WO2023144866A1 - 太陽電池および太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池および太陽電池の製造方法 Download PDF

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WO2023144866A1
WO2023144866A1 PCT/JP2022/002578 JP2022002578W WO2023144866A1 WO 2023144866 A1 WO2023144866 A1 WO 2023144866A1 JP 2022002578 W JP2022002578 W JP 2022002578W WO 2023144866 A1 WO2023144866 A1 WO 2023144866A1
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solar cell
panel
cell panel
thickness
solar
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PCT/JP2022/002578
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美雪 塩川
勝也 山下
武志 五反田
智博 戸張
穣 齊田
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株式会社東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to solar cells and methods for manufacturing solar cells.
  • a tandem-type solar cell in which solar cell panels are stacked.
  • a tandem solar cell includes a first solar cell panel and a light-transmissive second solar cell panel stacked on the light receiving surface side of the first solar cell panel.
  • the first solar cell panel and the second solar cell panel are made of semiconductor materials having absorption wavelength ranges different from each other. Tandem-type solar cells can convert light with a wider range of wavelengths into electrical energy compared to conventional solar cells, and have high energy conversion efficiency. Therefore, the tandem solar cell is suitable as a power source for mobile objects such as flying objects and mobility vehicles.
  • tandem solar cell when a tandem solar cell is mounted on a mobile object or the like, it is subject to weight restrictions depending on the equipment on which it is mounted. Since a tandem solar cell is formed by laminating a sealing material and a protective material on a solar cell panel, there is room for improvement in the structure of the sealing material and the protective material from the viewpoint of weight reduction. However, if the tandem-type solar cell is made thinner for the purpose of weight reduction, there is a possibility that the power generation efficiency will decrease due to, for example, irregularities occurring on the surface.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a highly efficient and lightweight solar cell and a method for manufacturing the solar cell.
  • a solar cell of an embodiment has a first solar cell panel, a second solar cell panel, a first sealing layer, a second sealing layer, a third sealing layer, and a first protective material.
  • the second solar cell panel is of a transmissive type arranged so as to face the light receiving surface of the first solar cell panel.
  • the first sealing layer is laminated to the second solar panel from the side opposite to the first solar panel.
  • the thickness of the first sealing layer is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • a second encapsulant layer is disposed between the first solar panel and the second solar panel.
  • the second sealing layer is laminated so as to be in direct contact with the first solar panel and the second solar panel.
  • the thickness of the second sealing layer is 30 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the third encapsulation layer is laminated to the first solar cell panel from the opposite side of the second encapsulation layer.
  • the thickness of the third sealing layer is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the first protective material is laminated on the first sealing layer from the side opposite to the second solar cell panel.
  • the thickness of the first protective material is 25 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of the solar cell is 350 ⁇ m or more and 1140 ⁇ m or less at the portion where the first solar cell panel and the second solar cell panel overlap when viewed from the normal direction of the light receiving surface of the first solar cell panel.
  • FIG. 2 is a plan view showing the layer structure of the tandem solar cell of the embodiment;
  • FIG. 2 is an exploded view of the tandem solar cell of the embodiment;
  • the top view which shows the bottom module of embodiment.
  • the top view which shows the top module of embodiment.
  • the top view which shows the positional relationship of the bottom module of embodiment, and a top module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the tandem solar cell along line VI-VI of FIG. 1; The figure which shows an example of the heating process of embodiment.
  • a solar cell and a method for manufacturing a solar cell according to embodiments will be described below with reference to the drawings.
  • the same reference numerals are given to components having the same or similar functions. Duplicate descriptions of these configurations may be omitted.
  • FIG. 1 is a plan view showing the layer structure of a tandem solar cell according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a development view of the tandem solar cell of the embodiment.
  • the tandem solar cell 1 in order to show the laminated structure of the tandem solar cell 1, some layers are cut away.
  • the tandem solar cell 1 is formed in a rectangular plate shape.
  • the thickness direction of the tandem solar cell 1 is simply referred to as "thickness direction”.
  • the +X direction, ⁇ X direction, +Y direction, and ⁇ Y direction orthogonal to the thickness direction are defined.
  • the -X direction is the opposite direction to the +X direction. When the +X direction and the -X direction are not distinguished, they are simply referred to as "X direction".
  • the +Y direction and -Y direction are directions orthogonal to the X direction.
  • the -Y direction is the opposite direction to the +Y direction.
  • the +Y direction and the -Y direction are not distinguished, they are simply referred to as the "Y direction”.
  • one direction in the thickness direction is defined as “front side”, and the direction opposite to the front side is defined as “back side”.
  • the tandem solar cell 1 includes a bottom module 10 having solar cells 12 forming back cells, a top module 50 having solar cells 52 arranged on the front side of the bottom module 10 and forming front cells, and a package 80 that houses the bottom module 10 and the top module 50 .
  • the tandem solar cell 1 is a four-terminal solar cell that draws current from each of the bottom module 10 and the top module 50 .
  • FIG. 3 is a plan view showing the bottom module of the embodiment.
  • the outer shape of the package 80 is indicated by phantom lines.
  • the bottom module 10 includes a plurality of series-connected bottom solar panels 11 (first solar panel, other solar panels). All bottom solar panels 11 are arranged along a common XY plane. At least one solar cell 12 is formed in the bottom solar cell panel 11 .
  • a single solar cell 12 may be formed in the bottom solar cell panel 11, or a plurality of solar cells 12 connected in series and parallel may be formed.
  • the solar cell 12 is a silicon-based solar cell using Si, which is an indirect transition type semiconductor, for the light absorption layer.
  • the solar cell 12 is, for example, a back contact type crystalline silicon solar cell having an n-type electrode and a p-type electrode on the back side of the light absorbing layer.
  • the solar cells 12 may be other forms of solar cells such as crystalline silicon solar cells.
  • As the solar cell 12 for example, a monocrystalline, polycrystalline, heterojunction, or amorphous silicon-based solar cell, or a CIS-based or CIGS-based compound solar cell is employed.
  • a metal wrap-through structure and a double-sided light receiving structure may be combined as the cell electrode structure (p-electrode, n-electrode) of the solar cell 12 .
  • the bottom solar cell panel 11 is arranged with the light receiving surface facing the front side.
  • each bottom solar cell panel 11 is formed in a rectangular shape with a pair of sides extending in the X direction and the remaining pair of sides extending in the Y direction when viewed from above in the thickness direction.
  • each bottom solar cell panel 11 is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction in plan view.
  • the bottom module 10 includes a plurality of bottom panel rows 11R (at least one first solar panel) formed by a plurality of bottom solar panels 11 connected in series.
  • the bottom solar cell panels 11 are arranged in the X direction at intervals.
  • the entire outer shape of each bottom panel row 11R is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction in plan view.
  • the bottom panel rows 11R are arranged in the Y direction at intervals. Thereby, the plurality of bottom solar cell panels 11 are aligned in the X direction and the Y direction.
  • the entire outer shape of the aligned bottom solar cell panels 11 is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction.
  • the bottom module 10 includes five bottom panel rows 11R formed by four bottom solar panels 11 .
  • the number of bottom solar panels 11 is not particularly limited.
  • the bottom panel row 11R positioned most in the +Y direction among the plurality of bottom panel rows 11R the bottom panel row 11R positioned Nth in the -Y direction is referred to as the "Nth bottom panel row 11R". called.
  • the top panel row 51R which will be described later.
  • the bottom solar cell panel 11 includes a negative terminal 13 electrically connected to the n-type electrode and a positive terminal 14 electrically connected to the p-type electrode.
  • the negative electrode terminal 13 and the positive electrode terminal 14 are provided on the back surface of the bottom solar cell panel 11 when the solar cell 12 is a back-contact type solar cell.
  • the negative terminal 13 is provided at the +X direction end of the bottom solar cell panel 11 in the odd-numbered bottom panel rows 11R, and is provided at the ⁇ X-direction end of the bottom solar cell panel 11 in the even-numbered bottom panel row 11R. It is
  • the positive terminal 14 is provided at the end of each bottom solar cell panel 11 opposite to the negative terminal 13 .
  • the bottom module 10 includes interconnectors 16 , panel row end connectors 17 and bottom busbars 20 .
  • the interconnector 16 serially connects adjacent bottom solar panels 11 in the bottom panel row 11R.
  • the interconnector 16 is made of a metal plate.
  • the interconnector 16 is formed of a copper plate, copper wire, or copper foil having solder plating layers on both main surfaces.
  • the interconnector 16 extends across the space between a pair of bottom solar cell panels 11 adjacent in the X direction in plan view.
  • the interconnector 16 connects to the negative terminal 13 of one bottom solar panel 11 and the positive terminal 14 of the other bottom solar panel 11 .
  • the panel row end connector 17 is connected to a terminal to which the interconnector 16 is not connected among the negative terminal 13 and positive terminal 14 of the bottom solar cell panel 11 of each bottom panel row 11R. That is, the panel row end connector 17 is connected to the negative terminal 13 and the positive terminal 14 that are the electrical ends of the bottom panel row 11R.
  • the panel row end connector 17 is made of a metal plate.
  • the panel row end connector 17 is made of the same material as the interconnector 16 .
  • the panel row end connector 17 protrudes in the X direction from the bottom panel row 11R in plan view.
  • the bottom bus bar 20 is arranged around the entire plurality of bottom solar cell panels 11 in plan view.
  • the entire perimeter of the plurality of bottom solar cell panels 11 means the perimeter of the panel when the plurality of bottom solar cell panels 11 are regarded as a single rectangular panel.
  • Bottom bus bar 20 is formed of a metal plate.
  • the bottom bus bar 20 is made of a copper plate having solder plating layers on both main surfaces.
  • the bottom busbar 20 extends along the Y direction.
  • the bottom bus bars 20 are arranged so as not to contact each other.
  • the bottom bus bar 20 includes an inter-panel bus bar 21 and a terminal bus bar 22 .
  • the inter-panel bus bar 21 connects the adjacent bottom panel rows 11R in series via the panel row end connectors 17 .
  • the inter-panel bus bars 21 are arranged on both sides of the bottom panel row 11R in the +X direction and the -X direction in plan view.
  • the inter-panel bus bar 21 in the +X direction connects the n-th bottom panel row 11R and the (n+1)-th bottom panel row 11R in series, where n is an even number.
  • the +X-direction inter-panel bus bar 21 includes a +X-direction panel row end connector 17 connected to the n-th bottom panel row 11R and a +X-direction panel row end connector 17 connected to the (n+1)th bottom panel row 11R. are connected to the panel row end connector 17 of the .
  • the inter-panel bus bar 21 in the -X direction connects the m-th bottom panel row 11R and the (m+1)-th bottom panel row 11R in series, where m is an odd number.
  • the ⁇ X direction inter-panel bus bar 21 is connected to the ⁇ X direction panel row end connector 17 connected to the m-th bottom panel row 11R and the (m+1)th bottom panel row 11R. and the panel row end connector 17 in the -X direction.
  • the terminal bus bar 22 is connected to the panel row end connector 17 that is not connected to the inter-panel bus bar 21 among the panel row end connectors 17 .
  • the terminal bus bar 22 is connected to the negative electrode terminal 13 and the positive electrode terminal 14 which are the electrical ends of one solar cell. They are connected via panel row end connectors 17 .
  • the terminal bus bars 22 are arranged on both sides of the bottom panel row 11R in the +X direction and the -X direction in a plan view.
