WO2017009957A1 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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洋介 井上
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三菱電機株式会社
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    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical 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
    • H01L31/0508—Electrical 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 the interconnection means having a particular shape
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module and a method for manufacturing the solar cell module.
  • a solar cell module is formed by connecting a string formed by electrically connecting solar cells using an interconnector via a sealing material between a glass substrate and a back cover material. It is configured.
  • the shape of the base material used for the interconnector is generally a rectangular interconnector having a rectangular cross-sectional shape by rolling a round wire from the viewpoint of securing a bonding area with the cell and ease of manufacture.
  • Patent Document 1 discloses a technique for securing a bonding area with a round wire interconnector by forming a device electrode on the surface of a solar battery cell into a shape having a circular depression.
  • the conventional technique has a problem in that the residual thermal stress at the time of joining increases because the thickness of the round wire interconnector that is placed on and joined to the solar battery cell is large.
  • This invention is made
  • the solar cell module which suppresses the increase in a residual thermal stress, does not increase the thickness of an interconnector, is easy to process, and has high joint strength is obtained. For the purpose.
  • a solar cell module of the present invention includes a semiconductor substrate having a pn junction, a first electrode and a first electrode formed in a p-type region and an n-type region of the semiconductor substrate.
  • a solar battery cell having two electrodes and an interconnector connecting between the solar battery cell and the adjacent solar battery cell are provided.
  • the interconnector is a bundle formed of a plurality of metal wires, and has a contact region between the first electrode and the second electrode of the adjacent solar battery cell.
  • the present invention there is an effect that it is possible to obtain a solar cell module that can suppress an increase in residual thermal stress without increasing the thickness of the interconnector, can be easily processed, and has high bonding strength.
  • Sectional drawing of the solar cell module of Embodiment 1 of this invention The perspective view of the solar cell module of Embodiment 1 of this invention
  • the perspective view which shows the interconnector of the solar cell module of Embodiment 1 of this invention The principal part expanded sectional view of the interconnector of the solar cell module of Embodiment 1 of this invention
  • the principal part expanded sectional view of the interconnector of the solar cell module of Embodiment 1 of this invention BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the photovoltaic cell applied to the solar cell module of Embodiment 1 of this invention, (a) is a perspective view which shows schematic structure seen from the surface side, (b) is seen from the back side.
  • FIG. 1 and 2 are a cross-sectional view and a perspective view of the solar cell module according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view showing an interconnector of the solar cell module.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the interconnector of the first embodiment on the solar battery cell, and
  • FIG. 6 (a) and 6 (b) are perspective views showing a schematic configuration of a solar battery cell applied to the solar battery module of Embodiment 1 as viewed from the front surface side and the back surface side.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an interconnector connection process according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of the string of the first embodiment
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array of the first embodiment
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the solar cell panel of the first embodiment
  • FIG. 11 is a flowchart showing a mounting process of the solar cell module of the first embodiment.
  • the interconnector 20 that connects the solar cells is formed by twisting 19 round thin wires 21 having a circular cross section, as shown in FIG. It is what. The outer surface of the round wire 21 is covered with a solder layer 22.
  • solar cell module 100 of Embodiment 1 has a light receiving surface on the light receiving surface 11 ⁇ / b> A side that is the first main surface of semiconductor substrate 11 formed of a p-type single crystal silicon substrate having a pn junction.
  • the solar cell 10 in which the back electrode 13 is formed on the electrode 12 and the back surface 11B which is the second main surface is connected by the interconnector 20.
  • the solar cell 10 forms a concavo-convex shape on the p-type silicon substrate by texture etching on the light receiving surface 11A side in order to increase the light collection rate.
  • an n-type diffusion layer (not shown) is formed, and a silicon nitride film as an antireflection film is formed thereon.
  • a back surface collecting electrode 13 a containing Al and a back surface joining electrode 13 b containing Ag are formed to constitute the back surface electrode 13.
  • the back surface collecting electrode 13a has a back surface electric field layer for improving an open circuit voltage and a short circuit current, and is an electrode provided for collecting current on the back surface side, and covers almost the entire back surface 10B of the solar battery cell 10. .
  • the back surface joining electrode 13b is an electrode provided for electrical joining with the interconnector 20.
  • the back surface joining electrode 13b is provided along the direction in which the interconnector 20 is joined.
  • the back surface collecting electrode 13a and the back surface joining electrode 13b are formed by applying and baking a conductive paste having metal particles such as Al and Ag in a desired range.
  • the back surface joining electrode 13b is provided in a stepping stone shape over almost the entire length of the solar battery cell 10 along the direction in which the interconnector 20 is joined.
  • a plurality of light-receiving surface grid electrodes 12G which are light-receiving surface collecting electrodes that collect photocurrent generated by photoelectric conversion, and a light-receiving surface bonding electrode that joins the interconnector 20 are provided.
  • a light-receiving surface bus electrode 12B is formed.
  • the light-receiving surface grid electrode 12G is an electrode for collecting photocurrent, and in order to collect photocurrent while preventing the sunlight from reaching the inside of the solar battery cell 10, a large number of thin linear electrodes are used. They are formed side by side in parallel.
  • the light receiving surface bus electrode 12B is provided in a direction orthogonal to the light receiving surface grid electrode 12G.
  • the light receiving surface bus electrode 12 ⁇ / b> B is an electrode provided to be electrically connected to the interconnector 20.
  • the light-receiving surface bus electrode 12B and the light-receiving surface grid electrode 12G are formed by applying and baking a conductive paste having metal particles in a desired range.
  • the interconnector 20 is formed on the light receiving surface 10 ⁇ / b> A of the adjacent solar cell 10 by soldering the back surface region to the back surface bonding electrode 13 b formed on the back surface 10 ⁇ / b> B of the solar cell 10.
  • the light receiving surface side region is soldered to the light receiving surface bus electrode 12B.
  • the string 70 is formed by connecting the adjacent solar battery cells 10 with the interconnector 20.
  • the interconnector 20 has a bent portion 20R in order to connect the light-receiving surface bus electrode 12B of the solar battery cell 10 and the back surface junction electrode 13b of the adjacent solar battery cell 10.
  • the interconnector 20 is formed by covering a number of metal round wires with a solder layer.
  • the interconnector 20 extends in the connecting direction of the solar cells 10.
  • the solar cell module 100 of Embodiment 1 is configured by forming the interconnector 20 with a stranded wire of a round thin wire 21 covered with a solder layer 22, and is the first main surface 10 ⁇ / b> A of the solar battery cell 10 using the interconnector 20.
  • the light receiving surface and the back surface, which is the second main surface 10B, are alternately connected by solder to form a string 50 as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array 70 according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state seen from the back side.
  • a solar battery string 50 in which a plurality of solar battery cells 10 are connected by an interconnector 20 is further joined in series by a horizontal tab line 25 and an output tab line 26 to form a solar battery array 70. Is done.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the solar cell module shown in FIGS. 1 and 2.
  • the solar cell module 100 covers the light receiving surface 10A side of the solar battery cell 10 with the light receiving surface side sealing material 33 and the light receiving surface protection material 31, and the back surface 10B side is covered with the back surface side sealing material 34 and the back surface protection material 32. And is surrounded by a reinforcing frame 40 as an outer frame.
  • the light receiving surface side sealing material 33, the light receiving surface protection material 31, the back surface side sealing material 34, and the back surface protection material 32 are collectively used as the sealing resin.
  • the interconnector 20 connected to the light-receiving surface bus electrode 12B formed on the light-receiving surface 10A is connected to the back surface bonding electrode 13b formed on the back surface 10B of the adjacent solar cell 10 to thereby form a plurality of solar cells. 10 are connected in series.
  • the solar cell 10 is composed of a semiconductor substrate 11 made of a p-type single crystal silicon substrate having a thickness of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less.
  • a pn junction is formed inside the semiconductor substrate 11 constituting the solar battery cell 10, the light receiving surface 11A and the back surface 11B are provided with a light receiving surface bus electrode 12B and a back surface bonding electrode 13B, and the light receiving surface 11A is provided with antireflection.
  • a membrane is provided.
  • the size of the solar battery cell 10 is about 150 mm to 156 mm in length on one side in the case of a single crystal silicon solar battery.
  • the semiconductor substrate is not limited to a p-type single crystal silicon substrate, and an n-type single crystal silicon, a polycrystalline silicon substrate, or the like is also applicable.
  • FIG. 1 neither the pn junction nor the antireflection film is shown.
  • the interconnector 20 is joined to the solar battery cell 10 by soldering, and electrically connects the light-receiving surface bus electrode 12B of each solar battery cell 10 to the back surface joining electrode 13b of the adjacent solar battery cell 10. And in the inter-element part 24, as shown in FIG. 5, the outer diameter comprises the strand wire with a round wire.
