TWI680586B

TWI680586B - 太陽能電池模組

Info

Publication number: TWI680586B
Application number: TW107136542A
Authority: TW
Inventors: 長谷川裕樹; Yuki Hasegawa
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司; Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-12-21
Also published as: WO2019092885A1; JPWO2019092885A1; TW201919250A

Abstract

本發明之接頭線(20)以圓線導體為母材，並且具有與受光面匯流電極(12B)寬度相同的直徑。太陽能電池單元具有1邊長度為150mm以上160mm以下之正方形狀，受光面的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下範圍，柵電極的電阻值為0.45Ω/cm以上0.7Ω/cm以上。接頭線(20)以10條以上15條以下範圍並設寬度為0.4mm之受光面匯流電極(12B)，或是以5條以上15條以下範圍並設寬度為0.5mm之受光面匯流電極(12B)。

Description

太陽能電池模組

本發明為有關一種將光能轉換成電能之太陽能電池模組。

具有不純物擴散層之太陽能電池單元，例如以p型矽基板為基材，並且將用以提高光的集光率之凹凸形狀形成在p型矽基板的受光面側，在凹凸形狀上形成例如由氮化矽膜構成之抗反射膜。又，作為匯集以太陽能電池單元光電轉換後的電子之受光面側集電電極，在抗反射膜上形成柵電極及匯流電極。

另一方面，在p型矽基板的背面側中，形成背面集電電極及背面接合電極作為背面側集電電極的情況為常見的。背面集電電極是為了形成用以提升開路電壓及短路電流之背面電場層(Back Surface Field：BSF)、以及為了匯集背面側的電流而設置。背面接合電極為了將利用背面集電電極所集電之正孔拉出到外部，與外部電極取得連接而設置。

在這樣的太陽能電池單元中，為了將根據光電轉換所產生的電力取出到外部，將稱為接頭線的配線材料分別與匯流電極及背面接合電極連接。但是，1塊太陽能電池單元所產生的電力為小。為此，將多個太陽能電池單元以直列或直並列電氣連接後形成太陽能電池模組。在太陽能電池模組中，利用接頭線互相電氣連接相鄰的太陽能電池單元之相異極性的電極。

在專利文獻1中，揭露了將利用內部導線互相電氣連接之多塊太陽能電池元件配設在透光性面板與背面保護材料之間的太陽能電池模組。太陽能電池元件在半導體基板的受光面側具有包含輸出取出用之3條表面匯流排電極及與該表面匯流排電極正交之多個表面指狀電極而構成的受光面電極，在半導體基板的非受光面側具有輸出取出用之3條背面匯流排電極。

先前技術文獻專利文獻

[專利文獻1]日本專利第4953562號公報

近年來，在太陽能電池模組中，伴隨著太陽能電池單元的大電流化，增加以接頭線及匯流電極的陰影為起因的發電效率損失也就是光遮蔽損失，即所謂陰影損失，而有增加太陽能電池模組的輸出減低之問題。然而，在上述專利文獻1中，並未考量這樣的問題而無法解決。

本發明為有鑑於上述而開發出來的，以能夠得到可抑制以連接多個太陽能電池單元之接頭線及匯流電極為起因的輸出減低之太陽能電池模組為目的。

為了解決上述課題達成目的，關於本發明之太陽能電池模組，其在具有透光性的受光面側保護零件與背面側保護零件之間，配置有藉由接頭線電氣連接之多個太陽能電池單元。太陽能電池單元，包括：半導體基板，其具有pn接合；受光面電極，其具有在半導體基板的受光面中與根據接頭線之太陽能電池單元的連結方向正交的方向平行延伸之多個柵電極、及在受光面中與多個柵電極連接並且沿著連結方向延伸之多條受光面匯流電極；及背面電極，其在面向與半導體基板的受光面相反側之背面中沿著連結方向延伸。接頭線以圓線導體為母材，並且具有與受光面匯流電極寬度相同的直徑。接頭線對於1條受光面匯流電極連接1條。接頭線設置有與受光面匯流電極相同的條數，並且沿著連結方向延伸，與相鄰的2個太陽能電池單元之中的一方太陽能電池單元的受光面匯流電極上面連接，同時與另一方太陽能電池單元的背面電極連接。在太陽能電池單元為具有1邊長度150mm以上160mm以下範圍的正方形狀，受光面的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下範圍，柵電極的電阻值為0.45Ω/cm以上0.7Ω/cm以下的條件下，以10條以上15條以下範圍並設寬度為0.4mm之受光面匯流電極，或是以5條以上15條以下範圍並設寬度為0.5mm之受光面匯流電極。

