属粒子と、を有してもよい。これにより、金属端子と配線との接続信頼性が向上するとともに、熱応力の緩和が可能となる。
光起電力装置は、貫通孔を上方から見た場合に、当該光起電力装置の一部が導電性部材と重畳するように配置されていてもよい。このように、導電性部材と光起電力装置とが接近していても導電性部材による金属端子と配線との接続が可能となる。
ガラス部材は、ガラス転移温度が６００℃以下の低融点ガラスであってもよい。これにより、高温での熱処理を必要とせずに、ガラス部材と裏面ガラス板との接合が可能となる。
裏面ガラス板は、周縁部において透光性部材と溶融接合されていてもよい。これにより、太陽電池モジュールの周縁部における裏面ガラス板と透光性部材との隙間から内部へ水蒸気が浸入することが抑制され、太陽電池モジュールの信頼性を更に向上することができる。
また、実施の形態の別の態様は、太陽電池モジュールの製造方法である。この方法は、透光性部材の上に設けられた光起電力装置上に、該光起電力装置と接続された配線が設けられた第１モジュールを準備する工程と、裏面ガラス板に形成されている貫通孔に、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子が裏面ガラス板を貫通するようにガラス部材を介して固定され、該貫通孔が封止された第２モジュールを準備する工程と、第１モジュールと第２モジュールとを対向させ、金属端子と配線とを導電性部材を介して接続する接続工程と、を含む。
この態様によると、貫通孔がガラス部材で封止された状態で裏面ガラス板と透光性部材とを対向させ、金属端子と配線とを導電性部材を介して接続するため、特に貫通孔から太陽電池モジュール内部への水蒸気（水分）の浸入をより低減できる。
上述の太陽電池モジュールの製造方法において、接続工程では、導電性部材として、接着層と該接着層に分散されている金属粒子とを有する導電性フィルムを使用し、少なくとも導電性フィルムが軟化する温度で加熱してもよい。これにより、金属端子と配線との接続信頼性が向上するとともに、熱応力の緩和が可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
以下の各図に示す各層、各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１を裏面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ領域の拡大図である。図３は、図１に示す端子ボックス９０近傍のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図１に示す端子ボックス９０の内部を裏面側から見た正面図である。
太陽電池モジュール１は、受光面側に配置された透光性部材１８と、透光性部材１８と対向するように設けられた裏面ガラス板５０と、透光性部材１８と裏面ガラス板５０との間に設けられている光起電力装置１００と、を備える。
透光性部材１８は、例えば、１ｍ角及び板厚４ｍｍのガラス板が適用される。ただし、これに限定されるものではなく、光起電力装置１００で発電に利用される波長帯域の光を透過し、光起電力装置１００を機械的に支持でき、外部環境から光起電力装置１００を保護できるものであれば、例えば、樹脂板等であってもよい。太陽電池モジュール１への光の入射は基本的に透光性部材１８側から行われる。なお、太陽電池モジュール全体に求められる所定の強度を満たせるのであれば、ガラス板を薄くすることも可能であり、例えば、板厚３．２ｍｍのガラス板を用いてもよい。
裏面ガラス板５０は、透光性部材１８上に形成された光起電力装置１００を覆うように設けられる。裏面ガラス板５０は、例えば、透光性部材１８と略同じ大きさを有し、板厚３．２ｍｍのガラス板が用いられる。ただし、これに限定されるものではない。
透光性部材１８と裏面ガラス板５０とは、それらの外周縁領域の接合領域Ｒ１において溶融接合されている。接合領域Ｒ１は、透光性部材１８において光起電力装置１００が形成されていない周辺部Ｒ２に設けられる。透光性部材１８と裏面ガラス板５０とを溶融接合するために、図３に示すように、透光性部材１８及び裏面ガラス板５０の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが好適である。
裏面ガラス板５０と光起電力装置１００との間に、充填材３０としてエチレン酢酸ビニル（以下、ＥＶＡという。）、ポリビニルブチラール（以下、ＰＶＢという。）、各種オレフィン系樹脂などの樹脂材料を配置することが好適である。充填材３０でガラス板と密着させることにより、太陽電池モジュール１の強度を上げることができる。なお、裏面側での光の反射性を高めるために、充填材３０と裏面ガラス板５０との間に反射層を設けたり、又は充填材自体を色付きの樹脂としてもよい。例えば酸化チタン粒子が混入された充填材を用いると、より反射効果が上がり、太陽電池モジュール１の変換効率が向上する。
光起電力装置１００は、裏面接合型(バックコンタクト型)の光起電力装置であり、受光面には電極を設けず、裏面側のみに電極が設けられている。
以下に光起電力装置１００の主要な構成について図５を用いて説明する。図５は、第１の実施の形態に係る光起電力装置１００の概略断面図である。
光起電力装置１００の発電層としてのベース層１４は結晶質の半導体層である。本実施の形態では、ｎ型のドーパントが添加されたｎ型結晶質シリコン層とする。ベース層１４のドーピング濃度は、例えば、１０１６/ｃｍ３程度である。ベース層１４の膜厚は、十分にキャリアを発生できる膜厚とすることが好ましく、例えば、１μｍ以上、１００μｍ以下である。なお、結晶質とは、単結晶のみならず、多数の結晶粒が集合した多結晶も含むものとする。
パッシベーション層１６は、透光性部材１８とベース層１４の間に設けられている。パッシベーション層１６は、ベース層１４に含まれるＳｉの表面の未結合手（ダングリングボンド）を終端させる等の役割を果たし、ベース層１４の表面におけるキャリアの再結合を抑制する。パッシベーション層１６を設けることによって、光起電力装置１００の受光面側においてベース層１４の表面でのキャリア再結合による損失を抑制することができる。パッシベーション層１６は、例えば窒化シリコン層（ＳｉＮ）を含むようにすればよく、酸化シリコン層（ＳｉＯｘ）及び窒化シリコン層の積層構造とすることがより好ましい。例えばＳｉＯｘ層とＳｉＮ層をそれぞれ３０ｎｍ及び４０ｎｍの膜厚で順に積層した構造とすればよい。
パッシベーション層１６と透光性部材１８とは、接着材を介さずに、透光性部材１８とパッシベーション層１６を直接接合した構造とする。透光性部材１８とパッシベーション層を直接接合する方法としては、透光性部材１８とパッシベーション層１６との間に電圧を印加して張り合わせる陽極接合や、高真空中でイオンビームにより改質された、透光性部材１８とパッシベーション層１６のそれぞれの表面を張り合わせる常温接合などが挙げられる。なお、透光性部材１８とパッシベーション層１６を直接接合するのではなく、光起電力装置１００で発電に利用される波長帯域の光を透過する接着材により接着してもよい。接着材料としては、例えば、ＥＶＡ、ＰＶＢ、シリコーン、各種オレフィン系樹脂などが挙げられる。
