WO2013140614A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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幸弘 吉嶺
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • Patent Document 1 discloses a solar cell module that connects a bus bar, which is a connection electrode of a solar cell, and a wiring member using an adhesive such as a thermosetting resin.
  • the solar cell connection electrode and the wiring material are connected via an adhesive
  • the solar cell and the wiring material are pressurized with the adhesive interposed therebetween. This pressurization may deform the solar cell.
  • the solar cell is thinned, it may be damaged in the connection process.
  • a solar cell module includes a solar cell including a photoelectric conversion unit and a connection electrode, a wiring material connected to the connection electrode, a portion of the connection electrode to which the wiring material is connected, and a photoelectric conversion unit. And a stress relaxation layer made of a material that reduces the stress applied to the solar cell.
  • the solar cell module according to the present invention can reduce the possibility of damage to the solar cell.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the solar cell module 10.
  • the upper right view is a plan view of the solar cell module 10
  • the lower right view and the left view are cross-sectional views of the solar cell module 10 in directions orthogonal to each other.
  • the solar cell module 10 includes a plurality of solar cells 11 and 12.
  • a portion where two solar cells 11 and 12 are arranged in one row is shown, but a larger number of solar cells may be arranged in one row, or a plurality of rows may be provided.
  • the solar cells 11 and 12 have, as main surfaces, a light receiving surface that is a surface on which light enters from the outside of the solar cells 11 and 12 and a back surface that is a surface opposite to the light receiving surface, but is a plan view of FIG. Shows the light receiving surface.
  • the solar cells 11 and 12 are provided with wiring members 13, 14, 15 and 16.
  • the wiring members 13, 14, 15, and 16 are members that connect adjacent solar cells.
  • the wiring member 13 is disposed on the light receiving surface of the solar cell 11, and the back surface of the solar cell 11 and the solar cell Wiring member 14 is arranged so as to connect the light receiving surface of battery 12.
  • the wiring members 15 and 16 are used in a parallel relationship with the wiring members 13 and 14, the wiring member 15 is disposed on the light receiving surface of the solar cell 11, and the back surface of the solar cell 11 and the light receiving surface of the solar cell 12 are connected.
  • a wiring member 16 is disposed.
  • the wiring members 13, 14, 15, and 16 are thin plates made of a metal conductive material such as copper. Instead of a thin plate, a stranded wire can be used.
  • a metal conductive material such as copper.
  • a stranded wire can be used.
  • the conductive material in addition to copper, silver, aluminum, nickel, tin, gold, or an alloy thereof can be used.
  • the solar cells 11 and 12 connected to each other by the wiring members 13, 14, 15, and 16 are positioned and filled between the protective member 17 on the light receiving surface side and the protective member 18 on the back surface side. It is formed by being held by the material 19. Frames are arranged at the ends of the light receiving surface side protection member 17 and the back surface side protection member 18.
  • a transparent plate or film is used as the protective member 17 on the light receiving surface side.
  • a translucent member such as a glass plate, a resin plate, or a resin film can be used.
  • the same protective member 18 on the back surface side as the protective member 17 on the light receiving surface side can be used.
  • an opaque plate or film can be used as the protection member 18 on the back side.
  • a laminated film such as a resin film having an aluminum foil inside can be used.
  • EVA EVA, PE, PP, EEA, PVB, silicone resin, urethane resin, acrylic resin, epoxy resin, or the like can be used.
  • the solar cell 11 includes a photoelectric conversion unit 20 that receives a light such as sunlight to generate a pair of hole and electron photogenerated carriers.
  • the photoelectric conversion unit 20 includes a substrate made of a semiconductor material such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), for example.
  • the structure of the photoelectric conversion unit 20 is a pn junction in a broad sense. For example, a heterojunction of an n-type single crystal silicon substrate and amorphous silicon can be used.
  • a transparent conductive film (TCO) composed of a conductive oxide is laminated, and an i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer doped with phosphorus (P) or the like on the back side of the substrate, A transparent conductive film can be laminated.
  • the photoelectric conversion unit 20 may have a structure other than this as long as it has a function of converting light such as sunlight into electricity.
  • a structure including a p-type polycrystalline silicon substrate, an n-type diffusion layer formed on the light-receiving surface side, and an aluminum metal film formed on the back surface side may be used.
  • the planar shape of the photoelectric conversion unit 20 is a polygonal shape in which four corners of a square are obliquely cut out, but other planar shapes may be used. For example, it may be square, rectangular, circular, elliptical or the like.
  • the light receiving surface electrode 21 for collecting the photogenerated carriers is provided on the light receiving surface of the solar cell 11.
  • the light receiving surface electrode 21 includes a plurality of finger electrodes 22 arranged in parallel to each other, and a bus bar electrode 23 arranged to intersect the finger electrodes 22.