關於本發明之太陽能電池模組可以達到所謂可抑制以連接多個太陽能電池單元之接頭線及匯流電極為起因之輸出減低的效果。

10‧‧‧太陽能電池單元

10A‧‧‧太陽能電池單元的受光面

10B‧‧‧太陽能電池單元的背面

11‧‧‧半導體基板

11A‧‧‧半導體基板的受光面

11B‧‧‧半導體基板的背面

12‧‧‧受光面電極

12B‧‧‧受光面匯流電極

12G‧‧‧受光面柵電極

13‧‧‧背面電極

13a‧‧‧背面集電電極

13b‧‧‧背面接合電極

20‧‧‧接頭線

20a‧‧‧圓線導體

20b、300b‧‧‧焊料薄層

23a‧‧‧受光面側連接區域

23b‧‧‧背面側連接區域

24‧‧‧單元間區域

25‧‧‧橫接頭線

31‧‧‧受光面保護零件

31a‧‧‧內面

32‧‧‧背面保護零件

33‧‧‧受光面側密封材料

34‧‧‧背面側密封材料

40‧‧‧框體

41‧‧‧端子盒

50‧‧‧太陽能電池串列

70‧‧‧太陽能電池陣列

100‧‧‧太陽能電池模組

200‧‧‧加熱工具

300‧‧‧平角接頭線

300a‧‧‧平角導體

L1、L2‧‧‧陰影損失

m‧‧‧焊料薄層的厚度

r‧‧‧圓線導體的半徑

RL‧‧‧反射光

S1‧‧‧圓線導體的剖面積

S2‧‧‧平角導體的剖面積

t‧‧‧平角導體的厚度

w‧‧‧平角接頭線的寬度

wa‧‧‧平角導體寬度

ψ‧‧‧接頭線的直徑

ψ a‧‧‧圓線導體的直徑

第1圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的立體圖。

第2圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的分解立體圖。

第3圖為有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的主要部分剖面圖。

第4圖為從背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池陣列的立體圖。

第5圖為受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池串列的主要部分立體圖。

第6圖為背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池串列的主要部分立體圖。

第7圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池單元的平面圖。

第8圖為從面向與受光面側相反側的背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池單元的平面圖。

第9圖為說明有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的太陽能電池單元與接頭線的連接之分解立體圖，從受光面側觀看之分解立體圖。

第10圖為說明有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的太陽能電池單元與接頭線的連接之分解立體圖，從背面側觀看之分解立體圖。

第11圖為顯示有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的製造方法順序之流程圖。

第12圖為顯示電氣接合本發明實施形態1之受光面電極及背面電極及接頭線之接頭線接合步驟之模式圖。

第13圖為模式顯示有關本發明實施形態1之太陽能電池模組的接頭線周圍之主要部分剖面圖。

第14圖模式顯示使用平角形狀的接頭線之太陽能電池模組的接頭線周圍之主要部分剖面圖。

第15圖顯示已進行特性模擬之太陽能電池單元的接頭線種類及接頭線條數、以及以接頭線的陰影損失之圖面。

第16圖為將第15圖進行圖表化之特性圖。

第17圖顯示已進行過特性模擬之太陽能電池單元的接頭線種類及接頭線條數、以及太陽能電池模組的輸出指標也就是填充因子之圖面。

第18圖為將第17圖進行圖表化之特性圖。

第19圖為顯示在從太陽能電池單元製作成太陽能電池模組時所發生的輸出損失之圖。

第20圖為將第19圖進行圖表化之特性圖。

以下，依據圖面詳細說明有關本發明實施形態1的太陽能電池模組。又，並非根據該實施形態1限定本發明。又，以下所示之圖面中，為了易於理解而有各構件的縮尺比例與實際不同的情況。在各圖面之間亦同。

實施形態1.

第1圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的立體圖。第2圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的分解立體圖。第3圖為有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的主要部分剖面圖。第4圖為從背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池陣列70的立體圖。第5圖為受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池串列50的主要部分立體圖。第6圖為背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池串列50的主要部分立體圖。第7圖為從受光面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池單元10的平面圖。第8圖為從面向與受光面側相反側之背面側觀看有關本發明實施形態1之太陽能電池單元10的平面圖。在第8圖中，以虛線表示接頭線20之接合位置的一例。

有關本發明實施形態1的太陽能電池模組100如第1圖至第3圖所示，太陽能電池陣列70之受光面側利用受光面側密封材料33及受光面保護零件31予以覆蓋，太陽能電池陣列70之面向與受光面相反側的背面側利用背面側密封材料34及背面保護零件32予以覆蓋，而且外周緣部為利用補強用的框體40予以包圍。

太陽能電池陣列70如第4圖所示，其為利用取出已集電的電力之橫接頭線25及輸出接頭線以電氣性及機械性直列或並列連接多個太陽能電池串列50而構成。太陽能電池陣列70透過輸出接頭線及端子盒41將電力輸出到外部介面。

如第3圖至第6圖所示，太陽能電池串列50為利用接頭線20以電氣性及機械性直列連接相鄰配置之呈四角形狀的多個太陽能電池單元10而構成。多個太陽能電池單元10如第3圖至第6圖所示，其利用接頭線20在第1方向也就是圖中X方向直列連接。第1方向為利用接頭線20所連接之太陽能電池單元10的連結方向。

太陽能電池單元10在以形成有n型不純物擴散層而形成pn接合之p型單晶矽基板所構成之呈四角形狀的半導體基板11之第1主面也就是半導體基板的受光面11A側，為了提高光的集光率而藉由表面紋路蝕刻形成凹凸形狀。其中，半導體基板11的外形為在半導體基板11的面方向中具有正方形狀。n型不純物擴散層形成在半導體基板的受光面11A側。接著，在半導體基板的受光面11A之上成膜抗反射膜也就是氮化矽膜。又，在圖面中，省略凹凸形狀及抗反射膜的圖示。又，太陽能電池單元10在半導體基板的受光面11A側形成受光面電極12、在半導體基板11之第2主面也就是半導體基板的背面11B側形成背面電極13。

太陽能電池單元10在單晶矽太陽能電池的情況下，其為1邊長度150mm以上160mm以下程度的正方形狀，在本實施形態1中為1邊長度156mm。又就半導體基板11而言並不限於p型單晶矽基板，n型單晶矽、多晶矽基板等亦可適用。

又，在本實施形態1中，將受光面的片電阻也就是n型不純物擴散層的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下程度的n型不純物擴散層形成在半導體基板11的表面層。