  • the back surface side sealing material 34 and the light receiving surface side sealing material 33 disposed on the back surface 10B side and the light receiving surface 10A side are made of a material having translucency, heat resistance, electrical insulation, and flexibility.
  • a thermoplastic synthetic resin material mainly composed of a thermoplastic resin such as acetate (EVA) or polyvinyl butyral (PVB) is suitable.
  • EVA acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • a glass plate can also be used as the translucent substrate constituting the light-receiving surface protection material 31.
  • a thickness of 0.4 mm or more and 1.0 mm or less is used as the thickness.
  • the back surface side sealing material 34 and the light receiving surface side sealing material 33 are thermally cross-linked in a laminating process under a reduced pressure of 0.5 atm or more and 1.0 atm or less, and the light receiving surface protection material 31, the solar cell string 50, and the back surface protection material. Integration is achieved by fusing with 32.
  • the light-receiving surface protective material 31 a material excellent in light transmission, moisture resistance, weather resistance, hydrolysis resistance, and insulation is used.
  • a fluorine resin sheet A resin material such as a polyethylene terephthalate (PET) sheet is used.
  • the back surface protection material 32 a material excellent in moisture resistance, weather resistance, hydrolysis resistance, and insulation is used, and a resin material such as a fluorine-based resin sheet, a polyethylene terephthalate (PET) sheet on which alumina or silica is deposited is used. Used.
  • the solar cell string 50 to which the solar cells 10 are connected, the light receiving surface protective material 31, the back surface protective material 32, the light receiving surface side sealing material 33, and the back surface side sealing material 34 are included.
  • the solar cell module 100 is not limited to this, and the solar battery cell 10 having the light receiving surface electrode 12 and the back electrode 13 joined with the interconnector 20 as an external connection terminal is sealed with a sealing material. This is called a solar cell module 100.
  • the photovoltaic cell 10 of this Embodiment 1 comprises a substantially flat shape
  • the photovoltaic cell 10 is not restricted to a flat shape,
  • a flexible sheet form or a cube form etc. may be sufficient.
  • Any solar cell in which an interconnector is joined to the current collecting electrode can be applied.
  • the collecting electrode can also be applied to a so-called back surface extraction type solar cell formed only on the back surface side.
  • the two back surface joining electrodes 13b of Embodiment 1 are formed in the back surface 10B of the photovoltaic cell 10, it may not be two and one or more may be formed in the back surface 10B of the photovoltaic cell 10. Any solar battery cell can be applied.
  • FIG. 11 is a flowchart.
  • a solar battery cell is formed in step S101.
  • the solar cell 10 uses a p-type single crystal silicon substrate as a starting material, and forms an uneven shape on the light receiving surface 11A by texture etching in order to increase the light collection rate, and n-type diffusion (not shown) on the light receiving surface side by diffusion.
  • a layer is formed to form a pn junction, and a silicon nitride film as an antireflection film is formed on the surface.
  • the light receiving surface 10A of the solar cell 10 includes a light receiving surface bus electrode 12B for collecting electrons generated by photoelectric conversion and a light receiving surface electrode 12 including a light receiving surface grid electrode 12G. Is formed.
  • a back surface collecting electrode 13a made of an Al electrode and a back surface bonding electrode 13b made of an Ag electrode are formed on the back surface 10B of the solar battery cell 10, as shown in FIG. 6B.
  • the back surface collecting electrode 13 a is an electrode provided to form a back surface electric field layer for improving the open circuit voltage and the short circuit current, and is formed so as to cover substantially the entire back surface of the solar battery cell 10.
  • the back junction electrode 13b made of an Ag electrode is an electrode provided for making contact with an adjacent cell or an external element.
  • the back surface collecting electrode 13a and the back surface bonding electrode 13b are formed by applying and baking a conductive paste having metal particles in a desired range.
  • the Al electrode as the back surface collecting electrode 13a is formed.
  • step S102 as shown in FIG. 6A on the light receiving surface side and in FIG. 6B on the back surface side, the interconnector 20 is arranged on the solar battery cell 10 and soldered by heating to be fixed. To do.
  • FIG. 7 shows an interconnector joining process for electrically joining the light receiving surface electrode 12 and the back electrode 13 and the interconnector 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • the contact region 23 on the back surface side of the interconnector 20 is overlaid on the back surface bonding electrode 13 b of the solar battery cell 10, and the bonding region 23 of the interconnector 20 is stacked on the light receiving surface bus electrode 12 ⁇ / b> B.
  • electrical connection between the interconnector 20 and the back surface joining electrode 13b and electrical connection between the interconnector 20 and the light receiving surface bus electrode 12B can be ensured simultaneously.
  • the joining process on the back surface side and the joining process on the light receiving surface side may be divided and performed in two steps.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a solar cell string 50 temporarily attached with solar cells 10 by the method according to the first embodiment.
  • a plurality of solar cells 10 are provided side by side and connected in series by an interconnector 20 to form a solar cell string 50. That is, in the interconnector 20, the contact region 23 on one end side thereof is solder-bonded to the back surface bonding electrode 13b formed on the back surface 10B of the solar cell 10 on the light receiving surface 10A, and the light receiving surface 10A of the adjacent solar cell 10 is bonded. The contact region 23 on the other end side is soldered to the light-receiving surface bus electrode 12B formed in the above. In this manner, the solar battery strings 50 are formed by connecting the adjacent solar battery cells 10 with the interconnector 20.
  • the interconnector 20 is formed of a twisted wire formed by twisting a solder-coated round wire 21 that is formed by stretching a copper wire to have a predetermined diameter and dipping in a solder bath and applying a solder coat.
  • the interconnector 20 extends in the connecting direction of the solar cells 10 in a plan view and has a substantially rectangular shape.
  • solder layer in the first embodiment by using a solder having a melting point lower than the curing temperature of the sealing material, such as an In-based low melting point lead-free solder or a Bi-based lead-free solder, once the laminated body is formed, Can be fixed together by heat treatment. This is because the solder melts at the curing temperature of the sealing material, so that soldering can be performed simultaneously by heating in the laminating process.
  • a solder having a melting point lower than the curing temperature of the sealing material such as an In-based low melting point lead-free solder or a Bi-based lead-free solder
  • the melting point of Sn-58Bi which is Bi-based solder is 138 ° C.
  • the melting point of Sn-58Bi-1Ag is 137 ° C.
  • the melting point of Sn-52In which is In-based solder is 117 ° C.
  • Sn—Ag Even when compared with a melting point of 227 ° C. of Cu-based solder, solder bonding at a low temperature is possible.
  • the contents of Bi and In shown here are merely examples and do not specify the present embodiment, and the melting point of the low melting point lead-free solder may be equal to or lower than the melting temperature of the resin in the laminating step.
  • the interconnector 20 when fixing by batch heat treatment, the interconnector 20 may be displaced from the back surface joining electrode 13b. Is desirable. In addition, when there is no possibility of shifting, temporary fixing is unnecessary, and it may be simply arranged.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a solar cell array 70 in which a plurality of solar cell strings 50 obtained as described above are connected by the horizontal tab wires 25.
  • the solar cell array 70 is formed by connecting a plurality of solar cell strings 50 arranged in parallel using a bus bar as a horizontal tab line 25 in series, and installing a bus bar as an output tab line 26 for extracting power.
  • step S103 the light receiving surface side sealing material 33, the light receiving surface protection material 31, and the back surface side sealing material 34 on the back surface side.
  • the back surface protective material 32 is disposed to form a laminate.
  • step S105 the laminate is mounted on a laminating apparatus, and the solar cell module shown in step S105 is formed by performing heat treatment at 140 ° C. or higher and 160 ° C. or lower for about 30 minutes in step S104.
  • a bundle-shaped stranded wire is configured.
  • the interconnector 20 bundles a plurality of solder-plated round thin wires 21 and further twists the bundle. Therefore, each round wire 21 covered with the solder layer 22 has a spiral shape.
  • the interconnector 20 itself has elasticity, and when the back surface 10B side and the light receiving surface 10A side of the solar battery cell 10 are connected, a bent portion is formed by a step caused by the substrate thickness. The stress due to the bent part is relaxed by the stranded wire.
  • the twisted wire can be used as a buffer material to relieve stress caused by excessive temperature stress in the vicinity of the interconnector 20 at the time of joining.
  • produces in a photovoltaic cell can also be prevented by suppressing the temperature stress concerning the time of joining to the collector electrode of an interconnector and a photovoltaic cell.
