JP2010050341A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板に太陽電池セルを実装する際に高精度なアライメントが可能となるような太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、表面に接続用配線を有する配線基板２００と、複数の太陽電池セル１００と、配線基板２００の表面に実装された前記複数の太陽電池セル１００を封止する封止材４００と、封止材４００によって封止された前記複数の太陽電池セル１００を覆う透光性表面保護材５００とを備え、複数の太陽電池セル１００は、セル基板とセル基板の裏面に配置された裏面電極とを含む。配線基板２００の表面に前記セル基板１００が配列されている。複数の太陽電池セル１００は、前記裏面電極が前記接続用配線と電気的に接続されることによって配線基板２００に実装されている。複数の太陽電池セル１００同士の間の間隙のうち少なくとも一部に充填材３００が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。

近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ₂の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれている。そのため、特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。

太陽電池は、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面とその反対側にある裏面とにそれぞれ電極を形成して製造されたものが主流となっている。

また、原材料費低減のため、シリコン基板の薄型化がすすんでいる。太陽電池セル（以下では単に「セル」ともいう。）の薄型化にともない太陽電池モジュール（以下では単に「モジュール」ともいう。）作製時の配線作業でのセル割れが問題となっているが、これを解決するために裏面電極型太陽電池セルを配線基板を用いて配線する方法が提案されている。なお、「裏面電極型」とは、「両面電極型」の対義語であって、セルの裏面にｐ，ｎ両方の電極が設けられているタイプを指す。

また、配線基板を使用することでモジュールの曲線因子（Fill Factor）すなわちいわゆる「Ｆ．Ｆ．」が向上するという提案もなされている。

ただし、配線基板をモジュール内で配置固定するにあたり、製造プロセス前後で配線基板に対するセルの位置のずれが発生しない高精度な固定方法が重要である。特に封止工程では１５０℃前後まで加熱処理をするため、配線基板に対するセルの位置ずれが起こりやすい。

一方、従来の両面電極型セルにおけるモジュール構造あるいは製造方法として、モジュールＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの封止材を用いて樹脂中に封止固定する方法が知られている。この技術は、たとえば特開２００１−１１９０５６号公報（特許文献１）に開示されている。

セルのモジュール内での固定という観点でみると、充填材が軟化して表面保護材が横方向にずれることを防止するために、光起電力素子が配置される領域には軟化温度の低い樹脂を配置し、セル同士の間に軟化点の高い樹脂を充填するという技術が特開２００６−２９５０８７号公報（特許文献２）に提案されている。この技術は、このような構成を採用することにより、屋外での高温での使用時にも表面保護材の位置ずれの防止を図っていると考えられる。

その他にも、セル同士の間にスペーサーを配置して太陽電池素子同士の重なりや接触を防止するという技術が特開昭６１−１６６１８２号公報（特許文献３）に開示されている。また、セルストリングの位置決め用に板状の封止材の表面に予め線状の凸部を設けておくという技術が特開２００５−１３６１２８号公報（特許文献４）に開示されている。
特開２００１−１１９０５６号公報 特開２００６−２９５０８７号公報 特開昭６１−１６６１８２号公報 特開２００５−１３６１２８号公報

上記の技術はいずれも、封止対象物としては、複数のセルを金属製のインターコネクタで直列に接続した構造体を前提としている。この場合、そのような構造体をモジュール内へ封止しようとする際には、この構造体の上下にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートなどの樹脂を配置することとなるので、これらの樹脂が熱処理を経て硬化するまでに、液化した樹脂中を前記構造体が自由に移動可能な状態となってしまい、固体対象物に対する相対的な固定位置は、せいぜいｍｍオーダーの精度しか出すことができない。また、これらの技術は配線基板の使用を前提としておらず、配線基板上の配線パターンとセルとの固定およびこれら相互間の位置精度に関しては有効な効果が得られない。

一方、配線基板へのセル実装および固定にはμｍオーダーの正確なアライメントが要求されるので、何らかの新たな工夫が必要となる。

そこで、本発明は、配線基板に太陽電池セルを実装する際に高精度なアライメントが可能となるような太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく太陽電池モジュールは、表面に接続用配線を有する配線基板と、セル基板と前記セル基板の裏面に配置された裏面電極とを含み、前記配線基板の表面に前記セル基板が配列され、前記裏面電極が前記接続用配線と電気的に接続されることによって前記配線基板に実装された、複数の太陽電池セルと、前記配線基板の表面に実装された前記複数の太陽電池セルを封止する封止材と、前記封止材によって封止された前記複数の太陽電池セルを覆う透光性表面保護材とを備え、前記複数の太陽電池セル同士の間の間隙のうち少なくとも一部に充填材が配置されている。

