WO2013150976A1 - 結晶系太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

結晶系太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

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WO2013150976A1
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solar cell
crystalline solar
electrode
cell module
tab
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PCT/JP2013/059553
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秀昭 奥宮
須賀 保博
明史 樋口
貴啓 藤井
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デクセリアルズ株式会社
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    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a crystalline solar cell module and a manufacturing method thereof.
  • Solar cells are expected as a new energy source because they directly convert clean and inexhaustible sunlight into electricity.
  • the solar cell is used as a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected via tab wires.
  • the conventional tab wire used the type which solder-coated on the copper wire surface.
  • a conductive adhesive has been used as a connection material instead of solder. Since the conductive adhesive can be connected at a low temperature, it is possible to reduce the problem of warping or cracking of the solar battery cell.
  • the solar cell usually has a finger electrode and a bus bar electrode for taking out electric energy obtained by converting solar energy.
  • the finger electrode is an electrode that collects electricity generated in the solar battery cell.
  • the bus bar electrode is an electrode that collects electricity from the finger electrode.
  • the tab wire and the bus bar electrode are electrically connected. Therefore, electricity generated in the solar battery cell is collected by the tab wire via the finger electrode and the bus bar electrode.
  • the bus bar electrode is formed by applying a silver paste.
  • bus bar-less solar cells and solar cell modules that do not use the bus bar electrodes have been developed in recent years.
  • solar cell modules using the conductive adhesive for connecting the solar cells and the tab wires are attracting attention because they can be manufactured by efficiently connecting solar cells having a bus barless structure. .
  • a solar cell module using a solar cell having a bus barless structure in which a tab wire and a finger electrode of the solar cell are electrically connected via a conductive adhesive is provided with the tab wire to the solar cell. Due to the insufficient fixation of the solar cell module, there is a problem that the connection reliability of the solar cell module, particularly the crystalline solar cell module, and the adhesiveness between the tab wire and the solar cell are not sufficient. .
  • the crystalline solar cell module using a crystalline solar cell having a busbarless structure, the crystalline solar cell module having excellent connection reliability and adhesiveness between the tab wire and the crystalline solar cell, and the crystalline solar cell At present, it is required to provide a battery module manufacturing method.
  • the present invention relates to a crystalline solar cell module using a crystalline solar cell having a bus barless structure, a crystalline solar cell module having excellent connection reliability and adhesiveness between a tab wire and the crystalline solar cell, and It aims at providing the manufacturing method of the said crystalline solar cell module.
  • a crystalline solar cell module in which the conductive layer of the tab wire and the finger electrode of the crystalline solar cell are electrically connected via a conductive adhesive,
  • the crystalline solar cell has a bus bar-less structure without a bus bar electrode,
  • the crystalline solar cell is formed in contact with or apart from at least a part of a side surface of the tab line of a connection region where the crystalline solar cell and the tab wire are connected by the conductive adhesive.
  • the crystalline solar cell module, wherein the conductive adhesive is formed with a fillet on at least a part of the side surface of the tab wire.
  • ⁇ 2> The crystalline solar cell module according to ⁇ 1>, wherein an average height of the fillet forming electrode is equal to or greater than an average thickness of the conductive layer.
  • ⁇ 3> The crystalline solar cell module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein an average distance between the tab line and the fillet forming electrode is 0 mm to 0.30 mm.
  • ⁇ 4> The crystalline solar cell module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein an average thickness of the conductive layer of the tab line is 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • ⁇ 5> The crystalline solar cell module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein an average height of the fillet forming electrode is 10 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • ⁇ 6> The crystalline solar cell module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the tab line has a waveform shape.
  • the crystalline solar cell has a bus bar-less structure without a bus bar electrode, In the arrangement process, the crystalline solar cell and the conductive material are arranged such that a fillet forming electrode of the crystalline solar cell is disposed in contact with or spaced apart from at least a part of a side surface of the tab wire. An adhesive and the tab wire are disposed.
  • a crystalline solar cell module using a crystalline solar cell having a busbarless structure, connection reliability, and tab wires
  • a crystalline solar cell module having excellent adhesion to a crystalline solar cell and a method for producing the crystalline solar cell module can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic top view showing an example of a crystalline solar cell used in the crystalline solar cell module of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic top view showing another example of the crystalline solar battery cell used in the crystalline solar battery module of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the positional relationship between the fillet forming electrode and the tab line.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing an example of a fillet formation state in the connection region.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing another example of the fillet formation state in the connection region.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of the crystalline solar cell module of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of the crystalline solar cell module of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic top view showing the crystalline solar battery cell model of Example 1.
  • the crystalline solar cell module of the present invention has at least a crystalline solar cell, a tab wire, and a conductive adhesive, and if necessary, a sealing resin, a moisture-proof backsheet, a glass plate, and the like. It has other members.
  • the crystalline solar cell module is a solar cell module in which the conductive layer of the tab wire and the finger electrode of the crystalline solar cell are electrically connected via the conductive adhesive.
  • the crystalline solar battery cell includes a crystalline photoelectric conversion element as a photoelectric conversion unit, a finger electrode, and a fillet forming electrode, and further includes other members as necessary.
  • the crystalline photoelectric conversion element is not particularly limited as long as it is a photoelectric conversion element having a crystalline photoelectric conversion material, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the crystalline photoelectric conversion material include single crystal compounds such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and GaAs, and polycrystalline compounds such as CdS and CdTe.
  • the crystalline solar cell has a bus bar-less structure having no bus bar electrode.
  • the crystalline solar battery cell may include an auxiliary electrode for electrically connecting the plurality of finger electrodes to each other in a direction orthogonal to the finger electrodes.
  • the auxiliary electrode is different from the bus bar electrode.
  • the finger electrode is an electrode that collects electricity generated in the photoelectric conversion unit.
  • the finger electrode is formed in a direction substantially orthogonal to the tab line on the crystalline solar cell.
  • the material of the finger electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include silver, gold, copper, tin, and nickel.
  • the average width of the finger electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the average width can be obtained, for example, by measuring the width of the finger electrode at any 10 points of the finger electrode and averaging the measured values.
  • the said finger electrode there is no restriction
  • the fillet forming electrode is in contact with at least a part of a side surface of the tab line in a connection region where the crystalline solar battery cell and the tab wire are connected by the conductive adhesive on the crystalline solar cell. Or spaced apart.
  • the fillet forming electrode is an electrode for the conductive adhesive in the connection region to form a fillet.
  • the fillet forming electrode is, for example, substantially orthogonal to the finger electrode.
  • the material for the fillet forming electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include silver, gold, copper, tin, and nickel.
  • the average width of the fillet forming electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably 20 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the average width can be obtained, for example, by measuring the width of the fillet forming electrode at any 10 points of the fillet forming electrode and averaging the measured values.
  • the average height of the fillet forming electrode is preferably 5 ⁇ m to 70 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the average height can be obtained, for example, by measuring the height of the fillet forming electrode at any 10 points of the fillet forming electrode and averaging the measured values.
  • average height (H) of the said electrode for fillet formation is more than the average thickness (T) of the said conductive layer of the said tab wire.
  • the difference (HT) between the average height (H) and the average thickness (T) is more preferably 0 ⁇ m to 50 ⁇ m, particularly preferably 5 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • a method for forming the fillet forming electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • a silver paste is used to form the crystal so that the fillet forming electrode has a desired pattern shape. It can form by printing on a system solar cell. Examples of the printing method include screen printing.
  • the fillet forming electrode and the finger electrode may be formed simultaneously.
  • the fillet forming electrode and the finger electrode are simultaneously formed by screen printing a silver paste using a printing plate having a pattern shape capable of forming a desired fillet forming electrode and a desired finger electrode. be able to.
  • the average thickness of the crystalline solar cell is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
  • FIG. 1 is a schematic top view showing an example of the crystalline solar battery cell.