  • the +X direction terminal bus bar 22 is connected to the +X direction panel row end connector 17 connected to the first bottom panel row 11R.
  • the +X direction terminal bus bar 22 extends in the +Y direction from the connecting portion with the panel row end connector 17 and is drawn out of the package 80 .
  • the ⁇ X direction terminal bus bar 22 is connected to the ⁇ X direction panel row end connector 17 connected to the N-th bottom panel row 11R.
  • the -X direction terminal bus bar 22 extends in the -Y direction from the connection with the panel row end connector 17 and is drawn out of the package 80 .
  • the bottom bus bar 20 extends in the +Y direction from each bottom panel row 11R connected to the bottom bus bar 20 .
  • the inter-panel bus bar 21 in the +X direction extends in the +Y direction beyond the m-th bottom panel row 11R from the connection with the m-th bottom panel row 11R, and the (m-1)th bottom panel row 11R.
  • the +X direction inter-panel bus bar 21 extends in the +Y direction from the connection portion with the (m ⁇ 1)th bottom panel row 11R beyond the (m ⁇ 1)th bottom panel row 11R.
  • the bottom module 10 includes a flexible substrate 30 and bypass diodes 40 .
  • a flexible substrate 30 is provided for each bottom panel row 11R.
  • the flexible substrate 30 is connected in parallel to the bottom panel row 11R to form a bypass line for the bottom panel row 11R.
  • the flexible substrate 30 is connected to the negative terminal 13 and the positive terminal 14, which are the electrical ends of the bottom panel row 11R, via the bottom bus bar 20 and the panel row end connector 17.
  • the flexible substrate 30 is arranged on the back side of the bottom solar cell panel 11 and overlaps the bottom solar cell panel 11 in plan view.
  • the flexible substrate 30 extends along the longitudinal direction (that is, the X direction) of the bottom panel row 11R with a constant width in plan view.
  • the flexible substrate 30 is arranged with both main surfaces facing in the thickness direction.
  • the flexible substrate 30 includes wiring 31 and a base material 32 that supports the wiring 31 .
  • the wiring 31 is made of copper foil or the like.
  • the wiring 31 extends over substantially the entire length of the flexible substrate 30 .
  • the base material 32 is formed in a sheet shape from an insulating material such as polyimide.
  • the substrate 32 exposes the wiring 31 to the front side at both ends of the flexible substrate 30 .
  • the wiring 31 is exposed to the front side from the base material 32 at both ends of the flexible substrate 30 .
  • a configuration in which flying leads are used near both ends of the flexible substrate 30 and the wirings 31 are exposed on both the front side and the back side from the base material 32 may be employed.
  • the wiring 31 is connected to the back surface of the bottom bus bar 20 at both ends of the flexible substrate 30 .
  • the bypass diode 40 is mounted on the flexible substrate 30.
  • a bypass diode 40 is connected to the middle of the wiring 31 .
  • a bypass diode 40 rectifies the wiring 31 .
  • the bypass diode 40 is connected to the back surface of the wiring 31 and protrudes from the flexible substrate 30 to the back surface.
  • FIG. 4 is a plan view showing the top module of the embodiment.
  • the outer shape of the package 80 is indicated by imaginary lines.
  • the top module 50 has a plurality of top solar panels 51 (second solar panels). All top solar panels 51 are arranged along a common XY plane.
  • the top solar cell panels 51 are provided in the same number as the bottom solar cell panels 11 .
  • One solar battery cell 52 is formed in the top solar battery panel 51 .
  • the top solar cell panel 51 may have a plurality of solar cells connected in series and parallel.
  • the photovoltaic cell 52 is a transmissive photovoltaic cell using a direct transition semiconductor for the light absorption layer.
  • the photovoltaic cell 52 has a light absorption layer with a wider bandgap than the photoabsorption layer of the photovoltaic cell 12 of the bottom module 10 .
  • the light absorbing layer of the solar cell 52 contains cuprous oxide (Cu 2 O) as a direct transition semiconductor.
  • the solar cell 52 has a configuration in which a p-electrode, a p-light absorption layer, an n-compound layer, and an n-electrode are laminated in this order on the front side of a glass substrate. The p-electrode is exposed to the front side at the +Y-direction end of the top solar cell panel 51 .
  • the n-electrode is exposed on the front side at the edge of the top solar cell panel 51 in the -Y direction.
  • the p-electrode and n-electrode function as terminals for taking out current on the front surface of the top solar cell panel 51 .
  • the top solar cell panel 51 is arranged with the light receiving surface facing the front side. That is, the normal direction of the light receiving surface of the top solar cell panel 51 is along the thickness direction.
  • the top module 50 includes a plurality of top panel rows 51R formed by a plurality of top solar cell panels 51 connected in parallel.
  • the top solar cell panels 51 are arranged in the X direction at intervals.
  • the entire outer shape of each top panel row 51R is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction in plan view.
  • the top panel rows 51R are connected in series with each other.
  • the top panel rows 51R are arranged in the Y direction at intervals.
  • the plurality of top solar cell panels 51 are aligned in the X direction and the Y direction.
  • the entire outer shape of the aligned top solar cell panels 51 is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction.
  • the top solar panel 51 is arranged so as to overlap each bottom solar panel 11 .
  • the top module 50 includes five top panel rows 51R formed by four top solar cell panels 51. As shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the bottom module and top module of the embodiment.
  • each top solar cell panel 51 is arranged so as to face the light receiving surface (front surface) of the bottom solar cell panel 11 of the bottom module 10 .
  • the top solar cell panel 51 is formed to have a size equal to or greater than that of the bottom solar cell panel 11 .
  • the top solar panel 51 overlaps the entire bottom solar panel 11 in plan view.
  • the photovoltaic cells 52 of the top photovoltaic panel 51 entirely overlap the photovoltaic cells 12 of the bottom photovoltaic panel 11 in plan view. In other words, the entire solar battery cell 12 of the bottom solar battery panel 11 is arranged inside the outline of the solar battery cell 52 of the top solar battery panel 51 in plan view.
  • the top module 50 includes an interconnector 60 and a top busbar 70.
  • the interconnector 60 is formed of a copper wire, a copper plate, a copper foil, or a conductive tape having solder plating layers on both main surfaces.
  • a pair of interconnectors 60 are provided for each top panel row 51R.
  • the interconnector 60 includes a first interconnector 61 electrically connected to the p-electrode of the top solar cell panel 51 and a second interconnector 62 electrically connected to the n-electrode of the top solar cell panel 51 for each top panel row 51R.
  • Each interconnector 60 has a constant width in plan view and extends along the alignment direction of the top solar cell panels 51 in the top panel row 51R (that is, the X direction).
  • the first interconnector 61 is joined to the surface of the +Y-direction end of the top solar cell panel 51 of each top panel row 51R.
  • the first interconnector 61 commonly connects the p-electrodes of the top solar cell panels 51 of each top panel row 51R.
  • the second interconnector 62 is joined to the surface of the -Y direction end of the top solar cell panel 51 of each top panel row 51R.
  • the second interconnector 62 commonly connects the n-electrodes of the top solar cell panels 51 of each top panel row 51R.
  • the interconnector 60 is desirably arranged so as not to overlap the solar battery cells 12 of the bottom solar battery panel 11 in plan view.
  • the interconnector 60 extends in the +X direction or the -X direction from the top panel row 51R.
  • the first interconnector 61 joined to the odd-numbered top panel row 51R extends in the -X direction beyond the top panel row 51R.
  • the first interconnectors 61 joined to the even-numbered top panel rows 51R extend in the +X direction beyond the top panel rows 51R.
  • the second interconnector 62 joined to the odd-numbered top panel row 51R extends in the +X direction beyond the top panel row 51R.
  • the second interconnector 62 joined to the even-numbered top panel row 51R extends in the -X direction beyond the top panel row 51R.
  • the interconnector 60 is connected to the top bus bar 70 at a location that protrudes in the X direction from the top panel row 51R.
  • the top bus bars 70 are arranged on both sides of the top panel row 51R in the +X direction and the -X direction in plan view.
  • the top bus bar 70 is arranged around the entire plurality of top solar cell panels 51 in plan view.
  • the entire perimeter of the plurality of top solar cell panels 51 means the perimeter of the panel when the plurality of top solar cell panels 51 are regarded as a single rectangular panel.
  • the top bus bar 70 is arranged at the same position in the X direction as the bottom bus bar 20 .
  • Top bus bar 70 is formed of a metal plate.
  • the top busbar 70 is made of the same material as the bottom busbar 20 .
  • Top bus bar 70 extends along the Y direction.
  • the top busbars 70 are arranged so as not to contact each other.
  • the top bus bar 70 includes an inter-panel bus bar 71 and a terminal bus bar 72 .
  • the inter-panel bus bar 71 connects the adjacent top panel rows 51R in series via the interconnector 60 .
  • the inter-panel bus bars 71 are arranged on both sides of the top panel row 51R in the +X direction and the -X direction in a plan view.
  • the +X-direction inter-panel bus bar 71 connects between the +X-direction end of the second interconnector 62 connected to the m-th top panel row 51R and the (m+1)-th top panel row 51R. and the +X-direction end of the connected first interconnector 61 .
  • the -X direction inter-panel bus bar 71 is connected to the -X direction end of the second interconnector 62 connected to the nth top panel row 51R and the (n+1)th top panel row. and the -X direction end of the first interconnector 61 connected to 51R.
  • the terminal bus bar 72 is connected to the p-electrode and the n-electrode which are the electrical ends of one solar cell. connected via The terminal bus bars 72 are arranged on both sides of the top panel row 51R in the +X direction and the -X direction in a plan view.
  • the ⁇ X direction terminal bus bar 72 is connected to the ⁇ X direction end of the first interconnector 61 connected to the first top panel row 51R.
  • the -X direction terminal bus bar 72 extends in the +Y direction from the connecting portion with the first interconnector 61 and is drawn out of the package 80 .
  • the +X-direction terminal bus bar 72 is connected to the +X-direction end of the second interconnector 62 connected to the N-th top panel row 51R, where N is the number of top panel rows 51R.
  • the +X-direction terminal bus bar 72 extends in the -Y direction from the connecting portion with the second interconnector 62 and is drawn out of the package 80 .
  • each top solar panel 51 may have a bypass diode connected in parallel.
  • one bypass diode can be provided for each top panel row 51R.
  • the bypass diodes may be connected to the first interconnector 61 and the second interconnector 62 at positions in the +X direction or -X direction of the top panel row 51R.
  • the package 80 accommodates the bottom module 10 with the terminal busbars 22 of the bottom busbar 20 pulled out, and accommodates the top module 50 with the top busbar 70 pulled out.
  • the package 80 includes a front cover 81 (first protective material) and a back cover 82 (second protective material).
  • the front cover 81 is arranged on the front sides of the bottom module 10 and the top module 50 .
  • the back cover 82 is arranged behind the bottom module 10 and the top module 50 .
  • the front cover 81 is a translucent single-layer film made of fluorine-based resin.
  • the fluororesin is a tetrafluoroethylene/ethylene copolymer (ETFE), a chlorotrifluoroethylene/ethylene copolymer (ECTFE), or the like.
  • the front cover 81 is formed in a rectangular shape with a pair of sides extending in the X direction and the remaining pair of sides extending in the Y direction in plan view.
  • the front cover 81 is arranged so as to overlap the entire portion of the bottom module 10 excluding the tips of the terminal busbars 22 and the portion of the top module 50 excluding the tips of the top busbars 70 in plan view.