  • the interconnector 20 is made of a round thin wire 21 having a desired diameter easily by drawing, the processing cost can be reduced, and there is no waste of material compared to the case of forming a flat wire from the round wire. Costs can be reduced. Further, in the contact area between the light receiving surface electrode and the back surface electrode, the contact area is large, and the bonding strength is greatly improved.
  • the solar cell module includes a solar battery cell 10, a light receiving surface side sealing material 33, a light receiving surface protection material 31, a back surface side sealing material 34, a back surface protection material 32, an interconnector 20, and the like on the back surface side. It is composed of components having different thermal expansion coefficients. Therefore, when the temperature of the solar cell module 105 changes due to the influence of the air temperature or the influence of heat generated during operation, stress is generated in each component due to the difference in volume change accompanying the temperature change. In particular, among the constituent elements of the solar cell module 10, strain concentrates on the bent portion 20 ⁇ / b> R of the interconnector 20 shown in FIG. 1, and the bent portion 20 ⁇ / b> R is first destroyed by the stress repeatedly generated when the solar cell module is used. It is known to do.
  • the solar cell module 100 according to Embodiment 1 uses a bundled strand wire for the interconnector 20.
  • the round thin wire 21 covered with the solder layer 22 constituting the interconnector 20 has a spiral shape, has elasticity, and has a margin for expansion and contraction. For this reason, even if there is a difference in the thermal expansion coefficients of the constituent elements of the solar cell module 100, the difference in volume change due to the temperature change can be alleviated by the expansion and contraction of the interconnector 20, so that the stress generated in the bent portion 20R due to the temperature change Is reduced. By reducing the stress, a solar cell module with excellent reliability can be obtained.
  • the cross-sectional shape of the interconnector 20 made of bundled strands is generally a circular shape because it is usually a bundle of round thin wires 21 as shown in FIG.
  • the interconnector 20 has a simultaneous cross-sectional area by pressing the interconnector 20 with a presser.
  • a bonding area with a cell light receiving surface electrode is ensured as a flat wire, and the overall height of the interconnector 20 is maintained as a flat wire, that is, the residual thermal stress is maintained as a flat wire. Can be maintained.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the contact area showing the difference in joining state with the horizontal tab line in each of the interconnector 20 and one round wire interconnector.
  • A And (b) is sectional drawing and a top view which show the connection state with the horizontal tab wire 25 at the time of using the interconnector 20 which consists of a strand wire of Embodiment 1.
  • FIG. (C) And (d) is sectional drawing and a top view which show the connection state with the horizontal tab wire 25 at the time of using the interconnector 120 which consists of a flat conductor.
  • E) And (f) is sectional drawing which shows the connection state with the horizontal tab wire 25 at the time of using the interconnector 220 which consists of a round line, and a top view.
  • the bundled interconnector is formed of one round wire having the same cross-sectional area by pressing the interconnector 20 with a presser.
  • the joining area is large, and the height of the interconnector 20 is low, that is, the insulation distance from other members is increased. This is also effective when compared to the interconnector 120 made of a flat conductor.
  • the element due to the temperature change due to the difference in the thermal expansion coefficient of the components of the solar cell module while reducing the processing cost of the interconnector using the round wire. It is possible to reduce the stress generated in the step portion between them. Further, it is possible to secure a bonding area with the cell and maintain the thickness of the interconnector as a flat wire. Further, the residual thermal stress can be made smaller than that of the rectangular wire.
  • the outer shape of the interconnector 20 is made square as shown in FIG. 4 only at the connection portion with the solar battery cell 10, and in other regions, as shown in FIG. Although formed as an assembly of round thin wires, it may have a square cross section throughout.
  • an effect that a usual device for a rectangular conductor can be used as it is can be obtained by making the cross section square throughout.
  • FIG. 5 may be formed as a bundle of round thin wires.
  • the elastic force is large, and a further buffering effect can be obtained in the contact region between the interconnector 20 and the solar battery cell 10. There is an effect.
  • the interconnector 20 has a circular line arranged side by side, forming a quadrangle wider than the width of the cross section in the other area. For this reason, the connection with the horizontal tab line 25 is strong and more reliable.
  • the interconnector extends from the first electrode of the solar battery cell to the second electrode of the adjacent solar battery cell.
  • the interconnector is formed of a stranded wire, it is possible to avoid stress remaining in the bent portion. And a highly reliable connection is possible.
  • the outer shape of the interconnector in the contact area between the first electrode and the second electrode is the same as the width of the first electrode and the second electrode, so that the first and second light receiving areas are not reduced. A strong connection between the second electrode and the interconnector is possible.
  • the outer shape of the interconnector in the contact area between the first electrode and the second electrode is preferably a square in cross section.
  • the outer shape of the interconnector in the inter-element portion located between the electrode and the second electrode of the adjacent solar battery cell is circular in cross section, it is more elastic and has a higher buffering effect. It is possible to reduce the residual stress at.
  • the interconnector is wider outside the solar battery cell than on the solar battery cell, the contact area with the sealing resin is large, and it is possible to increase the bonding strength with the sealing resin.
  • the interconnector is connected to the horizontal tab line outside the solar cell, the round thin lines are arranged in a line, so that the connection strength can be increased.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an interconnector of the solar cell module according to the second embodiment.
  • the interconnector 20 of the first embodiment is configured by a twisted wire of the round wire 21, but the interconnector 20A of the second embodiment is formed into a bundle without forming the round wire 21 covered with the solder layer 22 as a twisted wire. Used. That is, the interconnector 20A of the second embodiment is formed of a plurality of parallel round thin wires that do not form a twist. Other configurations are the same as those of the interconnector of the above embodiment. Since the components other than the interconnector are the same as those of the solar cell module of the first embodiment, the description thereof is omitted here. The same symbols are assigned to the same parts.
  • the shape on the electrode is changed at the time of joining, It is possible to obtain an interconnector shape that matches the electrode shape.
  • a round wire is used to reduce the processing cost of the interconnector, and the difference between the thermal expansion coefficients of the components of the solar cell module is generated in the inter-element portion 24 due to a temperature change. It is possible to reduce the stress to be generated, to secure a bonding area with the cell, and to maintain the thickness of the interconnector in the same level as the flat wire, that is, to maintain the residual thermal stress in the same level as the flat wire.
  • FIG. 14 the solar cell module of Embodiment 3 is demonstrated in detail based on drawing.
  • the interconnector 20B is temporarily connected to the solar cell via a low melting point solder having a melting point lower than the curing temperature of the sealing material.
  • the interconnector 20 ⁇ / b> B on the light receiving surface electrode 12 on the solar battery cell 10 is different from the first embodiment in that the light receiving surface electrode 12 has a shape of a stranded wire.
  • the solar cell module 100 of Embodiment 3 is similar to that shown in FIG. 1, a round thin wire in which the interconnector 20 ⁇ / b> B is covered with the solder layer 22.
  • the solder connection is performed at a time using a low-melting-point lead-free solder.
  • the back surface protective material 31 is disposed on the back surface 10B side, and the back surface protection material 32 is disposed on the back surface 10B side. It is comprised by arrange
  • solder layer in the third embodiment a solder having a melting point lower than the curing temperature of the sealing material, such as an In-based low melting point lead-free solder or a Bi-based lead-free solder, is used once after the formation of the laminate. It is fixed together by heat treatment. This is because the solder melts at the curing temperature of the sealing material, so that soldering can be performed simultaneously by heating in the laminating process.
  • a solder having a melting point lower than the curing temperature of the sealing material such as an In-based low melting point lead-free solder or a Bi-based lead-free solder
  • the melting point of Sn-58Bi which is Bi-based solder is 138 ° C.
  • the melting point of Sn-58Bi-1Ag is 137 ° C.
  • the melting point of Sn-52In which is In-based solder is 117 ° C.
  • Sn—Ag Even when compared with a melting point of 227 ° C. of Cu-based solder, solder bonding at a low temperature is possible.
  • the contents of Bi and In shown here are merely examples and do not specify the present embodiment, and the melting point of the low melting point lead-free solder may be equal to or lower than the melting temperature of the resin in the laminating step.
  • the temporary fixing step S102S is performed using a temporary fixing tape instead of the fixing step S102 of the interconnector 20.
  • FIG. 9 shows a solar cell array 70 in which a plurality of solar cell strings 50 obtained as described above are connected by horizontal tab lines 25.
  • the solar cell array 70 includes a plurality of solar cell strings 50 arranged in parallel as bus tabs 25. Are connected in series, and a bus bar is provided as an output tab line 26 for extracting power.