  • a crystalline solar cell 2 shown in FIG. 1 is a bus-barless crystalline solar cell, and has a structure in which a finger electrode 12 and a fillet forming electrode 23 are formed on a crystalline photoelectric conversion element.
  • the finger electrode 12 is an electrode that collects electricity generated by the crystalline photoelectric conversion element.
  • the fillet forming electrode 23 is formed in a direction substantially orthogonal to the finger electrode 12 at both ends of the connection region 21.
  • FIG. 2 is a schematic top view showing another example of the crystalline solar battery cell.
  • the 2 is a busbarless crystalline solar cell, and has a structure in which a finger electrode 12 and a fillet forming electrode 23 are formed on a crystalline photoelectric conversion element.
  • the fillet forming electrode 23 is formed in a direction substantially orthogonal to the finger electrode 12 at both ends of the connection region 21 indicated by a broken line.
  • the fillet forming electrode 23 is formed so as to straddle the four finger electrodes 12, and is not continuous but formed in a broken line shape at one end of the connection region 21.
  • the tab wire is not particularly limited as long as it is a wire having a conductive layer and electrically connecting the adjacent crystalline solar cells, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the structure of the tab line is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a structure having a base material and the conductive layer.
  • the material of the base material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include copper, aluminum, iron, gold, silver, nickel, palladium, chromium, molybdenum, and alloys thereof. Can be mentioned.
  • the conductive layer etc. which were formed by gold plating, silver plating, tin plating, solder plating, etc. are mentioned.
  • the average thickness of the conductive layer is not particularly limited as long as it is equal to or less than the average height (H) of the fillet forming electrode, and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the average thickness can be obtained, for example, by measuring the thickness of the conductive layer at any 10 points of the conductive layer and averaging the measured values.
  • the shape of the tab line is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, in the cross-section perpendicular to the light receiving surface of the crystalline solar cell in the longitudinal direction of the tab line, It is preferable to have a shape. When manufacturing the crystalline solar cell module, when the tab wire is pushed in the direction of the crystalline solar cell, the tab wire has a wavy shape depending on whether the finger electrode is present or not. As a result, the fillet can be more reliably formed.
  • the average width of the tab line is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5 mm to 3 mm.
  • the average thickness of the tab line is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the method for producing the tab wire is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • a copper plating rolled to an average thickness of 5 ⁇ m to 300 ⁇ m is provided with a solder plating layer having an average thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • a method of slitting a copper foil with a solder plating layer to have an average width of 0.5 mm to 3 mm, rolling a thin metal wire such as copper into a flat plate shape to an average width of 0.5 mm to 3 mm, and then solder plating The method etc. are mentioned.
  • the average distance between the tab line and the fillet forming electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0 mm to 0.30 mm, and more preferably 0 mm to 0.20 mm. If the average distance is within the more preferable range, it is advantageous in that the fillet formation state is excellent.
  • the said average distance can be calculated
  • the distance between the tab line and the fillet forming electrode is, as shown in FIG.
  • the end of the fillet forming electrode 23 (the center of the end in the height direction is used as a reference of the end), This means the distance c from the end of the tab line 3.
  • symbol 10 shows a crystal-type photoelectric conversion element
  • symbol 3a shows the base material of a tab wire
  • symbols 3b and 3c show a conductive layer
  • this conductive layer is formed in both surfaces of the base material 3a.
  • the distance c is a line c1 that passes through the end of the fillet forming electrode 23 and is orthogonal to the crystalline photoelectric conversion element 10, and a line that passes through the end of the tab line 3 and is orthogonal to the crystalline photoelectric conversion element 10.
  • the symbol a indicates the height of the fillet forming electrode 23, and the symbol b indicates the thickness of the conductive layer 3c.
  • the conductive adhesive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • the conductive adhesive contains at least conductive particles, and preferably includes a film-forming resin, a curable resin, and a curing agent.
  • a conductive adhesive containing other components as necessary is also included.
  • the conductive particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • resin particles whose outermost surface is coated with Au can be mentioned.
  • phenoxy resin unsaturated polyester resin, saturated polyester resin, urethane resin, butadiene resin, polyimide resin, polyamide resin, polyolefin Resin etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, phenoxy resin is particularly preferable.
  • curable resin- There is no restriction
  • epoxy resin--- There is no restriction
  • the acrylate resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • the curable resin is preferably used in combination with a curing agent.
  • the curing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • imidazoles represented by 2-ethyl 4-methylimidazole; lauroyl peroxide, butyl peroxide, benzyl peroxide, Organic peroxides such as dilauroyl peroxide, dibutyl peroxide, peroxydicarbonate, benzoyl peroxide; anionic curing agents such as organic amines; cationic curing agents such as sulfonium salts, onium salts, and aluminum chelating agents Is mentioned.
  • a combination of an epoxy resin and an imidazole latent curing agent, and a combination of an acrylate resin and an organic peroxide curing agent are particularly preferable.
  • the conductive adhesive forms the fillet on at least a part of the side surface of the tab wire.
  • the fillet is a part of the conductive adhesive that protrudes from the connection surface between the tab line and the crystalline solar battery cell and wraps around the side surface of the tab line in the connection region.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a formation state of the fillet in the connection region.
  • the distance between the tab wire 3 and the fillet forming electrode 23 is greater than 0 mm.
  • the conductive adhesive 17 protrudes from the connection surface between the tab wire 3 and the crystalline solar cell 2 by heating and pressing when the tab wire 3 and the crystalline solar cell 2 are connected.
  • the protruding conductive adhesive 17 is dammed by the fillet forming electrode 23 and wraps around the side surface of the tab wire 3 to form a fillet 17a.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing another example of the formation state of the fillet in the connection region.
  • the distance between the tab wire 3 and the fillet forming electrode 23 is 0 mm.
  • the conductive adhesive 17 protrudes from the connection surface between the tab wire 3 and the crystalline solar cell 2 by heating and pressing when the tab wire 3 and the crystalline solar cell 2 are connected.
  • the protruding conductive adhesive 17 is dammed by the fillet forming electrode 23 and wraps around the side surface of the tab wire 3 to form a fillet 17a.
  • separated from the conductive adhesive 17 main body is also the category of this invention.
  • reference numeral 3a indicates a tab wire base material
  • reference numerals 3b and 3c indicate conductive layers
  • the conductive layers are formed on both surfaces of the base material 3a.
  • the sealing resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / vinyl acetate / triallyl isocyanurate (EVAT) examples include polyvinyl butyrate (PVB), polyisobutylene (PIB), silicone resin, polyurethane resin, and the like.
  • ⁇ Dampproof back sheet> There is no restriction
  • PET polyethylene terephthalate
  • Al aluminum
  • PET aluminum
  • Al polyethylene
  • PE polyethylene
  • Glass plate> There is no restriction
  • the method for producing the crystalline solar cell module is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the crystalline solar cell module producing method of the present invention described later is preferable.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of the crystalline solar cell module of the present invention.
  • the crystalline solar cell module 1 includes strings 4 in which a plurality of crystalline solar cells 2 are connected in series by tab wires 3 serving as interconnectors, and includes a matrix 5 in which a plurality of the strings 4 are arranged.
  • the matrix 5 is sandwiched between sealing resin sheets 6, and together with a front cover 7 provided on the light receiving surface side and a moisture-proof back sheet 8 provided on the back surface side.
  • a metal frame 9 such as aluminum is attached to the periphery.
  • each crystalline solar cell 2 of the crystalline solar cell module has a crystalline photoelectric conversion element 10 made of a silicon substrate.
  • finger electrodes 12 are provided in a direction orthogonal to the tab wire 3.
  • the crystalline photoelectric conversion element 10 is provided with a back electrode 13 made of aluminum, silver, copper, tin, nickel or the like on the back side opposite to the light receiving surface.
  • the tab electrode 3 is electrically connected to the finger electrode 12 on the front surface and the back electrode 13 of the adjacent crystalline solar cell 2, thereby connecting the strings connected in series.