在太陽能電池單元10的第1面也就是太陽能電池單元10的受光面10A側中，如第5圖至第7圖所示，形成有匯集根據光-電轉換所產生的電子之受光面電極12的柵電極也就是多個受光面柵電極12G、及收集利用受光面柵電極12G所匯集的電子，而且連接接頭線20之受光面電極12的匯流電極也就是受光面匯流電極12B。受光面匯流電極12B的寬度為細線化至與後述的接頭線20寬度相同的寬度。將受光面匯流電極12B的寬度構成為與接頭線20寬度相同的寬度，並且藉由將接頭線20連接在受光面匯流電極12B上的正確位置，可以減低以接頭線20超出受光面匯流電極12B為起因之陰影損失。受光面柵電極12G為用以匯集光電流之電極，為了不妨礙太陽光到達太陽能電池單元10內部，同時一邊匯集光電流，以多條並行方式並列形成為細直線狀的電極。

又，受光面匯流電極12B如第7圖所示，沿著太陽能電池單元10的連結方向也就是第1方向，大致涵蓋太陽能電池單元10的全長並呈線狀設置6列。換言之，受光面匯流電極12B沿著與受光面柵電極12G正交的方向，與所有的受光面柵電極12G連接設置。又，為了便於說明，在第1圖及第2圖中，顯示受光面匯流電極12B設置2列的情況。受光面匯流電極12B是為了與接頭線20電氣接合而設置的電極。受光面匯流電極12B及受光面柵電極12G藉由將具有金屬粒子的導電性糊料在期望範圍塗布燒結後予以形成。

在太陽能電池單元10的第2主面也就是太陽能電池單元10的背面10B側中，如第6圖及第8圖所示形成有包含鋁(Al)之背面集電電極13a及包含銀(Ag)之背面接合電極13b，構成背面電極13。背面集電電極13a是為了形成用以提升開路電壓及短路電流之未圖示的背面電場層(BSF)、及為了匯集背面側的電流而設置的電極，大致覆蓋太陽能電池單元10背面10B的整個區域。

又，背面接合電極13b是為了將利用背面集電電極13a所集電的正孔拉出到外部，與外部電極取得連接而設置的電極。換言之，背面接合電極13b是為了與接頭線20電氣接合而設置的電極。背面接合電極13b與背光面匯流電極12B相同，其為沿著太陽能電池10的連結方向也就是第1方向設置。接著，背面接合電極13b以挾持半導體基板11的狀態，配置在與受光面匯流電極12B對向的位置。

本實施形態1之背面接合電極13b如第8圖所示，沿著太陽能電池10的連結方向也就是第1方向，大致涵蓋太陽能電池單元10的全長並呈踏腳石狀設置6列。背面集電電極13a及背面接合電極13b如上述所示，藉由將具有Al或Ag等金屬粒子的導電性糊料在期望範圍塗布燒結後予以形成。

第9圖為說明有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的太陽能電池單元10與接頭線20之連接的分解立體圖，從受光面側觀看之分解立體圖。第10圖為說明有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的太陽能電池單元10與接頭線20之連接的分解立體圖，從背面側觀看之分解立體圖。

如第5圖、第6圖、第9圖、第10圖所示，在太陽能電池串列50中，相鄰的2個太陽能電池單元10之中的一方太陽能電池單元10之太陽能電池單元10的受光面10A、與相鄰的2個太陽能電池單元10之中的另一方太陽能電池單元10的背面10B利用6條接頭線20互相連接。接頭線20在形成於太陽能電池單元的背面10B之背面接合電極13b焊接背面側連接區域23b，在形成於相鄰太陽能電池單元10之太陽能電池單元的受光面10A之受光面匯流電極12B焊接受光面側連接區域23a。換言之，與形成在太陽能電池單元10之太陽能電池單元的受光面10A上之受光面匯流電極12B連接之接頭線20藉由與形成在相鄰太陽能電池單元10之太陽能電池單元的背面10B上之背面接合電極13b連接，可以直列連接多個太陽能電池單元10。

又，背面接合電極13b以挾持半導體基板11的狀態配置在與受光面匯流電極12B對向的位置。因此，在1個太陽能電池單元10中，與背面接合電極13b接合之接頭線20的背面側連接區域23b、及與受光面匯流電極12B接合之接頭線20的受光面側連接區域23a雖然不是整個區域但至少一部分為配置在對向的位置。

接頭線20為了連接太陽能電池單元10的受光面匯流電極12B、及相鄰的太陽能電池單元10之背面接合電極13b，在受光面側連接區域23a與背面側連接區域23b之間具有彎曲部也就是單元間區域24。又，在太陽能電池串列50中所使用之接頭線20的全長、即受光面側連接區域23a、背面側連接區域23b以及單元間區域24的總長度全部都是相同長度。

作為連接太陽能電池單元10的配線材料之接頭線20由剖面為圓形的導體構成，由銅等良導體之金屬材料的圓線構成。在接頭線20的表面塗布焊料。對於有關本實施形態1之接頭線20的詳細之後敘述。又，為了便於說明，在第1圖及第2圖中針對利用2條接頭線20連接相鄰2個太陽能電池單元10的狀態予以顯示。

對於配置於太陽能電池陣列70之太陽能電池單元10的背面10B側之背面側密封材料34、及配置於太陽能電池單元的受光面10A側之受光面側密封材料33，使用具有透光性、耐熱性、電氣絕緣性、柔軟性之素材，以乙烯-乙酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate：EVA)或是聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl butyral：PVB)等熱可塑性樹脂為主成分之熱可塑性合成樹脂為佳。

就受光面保護零件31而言，使用具有透光性且耐濕性、耐候性、耐加水分解性、絕緣性優之材料，除了玻璃基板等之剛性高的透光性基板之外，可以使用氟系樹脂片材、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate；PET)片材等樹脂材料。

