JP2010245399A - 配線シート、配線シート付き太陽電池セル、太陽電池モジュール、配線シート付き太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】配線シートの配線に対する裏面電極型太陽電池セルの電極の位置ずれを抑制することができる裏面電極型太陽電池用の配線シート、配線シート付き太陽電池セル、太陽電池モジュール、配線シート付き太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、複数の裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続するための配線が絶縁性基材に設置された配線シートであって、裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部を複数備え、隣り合う前記セル設置部の間に、前記配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた配線シートである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、複数の裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続するための配線が絶縁性基材に設置された配線シートであって、裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部を複数備え、隣り合う前記セル設置部の間に、前記配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた配線シートである。
【選択図】図1
Description
本発明は、配線シート、配線シート付き太陽電池セル、太陽電池モジュール、配線シート付き太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法に関する。
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おり、特に太陽電池モジュール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。
このような太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルとしては、従来から、例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とは反対の導電型の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の裏面にそれぞれ電極を形成した両面電極型太陽電池セルが主流となっている。また、近年では、シリコン基板の裏面にp型用電極とn型用電極の双方を形成したいわゆる裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。
たとえば、米国特許第5951786号公報(特許文献1)には、絶縁性基材の表面上に電気的導電性を有する配線がパターンニングされており、配線上に裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続された太陽電池モジュールが開示されている。
上記の特許文献1に記載されている構成の太陽電池モジュールの作製はたとえば以下のようにして行なうことができる。
図9を参照しながら説明すると、まず、たとえばポリマー材料などからなる絶縁性基材11の表面上にパターンニングされた配線16を形成する。
次に、絶縁性基材11の表面上でパターンニングされた配線16に複数の裏面電極型太陽電池セル20の電極(図示せず)を導電性接着剤を用いて接合することによって、複数の裏面電極型太陽電池セル20を絶縁性基材11の表面上の配線16に電気的に接続し、配線シート付き太陽電池セルを作製する。
そして、絶縁性基材11の表面上の配線16に電気的に接続された裏面電極型太陽電池セルをガラス等の透明基板30と裏面電極型太陽電池セル20との間、および裏面保護シート32と配線シート10との間にそれぞれ設置された封止材31に圧着しながら加熱処理することによって、裏面電極型配線シート付き太陽電池セル(裏面電極型太陽電池セル20および配線シート10)を封止材中に封止する。これにより、太陽電池モジュールが作製される。
一般的に、配線シートは絶縁フィルム基材に50μm以下程度の厚さの銅箔やアルミニウム箔を貼り合わせ、エッチングにより回路パターンを形成することができる。このシートの電極パターンに合わせて導電性接着剤などを用いてセルの電極が貼り合わされる方法が研究されている。この方法によると、従来の太陽電池セルの配線方法のようにセル裏電極から表電極へタブ線で接続する必要がなく、セル間隔を従来より小さくすることができる。セル間隔を小さくすることで、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができ、出力当たりの施工コストを低減できる。