  • the finger electrode 22 is a thin line electrode that collects current from the entire light receiving surface, but is thinned so as to reduce the light shielding property.
  • the bus bar electrode 23 is an electrode to which a wiring material used when connecting a plurality of solar cells to each other is bonded.
  • the light receiving surface electrode 21 is a current collecting electrode and a connecting electrode, but the finger electrode 22 has a current collecting function, and the bus bar electrode 23 has a current collecting function and a connecting function. In that sense, the bus bar electrode 23 is a connection electrode in a narrow sense.
  • the back electrode 25 is shown on the back surface of the solar cell 11. Similarly to the light receiving surface electrode 21, the back surface electrode 25 is a connection electrode, and includes a finger electrode and a bus bar electrode.
  • the finger electrode 22 and the bus bar electrode 23 are arranged orthogonally to each other and electrically connected in the example of FIG.
  • a conductive paste in which a conductive filler such as silver (Ag) is dispersed in a binder resin is formed on the transparent conductive layer in a desired pattern by a screen printing method.
  • the width of the finger electrode 22 is preferably about 50 ⁇ m to 150 ⁇ m, and the thickness is preferably about 20 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the interval between adjacent finger electrodes 22 is preferably about 1.5 mm to 3 mm.
  • the width of the bus bar electrode 23 is preferably about 0.1 mm to 3 mm, and the thickness is preferably about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the stress relaxation layer 30 disposed between the photoelectric conversion unit 20 and the light receiving surface electrode 21 and the stress relaxation layer 31 disposed between the photoelectric conversion unit 20 and the back electrode 25 disperse the stress applied to the solar cell 11. It is made up of material that reduces.
  • the stress related to the solar cell 11 includes a stress generated when the solar cell module 10 is deformed as a whole, but here, mainly when the solar cell 11 and the wiring members 13, 14, 15, 16 are connected. It assumes the stress generated by pressurization.
  • the stress relaxation layers 30 and 31 are made of a material softer than any of the photoelectric conversion unit 20, the light receiving surface electrode 21, the back surface electrode 25, and the wiring members 13 and 14.
  • the soft material is a material having a smaller Young's modulus, a material having viscoelasticity, or the like.
  • urethane resin, silicone resin, epoxy resin and the like can be used. These materials may not be insulators.
  • a material that easily absorbs the difference in thermal expansion coefficient may be included. For example, additional materials such as oxide particles and nitride particles may be included.
  • the thicknesses of the stress relaxation layers 30 and 31 are preferably set to be thinner than the thicknesses of the finger electrodes 22 and 26 formed thereon.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 1 with the stress relaxation layers 30 and 31 as the center.
  • the back electrode 25 that is a connection electrode on the back side is shown as a finger electrode 26 and a bus bar electrode 27, and includes an adhesive 32, a back electrode 25, and a wiring material 14 for connecting the light receiving surface electrode 21 and the wiring material 13.
  • An adhesive 33 for connecting the two is shown.
  • the wiring member 13 is disposed so as to face the bus bar electrode 23 of the light receiving surface electrode 21, and the wiring member 14 is disposed so as to face the bus bar electrode 27 of the back surface electrode 25.
  • the width dimension of the wiring member 13 is set to be equal to or larger than the width dimension of the bus bar electrode 23 of the light receiving surface electrode 21.
  • the width dimension of the wiring member 14 is set to be equal to or larger than the width dimension of the bus bar electrode 27 of the back electrode 25.
  • the width dimension of the bus bar electrodes 23 and 27 is set to be narrower than the width dimension of the wiring members 13 and 14.
  • the adhesives 32 and 33 are disposed between the wiring members 13 and 14 and the bus bar electrodes 23 and 27, electrically connect the light receiving surface electrode 21 and the wiring member 13, and electrically connect the back surface electrode 25 and the wiring member 14. And is used to mechanically fix the solar cell 11 and the wiring members 13 and 14.
  • a thermosetting resin adhesive such as acrylic, highly flexible polyurethane, or epoxy can be used.
  • the adhesive 32, 33 may contain conductive particles.
  • conductive particles nickel, silver, nickel with gold coating, copper with tin plating, or the like can be used.
  • an insulating resin adhesive it is preferable that one or both of the facing surfaces of the wiring members 13 and 14 or the bus bar electrodes 23 and 27 are made uneven. In this way, when the wiring members 13 and 14 are pressed against the bus bar electrodes 23 and 27, the resin is appropriately removed from between the wiring members 13 and 14 and the bus bar electrodes 23 and 27 to establish electrical connection. be able to.
  • the adhesive force is a resin fillet formed on the light receiving surface of the solar cell 11 and the side surfaces of the wiring members 13 and 14 in addition to the adhesive force between the facing surfaces of the wiring members 13 and 14 and the bus bar electrodes 23 and 27. There is an adhesive force by.
