WO2010082560A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

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WO2010082560A1
WO2010082560A1 PCT/JP2010/050217 JP2010050217W WO2010082560A1 WO 2010082560 A1 WO2010082560 A1 WO 2010082560A1 JP 2010050217 W JP2010050217 W JP 2010050217W WO 2010082560 A1 WO2010082560 A1 WO 2010082560A1
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solar cell
out line
conductive layer
cell module
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克幸 内藤
博 西山
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シャープ株式会社
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    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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    • HELECTRICITY
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    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • a solar battery cell is composed of a surface substrate, a light-receiving side conductive layer, a semiconductor layer, and a back-side conductive layer, and lead-out lines for taking out current are connected to the back-side conductive layer, respectively.
  • the present invention relates to a solar cell module having a wiring routing structure in which lead wires for outputting are connected to each other and a method for manufacturing the solar cell module.
  • a solar power generation system that performs solar power generation by laying a solar cell module in which a plurality of solar cell strings are arranged in a matrix on the roof of a building or the like has begun to spread widely.
  • each solar cell module is provided with a terminal box that can be electrically connected to other solar cell modules installed adjacent to each other.
  • FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams showing two scenes of the manufacturing process
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a process of laminating and sealing the solar cell string.
  • a configuration example of the solar cell string shown in FIGS. 6 and 7 is described in Patent Document 1.
  • the solar battery 115 is formed on a light-transmitting insulating substrate 111 made of glass or the like, although not shown, a light receiving side conductive layer made of a transparent conductive film (TCO), a semiconductor layer for photoelectric conversion, and a back surface.
  • An Ag back side conductive layer, which is an electrode film, is formed by being laminated in this order by a vacuum apparatus or the like.
  • the solar cell 115 formed in this way is in the shape of an elongated strip as shown in FIG. 6A, and between the adjacent solar cells 115, 115, one light-receiving side conductive layer (transparent electrode film) and A solar cell string 116 in which a plurality of solar cells 115 are connected in series is configured by connecting the other Ag back-side conductive layer (back electrode film) to each other.
  • the light receiving side conductive layer, the semiconductor layer, and the back side conductive layer are configured by dividing each layer with a laser as necessary. Further, the division for forming several series of integrated cells connected in series is processed by laser, and the series connected set unit after the division is called a string (solar cell string) as described above. .
  • a P-type electrode terminal portion 117 is formed on the solar cell 115 at one end of the solar cell string 116, and an N-type electrode is formed on the end of the Ag back side conductive layer (back electrode film) of the solar cell 115 at the other end.
  • a terminal portion 118 is formed. These P-type electrode terminal portion 117 and N-type electrode terminal portion 118 serve as an electrode extraction portion.
  • a filler sheet 119 and a non-woven glass sheet 112 are laid on the solar cell string 116 so as to extend between the central part of the P-type electrode terminal part 117 and the central part of the N-type electrode terminal part 118. Yes.
  • the filler sheet 119 and the nonwoven glass sheet 112 are laid so as not to overlap the P-type electrode terminal portion 117 and the N-type electrode terminal portion 118.
  • As the filler sheet 119 a film having good compatibility with the sealing material is preferable.
  • a 120 ⁇ m-thick positive lead wire (positive electrode current collector) 120 called a bus bar made of copper foil is electrically and mechanically joined to the P-type electrode terminal portion 117.
  • a 120 ⁇ m-thick negative lead wire (negative electrode current collector) 121 called a bus bar made of copper foil is electrically and mechanically joined to the entire surface of the N-type electrode terminal portion 118.
  • soldering or conductive paste can be used.
  • a positive lead wire (positive electrode lead wire) 122 and a negative lead wire (negative electrode lead wire) 123 made of a flat cable and having a thickness of 160 ⁇ m face each other.
  • a positive lead wire (positive electrode lead wire) 122 and a negative lead wire (negative electrode lead wire) 123 made of a flat cable and having a thickness of 160 ⁇ m face each other.
  • FIG. 6 illustrates a case where they are arranged in a straight line.
  • One end portion of the positive lead wire 122 is connected to the central portion of the positive lead wire 120. Further, the other end portion of the positive lead wire 122 is positioned substantially at the center of the solar cell string 116 and is bent so as to rise from the surface of the solar cell string 116 (for example, in a direction perpendicular to the surface).
  • the output lead portion 122a is connected to the central part of the negative lead-out line 121. Further, the other end portion of the negative lead-out line 123 is positioned substantially at the center of the solar cell string 116 and is bent so as to rise from the surface of the solar cell string 116 (for example, in a direction perpendicular to the surface).
  • the output lead portion 123a is connected to the central portion of the positive lead wire 120. Further, the other end portion of the positive lead wire 122 is positioned substantially at the center of the solar cell string 116 and is bent so as to rise from the surface of the solar cell string 116 (for example, in a direction perpendicular to the surface).
  • the positive lead wire 122 and the negative lead wire 123 span over the plurality of solar cells 115, since the filler sheet 119 and the glass nonwoven fabric sheet 112 are interposed between the solar cells 115, The plurality of solar cells 115 are not short-circuited.
  • the output lead portions 122a and 123a of the positive lead wire 122 and the negative lead wire 123 are led out from the openings 124a and 124a and the openings 125a and 125a, respectively.
  • a stop film 124 and a back film 125 which is a back surface protection material for weather resistance and high insulation are laminated and sealed on the entire surface of the solar cell string 116.
  • the sealing film 124 a thermoplastic polymer film is preferable, and those made of EVA (ethylene vinyl acetate resin) or PVB (polyvinyl butyral resin) are most suitable.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVF polyvinyl fluoride resin film
  • the output lead portions 122a and 123a of the positive lead wire 122 and the negative lead wire 123 projecting upward from the openings 125a and 125a of the back film 125, respectively.
  • a terminal box (not shown) is attached and electrically connected.