第１導電型層１２は結晶質の半導体層である。本実施の形態では、第１導電型層１２はｎ型のドーパントが添加されたｎ型結晶質シリコン層とする。第１導電型層は金属層と接合される層であり、ベース層１４より高いドーピング濃度とされる。第１導電型層のドーピング濃度は１０１９/ｃｍ３程度とすればよい。第１導電型層１２の膜厚は、金属との接触抵抗を十分に低くできる範囲でできるだけ薄くすることが好ましく、例えば０．１μｍ以上、２μｍ以下とすればよい。
ベース層１４と第１導電型層１２とは結晶質同士がホモ接合された第１導電型コンタクト領域Ｃ１を形成する。第１導電型コンタクト領域Ｃ１は、例えば、光起電力装置１００の面上内において、フィンガー及びバスバーを含む櫛形に形成される。第１導電型コンタクト領域Ｃ１の面積は、ベース層１４の主面上において、第１導電型層１２とホモ接合されている領域の面積を意味する。
絶縁層２０は、第１導電型層１２と後述するｉ型層２２及び第２導電型層２４とを電気的に絶縁するために用いられるとともに、第１導電型層１２をエッチングするためのマスクとしても用いられる。絶縁層２０は、電気的に絶縁性を有する材料から構成されており、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）とすればよい。絶縁層２０の膜厚は例えば１００ｎｍ程度とすればよい。
ｉ型層２２及び第２導電型層２４は非晶質系の半導体層とされる。なお、非晶質系とはアモルファス相又はアモルファス相内に微小な結晶粒が析出している微結晶層を含む。本実施の形態では、ｉ型層２２及び第２導電型層２４は水素を含有するアモルファスシリコンとする。ｉ型層２２は実質的に真性のアモルファスシリコン層とされる。第２導電型層２４はｐ型のドーパントが添加されたアモルファスシリコン層とされる。第２導電型層２４はｉ型層２２よりもドーピング濃度が高い半導体層とされる。
例えば、ｉ型層２２には意図的にドーピングは行わず、第２導電型層２４のドーピング濃度は１０１８／ｃｍ３程度とすればよい。ｉ型層２２の厚さは、光の吸収ができるだけ抑えられるように薄くし、一方でベース層１４の表面が十分にパッシベーションされる程度に厚くする。具体的には１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下とすればよく、例えば１０ｎｍとする。また、第２導電型層２４の膜厚は、光吸収をできるだけ抑えられるように薄くし、一方で光起電力装置１００の開放電圧が十分に高くなるような程度に厚くする。第２導電型層２４の膜厚は、例えば１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下とすればよく、例えば１０ｎｍとする。
透明電極層２６は、酸化錫（ＳｎＯ２)、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などに、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）などをドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち、少なくとも１種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、透光性が高く、抵抗率が低いなどの利点を有している。透明電極層２６の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすればよく、例えば１００ｎｍとする。
ベース層１４とｉ型層２２及び第２導電型層２４とは結晶質を非結晶質とがヘテロ接合された第２導電型コンタクト領域Ｃ２を形成する。第２導電型コンタクト領域Ｃ２は例えば、光起電力装置１００の面内上においてフィンガー及びバスバーを含み、第１導電型コンタクト領域Ｃ１と組み合わされた櫛形に形成される。第２導電型コンタクト領域Ｃ２の面積は、ベース層１４の主面上においてｉ型層及び第２導電型層とヘテロ接合されている領域の面積を意味する。ここで、第１導電型コンタクト領域Ｃ１の面積を第２導電型コンタクト領域Ｃ２の面積より小さくするようにパターンを形成することが好適である。
金属層２８は光起電力装置１００の裏面側に設けられる電極となる層である。金属層２８は金属などの導電性の材料から構成され、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を含む材料とする。金属層２８は、第１導電型層１２に接続される第１電極２８ｎと第２導電型層２４に接続される第２電極２８ｐとを含む。金属層２８は、更に銅（Ｃｕ）や錫（Ｓｎ）などの電解メッキ層を含んでもよい。ただし、これに限定されるものではなく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組合せとしてもよい。
太陽電池モジュール１は、図１に示すように複数の光起電力装置１００を有する。光起電力装置１００は透光性部材１８上に、マトリックス状に複数配置される。複数の光起電力装置１００は、一の光起電力装置１００の第１電極２８ｎと隣接する光起電力装置１００の第２電極２８ｐとを相互接続する集電配線（第１集電配線６０、６５）を介して直列に接続される。図１に示す太陽電池モジュール１においては、２０個の光起電力装置１００が直列に接続されている。太陽電池モジュール１の用途に応じて光起電力装置１００を並列、又は直列と並列を組み合わせて接続することも可能である。
そして、直列に接続された光起電力装置１００の両端には、発電された電力を端子ボックスまで取り出すための第２集電配線８０がそれぞれ接続されている。
第１集電配線６０、６５及び第２集電配線８０の材料としては通常はＣｕを用いるが、Ａｌなどの他の低抵抗の金属を用いてもよい。Ｃｕ製の集電配線の場合には、Ｓｎなどでメッキされたものが好適である。第１集電配線６０，６５と、第１電極２８ｎ及び第２電極２８ｐとの接続には、ハンダや、ペースト状のＡｇ、Ｃｕなどの金属材料、又は、導電性のフィルムを用いてもよい。導電性のフィルムは、例えば、導電性樹脂を用いたフィルムや、金属粒子が混合された樹脂フィルムなどが挙げられる。
光起電力装置１００を薄型化する場合は、光起電力装置１００への熱応力ダメージを抑えることが可能な導電性のフィルムを用いて、第１電極２８ｎ、又は第２電極２８ｐと第１集電配線６０，６５を用いて接続することが好適である。
第２集電配線８０は、図１、図３及び図４に示すように絶縁被覆材７０を介して光起電力装置１００上に配設される。
絶縁被覆材７０及び第２集電配線８０は、裏面ガラス板５０に形成されている貫通孔５２と重畳する位置まで、光起電力装置１００の裏面電極（金属層２８）上に延設されている。絶縁被覆材７０は、例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等を用いることが好適である。また、絶縁被覆材７０は、裏面にシール状の接着剤が塗布されたものを用いることが好適である。
太陽電池モジュール１の電流取り出し部は、図４に示すように、裏面ガラス板５０の表面上に設けられ、光起電力装置１００において発生した電力を外部へ出力する導電路として機能する金属端子５４を備えている。また、裏面ガラス板５０は、所定の位置（図１では上端部側）に、直径６ｍｍの貫通孔５２が２つ形成されており、貫通孔５２は光起電力装置１００の上方に位置する。