本発明によれば、配線基板上への太陽電池セルのアライメントおよび固定を精度良く行なうことが可能となり、高効率かつ高品質な太陽電池モジュールとその太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図１４を参照して、本発明に基づく実施の形態１における太陽電池モジュールについて説明する。太陽電池モジュール１の平面図を図１に示し、太陽電池モジュール１の部分断面図を図２に示す。図１に示すように、この太陽電池モジュール１は、１枚の配線基板２００の表面にアレイ状に複数の太陽電池セル１００を配列した構造となっている。さらに、１枚の太陽電池セル１００とその近傍に注目した部分断面図を図３に示す。図３においては、両隣に隣接する太陽電池セルや充填材や封止材４００は図示省略している。

本実施の形態における太陽電池モジュール１は、表面に接続用配線を有する配線基板２００と、複数の太陽電池セル１００と、前記配線基板の表面に実装された前記複数の太陽電池セル１００を封止する封止材４００と、封止材４００によって封止された前記複数の太陽電池セル１００を覆う透光性表面保護材５００とを備える。複数の太陽電池セル１００は、セル基板１２０とセル基板１２０の裏面に配置された裏面電極とを含む。裏面電極にはｎ電極１０６とｐ電極１０７との２種類が含まれる。本実施の形態では、ｎ電極１０６とｐ電極１０７とは交互に並べられている。配線基板２００の表面に前記セル基板１００が配列されている。複数の太陽電池セル１００は、前記裏面電極が前記接続用配線と電気的に接続されることによって配線基板２００に実装されている。複数の太陽電池セル１００同士の間の間隙のうち少なくとも一部に充填材３００が配置されている。

図３に示すように、太陽電池セル１００のシリコン基板１０１の上面は、受光面すなわち太陽光が入射する面であり、この面には反射防止膜１０２が設けられている。一方、シリコン基板１０１の下面近傍にはｎ型不純物が拡散されて形成されたｎ型不純物ドーピング領域１０４とｐ型不純物が拡散されて形成されたｐ型不純物ドーピング領域１０５とが所定の間隔をあけて交互に並ぶように設けられている。シリコン基板１０１の下面はパッシベーション膜１０３に覆われている。ｎ電極１０６とｐ電極１０７とは、パッシベーション膜１０３に形成されたコンタクトホールを通じてｎ型不純物ドーピング領域１０４とｐ型不純物ドーピング領域１０５とにそれぞれ個別に接するように形成されている。

配線基板２００の表面の接続用配線にはｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０との２種類が含まれる。配線基板２００は絶縁性基板１１１とｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０とを含む。太陽電池セル１００のｎ電極１０６は配線基板２００のｎ型用配線１０９と電気的に接続されており、ｐ電極１０７は配線基板２００のｐ型用配線１１０と電気的に接続されている。

太陽電池モジュールの分解図を図４に示す。太陽電池セル１００ｉと隣接するもうひとつの太陽電池セル１００ｊとが配線基板２００の表面に実装されている。実際には太陽電池モジュール内には多数の太陽電池セルが配列されているが、ここでは代表として太陽電池セル１００ｉ，１００ｊの２つに注目して説明する。

配線基板２００の表面において太陽電池セル１００ｉ，１００ｊの平面的な位置を固定するために太陽電池セル１００ｉ，１００ｊの間隙には充填材３００が配置されている。これら複数のセルを上方から封止材４００が覆う。さらにその上側を透光性表面保護材５００が覆う。封止材４００は実際には太陽電池セルを封止する際に一旦液化して隙間に入り込んだ後に硬化するものであるが、この分解図（図４）では使用前の平板状のものとして模式的に表示している。

（作用・効果）
本実施の形態における太陽電池モジュールでは、配線基板上への太陽電池セルのアライメントおよび固定を精度良く行なうことが可能となるので高品質なものとすることができる。

配線基板２００と、太陽電池セル１００ｉ，１００ｊ間に配置された充填材３００とのいく通りかの位置関係の例を図５〜図１２に示す。図５〜図１２は太陽電池セル同士の間隙に注目して拡大表示したものである。