  • the thickness of the bus bar electrodes 23 and 27 is larger than the thickness of the finger electrodes 22 and 26, and the width dimension of the bus bar electrodes 23 and 27 is set to the wiring members 13 and 27. When it is set narrower than the width dimension of 14, local stress concentration tends to occur.
  • the local stress concentration occurs at the portion where the wiring members 13 and 14 are in contact with each other, where the combined thickness of the photoelectric conversion unit 20, the light receiving surface electrode 21, and the back surface electrode 25 is the thickest. Accordingly, the region of the bus bar electrode 23 to which the wiring member 13 is connected on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 20 and the region of the bus bar electrode 27 to which the wiring member 14 is connected on the back surface of the photoelectric conversion unit 20. Likely to happen.
  • the stress relaxation layers 30 and 31 are disposed at a place where local stress concentration is likely to occur in order to disperse and reduce the stress applied to the solar cell 11.
  • the stress relaxation layer 30 on the light receiving surface side is disposed on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 20 in the region of the bus bar electrode 23 to which the wiring member 13 is connected.
  • the stress relaxation layer 31 on the back surface side is disposed in the region of the bus bar electrode 27 to which the wiring material 14 is connected.
  • FIG. 3 is a diagram showing a solar cell module 40 having a configuration in which the area of the stress relaxation layer is different between the light receiving surface side and the back surface side.
  • the width dimension of the bus bar electrodes 23 and 27 is L B
  • the width dimension of the wiring members 13 and 14 is L T
  • the width dimension of the stress relaxation layer 41 on the light receiving surface side is L S1
  • the stress relaxation layer 42 on the back surface side Is shown as L S2 .
  • the width dimension is a dimension in the short direction of the wiring members 13 and 14.
  • L T is set larger than L B
  • L S1 and L S2 is set to be larger than L B. That is, the stress relaxation layers 41 and 42 are set to a width dimension that can receive the stress received by the photoelectric conversion unit 20 from the bus bar electrodes 23 and 27.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view, but in terms of a plan view, the stress relaxation layers 41 and 42 are set to have an area large enough to receive the stress received by the photoelectric conversion unit 20 from the bus bar electrodes 23 and 27.
  • the width L S1 of the stress relaxation layer 41 is larger than L B, smaller than L T.
  • L S1 is larger than L T, if composed of opaque stress relaxation layer 41 material, increasing the light-shielding area, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 11 is reduced. Moreover, even if it is not an opaque material, when it contains additional materials, such as an oxide and nitride, since it will be colored easily, the photoelectric conversion efficiency as the solar cell 11 will fall too. For these reasons, the stress relaxation layer 41 is set to a size that does not protrude from the wiring member 13.
  • the width L S2 of the stress relaxation layer 42 is larger than L B, larger than L T.
  • the stress relaxation layer 42 has a size that protrudes from the wiring member 14. This assumes that light reception from the back surface side is less than light reception from the light receiving surface side, and stress relaxation is prioritized.
  • the stress relaxation layers 41 and 42 are disposed on the main surface of the photoelectric conversion unit 20, the light-receiving surface electrode 21 and the back surface electrode 25 disposed on the stress relaxation layers 41 and 42 are stressed.
  • a step occurs at the boundary where the relaxing layers 41 and 42 are arranged.
  • the light receiving surface electrode 21 and the back surface electrode 25 are formed by a screen printing method in which a conductive material is printed using a screen mask, the conductive material is printed on the upstream side and the downstream side of the step depending on the printing direction. The thickness is different. If the printed thickness of the conductive material is different, the resistance value will be different at that location and at other locations.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the solar cell 50 that does not affect the resistance values of the light-receiving surface electrode 21 and the back surface electrode 25 even when the stress relaxation layer is provided.
  • the stress relaxation layer 30 having a width wider than the width of the bus bar electrode 23 on the light receiving surface of the solar cell 50 is shown.
  • the printing direction D of screen printing is the short direction of the bus bar electrode 23.
  • the width dimension W 1 of the finger electrode 22 on the right side in the arrangement direction of the bus bar electrode 23, that is, the upstream finger electrode 22 in the screen printing direction D is different from the width dimension W 2 of the finger electrode 51 on the downstream side.
  • the width dimension W 2 of the finger electrode 51 on the downstream side is wider than the width dimension W 1 of the finger electrode 22 on the upstream side at the portion of the region of the stress relaxation layer 30 and the portion beyond this, and further the stress relaxation layer 30. When it is away from, it becomes the same as the width dimension W 1 of the upstream finger electrode 22.
  • the dimension W 2 in the width direction of the part where the finger electrode is arranged on one side of the arrangement of the stress relaxation layer 30 is the dimension in the width direction of the part where the finger electrode is arranged on the other side of the arrangement of the stress relaxation layer 30. It is set larger than W 1 at a predetermined rate.
  • one side of the arrangement of the stress relaxation layer 30 is the downstream side in the printing direction D of screen printing, and the other side is the upstream side.
  • FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the periphery of the stress relaxation layer 30.
  • the thickness of the conductive material on the upstream side in the application direction depends on the thickness difference of the stress relaxation layer 30.
  • the thickness t 1 and the thickness t 2 of the downstream conductive material are different.
  • the thickness t 2 of the downstream conductive material is smaller than the thickness t 1 of the upstream conductive material.
  • the portion where the bus bar electrode and the finger electrode are connected is also a portion where the collected current is concentrated.
  • the thickness of the finger electrode is reduced, the resistance value is increased, and thus the output of the solar cell 50 is reduced.
  • the width dimension W 2 of the finger electrode 51 on the downstream side in the printing direction D of the screen printing at the base of the bus bar electrode 23 is the finger electrode 22 on the upstream side. It is wider than the width dimension W 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a solar cell module 60 having a conventional structure without a stress relaxation layer for comparison.
  • wide wiring members 13 and 14 are arranged facing the narrow bus bar electrodes 23 and 27 and are connected by adhesives 32 and 33.
  • stress is applied to the solar cell due to the pressurization.
  • the stress relaxation layers 30 and 31 in the structure described in FIG. 2 and the stress relaxation layers 41 and 42 in the structure described in FIG. 3 have the effect of dispersing such stress concentration and reducing the stress applied to the solar cell 11. .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a connection process between the wiring members 13 and 14 and the bus bar electrodes 23 and 27 when the solar cell module 40 described in FIG. 3 is formed.
  • the wiring members 13 and 14 are set and arranged between the upper tool 70 and the lower tool 71 of the crimping part to be pressurized and heated in a state where the wiring members 13 and 14 are arranged on the bus bar electrodes 23 and 27 of the solar cell 11.
  • a pressure P is applied between the upper tool 70 and the lower tool 71.
  • heating is performed to cure the adhesives 32 and 33. In this way, the wiring members 13 and 14 are connected to the solar cell 11.

Abstract