一方で、一般的な太陽電池モジュールはセルが封止材で封止されている。その封止工程は、例えば、配線されたセル群をシート状の封止材で挟み、加圧状態で120℃〜150℃程度の温度を印加し封止材を溶融し、常温に冷却・硬化することにより成る。この封止工程中で、配線シートが熱収縮や熱膨張することがある。また、市場環境中で生じる温度サイクルによっても配線シートが熱収縮等することがある。
配線シートの配線に対して裏面電極型太陽電池セルの電極の位置がずれてしまうと、配線−電極間の接触面積が低減して接触抵抗が増加したり、ずれ量の大きい場合は導電型(p型,n型)の異なる電極と配線とが短絡する恐れさえ生じる。
このような位置ずれには、初期ズレと、製造プロセスや設置環境中のずれとがある。前者の初期ずれは、セル自体の寸法公差、セル電極形成精度、配線の寸法公差、配線の形成精度及びセルを配線上に載置するマウント精度による。これらの複合公差に対し、短絡を起こさないような配線間隔が必要になる。
後者のプロセスや設置環境中のズレとしては、たとえば前述ようなの製造プロセスにおける加熱処理のために、配線シートが熱収縮や熱膨張して、配線シートの配線に対する裏面電極型太陽電池セルの電極の位置がずれてしまうことがある。このほか、前述の封止工程において、流動化した封止材によっても、配線シートと裏面電極型太陽電池シートとの位置ずれが起こる場合もある。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、配線シートの配線に対する裏面電極型太陽電池セルの電極の位置ずれを抑制することができる裏面電極型太陽電池用の配線シート、配線シート付き太陽電池セル、太陽電池モジュール、配線シート付き太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明は、複数の裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続するための配線が絶縁性基材に設置された配線シートであって、裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部を複数備え、隣り合う上記セル設置部の間に、上記配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた配線シートである。
上記凸部の表面に、絶縁層が設けられていることが好ましい。
また、本発明は、絶縁性基材および上記絶縁性基材に設置された配線を有する配線シートと、上記配線シートに設置された複数の裏面電極型太陽電池セルとを含み、上記配線シートは、上記裏面電極型太陽電池セルが設置される複数のセル設置部と、隣り合う上記セル設置部の間に、上記配線をセル設置側に突出させた凸部とを有し、上記複数の裏面電極型太陽電池セルはそれぞれ、p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、上記p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に上記半導体基板の一方の面で接続するように形成された電極とを有しており、上記裏面電極型太陽電池セルの上記電極と上記配線シートの上記セル設置部の上記配線とがそれぞれ電気的に接続されることによって上記複数の裏面電極型太陽電池セルが電気的に接続される、配線シート付き太陽電池セルである。
また、本発明は、絶縁性基材および上記絶縁性基材に設置された配線を有する配線シートと、上記配線シートに設置された複数の裏面電極型太陽電池セルとを含み、上記配線シートは、上記裏面電極型太陽電池セルが設置される複数のセル設置部と、隣り合う上記セル設置部の間に、上記配線をセル設置側に突出させた凸部とを有し、上記複数の裏面電極型太陽電池セルはそれぞれ、p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、上記p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に上記半導体基板の一方の面で接続するように形成された電極とを有しており、上記裏面電極型太陽電池セルの上記電極と上記配線シートの上記セル設置部の上記配線とがそれぞれ電気的に接続されることによって上記複数の裏面電極型太陽電池セルが電気的に接続される、配線シート付き太陽電池セルである。
上記配線シートの上記凸部の表面には、絶縁層が設けられていることが好ましい。
上記配線シート付き太陽電池セルが封止材により封止されてなる太陽電池モジュール。
上記配線シート付き太陽電池セルが封止材により封止されてなる太陽電池モジュール。
また、本発明は、p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、上記p型不純物拡散領域および上記n型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に上記半導体基板の一方の面側で接続するように形成された電極とを有する裏面電極型太陽電池セルが、絶縁性基材、上記絶縁性基材に設置された配線および上記裏面電極型太陽電池セルを設置するセル設置部を有する配線シートの上記セル設置部に設置される配線シート付き太陽電池セルの製造方法において、上記配線シートには上記セル設置部が複数あり、それぞれの上記セル設置部に上記裏面電極型太陽電池セルが設置され、上記裏面電極型太陽電池セルと上記配線シートとの間の少なくとも一部に接着剤を介在させた状態で、加熱処理して上記配線シートの隣り合う上記セル設置部間で上記配線を変形させることにより、上記配線をセル設置側に突出させた凸部を形成する、配線シート付き太陽電池セルの製造方法である。