  • the connection between the tab wire 3 and the finger electrode 12 and the connection between the tab wire 3 and the back electrode 13 are performed by a film-like or paste-like conductive adhesive 17.
  • the manufacturing method of the crystalline solar cell module of the present invention includes at least a strings manufacturing step, a covering step, a pressing step, and a heating step, and further includes other steps as necessary.
  • the manufacturing method of the crystalline solar cell module of the present invention can be suitably used for manufacturing the crystalline solar cell module of the present invention.
  • the string manufacturing step includes at least an application process, an arrangement process, and a heat pressing process, and further includes other processes as necessary.
  • the application process is not particularly limited as long as it is a process of applying a conductive adhesive to the light receiving surfaces of a plurality of crystalline solar cells and the opposite surface of the light receiving surface, and can be appropriately selected according to the purpose. it can.
  • the conductive adhesive may be in the form of a film or a paste.
  • the application treatment includes, for example, temporarily sticking the film-like conductive adhesive.
  • the application treatment includes, for example, applying the paste-like conductive adhesive.
  • the conductive adhesive is applied to a predetermined position where the tab wire is disposed.
  • Crystal solar cell-- As said crystalline solar cell, the thing similar to the said crystalline solar cell demonstrated in the said crystalline solar cell module of this invention is mentioned, for example.
  • the average thickness of the conductive adhesive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 3 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, and particularly preferably 8 ⁇ m to 25 ⁇ m. When the average thickness is less than 3 ⁇ m, the adhesive strength may be remarkably lowered. When the average thickness is more than 100 ⁇ m, the conductive adhesive may protrude from the tab wire and a problem may occur in electrical connection. It is advantageous in terms of connection reliability that the average thickness is within the particularly preferable range.
  • the average thickness is an average thickness measured before the temporary attachment. Here, the said average thickness is an average value at the time of measuring five places arbitrarily per 20 cm ⁇ 2 >.
  • the average width of the conductive adhesive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. It is 0.5 mm to 3 mm and is the same width as the tab line or the width of the tab line. It is preferable that it is less than.
  • the arrangement process is not particularly limited as long as it is a process of arranging a tab line having a conductive layer on the conductive adhesive following the application process, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the crystalline solar cell and the conductive material are arranged such that a fillet forming electrode of the crystalline solar cell is arranged in contact with or spaced apart from at least a part of the side surface of the tab wire. Adhesive tab and the tab wire are disposed.
  • a part of one tab line is arranged on the light receiving surface of one crystalline solar cell, and the other of the tab lines A part is disposed on the opposite surface of the light receiving surface of the other crystalline solar cell.
  • the heating and pressing process is not particularly limited as long as it is a process for heating and pressing the tab wire subsequent to the arrangement process, and can be appropriately selected according to the purpose. it can.
  • the tab line has a wave shape.
  • the corrugated shape is a shape when the tab line is viewed in a cross-section perpendicular to the light receiving surface of the crystalline solar battery cell in the longitudinal direction of the tab line. A fillet can be more reliably formed by heat-pressing to such an extent that the tab line becomes the corrugated shape.
  • the finger electrode of the crystalline solar cell and the tab wire are electrically connected via the conductive adhesive, and the plurality of crystalline solar cells are connected in series. Strings are produced.
  • the conductive adhesive forms a fillet on at least a part of the side surface of the tab wire.
  • the covering step is not particularly limited as long as it is a step of covering the strings with a sealing resin, and further covering the sealing resin with either a moisture-proof backsheet or a glass plate, and may be appropriately performed according to the purpose. You can choose.
  • the above-described method for producing a crystalline solar cell module is preferably performed using a reduced pressure laminator.
  • the sealing resin, the moisture-proof backsheet, and the glass plate are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • the examples are given in the description of the crystalline solar cell module of the present invention.
  • the sealing resin, the moisture-proof backsheet, and the glass plate are given in the description of the crystalline solar cell module of the present invention.
  • the pressing step is not particularly limited as long as it is a step of pressing either the moisture-proof backsheet or the glass plate, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the pressure to press and the time to press are arbitrary.
  • the heating step is not particularly limited as long as it is a step of heating the heating stage on which the strings are placed, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the sealing resin can be heated by heating the heating stage.
  • the heating temperature in the heating step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 50 ° C to 250 ° C, more preferably 100 ° C to 200 ° C. When the heating temperature is less than 50 ° C., sealing may be insufficient. When the heating temperature exceeds 250 ° C., an organic resin such as a conductive adhesive or a sealing resin may be thermally decomposed. When the heating temperature is within the particularly preferable range, it is advantageous in terms of sealing reliability.
  • the heating time in the heating step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 second to 1 hour, more preferably 5 seconds to 30 minutes, and particularly preferably 10 seconds to 20 minutes. preferable. If the heating time is less than 1 second, sealing may be insufficient. When the heating time is within the particularly preferable range, it is advantageous in terms of sealing reliability.
  • the order of starting the pressing step and the heating step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • a string in which a plurality of crystalline solar cells are connected by a tab wire, and a crystalline solar cell module of the present invention in which the strings are sealed are manufactured.
  • the crystalline solar cell module of the present invention can be manufactured by forming a matrix in which a plurality of strings are arranged and sealing the matrix.
  • the crystalline solar battery cell and the tab wire may be electrically connected at the time of sealing. This method can be performed with reference to the method described in JP 2010-283059 A, for example.
  • Example 1 ⁇ Production of crystalline solar cell module model> -Tab line- As a tab wire, a copper foil with a solder layer in which a solder layer (conductive layer, average thickness: 5 ⁇ m) made of lead-free solder was formed on one side of a copper foil (average thickness: 150 ⁇ m) was prepared.
  • the copper foil with a solder layer is first made 1 mm by rolling a copper wire into a flat plate shape, and then Sn (96.5 mass%) / Ag (3 mass%) / Cu (0.5 mass%). Prepared by plating lead-free solder.
  • a conductive adhesive film (SP100 series, average thickness 25 ⁇ m, manufactured by Sony Chemical & Information Device Corporation) was prepared. The conductive adhesive film was slit into a width of 1.0 mm.
  • a silver paste was screen-printed and fired on a glass substrate (length 64 mm ⁇ width 64 mm ⁇ thickness 2.8 mm) to form a pattern of finger electrodes 12 and fillet forming electrodes 23 as shown in FIG.
  • the width a between parallel fillet forming electrodes in the connection region 21 was set to 1.0 mm (an average value was also 1.0 mm).
  • the average height of the finger electrode 12 and the fillet forming electrode 23 was 20 ⁇ m.
  • the distance between the finger electrodes 12 was 3 mm.
  • the average height of the finger electrode and the fillet forming electrode was obtained by measuring the height of the finger electrode and the fillet forming electrode with respect to an arbitrary 10 points by using a length measuring device and averaging the measured heights.
  • a conductive adhesive film was temporarily pasted on the finger electrode 12 in the connection region 21 of the crystalline solar cell model 2 ′.
  • the temporary bonding conditions were a heating temperature of 70 ° C., a pressure of 0.5 MPa, and 1 second, and were performed using a heating tool.
  • a tab wire is arranged on the conductive adhesive film, and the tab wire is pressed with a heating tool through a silicon rubber buffer (average thickness 200 ⁇ m), the pressing force is 2 MPa, the heating temperature is 180 ° C., and the time is 15 seconds.
  • the finger electrode and the tab wire were electrically connected via a conductive adhesive film by being heated and pressed at. As described above, a tabular crystalline solar cell model was obtained.
  • the obtained tabular crystalline solar cell model with tab wires was covered with a sealing resin, and the sealing resin was further covered with a moisture-proof backsheet.
  • a sealing resin an ethylene / vinyl acetate copolymer having a thickness of 500 ⁇ m was used.
  • a PET film was used for the back sheet.