貫通孔５２は、封止部５８により封止されている。封止部５８は、貫通孔５２の内周面に接合されているガラス部材としての低融点ガラス５６と、低融点ガラス５６を貫通した状態で裏面ガラス板５０に接合されている金属端子５４と、を有する。換言すると、金属端子５４は、貫通孔５２の内部に貫通孔５２を貫通するように配置されている。また、金属端子５４は、貫通孔５２の内周面において、低融点ガラス５６を介して裏面ガラス板５０と溶融接合されている。低融点ガラス５６としては、ガラス転移温度が６００℃以下、より好ましくは４００℃以下、更により好ましくは３００℃以下のものがよい。特に、後述するラミネート処理の温度によって軟化する温度が好ましい。これにより、高温での熱処理を必要とせずに、低融点ガラス５６と裏面ガラス板５０との接合が可能となる。
低融点ガラス５６としては、例えば、Ｐ２Ｏ５−ＣｕＯ−ＺｎＯ系低融点ガラス、Ｐ２Ｏ５−ＳｎＯ系低融点ガラス及びＢ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系低融点ガラス等が挙げられる。金属端子５４は、例えば、鉄とニッケルが５０：５０の合金とするとよい。このような合金は、低融点ガラスの線膨張係数と比較的近い線膨張係数を有しており、低融点ガラスの熱膨張による割れなどを抑制することができる。
第２集電配線８０は、図１、図４に示すように、光起電力装置１００と接続され、封止部５８の下方まで延びるように配置されている。また、導電性部材としての導電性フィルム８２は、封止部５８の下方において、第２集電配線８０上に配置されている。導電性フィルム８２は、第２集電配線８０上に配置され、かつ、貫通孔５２の内部に配置されている金属端子５４の下に配置する（図３、図４参照）。導電性フィルム８２の上面は金属端子５４の下端と当接し、導電性フィルム８２の下面は第２集電配線８０の上面と当接している。そのため、導電性フィルム８２は、金属端子５４と第２集電配線８０とを導通する。つまり、第２集電配線８０と金属端子５４は、導電性フィルム８２を介して互いに電気的に接続されている。
金属端子５４は、端子ボックス９０内の接続用金属端子９２と、ハンダ又は金属性のクリップ状の金具で接続されている。端子ボックス９０は、シリコーン系又はアクリル系の接着剤９１により、裏面ガラス板５０に接着されている。
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、光起電力装置１００において発生した電力を外部へ出力する金属端子５４が設けられている貫通孔５２がガラス部材である低融点ガラス５６で封止されているため、太陽電池モジュール１内部への水蒸気（水分）の浸入をより低減できる。そのため、水蒸気による光起電力装置１００や配線（第１集電配線６０，６５、第２集電配線８０）の劣化が長期間にわたって抑制され、太陽電池モジュール１の信頼性を向上することができる。
また、導電性部材を導電性フィルム８２で構成することで、太陽電池モジュール１の厚みを抑えつつ、金属端子５４と第２集電配線８０との接続が可能となる。
次に、第１の実施の形態における太陽電池モジュール１の製造方法について、図６乃至図１１を用いて説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施の形態における光起電力装置１００の製造方法を説明するための概略断面図である。図７（ａ）〜図７（ｅ）は、第１の実施の形態における光起電力装置１００の製造方法を説明するための概略断面図である。図８（ａ）〜図８（ｂ）は、第１の実施の形態における光起電力装置１００の製造方法を説明するための概略断面図である。なお、図７、図８では、説明を分かりやすくするために図６とは図の上下を逆にして示す。また、図６乃至図８では、一つの光起電力装置に着目して説明しているが、後述するように、太陽電池モジュールを製造する際には、複数の光起電力装置を一つの透光性部材上に同時に形成している。
光起電力装置１００に用いるベース層１４は、結晶質の半導体材料からなる。例えば、シリコン、多結晶シリコン、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板とする。
本実施の形態では、ベース層１４として単結晶シリコン基板を用いた例を示す。したがって、後述する第１導電型層１２、ベース層１４、ｉ型層２２及び第２導電型層２４もシリコン層とする。ただし、ベース層１４に用いる基板１０をシリコン以外の材料としてもよく、他の各層もシリコン層以外の材料としてもよい。
基板１０の一主面にはポーラス層１０ａが形成される（図６（ａ））。ポーラス層１０ａは、陽極酸化処理等によって形成することができる。陽極酸化に用いる電解質は、例えば、フッ化水素酸及びエタノールの混合液、又は、フッ化水素酸及び過酸化水素水の混合液とすることができる。陽極酸化の電流密度は、５ｍＡ／ｃｍ２以上６００ｍＡ／ｃｍ２以下とすればよく、例えば１０ｍＡ／ｃｍ２程度とする。
ポーラス層１０ａの厚さは、０．０１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、例えば１０μｍ程度とする。ポーラス層１０ａの空孔径は、０．００２μｍ以上５μｍ以下が好ましく、例えば０．０１μｍ程度とする。ポーラス層１０ａの空孔率は、１０％以上７０％以下が好ましく、例えば２０％程度とする。
基板１０のポーラス層１０ａ上に、第１導電型層１２、ベース層１４が形成される（図６（ｂ））。第１導電型層１２及びベース層１４は、化学気相成長法（ＣＶＤ）で形成することができる。第１導電型層１２及びベース層１４は、ポーラス層１０ａをシード層としたエピタキシャル成長により形成され、結晶質の半導体層同士が接合されたホモ接合領域を形成する。例えば、基板１０を９５０℃に加熱し、水素（Ｈ２）で希釈されたジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）を原料ガスとして供給することにより成膜することができる。水素（Ｈ２）とジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）の流量は、例えばそれぞれ０．５（ｌ／ｍｉｎ）及び１８０（ｌ／ｍｉｎ）とする。また、必要に応じてホスフィン（ＰＨ３）をドーピングガスとして添加する。
ベース層１４上にパッシベーション層１６が形成される（図６（ｃ））。パッシベーション層１６が窒化シリコン（ＳｉＮ）の場合、シラン（ＳｉＨ４）に酸素（Ｏ２）及び／又は窒素（Ｎ２）を混合した原料ガスをプラズマ化して供給するプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によりパッシベーション層１６を形成することができる。
パッシベーション層１６まで形成された基板１０が複数用意され、ガラス板からなる透光性部材１８に各基板１０のパッシベーション層１６がそれぞれ直接接合される（図７（ａ））。特に図示していないが、この工程において、透光性部材１８上に複数のパッシベーション層１６（パッシベーション層１６まで形成された複数の基板１０）が直接接合された状態となる。
透光性部材１８とパッシベーション層１６を直接接合する方法としては、透光性部材１８とパッシベーション層１６の間に電圧を印加して張り合わせる陽極接合や、高真空中でイオンビームにより改質された、透光性部材１８及びパッシベーション層１６それぞれの表面を張り合わせる常温接合などが挙げられる。