また、本発明は、p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、上記p型不純物拡散領域および上記n型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に上記半導体基板の一方の面側で接続するように形成された電極とを有する裏面電極型太陽電池セルが、絶縁性基材、上記絶縁性基材に設置された配線および上記裏面電極型太陽電池を設置するセル設置部を有する配線シートの上記セル設置部に設置される太陽電池モジュールの製造方法において、上記配線シートには上記セル設置部が複数あり、それぞれの上記セル設置部に上記裏面電極型太陽電池セルが設置された状態で、少なくとも上記裏面電極型太陽電池セル側に封止材を配置し、加熱処理して上記配線シートの隣り合う上記セル設置部間で上記配線を変形させることにより、上記配線をセル設置側に突出させた凸部を形成する、太陽電池モジュールの製造方法である。
本発明によれば、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの位置ずれを抑制して、配線−電極間での接触抵抗の低減や短絡を抑制することができ、優れた特性の製品を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表すものとする。
<配線シート>
図1(a)に、本発明の配線シートの一例を配線の設置側から見た模式的な平面図を示す。図1(a)に示すように、配線シート10は、絶縁性基材11と、絶縁性基材11の表面上に設置されたn型用配線12、p型用配線13および接続用配線14を含む配線16とを有している。
図1(a)に、本発明の配線シートの一例を配線の設置側から見た模式的な平面図を示す。図1(a)に示すように、配線シート10は、絶縁性基材11と、絶縁性基材11の表面上に設置されたn型用配線12、p型用配線13および接続用配線14を含む配線16とを有している。
ここで、n型用配線12、p型用配線13および接続用配線14はそれぞれ導電性であり、n型用配線12およびp型用配線13はそれぞれ櫛形状とされており、接続用配線14は帯状とされている。また、配線シート10の終端にそれぞれ位置しているn型用配線12aおよびp型用配線13b以外の隣り合うn型用配線12とp型用配線13とは接続用配線14によって電気的に接続されている。
また、配線シート10においては、櫛形状のn型用配線12の櫛歯に相当する部分と櫛形状のp型用配線13の櫛歯に相当する部分とが1本ずつ交互に噛み合わさるようにn型用配線12およびp型用配線13がそれぞれ配置されている。その結果、櫛形状のn型用配線12の櫛歯に相当する部分と櫛形状のp型用配線13の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ1本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。
図1(b)に、図1(a)の1b−1bに沿った模式的な断面図を示す。ここで、図1(b)に示すように、配線シート10においては、絶縁性基材11の一方の表面上にのみn型用配線12およびp型用配線13が設置されている。
本発明の配線シートは、裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部を複数備えている。そして、隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられている。言い換えれば、この配線シートは、配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールとして作製された際に隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられている点を特徴とするものである。隣り合うセル設置部の間とは、裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部の間の配線シートの位置であり、例えば図5(a)に示すような配線シート10上の隣り合うセル設置部の間10bなどである。言い換えれば、隣り合うセル設置部の間とは、セルの主面(配線シートの主面)に対する垂直方向からみてセルと重ならないような位置を含むということもできる。なお、凸部は、セル設置前に形成されていてもよいし、後述の封止材を用いた封止工程で形成されてもよいし、これらの間で形成されてもよく、太陽電池モジュールを構成するまでに形成されていれば効果を奏するものである。
また、凸部とは、例えば配線シート付き太陽電池セルの断面図である図6(a),(b)に示すように、配線シート(絶縁性基材11および配線16)の隣り合うセル設置部の間10bにおける凸部10cのような部分である。このように凸部を設けることにより、物理的な障壁となり配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの位置ずれを抑制することができる。