　太陽電池モジュール（１０）は、受光面側の保護部材（１７）と、裏面側の保護部材（１８）の間に充填材（１９）で保持された太陽電池と、配線材（１３），（１４）を含んで構成される。太陽電池は、光電変換部（２０）と、配線材（１３）と接着剤（３２）を介して接続される受光面電極（２１）と、配線材（１４）と接着剤（３３）を介して接続される裏面電極（２５）を含む。受光面電極（２１）と光電変換部（２０）の受光面側との間に応力緩和層（３０）が配置され、裏面電極（２５）と光電変換部（２０）の裏面側との間に応力緩和層（３１）が配置される。

Description

太陽電池モジュール
　本発明は、太陽電池モジュールに関する。
　太陽電池モジュールにおいて、配線材を太陽電池の接続用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、太陽電池の接続用電極であるバスバーと配線材とを熱硬化性樹脂等の接着剤を用いて接続する太陽電池モジュールが示されている。
特開２００９－２０６４９３号公報
　太陽電池の接続用電極と配線材との間に接着剤を介して接続する際に、接着剤を挟んで太陽電池と配線材とが加圧される。この加圧によって太陽電池が変形する可能性があり、特に太陽電池が薄型化すると、接続工程で破損することが生じ得る。
　本発明に係る太陽電池モジュールは、光電変換部と接続用電極とを含む太陽電池と、接続用電極に接続される配線材と、配線材が接続される接続用電極の部分と光電変換部との間に配置され、太陽電池にかかる応力を軽減する材料で構成される応力緩和層と、を備える。
　本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池の破損の可能性を軽減できる。
本発明に係る実施の形態の太陽電池モジュールの平面図と断面図である。 本発明に係る実施の形態の太陽電池モジュールにおける拡大した部分断面図である。 本発明に係る実施の形態の太陽電池モジュールにおいて、応力緩和層を太陽電池の受光面側と裏面側で異ならせる例を示す図である。 本発明に係る実施の形態の太陽電池モジュールにおいて、応力緩和層の部分におけるフィンガー電極の形状を示す図である。 従来技術の太陽電池モジュールの部分断面図である。 本発明に係る実施の形態の太陽電池モジュールの製造過程において、太陽電池の接続用電極と配線材を接続する工程を説明する図である。
　以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
　図１は、太陽電池モジュール１０の構成を示す図である。紙面上の図１において、右上側の図が太陽電池モジュール１０の平面図で、右下側の図と左側の図は、太陽電池モジュール１０について互いに直交する方向におけるそれぞれの断面図である。
　太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池１１，１２を含んで構成される。図１では、２つの太陽電池１１，１２が１列に並んだ部分が示されているが、さらに多くの太陽電池を１列に配置し、また、複数の列数としてもよい。太陽電池１１，１２は、主面として、太陽電池１１，１２の外部から光が入射する面である受光面と、受光面と反対側の面である裏面とを有するが、図１の平面図では受光面が示されている。
　太陽電池１１，１２には、配線材１３，１４，１５，１６が配置される。配線材１３，１４，１５，１６は、隣接する太陽電池の間を接続する部材で、図１の例では、太陽電池１１の受光面に配線材１３が配置され、太陽電池１１の裏面と太陽電池１２の受光面を接続するように配線材１４が配置される。配線材１５，１６は配線材１３，１４に平行な関係で用いられ、太陽電池１１の受光面に配線材１５が配置され、太陽電池１１の裏面と太陽電池１２の受光面を接続するように配線材１６が配置される。
　配線材１３，１４，１５，１６としては、銅等の金属導電性材料で構成される薄板である。薄板に代えて撚り線状のものを用いることもできる。導電性材料としては、銅の他に、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、あるいはこれらの合金を用いることができる。
　太陽電池モジュール１０は、配線材１３，１４，１５，１６で相互に接続された太陽電池１１，１２を、受光面側の保護部材１７と、裏面側の保護部材１８の間に位置決めし、充填材１９で保持して形成される。受光面側の保護部材１７および裏面側の保護部材１８の端部には、フレームが配置される。
　受光面側の保護部材１７としては、透明な板体、フィルムが用いられる。例えば、ガラス板、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。裏面側の保護部材１８は、受光面側の保護部材１７と同じものを用いることができる。裏面側からの受光を必要としない構造の太陽電池モジュールの場合は、裏面側の保護部材１８として、不透明な板体やフィルムを用いることができる。例えば、アルミ箔を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いることができる。
　充填材は、ＥＶＡ、ＰＥ、ＰＰ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。
　太陽電池モジュール１０を構成する太陽電池１１，１２は、同じものであるので、以下では、太陽電池１１に代表させて説明を続ける。