  • the positive lead-out line 122 and the negative lead-out line 123 are connected to the back film 125.
  • the openings 125a and 125a are arranged so as to extend over the solar cells 115.
  • insulation is ensured by arrange
  • the positive lead-out line 120 and the negative lead-out line 121 connected to the light-receiving side conductive layer and the Ag back-side conductive layer of the solar battery 115 supply power to the positive lead line 122 and the negative lead line 123, respectively.
  • the P-type electrode terminal part 117 and the N-type electrode terminal part 118 are connected to each other. For this reason, each lead-out line 120, 121 requires means for obtaining electrical continuity with each lead-out line 122, 123, and soldering is generally performed as means for obtaining this electrical connection.
  • the lead-out lines 120 and 121 and the lead-out lines 122 and 123 are respectively coated with solder, and in some cases, solder is also supplied to the connection portion.
  • the thin-film solar battery module described in Patent Document 1 is provided with a filler sheet 119 and a glass between them for the purpose of ensuring insulation between the positive lead wire 122 and the negative lead wire 123 and the solar battery 115.
  • the non-woven fabric sheet 112 is placed on top of each other, and is not placed to protect the Ag back side conductive layer from sticking of the connecting portion by molten solder. That is, no consideration is given to preventing damage to the conductive layer that should be noted when soldering the lead-out line and the lead-out line.
  • Patent Document 1 it is possible to solve the above problem using the configuration of the above-mentioned Patent Document 1. That is, by placing the filler sheet 119 and the glass nonwoven fabric sheet 112 so as to overlap each other between the solar cells 115 and the intersections of the lead lines 122 and 123 and the lead lines, it is possible to prevent the solder from flowing out to the back side conductive layer.
  • the configuration of Patent Document 1 is based on the condition that a glass nonwoven fabric sheet and a filler sheet are used. This is to achieve the effect that the glass nonwoven fabric sheet 112 has good permeability, the same refractive index as the filler sheet 119 and becomes transparent, and the viewpoint of avoiding contact between the Ag back side conductive layer and the intersection point. Will be over-equipped. For this reason, inadvertent increase in cost is incurred, so it is not desirable to use a combination of a glass nonwoven fabric sheet and a filler sheet.
  • the present invention was devised based on such a viewpoint, and a purpose thereof is a solar cell module capable of preventing contact between the Ag back-side conductive layer and the connecting portion of the lead-out line and the lead-out line without incurring high costs. And a manufacturing method thereof.
  • the solar cell module of the present invention is configured such that the solar cell includes a surface substrate, a light-receiving side conductive layer, a semiconductor layer, and a back-side conductive layer, and a lead-out line for taking out current is provided in the back-side conductive layer.
  • An isolation member is disposed on the surface.
  • the separating member is preferably in the form of a tape having an adhesive surface formed on at least one side. In this way, the position of the separating member is fixed and workability is improved. In addition, since the position of the intersection between the lead-out line to be soldered and the lead-out line can be confirmed, workability can be further improved.
  • the thickness of the separating member is desirably 120 ⁇ m or less.
  • the thickness of the separating member is 120 ⁇ m or more, for example, when the thickness of the lead-out line is 120 ⁇ m and the thickness of the lead-out line is 160 ⁇ m, the total thickness reaches 400 ⁇ m (0.4 mm). Therefore, the lead wire comes close to the back surface protection member laminated thereon, and a new risk arises that insulation cannot be obtained from the metal layer laminated on the back surface protection member. Therefore, the thickness of the separating member is preferably thin, and is desirably at least 120 ⁇ m or less.
  • the separating member has a heat resistant temperature of 180 ° C. or higher. In this case, the isolation member itself is not thermally damaged by the heating of soldering.
  • the separating member is formed in a polygon, a circle or an ellipse having a larger area than the solder wetting region in the portion where the lead-out line and the lead-out line are solder-connected.
  • the separating member may have a structure in which a plurality of separating members are stacked. In this way, even if it becomes necessary to add an isolation member for some reason (for example, due to a wrong location of the isolation member with adhesive), a new isolation member is placed on top of it. can do.
  • the solar cell is composed of a surface substrate, a light-receiving side conductive layer, a semiconductor layer, and a back-side conductive layer, and a lead-out line for taking out current is provided in the back-side conductive layer, respectively.
  • a method of manufacturing a solar cell module having a wiring routing structure in which lead wires for outputting current to the outside are connected to the lead wires, respectively, corresponding to a connection portion between the lead wires and the lead wires A step of disposing an isolation member on the backside conductive layer of the solar cell, a step of arranging the lead-out line so as to cross over the arranged isolation member, and electrically connecting to the backside conductive layer; And a step of superposing the lead-out line on the lead-out line and electrically connecting the lead-out line to the lead-out line.
  • the present invention is configured as described above, when the lead-out line and the lead-out line are soldered, the solder does not come into contact with the Ag back side conductive layer, and the connection part between the lead-out line and the lead-out line is attached to the Ag back side conductive layer. Can solve the problem. That is, even when the lead wire is thermally expanded and contracted due to a change in the surrounding temperature, the connecting portion does not stick to the Ag back side conductive layer, so that the solar cell structure is not peeled off and the reliability as the solar cell module is improved. There is no reduction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 1. It is a perspective view which shows the structural example of the solar cell module which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 4.
  • the example of 1 structure of the conventional solar cell string is shown, (a), (b) has shown the two scenes of the manufacturing process. It is explanatory drawing which shows the process of carrying out the lamination sealing of the conventional solar cell string.
  • FIGS. 1A and 1B to FIG. 3 show configuration examples of the solar cell module according to the first embodiment.
  • FIGS. 1A and 1B are explanatory diagrams showing two scenes of the manufacturing process
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a process of laminating and sealing a solar cell string
  • FIG. 3 is a DD line in FIG. It is sectional drawing. 3 is a cross-sectional view of the connection portion between the negative lead-out line 61 and the negative lead-out line 63, but the cross-section of the connection portion between the positive lead-out line 60 and the positive lead-out line 62 is the same.