陽極接合の場合は、例えば２００〜４００℃で、数１００Ｖ以上の電圧を印加することにより、透光性部材１８とパッシベーション層１６とを接合することができる。使用する透光性部材１８は、アルカリ成分を含み、接着する基板と線膨張係数が近いガラスが好ましい。例えば、Ｓｉ基板の場合には、ホウケイ酸ガラスが適する。
常温接合の場合は、室温、１０−６Ｐａ以下の高真空中で、Ａｒイオンビームにより、ガラス板等の透光性部材１８やＳｉＮ等のパッシベーション層１６の張り合わせ面側の、最表面のＳｉの原子に結合している分子を除去する。つまり、結合手（ダングリングボンド）が最表面にある状態で、張り合わせを行うことにより、短時間で接合することができる。常温接合の場合は、透光性部材１８中にアルカリ成分がなくても接着可能であるので、無アルカリガラスを使用することもできる。
また、透光性部材１８は、接着剤等によりパッシベーション層１６に接着されてもよい。接着剤は、光起電力装置１００で発電に利用される波長帯域の光を透過する材料が好適である。接着材料としては、例えば、ＥＶＡ、ＰＶＢ、シリコーン、各種オレフィン系樹脂などが挙げられる。
次に、ポーラス層１０ａを利用して基板１０が分離される（図７（ｂ））。基板１０は、機械的な処理により分離することができる。例えば、基板１０及び透光性部材１８を真空チャックで吸着し、双方を引き離すように引っ張ることによって、ポーラス層１０ａ部分から基板１０を切り離すことができる。また、基板１０の側面からポーラス層１０ａにウォータージェットを吹き付けることによって、ポーラス層１０ａ部分から基板１０を切り離すことができる。もし、第１導電型層１２側にポーラス層１０ａの一部が残留している場合には、フッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）とを混合したフッ硝酸によるエッチング等で第１導電型層１２上のポーラス層１０ａを除去してもよい。
基板１０から切り離された後、第１導電型層１２上に絶縁層２０が形成されるとともに、第１導電型層１２がパターンニングされる（図７（ｃ））。絶縁層２０は、シラン（ＳｉＨ４）に窒素（Ｎ２）を混合した原料ガスをプラズマ化して供給するプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）により形成することができる。
パターンニングは、エッチングペーストを用いて行うことができる。燐酸を含むエッチングペーストをスクリーン印刷法等により所望のパターンに塗布することによって、絶縁層２０とともに第１導電型層１２を除去する。また、所望のパターンとなるように絶縁層２０をドライエッチングで除去し、絶縁層２０をマスクとして第１導電型層１２をドライエッチング又はウエットエッチングにより除去してもよい。絶縁層２０のドライエッチングには、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を適用すればよい。また、第１導電型層１２のドライエッチングには、六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を適用すればよい。第１導電型層１２のウエットエッチングには、フッ化水素酸を含むエッチャントを用いればよい。
絶縁層２０及び第１導電型層１２は、光起電力装置１００の裏面からできるだけ均等に電力を集電できるようにパターンニングすることが好ましい。例えば、光起電力装置１００に一般的に適用されているフィンガー及びバスバーを含む櫛形のパターンとすることが好ましい。ここで、第１導電型コンタクト領域Ｃ１の面積を第２導電型コンタクト領域Ｃ２の面積より小さくするようにパターンを形成することが好適である。
パターンニングによって露出されたベース層１４及び絶縁層２０上にｉ型層２２、第２導電型層２４及び透明電極層２６が形成される（図７（ｄ））。ｉ型層２２及び第２導電型層２４は、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスのＰＥＣＶＤにより形成することができる。シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを供給しつつ、高周波電源から高周波電極へ高周波電力を供給することによって原料ガスのプラズマが生成され、プラズマからベース層１４及び絶縁層２０上に原料が供給されてシリコン薄膜が形成される。原料ガスには、必要に応じてボロン（Ｂ２Ｈ６）等のドーパント含有ガスを混合する。透明電極層２６は、スパッタリング法等を用いて形成することができる。
次に、全面に形成されたｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び絶縁層２０がパターニングされる（図７（ｅ））。パターンニングは、エッチングペーストを用いて行うことができる。燐酸を含むエッチングペーストをスクリーン印刷法等により所望のパターンに塗布することによって、ｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び絶縁層２０を除去する。
ここでは、ｉ型層２２がベース層１４に直接接触している領域以外の領域、すなわち、絶縁層２０及び第１導電型層１２が残されている第１導電型コンタクト領域Ｃ１上のｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び絶縁層２０を除去してパターンニングする。パターンは、光起電力装置１００の裏面からできるだけ均等に電力を集電できるように設定する。例えば、第１導電型層１２の櫛形のパターンと交互に組み合わされる櫛形のパターンとすることが好ましい。
パターニングされた表面上に金属層２８が形成される（図８（ａ））。金属層２８は、スパッタリング法又はプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等の薄膜形成方法で形成することができる。
ｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び金属層２８の一部が除去される（図８（ｂ））。これにより、金属層２８が分断され、第１導電型層１２に接続される第１電極２８ｎと、透明電極層２６に接続される第２電極２８ｐと、が形成される。
ｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び金属層２８は、レーザエッチングにより除去することができる。また、スクリーン印刷法等でレジストを塗布してパターニングされたマスクを形成し、マスクを利用してｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び金属層２８をそれぞれ別々にエッチングしてもよい。金属層２８が銅（Ｃｕ）であれば塩化第二鉄をエッチャントとし、金属層２８がアルミニウム（Ａｌ）であれば燐酸をエッチャントとすればよい。また、透明電極層２６のエッチングには、塩酸（ＨＣｌ）を含むエッチャントを用いればよい。また、ｉ型層２２及び第２導電型層２４のエッチングには、フッ化水素酸（ＨＦ）を含むエッチャントを用いればよい。