　太陽電池１１は、太陽光等の光を受光することで一対の正孔および電子の光生成キャリアを生成する光電変換部２０を備える。光電変換部２０は、例えば、結晶性シリコン（ｃ－Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料の基板を有する。光電変換部２０の構造は、広義のｐｎ接合である。例えば、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用いることができる。この場合、受光面側の基板上に、ｉ型非晶質シリコン層と、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層と、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）の透光性導電酸化物で構成される透明導電膜（ＴＣＯ）を積層し、基板の裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層と、燐（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層と、透明導電膜を積層する構造とできる。
　光電変換部２０は、太陽光等の光を電気に変換する機能を有すれば、これ以外の構造であってもよい。例えば、ｐ型多結晶シリコン基板と、その受光面側に形成されたｎ型拡散層と、その裏面側に形成されたアルミニウム金属膜とを備える構造であってもよい。
　図１では、光電変換部２０の平面形状について、正方形の四隅を斜めに切り欠いた多角形形状としたが、これ以外の平面形状であっても構わない。例えば、正方形、直方形、円形、楕円形等であってもよい。
　太陽電池１１の受光面には、光生成キャリアを集電する受光面電極２１が設けられる。受光面電極２１は、互いに平行に配置された複数のフィンガー電極２２と、フィンガー電極２２に交差して配置されるバスバー電極２３とで構成される。フィンガー電極２２は、受光面の全体から集電するが、遮光性を少なくするように、細線化した細線電極である。バスバー電極２３は、複数の太陽電池を互いに接続するときに用いられる配線材が接着される電極である。受光面電極２１は、集電電極であると共に、接続用電極でもあるが、フィンガー電極２２は集電機能を有し、バスバー電極２３は集電機能と共に接続用機能を有する。その意味で、バスバー電極２３は狭義の接続用電極である。
　図１では、太陽電池１１の受光面について１２本のフィンガー電極２２と２本のバスバー電極２３が示されているが、これらの本数は説明のための例示である。これ以外の本数のフィンガー電極２２、バスバー電極２３であってもよい。なお、図１の側面図には、太陽電池１１の裏面に裏面電極２５が示されている。裏面電極２５も、受光面電極２１と同様に接続用電極であって、フィンガー電極と、バスバー電極とで構成される。
　フィンガー電極２２とバスバー電極２３は、図１の例では互いに直交して配置されて電気的に接続される。これらは、例えば、バインダ樹脂中に銀（Ａｇ）等の導電性フィラーが分散された導電性ペーストを透明導電層の上に所望のパターンでスクリーン印刷法により形成される。フィンガー電極２２の幅としては５０μｍから１５０μｍ程度が好ましく、厚さは２０μｍから８０μｍ程度が好ましい。隣接するフィンガー電極２２の間隔は、１．５ｍｍから３ｍｍ程度が好ましい。バスバー電極２３の幅としては０．１ｍｍから３ｍｍ程度が好ましく、厚さは２０μｍから１００μｍ程度が好ましい。
　光電変換部２０と受光面電極２１との間に配置される応力緩和層３０、光電変換部２０と裏面電極２５との間に配置される応力緩和層３１は、太陽電池１１にかかる応力を分散して軽減する材料で構成される。太陽電池１１に係る応力としては、太陽電池モジュール１０が全体として変形するときに発生する応力もあるが、ここでは、主として、太陽電池１１と配線材１３，１４，１５，１６を接続する際に加圧されることで生じる応力を想定している。
　応力緩和層３０，３１は、光電変換部２０、受光面電極２１、裏面電極２５、配線材１３，１４のいずれよりも柔らかい材料で構成される。柔らかい材料とは、より小さいヤング率を有する材料、粘弾性を有する材料等である。かかる材料としては、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。これらの材料は絶縁体でなくても構わない。また、熱膨張係数の差を吸収しやすい材料を含んでもよい。例えば、酸化物粒子、窒化物粒子等の付加材料を含んでもよい。応力緩和層３０，３１の厚さは、その上に形成されるフィンガー電極２２，２６の厚さよりも薄く設定されることが好ましい。
　図２は、応力緩和層３０，３１を中心として、図１の断面図を一部拡大したものである。ここでは、光電変換部２０が配線材１３，１４によって接続される部分が示される。裏面側の接続用電極である裏面電極２５は、フィンガー電極２６とバスバー電極２７として示され、受光面電極２１と配線材１３とを接続するための接着剤３２と裏面電極２５と配線材１４とを接続するための接着剤３３が示されている。
　図２に示されるように、配線材１３は、受光面電極２１のバスバー電極２３と向かい合うように配置され、配線材１４は裏面電極２５のバスバー電極２７と向かい合うように配置される。配線材１３の幅寸法は受光面電極２１のバスバー電極２３の幅寸法と同じかそれよりも大きく設定される。同様に、配線材１４の幅寸法は裏面電極２５のバスバー電極２７の幅寸法と同じかそれよりも大きく設定される。図２では、バスバー電極２３，２７の幅寸法が配線材１３，１４の幅寸法より狭く設定されている。
　接着剤３２，３３は、配線材１３，１４とバスバー電極２３，２７との間に配置され、受光面電極２１と配線材１３を電気的に接続し、裏面電極２５と配線材１４を電気的に接続し、太陽電池１１と配線材１３，１４を機械的に固定するために用いられる。接着剤３２，３３は、アクリル系、柔軟性の高いポリウレタン系、あるいはエポキシ系等の熱硬化性樹脂接着剤を用いることができる。