  • step S103 On the light receiving surface side of the solar cell array 70 obtained as described above, as shown in FIG. 10, in step S103, the light receiving surface side sealing material 33, the light receiving surface protection material 31, and the back surface side sealing material on the back surface side. 34.
  • a back surface protective material 32 is disposed to form a laminate.
  • the laminated body is mounted on the laminating apparatus, and the interconnector 20 is connected and laminated at the same time by performing a batch heat treatment at 140 ° C. to 160 ° C. for about 30 minutes in step S104S, as shown in step S105.
  • a solar cell module is formed.
  • Laminating temperature T 0 is 140 ° C. or higher 160 ° C. or less, curing temperature T 1 of the 130 ° C. or higher 155 ° C. or less, it is common to process later cured over T 2 ambient temperature each step 30 minutes before and after the solder melting point t Solder melts at a temperature higher than or equal to °C and solidifies at a solder melting point of less than or equal to t °C, allowing electrical bonding.
  • a solar cell module can be manufactured only with one thermal stress, and the crack countermeasure and long-term reliability of the solar cell can be improved by reducing the thermal stress applied to the solar cell.
  • the lamination process conditions or process concerning the above are examples, and do not specify this invention.
  • the manufacturing method of the solar cell module of the third embodiment since it is heated together with the light-receiving surface protection material and the back surface protection material, laminating and solder bonding are realized while being supported favorably. It is effective for reducing thermal stress at the time of soldering, which has been a problem of thinning the solar battery wafer, and can also lead to a reduction in the direct material cost of the solar battery cell.
  • the solar cell module according to the third embodiment formed in this way is a step of sealing the interconnector forming the solar cell string by connecting the solar cells in series, and the interconnector and the light receiving surface collection. It is characterized in that it is formed by a collective heat treatment process in which soldering of the electric electrode and the back surface collecting electrode is performed simultaneously. Therefore, it has a structure including a horizontal tab line 25 that forms a solar cell array by connecting a plurality of solar cell strings arranged in parallel, and an output tab line 26 that extracts power from the solar cell array.
  • the solder bonding is performed by pressing while protecting both surfaces even in the case of a thin solar cell, not only the productivity is good, but also chip cracking, There are no traces of clamps on the interconnector, and it has excellent appearance and can improve the production yield.
  • a plurality of solar cells and an interconnector solder-coated with an In-based low melting point lead-free solder that connects the solar cells to each other.
  • a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cells are connected in series with an interconnector, a plurality of solar cell strings arranged in parallel, and a bus bar that connects the plurality of solar cell strings in series A solar cell array having a tab wire, and a bus bar or output tab wire for taking out the output of the power collected in the solar cell array from the solar cell array. It is characterized by being performed.
  • the heat treatment step for solder-bonding the interconnector 20B made of a stranded wire of a round thin wire to the solar battery cell 10 is performed together with the sealing resin. carry out.
  • an interconnector is soldered to a solar battery cell to form a solar battery string.
  • an interconnector is used as a wiring material for extracting current in one solar battery cell.
  • the present invention can also be applied to the case of use.
  • the solar battery cell is not limited to the double-sided extraction type solar battery used in the first to third embodiments, but is also a type of solar battery that performs current extraction from only one surface and the current extraction position. Needless to say, the corner portion can be appropriately changed.
  • an interconnector is soldered to a solar battery cell to form a solar battery string has been described, it can be applied to a case where an interconnector is used as a wiring material for extracting current in one solar battery cell. Needless to say.
  • the solar cell is described using a crystalline solar cell such as polycrystalline silicon or single crystal silicon.
  • a crystal such as a thin film solar cell or an organic solar cell is used. It can also be applied to non-system solar cells.