  • each of the bottom module 10 and the top module 50 that overlaps the front cover 81 in plan view will be referred to as a main portion.
  • the surface on the front side of the front cover 81 forms the light incident surface of the tandem solar cell 1 .
  • the back cover 82 is a translucent single-layer film made of a fluororesin.
  • the back cover 82 is formed to have the same shape and size as the front cover 81 in plan view.
  • the back cover 82 is arranged so as to completely overlap the front cover 81 in plan view.
  • the package 80 includes a sealing material 83.
  • the sealing material 83 is arranged between the front cover 81 and the back cover 82 .
  • the sealing material 83 is made of a translucent and insulating resin material.
  • the sealing material 83 is formed by laminating a plurality of insulating films 90 between the front cover 81 and the back cover 82 and integrating them with each other by heat treatment.
  • Each insulating film 90 is a single-layer film containing at least one of an ethylene-vinyl acetate copolymer, a polyolefin-based resin, and an ionomer-based resin.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the tandem solar cell along line VI-VI of FIG.
  • the plurality of insulating films 90 are composed of a first insulating film 91 (first sealing material) arranged between the top module 50 and the front cover 81, a bottom a second insulating film 92 (second sealing material) arranged between the module 50 and a third insulating film 93 (third sealing material) arranged between the bottom module 10 and the back cover 82; ,including.
  • the bottom module 10 and the top module 50 are arranged between the layers of the insulating film 90 .
  • a flexible substrate 30 is embedded in the third insulating film 93 .
  • each insulating film 90 overlaps the entire major portions of the bottom module 10 and the top module 50 in plan view. Furthermore, the insulating films 90 overlap each other outside the bottom module 10 and the top module 50 in a plan view.
  • the sealing material 83 includes a first sealing layer 84, a second sealing layer 85, and a third sealing layer 86.
  • the first sealing layer 84 is laminated so as to be in direct contact with the top solar cell panel 51 from the side opposite to the bottom solar cell panel 11 .
  • the first sealing layer 84 is a portion of the first insulating film 91 that overlaps the top solar cell panel 51 in plan view.
  • a second encapsulation layer 85 is disposed between the bottom solar panel 11 and the top solar panel 51 .
  • the second sealing layer 85 is laminated so as to be in direct contact with the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 .
  • the second sealing layer 85 is a portion of the second insulating film 92 that overlaps the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 in plan view. Thereby, only the second sealing layer 85 is arranged between the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 .
  • the third sealing layer 86 is laminated so as to be in direct contact with the bottom solar cell panel 11 from the side opposite to the second sealing layer 85 .
  • the third sealing layer 86 is a portion of the third insulating film 93 that overlaps the bottom solar cell panel 11 in plan view.
  • the thickness of each component of the tandem solar cell 1 will be described with reference to FIG.
  • the thickness of the front cover 81 is 25 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first sealing layer 84 is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of the top solar cell panel 51 is 30 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, preferably 35 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. For example, the thickness of the top solar panel 51 is the thickness of the glass substrate.
  • the thickness of the second sealing layer 85 is 30 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, preferably 35 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of the bottom solar cell panel 11 is 100 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the thickness of the bottom solar cell panel 11 is the thickness of a silicon wafer (silicon substrate).
  • the thickness of the third sealing layer 86 is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of the third sealing layer 86 is the thickness including the flexible substrate 30 .
  • the thickness of the back cover 82 is 25 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the tandem solar cell 1 is 375 ⁇ m or more and 1290 ⁇ m or less at the portion where the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 overlap in plan view. For example, the thickness of each part of the tandem solar cell 1 is measured by cross-sectional SEM or the like.
  • the tandem solar cell 1 is formed by heating and integrating the laminate 2 in which the front cover 81, the back cover 82, the bottom module 10, the top module 50, and the insulating film 90 are laminated.
  • the manufacturing method of this embodiment includes a preheating step, a laminating step, and a heating step.
  • the preheating step at least one of the first insulating film 91, the second insulating film 92, and the third insulating film 93 is heated alone to shrink the insulating film in advance.
  • the preheating step when the thickness of the protective material on the heating surface side of the first protective material and the second protective material exceeds 100 ⁇ m (preferably 150 ⁇ m or more), and the thickness of the insulating film If the thickness exceeds 100 ⁇ m, the preheating step may not be performed.
  • the lamination process is performed.
  • the laminate 2 is formed by laminating the front cover 81, the first insulation film 91, the top module 50, the second insulation film 92, the bottom module 10, the third insulation film 93 and the back cover 82 in this order.
  • the top module 50 is arranged such that the top solar cell panel 51 faces the light receiving surface of the bottom solar cell panel 11 .
  • a first insulating film 91 is overlaid on the top module 50 from the opposite side of the bottom module 10 .
  • a second insulating film 92 is overlaid on the bottom module 10 and the top module 50 between the bottom solar panel 11 and the top solar panel 51 .
  • a third insulating film 93 is overlaid on the bottom module 10 from the side opposite to the second insulating film 92 .
  • the back cover 82 is placed on the third insulating film 93 from the opposite side of the bottom module 10 .
  • the front cover 81 is placed on the first insulating film 91 from the side opposite to the top module 50 .
  • the laminated body 2 is formed by the above.
  • the order in which the steps of stacking the members are performed is not particularly limited as long as the laminate 2 can be formed by stacking the members in the order described above.
  • the laminate 2 is formed by stacking the front cover 81, the first insulating film 91, the top module 50, the second insulating film 92, the bottom module 10, the third insulating film 93, and the back cover 82 in this order.
  • the insulating films 90 overlap each other outside the bottom module 10 and the top module 50 in plan view. Thereby, the first insulating film 91 and the second insulating film 92 directly overlap each other outside the top module 50 . Also, the second insulating film 92 and the third insulating film 93 overlap each other outside the bottom module 10 .
  • each insulating film 90 is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of each insulating film 90 is the thickness before the preheating process.
  • the thicknesses of the front cover 81 , the back cover 82 , the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 are the same as the thicknesses of the finished tandem solar cell 1 .
  • the heating process is performed.
  • the laminate 2 is heated to melt the insulating film 90 .
  • the melted insulating film 90 is bonded to the member overlapping the insulating film 90 .
  • the bottom module 10, the top module 50, the front cover 81, the back cover 82, the first insulation film 91, the second insulation film 92, and the third insulation film 93 are bonded together.
  • the first insulating film 91 and the second insulating film 92 are welded and integrated with each other on the outer side of the top module 50 in plan view.
  • the second insulating film 92 and the third insulating film 93 are welded and integrated with each other outside the bottom module 10 in plan view.
  • the first insulating film 91, the second insulating film 92, and the third insulating film 93 are integrated so as to have continuity to form the sealing material 83. As shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the heating process of the embodiment.
  • the laminate 2 is heated by directly contacting the laminate 2 with a high-temperature heating device 100 .
  • the heating device 100 includes a glass body 101 that is in direct contact with the laminate 2 and a heater 102 that heats the glass body 101 .
  • the glass body 101 is made of silicate glass.
  • the glass body 101 is, for example, a glass plate.
  • the glass body 101 has a flat heating surface 103 in contact with the front cover 81 or the back cover 82 (the back cover 82 in the illustrated example) of the laminate 2, and a flat heated surface 104 facing away from the heating surface 103.
  • the heating surface 103 is sized to contact the entire surface of the front cover 81 or the back cover 82 .
  • the heater 102 is made of metal.
  • the heater 102 is in contact with the heated surface 104 of the glass body 101 . It is desirable that the heater 102 is in contact with at least the entire area of the surface to be heated 104 that coincides with the contact portion between the heating surface 103 and the laminate 2 when viewed from the normal direction of the heating surface 103 . For example, the heater 102 contacts the entire heated surface 104 .
  • the laminate 2 may be sandwiched from both sides in the thickness direction by the glass body 101 and the pressing member 105 .
  • the pressing member 105 is preferably in contact with the entire surface of the front cover 81 or the back cover 82 (the front cover 81 in the illustrated example).
  • the pressing member 105 presses the laminate 2 by its own weight.
  • an external force that presses the laminate 2 may be applied to the pressing member 105 .
  • the laminate 2 may be heated by the high-temperature pressing member 105 .
  • the pressing member 105 may be made of a glass body and a heater as in the heating device 100 .
  • tandem solar cell 1 is formed. Further, by performing the heating process of this embodiment, the insulating film 90 is melted to form the respective sealing layers 84, 85, 86 having the thicknesses described above.
  • the tandem solar cell 1 of the present embodiment heats the first insulating film 91, the second insulating film 92 and the third insulating film 93 to heat the bottom module 10, the top module 50 and the first insulating film.
  • the insulation film 91, the second insulation film 92, the third insulation film 93, the front cover 81 and the back cover 82 are joined together.
  • the thickness of each insulating film 90 is set to 50 ⁇ m to 400 ⁇ m
  • the thickness of the front cover 81 is set to 25 ⁇ m to 200 ⁇ m
  • the thickness of the back cover 82 is set to 25 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the first sealing layer 84 is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less
  • the thickness of the second sealing layer 85 is 30 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less
  • the third sealing layer 86 has a thickness of 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the thickness of the portion where the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 overlap in plan view in the tandem solar cell 1 is 375 ⁇ m or more and 1290 ⁇ m. It was confirmed that the tandem solar cell 1 with no wrinkles in the front cover 81 and no defects in the sealing layers 84, 85, and 86 can be formed by setting the conditions below. Therefore, the tandem solar cell 1 can be thinned while suppressing a decrease in power generation efficiency. Therefore, a highly efficient and lightweight tandem solar cell 1 can be obtained.
  • the second sealing layer 85 when the thickness of the second sealing layer 85 is 30 ⁇ m or more, when a material having a volume resistivity of 1.0 ⁇ 10 14 [ ⁇ cm] or more is used as the second sealing layer 85, the second sealing layer 85 has a thickness of 30 ⁇ m or more.
  • the resistance value in the thickness direction of the sealing layer 85 becomes 3.0 ⁇ 10 11 [ ⁇ ] or more. Therefore, by setting the thickness of the second sealing layer 85 to 30 ⁇ m or more as in the present embodiment, in the thinned tandem solar cell 1, the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 are separated from each other. Insulation can be ensured between
  • the thickness of the bottom solar cell panel 11 is set to 100 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less
  • the thickness of the top solar cell panel 51 is set to 30 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the front cover 81 is a translucent film containing fluorine-based resin. According to this configuration, the solar cell panels 51 and 11 can be sealed while suppressing attenuation of light incident on the top solar cell panel 51 and the bottom solar cell panel 11 and ensuring electrical insulation.
  • the front cover 81 of this embodiment is a single-layer film, it can be made lighter than when the front cover is a multi-layer film. Therefore, the tandem solar cell 1 can be made lightweight.
  • the bottom solar cell panel 11 has an indirect transition type semiconductor layer.
  • the top solar panel 51 has direct bandgap semiconductor layers. According to this configuration, the absorption wavelength range in the bottom solar cell panel 11 and the absorption wavelength range in the top solar cell panel 51 can be made different. Therefore, it is possible to form a highly efficient solar cell as compared with a solar cell having a solar cell panel having one type of semiconductor layer.
  • the top solar cell panel 51 a p-electrode and an n-electrode are formed on the front side of the glass substrate. According to this configuration, even if the second encapsulating layer 85 between the top solar panel 51 and the bottom solar panel 11 is thin, the glass substrate provides electrical insulation between the top solar panel 51 and the bottom solar panel 11 . can be ensured. Therefore, by thinning the second sealing layer 85, the tandem solar cell 1 can be made lightweight.