図6(a)に示す構成では、凸部10cのように配線がセル設置側に突出するため、配線シート10の配線が裏面電極型太陽電池セル20の電極以外の部分に接触して、電気的な短絡が生じる恐れがある。図6(b)には、このような短絡を抑えるために、セル設置部間において、凸部10cの配線表面に絶縁層101を設けた構成を示している。
なお、図6は、裏面電極型太陽電池セル20が配線シートに接合された段階で、凸部10cが形成されている状態の側面図である。図6において、セル設置部とは、配線シートと裏面電極型太陽電池セル20とが接合されている部分に相当する。
本発明においては、配線シートの隣り合うセル設置部の間に、配線をセル設置側に突出させた凸部を設けることにより、裏面電極型太陽電池セルと配線との短絡の恐れが生じるため、凸部の表面に絶縁層を設けることが好ましい(図6(b))。絶縁層は、電気的な絶縁性を有する材料から形成されるものであれば特に限定されず、種々公知の絶縁性材料を用いることができる。絶縁層の形成方法としても種々公知の方法を用いることができ、例えば、テープ状の絶縁性部材を貼付したり、あるいは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などと硬化剤を含む樹脂組成物を、ディスペンサを用いた塗布、スタンプ(転写)、または、スクリーン印刷やインクジェット塗布などにより配線のセル設置側に塗布し、加熱または光照射等の処理により硬化さることで上記絶縁層を形成することができる。絶縁層の形成は、配線シートを裏面電極型太陽電池セルに接着する前に、あらかじめ凸部となる位置に絶縁層が形成されるように行われてもよく、また、配線シートが裏面電極型太陽電池セルに接着された状態で、凸部となる位置に絶縁層が形成されてもよい。
本発明の配線シートは、配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールとして作製されたときに上述のような凸部を有するものとするために、隣り合うセル設置部の間に穴が設けられていることが好ましく、さらには穴が複数設けられていることが好ましい。ここで、隣り合うセル設置部の間は、通常、セルの辺にそった線状の領域であり、複数の穴はその線状の領域に沿って、ほぼ一定の間隔で設けられていることが好ましい。複数の穴とは、例えば、図2に示すように太陽電池セルの設置部の間10bにおける複数の穴10dなどである。これにより、後述の配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールの製造工程において、加熱処理が行われる際に、穴を開けた部分とそれ以外の部分で発生する応力が異なることにより、配線シート全体の隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が容易に形成される。このとき、絶縁性基材の収縮率>配線の収縮率とすることにより凸部が裏面電極型太陽電池セル側に凸の形状となる。絶縁性基材および配線に用いる材料の収縮率および/または膨張率や穴の長さ・間隔などによって、連続した凸部を形成することができる。
なお、図2は、図1(a)に相当する図面であり、図1(a)に示したものに穴10dが設けられた構成を示す。また、図2には、絶縁性基材11および接続用配線14のいずれにも穴10dを形成したものを示すが、これに限られるものではなく、たとえば接続用配線14のみに穴を形成してもよい。
本発明の配線シートは、このように隣り合うセル設置部の間において穴が設けられている態様に限られず、セルと平行な溝を設けるなどの態様によって、配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールの製造工程で凸部が形成されるようにしてよい。ここで、穴などは配線シートの配線および絶縁性基材の両方に設けられていてもよく、いずれか一方のみに設けられていてもよい。また、特に配線シートの隣り合うセル設置部の間において特別な構成を必要とせずに物理的または化学的な処理により凸部を形成しても良い。
本発明の配線シートは、このように隣り合うセル設置部の間において穴が設けられている態様に限られず、セルと平行な溝を設けるなどの態様によって、配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールの製造工程で凸部が形成されるようにしてよい。ここで、穴などは配線シートの配線および絶縁性基材の両方に設けられていてもよく、いずれか一方のみに設けられていてもよい。また、特に配線シートの複数の裏面電極型太陽電池セルの設置部の間において特別な構成を必要とせずに物理的または化学的な処理により凸部を形成してもよい。
ここで、絶縁性基材11の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethylene terephthalate)、ポリエチレンナフタレート(PEN:Polyethylene naphthalate)、ポリフェニレンサルファイド(PPS:Polyphenylene sulfide)、ポリビニルフルオライド(PVF:Polyvinyl fluoride)およびポリイミド(Polyimide)からなる群から選択された少なくとも1種の樹脂を含む材質を用いることができる。