本実施の形態における太陽電池モジュールとしては、充填材３００は前記間隙の底部において配線基板２００に接するように配置されていることが好ましい。すなわち、図６〜図１１に示す例のように充填材３００が配線基板２００の絶縁性基板１１１に接する程度にまで下方に延在していることが好ましい。このようになっていれば、封止工程の熱処理の前後で、配線基板２００に接着固定されている金属配線パターンと太陽電池セルとの間の相対位置関係をより堅固に固定することができ、これらの相対位置関係のアライメントを高精度に行なうことができるからである。

本実施の形態における太陽電池モジュールとしては、充填材３００は、セル基板１２０と配線基板２００との間に入り込むように延在することによって、前記間隙より広い範囲に分布していることが好ましい。すなわち、図７〜図１１に示す例のようになっていることが好ましい。このようになっていれば、セル基板１２０と配線基板２００との接合強度がさらに増すからである。

しかしながら、間隙のすべての箇所で充填材３００が配線基板２００に接していなくても、局部的に図５や図１２のような構造となった箇所があっても本発明としての一応の効果は奏することができる。

図５においては、充填材３００は間隙に配置されているものの配線基板２００には当接していない。充填材３００の上端はセル基板１２０の上面と一致している。図６においては、充填材３００は配線基板２００には到達しているがセル基板１２０裏側の空隙には入り込んでいない。図７においては、充填材３００はセル基板１２０裏側の空隙にも入り込み、太陽電池セル同士の間隙よりも広い範囲において充填材３００が配線基板２００の絶縁性基板１１１に接している。図５〜図７の３つの例のうち最も好ましいのは図７の例であるが、局部的には図５のような状態の部分が存在していてもよい。図８においては、充填材３００はセル基板１２０裏側の空隙に入り込んでいるが、充填材３００の上端はセル基板１２０の上面より低くなっている。図９においては、充填材３００はセル基板１２０裏側の空隙に入り込んでおり、充填材３００の上端はセル基板１２０の上面においてやや盛り上がっている。ただし、反射防止膜１０２の表面凹凸の最も高い部分と同程度の高さである。

前記充填材は、前記間隙の上部において前記セル基板の上面より高くなるように突出していることが好ましい。図１０においては、充填材３００はセル基板１２０の上面より突出し、さらに反射防止膜１０２の表面に乗り上げて左右に広がった状態となっている。

図８〜図１０の３つの例のうち最も好ましいのは図９または図１０の例であるが、局部的に図８のような状態の部分が存在していても一応の効果を奏することができる。図１０に示すようにセル基板１２０の上面に乗り上げて広がる構造の場合には、充填材３００は透明であることが望ましい。

充填材３００がセル基板１２０の上面より突出している場合であっても、図１１に示すように受光面を遮ることなく、すなわちセル基板１２０の上面に覆いかぶさることなくセル基板１２０の上面より突出していることが好ましい。ただし、充填材３００が太陽電池セルの上面から突出する高さは、のちに被せられる封止材の厚みを超えるものであるべきではない。封止材の厚みを超える突出部は封止材を貫通してしまい、封止材による封止を損なうおそれがあるからである。

図１２に示す例においては、充填材３００の上端は太陽電池セルの上面より低くなっており、充填材３００の下端は配線基板２００に到達していない。このような状態の部分が局部的にあってもよい。

配線基板２００に含まれる絶縁性基板１１１は、封止材４００と同じ材質であってもよい。

太陽電池セルと充填材との位置関係を説明するために、太陽電池モジュールの中からセルの２枚分に相当する領域のみを抽出して上から見たところを図１３、図１４に示す。これらの図では例として太陽電池セル１００ｉ，１００ｊを抽出して示しており、セルの数は２としているが、実際の構造においては、当然この数に限定されない。セルの４辺全ての側壁に充填材３００が接している図１３のような形が望ましい。すなわち、前記充填材は前記間隙の全体を満たすように配置されていることが好ましい。しかしながら図１４のようにセル間の一部にのみ充填材３００が存在する場合であっても同等程度のアライメント精度が得られるので本発明に含まれるものとする。