  • the thickness of the glass substrate of the top solar cell panel 51 is 30 ⁇ m or more, and the volume resistivity of the glass substrate is 7.9 ⁇ 10 11 [ ⁇ cm] or more, the thickness of the glass substrate in the thickness direction The resistance value becomes 2.0 ⁇ 10 9 [ ⁇ ] or more. Therefore, in the thinned tandem solar cell 1, the insulation between the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 can be ensured more reliably.
  • the method for manufacturing the tandem solar cell 1 of this embodiment includes the bottom solar cell panel 11, the top solar cell panel 51, the first insulating film 91, the second insulating film 92, the third insulating film 93, the back cover 82 and the A heating step is provided in which the laminated body 2 formed by the front cover 81 is brought into contact with the heated glass body 101 to be heated.
  • the glass has a sufficiently lower thermal conductivity than the metal material, the heat is rapidly transferred to the laminate 2 as compared with the method in which the laminate is heated by bringing the laminate into contact with the heated metal body. can be suppressed. Therefore, since the laminate 2 can be heated evenly, the occurrence of local defects in the tandem solar cell 1 can be suppressed.
  • the method for manufacturing the tandem solar cell 1 of the present embodiment includes a preheating step of heating at least one of the first insulating film 91, the second insulating film 92, and the third insulating film 93 alone. Prepare.
  • the thermal shrinkage of the insulating film in the heating process is suppressed, and defects such as wrinkles and defects are not generated in the sealing layers 84, 85, and 86. can be suppressed. This is particularly effective when the insulating film is made of a thermoplastic resin or a material having a relatively high heat shrinkage.
  • the insulating film (the third insulating film 93 in this embodiment) disposed closest to the heating device 100 in the heating process among the insulating films has a thickness of 100 ⁇ m or less, a step or a cavity may be formed after the heating process. A defect having a thickness of about 30 ⁇ m or less may occur. As a result, deterioration of the water vapor barrier property of the sealing layer, corrosion of the electrode, expansion of air in the defective portion due to changes in atmospheric pressure, and the like occur.
  • the thickness of the protective material on the heating surface side in the heating process is greater than 100 ⁇ m (preferably 150 ⁇ m or more), the shrinkage of the insulating film is suppressed by the hardness of the protective material, but the thickness of the protective material is 100 ⁇ m.
  • the insulating film tends to wrinkle in the following cases. Therefore, when the thickness of the protective material or insulating film on the heating surface side in the heating step is 100 ⁇ m or less, the preheating step is performed because the occurrence of the above-described problems can be effectively suppressed by performing the preheating step. is preferred.
  • FIG. 8 is an exploded view of a device provided with a tandem solar cell according to a modification of the embodiment.
  • the sealing material 83 is laminated on the back cover 82 .
  • the sealing material 83 may be laminated on a part of the device 200 on which the tandem solar cell 1A is mounted instead of the back cover .
  • the tandem solar cell 1A is fixed to the device 200 on which it is mounted by adhesion or the like.
  • the sealing material 83 is laminated on the upper surface of the wing of an aircraft, the roof of a mobility vehicle, or the like.
  • the thicknesses of the bottom solar cell panel 11, the top solar cell panel 51, the first sealing layer 84, the second sealing layer 85, the third sealing layer 86, and the front cover 81 are the same as those described above. Similar to morphology. Further, the thickness of the tandem solar cell 1A is 350 ⁇ m or more and 1140 ⁇ m or less at the portion where the bottom solar cell panel 11 and the top solar cell panel 51 overlap each other in plan view. Thereby, the tandem solar cell 1A has the same effect as the tandem solar cell 1 of the embodiment.
  • the tandem solar cell 1A of this modified example can be formed by a manufacturing method similar to that of the tandem solar cell 1 of the embodiment. In this case, in the heating process, it is desirable to bring the heating device 100 into contact with the front cover 81 of the laminated body in which the front cover 81 , the bottom module 10 , the top module 50 and the insulating film 90 are laminated.
  • the front cover 81 is a single-layer film made of fluorine-based resin, but is not limited to this configuration.
  • the front cover may be a single layer film made of weather resistant polyethylene terephthalate.
  • the front cover may have a structure in which any of the single-layer films described above is coated with a primer, a topcoat, or the like.
  • the front cover may be a multi-layer film containing at least one of fluororesin and weather-resistant polyethylene terephthalate.
  • the multilayer film is a film obtained by bonding a fluorine-based resin film on the light incident side and a weather-resistant polyethylene terephthalate film on the encapsulant side.
  • the front cover is a translucent film containing at least one of fluororesin and weather-resistant polyethylene terephthalate, light will enter the top solar panel 51 and the bottom solar panel 11.
  • Each solar cell panel 11, 51 can be sealed while suppressing the attenuation of the light emitted and ensuring electrical insulation.
  • the front cover may be made of a transparent resin material, glass, or the like other than the materials described above.
  • the back cover is similar to the front cover.
  • all the bottom solar cell panels 11 are connected in series, but the configuration is not limited to this. Multiple bottom solar panels may be connected together in parallel or a combination of series and parallel. Also, the bottom module may be provided with a single bottom solar panel.
  • the plurality of top solar cell panels 51 are connected to each other in a parallel and series combination, but the configuration is not limited to this. Multiple top solar panels may be connected in series or in parallel with each other. Also, the top module may be provided with a single top solar panel.
  • the tandem solar cell 1 is a four-terminal solar cell, but is not limited to this configuration.
  • a tandem solar cell may be a two-terminal solar cell in which a bottom module and a top module are connected together in series.
  • the positions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal in the tandem solar cell are not particularly limited.