  • the laminator using the said resin for sealing. Specifically, vacuuming was performed at 100 ° C. for 5 minutes, followed by laminating at a press time of 5 minutes and 0.1 MPa, and then curing in an oven at 155 ° C. for 45 minutes. Thus, a crystalline solar cell module model was obtained.
  • peel strength and fillet formation state were evaluated according to the following criteria.
  • connection reliability The resistance value between two tab wires of the obtained crystalline solar cell module model was measured.
  • the resistance value was measured using a digital multimeter (manufactured by Yokogawa Electric Corporation, Digital Multimeter 7555) at the initial stage and after TCT (400 cycles from -40 ° C to 85 ° C).
  • the subsequent increase in resistance value ( ⁇ R) was evaluated as connection reliability according to the following evaluation criteria. [ ⁇ R evaluation criteria] ⁇ : Less than 0.9 m ⁇ ⁇ : 0.9 m ⁇ or more and less than 1.1 m ⁇ ⁇ : 1.1 m ⁇ or more
  • Example 1 the average thickness of the conductive layer of the tab line shown in Table 1 is the average thickness of the conductive layer of the tab line, the average height of the fillet forming electrode, and the average distance between the tab line and the fillet forming electrode.
  • a crystalline solar cell module model was produced in the same manner as in Example 1 except that the average height of the fillet-forming electrode and the average distance between the tab wire and the fillet-forming electrode were used. The same evaluation as Example 1 was performed about the produced crystalline solar cell module model. The results are shown in Table 1. In Examples 1 to 9 and Comparative Example 2, the average height of the finger electrodes was 20 ⁇ m.
  • the height of the finger electrode and the average height of the fillet forming electrode were different, the height was adjusted by replacing the screen printing plate and overlapping printing.
  • the tab lines of the crystalline solar cell module models of Examples 1 to 9 were all wavy at the bonding site with the crystalline solar cell model.
  • the fillet forming electrode is not formed.
  • the average height of the finger electrodes was 20 ⁇ m.
  • Comparative Example 1 in which the fillet forming electrode was not formed, the fillet with the conductive adhesive was not formed on the side surface of the tab wire, and the peel strength was not sufficient. Even when the fillet forming electrode was formed, the peel strength was not sufficient in Comparative Example 2 in which the fillet covering the side surface of the tab line was not formed. In Comparative Examples 1 and 2, the connection reliability was insufficient. On the other hand, the fillet forming electrode is formed and the average height of the fillet forming electrode is equal to or greater than the average thickness of the conductive layer of the tab wire, and the average distance between the tab wire and the fillet forming electrode is less than 0.30 mm. In the following cases (Examples 1 to 5 and 7 to 9), the peel strength and the fillet formation state were more excellent. In addition, Examples 1 to 9 were excellent in connection reliability.
  • the crystalline solar cell module of the present invention is excellent in connection reliability and adhesiveness between the tab wire and the crystalline solar cell, and is therefore suitable for a crystalline solar cell module using a crystalline solar cell with a busbarless structure. Can be used.

Abstract

 タブ線の導電層と結晶系太陽電池セルのフィンガー電極とが、導電性接着剤を介して電気的に接続した結晶系太陽電池モジュールであって、前記結晶系太陽電池セルが、バスバー電極を有さないバスバーレス構造であり、前記結晶系太陽電池セルが、前記結晶系太陽電池セルと前記タブ線とが前記導電性接着剤により接続する接続領域の前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して形成されたフィレット形成用電極を有し、前記導電性接着剤が、前記タブ線の前記側面の少なくとも一部にフィレットを形成してなる結晶系太陽電池モジュールである。

Description

結晶系太陽電池モジュール及びその製造方法
 本発明は、結晶系太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
 太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。
 前記太陽電池は、複数の太陽電池セルをタブ線を介して接続した太陽電池モジュールとして用いられている。
 従来のタブ線は、銅線表面に半田塗布したタイプが使用されていた。しかし、半田接続には高温が必要であることから、受光面のパネル割れや反り、タブ線からはみ出した(漏洩した)半田によるショートなどが発生し、不具合の原因となっていた。
 そこで、半田に代わる接続材料として導電性接着剤が使用されてきている。前記導電性接着剤は、低温で接続できることから、太陽電池セルの反り、クラックなどが発生してしまうという問題が低減できる。
 一方、前記太陽電池セルは、通常、太陽光エネルギーを変換して得られる電気エネルギーを取り出すための、フィンガー電極とバスバー電極とを有している。前記フィンガー電極は、前記太陽電池セルにおいて生成した電気を収集する電極である。前記バスバー電極は、前記フィンガー電極から電気を収集する電極である。前記太陽電池モジュールにおいて、前記タブ線と前記バスバー電極とは電気的に接続されている。そのため、前記太陽電池セルにおいて生成した電気は、前記フィンガー電極、及び前記バスバー電極を経由して前記タブ線により収集される。
 通常、前記バスバー電極は、銀ペーストを塗布して形成される。しかし、前記銀ペーストを減らすことにより、前記太陽電池セルのコスト低減などが可能なことから、近年、前記バスバー電極を用いない、いわゆるバスバーレス構造の太陽電池セル及び太陽電池モジュールが開発されている。特に、前記太陽電池セルと前記タブ線との接続に前記導電性接着剤を用いた太陽電池モジュールにおいては、バスバーレス構造の太陽電池セルを効率的に接続して製造可能なため、注目されている。
 しかし、タブ線と太陽電池セルのフィンガー電極とが導電性接着剤を介して電気的に接続された、バスバーレス構造の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールは、前記太陽電池セルへの前記タブ線の固定が充分ではないことに起因して、前記太陽電池モジュール、特に結晶系太陽電池モジュールの接続信頼性、及び前記タブ線と前記太陽電池セルとの接着性が充分ではないという問題があった。