  • 10 solar cell 10A light receiving surface, 10B back surface, 11 semiconductor substrate, 11A light receiving surface, 11B back surface, 12 light receiving surface electrode, 12G light receiving surface grid electrode, 12B light receiving surface bus electrode, 13a back surface collecting electrode, 13b back surface junction electrode 20, 20A interconnector, 20R bent portion, 21 round thin wire, 22 solder layer, 23 connecting portion, 24 inter-element portion, 25 horizontal tab wire, 26 output tab wire, 31 light receiving surface protective material, 32 back surface protective material, 33 Light-receiving surface side sealing material, 34 Back surface side sealing material, 40 frame, 50 solar cell string, 70 solar cell array, 100 solar cell module, 200 heat tool.

Abstract

インターコネクタの厚みを増大することなく、残留熱応力の増大を抑制し、加工が容易でかつ、接合強度が高い、太陽電池モジュールを得ることを目的とし、本発明の太陽電池モジュールは、ｐｎ接合を有する半導体基板と、半導体基板のｐ型領域およびｎ型領域に形成された、第１電極および第２電極とを備えた太陽電池セルと、太陽電池セルと隣接する太陽電池セルとの間を接続するインターコネクタとを備える。インターコネクタ２０は、複数の丸細線２１からなる束状体であり、第１電極と、隣接する太陽電池セルの第２電極との当接領域を有する。

Description

太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法
　本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。
　従来、太陽電池モジュールは、太陽電池セル間を、インターコネクタを用いて電気的に接続して形成したストリングを、ガラス基板と、裏面カバー材との間に封止材を介して接続することで構成されている。
　インターコネクタに用いられる母材形状は、セルとの接合面積の確保、製造の容易性から、丸線に圧延加工を加え断面形状が長方形となる平角線インターコネクタが一般的である。
　しかしながら、圧延加工をすることで加工費が加わり、平角線インターコネクタ材は、丸線と比較して高価なものとなる。
　仮に丸線を用いたとしても、断面が円形状であるため太陽電池セル表面に形成される素子電極との接合面積が小さくなる。また平角線と同じ導体断面積を得るためには平角線の厚みに対して丸線の線径を大きくしなければならず、太陽電池セル上に載せ接合するインターコネクタの厚みを増やすことは、接合時の残留熱応力が大きくなることになる。
　特許文献１では、太陽電池セル表面の素子電極を円形の窪みを持つ形状とすることで丸線インターコネクタとの接合面積を確保する技術が公開されている。
特開２０１２－１２９３５９号公報
　しかしながら、従来の技術では、太陽電池セル上に載せて接合する丸線インターコネクタの厚みが大きいため接合時の残留熱応力が増加するという課題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インターコネクタの厚みを増大することなく、残留熱応力の増大を抑制し、加工が容易でかつ、接合強度が高い、太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、ｐｎ接合を有する半導体基板と、半導体基板のｐ型領域およびｎ型領域に形成された、第１電極および第２電極とを備えた太陽電池セルと、太陽電池セルと隣接する太陽電池セルとの間を接続するインターコネクタとを備える。インターコネクタは、複数の金属線からなる束状体であり、第１電極と、隣接する太陽電池セルの第２電極との当接領域を有する。
　本発明によれば、インターコネクタの厚みを増大することなく、残留熱応力の増大を抑制し、加工が容易でかつ、接合強度が高い、太陽電池モジュールを得ることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの断面図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの斜視図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールのインターコネクタを示す斜視図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールのインターコネクタの要部拡大断面図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールのインターコネクタの要部拡大断面図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに適用する太陽電池セルの概略構成を示す図であり、（ａ）は表面側から見た概略構成を示す斜視図、（ｂ）は裏面側から見た概略構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１のインターコネクタ接続工程を示す説明図 本発明の実施の形態１のストリングの概略構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１の太陽電池アレイの概略構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１の太陽電池パネルの分解斜視図 本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの実装工程を示すフローチャート （ａ）から（ｆ）は、本発明の実施の形態１におけるインターコネクタと横タブ線との接合状態及び比較例のインターコネクタと横タブ線との接合状態を示す模式図 本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールのインターコネクタを示す斜視図 本発明の実施の形態３の太陽電池モジュールの実装工程を示すフローチャート 本発明の実施の形態３の太陽電池モジュールのインターコネクタの要部拡大断面図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明および添付図面の内容は、請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
実施の形態１．
　以下に、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、実施の形態１の太陽電池モジュールの断面図および斜視図である。図３は、太陽電池モジュールのインターコネクタを示す斜視図である。図４は、実施の形態１のインターコネクタの太陽電池セル上での断面図、図５は、実施の形態１のインターコネクタの素子間部での断面図である。図６（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１の太陽電池モジュールに適用する太陽電池セルを表面側および裏面側から見た概略構成を示す斜視図である。図７は、実施の形態１のインターコネクタ接続工程を示す説明図である。図８は、実施の形態１のストリングの概略構成を示す斜視図、図９は、実施の形態１の太陽電池アレイの概略構成を示す斜視図である。図１０は、実施の形態１の太陽電池パネルの分解斜視図、図１１は、実施の形態１の太陽電池モジュールの実装工程を示すフローチャートである。実施の形態１の太陽電池モジュールは、太陽電池セル間を接続するインターコネクタ２０に、図３に要部拡大斜視図を示すように、断面円形の細線状の１９本の丸細線２１を撚り線としたものである。なお丸細線２１の外側面は、はんだ層２２で被覆されている。
　実施の形態１の太陽電池モジュール１００は、図１に示すように、ｐｎ接合を形成したｐ型単結晶シリコン基板で構成された半導体基板１１の第１主面である受光面１１Ａ側に受光面電極１２、第２主面である裏面１１Ｂに裏面電極１３を形成した太陽電池セル１０をインターコネクタ２０で接続したものである。太陽電池セル１０は、ｐ型シリコン基板に対して、光の集光率を高めるために受光面１１Ａ側にテクスチャエッチングにより凹凸形状を形成する。そして、図示しないｎ型拡散層を形成し、その上に反射防止膜であるシリコン窒化膜を成膜する。太陽電池セル１０の裏面１０Ｂには、Ａｌを含む裏面集電電極１３ａおよびＡｇを含む裏面接合電極１３ｂが形成され、裏面電極１３を構成している。裏面集電電極１３ａは、開放電圧および短絡電流を向上させるための裏面電界層を有するとともに、裏面側の電流を集めるために設けられる電極であり、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂのほぼ全域を覆う。
　また、裏面接合電極１３ｂは、インターコネクタ２０と電気的に接合するために設けられる電極である。裏面接合電極１３ｂは、インターコネクタ２０を接合する方向に沿って設けられている。裏面集電電極１３ａおよび裏面接合電極１３ｂは、前述したようにＡｌ，Ａｇなどの金属粒子を有する導電性ペーストを所望の範囲に塗布して焼成することで形成される。裏面接合電極１３ｂは、図６（ｂ）に示すように、インターコネクタ２０を接合する方向に沿って太陽電池セル１０のほぼ全長に渡って飛び石状に設けられる。なお、裏面接合電極１３ｂは、インターコネクタ２０を接合する方向に沿って太陽電池セル１０のほぼ全長に渡って設けても良い。
　太陽電池セル１０の受光面１０Ａ側には、光－電子変換により発生した光電流を集める受光面集電電極である複数の受光面グリッド電極１２Ｇと、インターコネクタ２０を接合する受光面接合電極である受光面バス電極１２Ｂとが形成されている。受光面グリッド電極１２Ｇは、光電流を集めるための電極であり、太陽光が太陽電池セル１０の内部に到達するのを妨げないようにしながら光電流を集めるために、細い直線状の電極を多数本並行に並べて形成される。
　また、受光面バス電極１２Ｂは、受光面グリッド電極１２Ｇと直交する方向に設けられる。受光面バス電極１２Ｂは、インターコネクタ２０と電気的に接合するために設けられる電極である。受光面バス電極１２Ｂおよび受光面グリッド電極１２Ｇは、金属粒子を有する導電性ペーストを所望の範囲に塗布して焼成することで形成される。
　図４および図５に示すように、インターコネクタ２０は、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂに形成された裏面接合電極１３ｂに裏面領域がはんだ接合され、隣接する太陽電池セル１０の受光面１０Ａに形成された受光面バス電極１２Ｂに受光面側領域がはんだ接合される。このように、隣接する太陽電池セル１０同士がインターコネクタ２０によって連結されることでストリング７０が形成される。