  • the flexible substrate 30 of the bottom module 10 is arranged on the back side of the bottom solar cell panel 11, but the configuration is not limited to this.
  • the flexible substrate may be arranged around the bottom panel row 11R so as not to overlap the bottom solar panel 11 .
  • the flexible substrate may be arranged along the bottom panel row 11R at a position shifted in the Y direction with respect to the bottom panel row 11R connected in parallel to the flexible substrate.
  • the solar cell 12 of the bottom solar cell panel 11 is a back-contact solar cell having an n-type electrode and a p-type electrode on the back side, but is not limited to this configuration.
  • the solar cells of the bottom solar panel may have a structure with an n-electrode on the front side and a p-electrode on the back side.
  • the interconnector that connects the pair of bottom solar cell panels is a wire-shaped member, and includes a p-electrode on the back side of one bottom solar cell panel and an n-electrode on the front side of the other bottom solar cell panel. , may be connected.
  • the thickness of the portion where the bottom solar cell panel and the top solar cell panel overlap when viewed from the thickness direction is set to 350 ⁇ m or more and 1140 ⁇ m or less, so that the front cover has no wrinkles. Moreover, it is possible to form a tandem solar cell that does not have defects in the sealing layer. Therefore, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency while reducing the thickness of the tandem solar cell. Therefore, a highly efficient and lightweight tandem solar cell can be obtained.

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Abstract

実施形態の太陽電池（１）は、第１太陽電池パネル（１１）と、第２太陽電池パネル（５１）と、第１封止層（８４）と、第２封止層（８５）と、第３封止層（８６）と、第１保護材（８１）と、を持つ。第１封止層（８４）の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下である。第２封止層（８５）の厚さは、３０μｍ以上４００μｍ以下である。第３封止層（８６）の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下である。第１保護材（８１）の厚さは、２５μｍ以上２００μｍ以下である。太陽電池（１）の厚さは、第１太陽電池パネル（１１）の受光面の法線方向から見て第１太陽電池パネル（１１）および第２太陽電池パネル（５１）が重なり合う箇所で３５０μｍ以上１１４０μｍ以下である。

Description

太陽電池および太陽電池の製造方法
　本発明の実施形態は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
　太陽電池パネルを積層したタンデム型太陽電池がある。タンデム型太陽電池は、第１の太陽電池パネルと、第１の太陽電池パネルの受光面側に積層された光透過型の第２の太陽電池パネルと、を備える。第１の太陽電池パネル、および第２の太陽電池パネルは、互いに異なる吸収波長域を持つ半導体材料により形成されている。タンデム型太陽電池は、従来の太陽電池と比べて幅広い波長の光を電気エネルギーに変換でき、高いエネルギー変換効率を持つ。このため、タンデム型太陽電池は、飛行体やモビリティ等の移動体の電源として好適である。
　ところで、タンデム型太陽電池は、移動体等に搭載された場合、搭載先の機器によっては重量の制約を受ける。タンデム型太陽電池は、太陽電池パネルに封止材および保護材を積層して形成されるので、軽量化を図るという観点で封止材および保護材の構成には改善の余地がある。しかしながら、タンデム型太陽電池は、軽量化を目的として薄型化すると、表面に凹凸が発生する等して発電効率が低下する可能性がある。
再公表ＷＯ２０１９／１８０８５４号公報
　本発明が解決しようとする課題は、高効率かつ軽量な太陽電池および太陽電池の製造方法を提供することである。
　実施形態の太陽電池は、第１太陽電池パネルと、第２太陽電池パネルと、第１封止層と、第２封止層と、第３封止層と、第１保護材と、を持つ。第２太陽電池パネルは、第１太陽電池パネルの受光面に対向するように配置された光透過型である。第１封止層は、第２太陽電池パネルに第１太陽電池パネルとは反対側から積層されている。第１封止層の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下である。第２封止層は、第１太陽電池パネルおよび第２太陽電池パネルの間に配置されている。第２封止層は、第１太陽電池パネルおよび第２太陽電池パネルに直接接するように積層されている。第２封止層の厚さは、３０μｍ以上４００μｍ以下である。第３封止層は、第１太陽電池パネルに第２封止層とは反対側から積層されている。第３封止層の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下である。第１保護材は、第１封止層に第２太陽電池パネルとは反対側から積層されている。第１保護材の厚さは、２５μｍ以上２００μｍ以下である。太陽電池の厚さは、第１太陽電池パネルの受光面の法線方向から見て第１太陽電池パネルおよび第２太陽電池パネルが重なり合う箇所で３５０μｍ以上１１４０μｍ以下である。
実施形態のタンデム型太陽電池の層構成を示す平面図。 実施形態のタンデム型太陽電池の展開図。 実施形態のボトムモジュールを示す平面図。 実施形態のトップモジュールを示す平面図。 実施形態のボトムモジュールおよびトップモジュールの位置関係を示す平面図。 図１のＶＩ－ＶＩ線におけるタンデム型太陽電池の断面図。 実施形態の加熱工程の一例を示す図。 実施形態の変形例のタンデム型太陽電池を備えた機器の展開図。
　以下、実施形態の太陽電池および太陽電池の製造方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
　図１は、実施形態のタンデム型太陽電池の層構成を示す平面図である。図２は、実施形態のタンデム型太陽電池の展開図である。なお図１では、タンデム型太陽電池１の積層構造を示すために、一部の層を破断して示している。
　図１および図２に示すように、タンデム型太陽電池１は、矩形の平板状に形成されている。以下、タンデム型太陽電池１の厚さ方向を、単に「厚さ方向」と称する。ここで、説明の便宜上、厚さ方向に直交する＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、および－Ｙ方向について定義する。－Ｘ方向は、＋Ｘ方向とは反対方向である。＋Ｘ方向と－Ｘ方向とを区別しない場合は、単に「Ｘ方向」と称する。＋Ｙ方向および－Ｙ方向は、Ｘ方向とは直交する方向である。－Ｙ方向は、＋Ｙ方向とは反対方向である。＋Ｙ方向と－Ｙ方向とを区別しない場合は、単に「Ｙ方向」と称する。また、厚さ方向の一方向を「表側」と定義し、表側とは反対方向を「裏側」と定義する。
　タンデム型太陽電池１は、バックセルを構成する太陽電池セル１２を備えたボトムモジュール１０と、ボトムモジュール１０の表側に配置されてフロントセルを構成する太陽電池セル５２を備えたトップモジュール５０と、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０を収容するパッケージ８０と、を備える。タンデム型太陽電池１は、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０のそれぞれから電流を取り出す４端子型の太陽電池である。
　図３は、実施形態のボトムモジュールを示す平面図である。なお図３ではパッケージ８０の外形を仮想線で示している。
　図３に示すように、ボトムモジュール１０は、直列接続された複数のボトム太陽電池パネル１１（第１太陽電池パネル、他の太陽電池パネル）を備える。全てのボトム太陽電池パネル１１は、共通するＸＹ平面に沿って配置されている。ボトム太陽電池パネル１１には、少なくとも１つの太陽電池セル１２が形成されている。ボトム太陽電池パネル１１には、単一の太陽電池セル１２が形成されていてもよいし、直並列接続された複数の太陽電池セル１２が形成されていてもよい。太陽電池セル１２は、光吸収層に間接遷移型の半導体であるＳｉを用いたシリコン系の太陽電池セルである。太陽電池セル１２は、例えば光吸収層の裏側にｎ型電極およびｐ型電極を有するバックコンタクト型の結晶シリコン太陽電池セルである。太陽電池セル１２は、結晶系シリコン太陽電池セルなど、他の態様の太陽電池セルであってもよい。太陽電池セル１２として、例えば、単結晶、多結晶、ヘテロ接合型、アモルファス等のシリコン系太陽電池セルや、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系の化合物太陽電池セルなどが採用される。更に、太陽電池セル１２のセル電極構造（ｐ電極、ｎ電極）としてメタルラップスルー構造および両面受光構造が組み合わされてもよい。ボトム太陽電池パネル１１は、受光面を表側に向けて配置されている。すなわち、ボトム太陽電池パネル１１の受光面の法線方向は、厚さ方向に沿う。各ボトム太陽電池パネル１１は、厚さ方向から見た平面視で一対の辺がＸ方向に延び、かつ残りの一対の辺がＹ方向に延びる矩形状に形成されている。本実施形態では、各ボトム太陽電池パネル１１は、平面視でＸ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。
　ボトムモジュール１０は、直列接続された複数個のボトム太陽電池パネル１１により形成されたボトムパネル列１１Ｒ（少なくとも１つの第１太陽電池パネル）を複数列備えている。各ボトムパネル列１１Ｒにおいてボトム太陽電池パネル１１は、間隔をあけてＸ方向に並んでいる。各ボトムパネル列１１Ｒの全体の外形は、平面視でＸ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。ボトムパネル列１１Ｒは、間隔をあけてＹ方向に並んでいる。これにより、複数のボトム太陽電池パネル１１は、Ｘ方向およびＹ方向に整列している。整列した複数のボトム太陽電池パネル１１の全体の外形は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。図示の例では、ボトムモジュール１０は、４個のボトム太陽電池パネル１１により形成されたボトムパネル列１１Ｒを５列備えている。ただし、ボトム太陽電池パネル１１の個数は特に限定されない。以下、複数のボトムパネル列１１Ｒのうち最も＋Ｙ方向に位置するボトムパネル列１１Ｒを基準として、－Ｙ方向に数えてＮ個目に位置するボトムパネル列１１Ｒを「Ｎ番目のボトムパネル列１１Ｒ」と称する。後述するトップパネル列５１Ｒについても同様である。
　ボトム太陽電池パネル１１は、ｎ型電極に電気的に接続された負極端子１３と、ｐ型電極に電気的に接続された正極端子１４と、を備える。負極端子１３および正極端子１４は、太陽電池セル１２がバックコンタクト型の太陽電池セルの場合、ボトム太陽電池パネル１１の裏面に設けられている。負極端子１３は、奇数番目のボトムパネル列１１Ｒにおいてボトム太陽電池パネル１１の＋Ｘ方向の端部に設けられ、偶数番目のボトムパネル列１１Ｒにおいてボトム太陽電池パネル１１の－Ｘ方向の端部に設けられている。正極端子１４は、各ボトム太陽電池パネル１１における負極端子１３とは反対側の端部に設けられている。
　ボトムモジュール１０は、インターコネクタ１６と、パネル列端コネクタ１７と、ボトムバスバー２０と、を備える。
　インターコネクタ１６は、ボトムパネル列１１Ｒ内で隣り合うボトム太陽電池パネル１１を直列接続している。インターコネクタ１６は、金属板により形成されている。例えば、インターコネクタ１６は、両主面にはんだめっき層を有する銅板や銅線、銅箔により形成されている。インターコネクタ１６は、平面視でＸ方向に隣り合う一対のボトム太陽電池パネル１１の間隔を跨ぐように延びている。インターコネクタ１６は、一方のボトム太陽電池パネル１１の負極端子１３および他方のボトム太陽電池パネル１１の正極端子１４に接続している。
　パネル列端コネクタ１７は、各ボトムパネル列１１Ｒのボトム太陽電池パネル１１における負極端子１３および正極端子１４のうちインターコネクタ１６が接続されていない端子に接続されている。つまり、パネル列端コネクタ１７は、ボトムパネル列１１Ｒの電気的な端部となる負極端子１３および正極端子１４に接続されている。パネル列端コネクタ１７は、金属板により形成されている。例えば、パネル列端コネクタ１７は、インターコネクタ１６と同じ材料により形成されている。パネル列端コネクタ１７は、平面視でボトムパネル列１１ＲからＸ方向に突出している。
　ボトムバスバー２０は、平面視で複数のボトム太陽電池パネル１１の全体の周囲に配置されている。本実施形態において、複数のボトム太陽電池パネル１１の全体の周囲とは、複数のボトム太陽電池パネル１１を単一の矩形状のパネルと見なした場合の当該パネルの周囲を意味する。ボトムバスバー２０は、金属板により形成されている。例えば、ボトムバスバー２０は、両主面にはんだめっき層を有する銅板により形成されている。ボトムバスバー２０は、Ｙ方向に沿って延びている。ボトムバスバー２０は、互いに接触しないように配置されている。ボトムバスバー２０は、パネル間バスバー２１と、端子用バスバー２２と、を備える。