 前記タブ線と前記太陽電池セルとの接続領域の構造に関して、前記接続領域近傍に補助電極を配する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 しかし、この提案の技術では、補助電極は、専らフィンガー電極が断線した場合にも電流の収集を可能にするために用いられており(特許文献1の段落〔0016〕~〔0019〕参照)、この提案の技術を用いても、上記問題は解決されない。
 したがって、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルを用いた結晶系太陽電池モジュールにおいて、接続信頼性、及びタブ線と結晶系太陽電池セルとの接着性が優れる結晶系太陽電池モジュール、及び前記結晶系太陽電池モジュールの製造方法の提供が求められているのが現状である。
特開2010-239167号公報
 本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルを用いた結晶系太陽電池モジュールにおいて、接続信頼性、及びタブ線と結晶系太陽電池セルとの接着性が優れる結晶系太陽電池モジュール、及び前記結晶系太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
 前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
 <1> タブ線の導電層と結晶系太陽電池セルのフィンガー電極とが、導電性接着剤を介して電気的に接続した結晶系太陽電池モジュールであって、
 前記結晶系太陽電池セルが、バスバー電極を有さないバスバーレス構造であり、
 前記結晶系太陽電池セルが、前記結晶系太陽電池セルと前記タブ線とが前記導電性接着剤により接続する接続領域の前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して形成されたフィレット形成用電極を有し、
 前記導電性接着剤が、前記タブ線の前記側面の少なくとも一部にフィレットを形成してなることを特徴とする結晶系太陽電池モジュールである。
 <2> フィレット形成用電極の平均高さが、導電層の平均厚み以上である前記<1>に記載の結晶系太陽電池モジュールである。
 <3> タブ線とフィレット形成用電極との平均距離が、0mm~0.30mmである前記<1>から<2>のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュールである。
 <4> タブ線の導電層の平均厚みが、5μm~20μmである前記<1>から<3>のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュールである。
 <5> フィレット形成用電極の平均高さが、10μm~60μmである前記<1>から<4>のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュールである。
 <6> タブ線が、波形形状である前記<1>から<5>のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュールである。
 <7> 複数の結晶系太陽電池セルの受光面及び前記受光面の反対面に導電性接着剤を付与する付与処理、前記付与処理に続いて前記導電性接着剤上に導電層を有するタブ線を配置する配置処理、並びに、前記配置処理に続いて前記タブ線を加熱及び押圧する加熱押圧処理を行うことにより、前記結晶系太陽電池セルのフィンガー電極と前記タブ線とが前記導電性接着剤を介して電気的に接続され、かつ複数の前記結晶系太陽電池セルが直列に接続されたストリングスを作製するストリングス作製工程と、
 前記ストリングスを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂を防湿性バックシート及びガラスプレートのいずれかにより覆う被覆工程と、
 前記防湿性バックシート及び前記ガラスプレートのいずれかを押圧する押圧工程と、
 前記ストリングスが載置された加熱ステージを加熱する加熱工程と、を少なくとも含み、
 前記結晶系太陽電池セルが、バスバー電極を有さないバスバーレス構造であり、
 前記配置処理において、前記結晶系太陽電池セルのフィレット形成用電極が、前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して配されるように、前記結晶系太陽電池セルと前記導電性接着剤と前記タブ線とが配置されることを特徴とする結晶系太陽電池モジュールの製造方法である。
 <8> フィレット形成用電極の平均高さが、導電層の平均厚み以上である前記<7>に記載の結晶系太陽電池モジュールの製造方法である。
 本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルを用いた結晶系太陽電池モジュールにおいて、接続信頼性、及びタブ線と結晶系太陽電池セルとの接着性が優れる結晶系太陽電池モジュール、及び前記結晶系太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
図1は、本発明の結晶系太陽電池モジュールに用いる結晶系太陽電池セルの一例を示す概略上面図である。 図2は、本発明の結晶系太陽電池モジュールに用いる結晶系太陽電池セルの他の一例を示す概略上面図である。 図3は、フィレット形成用電極とタブ線との配置関係を説明するための概略断面図である。 図4Aは、接続領域におけるフィレットの形成状態の一例を示す概略断面図である。 図4Bは、接続領域におけるフィレットの形成状態の他の一例を示す概略断面図である。 図5は、本発明の結晶系太陽電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。 図6は、本発明の結晶系太陽電池モジュールの一例を示す概略図である。 図7は、実施例1の結晶系太陽電池セルモデルを示す概略上面図である。
(結晶系太陽電池モジュール)
 本発明の結晶系太陽電池モジュールは、結晶系太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤とを少なくとも有し、更に必要に応じて、封止用樹脂、防湿性バックシート、ガラスプレートなどのその他の部材を有する。
 前記結晶系太陽電池モジュールは、前記タブ線の導電層と前記結晶系太陽電池セルのフィンガー電極とが、前記導電性接着剤を介して電気的に接続した太陽電池モジュールである。
<結晶系太陽電池セル>
 前記結晶系太陽電池セルは、光電変換部としての結晶系光電変換素子と、フィンガー電極と、フィレット形成用電極とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
 前記結晶系光電変換素子としては、結晶系光電変換材料を有する光電変換素子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記結晶系光電変換材料としては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、GaAs系等の単結晶化合物、CdS、CdTe等の多結晶化合物などが挙げられる。
 前記結晶系太陽電池セルは、バスバー電極を有さないバスバーレス構造である。
 前記結晶系太陽電池セルは、前記フィンガー電極に対し直交する方向に、複数の前記フィンガー電極を相互に電気的に接続するための補助電極を有していてもよい。なお、前記補助電極は、前記バスバー電極とは異なる。
-フィンガー電極-
 前記フィンガー電極は、前記光電変換部において生成した電気を収集する電極である。前記フィンガー電極は、前記結晶系太陽電池セル上において、前記タブ線とほぼ直交する方向に形成されている。
 前記フィンガー電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、金、銅、錫、ニッケルなどが挙げられる。
 前記フィンガー電極の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm~200μmが好ましく、20μm~100μmがより好ましい。
 前記平均幅は、例えば、前記フィンガー電極の任意の10点において前記フィンガー電極の幅を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
 前記フィンガー電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記フィンガー電極が所望のパターン形状になるように、銀ペーストを、前記結晶系太陽電池セル上に印刷することにより形成することができる。前記印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷などが挙げられる。
-フィレット形成用電極-
 前記フィレット形成用電極は、前記結晶系太陽電池セル上において、前記結晶系太陽電池セルと前記タブ線とが前記導電性接着剤により接続する接続領域の前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して形成されている。
 前記フィレット形成用電極は、前記接続領域の前記導電性接着剤がフィレットを形成するための電極である。
 前記フィレット形成用電極は、例えば、前記フィンガー電極とほぼ直交している。
 前記フィレット形成用電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、金、銅、錫、ニッケルなどが挙げられる。
 前記フィレット形成用電極の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm~200μmが好ましく、20μm~150μmがより好ましい。
 前記平均幅は、例えば、前記フィレット形成用電極の任意の10点において前記フィレット形成用電極の幅を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
 前記フィレット形成用電極の平均高さとしては、5μm~70μmが好ましく、10μm~60μmがより好ましい。
 前記平均高さは、例えば、前記フィレット形成用電極の任意の10点において前記フィレット形成用電極の高さを測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
 前記フィレット形成用電極の平均高さ(H)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記タブ線の前記導電層の平均厚み(T)以上であることが好ましく、前記平均高さ(H)と前記平均厚み(T)との差(H-T)は、0μm~50μmがより好ましく、5μm~40μmが特に好ましい。
 前記フィレット形成用電極の平均高さ(H)が、前記タブ線の前記導電層の平均厚み(T)未満であると、フィレットの形成状態が不十分となり、ピール強度が低いものとなることがある。