　ここで、インターコネクタ２０は、太陽電池セル１０の受光面バス電極１２Ｂと、隣接する太陽電池セル１０の裏面接合電極１３ｂとを接続するために、屈曲部２０Ｒを有する。
　インターコネクタ２０は、多数の金属丸線をはんだ層で覆ったものが使用される。インターコネクタ２０は、太陽電池セル１０の連結方向に延びている。
　実施の形態１の太陽電池モジュール１００は、インターコネクタ２０をはんだ層２２で被覆された丸細線２１の撚り線で構成し、インターコネクタ２０を用いて太陽電池セル１０の第１主面１０Ａである受光面と第２主面１０Ｂである裏面を交互にはんだで接続し、図８に示すようにストリング５０を構成するものである。
　図９は、本発明の実施の形態１の太陽電池アレイ７０の概略構成を示す斜視図であって、裏面側から見た状態を示す。図９に示すように、複数の太陽電池セル１０がインターコネクタ２０で接続された太陽電池ストリング５０が、さらに横タブ線２５および出力タブ線２６で直列に接合されて、太陽電池アレイ７０が形成される。
　図１０は、図１および図２に示した太陽電池モジュールの分解斜視図である。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０の受光面１０Ａ側を封止する受光面側封止材３３、受光面保護材３１で覆い、裏面１０Ｂ側を裏面側封止材３４、裏面保護材３２で覆い、外枠としての、補強用のフレーム４０で周囲を囲んだものである。実施の形態１では、受光面側封止材３３、受光面保護材３１、裏面側封止材３４、裏面保護材３２をあわせて封止樹脂とする。
　受光面１０Ａ上に形成された受光面バス電極１２Ｂと接続したインターコネクタ２０は、隣接する太陽電池セル１０の裏面１０Ｂ上に形成された裏面接合電極１３ｂと接続することで、複数の太陽電池セル１０を直列に接続している。
　図１に太陽電池モジュール１００の断面図を示すように、この太陽電池セル１０は、厚み０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のｐ型単結晶シリコン基板からなる半導体基板１１からなる。太陽電池セル１０を構成する半導体基板１１内部にはｐｎ接合が形成され、その受光面１１Ａと裏面１１Ｂには受光面バス電極１２Ｂおよび裏面接合電極１３Ｂが設けられ、さらに受光面１１Ａには反射防止膜が設けられている。太陽電池セル１０の大きさは、単結晶シリコン太陽電池の場合、１辺の長さが１５０ｍｍ～１５６ｍｍ程度である。なお、半導体基板としてはｐ型単結晶シリコン基板に限定されることなく、ｎ型単結晶シリコン、多結晶シリコン基板なども適用可能である。なお図１ではｐｎ接合も反射防止膜も図示していない。
　配線材としてのインターコネクタ２０は、直径０．０５ｍｍ程度の銅製の丸細線２１表面にめっきにより形成されたはんだ層２２を１９本撚り合わせて形成した撚り線をなすものである。そして、図６に示すように、太陽電池セル１０との接続部２３と素子間部２４とで構成される。接続部２３では図４に断面図を示すように、太陽電池セル１０の受光面バス電極１２Ｂ上では、受光面バス電極１２Ｂよりも幅はやや大きい電極幅をもち、厚みｔ＝０．１ｍｍ～０．４ｍｍ程度の平角形状をなす。インターコネクタ２０は、はんだ付けにより太陽電池セル１０に接合され、各太陽電池セル１０の受光面バス電極１２Ｂと、隣接する太陽電池セル１０の裏面接合電極１３ｂとを電気的に接続する。そして素子間部２４では図５に示すように、外径が丸線のままの撚り線を構成している。
　裏面１０Ｂ側および受光面１０Ａ側に配する裏面側封止材３４および受光面側封止材３３には、透光性、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられ、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）あるいはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などの熱可塑性樹脂を主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が好適である。なお受光面保護材３１を構成する透光性基板としてはガラス板も適用可能である。厚さとしては０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のシート状形態のものが用いられる。
　裏面側封止材３４および受光面側封止材３３は、気圧０．５ａｔｍ以上１．０ａｔｍ以下の減圧下におけるラミネート工程で熱架橋し、受光面保護材３１、太陽電池ストリング５０、裏面保護材３２と融着することで一体化がなされる。
　受光面保護材３１としては、透光性、耐湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、ガラス基板などの剛性の透光性基板の他、フッ素系樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどの樹脂材が用いられる。
　裏面保護材３２としては、耐湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、フッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどの樹脂材が用いられる。
　ここでは、太陽電池セル１０が接続されてなる太陽電池ストリング５０と、受光面保護材３１と、裏面保護材３２と、受光面側封止材３３、裏面側封止材３４とを含んだものを太陽電池モジュール１００としているが、これに限らず外部接続端子としてのインターコネクタ２０が接合された受光面電極１２と裏面電極１３を有する太陽電池セル１０を封止材で封止されたものも太陽電池モジュール１００と呼ぶ。
　また、本実施の形態１の太陽電池セル１０は概略平板状を成すが、太陽電池セル１０は、平板状のものに限られるものではなく、例えば、フレキシブルなシート状、或いは立方体状などでもよく、集電電極にインターコネクタが接合される太陽電池セルであれば適用することができる。集電電極は裏面側にのみ形成されているいわゆる裏面取出し型太陽電池セルにも適用可能である。
　さらに、実施の形態１の裏面接合電極１３ｂは、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂに２本形成されているが、２本でなくともよく、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂに１本以上が形成されている太陽電池セルであれば適用することができる。
　次に、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図１１はフローチャートである。まずステップＳ１０１で太陽電池セルを形成する。太陽電池セル１０は、ｐ型単結晶シリコン基板を出発材料とし、光の集光率を高めるために受光面１１Ａにテクスチャエッチングにより凹凸形状を形成し、拡散により受光面側に図示しないｎ型拡散層を形成しｐｎ接合を形成すると共に、表面に反射防止膜としてのシリコン窒化膜を成膜したものである。太陽電池セル１０の受光面１０Ａには、図６（ａ）に示すように、光－電子変換によって発生した電子を集める受光面バス電極１２Ｂと受光面グリッド電極１２Ｇからなる受光面電極１２とが形成されている。
　太陽電池セル１０の裏面１０Ｂには、図６（ｂ）に示すように、Ａｌ電極からなる裏面集電電極１３ａとＡｇ電極からなる裏面接合電極１３ｂとが形成されている。裏面集電電極１３ａは、開放電圧および短絡電流を向上させるための裏面電界層を形成するために設けられる電極であり、太陽電池セル１０の裏面の略全域を覆うように形成される。
　また、Ａｇ電極からなる裏面接合電極１３ｂは、隣接セルあるいは外部素子とコンタクトを取るために設けられる電極である。裏面集電電極１３ａおよび裏面接合電極１３ｂは、金属粒子を有する導電性ペーストを所望の範囲に塗布して焼成することで形成される。実施の形態１では裏面接合電極１３ｂをスクリーン印刷により形成した後、裏面集電電極１３ａとしてのＡｌ電極を形成する。
　図６（ａ）に受光面側、図６（ｂ）に裏面側を示すように、ステップＳ１０２に示すように、太陽電池セル１０にインターコネクタ２０を配し、加熱によりはんだ接合を行い、固着する。
　図７は、本発明の実施の形態１の受光面電極１２および裏面電極１３とインターコネクタ２０とを電気的に接合するインターコネクタ接合工程を示すものである。図７に示すように、太陽電池セル１０の裏面接合電極１３ｂにインターコネクタ２０の裏面側の当接領域２３を重ね、受光面バス電極１２Ｂにインターコネクタ２０の接合領域２３を重ねた状態で、ヒートツール２００で加熱することで、インターコネクタ２０と裏面接合電極１３ｂとの電気的接合およびインターコネクタ２０と受光面バス電極１２Ｂとの電気的接合が同時に確保できる。
　なお、インターコネクタ接合工程では、裏面側の接合工程と受光面側の接合工程を分けて、２回の工程で実施してもよい。
　図８は、実施の形態１にかかる方法で太陽電池セル１０を仮着した太陽電池ストリング５０の概略構成を示す斜視図である。図８に示すように、複数の太陽電池セル１０が併設され、インターコネクタ２０で直列に接続されて、太陽電池ストリング５０が形成される。すなわち、インターコネクタ２０は、受光面１０Ａに太陽電池セル１０の裏面１０Ｂに形成された裏面接合電極１３ｂにその一端側の当接領域２３がはんだ接合され、隣接する太陽電池セル１０の受光面１０Ａに形成された受光面バス電極１２Ｂに他端側の当接領域２３がはんだ接合される。このように、隣接する太陽電池セル１０同士がインターコネクタ２０によって連結されることで太陽電池ストリング５０が形成される。
　インターコネクタ２０は、銅線を延伸加工して予め決められた直径とし、はんだ槽に浸漬してはんだコートを施したはんだ被覆の丸細線２１を撚り加工して形成した撚り線が使用される。インターコネクタ２０は、平面視において太陽電池セル１０の連結方向に延び、略長方形形状を呈している。
　また、実施の形態１におけるはんだ層として、Ｉｎ系の低融点無鉛はんだ、Ｂｉ系無鉛はんだなど、封止材の硬化温度よりも低融点のはんだを用いることで、積層体の形成後、１回の熱処理で一括して固着することができる。これは、封止材の硬化温度で、はんだが溶融するため、ラミネート工程における加熱で同時にはんだ接合が可能であるためである。例としては、Ｂｉ系はんだであるＳｎ－５８Ｂｉの融点が１３８℃、Ｓｎ－５８Ｂｉ－１Ａｇの融点が１３７℃、Ｉｎ系はんだであるＳｎ－５２Ｉｎの融点が１１７℃として挙げられ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系はんだの融点２２７℃と比較しても、低温でのはんだ接合が可能である。なお、ここで示すＢｉおよびＩｎの含有率は一例であり、本実施の形態を特定するものではなく、低融点無鉛はんだの融点は、ラミネート工程における樹脂の溶融温度以下であればよい。