  • reference numerals corresponding to the positive lead-out line 60 and the positive lead-out line 62 are shown in parentheses.
  • the solar battery cell 55 is formed on a light-transmitting insulating substrate (surface substrate) 51 such as glass on a light receiving side conductive layer made of a transparent conductive film (TCO: TransparentTransConductive Oxide) although not shown.
  • a semiconductor layer and an Ag back side conductive layer as a back electrode film are formed by being laminated in this order by a vacuum apparatus or the like.
  • the light-transmitting insulating substrate there are heat-resistant resins such as glass and polyimide.
  • the transparent electrode film include SnO2, ZnO, and ITO.
  • the semiconductor layer for photoelectric conversion there are silicon-based photoelectric conversion films such as amorphous silicon and microcrystalline silicon, and compound-based photoelectric conversion films such as CdTe and CuInSe2.
  • the solar cell 55 configured in this way has an elongated strip shape, and one adjacent light receiving side conductive layer (transparent electrode film) and the other between adjacent solar cells 55, 55. Are connected to each other, thereby forming a solar cell string 56 in which a plurality of solar cells 55 are connected in series.
  • the light receiving side conductive layer, the semiconductor layer, and the back side conductive layer are configured by dividing each layer with a laser as necessary. Further, the division for forming several series of integrated cells connected in series is processed by a laser, and the series connected unit after the division is called a solar cell string as described above.
  • the P-type electrode terminal part 57 is formed in the photovoltaic cell 55 of the one end part in this solar cell string 56, and an N-type electrode terminal part is on the edge part of Ag back side conduction
  • the P-type electrode terminal portion 57 and the N-type electrode terminal portion 58 serve as an electrode extraction portion.
  • a 120 ⁇ m-thick positive lead wire (positive electrode current collector) 60 called a bus bar made of copper foil is electrically and mechanically joined to the P-type electrode terminal portion 57
  • a bus bar made of copper foil A 120 ⁇ m-thick negative lead-out wire (negative electrode current collector) 61 called is electrically and mechanically joined to the N-type electrode terminal portion 58.
  • soldering or conductive paste (Ag paste) or the like can be used.
  • Lead wires 63 are arranged in a straight line (or in a parallel state shifted in the width direction) with their tip portions facing each other.
  • FIG. 1 illustrates the case where they are arranged in a straight line.
  • the exposed one end portion 62b of the positive lead wire 62 is connected to the central portion of the positive lead wire 60 by soldering. At the time of this soldering, the molten solder flows out and does not contact the Ag backside conductive layer, so that it is isolated between the portion connecting the positive lead-out line 60 and the positive leadout line 62 and the Ag backside conductive layer.
  • a member 59 is provided (see FIG. 3).
  • the other end portion of the positive lead wire 62 is located at a substantially central portion of the solar cell string 56 and is bent so as to rise from the surface of the solar cell string 56 (for example, in a direction perpendicular to the surface).
  • the output lead portion 62a is provided (see FIG. 3).
  • the exposed one end 63b of the negative lead-out line 63 is connected to the center of the negative lead-out line 61 by soldering. In this soldering, isolation between the portion where the negative lead-out line 61 and the negative lead-out line 63 are connected and the Ag back-side conductive layer is separated so that the molten solder does not flow out and contact the Ag back-side conductive layer.
  • a member 59 is provided (see FIG. 3).
  • the other end portion of the negative lead-out line 63 is positioned substantially at the center of the solar cell string 56 and is bent so as to rise from the surface of the solar cell string 56 (for example, in a direction perpendicular to the surface). The output lead portion 63a.
  • the positive lead line 62 and the negative lead line 63 extend over the plurality of solar cells 55, but each lead line 62, 63 is entirely covered with an insulating film 66.
  • the battery cell 55 is not short-circuited.
  • the output lead portions 62a and 63a of the positive lead wire 62 and the negative lead wire 63 are led out from the openings 64a and 64a and the openings 65a and 65a, respectively.
  • a stop insulating film 64 and a back film 65 as a back surface protective material for weather resistance and high insulation are laminated and sealed on the entire surface of the solar cell string 56.
  • the sealing insulating film 64 may be PVB, silicone, or the like as long as it has good adhesion to the back film 65, the insulating film 66, and the solar battery cell 55 and is excellent in long-term weather resistance.
  • Acetate resin is the most suitable for solar cells.
  • the back film 65 preferably has a three-layer structure including a moisture-proof layer such as PET / Al / PET (PET: polyethylene terephthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the back film 65 is set to 100 ⁇ m with respect to the insulating film 66: 50 ⁇ m and the sealing insulating film 124: 600 ⁇ m.
  • a terminal box (not shown) is attached and electrically connected.
  • the separating member 59 includes a portion connecting the positive lead-out line 61 and the positive lead-out line 62 so that molten solder flows out and does not contact the Ag back-side conductive layer during soldering, and the Ag back side.
  • the conductive layer is provided between the conductive layer, the portion connecting the negative lead-out line 61 and the negative lead-out line 63, and the Ag back-side conductive layer.
  • a polyimide tape can be used as the separating member 59, for example, “No. 360UL” manufactured by Nitto Denko Corporation is suitable.
  • the isolation member 59 itself is not damaged by the soldering operation even when using SnAgCu solder having a melting point of about 220 ° C. However, it is suitable.
  • the outer shape of the separating member 59 can obtain the effect of the present invention in any shape such as a polygonal shape, a circular shape or an elliptical shape. That is, the shape of the separating member may be determined according to the shape of the molten solder spreading. Incidentally, in this Embodiment 1, it is set as the square or the rectangle.