就背面保護零件32而言，使用耐濕性、耐候性、耐加水分解性、絕緣性優之材料，可以使用由氟系樹脂片材、蒸鍍有氧化鋁或二氧化矽之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)片材等之樹脂材料構成的背部片材或背部膜。

接著，針對有關本實施形態1之太陽能電池模組100的製造方法進行說明。第11圖為顯示有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100的製造方法順序之流程圖。

首先，在步驟S10中，形成太陽能電池單元10。以p型單晶矽基板為出發材料，為了提高光的集光率而在成為受光面的面上藉由紋路蝕刻形成凹凸形成。接著，藉由擴散在p型單晶矽基板的受光面側形成未圖示的n型不純物擴散層後形成pn接合。受光面的片電阻也就是n型不純物擴散層的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下程度。再者，在n型不純物擴散層上成膜作為抗反射膜之氮化矽膜。

接著，在太陽能電池單元的受光面10A中如第7圖所示，藉由網版印刷及燒結形成由受光面匯流電極12B及受光面柵電極12G構成的受光面電極12。又，受光面電極12的形成方法不限於網版印刷及燒結。又，在太陽能電池單元的背面10B中如圖第8圖所示，藉由網版印刷及燒結形成背面集電電極13a及背面接合電極13b。又，上述之太陽能電池單元10的形成方法沒有限定可以藉由悉知的技術進行。其中，受光面匯流電極12B的寬度形成為細線化至與圓線也就是接頭線20寬度相同的寬度。將受光面匯流電極12B的寬度為與接頭線20寬度相同的寬度，並且藉由將接頭線20連接在受光面匯流電極12B上的正確位置，可以減低以接頭線20超出受光面匯流電極12B為起因之陰影損失。

接著，在步驟S20中，在太陽能電池單元10連接接頭線20。換言之，在形成於太陽能電池單元的背面10B之背面接合電極13b配置接頭線20的背面側連接區域23b，而且在形成於相鄰的太陽能電池單元10之太陽能電池單元的受光面10A之受光面匯流電極12B配置該接頭線20的受光面側連接區域23a。接著，將包覆在接頭線20之焊料藉由加熱予以熔融，之後凝固。藉此，進行背面接合電極13b與背面側連接區域23b、受光面匯流電極12B與受光面側連接區域23a的焊接，使接頭線20以電氣性及機械性與太陽能電池單元10連接。

第12圖為顯示電氣接合本發明實施形態1之受光面電極12及背面電極13及接頭線20之接頭線接合步驟之模式圖。在接頭線接合步驟中，如第12 圖所示，在太陽能電池單元10之背面接合電極13b重疊接頭線20的背面側連接區域23b，在未圖示之相鄰的太陽能電池單元10的受光面匯流電極12B重疊接頭線20的受光面側連接區域23a。接著，藉由利用加熱工具200加熱接頭線20，同時得到接頭線20與背面接合電極13b的電氣連接及機械連接、接頭線20與受光面匯流電極12B的電氣連接及機械連接。具體而言，藉由利用加熱工具200加熱接頭線20，可以使塗布接頭線20表面之焊料被熔融。之後藉由冷卻接頭線20後使焊料凝固，使接頭線20與受光面匯流電極12B透過焊料予以焊接，使接頭線20與背面接合電極13b透過焊料予以焊接。

又，接頭線20藉由所謂熱壓接或超音波熔接之其他方法與太陽能電池單元10接著亦可。又，在接頭線接合步驟中，分成背面側的接頭線20之接合步驟與受光面側的接頭線20之接合步驟，以2次的步驟實施亦可。

接著，反覆以上的接頭線20連接處理，形成直列連接有期望張數的太陽能電池單元10之多個太陽能電池串列50。接著，藉由將如以上所得到的多個太陽能電池串列50利用橫接頭線25進行連接，形成太陽能電池陣列70。太陽能電池陣列70使用作為橫接頭線25的匯流排直列連接並列配置的多個太陽能電池串列50，並且藉由設置電力取出用之作為輸出接頭線的匯流排予以形成。

接著，在步驟S30中，以第2圖所示的配置，在太陽能電池陣列70的受光面側配置受光面側密封材料33與受光面保護零件31，在太陽能電池陣列70的背面側配置背面側密封材料34與背面保護零件32，而形成積層體。

接著，在步驟S40中，將積層體安裝在層合裝置，例如以140℃以上160℃以下的溫度，進行30分鐘前後的熱處理及層合處理。藉由層合處理，使太陽能電池陣列70與受光面保護零件31利用受光面側密封材料33予以接著，使太陽能電池陣列70與背面保護零件32利用背面側密封材料34予以接著。藉此，使積層體的構成部分一體化，得到太陽能電池模組100。

又，在上述中，雖然是針對背面接合電極13b為沿著第1方向大致涵蓋太陽能電池單元10的全長呈跳腳石狀設置的情況進行說明，但是背面接合電極13b為沿著第1方向大致涵蓋太陽能電池單元10的全長呈連續帶狀，即線狀予以設置亦可。

接著，針對有關本實施形態1之接頭線20進行說明。第13圖為模式顯示有關本發明實施形態1之太陽能電池模組100之接頭線20周圍的主要部分剖面圖。第14圖模式顯示使用平角形狀的接頭線之太陽能電池模組之接頭線周圍的主要部分剖面圖。第13圖及第14圖中之箭頭方向表示射入到太陽能電池單元之太陽光的光路。