本実施の形態における太陽電池モジュールでは、充填材３００は、樹脂であることが好ましい。樹脂であれば、低コスト化、軽量化を図ることができるからである。また、樹脂であれば、低温でプロセスを進めることも可能となるため、好都合である。できれば封止材より耐候性に優れたものが望ましい。当該樹脂としては、具体的にはたとえば太陽電池モジュール封止材として一般的に使われているＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを利用する場合には、同じＥＶＡ系であってもよい。また、当該樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シリコーン系などの樹脂が好ましい。その他にもオレフィン系、ポリエステル系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）系、ポリエチレンナフタレート系、ポリサルフォン系、ポリフェニレンファイド系、ポリエーテルサルフォン系、ポリエーテルイミド系、ポリイミド系およびゴム系などのいずれかの樹脂を用いてもよい。

すなわち、前記充填材が、エチレンビニルアセテート、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、オレフィン系、ポリエステル系、シリコーン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ)系、ポリエチレンナフタレート系、ポリサルフォン系、ポリフェニレンファイド系、ポリエーテルサルフォン系、ポリエーテルイミド系、ポリイミド系およびゴム系からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含むことが好ましい。

これら樹脂の状態としては固体、液体、アモルファス体があり得る。固体の場合、形状としてはテープ状などが一般的であるが、フィルム状あるいは棒状などの固形樹脂であってもよい。空隙をなくし、機密性の高い封止すなわち高信頼性の封止を実現するためには、常温で液体であるものか、あるいは初期状態で固体であるがいずれかの工程で一旦液化し、最終モジュール完成時には硬化し固体となっているものが望ましい。具体的には、たとえば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いた場合は封止前に局部的に熱を加え太陽電池セルが動かないように硬化させた上で、封止時の熱処理工程で充填材全領域を硬化させればよい。あるいは、ＵＶ硬化樹脂を用いるのであれば、ＵＶ照射工程で硬化させればよい。あるいは、二液硬化性樹脂や常温硬化性樹脂であれば、常温保持のみで硬化させればよい。

また、本実施の形態では、充填材を塗布する前にアライメントした太陽電池セルが先に配置されていることが望ましい。これにより確実に空隙を充填し気泡等の混入を抑制することが可能となり、固定力をさらに確かなものとすることができる。

（実施の形態２）
（製造方法）
本発明に基づく実施の形態２における太陽電池モジュールの製造方法について説明する。本実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法は、セル基板と前記セル基板の裏面に配置された裏面電極とを含む複数の太陽電池セルを、表面に接続用配線を有する配線基板の表面上に配列して固定する工程と、前記配線基板の表面上に配列された前記太陽電池セル同士の間隙に充填材を塗布する工程と、前記充填材を塗布する工程より後に、前記配線基板の表面上に配列された前記複数の太陽電池セルを封止材によって封止する工程とを含む。

前記充填材を塗布する工程においては、前記配線基板の表面上に配列された前記複数の太陽電池セルの外周部にも前記充填材を塗布することが好ましい。

（作用・効果）
本実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法によれば、配線基板上への太陽電池セルのアライメントおよび固定を精度良く行なうことが可能となり高効率かつ高品質な太陽電池モジュールの製造方法とすることができる。

（実施例）
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１として、金属電極間をハンダで接続する場合について説明する。

まず、図３に示される形態の裏面接合型の太陽電池セル１００を用意した。ここで、太陽電池セル１００のシリコン基板１０１の受光面および裏面はそれぞれ１辺が１２６ｍｍの擬似正方形状である。シリコン基板１０１の裏面を図１５に示す。シリコン基板１０１の裏面には、ｎ電極１０６およびｐ電極１０７を線状パターンとして交互に平行に配列した。

あるいは、ｎ電極１０６およびｐ電極１０７は、図１６に示すようにドット状として交互に配列してもよい。図１６のようなドット状のパターンとすればパッシベーション膜でより広い面積を覆うことができ高出力が得られるので好ましい。また、シリコン基板１０１の厚さは１００〜５００μｍ程度であってもよいが、本実施例では、２００μｍとする。ただし、本発明によれば１００μｍ以下にまで薄くすることも可能である。

次に、図１７に示すように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムからなる絶縁性基板１１１を用意し、この絶縁性基板１１１に銅からなるｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０を転写して配線基板２００を作製した。図１７に示したような配線基板２００同士の間の電気的接続は、図１８に示すようにあらかじめパターン電極を形成しておくことによって接続してもよいし、図１９に示すようにバスバー電極２０１などを溶接する形で接続してもよい。セルの直列数や配置については任意に選択することができる。ここでは配線基板２００の配線パターンは、図１８、図１９に示すように４×４の合計１６枚の太陽電池セル１００を電気的に直列に接続できるパターンとした。