  • the sealing insulating film 64 and the back film 65 which are back surface protection members that cover the portion (connecting portion) where the separating member 59, the lead-out wires 60 and 61, and the lead-out wires 62 and 63 are laminated, are raised at the connecting portion. Protrusions are raised in a convex shape. In this case, if the melted solder has protrusions, the protrusions may damage the sealing insulating film 64 and the back film 65. Therefore, it is desirable that the thickness of the isolation member 59 be as thin as possible.
  • the thickness of the separating member 59 is 120 ⁇ m or more, when the thickness of the extraction lines 60 and 61 is 120 ⁇ m and the thickness of the lead lines 62 and 63 is 160 ⁇ m, the total thickness of these is 400 ⁇ m (0.4 mm). ). Therefore, the lead lines 62 and 63 are close to the back film 65 laminated thereon, and a new risk that insulation cannot be obtained with the metal layer (Al) laminated on the back film 65. Occurs. Therefore, the thickness of the isolation member 59 should be thin, and is desirably at least 120 ⁇ m or less.
  • an EVA sheet made by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd. having a thickness of 0.4 mm is used as the sealing insulating film 64. That is, when the thickness of the base material of the polyimide tape that is the separating member 59 is 50 ⁇ m, it is possible to ensure insulation between the lead wires 62 and 63 and the back film 65 at the connection portion (that is, a thickness of 400 ⁇ m).
  • the inventors of the present invention confirmed that there was no failure as a result of conducting a dielectric strength test in which a voltage of 8 kV was applied using the solar cell module having the above-described form and thickness.
  • Embodiment 2> 4 and 5 are perspective views showing Embodiment 2 of the present invention, in which two isolation members 59 are stacked. Other structures are the same as those in the first embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view of the connection portion between the negative lead-out line 61 and the negative lead-out line 63, but the cross-section of the connection portion between the positive lead-out line 60 and the positive lead-out line 62 is the same.
  • reference numerals corresponding to the positive lead-out line 60 and the positive lead-out line 62 are shown in parentheses.
  • the isolation member 59 attached first may be left as it is, and another isolation member 59 may be overlapped and reattached from above. In this way, the isolation member 59 can be affixed at the correct position without causing any damage to the Ag backside conductive layer, and the isolation from the molten solder targeted by the present invention can be performed reliably.
  • the electrode arrangement structure of the solar cell string 56 is merely an example, and is not limited to such an arrangement structure.
  • the arrangement positions of the positive lead line 62 and the negative lead line 63 may be closer to one end side than the central part of the solar cell string 56, and it is not necessary to lead to the central part.
  • the output lead portions 62a and 63a may be disposed so as to protrude upward from the vicinity of the positive lead-out line 60 and the negative lead-out line 61.
  • the present invention can prevent contact between the Ag back side conductive layer and the connecting portion of the lead-out line and the lead-out line, the sun does not cause damage to the conductive layer, has high reliability, and does not increase the cost.