　実施の形態３で後述するように、一括熱処理によって固着する場合には、裏面接合電極１３ｂ上からインターコネクタ２０がずれる可能性があるため、仮止めテープのようなもので仮固定しておくのが望ましい。なお、ずれるおそれがない場合は、仮固定は不要であり、配置するだけでもよい。
　図９は、以上のようにして得られた複数の太陽電池ストリング５０を横タブ線２５で接続した太陽電池アレイ７０の概略構成を示す斜視図である。太陽電池アレイ７０は、並列に配置した複数の太陽電池ストリング５０を横タブ線２５としてのバスバーを用いて直列に接続し、電力取り出し用の出力タブ線２６としてのバスバーを設置することで形成される。
　このようにして得られた太陽電池アレイ７０の受光面側に、図１０に示すように、ステップＳ１０３で受光面側封止材３３、受光面保護材３１、裏面側に裏面側封止材３４、裏面保護材３２を配し、積層体を形成する。
　この状態で積層体をラミネート装置に装着し、ステップＳ１０４において１４０℃以上１６０℃以下で３０分前後の熱処理を行うことで、ステップＳ１０５に示す太陽電池モジュールを形成する。
　実施の形態１のインターコネクタ２０によれば、図３に示したように、束状の撚り線を構成している。インターコネクタ２０は、図３に示すようにはんだめっきされた丸細線２１を複数本束ね、さらにその束を撚っている。そのためはんだ層２２で被覆された丸細線２１一本一本は螺旋状になっている。このため、インターコネクタ２０自体が、弾性を有しており、太陽電池セル１０の裏面１０Ｂ側と受光面１０Ａ側とを接続する際、基板厚さに起因する段差によって曲げ部が形成されるが、曲げ部による応力は撚り線によって緩和される。従って、接合時における、インターコネクタ２０近辺の過剰な温度ストレスに起因する応力に対しては撚り線が緩衝材となって応力を緩和することができる。またインターコネクタと太陽電池セルの集電電極との接合の際にかかる温度ストレスを最小限に抑えることで、太陽電池セルに発生するクラックを防止することもできる。
　インターコネクタ２０は、延伸加工によって、容易に所望の径を有する丸細線２１を材料としているため、加工費が少なくて済み、丸線から平角線を形成する場合に比べて材料の無駄がなく、コストの低減をはかることができる。また、受光面電極および裏面電極との当接領域において、接触面積が大きく、接合強度が大幅に向上する。    
　また、一般的に、太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０、受光面側封止材３３、受光面保護材３１、裏面側に裏面側封止材３４、裏面保護材３２、インターコネクタ２０等の、熱膨張係数の異なる構成要素で構成されている。従って、太陽電池モジュール１０５の温度が気温の影響あるいは動作時の発熱の影響などで温度変化すると、各構成要素には温度変化に伴う体積変化の差異により応力が発生する。特に、太陽電池モジュール１０の構成要素の中で、図１で示したインターコネクタ２０の屈曲部２０Ｒに歪が集中し、太陽電池モジュールの使用時に繰り返し発生する応力によって、屈曲部２０Ｒが最初に破壊することが知られている。
　これに対し、実施の形態１の太陽電池モジュール１００はインターコネクタ２０に束状の撚り線を用いている。インターコネクタ２０を構成するはんだ層２２で被覆された丸細線２１は螺旋状になっており、弾性を有しており伸縮する余裕がある。このため、太陽電池モジュール１００の構成要素の熱膨張係数に違いがあっても、インターコネクタ２０の伸縮により温度変化に伴う体積変化の差異を緩和できるので、温度変化によって屈曲部２０Ｒに発生する応力は低減する。応力の低減により、信頼性に優れた太陽電池モジュールを得ることができる。
　また束状の撚り線からなるインターコネクタ２０の断面の形状は、通常は図３のように丸細線２１の束になっているため概ね円形状となっている。しかし、太陽電池セル１０の受光面電極１２とインターコネクタ２０をヒートツール２００で加熱して接合する際に、インターコネクタ２０を押さえで押さえることによって、インターコネクタ２０は同時断面積を有する１本の丸線インターコネクタと比較して、平角線並にセル受光面電極との接合面積を確保し、かつインターコネクタ２０の全体高さを平角線並に維持する、つまり、残留熱応力を平角線並に維持することができる。
　図１２に、インターコネクタ２０と丸線インターコネクタ１本のそれぞれの場合における、横タブ線との接合状態の違いを当接領域断面模式図にて示す。（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１の撚り線からなるインターコネクタ２０を用いた場合の横タブ線２５との接続状態を示す断面図、及び上面図である。（ｃ）および（ｄ）は、平角導体からなるインターコネクタ１２０を用いた場合の横タブ線２５との接続状態を示す断面図、および上面図である。（ｅ）および（ｆ）は、丸線からなるインターコネクタ２２０を用いた場合の横タブ線２５との接続状態を示す断面図、および上面図である。
　インターコネクタ２０と横タブ線２５との接合においては、実施の形態１の場合、インターコネクタ２０を押さえで押さえることによって、束状インターコネクタの方が、同断面積を有する１本の丸線からなるインターコネクタ２２０と比較して、接合面積が大きく、かつ、インターコネクタ２０の高さが低い、すなわち他部材との絶縁距離が長くなる。平角導体からなるインターコネクタ１２０と比較した場合においても効果がある。
　以上説明してきたように実施の形態１の太陽電池モジュールによれば、丸線を用いてインターコネクタの加工費を低減しながら、太陽電池モジュールの構成要素の熱膨張係数の違いにより温度変化によって素子間の段差部に発生する応力を低減することができる。またセルとの接合面積を確保し、かつインターコネクタの厚みを平角線並に維持することができる。また、残留熱応力を平角線よりも小さくすることができる。
　なお、実施の形態１では、太陽電池セル１０との接続部においてのみ、図４に示したようにインターコネクタ２０の外形が四角形となるようにし、その他の領域では、図５に示したように丸細線の集合体として形成したが、全体にわたって断面四角形となるようにしてもよい。全体にわたって断面四角形となるようにすることで、実施の形態１による効果に加え、通例の平角導体用の装置をそのまま使用することができるという効果を奏する。
　また、全体にわたって図５に示したように丸細線の束状体として形成してもよい。全体にわたって丸細線の束状体とすることで、実施の形態１による効果に加え、弾性力が大きく、インターコネクタ２０と太陽電池セル１０との当接領域においてさらなる緩衝効果を得ることができるという効果を奏する。
　加えて、横タブ線２５との当接領域で、インターコネクタ２０は、丸細線が横並びに配列され、他の領域での断面の幅よりも広い四角形を構成している。このため、横タブ線２５との接続が強固で、より信頼性の高いものとなっている。
　また、インターコネクタは、太陽電池セルの第１電極から、隣接する太陽電池セルの第２電極に伸びるが、撚り線で構成されているため、曲げ部に応力が残留するのを回避することができ、信頼性の高い接続が可能となる。
　また、第１電極および第２電極との当接領域における、インターコネクタの外形は、第１電極および第２電極の幅と同一幅とすることで、受光面積を小さくすることなく、第１および第２電極とインターコネクタとの強固な接続が可能となる。特に第１電極および第２電極との当接領域における、インターコネクタの外形は、断面四角形であるのが望ましい。また電極および隣接する太陽電池セルの第２電極との間に位置する素子間部における、インターコネクタの外形は、断面円形であるため、より弾性が大きく緩衝効果が高いため、インターコネクタの曲げ部での残留応力の低減を図ることが可能となる。
　インターコネクタは、太陽電池セルの外では、太陽電池セル上よりも幅広となっているため、封止樹脂との接触面積が大きく、封止樹脂との接合強度を高めることが可能となる。
　また、インターコネクタは、前記太陽電池セルの外では、丸細線が一列に配列されて横タブ線に接続されているため、接続強度を高めることができる。
実施の形態２．
　次に、実施の形態２の太陽電池モジュールについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１３は、実施の形態２の太陽電池モジュールのインターコネクタを示す斜視図である。実施の形態１のインターコネクタ２０は丸細線２１の撚り線で構成したが、実施の形態２のインターコネクタ２０Ａははんだ層２２で被覆された丸細線２１を撚り線とすることなく、束状にして用いられる。つまり、実施の形態２のインターコネクタ２０Ａは、撚りを形成しない、並行する複数の丸細線で形成される。他の構成については前記実施の形態のインターコネクタと同様である。インターコネクタ以外については、実施の形態１の太陽電池モジュールと同様であるためここでは説明を省略する。同一部位には同一符号を付した。
　以上説明してきたように実施の形態２の太陽電池モジュールによれば、撚り線を構成することなく、１９本の丸細線を束ねているため、接合時に電極上での形状を変更し、下層の電極形状に合わせたインターコネクタ形状を得ることが可能となる。また、実施の形態１の太陽電池モジュールと同様、丸線を用いてインターコネクタの加工費を低減しながら、太陽電池モジュールの構成要素の熱膨張係数の違いにより温度変化によって素子間部２４に発生する応力を低減し、またセルとの接合面積を確保し、かつインターコネクタの厚みを平角線並に維持、つまり、残留熱応力を平角線並に維持することができる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３の太陽電池モジュールについて、図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態３では、太陽電池モジュールの製造工程において、図１４にフローチャートを示すように、太陽電池セルに封止材の硬化温度よりも低融点を持つ低融点はんだを介してインターコネクタ２０Ｂを仮配置し、インターコネクタ２０Ｂが仮配置された太陽電池を、封止材とともに積層し、一括熱処理工程で、太陽電池セルにインターコネクタをはんだ接合するとともに、封止材を熱硬化させる工程とを含むことを特徴とする。
　図１５に、太陽電池セル１０上の受光面電極１２上のインターコネクタ２０Ｂを示すように、実施の形態１と異なり、受光面電極１２上では撚線のままの形状を有している点で実施の形態１の太陽電池モジュールと異なる。図１と同様であるため、全体図としての図示は省略するが、実施の形態３の太陽電池モジュール１００は、図１に示したのと同様インターコネクタ２０Ｂをはんだ層２２で被覆された丸細線２１の撚り線で構成し、太陽電池セル１０間の接続に低融点無鉛はんだを用い、受光面保護材３１および裏面保護材３２を用いたラミネート処理工程で、一括してはんだ接続を行う。複数の太陽電池セル１０の第１主面である受光面１０Ａと第２主面である裏面１０Ｂを交互にインターコネクタ２０Ｂを用いて低融点無鉛はんだで接続した太陽電池ストリング５０の受光面１０Ａ側に受光面保護材３１を配置し、裏面１０Ｂ側に裏面保護材３２を配置し、太陽電池ストリング５０と受光面保護材３１及び裏面保護材３２の間にそれぞれ受光面側封止材３３、裏面側封止材３４を配置することで構成されている。