このとき、第１導電型層１２に接続される第１電極２８ｎと第２導電型層２４に接続される第２電極２８ｐとが電気的に分離されるようにｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び金属層２８を除去する。本実施の形態では、第１導電型層１２上に残された絶縁層２０の領域上のｉ型層２２、第２導電型層２４、透明電極層２６及び金属層２８を除去している。
また、第１電極２８ｎ及び第２電極２８ｐに更に電解メッキ等で金属層を積層してもよい。例えば、銅（Ｃｕ）や錫（Ｓｎ）を電解メッキにより形成する。第１電極２８ｎ及び第２電極２８ｐに電位を印加しつつ電解メッキ法で適用することにより、第１電極２８ｎ及び第２電極２８ｐが残された領域上のみに金属層が積層される。
このようにして、形成された光起電力装置１００では、透光性部材１８が受光面側となり、第１電極２８ｎ及び第２電極２８ｐの両方が裏面側に設けられた裏面接合型となる。
次に、前述の光起電力装置１００が複数設けられた透光性部材１８に、集電配線や裏面ガラス板などの他の部材を配置し、モジュール化する工程について説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概略断面図である。
光起電力装置１００をモジュール化する場合、並置された複数の光起電力装置１００の第１電極２８ｎと、隣接する光起電力装置１００の第２電極２８ｐとを第１集電配線６０，６５で接続して、複数の光起電力装置１００を直列に接続する（図９（ａ））。
第１集電配線６０は、接着剤が付いた導電性フィルムを用いて、第１電極２８ｎ又は第２電極２８ｐと接続する。後述する真空ラミネータ装置により、裏面ガラス板５０上から２００℃以下の温度を加えながら圧着することにより、確実な電気的接続が可能となる。そのため、熱応力による光起電力装置１００へのダメージを抑えることが可能となる。
前述のように、第２集電配線８０は、光起電力装置１００で発電された電力を端子ボックス外部まで取り出すためのものである。そして、光起電力装置１００上の第２集電配線８０を配設する部分の周辺に絶縁被覆材７０を設置する（図９（ｂ））。絶縁被覆材７０は、裏面にシール状に接着剤が塗布されたものを用いることが好適である。
第２集電配線８０は、絶縁被覆材７０の上に、直列に接続された各光起電力装置１００の終端の光起電力装置１００の裏面電極から、裏面ガラス板５０の貫通孔５２と対向する位置まで延設する（図９（ｃ））。そして、導電性フィルム８２を、裏面ガラス板５０の貫通孔５２内の金属端子５４と重畳するように、第２集電配線８０上に配置する（図９（ｃ）参照）。
このように、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す工程によって、透光性部材１８の上に設けられた光起電力装置１００上に、光起電力装置１００と接続された第２集電配線８０が設けられた第１モジュール１１０を準備する。
次に、中心部に貫通孔５６ｂが形成されている環（筒）状の低融点ガラス材料５６ａと、低融点ガラス材料５６ａの貫通孔５６ｂに挿入される金属端子５４を準備し（図１０（ａ））、裏面ガラス板５０の直径６ｍｍの貫通孔５２に、金属端子５４が低融点ガラス材料５６ａの貫通孔５６ｂに挿入された状態で配置する。低融点ガラス材料５６ａの厚みは、裏面ガラス板５０の厚みと必ずしも同じでなくてもよく、厚くても薄くてもよい。その後、裏面ガラス板５０の全体又は貫通孔５２周辺付近の一部を３００〜４００℃の熱処理を施すことにより、貫通孔５２の周囲において低融点ガラス材料５６ａが溶融し、裏面ガラス板５０の貫通孔５２の内周面と接合されてほぼ完全に封止される（図１０（ｂ））。ここで、裏面ガラス板５０は、例えば無アルカリガラスや、ホウケイ酸ガラスのように線膨張係数が低いガラスを用いるのがより好ましい。これらのガラスを用いることにより、貫通孔５２の封止に必要な熱処理時に、熱応力による割れをより防ぐ効果がある。
このように、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す工程によって、裏面ガラス板５０に形成されている貫通孔５２に、光起電力装置１００において発生した電力を外部へ出力する金属端子５４が裏面ガラス板５０を貫通するように低融点ガラス５６を介して固定され、貫通孔５２が封止された第２モジュール１２０を準備する。
次に、透光性部材１８（第１モジュール１１０）と裏面ガラス板５０（第２モジュール１２０）とを対向させ、裏面ガラス板５０と光起電力装置１００との間に、ＥＶＡ、ＰＶＢ、各種オレフィン系樹脂などの樹脂シート３０ａを配置する（図１０（ｃ））。樹脂シート３０ａは、裏面ガラス板５０の一辺より５〜１０ｍｍ程小さいサイズのものを配置する。また、裏面ガラス板５０の貫通孔５２に相当する部分を含むその周辺、少なくとも、第２集電配線８０上に導電性フィルム８２が配置された部分に対応する領域に対して、穴あき加工されている。この穴あき部分は、金属端子５４と導電性フィルム８２を接続するために空けられている。樹脂シート３０ａの代わりに、ペースト状の樹脂などを均質に塗布することも可能である。
その後、貫通孔５２に金属端子５４が取り付けられた裏面ガラス板５０（第２モジュール１２０）を、光起電力装置１００、及び第２集電配線８０を配置した透光性部材１８（第１モジュール１１０）上に重畳した状態で、真空ラミネータを用いて１４０℃から１８０℃程度の熱をかけながら、ラミネート処理を行う。これにより、内部の樹脂シート３０ａは軟化し、光起電力装置１００間の隙間や第１集電配線６０，６５、第２集電配線８０を埋めるように変形する。そして、裏面ガラス板５０と、光起電力装置１００及び透光性部材１８との間に充填材３０の領域が形成される（図１１（ａ））。裏面ガラス板５０、光起電力装置１００及び第２集電配線８０は、充填材３０と接着している。
また、本実施の形態では、ラミネート時に加わる温度と圧力を利用して、ラミネートと同時に、金属端子５４と第２集電配線８０とを導電性フィルム８２を介して電気的に接続する接続工程を有している。これにより、特に貫通孔５２から太陽電池モジュール１内部への水蒸気（水分）の浸入をより低減できる。また、第２集電配線８０の端部を貫通孔５２から外部に引き出してから金属端子を接続する場合と比較して、本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、このような配線の引き出し工程が不要なため、製造工程を簡略化できる。
また、導電性フィルム８２は、接着層と、接着層に分散されている金属粒子と、を有してもよい。これにより、金属端子５４と第２集電配線８０との接続信頼性が向上するとともに、熱応力の緩和が可能となる。
また、導電性部材として、接着層と該接着層に分散されている金属粒子とを有する導電性フィルムを使用してもよい。接着層を有することで、第２集電配線８０や金属端子５４との接着性が向上し、接続信頼性を向上できる。また、前述の接続工程において、ラミネートの際の加熱温度を、少なくとも導電性フィルム８２が軟化する温度に設定してもよい。導電性フィルム８２の軟化温度は、一般的なハンダ等による接続の際の加熱温度よりも低いため、接続時に光起電力装置１００へ与える熱の影響を軽減できる。