  • a battery module and a manufacturing method thereof can be provided, which is useful in the field of photovoltaic power generation systems.

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Abstract

 コスト高を招くことなく、Ag裏側導通層と取り出し線及び引き出し線の接続部との電気的接触を防止する。 本発明の一実施形態では、太陽電池セル55が表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線60,61が裏側導通層にそれぞれ接続され、その取り出し線60,61に外部へ電流を出力するための引き出し線62,63がそれぞれ接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュールにおいて、前記取り出し線60,61と引き出し線62,3とを接続する部分と裏側導通層との間にそれぞれ隔離部材59が配置されており、この隔離部材59は、取り出し線60,61と引き出し線62,3とを接続する部分におけるはんだ濡れ領域より広い面積の多角形、円形または楕円形に形成されている。

Description

太陽電池モジュール及びその製造方法
 本発明は、太陽電池セルが表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線が裏側導通層にそれぞれ接続され、その取り出し線に外部へ電流を出力するための引き出し線がそれぞれ接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
 建物の屋根等に複数枚の太陽電池ストリングをマトリックス状に配置した太陽電池モジュールを敷設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが広く一般に普及しはじめている。このような太陽電池発電システムにおいて、各太陽電池モジュールには、隣接して敷設された他の太陽電池モジュールと互いに電気的に接続可能とするための端子ボックスが備えられている。
 従来の太陽電池モジュールを構成する太陽電池ストリングの一構成例を図6(a),(b)及び図7に示す。ただし、図6(a),(b)は製造工程の2つの場面を示す説明図、図7は太陽電池ストリングをラミネート封止する工程を示す説明図である。なお、この図6及び図7に示す太陽電池ストリングの構成例は特許文献1に記載されている。
 太陽電池セル115は、ガラスなどの透光性絶縁基板111上に、図示は省略しているが透明導電膜(TCO:Transparent Conductive Oxide)からなる受光側導通層、光電変換用の半導体層、裏面電極膜であるAg裏側導通層が真空装置等にてこの順番に積層されて形成されている。
 このように形成された太陽電池セル115は、図6(a)に示すように細長い短冊状であり、隣接する太陽電池セル115,115同士において、一方の受光側導通層(透明電極膜)と他方のAg裏側導通層(裏面電極膜)とが互いに接続されることにより、複数の太陽電池セル115が直列に接続された太陽電池ストリング116が構成されている。
 すなわち、高電圧化のために、これら受光側導通層、半導体層、裏側導通層は、必要に応じてそれぞれの層がレーザーで分断されて構成されている。さらに、直列接続された集積セルの集合を数列形成させるための分断もレーザーにて加工されており、この分断後の直列接続された集合単位を上記した通りストリング(太陽電池ストリング)と呼んでいる。
 この太陽電池ストリング116における一端部の太陽電池セル115にP型電極端子部117が形成され、他端部の太陽電池セル115のAg裏側導通層(裏面電極膜)の端部上にN型電極端子部118が形成されている。これらP型電極端子部117及びN型電極端子部118が電極取り出し部になる。
 このP型電極端子部117の中央部とN型電極端子部118の中央部との間をわたすようにして、太陽電池ストリング116の上に充填材シート119とガラス不織布シート112とが敷設されている。これら充填材シート119及びガラス不織布シート112は、P型電極端子部117及びN型電極端子部118には重ならないように敷設されている。充填材シート119としては、封止材と相性の良いフィルムが好ましい。
 一方、銅箔からなるバスバーと呼ばれる厚さ120μmの正側取り出し線(正極集電部)120が、P型電極端子部117に対して電気的かつ機械的に接合されている。同様に、銅箔からなるバスバーと呼ばれる厚さ120μmの負側取り出し線(負極集電部)121が、N型電極端子部118の全面に対して電気的かつ機械的に接合されている。これらの接合手段としては、はんだ付けまたは導電性ペーストなどを用いることができる。
 充填材シート119の上には、フラットケーブルからなる厚さ160μmの正側引き出し線(正極リード線)122と負側引き出し線(負極リード線)123とが、互いの先端部を対向させた状態で一直線状に(若しくは幅方向にずらせた平行状態に)配置されている。ただし、図6では、一直線状に配置した場合を例示している。
 正側引き出し線122の一端部は、正側取り出し線120の中央部に接続されている。また、正側引き出し線122の他端部は、太陽電池ストリング116のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング116の面から立ち上げるように(例えば、面に対して垂直方向に)折り曲げられて出力リード部122aとなっている。同様に、負側引き出し線123の一端部は、負側取り出し線121の中央部に接続されている。また、負側引き出し線123の他端部は、太陽電池ストリング116のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング116の面から立ち上げるように(例えば、面に対して垂直方向に)折り曲げられて出力リード部123aとなっている。
 正側引き出し線122及び負側引き出し線123は、複数の太陽電池セル115上にまたがっているが、太陽電池セル115との間に充填材シート119及びガラス不織布シート112が介在されているので、これら複数の太陽電池セル115をショートすることはない。
 この状態において、図7に示すように、正側引き出し線122及び負側引き出し線123の各出力リード部122a,123aを開口部124a,124a及び開口部125a,125aからそれぞれ導出する状態で、封止フィルム124と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材とされるバックフィルム125とが、太陽電池ストリング116の全面にラミネート封止されている。封止フィルム124としては、熱可塑性の高分子フィルムが好ましく、なかでもEVA(エチレンビニルアセテート樹脂)製やPVB(ポリビニルブチラール樹脂)製のものなどが最適である。また、バックフィルム125としては、防湿性確保のためにPET/Al/PET(PET:ポリエチレンテレフタレート)の3層構造やPVF/Al/PVF(PVF:ポリフッ化ビニル樹脂フィルム)の3層構造などの防湿層を含むものが好ましい。
 このように構成された太陽電池ストリング116において、バックフィルム125の各開口部125a,125aからそれぞれ上方に向けて突出している正側引き出し線122及び負側引き出し線123の各出力リード部122a,123aに、図示しない端子ボックスを取り付けて電気的に接続している。