また、絶縁性基材11の厚さは特に限定されず、たとえば25μm以上150μm以下とすることができる。
なお、絶縁性基材11は、1層のみからなる単層構造であってもよく、2層以上からなる複数層構造であってもよい。
また、配線16の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも1種を含む金属などを用いることができる。
また、配線16の厚さも特に限定されず、たとえば15μm以上50μm以下とすることができる。
また、配線16の形状も上述した形状に限定されず、適宜設定することができるものであることは言うまでもない。
また、配線16の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、インジウム(In)、SnPbはんだ、SnBiはんだ、およびITO(Indium Tin Oxide)からなる群から選択された少なくとも1種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線シート10の配線16と後述する裏面電極型太陽電池セルの電極との電気的接続を良好なものとし、配線16の耐候性を向上させることができる傾向にある。
また、配線16の少なくとも一部の表面には、たとえば黒化処理や防錆処理などの表面処理を施してもよい。
なお、配線16も、1層のみからなる単層構造であってもよく、2層以上からなる複数層構造であってもよい。
以下に、図1(a)および図1(b)に示される構成の配線シート10の製造方法の一例について説明する。
まず、たとえばPETフィルムなどの絶縁性基材11を用意し、その絶縁性基材11の一方の表面の全面にたとえば金属箔または金属プレートなどの導電性物質を貼り合わせる。
次に、絶縁性基材11の表面に貼り合わされた導電性物質の一部をフォトエッチングなどにより除去して導電性物質をパターンニングすることによって、絶縁性基材11の表面上にパターンニングされた導電性物質からなるn型用配線12、p型用配線13および接続用配線14などを含む配線16を形成する。
以上により、図1(a)および図1(b)に示される構成の配線シート10を作製することができる。
裏面電極型太陽電池セル設置前に、配線シートに凸部を形成するには、例えば、隣り合うセル設置部の間のサイズに合わせて凸部形状が形成された金型を用い、その金型の凸部形状が隣り合うセル設置部の間に位置するようにして、配線シートに対するプレス加工を行うことにより、凸部を形成することができる。以下では、セル設置前に、配線シートに凸部が形成されていないものを前提として説明する。
<裏面電極型太陽電池セル>
図3(a)に、本発明の配線シートの配線に電気的に接続される裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。図3(a)に示される裏面電極型太陽電池セル20は、たとえばn型またはp型のシリコン基板などの半導体基板21と、裏面電極型太陽電池セル20の受光面となる半導体基板21の凹凸表面上に形成された反射防止膜27と、裏面電極型太陽電池セル20の裏面となる半導体基板21の裏面に形成されたパッシベーション膜26とを有している。
図3(a)に、本発明の配線シートの配線に電気的に接続される裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な断面図を示す。図3(a)に示される裏面電極型太陽電池セル20は、たとえばn型またはp型のシリコン基板などの半導体基板21と、裏面電極型太陽電池セル20の受光面となる半導体基板21の凹凸表面上に形成された反射防止膜27と、裏面電極型太陽電池セル20の裏面となる半導体基板21の裏面に形成されたパッシベーション膜26とを有している。
また、半導体基板21の裏面には、たとえばリンなどのn型不純物が拡散して形成されたn型不純物拡散領域22とたとえばボロンなどのp型不純物が拡散して形成されたp型不純物拡散領域23とが所定の間隔を空けて交互に形成されているとともに、半導体基板21の裏面のパッシベーション膜26に設けられたコンタクトホールを通してn型不純物拡散領域22に接するn型用電極24およびp型不純物拡散領域23に接するp型用電極25がそれぞれ設けられている。
ここで、n型またはp型の導電型を有する半導体基板21の裏面には、n型不純物拡散領域22またはp型不純物拡散領域23と半導体基板21内部との界面において複数のpn接合が形成されることになる。半導体基板21がn型またはp型のいずれの導電型を有していても、n型不純物拡散領域22およびp型不純物拡散領域23はそれぞれ半導体基板21内部と接合していることから、n型用電極24およびp型用電極25はそれぞれ半導体基板21の裏面に形成された複数のpn接合にそれぞれ対応する電極となる。