続いて、太陽電池セルの裏面のｎ電極１０６およびｐ電極１０７の表面にハンダペーストまたは溶融ハンダをパターニングして形成する。あるいは、ｎ電極１０６およびｐ電極１０７の代わりに、配線基板２００のｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０の表面にハンダペーストまたは溶融ハンダをパターニングして形成することとしてもよい。あるいは、太陽電池セルの裏面のｎ電極１０６およびｐ電極１０７と配線基板２００のｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０との両方の表面にハンダペーストまたは溶融ハンダをパターニングして形成することとしてもよい。これらのパターニングにはスクリーン印刷法、インクジェット法、ハンダディップ法などを用いることができる。

その後、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なう。これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。この太陽電池においては、配線基板２００のｎ型用配線１０９上には太陽電池セル１００のｎ電極１０６が設置され、配線基板２００のｐ型用配線１１０上に太陽電池セル１００のｐ電極１０７が設置されている。この時点でいう「設置」とは単に置いただけの状態を意味し、接合はされていない。以下においても「設置」といった場合は同様の意味とする。

この後、ハンダの溶融に必要な温度、すなわち１３０〜２００℃程度の温度にして、セルのｎ，ｐ電極１０６，１０７とｎ，ｐ型用配線１０９，１１０との界面１１３にあるハンダを溶融させ、太陽電池セル１００と配線基板２００との間を電気的に接続し、かつ位置を固定した。

図１８、図１９に示したように配線基板２００上に複数の太陽電池セル１００をマトリクス上に配置して固定した後、セル間および配線基板の外周部に当たるセルエッジ部に充填材３００を塗布する。塗布方法は、ディスペンサやスプレーによる自動塗布が好ましい。

次に、そのまま封止工程へ進んでもよいが、充填材３００の少なくとも一部を硬化させ固めておくことが好ましい。ＵＶ硬化型の樹脂を充填材として用いた場合には、この時点で該当部に紫外線を照射し硬化させておくことが好ましい。熱硬化型の樹脂の場合には局部的に熱をかけておき、封止工程の熱で本硬化を行なうのが好ましい。

次に、図２０に示すように、ガラスからなる透光性表面保護材５００、エチレンビニルアセテート樹脂からなる第１の透明樹脂４００ａ、上述のように作製した太陽電池、エチレンビニルアセテート樹脂からなる第２の透明樹脂４００ｂおよび保護シート６００の順にラミネータに投入し、第１の透明樹脂４００ａと第２の透明樹脂４００ｂとの真空圧着を行なった。ここで、保護シート６００としては、アルミニウム箔の両面をＰＥＴフィルムで挟んだものを用いた。また、真空圧着は、真空排気しながら、１２５℃で５分保持することにより行なった。

そして、真空圧着後は、１３５℃で４０分間加熱することによって第１の透明樹脂４００ａおよび第２の透明樹脂４００ｂを熱溶融させた。さらに冷却して溶融した透明樹脂を硬化させることによって、図２１に示すようにこれらを一体化させた。この硬化により、封止材４００が形成され、同時に封止材４００の固着力により太陽電池セル１００は配線基板２００に圧着させられた。このような工程を経て、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された太陽電池が封止材４００中に封止された構造、すなわち、太陽電池モジュール１が完成した。

（実施例２）
実施例２として、金属電極間を導電性接着材で接続する場合について説明する。太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。

続いて、太陽電池セルの裏面のｎ電極１０６およびｐ電極１０７の表面に導電性接着剤、異方導電性接着ペースト（ＡＣＰ）を塗布する。あるいは、異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）などを配置する。あるいは、ｎ電極１０６およびｐ電極１０７の代わりに、配線基板２００のｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０の表面に同様のものの塗布または配置を行なってもよい。あるいは、太陽電池セルの裏面のｎ電極１０６およびｐ電極１０７と配線基板２００のｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０との両方の表面に対して行なってもよい。

接着剤やＡＣＰの場合、全面に塗布してもよいが電極表面だけに選択的にパターン形成してもよい。塗布およびパターニングにはスクリーン印刷法、インクジェット法、布地に染みこませたもので塗布する方法などを用いることができる。