　接着剤３２，３３には、導電性粒子が含まれていてもよい。導電性粒子としては、ニッケル、銀、金コート付ニッケル、錫メッキ付銅等を用いることができる。絶縁性の樹脂接着剤を用いるときは、配線材１３，１４またはバスバー電極２３，２７の互いに対向する面のいずれか一方または双方を凹凸化することがよい。このようにすることで、配線材１３，１４をバスバー電極２３，２７に押し付けたときに、配線材１３，１４とバスバー電極２３，２７の間から樹脂が適当に排除されて電気的接続を取ることができる。なお、接着力は、配線材１３，１４とバスバー電極２３，２７の向かい合う面の間の接着力の他に、太陽電池１１の受光面と配線材１３，１４の側面に形成される樹脂のフィレットによる接着力がある。
　接着剤３２，３３を用いて配線材１３，１４とバスバー電極２３，２７を接続するために、配線材１３，１４をバスバー電極２３，２７に押し付けると、その加圧により、太陽電池１１に応力がかかる。特に、接着剤３２，３３による接続をより容易にするために、バスバー電極２３，２７の厚さをフィンガー電極２２，２６の厚さよりも厚く、バスバー電極２３，２７の幅寸法を配線材１３，１４の幅寸法より狭く設定されているときは、局部的な応力集中が発生しやすい。局部的な応力集中は、配線材１３，１４が接触する部分で、光電変換部２０と受光面電極２１と裏面電極２５を合わせた厚みが最も厚いところに生じる。したがって、光電変換部２０の受光面において、配線材１３が接続されるバスバー電極２３の部分の領域と、光電変換部２０の裏面において、配線材１４が接続されるバスバー電極２７の部分の領域に発生しやすい。
　応力緩和層３０，３１は、太陽電池１１にかかる応力を分散して軽減するために、この局部的応力集中が発生しやすいところに配置される。具体的には、光電変換部２０の受光面上で、配線材１３が接続されるバスバー電極２３の部分の領域に、受光面側の応力緩和層３０が配置される。また、光電変換部２０の裏面上で、配線材１４が接続されるバスバー電極２７の部分の領域に、裏面側の応力緩和層３１が配置される。
　図３は、受光面側と裏面側とで応力緩和層の面積を異ならせた構成の太陽電池モジュール４０を示す図である。図３では、バスバー電極２３，２７の幅寸法をＬB、配線材１３，１４の幅寸法をＬT、受光面側の応力緩和層４１の幅寸法をＬS1、裏面側の応力緩和層４２の幅寸法をＬS2として示されている。幅寸法は、配線材１３，１４の短手方向の寸法である。
　受光面側、裏面側のいずれにおいても、ＬTはＬBよりも大きく設定され、ＬS1およびＬS2はＬBよりも大きく設定される。つまり、応力緩和層４１，４２は、バスバー電極２３，２７から光電変換部２０が受ける応力を受け止められる大きさの幅寸法に設定される。図３は断面図であるが、これを平面図でいえば、応力緩和層４１，４２は、バスバー電極２３，２７から光電変換部２０が受ける応力を受け止められる広さの面積に設定される。
　受光面側では、応力緩和層４１の幅寸法ＬS1は、ＬBよりも大きく、ＬTよりも小さい。ＬS1がＬTより大きいと、応力緩和層４１が不透明な材質で構成される場合に、遮光面積が増え、太陽電池１１としての光電変換効率が低下する。また、不透明な材質でなくても、酸化物や窒化物等の付加材料を含むときは色が付きやすいので、やはり太陽電池１１としての光電変換効率が低下する。これらのことから、応力緩和層４１は、配線材１３からはみ出さないような大きさに設定される。
　裏面側では、応力緩和層４２の幅寸法ＬS2は、ＬBよりも大きく、ＬTよりも大きい。この構造では、応力緩和層４２は、配線材１４からはみ出す大きさとなる。これは、裏面側からの受光が受光面側からの受光よりも少ないことを想定し、応力緩和の方を優先したものである。
　図２、図３に示されるように、応力緩和層４１，４２は、光電変換部２０の主面上に配置されるので、その上に配置される受光面電極２１と裏面電極２５は、応力緩和層４１，４２が配置される境界のところで段差が生じる。受光面電極２１と裏面電極２５の形成を、スクリーンマスクを用いて導電性材料を印刷するスクリーン印刷法で行うときは、印刷方向によって、この段差の上流側と下流側において、導電性材料の印刷厚さが異なる。導電性材料の印刷厚さが異なると、その箇所と他の箇所で抵抗値が異なることになる。
　図４は、応力緩和層を設けても受光面電極２１と裏面電極２５の抵抗値に影響を及ぼさない太陽電池５０の構成を示す図である。ここでは、太陽電池５０の受光面において、バスバー電極２３の幅よりも広い幅を有する応力緩和層３０が示されている。図４に矢印で示されるように、スクリーン印刷の印刷方向Ｄは、バスバー電極２３の短手方向である。ここで、バスバー電極２３の配置方向の右側、つまりスクリーン印刷の印刷方向Ｄの上流側のフィンガー電極２２の幅寸法Ｗ1と下流側のフィンガー電極５１の幅寸法Ｗ2が異なる。下流側のフィンガー電極５１の幅寸法Ｗ2は、応力緩和層３０の領域の部分とこれを越える部分とで、上流側のフィンガー電極２２の幅寸法Ｗ1よりも幅広で、さらに応力緩和層３０から離れると、上流側のフィンガー電極２２の幅寸法Ｗ1と同じとなる。
　すなわち、フィンガー電極が応力緩和層３０の配置の一方側に配置される部分の幅方向の寸法Ｗ2が、フィンガー電極が応力緩和層３０の配置の他方側に配置される部分の幅方向の寸法Ｗ1に対し所定の割合で大きく設定される。ここで、応力緩和層３０の配置の一方側がスクリーン印刷の印刷方向Ｄの下流側で、他方側が上流側である。
　図４には、応力緩和層３０の周辺を拡大した断面図が示されている。フィンガー電極の形成をスクリーン印刷法によるときは、導電性材料をフィンガー電極の配置方向に沿って塗布すると、応力緩和層３０の厚さの段差によって、塗布の方向の上流側の導電性材料の厚さｔ1と下流側の導電性材料の厚さｔ2が異なってくる。下流側の導電性材料の厚さｔ2は、上流側の導電性材料の厚さｔ1よりも薄くなる。バスバー電極とフィンガー電極が接続する部分は、集電した電流が集中する箇所でもあり、ここでフィンガー電極の厚さが薄くなると高い抵抗値となるので、太陽電池５０の出力低下を引き起こす。