 前記フィレット形成用電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記フィレット形成用電極が所望のパターン形状になるように、銀ペーストを、前記結晶系太陽電池セル上に印刷することにより形成することができる。前記印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷などが挙げられる。
 前記フィレット形成用電極と前記フィンガー電極とは、同時に形成してもよい。例えば、所望のフィレット形成用電極と所望のフィンガー電極とを形成可能なパターン形状の印刷版を用いて、銀ペーストをスクリーン印刷することにより、前記フィレット形成用電極と前記フィンガー電極とを同時に形成することができる。
 前記結晶系太陽電池セルの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 ここで、図を用いて前記結晶系太陽電池セルについて説明する。
 図1は、前記結晶系太陽電池セルの一例を示す概略上面図である。図1に示す結晶系太陽電池セル2は、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルであって、結晶系光電変換素子上にフィンガー電極12及びフィレット形成用電極23が形成された構造をしている。フィンガー電極12は、結晶系光電変換素子により生成した電気を収集する電極である。フィレット形成用電極23は、接続領域21の両端部において、フィンガー電極12にほぼ直交する方向に形成されている。
 次に、図2は、前記結晶系太陽電池セルの他の一例を示す概略上面図である。図2に示す結晶系太陽電池セル2は、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルであって、結晶系光電変換素子上にフィンガー電極12及びフィレット形成用電極23が形成された構造をしている。フィレット形成用電極23は、破線で示した接続領域21の両端部において、フィンガー電極12にほぼ直交する方向に形成されている。フィレット形成用電極23は、4本のフィンガー電極12に跨るように形成され、接続領域21の一端において、連続的ではなく、破線状に形成されている。
<タブ線>
 前記タブ線としては、導電層を有し、隣接する前記結晶系太陽電池セルの各間を電気的に接続する線であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記タブ線の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基材と前記導電層とを有する構造などが挙げられる。
 前記基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン、及びこれらの合金などが挙げられる。
 前記導電層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金メッキ、銀メッキ、錫メッキ、半田メッキ等により形成された導電層などが挙げられる。
 前記導電層の平均厚みとしては、前記フィレット形成用電極の平均高さ(H)以下であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm~20μmが好ましい。
 前記平均厚みは、例えば、前記導電層の任意の10点において前記導電層の厚みを測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
 前記タブ線の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記タブ線の長手方向であって前記結晶系太陽電池セルの受光面に直交する断面において、波形形状をしていることが好ましい。前記結晶系太陽電池モジュールを製造する際、前記タブ線が前記結晶系太陽電池セルの方向に押し込まれたときに、前記フィンガー電極のある部分とない部分とにより、前記タブ線の形状が波形形状となることにより、より確実にフィレットを形成することができる。
 前記タブ線の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5mm~3mmが好ましい。
 前記タブ線の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm~300μmが好ましい。
 前記タブ線の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平均厚み5μm~300μmに圧延された銅箔に平均厚み5μm~20μmの半田メッキ層を施した半田メッキ層付き銅箔をスリットして平均幅0.5mm~3mmにする方法、銅などの細い金属ワイヤーを平板状に圧延することにより平均幅0.5mm~3mmにし、その後に半田メッキする方法などが挙げられる。
 前記タブ線と前記フィレット形成用電極との平均距離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0mm~0.30mmが好ましく、0mm~0.20mmがより好ましい。前記平均距離が、前記より好ましい範囲内であるとフィレット形成状態に優れる点で有利である。
 ここで、前記平均距離は、例えば、任意の10点について、前記タブ線と前記フィレット形成用電極との距離を測定し、その測定値を平均することにより求めることができる。
 前記タブ線と前記フィレット形成用電極との距離とは、図3に示すように、フィレット形成用電極23の端部(端部の高さ方向の中央部を端部の基準とする)と、タブ線3の端部との距離cを意味する。ここで、符号10は結晶系光電変換素子を示し、符号3aは、タブ線の基材を示し、符号3b及び3cは、導電層を示し、該導電層は基材3aの両面に形成されている。前記距離cは、より詳しくは、フィレット形成用電極23の端部を通り結晶系光電変換素子10に直交する線c1と、タブ線3の端部を通り結晶系光電変換素子10に直交する線c2との距離である。
 なお、図3において、符号aは、フィレット形成用電極23の高さを示し、符号bは、導電層3cの厚みを示す。
<導電性接着剤>
 前記導電性接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性粒子を少なくとも含有し、好ましくは膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する導電性接着剤などが挙げられる。
-導電性粒子-
 前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニッケル粒子、金被覆ニッケル粒子、樹脂コアをNiで被覆した樹脂粒子、樹脂コアをNiで被覆し、更に最表面をAuで被覆した樹脂粒子などが挙げられる。
-膜形成樹脂-
 前記膜形成樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フェノキシ樹脂が特に好ましい。
-硬化性樹脂-
 前記硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられる。
--エポキシ樹脂--
 前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--アクリレート樹脂--
 前記アクリレート樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジアクリロキシプロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 また、前記アクリレートをメタクリレートにしたものが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-硬化剤-
 前記硬化性樹脂は、硬化剤と併用するのが好ましい。前記硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2-エチル4-メチルイミダゾールに代表されるイミダゾール類;ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物;有機アミン類等のアニオン系硬化剤;スルホニウム塩、オニウム塩、アルミニウムキレート剤等のカチオン系硬化剤などが挙げられる。
 これらの中でも、エポキシ樹脂とイミダゾール系潜在性硬化剤の組み合わせ、アクリレート樹脂と有機過酸化物系硬化剤の組み合わせが特に好ましい。
-その他の成分-
 前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤(顔料、染料)、有機溶剤、イオンキャッチャー剤などが挙げられる。前記その他の成分の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記導電性接着剤は、前記タブ線の側面の少なくとも一部に前記フィレットを形成している。
 ここで、前記フィレットとは、前記接続領域において前記タブ線と前記結晶系太陽電池セルとの接続面からはみ出し、前記タブ線の側面に回りこんだ前記導電性接着剤の一部である。
 図を用いて、前記接続領域における前記フィレットの形成状態の一例を説明する。
 図4Aは、前記接続領域における前記フィレットの形成状態の一例を示す概略断面図である。図4Aにおいて、タブ線3とフィレット形成用電極23との距離は、0mmよりも大きい。導電性接着剤17は、タブ線3と結晶系太陽電池セル2との接続時の加熱及び押圧により、タブ線3と結晶系太陽電池セル2との接続面からはみ出している。はみ出した導電性接着剤17は、フィレット形成用電極23により堰き止められ、タブ線3の側面に回りこみ、フィレット17aを形成している。
 図4Bは、前記接続領域における前記フィレットの形成状態の他の一例を示す概略断面図である。図4Bにおいて、タブ線3とフィレット形成用電極23との距離は、0mmである。導電性接着剤17は、タブ線3と結晶系太陽電池セル2との接続時の加熱及び押圧により、タブ線3と結晶系太陽電池セル2との接続面からはみ出している。はみ出した導電性接着剤17は、フィレット形成用電極23により堰き止められ、タブ線3の側面に回りこみ、フィレット17aを形成している。
 なお、フィレット17aが、導電性接着剤17本体から分離されている場合の態様も本発明の範疇である。
 前記フィレットが形成されることにより、前記タブ線の接着力が向上し、接続信頼性、及びタブ線と結晶系太陽電池セルとの接着性が優れる結晶系太陽電池モジュールを得ることができる。
 なお、前記フィレットが、前記導電性接着剤本体から分離されている場合でも、前記タブ線の側面と前記フィレット形成用電極が、前記フィレットを介して接着されることにより、前記タブ線の接着力は向上する。
 なお、図4A及び図4Bにおける符号3aは、タブ線の基材を示し、符号3b及び3cは、導電層を示し、該導電層は基材3aの両面に形成されている。
<封止用樹脂>