接頭線20在與太陽能電池單元10連接時沿著太陽能電池單元10的連結方向，即第1方向延伸，與相鄰的2個太陽能電池單元10之中的一方太陽能電池單元10之受光面匯流電極12B上面連接的同時，而且與另一方太陽能電池單元10的背面電極也就是背面接合電極13b上面連接。接頭線20以銅等金屬材料為代表之良導體的圓線為母材，在圓線表面塗布焊料。在本實施形態中，接頭線20在銅製的圓線導體20a表面施予焊料鍍敷，而在圓線導線20a的整個表面形成焊料薄層20b。對接頭線20之焊料塗布以利用電鍍予以進行為佳。藉由在接頭線20表面電鍍焊料，可以在接頭線20表面確實且均勻地塗布焊料。

在該情況下，將受光面匯流電極12B的寬度成為與接頭線直徑ψ相同的寬度或比接頭線20寬度更小的寬度，就是焊料薄層厚度m的2倍、與圓線導體直徑ψ a之總合尺寸。但是，焊料薄層的厚度m在與圓線導體直徑ψ a相比時為非常薄，其為可以無視的等級。

在第14圖中，具有平角形狀的平角接頭線300在銅製的平角導體300a表面施予焊料塗敷，在平角導體300a的整個表面形成焊料薄層300b。又，受光面匯流電極12B的寬度尺寸成為與平角接頭線寬度w相同的寬度，就是焊料薄層厚度m的2倍、與平角導體的寬度wa之總合尺寸。平角導體300a的厚度以平角導體的厚度t予以表示。但是焊料薄層的厚度m在與平角導體的寬度wa相比時為非常薄，其為可以無視的等級。

以下，參照第13圖及第14圖，說明有關本實施形態1之太陽能電池模組100的效果。首先，針對使用圓線接頭線20之第1效果進行說明。通常，以接頭線的電阻損失為依存於接頭線母材的剖面積乙事為悉知的。因此，在第13圖所示之太陽能電池模組100中，以接頭線20的電阻損失依存於銅製圓線導體20a的剖面積。又，在使用平角形狀的接頭線之第14圖所示的太陽能電池模組中，以平角接頭線300的電阻損失為依存於銅製平角導體300a的剖面積。以下，顯示第13圖所示之接頭線20的剖面積、及第14圖所示之平角接頭線300的剖面積之計算。

(圓線導體20a的剖面積)

在圓線導體直徑ψ a=0.5mm的條件下，換言之圓線導體的半徑r=0.25mm的條件下，圓線導體的剖面積S1=πr²=0.196mm²。

(平角導體300a的剖面積)

在平角導體寬度wa=0.8mm、平角導體厚度t=0.25mm的條件下，平角導體的剖面積S2=wa×t=0.2mm²。

因此，從上述的計算得知，在上述的條件下，圓線導體20a與平角導體300a的電阻損失為相同等級，也可以說接頭線20與平角接頭線300的電阻損失為相同等級。

其中，針對接頭線覆蓋太陽能電池單元的受光面之比例也就是受光面覆蓋率進行考量。圓線導體直徑ψ a=0.5mm比平角導體寬度wa=0.8mm更小。為此，使用接頭線20的太陽能電池模組100與使用電阻損失為與接頭線20相同等級之相同條數的平角接頭線300之太陽能電池模組相比，可以減低以各太陽能電池單元的受光面覆蓋率。因此，太陽能電池模組100與使用電阻損失為與接頭線20相同等級之相同條數的平角接頭線300之太陽能電池模組相比，可以抑制太陽能電池單元10的受光面覆蓋率，而增大發電電流，提升輸出。

又，在受光面覆蓋率相同的情況下，擴大接頭線20之接頭線直徑ψ而易於使剖面積擴大，可以減低接頭線20的電阻損失，提升輸出。

接著，針對使用圓線接頭線20之第2效果進行說明。在上述的條件下，接頭線20與平角接頭線300的電阻損失為相等的，另一方面，以接頭線的陰影為起因之光遮光損失、所謂陰影損失為不同。在太陽能電池單元的受光面中之接頭線20、與電阻損失為與接頭線20相同等級之平角接頭線300的接頭線長度為相同的條件下，當以接頭線的陰影寬度考量根據1條接頭線的陰影損失時，根據1條接頭線20的陰影損失L1為0.5mm。根據1條平角接頭線300的陰影損失L2為0.8mm。又，由於接頭線20與平角接頭線300中的焊料薄層厚度m為非常薄，因此無視。

因此，在上述條件下，使用接頭線20的太陽能電池模組100與使用與接頭線20相同條數的平角接頭線300之太陽能電池模組相比，可以減低陰影損失。因此，太陽能電池模組100與使用電阻損失為與接頭線20相同等級之相同條數的平角接頭線300之太陽能電池模組相比，可以減低陰影損失，增大發電電流，提升輸出。

接著，針對使用圓線接頭線20之第3效果進行說明。在太陽能電池模組100中，藉由接頭線20的剖面形狀為圓形，到達接頭線20之太陽光成為朝各方向反射之反射光，反射光射入到太陽能電池單元10後有助於光電轉換效率的提升。換言之，在太陽能電池模組100中，由於接頭線20為圓線，因此使利用接頭線20之受光面保護零件31側的表面擴散反射，具有射入角射入到受光面保護零件31的太陽能電池單元10側的面也就是內面31a之反射光RL光量增加。接著，反射光RL利用受光面保護零件31的內面31a擴散反射而射入到太陽能電池單元10。