　パネル間バスバー２１は、隣り合うボトムパネル列１１Ｒ同士をパネル列端コネクタ１７を介して直列接続している。パネル間バスバー２１は、平面視でボトムパネル列１１Ｒの＋Ｘ方向、および－Ｘ方向の両側に配置されている。＋Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、ｎを偶数とした場合、ｎ番目のボトムパネル列１１Ｒと（ｎ＋１）番目のボトムパネル列１１Ｒとを直列接続している。具体的には、＋Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、ｎ番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された＋Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７と、（ｎ＋１）番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された＋Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７と、に接続されている。－Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、ｍを奇数とした場合、ｍ番目のボトムパネル列１１Ｒと（ｍ＋１）番目のボトムパネル列１１Ｒとを直列接続している。具体的には、－Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、ｍ番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された－Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７と、（ｍ＋１）番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された－Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７と、に接続されている。
　端子用バスバー２２は、パネル列端コネクタ１７のうちパネル間バスバー２１に接続されていないパネル列端コネクタ１７に接続されている。つまり、端子用バスバー２２は、直列接続された複数のボトム太陽電池パネル１１を１つの太陽電池と見なした場合、１つの太陽電池の電気的な端部となる負極端子１３および正極端子１４にパネル列端コネクタ１７を介して接続されている。端子用バスバー２２は、平面視でボトムパネル列１１Ｒの＋Ｘ方向、および－Ｘ方向の両側に配置されている。＋Ｘ方向の端子用バスバー２２は、１番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された＋Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７に接続されている。＋Ｘ方向の端子用バスバー２２は、パネル列端コネクタ１７との接続部から＋Ｙ方向に延びて、パッケージ８０の外側に引き出されている。－Ｘ方向の端子用バスバー２２は、ボトムパネル列１１Ｒの数をＮとした場合、Ｎ番目のボトムパネル列１１Ｒに接続された－Ｘ方向のパネル列端コネクタ１７に接続されている。－Ｘ方向の端子用バスバー２２は、パネル列端コネクタ１７との接続部から－Ｙ方向に延びて、パッケージ８０の外側に引き出されている。
　ボトムバスバー２０は、当該ボトムバスバー２０に接続された各ボトムパネル列１１Ｒよりも＋Ｙ方向に延びている。例えば、＋Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、ｍを奇数とした場合、ｍ番目のボトムパネル列１１Ｒとの接続部からｍ番目のボトムパネル列１１Ｒよりも＋Ｙ方向に延びて（ｍ－１）番目のボトムパネル列１１Ｒに接続している。さらに、＋Ｘ方向のパネル間バスバー２１は、（ｍ－１）番目のボトムパネル列１１Ｒとの接続部から（ｍ－１）番目のボトムパネル列１１Ｒよりも＋Ｙ方向に延びている。
　ボトムモジュール１０は、フレキシブル基板３０と、バイパスダイオード４０と、を備える。フレキシブル基板３０は、ボトムパネル列１１Ｒ毎に設けられている。フレキシブル基板３０は、ボトムパネル列１１Ｒに並列接続されてボトムパネル列１１Ｒのバイパスラインを形成する。フレキシブル基板３０は、ボトムパネル列１１Ｒの電気的な端部となる負極端子１３および正極端子１４にボトムバスバー２０およびパネル列端コネクタ１７を介して接続されている。フレキシブル基板３０は、ボトム太陽電池パネル１１の裏側に配置されて、平面視でボトム太陽電池パネル１１に重なっている。フレキシブル基板３０は、平面視で一定の幅でボトムパネル列１１Ｒの長手方向（すなわちＸ方向）に沿って延びている。
　フレキシブル基板３０は、両主面を厚さ方向に向けた状態で配置されている。フレキシブル基板３０は、配線３１と、配線３１を支持する基材３２と、を備える。例えば、配線３１は、銅箔等により形成されている。配線３１は、フレキシブル基板３０の略全長にわたって延びている。基材３２は、ポリイミド等の絶縁材料によりシート状に形成されている。基材３２は、フレキシブル基板３０の両端部で、配線３１を表側に露出させている。配線３１は、フレキシブル基板３０の両端部で基材３２から表側に露出している。ただし、フレキシブル基板３０の両端部付近にフライングリードを用いて、基材３２から表側および裏側の両方に配線３１が露出した構成としてもよい。配線３１は、フレキシブル基板３０の両端部でボトムバスバー２０の裏面に接続されている。
　バイパスダイオード４０は、フレキシブル基板３０に実装されている。バイパスダイオード４０は、配線３１の中途部に接続されている。バイパスダイオード４０は、配線３１を整流している。バイパスダイオード４０は、配線３１の裏面に接続されて、フレキシブル基板３０から裏側に突出している。
　図４は、実施形態のトップモジュールを示す平面図である。なお図４ではパッケージ８０の外形を仮想線で示している。
　図４に示すように、トップモジュール５０は、複数のトップ太陽電池パネル５１（第２太陽電池パネル）を有する。全てのトップ太陽電池パネル５１は、共通するＸＹ平面に沿って配置されている。トップ太陽電池パネル５１は、ボトム太陽電池パネル１１と同数設けられている。トップ太陽電池パネル５１には、１つの太陽電池セル５２が形成されている。ただし、トップ太陽電池パネル５１には、直並列接続された複数の太陽電池セルが形成されていてもよい。太陽電池セル５２は、光吸収層に直接遷移型の半導体を用いた光透過型の太陽電池セルである。太陽電池セル５２は、ボトムモジュール１０の太陽電池セル１２の光吸収層よりもバンドギャップの広い光吸収層を有する。太陽電池セル５２の光吸収層は、直接遷移型の半導体として亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）を含む。太陽電池セル５２は、ガラス基板の表側に、ｐ電極、ｐ－光吸収層、ｎ－化合物層、ｎ電極が順に積層された構成となっている。ｐ電極は、トップ太陽電池パネル５１の＋Ｙ方向の端部で表側に露出している。ｎ電極は、トップ太陽電池パネル５１の－Ｙ方向の端部で表側に露出している。ｐ電極およびｎ電極は、トップ太陽電池パネル５１の表側の面で電流取り出し用の端子として機能する。トップ太陽電池パネル５１は、受光面を表側に向けて配置されている。すなわち、トップ太陽電池パネル５１の受光面の法線方向は、厚さ方向に沿う。
　トップモジュール５０は、並列接続された複数個のトップ太陽電池パネル５１によって形成されたトップパネル列５１Ｒを複数列備えている。各トップパネル列５１Ｒにおいてトップ太陽電池パネル５１は、間隔をあけてＸ方向に並んでいる。各トップパネル列５１Ｒの全体の外形は、平面視でＸ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。トップパネル列５１Ｒは、互いに直列接続されている。トップパネル列５１Ｒは、間隔をあけてＹ方向に並んでいる。これにより、複数のトップ太陽電池パネル５１は、Ｘ方向およびＹ方向に整列している。整列した複数のトップ太陽電池パネル５１の全体の外形は、Ｘ方向を長手方向とする矩形状に形成されている。トップ太陽電池パネル５１は、各ボトム太陽電池パネル１１に１つずつ重なるように配置されている。これにより、図示の例では、トップモジュール５０は、４個のトップ太陽電池パネル５１により形成されたトップパネル列５１Ｒを５列備えている。
　図５は、実施形態のボトムモジュールおよびトップモジュールの位置関係を示す平面図である。
　図５に示すように、各トップ太陽電池パネル５１は、ボトムモジュール１０のボトム太陽電池パネル１１の受光面（表側の面）に対向するように配置されている。トップ太陽電池パネル５１は、ボトム太陽電池パネル１１と同等以上の大きさに形成されている。トップ太陽電池パネル５１は、平面視でボトム太陽電池パネル１１の全体に重なっている。トップ太陽電池パネル５１の太陽電池セル５２は、平面視でボトム太陽電池パネル１１の太陽電池セル１２の全体に重なっている。換言すると、ボトム太陽電池パネル１１の各太陽電池セル１２の全体は、平面視でトップ太陽電池パネル５１の太陽電池セル５２の外形線の内側に配置されている。
　図４に示すように、トップモジュール５０は、インターコネクタ６０と、トップバスバー７０と、を備える。例えば、インターコネクタ６０は、両主面にはんだめっき層を有する銅線や銅板、銅箔、あるいは導電性テープにより形成されている。インターコネクタ６０は、トップパネル列５１Ｒ毎に一対設けられている。インターコネクタ６０は、トップ太陽電池パネル５１のｐ電極と導通する第１インターコネクタ６１と、トップ太陽電池パネル５１のｎ電極と導通する第２インターコネクタ６２と、をトップパネル列５１Ｒ毎に備える。各インターコネクタ６０は、平面視で一定の幅で、トップパネル列５１Ｒ内におけるトップ太陽電池パネル５１の整列方向（すなわちＸ方向）に沿って延びている。第１インターコネクタ６１は、各トップパネル列５１Ｒのトップ太陽電池パネル５１の＋Ｙ方向の端部の表面に接合されている。第１インターコネクタ６１は、各トップパネル列５１Ｒのトップ太陽電池パネル５１のｐ電極を共通して接続する。第２インターコネクタ６２は、各トップパネル列５１Ｒのトップ太陽電池パネル５１の－Ｙ方向の端部の表面に接合されている。第２インターコネクタ６２は、各トップパネル列５１Ｒのトップ太陽電池パネル５１のｎ電極を共通して接続する。インターコネクタ６０は、平面視でボトム太陽電池パネル１１の太陽電池セル１２に重ならないように配置されることが望ましい。
　インターコネクタ６０は、トップパネル列５１Ｒよりもそれぞれ＋Ｘ方向または－Ｘ方向に延びている。奇数番目のトップパネル列５１Ｒに接合された第１インターコネクタ６１は、当該トップパネル列５１Ｒよりも－Ｘ方向に延びている。偶数番目のトップパネル列５１Ｒに接合された第１インターコネクタ６１は、当該トップパネル列５１Ｒよりも＋Ｘ方向に延びている。奇数番目のトップパネル列５１Ｒに接合された第２インターコネクタ６２は、当該トップパネル列５１Ｒよりも＋Ｘ方向に延びている。偶数番目のトップパネル列５１Ｒに接合された第２インターコネクタ６２は、当該トップパネル列５１Ｒよりも－Ｘ方向に延びている。インターコネクタ６０は、トップパネル列５１ＲよりもＸ方向に突出した箇所で、トップバスバー７０に接続している。
　トップバスバー７０は、平面視でトップパネル列５１Ｒの＋Ｘ方向、および－Ｘ方向の両側に配置されている。トップバスバー７０は、平面視で複数のトップ太陽電池パネル５１の全体の周囲に配置されている。本実施形態において、複数のトップ太陽電池パネル５１の全体の周囲とは、複数のトップ太陽電池パネル５１を単一の矩形状のパネルと見なした場合の当該パネルの周囲を意味する。トップバスバー７０は、ボトムバスバー２０とＸ方向における同じ位置に配置されている。トップバスバー７０は、金属板により形成されている。例えば、トップバスバー７０は、ボトムバスバー２０と同じ材料により形成されている。トップバスバー７０は、Ｙ方向に沿って延びている。トップバスバー７０は、互いに接触しないように配置されている。トップバスバー７０は、パネル間バスバー７１と、端子用バスバー７２と、を備える。
　パネル間バスバー７１は、隣り合うトップパネル列５１Ｒ同士をインターコネクタ６０を介して直列接続している。パネル間バスバー７１は、平面視でトップパネル列５１Ｒの＋Ｘ方向、および－Ｘ方向の両側に配置されている。＋Ｘ方向のパネル間バスバー７１は、ｍを奇数とした場合、ｍ番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第２インターコネクタ６２の＋Ｘ方向の端部と、（ｍ＋１）番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第１インターコネクタ６１の＋Ｘ方向の端部と、に接続されている。－Ｘ方向のパネル間バスバー７１は、ｎを偶数とした場合、ｎ番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第２インターコネクタ６２の－Ｘ方向の端部と、（ｎ＋１）番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第１インターコネクタ６１の－Ｘ方向の端部と、に接続されている。
　端子用バスバー７２は、直並列接続された複数のトップ太陽電池パネル５１を１つの太陽電池と見なした場合、１つの太陽電池の電気的な端部となるｐ電極およびｎ電極にインターコネクタ６０を介して接続されている。端子用バスバー７２は、平面視でトップパネル列５１Ｒの＋Ｘ方向、および－Ｘ方向の両側に配置されている。－Ｘ方向の端子用バスバー７２は、１番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第１インターコネクタ６１の－Ｘ方向の端部に接続されている。－Ｘ方向の端子用バスバー７２は、第１インターコネクタ６１との接続部から＋Ｙ方向に延びて、パッケージ８０の外側に引き出されている。＋Ｘ方向の端子用バスバー７２は、トップパネル列５１Ｒの数をＮとした場合、Ｎ番目のトップパネル列５１Ｒに接続された第２インターコネクタ６２の＋Ｘ方向の端部に接続されている。＋Ｘ方向の端子用バスバー７２は、第２インターコネクタ６２との接続部から－Ｙ方向に延びて、パッケージ８０の外側に引き出されている。
　なお、図示しないが、各トップ太陽電池パネル５１には、バイパスダイオードが並列接続されていてもよい。例えば、バイパスダイオードは、トップパネル列５１Ｒ毎に１つずつ設けることができる。この場合、バイパスダイオードは、トップパネル列５１Ｒの＋Ｘ方向または－Ｘ方向の位置で、第１インターコネクタ６１および第２インターコネクタ６２に接続してもよい。