 前記封止用樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン/酢酸ビニル/トリアリルイソシアヌレート(EVAT)、ポリビニルブチラート(PVB)、ポリイソブチレン(PIB)、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
<防湿性バックシート>
 前記防湿性バックシートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アルミニウム(Al)、PETとAlとポリエチレン(PE)の積層体などが挙げられる。
<ガラスプレート>
 前記ガラスプレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソーダ石灰フロートガラスプレートなどが挙げられる。
 前記結晶系太陽電池モジュールの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する本発明の結晶系太陽電池モジュールの製造方法が好ましい。
 本発明の結晶系太陽電池モジュールの一例を、図を用いて説明する。
 図5は、本発明の結晶系太陽電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。結晶系太陽電池モジュール1は、複数の結晶系太陽電池セル2がインターコネクタとなるタブ線3によって直列に接続されたストリングス4を有し、このストリングス4を複数配列したマトリクス5を備える。そして、結晶系太陽電池モジュール1は、このマトリクス5が封止用樹脂のシート6で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー7及び裏面側に設けられた防湿性バックシート8とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム9が取り付けられることにより形成される。
 また、図6に示すように、結晶系太陽電池モジュールの各結晶系太陽電池セル2は、シリコン基板からなる結晶系光電変換素子10を有する。結晶系光電変換素子10の受光面側には、タブ線3と直交する方向にフィンガー電極12が設けられている。また、結晶系光電変換素子10には、受光面と反対の裏面側に、アルミニウム、銀、銅、錫、ニッケルなどからなる裏面電極13が設けられている。
 そして、結晶系太陽電池セル2は、タブ線3によって、表面のフィンガー電極12と、隣接する結晶系太陽電池セル2の裏面電極13とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングスを構成する。タブ線3とフィンガー電極12との接続、及びタブ線3と裏面電極13との接続は、フィルム状又はペースト状の導電性接着剤17によって行う。
(結晶系太陽電池モジュールの製造方法)
 本発明の結晶系太陽電池モジュールの製造方法は、ストリングス作製工程と、被覆工程と、押圧工程と、加熱工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
 本発明の結晶系太陽電池モジュールの製造方法は、本発明の前記結晶系太陽電池モジュールの製造に好適に用いることができる。
<ストリングス作製工程>
 前記ストリングス作製工程は、付与処理と、配置処理と、加熱押圧処理とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の処理を含む。
-付与処理-
 前記付与処理としては、複数の結晶系太陽電池セルの受光面及び前記受光面の反対面に導電性接着剤を付与する処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記導電性接着剤は、フィルム状であってもよいし、ペースト状であってもよい。前記導電性接着剤がフィルム状である場合、前記付与処理としては、例えば、フィルム状の前記導電性接着剤を仮貼りすることが挙げられる。前記導電性接着剤がペースト状である場合、前記付与処理としては、例えば、ペースト状の前記導電性接着剤を塗布することが挙げられる。塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記付与処理においては、タブ線が配置される所定の位置に、前記導電性接着剤が付与される。
--結晶系太陽電池セル--
 前記結晶系太陽電池セルとしては、例えば、本発明の前記結晶系太陽電池モジュールにおいて説明した前記結晶系太陽電池セルと同様のものが挙げられる。
--導電性接着剤--
 前記導電性接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記導電性接着剤としては、例えば、本発明の前記結晶系太陽電池モジュールにおいて説明した前記導電性接着剤が挙げられる。
 前記導電性接着剤の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3μm~100μmが好ましく、5μm~30μmがより好ましく、8μm~25μmが特に好ましい。前記平均厚みが、3μm未満であると、接着強度が著しく低下することがあり、100μmを超えると、前記導電性接着剤がタブ線よりはみ出し電気的接続に不具合が発生する場合がある。前記平均厚みが、前記特に好ましい範囲内であると、接続信頼性の点で有利である。なお、前記平均厚みは、前記仮貼りされる前に測定される平均厚みである。
 ここで、前記平均厚みは、任意に20cm当たり5箇所を測定した際の平均値である。
 前記導電性接着剤の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5mm~3mmであり、かつ前記タブ線と同じ幅、又は前記タブ線の幅未満であることが好ましい。
-配置処理-
 前記配置処理としては、前記付与処理に続いて前記導電性接着剤上に導電層を有するタブ線を配置する処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記配置処理においては、前記結晶系太陽電池セルのフィレット形成用電極が、前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して配されるように、前記結晶系太陽電池セルと前記導電性接着剤と前記タブ線とが配置される。
 また、前記配置処理の際、隣接する前記結晶系太陽電池セル間においては、一本のタブ線の一部が一方の結晶系太陽電池セルの受光面上に配置され、前記タブ線の他の一部が他方の結晶系太陽電池セルの受光面の反対面上に配置される。
--タブ線--
 前記タブ線としては、例えば、本発明の前記結晶系太陽電池モジュールにおいて説明した前記タブ線と同様のものが挙げられる。
-加熱押圧処理-
 前記加熱押圧処理としては、前記配置処理に続いて前記タブ線を加熱及び押圧する処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱ツールにより行うことができる。
 前記加熱押圧処理における加熱時間、加熱温度、圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記加熱押圧処理の際には、前記タブ線が波形形状になることが好ましい。前記波形形状は、前記タブ線を、前記タブ線の長手方向であって前記結晶系太陽電池セルの受光面に直交する断面において見た際の形状である。前記タブ線が前記波形形状になる程度まで加熱押圧処理することにより、より確実にフィレットを形成することができる。
 以上のストリングス作製工程により、前記結晶系太陽電池セルのフィンガー電極と前記タブ線とが前記導電性接着剤を介して電気的に接続され、かつ複数の前記結晶系太陽電池セルが直列に接続されたストリングスが作製される。
 また、この際に、前記導電性接着剤が、前記タブ線の前記側面の少なくとも一部にフィレットを形成する。
<被覆工程>
 前記被覆工程としては、前記ストリングスを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂を防湿性バックシート及びガラスプレートのいずれかにより覆う工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 以上のような前記結晶系太陽電池モジュールの製造方法は、減圧ラミネーターを用いて行うことが好ましい。
 前記封止用樹脂、前記防湿性バックシート、前記ガラスプレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、本発明の前記結晶系太陽電池モジュールの説明において例示した前記封止用樹脂、前記防湿性バックシート、前記ガラスプレートなどが挙げられる。
<押圧工程及び加熱工程>
 前記押圧工程としては、前記防湿性バックシート及び前記ガラスプレートのいずれかを押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。押圧する圧力、及び押圧する時間は、任意である。
 前記加熱工程としては、前記ストリングスが載置された加熱ステージを加熱する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記加熱ステージを加熱することにより、前記封止用樹脂を加熱することができる。
 前記加熱工程における加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃~250℃が好ましく、100℃~200℃がより好ましい。前記加熱温度が、50℃未満であると、封止が不十分となることがあり、250℃を超えると、導電性接着剤、封止用樹脂などの有機樹脂が熱分解することがある。前記加熱温度が、前記特に好ましい範囲内であると、封止の信頼性の点で有利である。
 前記加熱工程における加熱時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1秒間~1時間が好ましく、5秒間~30分間がより好ましく、10秒間~20分間が特に好ましい。前記加熱時間が、1秒間未満であると、封止が不十分となることがある。前記加熱時間が、前記特に好ましい範囲内であると、封止の信頼性の点で有利である。
 前記押圧工程、及び前記加熱工程を開始する順序としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 以上のようにすることにより、複数の結晶系太陽電池セルがタブ線によって接続されたストリングス、及び該ストリングスが封止された本発明の結晶系太陽電池モジュールが製造される。
 また、例えば、ストリングスを複数配列したマトリクスを形成し、それを封止することにより、本発明の結晶系太陽電池モジュールを作製することもできる。
 また、封止の際に、結晶系太陽電池セルとタブ線とを電気的に接続してもよい。この方法は、例えば、特開2010-283059号公報に記載の方法を参照して行うことができる。
 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
<結晶系太陽電池モジュールモデルの作製>
-タブ線-