特に本実施の形態のように、光起電力装置１００が、貫通孔５２を上方から見た場合に、その一部が導電性フィルム８２と重畳するように配置されており、導電性フィルム８２と光起電力装置１００とが接近して場合には、このように比較的低温な熱処理が有効である。また、集電配線を貫通孔の下部で折り曲げて、配線端部を貫通孔から引き出し、集電配線が通された貫通孔に封止樹脂を充填し、封止が行われた太陽電池モジュールは、集電配線の折り曲げ部に熱応力がかかると、断線の可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、金属端子５４と第２集電配線８０との間に導電性フィルム８２が介在することで、集電配線に折り曲げ部を設ける必要がなく、金属端子５４と第２集電配線８０との接続信頼性が向上する。
次に、透光性部材１８と裏面ガラス板５０を溶融接合する方法について説明する。透光性部材１８と裏面ガラス板５０との溶融接合では、図３に示したように、透光性部材１８及び裏面ガラス板５０の少なくとも一方の周辺部を撓ませて、透光性部材１８と裏面ガラス板５０との周辺部Ｒ２の一部を密着させた状態とする。そして、レーザ装置３２は、密着させた周辺部Ｒ２の接触面に焦点を合わせてレーザビーム３４を照射し、透光性部材１８及び裏面ガラス板５０の外周４辺に沿って走査する（図１１（ａ））。
これにより、裏面ガラス板５０は、周縁部において透光性部材１８と溶融接合される。そのため、太陽電池モジュール１の周縁部における裏面ガラス板５０と透光性部材１８との隙間から内部へ水蒸気が浸入することが抑制され、太陽電池モジュール１の信頼性を更に向上することができる。
レーザビーム３４は、フェムト秒レーザビームとすることが好適である。すなわち、レーザビーム３４は、１ナノ秒以下のパルス幅を有するものとすることが好適である。また、レーザビーム３４は、透光性部材１８及び裏面ガラス板５０の少なくとも一方で吸収が生ずる波長とすることが好適である。例えば、レーザビーム３４は、波長８００ｎｍとすることが好適である。さらに、レーザビーム３４は、透光性部材１８と裏面ガラス板５０とが溶融するに足りるエネルギー密度及び走査速度で照射することが好適である。例えば、レーザビーム３４は、波長８００ｎｍ、パルス幅１５０ｆｓ、発振繰り返し１ｋＨｚ、１パルス当たり５マイクロジュール（μＪ）のパルスエネルギーで照射することが好適である。また、レーザビーム３４は、６０ｍｍ／分の走査速度で走査することが好適である。また、レーザビーム３４は、透光性部材１８側及び裏面ガラス板５０側のいずれから照射してもよい。
最後に、端子ボックス９０を貫通孔５２を覆うように裏面ガラス板５０上に配置し、シリコーン系又はアクリル系の接着剤９１により裏面ガラス板５０に接着する。その後、ハンダ又は金属性のクリップ状の金具で、金属端子５４と、端子ボックス９０内のケーブルが接続された接続用金属端子９２又はケーブル９３とを直接接続し（図１１（ｂ））、太陽電池モジュール１が完成する。
上述した実施の形態に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を用いれば、下記に示すような効果が得られる。
ラミネート処理と同時に金属端子５４と第２集電配線８０との電気的な接続が可能となるため、工程が増加することなく、貫通孔５２の完全封止が実現でき、貫通孔５２からの水蒸気浸入のない信頼性の高い太陽電池モジュールを作製することができる。
さらに、太陽電池モジュール１は、外縁部における透光性部材１８と裏面ガラス板５０との溶融接合によるガラス封止構造を採用することで、外部からの水蒸気浸入をほぼ阻止できる。そのため、非常に密封性の高い太陽電池モジュールを得ることが可能となり、信頼性が飛躍的に高まる。
図１７は、高温高湿試験における最大出力点の変化を示すグラフである。図１７では、最大出力点（Ｐｍａｘ）の変化とともに、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の変化も示している。また、縦軸は、試験開始時の各値を１．００として規格化した値を示し、横軸は、高温高湿試験時間を示している。
はじめに、透光性部材としてサイズが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３．２ｍｍのソーダライムガラス板を用意する。そして、ガラス板の中央に、結晶系セルを収納出来る程度の段差加工部を設け、同セルを収納して第１モジュールを作製する。一方、裏面ガラス板としてサイズが１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２．０ｍｍの無アルカリガラス板を用意する。そして、裏面ガラス板に形成されている貫通孔に、結晶系セルにおいて発生した電力を外部へ出力する金属端子が裏面ガラス板を貫通するように低融点ガラスを介して固定され、貫通孔が封止された第２モジュールを作製する。最後に、第１モジュールと第２モジュールとを対向させ、外縁部を溶融接合することで試験用モジュールを作製した。
この試験用モジュールに対して高温高湿試験を行った結果、水分等の浸入はみられず、試験時間が１０００時間を経過した後でも、初期の最大出力点（Ｐｍａｘ）の９９．９％の値が保持されていた。
導電性フィルム８２と、第２集電配線８０及び金属端子５４との接着は、ハンダを用いた接合温度より低い。これによりハンダ接合時の熱による光起電力装置１００へのダメージを低減させることができる。そのため、ラミネータ処理の温度（１５０℃前後）で、十分に接着強度、及び電気的接続ができる導電性フィルム８２を用いるとよい。これにより、接着不良、及び接続不良が減少し、歩留り、信頼性の向上につながる。さらに、金属端子５４直下に、光起電力装置１００があっても熱的ストレスを抑制することができるので、貫通孔５２は裏面ガラス板５０の任意の場所に形成することができ、モジュールの用途に応じて、設計上の自由度を高くすることができる。
（第２の実施の形態）
図１２は、第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２を裏面側から見た平面図である。図１３は、図１２に示す端子ボックス２９０近傍のＣ−Ｃ断面図である。図１４は、図１２に示す端子ボックス２９０の内部を裏面側から見た正面図である。
太陽電池モジュール２は、受光面側に配置された透光性部材２１８と、透光性部材２１８と対向するように設けられた裏面ガラス板２５０と、透光性部材２１８と裏面ガラス板２５０との間に設けられている光起電力装置２００と、を備える。裏面ガラス板２５０と、光起電力装置２００及び透光性部材２１８との間には充填材２３０が設けられている。なお、第２の実施の形態では、光起電力装置２００が複数の薄膜太陽電池セルで構成されている点で第１の実施の形態と異なる。
光起電力装置２００は、複数の薄膜太陽電池セルが直列及び並列に接続されて構成される。複数の薄膜太陽電池セルは、透光性部材２１８上に、透明電極、光電変換層、裏面電極が順次積層され、レーザーを用いた加工により、直列及び並列に分離加工されている。光電変換層は、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、複数のシリコン薄膜の積層構造、化合物系材料などが用いられる。透明電極にはＺｎＯやＳｎＯ２、裏面電極にはＡｇなどが用いられる。
次に、第２の実施の形態における光起電力装置２００で発電した電力の取り出し経路について説明する。