　図１に示すように、パッケージ８０は、ボトムバスバー２０の端子用バスバー２２を引き出した状態でボトムモジュール１０を収容しているとともに、トップバスバー７０を引き出した状態でトップモジュール５０を収容している。パッケージ８０は、フロントカバー８１（第１保護材）と、バックカバー８２（第２保護材）と、を備える。フロントカバー８１は、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０の表側に配置されている。バックカバー８２は、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０の裏側に配置されている。
　フロントカバー８１は、フッ素系樹脂により形成された透光性を有する単層フィルムである。例えば、フッ素系樹脂は、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）やクロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等である。フロントカバー８１は、平面視で一対の辺がＸ方向に延び、かつ残りの一対の辺がＹ方向に延びる矩形状に形成されている。フロントカバー８１は、ボトムモジュール１０のうち端子用バスバー２２の先端を除く部分、およびトップモジュール５０のうち各トップバスバー７０の先端を除く部分の全体に平面視で重なるように配置されている。以下、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０それぞれのうち、平面視でフロントカバー８１が重なる部分を主要部と称する。フロントカバー８１の表側の面は、タンデム型太陽電池１の光入射面を形成している。
　バックカバー８２は、フロントカバー８１と同様に、フッ素系樹脂により形成された透光性を有する単層フィルムである。バックカバー８２は、平面視でフロントカバー８１と同形同大に形成されている。バックカバー８２は、平面視でフロントカバー８１に完全に重なるように配置されている。
　図２に示すように、パッケージ８０は、封止材８３を備える。封止材８３は、フロントカバー８１とバックカバー８２との間に配置されている。封止材８３は、透光性および絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。封止材８３は、フロントカバー８１とバックカバー８２との間で複数の絶縁フィルム９０を積層して加熱処理により互いに一体化することにより形成されている。各絶縁フィルム９０は、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン系樹脂およびアイオノマー系樹脂のうち少なくともいずれかを含む単層フィルムである。
　図６は、図１のＶＩ－ＶＩ線におけるタンデム型太陽電池の断面図である。
　図２および図６に示すように、複数の絶縁フィルム９０は、トップモジュール５０とフロントカバー８１との間に配置される第１絶縁フィルム９１（第１封止材）と、ボトムモジュール１０とトップモジュール５０との間に配置される第２絶縁フィルム９２（第２封止材）と、ボトムモジュール１０とバックカバー８２との間に配置される第３絶縁フィルム９３（第３封止材）と、を含む。これにより、絶縁フィルム９０の層間には、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０が配置されている。第３絶縁フィルム９３には、フレキシブル基板３０が埋設されている。各絶縁フィルム９０は、フロントカバー８１およびバックカバー８２と同様に、平面視でボトムモジュール１０およびトップモジュール５０それぞれの主要部全体に重なっている。さらに、絶縁フィルム９０は、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０の平面視外側で互いに重なり合っている。
　図６に示すように、封止材８３は、第１封止層８４と、第２封止層８５と、第３封止層８６と、を備える。第１封止層８４は、トップ太陽電池パネル５１にボトム太陽電池パネル１１とは反対側から直接接するように積層されている。第１封止層８４は、第１絶縁フィルム９１のうち平面視でトップ太陽電池パネル５１に重なる部分である。第２封止層８５は、ボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１の間に配置されている。第２封止層８５は、ボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１に直接接するように積層されている。第２封止層８５は、第２絶縁フィルム９２のうち平面視でボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１に重なる部分である。これにより、ボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１の間には、第２封止層８５のみが配置されている。第３封止層８６は、ボトム太陽電池パネル１１に第２封止層８５とは反対側から直接接するように積層されている。第３封止層８６は、第３絶縁フィルム９３のうち平面視でボトム太陽電池パネル１１に重なる部分である。
　タンデム型太陽電池１の各構成部材の厚さについて、図６を参照して説明する。
　フロントカバー８１の厚さは、２５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。第１封止層８４の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。トップ太陽電池パネル５１の厚さは、３０μｍ以上１５０μｍ以下、好ましくは３５μｍ以上８０μｍ以下である。例えば、トップ太陽電池パネル５１の厚さは、ガラス基板の厚さである。第２封止層８５の厚さは、３０μｍ以上４００μｍ以下、好ましくは３５μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。ボトム太陽電池パネル１１の厚さは、１００μｍ以上１５０μｍ以下である。例えば、ボトム太陽電池パネル１１の厚さは、シリコンウエハ（シリコン基板）の厚さである。第３封止層８６の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。なお、第３封止層８６にフレキシブル基板３０が埋設されている場合、第３封止層８６の厚さはフレキシブル基板３０を含めた厚さである。バックカバー８２の厚さは、２５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。さらに、タンデム型太陽電池１の厚さは、平面視でボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１が重なり合う箇所で３７５μｍ以上１２９０μｍ以下である。例えば、タンデム型太陽電池１の各部の厚さは、断面ＳＥＭ等で測定される。
　タンデム型太陽電池１の製造方法について説明する。
　本実施形態では、上述したフロントカバー８１、バックカバー８２、ボトムモジュール１０、トップモジュール５０および絶縁フィルム９０を積層した積層体２を加熱して一体化することによりタンデム型太陽電池１を形成する。本実施形態の製造方法は、プレヒート工程と、積層工程と、加熱工程と、を備える。
　最初に、プレヒート工程を行う。プレヒート工程では、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３のうち少なくともいずれか１つの絶縁フィルムを単体で加熱して、予め絶縁フィルムを収縮させる。プレヒート工程では、加熱対象の絶縁フィルムと加熱体との間にフッ素樹脂シートを配置して、絶縁フィルムが加熱体に溶着することを抑制することが望ましい。なお、プレヒート工程は、保護材または絶縁フィルムの厚さや材質等に応じて実施しなくてもよい。具体的には、後述の加熱工程において、第１保護材および第２保護材のうち加熱面側となる保護材の厚さが１００μｍを超える（好ましくは１５０μｍ以上）場合、かつ、絶縁フィルムの厚さが１００μｍを超える場合は、プレヒート工程を実施しなくてもよい。
　次いで、積層工程を行う。積層工程では、フロントカバー８１、第１絶縁フィルム９１、トップモジュール５０、第２絶縁フィルム９２、ボトムモジュール１０、第３絶縁フィルム９３およびバックカバー８２がこの順に積層された積層体２を形成する。トップ太陽電池パネル５１がボトム太陽電池パネル１１の受光面に対向するようにトップモジュール５０を配置する。トップモジュール５０にボトムモジュール１０とは反対側から第１絶縁フィルム９１を重ねる。ボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１の間で、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０に第２絶縁フィルム９２を重ねる。ボトムモジュール１０に第３絶縁フィルム９３を第２絶縁フィルム９２とは反対側から重ねる。第３絶縁フィルム９３にバックカバー８２をボトムモジュール１０とは反対側から重ねる。第１絶縁フィルム９１にフロントカバー８１をトップモジュール５０とは反対側から重ねる。以上により積層体２が形成される。なお、部材を重ねる工程を実施する順番は特に限定されず、各部材が上述した順に積層された積層体２を形成できればよい。例えば、フロントカバー８１、第１絶縁フィルム９１、トップモジュール５０、第２絶縁フィルム９２、ボトムモジュール１０、第３絶縁フィルム９３、バックカバー８２をこの順に重ねて積層体２を形成する。
　ここで、絶縁フィルム９０は、ボトムモジュール１０およびトップモジュール５０の平面視外側で互いに重なり合っている。これにより、第１絶縁フィルム９１および第２絶縁フィルム９２は、トップモジュール５０の外側で互いに直接重なり合っている。また、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３は、ボトムモジュール１０の外側で互いに重なり合っている。
　各絶縁フィルム９０の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。プレヒート工程を行う場合には、各絶縁フィルム９０の厚さは、プレヒート工程前の厚さである。なお、フロントカバー８１、バックカバー８２、ボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１それぞれの厚さは、完成品のタンデム型太陽電池１におけるそれぞれの厚さと同じである。
　次いで、加熱工程を行う。加熱工程では、積層体２を加熱して、絶縁フィルム９０を溶融させる。溶融した絶縁フィルム９０は、絶縁フィルム９０に重なる部材に接合する。これにより、ボトムモジュール１０、トップモジュール５０、フロントカバー８１、バックカバー８２、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２、および第３絶縁フィルム９３が互いに接合する。また、第１絶縁フィルム９１および第２絶縁フィルム９２は、トップモジュール５０の平面視外側で互いに溶着されて一体化する。さらに、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３は、ボトムモジュール１０の平面視外側で互いに溶着されて一体化する。その結果、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３が連続性を有するように一体化して封止材８３が形成される。
　図７は、実施形態の加熱工程の一例を示す図である。
　図７に示すように、加熱工程では、積層体２に高温の加熱装置１００を直接接触させて積層体２を加熱する。加熱装置１００は、積層体２に直接接するガラス体１０１と、ガラス体１０１を加熱するヒータ１０２と、を備える。ガラス体１０１は、ケイ酸塩ガラスにより形成されている。ガラス体１０１は、例えばガラス板である。ガラス体１０１は、積層体２のフロントカバー８１またはバックカバー８２（図示の例ではバックカバー８２）に接する平坦な加熱面１０３と、加熱面１０３とは反対側を向く平坦な被加熱面１０４と、を有する。加熱面１０３は、フロントカバー８１またはバックカバー８２の全面に接する大きさに形成されている。ヒータ１０２は、金属製である。ヒータ１０２は、ガラス体１０１の被加熱面１０４に接する。ヒータ１０２は、被加熱面１０４のうち、加熱面１０３の法線方向から見て、少なくとも加熱面１０３と積層体２との接触部と一致する範囲の全体に接することが望ましい。例えば、ヒータ１０２は、被加熱面１０４の全体に接する。
　加熱工程では、ガラス体１０１および押圧部材１０５によって積層体２をその厚さ方向の両側から挟んでもよい。押圧部材１０５は、フロントカバー８１またはバックカバー８２（図示の例ではフロントカバー８１）の全面に接することが望ましい。例えば、押圧部材１０５は、その自重によって積層体２を押圧する。ただし、積層体２を押圧する外力を押圧部材１０５に加えてもよい。また、加熱装置１００による積層体２の加熱に加えて、高温の押圧部材１０５によって積層体２を加熱してもよい。この場合、押圧部材１０５を加熱装置１００と同様にガラス体およびヒータによって形成してもよい。
　以上により、タンデム型太陽電池１が形成される。また、本実施形態の加熱工程を行うことで、絶縁フィルム９０が溶融して、上記の厚さを有する各封止層８４，８５，８６が形成される。
　以上に説明したように、本実施形態のタンデム型太陽電池１は、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３を加熱して、ボトムモジュール１０、トップモジュール５０、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２、第３絶縁フィルム９３、フロントカバー８１およびバックカバー８２を互いに接合して形成される。ここで、各絶縁フィルム９０の厚さを５０μｍ以上４００μｍ以下に設定し、フロントカバー８１の厚さを２５μｍ以上２００μｍ以下に設定し、バックカバー８２の厚さを２５μｍ以上２００μｍ以下に設定する。これにより、完成品のタンデム型太陽電池１において第１封止層８４の厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下となり、第２封止層８５の厚さが３０μｍ以上４００μｍ以下となり、第３封止層８６の厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下となる。そして、タンデム型太陽電池１の各層の厚さを上記範囲内に収めつつ、タンデム型太陽電池１における平面視でボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１が重なり合う箇所で厚さを３７５μｍ以上１２９０μｍ以下に設定することで、フロントカバー８１に皺がなく、かつ封止層８４，８５，８６に欠損がないタンデム型太陽電池１を形成できることが確認された。よって、タンデム型太陽電池１の薄型化を図りつつ発電効率の低下を抑制できる。したがって、高効率かつ軽量なタンデム型太陽電池１が得られる。
　特に第２封止層８５の厚さが３０μｍ以上であれば、第２封止層８５として体積抵抗率が１．０×１０１４［Ω・ｃｍ］以上の材料を用いた場合に、第２封止層８５における厚さ方向の抵抗値が３．０×１０１１［Ω］以上となる。よって、本実施形態のように第２封止層８５の厚さを３０μｍ以上に設定することで、薄型化されたタンデム型太陽電池１において、ボトム太陽電池パネル１１とトップ太陽電池パネル５１との間の絶縁を確保することができる。