藉由這樣之利用受光面保護零件31的內面31a之擴散反射的增加，在上述的條件下，將使用接頭線20之太陽能電池模組100與使用和接頭線20相同條數的平角接頭線300之太陽能電池模組相比，對於太陽能電池單元10的光進入增加效果可以期待有25%程度。但是隨著接頭線20的圓線形狀對於太陽能電池單元10的光進入增加效果有所變化。

接著，針對使用圓線接頭線20之第4效果進行說明。平角接頭線300在製作平角銅線也就是平角導體300a時，必須將市售的圓線加工為平角之圓線崩壞等輥軋步驟。又，在接頭線使用金屬箔的情況下，必須進一步進行輥軋步驟。另一方面，在接頭線20中，不需要這樣的輥軋步驟，可以削減接頭線20之製造時的加工費用。除此之外，接頭線20的圓線導體20a之圓線形狀在利用模具伸線製作圓線導體20a時，可以藉由改變模具直徑而易於加工為任意的粗細度。再者，接頭線20因為具有圓線形狀，因此可以對於捲繞接頭線之接頭捲線軸(Tab Bobbin)以高速零亂纏繞，可以達到接頭線製造步驟的簡略化及時間縮短，可以減低接頭線的製造成本。

在太陽能電池模組100中，藉由使用接頭線20，根據上述第1效果至第4效果，可以減低製造成本的同時，而且提升輸出。

又，在藉由所謂熱壓接或超音波熔接之不使用焊料的方法，將接頭線與受光面匯流電極12B接著的情況下，可以僅以圓線導體20a作為接頭線20使用。在該情況下，受光面匯流電極12B寬度成為與接頭線20直徑相同的寬度，就是成為圓線導體20a的直徑。又，由於以接頭線的電阻損失是依存於母材之銅材剖面積，因此該情況下上述計算亦成立。

接著，除了使用上述的接頭線20之太陽能電池模組100、及取代接頭線20使用上述的平角接頭線300之外，針對具有與太陽能電池模組100相同構成的太陽能電池模組，依據模擬特性後的結果，說明在改變接頭線條數之情況下，接頭線條數對於太陽能電池單元及太陽能電池模組的輸出造成影響。

太陽能電池單元及太陽能電池模組的特性模擬，其為對於有關上述的實施形態1之太陽能電池模組100的構成，針對改變接頭線種類及接頭線條數之太陽能電池模組予以進行的。太陽能電池陣列70如第4圖所示，構成為將40張的太陽能電池單元10電氣直列連接者。太陽能電池單元10為156mm見方、厚度200μm尺寸的太陽能電池單元。受光面的片電阻也就是n型不純物擴散層的片電阻為80Ω/sq.。受光面柵電極的條數為100條，受光面柵電極12G的電阻為0.6Ω/cm。受光面保護零件31為玻璃基板，受光面側密封材料33及背面側密封材料34為EVA，背面保護零件32為由PET片材構成為背部膜。

(陰影損失的模擬)

第15圖顯示進行過特性模擬的太陽能電池單元之接頭線種類及接頭線條數、以及以接頭線的陰影損失(安培：A)之圖面。陰影損失表示根據接頭線之短路電流Isc(A)的減低值。根據接頭線之短路電流Isc(A)的減低值為藉由形成接頭線及受光面匯流電極後所減低之太陽能電池單元的短路電流值。第16圖為將第15圖進行圖表化之特性圖。

在第15圖及第16圖中，圓線0.3mm ψ a表示圓線導體直徑ψ a為0.3mm的圓線接頭線，圓線0.4mm ψ a表示圓線導體直徑ψ a為0.4mm的圓線接頭線，圓線0.5mm ψ a表示圓線導體直徑ψ a為0.5mm的圓線接頭線。平角0.5wa×0.25t表示平角導體寬度wa為0.5mm、平角導體厚度t為0.25mm的平角接頭線，平角0.8wa×0.25t表示平角導體寬度wa為0.8mm、平角導體厚度t為0.25mm的平角接頭線。

又，焊料鍍敷的厚度在與圓線導體直徑ψ a或平角導體寬度wa相比時為非常薄的，由於焊料鍍敷對於陰影損失的影響為小，因此可以無視焊料鍍敷厚度。

從第15圖及第16圖得知，伴隨接頭線條數的增加，以接頭線的陰影損失幾乎與接頭線條數成比例增加。即使在進行模擬之太陽能電池單元的樣本中，對於使用平角接頭線之太陽能電池單元，得到由於受光面覆蓋率為大而使陰影損失的增加傾向明顯化的結果。又，在第15圖及第16圖中，得到在比較電阻損失為相同等級，也就是圓線0.5mm ψ a的情況與平角0.8wa×0.25t的情況時，圓線0.5mm ψ a情況的陰影損失為平角0.8wa×0.25t情況的陰影損失之一半程度。

由於陰影損失增加，使受光面覆蓋率增加而減少太陽能電池單元的發電區域，其結果為藉由減少從太陽能電池單元取出的電子絕對量，而使短路電流值減少。接著，隨著太陽能電池單元大電流化，即使受光面覆蓋率相同，也會使短路電流值的減少量變多。藉由使用圓線接頭線，因為可以抑制各太陽能電池單元的陰影損失，因此可以抑制作為太陽能電池模組整體之陰影損失，抑制輸出減低，可以實現高輸出化。

(填充因子的模擬)

第17圖為顯示進行過特性模擬之太陽能電池模組的接頭線種類及接頭線條數、以及太陽能電池模組的輸出指標也就是填充因子(Fill Factor：F.F.、曲線因子)之圖面。第18圖為將第17圖進行圖表化之特性圖。