 タブ線として、銅箔(平均厚み150μm)の片面に鉛フリー半田による半田層(導電層、平均厚み5μm)を形成した半田層付き銅箔を用意した。前記半田層付き銅箔は、まず、銅ワイヤーを平板状に圧延することにより1mmにし、その後、Sn(96.5質量%)/Ag(3質量%)/Cu(0.5質量%)の鉛フリー半田をメッキして作製した。
-導電性接着フィルム-
 導電性接着フィルム(SP100シリーズ、平均厚み25μm、ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)を用意した。前記導電性接着フィルムは、幅1.0mmにスリットして用いた。
-結晶系太陽電池セルモデルの作製-
 結晶系太陽電池セルモデル2’として、図7に示すようなフィンガー電極12及びフィンガー電極12にほぼ直交するフィレット形成用電極23によるパターンが形成されたガラス基板を作製した。ガラス基板(縦64mm×横64mm×厚み2.8mm)上に銀ペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、図7に示すようなフィンガー電極12及びフィレット形成用電極23のパターンを形成した。接続領域21において並行するフィレット形成用電極間の幅aを1.0mm(平均値も1.0mm)とした。フィンガー電極12及びフィレット形成用電極23の平均高さを20μmとした。また、フィンガー電極12間の距離は3mmとした。
 ここで、フィンガー電極及びフィレット形成用電極の平均高さは、任意の10点について、測長機により、フィンガー電極及びフィレット形成用電極の高さを測定し、それを平均することで求めた。
-タブ線付き結晶系太陽電池セルモデルの作製-
 結晶系太陽電池セルモデル2’の接続領域21のフィンガー電極12上に導電性接着フィルムを仮貼りした。前記仮貼りする条件は、加熱温度70℃、圧力0.5MPa、1秒間とし、加熱ツールを用いて行った。
 続いて、導電性接着フィルム上にタブ線を配置させ、シリコンラバー緩衝材(平均厚み200μm)を介して、加熱ツールを用いて前記タブ線を、押圧力2MPa、加熱温度180℃、時間15秒間で加熱押圧することで、前記フィンガー電極と前記タブ線とを導電性接着フィルムを介して電気的に接続した。以上により、タブ線付き結晶系太陽電池セルモデルを得た。
-結晶系太陽電池モジュールモデルの作製-
 得られたタブ線付き結晶系太陽電池セルモデルを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂を防湿性バックシートにより覆った。前記封止用樹脂には、厚み500μmのエチレン/酢酸ビニル共重合体を用いた。バックシートにはPETフィルムを用いた。
 そして、前記封止用樹脂を用いてラミネーターにより封止を行った。具体的は、100℃にて真空引きを5分間行った後、プレス時間5分間、0.1MPaにてラミネートし、その後、オーブンにて155℃、45分間で硬化を行った。
 以上により、結晶系太陽電池モジュールモデルを得た。
<評価>
 上記で得られた結晶系太陽電池モジュールモデルを以下の評価に供した。結果を表1に示す。
-ピール強度-
 タブ線付き結晶系太陽電池セルモデルを用い、ピール強度を評価した。
 タブ線を結晶系太陽電池セルモデルから90°方向で剥離する90°剥離試験(JIS K6854-1)を行い、ピール強度(N/mm)を測定した。剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて、引張速度50cm/minで測定を行った。
-フィレット形成状態-
 タブ線と結晶系太陽電池セルモデルとの接着箇所の断面を、金属顕微鏡(オリンパス社製、MX50)により観察することでフィレット形成状態を確認した。そして、フィレット形成状態を以下の判定基準で評価した。
〔判定基準〕
  ○: タブ線の側面に導電性接着剤が充分に回り込んでフィレットが形成されており、充分に合格レベル
  △: タブ線の側面に導電性接着剤が若干回り込んでフィレットが形成されており、合格レベル
  ×: タブ線の側面に導電性接着剤が回り込んでいないため、フィレットが形成されておらず、不合格レベル
-総合評価-
 ピール強度及びフィレット形成状態を下記判定基準で評価した。
〔判定基準〕
  ○: ピール強度が1.7N/mm以上、かつフィレット形成状態が「○」
  △: 下記「×」に該当せず、かつピール強度が1.6N/mm以上1.7N/mm未満、及びフィレット形成状態が「△」の少なくともいずれかを満たす
  ×: ピール強度が1.6N/mm未満、及びフィレット形成状態が「×」の少なくともいずれかを満たす
-接続信頼性-
 得られた結晶系太陽電池モジュールモデルの2本のタブ線間の抵抗値を測定した。
 初期、及びTCT(thermal cycle test、-40℃から85℃の間を400サイクル)後の抵抗値をデジタルマルチメータ(横河電気株式会社製、デジタルマルチメータ7555)を用いて測定し、TCT試験後の抵抗値の上昇値(ΔR)を接続信頼性として、下記評価基準で評価した。
 〔ΔR評価基準〕
  ○: 0.9mΩ未満
  △: 0.9mΩ以上1.1mΩ未満
  ×: 1.1mΩ以上
(実施例2~9及び比較例1~2)
 実施例1において、タブ線の導電層の平均厚み、フィレット形成用電極の平均高さ、及びタブ線とフィレット形成用電極との平均距離を、表1に記載のタブ線の導電層の平均厚み、フィレット形成用電極の平均高さ、及びタブ線とフィレット形成用電極との平均距離にした以外は、実施例1と同様にして、結晶系太陽電池モジュールモデルを作製した。
 作製した結晶系太陽電池モジュールモデルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
 なお、実施例1~9及び比較例2において、フィンガー電極の平均高さは、20μmとした。フィンガー電極の平均高さとフィレット形成用電極の平均高さとが異なる場合は、スクリーン印刷の印刷版を代えて印刷を重ねることにより、これらの高さを調節した。
 また、実施例1~9の結晶系太陽電池モジュールモデルのタブ線は、結晶系太陽電池セルモデルとの接着箇所において、いずれも波形形状をしていた。
 また、比較例1においては、フィレット形成用電極を形成していない。フィンガー電極の平均高さは、20μmとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 フィレット形成用電極を形成しなかった比較例1では、タブ線の側面に導電性接着剤によるフィレットが形成されず、ピール強度も充分ではなかった。
 フィレット形成用電極を形成した場合でも、タブ線の側面を覆うフィレットが形成されていない比較例2では、ピール強度が充分ではなかった。
 また、比較例1及び2では、接続信頼性が不十分であった。
 一方、フィレット形成用電極を形成し、かつフィレット形成用電極の平均高さがタブ線の導電層の平均厚み以上であり、更に、タブ線とフィレット形成用電極との平均距離が0.30mm未満以下の場合(実施例1~5及び7~9)には、ピール強度とフィレット形成状態がより優れる結果となった。
 また、実施例1~9は、接続信頼性についても優れる結果となった。
 本発明の結晶系太陽電池モジュールは、接続信頼性、及びタブ線と結晶系太陽電池セルとの接着性が優れることから、バスバーレス構造の結晶系太陽電池セルを用いた結晶系太陽電池モジュールに好適に用いることができる。
  1   結晶系太陽電池モジュール
  2   結晶系太陽電池セル
  3   タブ線
  3a  基材
  3b  導電層
  3c  導電層
  12  フィンガー電極
  17  導電性接着剤
  17a フィレット
  21  接続領域
  23  フィレット形成用電極

Claims (8)

  1.  タブ線の導電層と結晶系太陽電池セルのフィンガー電極とが、導電性接着剤を介して電気的に接続した結晶系太陽電池モジュールであって、
     前記結晶系太陽電池セルが、バスバー電極を有さないバスバーレス構造であり、
     前記結晶系太陽電池セルが、前記結晶系太陽電池セルと前記タブ線とが前記導電性接着剤により接続する接続領域の前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して形成されたフィレット形成用電極を有し、
     前記導電性接着剤が、前記タブ線の前記側面の少なくとも一部にフィレットを形成してなることを特徴とする結晶系太陽電池モジュール。
  2.  フィレット形成用電極の平均高さが、導電層の平均厚み以上である請求項1に記載の結晶系太陽電池モジュール。
  3.  タブ線とフィレット形成用電極との平均距離が、0mm~0.30mmである請求項1から2のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュール。
  4.  タブ線の導電層の平均厚みが、5μm~20μmである請求項1から3のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュール。
  5.  フィレット形成用電極の平均高さが、10μm~60μmである請求項1から4のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュール。
  6.  タブ線が、波形形状である請求項1から5のいずれかに記載の結晶系太陽電池モジュール。
  7.  複数の結晶系太陽電池セルの受光面及び前記受光面の反対面に導電性接着剤を付与する付与処理、前記付与処理に続いて前記導電性接着剤上に導電層を有するタブ線を配置する配置処理、並びに、前記配置処理に続いて前記タブ線を加熱及び押圧する加熱押圧処理を行うことにより、前記結晶系太陽電池セルのフィンガー電極と前記タブ線とが前記導電性接着剤を介して電気的に接続され、かつ複数の前記結晶系太陽電池セルが直列に接続されたストリングスを作製するストリングス作製工程と、
     前記ストリングスを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂を防湿性バックシート及びガラスプレートのいずれかにより覆う被覆工程と、
     前記防湿性バックシート及び前記ガラスプレートのいずれかを押圧する押圧工程と、
     前記ストリングスが載置された加熱ステージを加熱する加熱工程と、を少なくとも含み、
     前記結晶系太陽電池セルが、バスバー電極を有さないバスバーレス構造であり、
     前記配置処理において、前記結晶系太陽電池セルのフィレット形成用電極が、前記タブ線の側面の少なくとも一部に接するか又は離間して配されるように、前記結晶系太陽電池セルと前記導電性接着剤と前記タブ線とが配置されることを特徴とする結晶系太陽電池モジュールの製造方法。
  8.  フィレット形成用電極の平均高さが、導電層の平均厚み以上である請求項7に記載の結晶系太陽電池モジュールの製造方法。
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