図１２、図１３及び図１４に示すように、光起電力装置２００で発電された電力を取り出すために第１集電配線２６０及び第２集電配線２８０が形成されている。第１集電配線２６０は、並列に分割された光起電力装置２００から集電を行うための配線であり、第２集電配線２８０は、第１集電配線２６０から端子ボックス２９０までを接続する配線である。
第１集電配線２６０は、光起電力装置２００の裏面電極上に延設されている。また、第１集電配線２６０は、太陽電池モジュール２の端辺付近において並列に分割された光電変換層の正電極同士及び負電極同士を接続するために形成されている。したがって、第１集電配線２６０は、光電変換層の並列分割方向に直交する方向に沿って延設されている。第２の実施の形態では、図１２に示すように、第１集電配線２６０は左右の端辺に上下方向に沿って延設されている。これによって、直列接続された光起電力装置２００の正電極同士及び負電極同士が並列に接続される。
また、第２集電配線２８０と光起電力装置２００の裏面電極との間の電気的な絶縁を形成するために絶縁被覆材２７０が配設されている。絶縁被覆材２７０は、図１２及び図１３に示すように、太陽電池モジュール２の左右の端辺に沿って設けられた第１集電配線２６０近傍から中央部の端子ボックス２９０の配置位置近傍まで、光起電力装置２００の裏面電極上に延設されている。絶縁被覆材２７０には、第１の実施の形態の絶縁被覆材７０と同じ材料が用いられる。
第２集電配線２８０は、図１２乃至図１４に示すように、左右の第１集電配線２６０上から絶縁被覆材２７０上に沿って太陽電池モジュール２の中央部へ向けて延設されている。第２集電配線２８０と光起電力装置２００の裏面電極との間に絶縁被覆材２７０が挟み込まれることで、第２集電配線２８０と裏面電極との電気的な絶縁が保たれる。一方、第２集電配線２８０の一端は第１集電配線２６０上まで延設され、第１集電配線２６０に電気的に接続される。例えば、第２集電配線２８０は超音波ハンダ等によって第１集電配線２６０に電気的に接続することが好適である。第２集電配線２８０の他端は、後述する導電性フィルム２８２と金属端子２５４を介して端子ボックス２９０内の端子と電気的に接続されている。
太陽電池モジュール２の電流取り出し部は、図１４に示すように、裏面ガラス板２５０の表面上に設けられ、光起電力装置２００において発生した電力を外部へ出力する導電路として機能する金属端子２５４を備えている。また、裏面ガラス板２５０は、中央部に、直径６ｍｍの貫通孔２５２が２つ形成されており、金属端子２５４は、貫通孔２５２の内部に貫通孔２５２を貫通するように配置されている。また、金属端子２５４は、貫通孔２５２の内周面において、低融点ガラス２５６を介して裏面ガラス板２５０と溶融接合されている。低融点ガラス２５６としては、第１の実施の形態の低融点ガラス５６と同じものである。
金属端子２５４は、例えば、鉄とニッケルが５０：５０の合金とするとよい。このような合金は、低融点ガラスの線膨張係数と比較的近い線膨張係数を有しており、低融点ガラスの熱膨張による割れなどを抑制することができる。
第２集電配線２８０は、図１２乃至図１４に示すように、光起電力装置２００と接続され、封止部２５８の下方まで延びるように配置されている。また、導電性部材としての導電性フィルム２８２は、封止部２５８の下方において、第２集電配線２８０上に配置されている。導電性フィルム２８２は、第２集電配線２８０上に配置され、かつ、貫通孔２５２の内部に配置されている金属端子２５４の下に配置する（図１３、図１４参照）。導電性フィルム２８２の上面は金属端子２５４の下端と当接し、導電性フィルム２８２の下面は第２集電配線２８０の上面と当接している。そのため、導電性フィルム２８２は、金属端子２５４と第２集電配線２８０とを導通する。つまり、第２集電配線２８０と金属端子２５４は、導電性フィルム２８２を介して互いに電気的に接続されており、その接続部は、絶縁被覆材２７０を介して光起電力装置２００と重畳されている。
本実施の形態においては、第２集電配線２８０及び金属端子２５４の接着には、ラミネータ処理の温度（１５０℃前後）で十分な接着強度及び良好な電気的接続を実現できる導電性フィルム２８２が用いられる。
金属端子２５４は端子ボックス２９０内の接続用金属端子と、ハンダ又は金属性のクリップ状の金具とで接続される。端子ボックス２９０は、シリコーン系又はアクリル系の接着剤により、裏面ガラス板２５０に接着される。これにより、第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２が完成する。
太陽電池モジュール２の製造方法は、第１の実施の形態と同様である。まず、透光性部材２１８の上に設けられた光起電力装置２００上に、光起電力装置２００と接続された第２集電配線２８０が設けられた第１モジュールを準備する。そして、裏面ガラス板２５０に形成されている貫通孔２５２に、光起電力装置２００において発生した電力を外部へ出力する金属端子２５４が裏面ガラス板２５０を貫通するように低融点ガラス２５６を介して固定され、貫通孔２５２が封止された第２モジュールを準備する。その後、裏面ガラス板２５０（第２モジュール）を、透光性部材２１８（第１モジュール）上に重畳させた状態で、ラミネート処理を行う。この際、第１の実施の形態と同様、ラミネートと同時に、金属端子２５４と第２集電配線２８０とを導電性フィルム２８２を介して電気的に接続する接続工程を行う。
上述した第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２及びその製造方法を用いれば、第１の実施の形態の効果と同じ効果が得られる。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
第１の実施の形態では、光起電力装置として、陽極と陰極とが共に裏面側に配置された裏面接合型の光電変換素子を用いたが、従来の結晶系Ｓｉセルのように、裏面側と表面側とに異なる導電形をもつ構造の光電変換素子でも同様の効果を享受することができる。
各実施の形態では、２個の貫通孔５２、２５２にそれぞれ金属端子５４，２５４を１個ずつ裏面ガラス板に配置したが、１個の貫通孔に金属端子を複数個配置してもよい。さらに、３個以上の貫通孔を配置しても、同様の方法でガラス封止を行うことができる。こうした場合でも同様の効果を享受することができる。
また、上述の各実施の形態では、透光性部材１８（２１８）と裏面ガラス板５０（２５０）との周縁部は直接溶融接合されている。しかしながら、太陽電池モジュール１（２）内部に配設される光起電力装置１００（２００）や配線等の厚みが大きくなることがある。この場合、透光性部材と裏面ガラス板の少なくとも一方を撓ませて、周縁部において密着させることが困難である。そこで、このような場合は、図１５や図１６に示す方法を採用することも可能である。
図１５は、透光性部材と裏面ガラス板との溶融接合の変形例を示す図である。図１６は、透光性部材と裏面ガラス板との溶融接合の他の変形例を示す図である。
透光性部材３１８と裏面ガラス板３５０との周縁部の隙間が大きくなる場合には、図１５の断面図に示すように、隙間にスペーサ３５６を形成し、上述のレーザ装置３２によりスペーサ３５６を溶融させることで、透光性部材３１８と裏面ガラス板３５０とを接合領域Ｒ１において溶融接合してもよい。