 ところで、多段に集積された太陽電池セル115で発電された電流を、正側取り出し線120及び負側取り出し線121から取り出すため、正側引き出し線122及び負側引き出し線123は、バックフィルム125の開口部125a,125aまで太陽電池セル115をまたぐ格好で引き回されて配置されている。この場合、太陽電池セル115との絶縁を確保する必要があるが、上記特許文献1では、この間に充填材シート119とガラス不織布シート112とを重ねて配置することで絶縁を確保している。
特開2001-77392号公報
 太陽電池セル115の受光側導通層及びAg裏側導通層にそれぞれ接続される正側取り出し線120及び負側取り出し線121は、正側引き出し線122及び負側引き出し線123へ電力を供給するため、P型電極端子部117及びN型電極端子部118にそれぞれ接続される。このため、各取り出し線120,121は、各引き出し線122,123との電気的導通を得るための手段を必要とし、通常この電気的接続を得る手段としてはんだ付けが一般に行われている。
 このはんだ付けを効率よく実施するため、各取り出し線120,121及び各引き出し線122,123はそれぞれはんだ被覆されており、場合によっては接続部にもはんだを供給する。
 各取り出し線120,121を受光側導通層及びAg裏側導通層にそれぞれ接続し、各取り出し線120,121に各引き出し線122,123をそれぞれ接続するためには、取り出し線120,121の長手方向の中央部と引き出し線122,123の端部とを順に重ね、そのT字状に交差した積層部分にはんだ付けを行うことになる。
 このはんだ付けは、自ずとAg裏側導通層上で行うことになるが、接続時に溶融はんだがAg裏側導通層上に流れてしまい、各取り出し線120,121と各引き出し線122,123との接続部がAg裏側導通層に貼り付くことがあった。その結果、各引き出し線122,123が周辺の温度変化により熱伸縮した場合、接続部が貼り付いた部分の太陽電池セル構造が剥離され、さらにその剥離が進行する等のダメージを受け、信頼性が低下するといった問題があった。
 ところで、上記特許文献1に記載の薄膜太陽電池モジュールは、正側引き出し線122及び負側引き出し線123と太陽電池セル115との絶縁を確保することを目的として、この間に充填材シート119とガラス不織布シート112とを重ねて配置したものであり、Ag裏側導通層を溶融はんだによる接続部の貼り付きから保護するために配置されたものではない。すなわち、取り出し線と引き出し線とのはんだ付けの際に注意すべき導通層へのダメージを防止することについては、全く考慮されていない。
 ここで、上記特許文献1の構成を用いて上記問題点を解消することは可能ではある。すなわち、太陽電池セル115と引き出し線122,123及び取り出し線の交点との間に充填材シート119とガラス不織布シート112とを重ねて配置することで、裏側導通層へのはんだ流れ出しを防止できる。しかし、上記特許文献1の構成は、ガラス不織布シートと充填材シートを使用することが条件となっている。これは、ガラス不織布シート112が浸透性が良く、充填材シート119と同じ屈折率であり透明になるという効果を成すためのものであり、Ag裏側導通層と上記交点との接触を避けるという観点においては過剰な装備となってしまう。そのため、不用意なコスト高を招くことになるため、ガラス不織布シートと充填材シートとを組み合わせて使用することは望ましくない。
 本発明はかかる観点に基づいて創案されたもので、その目的は、コスト高を招くことなく、Ag裏側導通層と取り出し線及び引き出し線の接続部との接触を防止することのでき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にある。
 上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池が表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線が前記裏側導通層に接続され、その取り出し線に外部へ電流を出力するための引き出し線がそれぞれ接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュールにおいて、前記取り出し線と引き出し線とを接続する部分と前記裏側導通層との間に隔離部材が配置されていることを特徴としている。これにより、引き出し線と取り出し線の接続部のはんだ付けの際、Ag裏側導通層にはんだが接触することがなく、取り出し線及び引き出し線の接続部がAg裏側導通層に貼りつく問題を解消することができる。
 この場合、隔離部材は、少なくとも片面に粘着面が形成されたテープ状であることが好ましい。このようにすれば、隔離部材の位置が固定され、作業性が向上する。また、はんだ付けする引き出し線と取り出し線との交点の位置確認ができるので、さらなる作業性の向上を図ることができる。
 また、隔離部材の厚さは、120μm以下であることが望ましい。隔離部材の厚さが120μm以上になると、例えば取り出し線の厚さが120μm、引き出し線の厚さが160μmであった場合、これらの合計厚さが400μm(0.4mm)に達する。そのため、引き出し線が、その上に積層される裏面保護部材に近接することになり、裏面保護部材に積層されている金属層との間で絶縁がとれないといった新たなリスクが生じる。従って、隔離部材の厚さは薄い方がよく、少なくとも120μm以下であることが望ましい。
 また、隔離部材は、耐熱温度180℃以上とすることが好ましい。この場合、はんだ付けの加熱により隔離部材自体が熱ダメージを受けることがない。
 また、隔離部材は、取り出し線と引き出し線とをはんだ接続する部分におけるはんだ濡れ領域より広い面積の多角形、円形または楕円形に形成されていることが好ましい。このような面積及び形状に形成することで、溶融はんだのAg裏側導通層への接触を確実に防止することができる。
 また、隔離部材は、複数枚重ねた構造としてもよい。このようにすれば、何らかの都合(例えば、粘着付きの隔離部材の配置位置を間違えた等の理由)で隔離部材を追加する必要が生じた場合でも、新たな隔離部材をその上から重ねて配置することができる。
 また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルが表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線が前記裏側導通層にそれぞれ接続され、その取り出し線に外部へ電流を出力するための引き出し線がそれぞれ接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記取り出し線と前記引き出し線との接続部分に対応する前記太陽電池セルの裏側導通層上に隔離部材を配置する工程と、配置した前記隔離部材上を亘るように前記取り出し線を配置して、前記裏側導通層に電気的に接続する工程と、前記取り出し線に前記引き出し線を重ねて配置し、前記引き出し線を前記取り出し線に電気的に接続する工程とを含むことを特徴としている。これにより、引き出し線と取り出し線との接続部のはんだ付けの際、Ag裏側導通層にはんだが接触することがなく、取り出し線と引き出し線との接続部がAg裏側導通層に貼りつく問題を解消することができる。
 本発明は上記のように構成したので、引き出し線と取り出し線のはんだ付けの際、Ag裏側導通層にはんだが接触することがなく、取り出し線及び引き出し線の接続部がAg裏側導通層に貼りつく問題を解消することができる。すなわち、引き出し線が周辺の温度変化により熱伸縮した場合でも、接続部がAg裏側導通層に貼り付くことがないので、太陽電池セル構造を剥離させることがなく、太陽電池モジュールとしての信頼性を低下させることがない。