その後、実施例１で説明したのと同様に、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なう。これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。この太陽電池においては、配線基板２００のｎ型用配線１０９上には太陽電池セル１００のｎ電極１０６が設置され、配線基板２００のｐ型用配線１１０上に太陽電池セル１００のｐ電極１０７が設置されている。この時点でいう「設置」とは単に置いただけの状態を意味し、接合はされていない。

このとき、太陽電池セル１００を配線基板２００の所定の位置に固定する方法としては、種々の方法が採用可能である。たとえば、透明ＵＶ硬化樹脂を表面側からセルエッヂと配線基板２００とに掛かるように少量塗布し紫外線照射により硬化させて固定することとしてよい。あるいは、透光性テープを表面側から貼付することとしてもよい。あるいは、熱硬化性の導電性接着剤を用いる場合には硬化前の接着力をそのまま利用して固定してもよく、局部的に熱をかけて硬化させることによって仮固定を行なってもよい。

図１８、図１９に示したように配線基板２００上に複数の太陽電池セル１００をマトリクス上に配置して固定した後、セル間および配線基板の外周部に当たるセルエッヂ部に充填材３００を塗布する。塗布方法は、ディスペンサやスプレーによる自動塗布が好ましい。

以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。なお、ＡＣＰまたはＡＣＦを用いた場合においても、真空圧着の際の圧着力により、十分な電気的接続が得られた。

（実施例３）
実施例３として、パターン電極の間に接着剤を塗布する場合について説明する。太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。

続いて、太陽電池セル１００の裏面のうちｎ電極１０６とｐ電極１０７との間の領域に接着剤を塗布する。あるいは、配線基板２００の表面のうちｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０との間の領域に接着剤を塗布する。あるいは、太陽電池セル１００の裏面のうちｎ電極１０６とｐ電極１０７との間の領域と、配線基板２００の表面のうちｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０との間の領域との両方に接着剤を塗布することとしてもよい。この接着剤塗布は、所望のパターンだけに限定して接着剤層を形成するということであり、スクリーン印刷法、インクジェット法などを用いることができる。また、最初から所望のパターンだけに塗布するのではなく、一旦全面に塗布した後に、表面にスクレーパなどを押し当てて擦過することによって、スクリーニングする、すなわち、電極上に残留した不要な接着剤を除去するという方法も有効である。この場合、セルのｎ，ｐ電極１０６，１０７上または配線電極２００上に微量の接着剤が除去しきれずに残留することがあるが電気的接触を妨げない限り少々の接着剤が残留していてもよい。表面にスクレーパなどを押し当てて擦過する代わりに、擦過せず押圧のみによってセルのｎ，ｐ電極１０６，１０７およびｎ，ｐ型用配線１０９，１１０のそれぞれの電極間にある余剰接着剤を押し出す（squeezeする）ことによってスクリーニングすることとしてもよい。

その後、実施例１で説明したのと同様に、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なった。

これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。

（実施例４）
実施例４として、セル裏面に部分的に接着材を使用し仮固定をした場合について説明する。太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。

続いて、太陽電池セル１００の裏面と配線基板２００の表面の一部とのうち少なくとも一方の表面に接着剤を塗布した。塗布量は配線基板２００に対する太陽電池セル１００の位置がずれない程度でかつ電気的接触に問題が起こらない程度の量であればよい。この方法であればパターニングは必要ないので工数が削減できる上、接着剤の使用量は少量で済むので材料費も節減できる。

その後、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なった。

これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。

（実施例５）
実施例５として、充填材がセル仮固定にも使用される場合について説明する。ただし、接着剤なしの場合である。

太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。続いて、セル間および配線基板の外周部に当たるセルエッヂ部に充填材３００を塗布する。充填材３００の塗布はセル１００が配置される領域にごく一部掛かっていることが望ましい。塗布方法はディスペンサやスプレーによる自動塗布が好ましい。

その後、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なった。これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。この太陽電池においては、配線基板２００のｎ型用配線１０９上には太陽電池セル１００のｎ電極１０６が設置され、配線基板２００のｐ型用配線１１０上に太陽電池セル１００のｐ電極１０７が設置されている。

この時点で、充填材３００の少なくとも一部を硬化させて太陽電池セル１００を固定させておいた。ＵＶ硬化型の樹脂を充填材として用いた場合には、この時点で該当部に紫外線を照射し硬化させておくことが好ましい。熱硬化型の樹脂の場合には局部的に熱をかけておき、封止工程の熱で本硬化を行なうのが好ましい。