　また、ボトム太陽電池パネル１１の厚さを１００μｍ以上１５０μｍ以下とし、トップ太陽電池パネル５１の厚さを３０μｍ以上１５０μｍ以下とする。これにより、太陽電池パネル１１，５１の薄型化による曲げ強度の確保、および加熱時の熱応力に対する強度の確保を両立できる。したがって、優れた実用強度を有する薄型化されたタンデム型太陽電池１が得られる。
　フロントカバー８１は、フッ素系樹脂を含む透光性を有するフィルムである。この構成によれば、トップ太陽電池パネル５１およびボトム太陽電池パネル１１に入射する光の減衰を抑制しつつ、電気絶縁性を確保しながら各太陽電池パネル５１，１１を封止できる。特に本実施形態のフロントカバー８１は単層フィルムであるため、フロントカバーが多層フィルムの場合よりも軽量化できる。したがって、タンデム型太陽電池１を軽量に形成できる。
　ボトム太陽電池パネル１１は、間接遷移型の半導体層を有する。トップ太陽電池パネル５１は、直接遷移型の半導体層を有する。この構成によれば、ボトム太陽電池パネル１１における吸収波長域、およびトップ太陽電池パネル５１における吸収波長域を相違させることができる。したがって、１種類の半導体層を有する太陽電池パネルを備えた太陽電池と比べて高効率な太陽電池を形成できる。
　また、トップ太陽電池パネル５１において、ガラス基板の表側にｐ電極およびｎ電極が形成されている。この構成によれば、トップ太陽電池パネル５１とボトム太陽電池パネル１１との間の第２封止層８５が薄くても、ガラス基板によってトップ太陽電池パネル５１およびボトム太陽電池パネル１１の電気的絶縁を確保できる。したがって、第２封止層８５の薄膜化によってタンデム型太陽電池１を軽量に形成できる。
　なお、トップ太陽電池パネル５１のガラス基板の厚さが３０μｍ以上であれば、ガラス基板の体積抵抗率が７．９×１０１１［Ω・ｃｍ］以上の場合に、ガラス基板における厚さ方向の抵抗値が２．０×１０９［Ω］以上となる。よって、薄型化されたタンデム型太陽電池１において、ボトム太陽電池パネル１１とトップ太陽電池パネル５１との間の絶縁をより確実に確保することができる。
　また、本実施形態のタンデム型太陽電池１の製造方法は、ボトム太陽電池パネル１１、トップ太陽電池パネル５１、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２、第３絶縁フィルム９３、バックカバー８２およびフロントカバー８１により形成された積層体２を、加熱されたガラス体１０１に接触させて加熱する加熱工程を備える。この方法によれば、ガラスは金属材料よりも熱伝導率が十分に低いので、加熱された金属体に積層体を接触させて加熱させる方法と比べて、積層体２に急激に伝熱されることを抑制できる。このため、積層体２をむらなく加熱できるので、タンデム型太陽電池１に局所的な欠陥が生じることを抑制できる。
　また、本実施形態のタンデム型太陽電池１の製造方法は、第１絶縁フィルム９１、第２絶縁フィルム９２および第３絶縁フィルム９３のうち少なくともいずれか１つの絶縁フィルムを単体で加熱するプレヒート工程を備える。この方法によれば、予め熱収縮した絶縁フィルムを加熱工程で使用できるので、加熱工程における絶縁フィルムの熱収縮を抑制して封止層８４，８５，８６に皺や欠損等の欠陥が生じることを抑制できる。特に絶縁フィルムが熱可塑性樹脂、または熱収縮率が比較的大きい材料により形成されている場合には効果的である。
　なお絶縁フィルムのうち加熱工程において最も加熱装置１００に近い位置に配置される絶縁フィルム（本実施形態では第３絶縁フィルム９３）の厚さが１００μｍ以下の場合には、加熱工程後に段差または空洞を含む厚さが３０μｍ程度以下の欠損部が生じ得る。これにより、封止層における水蒸気バリア性の低下や、電極腐食、気圧変化による欠損部内の空気の膨張等が生じる。
　また、加熱工程において加熱面側となる保護材の厚さ１００μｍより大きい（好ましくは１５０μｍ以上）場合は、保護材の固さにより絶縁フィルムの収縮が抑制されるが、保護材の厚さが１００μｍ以下の場合には絶縁フィルムに皺が生じやすくなる。したがって、加熱工程における加熱面側の保護材または絶縁フィルムの厚さが１００μｍ以下の場合に、プレヒート工程を行うことで上述した不具合の発生を効果的に抑制することができるため、プレヒート工程を行うことが好ましい。
　実施形態の変形例について図８を参照して説明する。図８は、実施形態の変形例のタンデム型太陽電池を備えた機器の展開図である。
　上記実施形態では、封止材８３がバックカバー８２に積層されている。しかし、図８に示すタンデム型太陽電池１Ａのように、封止材８３は、バックカバー８２に代えて、タンデム型太陽電池１Ａの搭載先の機器２００の一部に積層されていてもよい。この場合、タンデム型太陽電池１Ａは、搭載先の機器２００に接着等によって固定される。例えば、封止材８３は、飛行体の翼の上面や、モビリティの屋根等に積層される。この場合であっても、ボトム太陽電池パネル１１、トップ太陽電池パネル５１、第１封止層８４、第２封止層８５、第３封止層８６およびフロントカバー８１それぞれの厚さは上記実施形態と同様である。また、タンデム型太陽電池１Ａの厚さは、平面視でボトム太陽電池パネル１１およびトップ太陽電池パネル５１が重なり合う箇所で３５０μｍ以上１１４０μｍ以下である。これにより、タンデム型太陽電池１Ａは、実施形態のタンデム型太陽電池１と同様の作用効果を奏する。
　本変形例のタンデム型太陽電池１Ａは、実施形態のタンデム型太陽電池１と同様の製造方法で形成できる。この場合、加熱工程では、フロントカバー８１、ボトムモジュール１０、トップモジュール５０および絶縁フィルム９０を積層した積層体のうちフロントカバー８１に加熱装置１００を接触させることが望ましい。
　なお、上記実施形態では、フロントカバー８１がフッ素系樹脂により形成された単層フィルムであるが、この構成に限定されない。フロントカバーは、耐候性ポリエチレンテレフタレートにより形成された単層フィルムであってもよい。また、フロントカバーは、上述したいずれかの単層フィルムに、プライマーやトップコート等を塗布した構造を有していてもよい。また、フロントカバーは、フッ素系樹脂および耐候性ポリエチレンテレフタレートのうち少なくともいずれかを含む多層フィルムであってもよい。例えば、多層フィルムは、光入射側のフッ素系樹脂製のフィルムと、封止材側の耐候性ポリエチレンテレフタレート製のフィルムと、を接合したフィルムである。上記いずれの構成であっても、フロントカバーがフッ素系樹脂および耐候性ポリエチレンテレフタレートのうち少なくともいずれかを含む透光性を有するフィルムであれば、トップ太陽電池パネル５１およびボトム太陽電池パネル１１に入射する光の減衰を抑制しつつ、電気絶縁性を確保しながら各太陽電池パネル１１，５１を封止できる。ただし、フロントカバーは、上述した材料以外の透明な樹脂材料やガラス等により形成されていてもよい。バックカバーについても、フロントカバーと同様である。
　また、上記実施形態では、全てのボトム太陽電池パネル１１が直列接続されているが、この構成に限定されない。複数のボトム太陽電池パネルは、並列、または直列および並列の組み合わせによって互いに接続されていてもよい。また、ボトムモジュールに単一のボトム太陽電池パネルが設けられていてもよい。
　また、上記実施形態では、複数のトップ太陽電池パネル５１が並列および直列の組み合わせによって互いに接続されているが、この構成に限定されない。複数のトップ太陽電池パネルは、互いに直列または並列に接続されていてもよい。また、トップモジュールに単一のトップ太陽電池パネルが設けられていてもよい。
　また、上記実施形態では、タンデム型太陽電池１が４端子型の太陽電池であるが、この構成に限定されない。タンデム型太陽電池は、ボトムモジュールおよびトップモジュールが互いに直列接続された２端子型の太陽電池であってもよい。また、タンデム型太陽電池における正極端子および負極端子の位置は特に限定されない。
　また、上記実施形態では、ボトムモジュール１０のフレキシブル基板３０がボトム太陽電池パネル１１の裏側に配置されているが、この構成に限定されない。例えば、フレキシブル基板は、ボトム太陽電池パネル１１に重ならないようにボトムパネル列１１Ｒの周囲に配置されていてもよい。例えば、フレキシブル基板は、当該フレキシブル基板に並列接続されたボトムパネル列１１Ｒに対してＹ方向にずれた位置でボトムパネル列１１Ｒに沿って配置されてもよい。
　また、上記実施形態では、ボトム太陽電池パネル１１の太陽電池セル１２は、裏側にｎ型電極およびｐ型電極を有するバックコンタクト型の太陽電池セルであるが、この構成に限定されない。例えば、ボトム太陽電池パネルの太陽電池セルは、表側にｎ電極を持ち、裏側にｐ電極を持つ構造を有していてもよい。この場合、一対のボトム太陽電池パネル同士を接続するインターコネクタは、ワイヤー状の部材であって、一方のボトム太陽電池パネルの裏側のｐ電極と、他方のボトム太陽電池パネルの表側のｎ電極と、を接続してもよい。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、厚さ方向から見てボトム太陽電池パネルおよびトップ太陽電池パネルが重なり合う箇所で厚さを３５０μｍ以上１１４０μｍ以下とすることで、フロントカバーに皺がなく、かつ封止層に欠損がないタンデム型太陽電池を形成できる。よって、タンデム型太陽電池の薄型化を図りつつ発電効率の低下を抑制できる。したがって、高効率かつ軽量なタンデム型太陽電池が得られる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (9)

  1. 　第１太陽電池パネルと、
    　前記第１太陽電池パネルの受光面に対向するように配置された光透過型の第２太陽電池パネルと、
    　前記第２太陽電池パネルに前記第１太陽電池パネルとは反対側から積層された、厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下の第１封止層と、
    　前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルの間に配置され、前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルに直接接するように積層された、厚さが３０μｍ以上４００μｍ以下の第２封止層と、
    　前記第１太陽電池パネルに前記第２封止層とは反対側から積層された、厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下の第３封止層と、
    　前記第１封止層に前記第２太陽電池パネルとは反対側から積層された、厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下の第１保護材と、
    　を備え、
    　前記第１太陽電池パネルの前記受光面の法線方向から見て前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルが重なり合う箇所で厚さが３５０μｍ以上１１４０μｍ以下の太陽電池。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池において、
    　前記第３封止層に前記第１保護材とは反対側から積層された、厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下の第２保護材をさらに備え、
    　前記第１太陽電池パネルの前記受光面の法線方向から見て前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルが重なり合う箇所で厚さが３７５μｍ以上１２９０μｍ以下の太陽電池。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の太陽電池において、
    　前記第１太陽電池パネルの厚さは１００μｍ以上１５０μｍ以下であり、
    　前記第２太陽電池パネルの厚さは３０μｍ以上１５０μｍ以下である、
    　太陽電池。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池において、
    　前記第１保護材は、フッ素系樹脂および耐候性ポリエチレンテレフタレートのうち少なくともいずれかを含む透光性を有するフィルムであり、
    　前記第１封止層、前記第２封止層および前記第３封止層は、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン系樹脂およびアイオノマー系樹脂のうち少なくともいずれかを含むフィルムである、
    　太陽電池。
  5. 　請求項４に記載の太陽電池において、
    　前記第１保護材は、単層フィルムである、
    　太陽電池。
  6. 　請求項４に記載の太陽電池において、
    　前記第１保護材は、多層フィルムである、
    　太陽電池。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池において、
    　前記第１太陽電池パネルは、間接遷移型の半導体層を有し、
    　前記第２太陽電池パネルは、直接遷移型の半導体層を有する、
    　太陽電池。
  8. 　第１太陽電池パネルの受光面に対向するように光透過型の第２太陽電池パネルを配置し、
    　前記第２太陽電池パネルに厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下の第１封止材を前記第１太陽電池パネルとは反対側から重ね、
    　前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルの間で、前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルに厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下の第２封止材を重ね、
    　前記第１太陽電池パネルに厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下の第３封止材を前記第２封止材とは反対側から重ね、
    　前記第１封止材に、厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下の第１保護材を前記第２太陽電池パネルとは反対側から重ね、
    　前記第１封止材、前記第２封止材および前記第３封止材を加熱して、前記第１太陽電池パネル、前記第２太陽電池パネル、前記第１封止材、前記第２封止材、前記第３封止材および前記第１保護材を互いに接合し、前記第１太陽電池パネルの前記受光面の法線方向から見て前記第１太陽電池パネルおよび前記第２太陽電池パネルが重なり合う箇所の厚さを３５０μｍ以上１１４０μｍ以下にする、
    　太陽電池の製造方法。
  9. 　請求項８に記載の太陽電池の製造方法において、
    　前記第１太陽電池パネル、前記第２太陽電池パネル、前記第１封止材、前記第２封止材、前記第３封止材および前記第１保護材が積層された積層体を、加熱されたガラス体に接触させて加熱する加熱工程を備える、
    　太陽電池の製造方法。
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