本発明の実施の形態1に係る太陽電池モジュールの構成例を示しており、(a),(b)は製造工程の2つの場面を示している。 本発明の実施の形態1に係る太陽電池モジュールの太陽電池ストリングをラミネート封止する工程を示す説明図である。 図1のD-D線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態2に係る太陽電池モジュールの構成例を示す斜視図である。 図4のE-E線に沿う断面図である。 従来の太陽電池ストリングの一構成例を示しており、(a),(b)は製造工程の2つの場面を示している。 従来の太陽電池ストリングをラミネート封止する工程を示す説明図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
 <実施の形態1>
 図1(a),(b)ないし図3は、本実施の形態1に係る太陽電池モジュールの構成例を示している。ただし、図1(a),(b)は製造工程の2つの場面を示す説明図、図2は太陽電池ストリングをラミネート封止する工程を示す説明図、図3は図1のD-D線断面図である。なお、図3は、負側取り出し線61と負側引き出し線63との接続部分の断面図であるが、正側取り出し線60と正側引き出し線62との接続部分の断面も同様であるので、ここでは正側取り出し線60及び正側引き出し線62に対応する符号を括弧付きで記載している。
 太陽電池セル55は、ガラスなどの透光性絶縁基板(表面基板)51上に、図示は省略しているが透明導電膜(TCO:Transparent Conductive Oxide)からなる受光側導通層、光電変換用の半導体層、裏面電極膜であるAg裏側導通層が真空装置等にてこの順番に積層されて形成されている。透光性絶縁基板としてはガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂がある。透明電極膜としてはSnO2、ZnO、ITOなどがある。光電変換用の半導体層としてはアモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、CdTe,CuInSe2などの化合物系光電変換膜がある。
 このように構成された太陽電池セル55は、図1(a)に示すように細長い短冊状であり、隣接する太陽電池セル55,55同士において一方の受光側導通層(透明電極膜)と他方のAg裏側導通層(裏面電極膜)とが互いに接続されることで複数の太陽電池セル55が直列に接続された太陽電池ストリング56が構成されている。
 すなわち、高電圧化のために、これら受光側導通層、半導体層、裏側導通層は、必要に応じてそれぞれの層がレーザーで分断されて構成されている。さらに、直列接続された集積セルの集合を数列形成させるための分断もレーザーにて加工されており、この分断後の直列接続された集合単位を上記した通り太陽電池ストリングと呼んでいる。
 そして、この太陽電池ストリング56における一端部の太陽電池セル55にP型電極端子部57が形成され、他端部の太陽電池セル55のAg裏側導通層の端部上に、N型電極端子部58が形成されている。これらP型電極端子部57及びN型電極端子部58が電極取り出し部になる。
 また、銅箔からなるバスバーと呼ばれる厚さ120μmの正側取り出し線(正極集電部)60が、P型電極端子部57に対して電気的かつ機械的に接合され、銅箔からなるバスバーと呼ばれる厚さ120μmの負側取り出し線(負極集電部)61が、N型電極端子部58に対して電気的かつ機械的に接合されている。これらの接合手段としては、はんだ付けまたは導電性ペースト(Agペースト)などを用いることができる。
 上記構成において、太陽電池ストリング56上には、絶縁膜(以下、「絶縁フィルム」という。)66で被覆されたフラットケーブルからなる正側引き出し線(正極リード線)62と負側引き出し線(負極リード線)63とが、互いの先端部を対向させた状態で一直線状に(若しくは幅方向にずらせた平行状態に)配置されている。ただし、図1では、一直線状に配置した場合を例示している。
 正側引き出し線62の露出した一端部62bは、正側取り出し線60の中央部にはんだ付けにより接続されている。このはんだ付けの際に、溶融はんだが流れ出してAg裏側導通層に接触しないように、正側取り出し線60と正側引き出し線62とを接続する部分と、Ag裏側導通層との間に、隔離部材59が設けられている(図3参照)。また、正側引き出し線62の他端部は、太陽電池ストリング56のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング56の面から立ち上げるように(例えば、面に対して垂直方向に)折り曲げられて出力リード部62aとなっている。
 同様に、負側引き出し線63の露出した一端部63bは、負側取り出し線61の中央部にはんだ付けにより接続されている。このはんだ付けの際に、溶融はんだが流れ出してAg裏側導通層に接触しないように、負側取り出し線61と負側引き出し線63とを接続する部分と、Ag裏側導通層との間に、隔離部材59が設けられている(図3参照)。また、負側引き出し線63の他端部は、太陽電池ストリング56のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池ストリング56の面から立ち上げるように(例えば、面に対して垂直方向に)折り曲げられて出力リード部63aとなっている。
 正側引き出し線62及び負側引き出し線63は、複数の太陽電池セル55上にまたがっているが、各引き出し線62,63は絶縁フィルム66でその全体が被覆されているので、これら複数の太陽電池セル55をショートすることはない。
 この状態において、図2に示すように、正側引き出し線62及び負側引き出し線63の各出力リード部62a,63aを開口部64a,64a及び開口部65a,65aからそれぞれ導出する状態で、封止絶縁フィルム64と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護材としてのバックフィルム65とが、太陽電池ストリング56の全面にラミネート封止されている。封止絶縁フィルム64としては、PVB、シリコーンなど、バックフィルム65や絶縁フィルム66、太陽電池セル55との接着性が良く長期耐候性に優れたものであればよいが、なかでもEVA(エチレンビニルアセテート樹脂)製のものが太陽電池用としての実績があり最適である。特に封止絶縁フィルム64と絶縁フィルム66とを互いに接着性のよいものを選べば、太陽電池ストリングの防水性を向上することができる。また、バックフィルム65としては、PET/Al/PET(PET:ポリエチレンテレフタレート)などの防湿層を含む3層構造のものが好ましい。厚みの一例を挙げると、絶縁フィルム66:50μm、封止絶縁フィルム124:600μmに対して、バックフィルム65を100μmとする。
 このように構成された太陽電池ストリング56において、バックフィルム65の各開口部65a,65aからそれぞれ上方に向けて突出している正側引き出し線62及び負側引き出し線63の各出力リード部62a,63aに、図示しない端子ボックスを取り付けて電気的に接続している。
 次に、本発明の特徴である隔離部材59の配置構造等について詳細に説明する。
 上記したように、隔離部材59は、はんだ付けの際に溶融はんだが流れ出してAg裏側導通層に接触しないように、正側取り出し線61と正側引き出し線62とを接続する部分と、Ag裏側導通層との間、及び、負側取り出し線61と負側引き出し線63とを接続する部分と、Ag裏側導通層との間にそれぞれ設けられている。
 この隔離部材59は、片面に粘着面が形成されたテープ状のものを使用するのが便利である。このように、片面に粘着面が形成されていると、Ag裏側導通層に貼り付けるだけで済むため、配置作業を簡単に行うことができる。そして、一旦貼り付ければ、隔離部材59の配置位置がずれることはないため、はんだ付けのために各取り出し線60,61と各引き出し線62,63とをそれぞれ重ねる際の位置合わせマークとしても用いることができる。