從第18圖得知，伴隨接頭線條數增加，一邊描繪出拋物線一邊使填充因子增加。對於1條接頭線對應1條的受光面匯流電極12B，在接頭線條數增加的情況下，受光面匯流電極12B的條數也增加。因為藉由接頭線條數增加，使從細線且電阻為大的受光面柵電極12G到受光面匯流電極12B的實效電流之移動距離變短，因此減低以受光面柵電極12G的電阻損失，使從太陽能電池單元取出電流時之電阻損失變少，可以減低集電損失圖謀太陽能電池模組的高光電轉換效率化。該高光電轉換效率化在使用圓線接頭線的太陽能電池模組、及使用平角接頭線的太陽能電池模組兩者中為共通的。又，接頭線的剖面積為大者，其為減低以接頭線的電阻損失，增加填充因子。

(CTM(單元到模組；Cell to Module)損失模擬)

第19圖為顯示在從太陽能電池單元製作成太陽能電池模組時所發生的輸出損失之圖面。在第19圖中，其為在加上從第15圖到第18圖所示的特性傾向、及使用圓線接頭線情況的光學利益也就是上述圓線接頭線20之第3效果，連同輸出比(%)一起顯示從太陽能電池單元製作成太陽能電池模組時所發生的輸出損失(%)。在第19圖中，以有括號的數字表示輸出損失(%)。

輸出比為將太陽能電池模組的F.F.乘以太陽能電池模組短路電流Isc的值之對於在假設從太陽能電池單元製作成太陽能電池模組時所發生的輸出損失為零情況下之將太陽能電池模組的F.F.乘以太陽能電池模組短路電流Isc的值之比例(%)。根據將太陽能電池模組的F.F.乘以太陽能電池模組短路電流Isc的值，可以得知在假設開路電壓沒有改變情況之以太陽能電池模組產生最大電力之最大電力輸出的電流等級。以下，將從太陽能電池單元製作成太陽能電池模組時所發生的輸出損失稱為CTM(單元到模組；Cell to Module)損失。第20圖為將第19圖圖表化之特性圖。

所謂CTM損失用來作為表示太陽能電池單元的光電轉換效率與太陽能電池模組的光電轉換效率之差的指標，在此可藉由下式算出。又，在第19圖及第20圖中，意指數值越大CTM損失越少，數值越小CTM損失越多。

CTM損失=(1-輸出比)×100(%)

輸出比=(太陽能電池模組短路電流Isc×太陽能電池模組的F.F.)/{(太陽能電池模組短路電流Isc×太陽能電池模組的F.F.)×(太陽能電池單元張數：40張)}

從第19圖及第20圖得知，無法說CTM損失在伴隨接頭線條數增加就一定會持續增加。從第19圖及第20圖得知，例如接頭線條數為20條情況下，圓線0.3mm ψ a情況的CTM損失為最少，其次使圓線0.4mm ψ a情況的CTM損失變少。

另一方面，當接頭線條數增加時，平角0.5wa×0.25t情況與平角0.8wa×0.25t情況，與圓線0.5mm ψ a情況及圓線0.4mm ψ a情況相比後，CTM損失為大。在增加接頭線條數時之圓線0.5mm ψ a情況及圓線0.4mm ψ a情況的CTM損失變小的原因認為是根據上述之使用圓線接頭線20的第1效果至第3效果。

習知技術之具有3條表面匯流排電極之太陽能電池模組的CTM損失為3%左右。在有關本實施形態1之太陽能電池模組100中，其以10條以上15條以下範圍並設寬度0.4mm之受光面匯流電極、或者以5條以上15條以下範圍並設寬度0.5mm之受光面匯流電極。換言之，在太陽能電池模組100中，藉由以10條以上15條以下範圍使用圓線0.4mm ψ a、或者以5條以上15條以下範圍使用圓線0.5mm ψ a，與記載於專利文獻1之太陽能電池模組相比，CTM損失減少一半可達到1.5%程度以內。再者，根據製造方法的不同，對於可以比平角線更低價製造之圓線接頭線的使用而言，可以削減太陽能電池模組的材料費用。

又，在上述中，由於焊料鍍敷厚度在與圓線導體直徑ψ a或平角導體寬度wa相比時為非常薄，即使在考慮有焊料鍍敷厚度情況下太陽能電池模組的特性也具有與上述相同的傾向，可以將圓線導體直徑ψ a及平角導體寬度wa作為已施予焊料鍍敷的接線頭20的直徑使用。因此，在有關本實施形態1之太陽能電池模組100中，藉由以10條以上15條以下範圍使用接頭線直徑ψ為0.4mm ψ a的接頭線20、或者以5條以上15條以下範圍使用接頭線直徑ψ為圓線0.5mm ψ a的接頭線20，與記載於專利文獻1之太陽能電池模組相比，能夠將CTM損失減少一半，達到1.5%程度以內。

又，上述模擬所使用的正方形狀的太陽能電池單元之正方形狀外形尺寸為150mm見方以上160mm見方以下的範圍，受光面的片電阻也就是n型不純物擴散層的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下的範圍，而且受光面柵電極的電阻為0.45Ω/cm以上0.7Ω/cm以下的範圍，即使任意變更條件的情況下，也可以得到與上述相同的特性。此等條件為用以實現實用等級的高輸出之良好條件。換言之，將太陽能電池單元的外形尺寸、受光面的片電阻及受光面柵電極的電阻為上述範圍，即使任意變更條件的情況下，對於太陽能電池單元及太陽能電池模組的特性，可以得到與從第15圖到第20圖所示的特性相同的傾向乙事可以藉由發明人的模擬得以確認。

又，針對用於上述模擬之太陽能電池單元的條件，在相鄰的受光面柵電極之間隔為1mm以上、2mm以下的範圍，而且受光面柵電極的條數為75條以上、150條以下的範圍，即使任意變更條件的情況下，也可以得到與上述相同的特性。