スペーサ３５６としては、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２等の、透光性部材３１８と裏面ガラス板３５０とを溶融接合できる元素を含む材料を適用することが好適である。例えば、前述のガラスフリットを裏面ガラス板３５０の外周部にスクリーン印刷で塗布し、焼成することで枠状のスペーサ３５６を形成してもよい。
また、レーザビーム３４は、透光性部材３１８側及び裏面ガラス板３５０側のどちらからも照射することが可能である。そこで、結晶系シリコン太陽電池のように光起電力装置１００（シリコン基板を含む）自体が厚い場合等においては、図１６に示すように、スペーサ３５６の表面３５６ａと透光性部材３１８とを接合領域Ｒ１において溶融接合させ、スペーサ３５６の裏面３５６ｂと裏面ガラス板３５０とを溶融接合させる構成としてもよい。
なお、以下の組合せによる太陽電池モジュールまたは太陽電池モジュールの製造方法についても本発明の範囲に含まれうる。
（１）太陽電池モジュールは、
受光側に配置された透光性部材と、
前記透光性部材と対向するように設けられ、貫通孔が形成されている裏面ガラス板と、
前記透光性部材と前記裏面ガラス板との間に設けられている光起電力装置と、
前記貫通孔を封止する封止部と、
前記光起電力装置と接続され、前記封止部の下方まで延びるように配置されている配線と、
前記封止部の下方において、前記配線上に配置されている導電性部材と、を備え、
前記封止部は、
前記貫通孔の内周面に接合されているガラス部材と、
前記ガラス部材を貫通した状態で前記ガラス部材に接合されており、前記光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子と、を有し、
前記金属端子は、前記導電性部材を介して前記配線と接続されている。
（２）前記導電性部材は、導電性フィルムであることを特徴とする（１）に記載の太陽電池モジュールであってもよい。
（３）前記導電性フィルムは、接着層と、前記接着層に分散されている金属粒子と、を有することを特徴とする（２）に記載の太陽電池モジュールであってもよい。
（４）前記光起電力装置は、前記貫通孔を上方から見た場合に、当該光起電力装置の一部が導電性部材と重畳するように配置されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであってもよい。
（５）前記ガラス部材は、ガラス転移温度が６００℃以下の低融点ガラスであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであってもよい。
（６）前記裏面ガラス板は、周縁部において前記透光性部材と溶融接合されていることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであってもよい。
（７）太陽電池モジュールの製造方法は、
透光性部材の上に設けられた光起電力装置上に、該光起電力装置と接続された配線が設けられた第１モジュールを準備する工程と、
裏面ガラス板に形成されている貫通孔に、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子が裏面ガラス板を貫通するようにガラス部材を介して固定され、該貫通孔が封止された第２モジュールを準備する工程と、
前記第１モジュールと前記第２モジュールとを対向させ、前記金属端子と前記配線とを導電性部材を介して接続する接続工程と、
を含む。
（８）前記接続工程では、前記導電性部材として、接着層と該接着層に分散されている金属粒子とを有する導電性フィルムを使用し、少なくとも前記導電性フィルムが軟化する温度で加熱することを特徴とする（７）に記載の太陽電池モジュールの製造方法であってもよい。
１ 太陽電池モジュール、 １８ 透光性部材、 ３０ 充填材、 ３０ａ 樹脂シート、 ５０ 裏面ガラス板、 ５２ 貫通孔、 ５４ 金属端子、 ５６ 低融点ガラス、 ５６ａ 低融点ガラス材料、 ５６ｂ 貫通孔、 ５８ 封止部、 ６０ 第１集電配線、 ７０ 絶縁被覆材、 ８０ 第２集電配線、 ８２ 導電性フィルム、 ９０ 端子ボックス、 １００ 光起電力装置、 １１０ 第１モジュール、 １２０ 第２モジュール。
本発明は、太陽電池モジュールに利用できる。

Claims (8)

  1. 受光側に配置された透光性部材と、
    前記透光性部材と対向するように設けられ、貫通孔が形成されている裏面ガラス板と、
    前記透光性部材と前記裏面ガラス板との間に設けられている光起電力装置と、
    前記貫通孔を封止する封止部と、
    前記光起電力装置と接続され、前記封止部の下方まで延びるように配置されている配線と、
    前記封止部の下方において、前記配線上に配置されている導電性部材と、を備え、
    前記封止部は、
    前記貫通孔の内周面に接合されているガラス部材と、
    前記ガラス部材を貫通した状態で前記ガラス部材に接合されており、前記光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子と、を有し、
    前記金属端子は、前記導電性部材を介して前記配線と接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記導電性部材は、導電性フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記導電性フィルムは、接着層と、前記接着層に分散されている金属粒子と、を有することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記光起電力装置は、前記貫通孔を上方から見た場合に、当該光起電力装置の一部が導電性部材と重畳するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記ガラス部材は、ガラス転移温度が６００℃以下の低融点ガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記裏面ガラス板は、周縁部において前記透光性部材と溶融接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 透光性部材の上に設けられた光起電力装置上に、該光起電力装置と接続された配線が設けられた第１モジュールを準備する工程と、
    裏面ガラス板に形成されている貫通孔に、光起電力装置において発生した電力を外部へ出力する金属端子が裏面ガラス板を貫通するようにガラス部材を介して固定され、該貫通孔が封止された第２モジュールを準備する工程と、
    前記第１モジュールと前記第２モジュールとを対向させ、前記金属端子と前記配線とを導電性部材を介して接続する接続工程と、
    を含む太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 前記接続工程では、前記導電性部材として、接着層と該接着層に分散されている金属粒子とを有する導電性フィルムを使用し、少なくとも前記導電性フィルムが軟化する温度で加熱することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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