 この隔離部材59としては、具体的にはポリイミドテープの使用が可能であり、例えば日東電工株式会社製の「No.360UL」が好適である。
 また、通常、ポリイミドテープの許容最高温度が180℃であれば、融点220℃程度のSnAgCuはんだ使用時にも、隔離部材59自体がはんだ付け作業のダメージを受けることがなく、本発明の目的とするところに対して好適である。
 また、隔離部材59の外形形状は多角形状、円形状または楕円形状等、どのような形状でも本発明の効果を得ることができる。すなわち、溶融はんだの広がる形状に合わせて隔離部材の形状も決定すればよい。因みに、本実施の形態1では、正方形または長方形としている。
 さらに、隔離部材59、取り出し線60,61、引き出し線62,63が積層された部分(接続部)を覆う裏面保護部材である封止絶縁フィルム64及びバックフィルム65は、この接続部において底上げされ凸状に盛り上がった突起状となる。この場合、溶融後のはんだに突起があると、この突起部分が封止絶縁フィルム64やバックフィルム65にダメージを与える懸念があるため、隔離部材59の厚さはできるだけ薄い方が望ましい。
 例えば、隔離部材59の厚さが120μm以上になると、取り出し線60,61の厚さを120μm、引き出し線62,63の厚さを160μmとした場合、これらの合計厚さが400μm(0.4mm)に達する。そのため、引き出し線62,63が、その上に積層されるバックフィルム65に近接することになり、バックフィルム65に積層されている金属層(Al)との間で絶縁がとれないといった新たなリスクが生じる。従って、隔離部材59の厚さは薄い方がよく、少なくとも120μm以下であることが望ましい。
 本実施の形態では、封止絶縁フィルム64として厚さ0.4mmの三井化学ファブロ株式会社製のEVAシートを用いている。すなわち、隔離部材59であるポリイミドテープの基材の厚さを50μmとした場合、上記接続部での引き出し線62,63とバックフィルム65との間の絶縁を確保できる(すなわち、厚さ400μmのEVAシートから、隔離部材50μm、取り出し線120μm、引き出し線160μmの合計330μmを引くと、上記接続部でのバックフィルム65と引き出し線62,63との間のEVA厚さとして70μmの厚さが確保できる)。
 本発明者らは、上記形態及び厚さによる太陽電池モジュールを用いて、8kVの電圧を印加する絶縁耐圧試験を行った結果、不具合の発生がないことを確認した。
 <実施の形態2>
 図4及び図5は、本発明の実施の形態2を示す斜視図であり、隔離部材59を2枚重ねた構造となっている。その他の構造は、上記実施の形態1と同様である。なお、図5は、負側取り出し線61と負側引き出し線63との接続部分の断面図であるが、正側取り出し線60と正側引き出し線62との接続部分の断面も同様であるので、ここでは正側取り出し線60及び正側引き出し線62に対応する符号を括弧付きで記載している。
 上記実施の形態1で説明したように、隔離部材59の片面に粘着面が形成されている場合、各取り出し線60,61と各引き出し線62,63とのそれぞれの交点(接続部)のはんだ付けする位置に隔離部材59を配置、固定することが簡単ではあるが、隔離部材59の貼り付け位置を間違える可能性がある。この場合、隔離部材59を剥がして再度貼り直すのでは、剥がすときにAg裏側導通層が剥離する懸念がある。そのため、最初に貼った隔離部材59はそのままとして、別の隔離部材59をその上から重ねて貼り直すようにしてもよい。このようにすれば、Ag裏側導通層に何らダメージを与えることなく、隔離部材59を正しい位置に貼り付けることができ、本発明の目的とする溶融はんだからの隔離を確実に行うことができる。
 なお、上記各実施の形態において、太陽電池ストリング56の電極配置構造はあくまで一例であり、このような配置構造に限定されるものではない。例えば、正側引き出し線62及び負側引き出し線63の配置位置は、太陽電池ストリング56の中央部ではなく、一方の端部側に寄っていてもよく、また、中央部まで引き出す必要もない。すなわち、正側取り出し線60及び負側取り出し線61の近傍から各出力リード部62a,63aが上方に突出するように配置されていてもよい。
 本発明は、Ag裏側導通層と取り出し線及び引き出し線の接続部との接触を防止することができることから、導通層へのダメージがなく、信頼性の高い、かつコスト高を招くことのない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、太陽光発電システム分野に有益である。
 51 透光性絶縁基板
 55 太陽電池セル
 56 太陽電池ストリング(薄膜太陽電池ストリング)
 57 P型電極端子部
 58 N型電極端子部
 59 隔離部材
 60 正側取り出し線(正極集電部)
 61 負側取り出し線(負極集電部)
 62 正側引き出し線(正極リード線)
 63 負側引き出し線(負極リード線)
 62a,63a 出力リード部
 64 封止絶縁フィルム
 65 バックフィルム
 64a,65a 開口部

Claims (7)

  1.  太陽電池セルが表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線が前記裏側導通層に接続され、その取り出し線に外部へ電流を出力するための引き出し線がそれぞれ接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュールにおいて、
     前記取り出し線と引き出し線とを接続する部分と前記裏側導通層との間に隔離部材が配置されていることを特徴とする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において、
     前記隔離部材は、片面に粘着面が形成されていることを特徴する太陽電池モジュール。
  3.  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、
     前記隔離部材の厚さが120μm以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
  4.  請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
     前記隔離部材は、耐熱温度が180℃以上であることを特徴とする太陽電池モジュール。
  5.  請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
     前記隔離部材は、前記取り出し線と引き出し線とをはんだ接続する部分におけるはんだ濡れ領域より広い面積の多角形、円形または楕円形に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  6.  請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
     前記隔離部材は、複数枚重ねた構造になっていることを特徴すとる太陽電池モジュール。
  7.  太陽電池セルが表面基板、受光側導通層、半導体層、及び裏側導通層で構成され、電流を取り出すための取り出し線が前記裏側導通層に接続され、その取り出し線に外部へ電流を出力するための引き出し線が接続された配線引き回し構造の太陽電池モジュールの製造方法であって、
     前記取り出し線と前記引き出し線との接続部分に対応する前記太陽電池セルの裏側導通層上に隔離部材を配置する工程と、
     配置した前記隔離部材上に前記取り出し線の接続部分を配置するとともに、その接続部分に前記引き出し線の接続部分を重ねて配置し、前記引き出し線の接続部分を前記取り出し線の接続部分に電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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