因此，在太陽能電池模組100中，在太陽能電池單元的外形尺寸為150mm見方以上160mm見方以下的範圍，受光面的片電阻也就是n型不純物擴散層的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下的範圍，而且受光面柵電極的電阻為0.45Ω/cm以上0.7Ω/cm以下的範圍之條件下，對於接頭線20的線徑與條數都有適當的條件。在太陽能電池模組100中，以10條以上15條以下範圍使用接頭線直徑ψ為0.4mm ψ a的接頭線20、或者以5條以上15條以下範圍使用接頭線直徑ψ為圓線0.5mm ψ a的接頭線20，並且將受光面匯流電極的寬度細線化至接頭線20寬度以下，可以說是能夠抑制CTM損失之接頭線20的線徑與條數的適當條件。

因此，若是根據有關本發明之太陽能電池模組100，可以抑制以與多個太陽能電池單元10連接之接頭線20及受光面匯流電極12B的陰影為起因之光遮蔽損失的增加，減低以受光面柵電極12G之電阻損失而可以減低從太陽能電池單元取出電流時之電阻損失，達到所謂可以得到實現低成本化與高光電轉換效率化之太陽能電池模組的效果。

在習知技術之使用由平角導體構成的接頭線之太陽能電池模組情況下，例如當將接頭線的寬度為1/2而將條數變成2倍時，與變更接頭線的寬度與條數前的狀態相比，整體的陰影損失是相同的，又因為將流通在接頭線之電流的電流密度為相同的，因此以接頭線的電阻損失也是相同的。另一方面，當將接頭線的寬度為1/2而將條數變成2倍時，與變更接頭線的寬度與條數前的狀態相比，由於利用太陽能電池單元的光電轉換產生並到達受光面柵電極之載子在受光面柵電極中流通時之最大距離變成1/2，因此可以降低以受光面柵電極之電阻損失。

因此，就太陽能電池模組的整體損失而言，越增加接頭線條數，以受光面柵電極的電阻損失就會越降低，提升輸出。換言之，當從太陽能電池單元的特性看來，以接頭線條數越多為佳，但是當接頭線越細時對於太陽能電池模組的製造為困難的。為此，在實際上，在兼顧太陽能電池模組的特性與太陽能電池模組的製造技術兩者下，選擇接頭線條數。換言之，在習知的技術中，將接頭線變細來增加條數的方法為提升太陽能電池模組的特性是一般的理解。

另一方面，在使用圓線接頭線之情況下，當將接頭線寬度變細時，因為也減低接頭線的高度，因此上述理論不成立。又，在使用圓線的接頭線之情況下，也會存在有根據光反射的效果，即，使用圓線接頭線情況之光學性的利益也就是上述圓線接頭線20的第3效果。為此，關於接頭線，不易找出適當的構成。

發明者於模擬過程中，在檢討依據藉由圓線接頭線之射入到太陽能電池模組之太陽光的擴散反射效果及利用圓線接頭線擴散反射之反射光射入到受光面保護零件的太陽能電池單元側之面也就是內面時的臨界角之所謂射入到太陽能電池模組之太陽光有效光線量的明確化、受光面側密封材料的太陽光透光率之條件後，進行模擬。接著，發明者為了抑制根據藉由太陽光以太陽能電池模組所發電之發電電流的集電損失之太陽能電池模組的輸出減低，換言之，為了抑制接頭線及受光面匯流電極為起因之太陽能電池模組的輸出減低，根據上述模擬，如第19圖及第20圖所示找出適當的接頭線條數的存在，而且找出其適當的範圍。

以上實施形態所示之構成為顯示本發明內容的一例者，與其他悉知的技術組合亦可，在不脫離本發明宗旨的範圍內，省略、變更構成的一部分亦可。

Claims

一種太陽能電池模組，其為在具有透光性的受光面側保護零件與背面側保護零件之間配置有藉由接頭線電氣連接之多個太陽能電池單元，其特徵為：上述太陽能電池單元，包括：半導體基板，其有pn接合；受光面電極，其在上述半導體基板的受光面中具有與根據上述接頭線之太陽能電池單元的連結方向正交的方向平行延伸之多個柵電極、及在上述受光面中與上述多個柵電極連接，並且沿著在上述連結方向延伸之多條受光面匯流電極；及背面電極，其在面向與上述半導體基板之上述受光面相反側的背面中沿著上述連結方向延伸，上述接頭線，其為以圓線導體為母材，並且具有與上述受光面匯流電極寬度相同的直徑，對於1條上述受光面匯流電極連接1條，設置有與上述受光面匯流電極相同的條數，沿著上述連結方向延伸，與相鄰的2個上述太陽能電池單元之中的一方上述太陽能電池單元之上述受光面匯流電極上面連接，同時與另一方上述太陽能電池單元之上述背面電極連接，在上述太陽能電池單元為具有1邊長度150mm以上160mm以下範圍之正方形狀，上述受光面的片電阻為70Ω/sq.以上90Ω/sq.以下範圍，上述柵電極的電阻值為0.45Ω/cm以上0.7Ω/cm以下範圍之條件下，以10條以上15條以下範圍並設寬度為0.4mm之上述受光面匯流電極。
如申請專利範圍第1項之太陽能電池模組，其中，上述接頭線之上述圓線導體表面利用焊料予以包覆。
如申請專利範圍第2項之太陽能電池模組，其中，上述焊料為鍍敷在上述圓線導體表面者。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽能電池模組，其中，上述受光面匯流電極的條數為10條。