以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。

（実施例６）
実施例６として、充填材がテープ状の場合について説明する。

太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。実施例１で説明したのと同様に、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なった。これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。

この太陽電池においては、配線基板２００のｎ型用配線１０９上には太陽電池セル１００のｎ電極１０６が設置され、配線基板２００のｐ型用配線１１０上に太陽電池セル１００のｐ電極１０７が設置されている。

この状態で透光性テープをセル間および配線基板２００の外周部に当たるセルエッヂ部に充填材３００として貼付する。貼付するテープとしては透光性の高いものであれば何でもよく、たとえばセロファン製粘着テープ、ＰＥＴ系テープ、テフロン（登録商標）テープなどであってよい。テープを貼付する際には、テープが少なくとも一部で太陽電池セル１００と配線基板２００との両方に対して確実に接着されるように留意する。テープは、たとえば図２２、図２３に示すように貼付する。図２２、図２３はそれぞれセル間にテープを貼付した状態の断面図である。

以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。

（実施例７）
実施例７として、充填材が固形樹脂の場合について説明する。太陽電池セル１００および配線基板２００を用意するところまでは実施例１と同じである。

続いて、太陽電池セル１００裏面と配線基板２００の表面のごく一部の少なくともどちらかの表面に接着剤を塗布した。塗布量は配線基板２００に対する太陽電池セル１００の位置がずれない程度でかつ電気的接触に問題が起こらない程度の量であればよい。この方法であればパターニングは必要ないので工数が削減できる上、接着剤の使用量は少量で済むので材料費も節減できる。

その後、図１８、図１９に示すように、太陽電池セル１００を配線基板２００上に設置する。この設置は、太陽電池セル１００に予め形成していたアライメントマークにより位置合わせして行なった。これにより、図３に示すように、配線基板２００上に太陽電池セル１００が設置された形態の太陽電池を作製した。この太陽電池においては、配線基板２００のｎ型用配線１０９上には太陽電池セル１００のｎ電極１０６が設置され、配線基板２００のｐ型用配線１１０上に太陽電池セル１００のｐ電極１０７が設置されている。

このとき太陽電池セル１００を配線基板２００の所定の位置に固定する方法としては、硬化前の接着剤の接着力をそのまま利用してもよいし、透明ＵＶ硬化樹脂をセル１００表面の一部に塗布し紫外線照射により硬化させて固定してもよいし、透光性テープを用いてもよいし、セル１００裏面または配線基板２００表面に熱硬化性接着剤を塗布した場合には該当部に熱をかけて硬化させて仮固定を行なってもよい。

図１８、図１９に示すように配線基板２００上に太陽電池セル１００をマトリクス上に配置して固定した後、太陽電池セル１００間および配線基板２００の外周部に近接するセルエッヂ部に固形樹脂からなる充填材３００を配置した。ここでは充填材としてはエチルビニルアセテート系などの熱可塑性樹脂またはオレフィン系、シリコーン系、エポキシ系などの熱硬化性樹脂あるいは所定の寸法に成型されたウレタン系、ゴム系などの常温固形樹脂を使用した。

以下の工程は実施例１で述べたものと同じである。すなわち、図２０、図２１に示すように真空圧着を行ない、太陽電池モジュールを完成させた。

（着色について）
本発明に基づく太陽電池モジュールにおいては、前記充填材が着色されていることが好ましい。たとえばセル封止時の色と同じ色に着色すれば意匠性が高まる。さらに前記充填材が前記太陽電池セルの分光感度波長内の光を反射する性質の色となっていることが好ましい。あるいは、前記充填材が光反射性を有する色となっていることが好ましい。充填材をこのような色にすれば、一旦その部位で反射した光がセルに再入射するので、短絡電流値が向上し、電気出力も大きくなる。

充填材が太陽電池セルの分光感度波長外の光を反射する性質の色であってもそれぞれの効果がある。たとえば３００ｎｍ以下の紫外光を反射するものであれば耐候性が向上する。たとえば赤外光以上の波長の光を反射するものであれば太陽光発電パネルの温度上昇を防止し、実動作時の特性を向上させることができる。