　そこで、この導電性材料の厚さの差を補償するために、バスバー電極２３の根元において、スクリーン印刷の印刷方向Ｄの下流側のフィンガー電極５１の幅寸法Ｗ2は、上流側のフィンガー電極２２の幅寸法Ｗ1よりも幅広とされる。
　ここで、幅広の割合＝（Ｗ2／Ｗ1）＝（ｔ1／ｔ2）である。すなわち、下流側の導電性材料の厚さｔ2が塗布の方向の上流側の導電材料の厚さｔ1よりも薄くなる分を補償するように、フィンガー電極の幅方向の寸法が増加される。このようにして、応力緩和層３０を設けたことによる太陽電池５０の出力低下を防止することができる。
　図５は、比較のために、応力緩和層を設けない従来構造の太陽電池モジュール６０を示す図である。従来構造では、幅狭のバスバー電極２３，２７に向かい合って幅広の配線材１３，１４が配置され、接着剤３２，３３によって接続される。この構造において、接続のために、配線材１３，１４をバスバー電極２３，２７に押し付けると、その加圧により、太陽電池に応力がかかる。
　バスバー電極２３，２７の幅寸法が配線材１３，１４の幅寸法より狭いので、バスバー電極２３，２７の真下付近の光電変換部２０に局部的な応力集中が発生する。光電変換部２０の厚さが薄い場合等では、この局部的な応力集中で、太陽電池が破損する可能性がある。図２で説明した構造における応力緩和層３０，３１、図３で説明した構造における応力緩和層４１，４２は、このような応力集中を分散し、太陽電池１１に与える応力を軽減する効果を有する。
　図６は、図３で説明した太陽電池モジュール４０を形成するときの配線材１３，１４とバスバー電極２３，２７の接続工程の様子を示す図である。ここでは、加圧加熱する圧着部の上ツール７０と下ツール７１の間に、配線材１３，１４を太陽電池１１のバスバー電極２３，２７に配置した状態で設定配置される。そして、上ツール７０と下ツール７１との間に圧力Ｐが印加される。このときに、接着剤３２，３３を硬化させるために加熱が行われる。こうして、配線材１３，１４が太陽電池１１に接続される。
　このように、圧力Ｐによって配線材１３，１４がバスバー電極２３，２７に押し付けられるので、図５と同様に、その加圧により、太陽電池１１に応力がかかる。この応力は、応力緩和層４１，４２によって分散され、太陽電池１１にかかる応力は大幅に軽減される。これによって、太陽電池１１が破損することを効果的に防止でき、より薄型の太陽電池、太陽電池モジュールが可能となる。
　１０，４０，６０　太陽電池モジュール、１１，１２，５０　太陽電池、１３，１４，１５，１６　配線材、１７，１８　保護部材、１９　充填材、２０　光電変換部、２１　受光面電極、２２，２６，５１　フィンガー電極、２３，２７　バスバー電極、２５　裏面電極、３０，３１，４１，４２　応力緩和層、３２，３３　接着剤、７０　上ツール、７１　下ツール。

Claims (6)

  1. 　光電変換部と接続用電極とを含む太陽電池と、
    　前記接続用電極に接続される配線材と、
    　前記配線材が接続される前記接続用電極の部分と前記光電変換部との間に配置され、前記太陽電池にかかる応力を軽減する材料で構成される応力緩和層と、
    　を備える、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、
    　前記太陽電池は、
    　受光面側の接続用電極と裏面側の接続用電極とを含み、
    　前記応力緩和層は、
    　前記受光面側の接続用電極と前記光電変換部の受光面側との間に配置される受光面側の応力緩和層、及び前記裏面側の接続用電極と前記光電変換部の裏面側との間に配置される裏面側の応力緩和層を含み、
    　前記受光面側の応力緩和層の前記受光面における占有面積は、前記裏面側の応力緩和層の前記裏面における占有面積よりも狭い、太陽電池モジュール。
  3. 　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、
    　前記受光面側の接続用電極に接続される受光面側の配線材と前記裏面側の接続用電極に接続される裏面側の配線材とを含み、
    　前記配線材の短手方向を幅方向として、
    　前記受光面側の応力緩和層の幅方向の寸法は、前記受光面側の配線材の幅方向の寸法よりも小さい、太陽電池モジュール。
  4. 　請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    　前記裏面側の応力緩和層の幅方向の寸法は、前記裏面側の配線材の幅方向の寸法よりも大きい、太陽電池モジュール。
  5. 　請求項１から４のいずれか１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    　前記太陽電池は、前記応力緩和層の上部に配置される前記接続用電極に接続されたフィンガー電極をさらに含み、
    　前記フィンガー電極は、前記応力緩和層の一方側に配置される幅方向の寸法が、前記応力緩和層の他方側に配置される幅方向の寸法に対し所定の割合で大きく設定される、太陽電池モジュール。
  6. 　請求項５に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    　前記所定の割合は、
    　導電性材料を前記接続用電極の短手方向に塗布することで前記接続用電極が形成される際に、前記応力緩和層の厚さの段差によって前記塗布の方向の下流側の前記導電性材料の厚さが前記塗布の方向の上流側の前記導電性材料の厚さよりも薄くなる分を、前記フィンガー電極の幅方向の寸法の増加により補償する割合である、太陽電池モジュール。
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