　また、実施の形態３におけるはんだ層としては、Ｉｎ系の低融点無鉛はんだ、Ｂｉ系無鉛はんだなど、封止材の硬化温度よりも低融点のはんだを用い、積層体の形成後、１回の熱処理で一括固着するものである。これは、封止材の硬化温度で、はんだが溶融するため、ラミネート工程における加熱で同時にはんだ接合が可能であるためである。例としては、Ｂｉ系はんだであるＳｎ－５８Ｂｉの融点が１３８℃、Ｓｎ－５８Ｂｉ－１Ａｇの融点が１３７℃、Ｉｎ系はんだであるＳｎ－５２Ｉｎの融点が１１７℃として挙げられ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系はんだの融点２２７℃と比較しても、低温でのはんだ接合が可能である。なお、ここで示すＢｉおよびＩｎの含有率は一例であり、本実施の形態を特定するものではなく、低融点無鉛はんだの融点は、ラミネート工程における樹脂の溶融温度以下であればよい。
　本実施の形態ではインターコネクタ２０の固着ステップＳ１０２に代えて、仮止めテープを用いて仮固着ステップＳ１０２Ｓを行う。
　図９は、以上のようにして得られた複数の太陽電池ストリング５０を横タブ線２５で接続した太陽電池アレイ７０は、並列に配置した複数の太陽電池ストリング５０を横タブ線２５としてのバスバーを用いて直列に接続し、電力取り出し用の出力タブ線２６としてのバスバーを設置することで形成される。
　以上のようにして得られた太陽電池アレイ７０の受光面側に、図１０に示すように、ステップＳ１０３で受光面側封止材３３、受光面保護材３１、裏面側に裏面側封止材３４、裏面保護材３２を配し、積層体を形成する。
　この状態で積層体をラミネート装置に装着し、ステップＳ１０４Ｓにおいて１４０℃以上１６０℃以下で３０分前後の一括熱処理を行うことで、インターコネクタ２０の接続とラミネート処理とを同時に行い、ステップＳ１０５に示す太陽電池モジュールを形成する。
　ラミネート温度Ｔ0は１４０℃以上１６０℃以下、キュア温度Ｔ1は１３０℃以上１５５℃以下、キュア後からＴ2常温の各工程３０分前後をかけて処理するのが一般的であり半田融点ｔ℃以上で半田が溶融、半田融点ｔ℃以下で凝固し、電気的接合が可能となる。
　これにより、製造にかかるタクトを短縮するのみでなく製造コストを低減させることができる。また、１度の熱ストレスのみで太陽電池モジュールの製造が可能となり、太陽電池セルにかかる熱ストレスの低減による太陽電池セルのクラック対策および長期信頼性を向上させることができる。なお、上記にかかるラミネート加工条件あるいはプロセスは一例であり、本発明を特定するものではない。
　さらに、本実施の形態３の太陽電池モジュールの製造方法によれば、受光面保護材および裏面保護材と共に加熱されるため良好な支持がなされつつラミネート加工およびはんだ接合が実現されるため、近年の太陽電池ウエハの薄肉化の課題であったはんだ接合時の熱応力低減にも、効力を発揮し、太陽電池セルの直材費低減にも繋げることができる。
　このようにして形成された、本実施の形態３にかかる太陽電池モジュールは、太陽電池セルを直列に接続して太陽電池ストリングをなすインターコネクタとを封止する工程で、インターコネクタと受光面集電電極および裏面集電電極とのはんだ接合を同時に行なう一括熱処理工程により形成されたことを特徴とする。従って、並列に配置した複数の太陽電池ストリングを直列接続して太陽電池アレイを形成する横タブ線２５と、太陽電池アレイから電力を取り出す出力タブ線２６とを備えた構造となっている。
　なお、インターコネクタ２０Ｂと受光面バス電極１２Ｂおよび裏面接合電極１３ｂとのはんだ接合と同時に樹脂封止がなされるため、撚り線からなるインターコネクタ２０Ｂのはんだ接合部の周縁に、樹脂が入り込み、なじみあって強固な接合状態を形成している。また樹脂封止に先立ち、インターコネクタと受光面バス電極および裏面接合電極とのはんだ接合を行う場合、クランプなどの押圧治具によりインターコネクタを押圧するため、チップクラックが生じたり、インターコネクタにクランプ跡が残ったりすることがある。これに対し、本実施の形態１の方法では、薄い太陽電池セルの場合にも両面を保護しつつ押圧してはんだ接合がなされるため、生産性が良好であるだけでなく、チップクラックや、インターコネクタのクランプ跡などもなく外観性に優れ製造歩留まりの向上をはかることができる。
　以上のように、本実施の形態３にかかる太陽電池モジュールの製造方法によれば、複数の太陽電池セルと、太陽電池セル同士を接続するＩｎ系の低融点無鉛はんだではんだコートされたインターコネクタとを有し、複数の太陽電池セルをインターコネクタで直列に接続した複数の太陽電池ストリングと、並列に配置された複数の太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリングを直列に接続するバスバーすなわち横タブ線とを有する太陽電池アレイと、太陽電池アレイにおいて集電された電力を太陽電池アレイから出力を取り出すバスバーすなわち出力タブ線と、を備え、インターコネクタおよびバスバーの電気的接合をラミネート工程で一括して行うことを特徴とする。
　実施の形態３の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セル１０に丸細線の撚り線からなるインターコネクタ２０Ｂをはんだ接合する熱処理工程を、封止用の樹脂とともに一括熱処理を行うことで実施する。これにより、太陽電池セル１０は封止材で保護された状態で熱処理が施されるため、太陽電池モジュールにかかる温度ストレスを最小限に抑えるとともに、太陽電池セルが薄くなったとしても長期信頼性を高めることができるという効果を奏する。
　なお、実施の形態１から３では、太陽電池セルにインターコネクタをはんだ接合して太陽電池ストリングを形成する例について説明したが、１個の太陽電池セルに電流取り出し用の配線材としてインターコネクタを用いる場合にも適用可能であることはいうまでもない。
　また、太陽電池セルについては、実施の形態１から３で用いた両面取出し型の太陽電池に限定されることなく、１方の面のみから電流取出しを行うタイプの太陽電池、電流取出し位置についても、コーナー部など適宜変更可能であることは言うまでもない。太陽電池セルにインターコネクタをはんだ接合して太陽電池ストリングを形成する例について説明したが、１個の太陽電池セルに電流取り出し用の配線材としてインターコネクタを用いる場合にも適用可能であることはいうまでもない。
　また、上記実施の形態１から３では、太陽電池セルとして多結晶シリコンや単結晶シリコンなどの結晶系太陽電池を使用したものについて説明してきたが、薄膜系太陽電池や有機系太陽電池などの結晶系でない太陽電池セルでも適用可能である。
　１０　太陽電池セル、１０Ａ　受光面、１０Ｂ　裏面、１１　半導体基板、１１Ａ　受光面、１１Ｂ　裏面、１２　受光面電極、１２Ｇ　受光面グリッド電極、１２Ｂ　受光面バス電極、１３ａ　裏面集電電極、１３ｂ　裏面接合電極、２０，２０Ａ　インターコネクタ、２０Ｒ　屈曲部、２１　丸細線、２２　はんだ層、２３　接続部、２４　素子間部、２５　横タブ線、２６　出力タブ線、３１　受光面保護材、３２　裏面保護材、３３　受光面側封止材、３４　裏面側封止材、４０　フレーム、５０　太陽電池ストリング、７０　太陽電池アレイ、１００　太陽電池モジュール、２００　ヒートツール。

Claims (11)

  1. 　ｐｎ接合を有する半導体基板と、前記半導体基板のｐ型領域およびｎ型領域に形成された、第１電極および第２電極とを備えた太陽電池セルと、
    　前記第１電極と隣接する太陽電池セルの第２電極との当接領域を有し、前記太陽電池セルと前記隣接する太陽電池セルとの間を接続するインターコネクタとを備え、
    　前記インターコネクタが、複数の丸細線からなる束状体であることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 　前記インターコネクタは、複数の丸細線を撚ることで形成された撚り線であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 　前記太陽電池セルは、
    　前記半導体基板の第１主面に形成された第１電極と、
    　前記第１主面に対向する第２主面に第２電極とを備え、
    　前記インターコネクタは、前記第１電極から、隣接する太陽電池セルの第２電極に伸びることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　前記第１電極および前記第２電極との前記当接領域における、前記インターコネクタの外形は、前記第１電極および前記第２電極の幅と同一幅であり、
    　前記第１電極および隣接する前記太陽電池セルの前記第２電極との間に位置する素子間部における、前記インターコネクタの外形は、断面円形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　前記インターコネクタは、前記素子間部では、前記太陽電池セル上よりも幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 　前記インターコネクタは、前記太陽電池セルの外では、前記丸細線が一列に配列されて前記インターコネクタに直交する横タブ線に接続されたことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
  7. 　前記インターコネクタは、撚りを形成しない、並行する複数の丸細線で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  8. 　ｐｎ接合を有する半導体基板と、前記半導体基板のｐ型領域およびｎ型領域に形成された、第１電極および第２電極とを備えた太陽電池セルを形成する工程と、
    　表面をはんだ被覆された複数の丸細線からなる束状体で構成したインターコネクタで、前記第１電極と、隣接する太陽電池セルの第２電極との間を接続する工程と、
    　前記インターコネクタで接続された太陽電池セルを、封止樹脂で挟み込み封止するラミネート処理工程とを備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 　前記インターコネクタは、複数の丸細線を撚ることで形成された撚り線であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 　前記接続する工程は、はんだを溶融させ前記第１電極及び前記第２電極上に前記束状体をはんだ接続する工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  11. 　前記接続する工程は、
    　インターコネクタと、前記第１電極と、隣接する太陽電池セルの第２電極との間を仮固着する工程と、
    　封止樹脂で挟み込み、一括加熱により、インターコネクタと、前記第１電極と、隣接する太陽電池セルの第２電極との間をはんだ接合するとともに、前記インターコネクタとともに太陽電池セルを、封止樹脂で挟み込み封止する工程とを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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