あるいは、場合によっては、前記充填材が前記セル基板と同系色となっていることが好ましい。このようになっていれば、充填材が目立たず、外観上、全体の統一感を出すことができるからである。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１における太陽電池モジュールの平面図である。 本発明に基づく実施の形態１における太陽電池モジュールの部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における太陽電池モジュールに含まれる１枚の太陽電池セルとその近傍に注目した部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における太陽電池モジュールの分解図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第１の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第２の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第３の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第４の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第５の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第６の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第７の例を示す断面図である。 配線基板と太陽電池セル間に配置された充填材との位置関係の第８の例を示す断面図である。 セルの４辺全ての側壁に充填材３００が接している例を示す平面図である。 セル間の一部にのみ充填材３００が存在する例を示す平面図である。 シリコン基板の裏面におけるｎ電極、ｐ電極の配置の第１の例を示す平面図である。 シリコン基板の裏面におけるｎ電極、ｐ電極の配置の第２の例を示す平面図である。 配線基板におけるｎ型用配線およびｐ型用配線の配置例を示す平面図である。 配線基板同士の間の電気的接続の第１の例を示す平面図である。 配線基板同士の間の電気的接続の第２の例を示す平面図である。 真空圧着の様子を示す説明図である。 真空圧着後の構造の断面図である。 セル間にテープを貼付した状態の第１の例の断面図である。 セル間にテープを貼付した状態の第２の例の断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池モジュール、１００，１００ｉ，１００ｊ 太陽電池セル、１０１ シリコン基板、１０２ 反射防止膜、１０３ パッシベーション膜、１０４ ｎ型不純物ドーピング領域、１０５ ｐ型不純物ドーピング領域、１０６ ｎ電極、１０７ ｐ電極、１０９ ｎ型用配線、１１０ ｐ型用配線、１１１ 絶縁性基板、１１２ 空隙、１１３ 界面、１２０ セル基板、２００ 配線基板、２０１ バスバー電極、３００ 充填材、４００ 封止材、４００ａ 第１の透明樹脂、４００ｂ 第２の透明樹脂、５００ 透光性表面保護材、６００ 保護シート。

Claims (14)

1. 表面に接続用配線を有する配線基板と、
   セル基板と前記セル基板の裏面に配置された裏面電極とを含み、前記配線基板の表面に前記セル基板が配列され、前記裏面電極が前記接続用配線と電気的に接続されることによって前記配線基板に実装された、複数の太陽電池セルと、
   前記配線基板の表面に実装された前記複数の太陽電池セルを封止する封止材と、
   前記封止材によって封止された前記複数の太陽電池セルを覆う透光性表面保護材とを備え、
   前記複数の太陽電池セル同士の間の間隙のうち少なくとも一部に充填材が配置されている、太陽電池モジュール。
2. 前記充填材は前記間隙の底部において前記配線基板に接するように配置されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記充填材は、前記セル基板と前記配線基板との間に入り込むように延在することによって、前記間隙より広い範囲に分布している、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記充填材は前記間隙の全体を満たすように配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記充填材は、前記間隙の上部において前記セル基板の上面より高くなるように突出している、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記充填材が着色されている、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 前記充填材が前記太陽電池セルの分光感度波長内の光を反射する性質の色となっている、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
8. 前記充填材が光反射性を有する色となっている、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
9. 前記充填材が前記セル基板と同系色となっている、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
10. 前記充填材が樹脂である、請求項１から９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
11. 前記充填材が、エチレンビニルアセテート、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、オレフィン系、ポリエステル系、シリコーン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ)系、ポリエチレンナフタレート系、ポリサルフォン系、ポリフェニレンファイド系、ポリエーテルサルフォン系、ポリエーテルイミド系、ポリイミド系およびゴム系からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む、請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記充填材がテープ状の材料である、請求項１から１１のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
13. セル基板と前記セル基板の裏面に配置された裏面電極とを含む複数の太陽電池セルを、表面に接続用配線を有する配線基板の表面上に配列して固定する工程と、
    前記配線基板の表面上に配列された前記太陽電池セル同士の間隙に充填材を塗布する工程と、
    前記充填材を塗布する工程より後に、前記配線基板の表面上に配列された前記複数の太陽電池セルを封止材によって封止する工程とを含む、太陽電池モジュールの製造方法。
14. 前記充填材を塗布する工程においては、前記配線基板の表面上に配列された前記複数の太陽電池セルの外周部にも前記充填材を塗布する、請求項１３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images