図3(b)に、図3(a)に示される裏面電極型太陽電池セル20の半導体基板21の裏面の一例の模式的な平面図を示す。ここで、図3(b)に示すように、n型用電極24およびp型用電極25はそれぞれ櫛形状に形成されており、櫛形状のn型用電極24の櫛歯に相当する部分と櫛形状のp型用電極25の櫛歯に相当する部分とが1本ずつ交互に噛み合わさるようにn型用電極24およびp型用電極25が配置されている。その結果、櫛形状のn型用電極24の櫛歯に相当する部分と櫛形状のp型用電極25の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ1本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。
ここで、裏面電極型太陽電池セル20の裏面のn型用電極24およびp型用電極25のそれぞれの形状および配置は、図3(b)に示す構成に限定されず、配線シート10のn型用配線12およびp型用配線13にそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。
図4(a)に、図3(a)に示される裏面電極型太陽電池セル20の半導体基板21の裏面の他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、図4(a)に示すように、n型用電極24およびp型用電極25はそれぞれ同一方向に伸長(図4(a)の上下方向に伸長)する帯状に形成されており、半導体基板21の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ1本ずつ交互に配置されている。
図4(b)に、図3(a)に示される裏面電極型太陽電池セル20の半導体基板21の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、図4(b)に示すように、n型用電極24およびp型用電極25はそれぞれ点状に形成されており、点状のn型用電極24の列(図4(b)の上下方向に伸長)および点状のp型用電極25の列(図4(b)の上下方向に伸長)がそれぞれ半導体基板21の裏面において1列ずつ交互に配置されている。
また、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24の少なくとも一部の表面および/またはp型用電極25の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、錫(Sn)、インジウム(In)、SnPbはんだ、SnBiはんだ、およびITO(Indium Tin Oxide)からなる群から選択された少なくとも1種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線シート10の配線16と裏面電極型太陽電池セル20の電極(n型用電極24、p型用電極25)との電気的接続を良好なものとし、裏面電極型太陽電池セル20の電極(n型用電極24、p型用電極25)の耐候性を向上させることができる傾向にある。
また、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24の少なくとも一部の表面および/またはp型用電極25の少なくとも一部の表面には、たとえば黒化処理、防錆処理などの表面処理を施してもよい。
また、半導体基板21としては、たとえば、n型またはp型の多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなるシリコン基板などを用いることができる。
また、n型用電極24およびp型用電極25としてはそれぞれ、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。
また、パッシベーション膜26としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。
また、反射防止膜27としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができる。
なお、本発明の裏面電極型太陽電池セルの概念には、半導体基板の一方の表面(裏面)のみにp型用電極およびn型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池セルだけでなく、MWT(Metal Wrap Through)セル(半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル)などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セル(半導体基板の受光面と反対側の裏面から電流を取り出す構造の太陽電池セル)など、p型用電極およびn型用電極の双方が一方の面側で配線と接続されるように形成された構成の太陽電池セルが含まれる。
<配線シート付き太陽電池セル>
図5(a)に、本発明の配線シート付き太陽電池セルの一例を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図5(b)に、図5(a)の5b−5bに沿った模式的な断面図を示す。なお、以下においては、本発明の配線シート付き太陽電池セルの一例として、図1(a)および図1(b)に示す配線シート10の表面上の配線16に、図3(a)および図3(b)に示す裏面電極型太陽電池セル20の複数を電気的に接続した構成について説明するが、本発明の配線シート付き太陽電池セルの構成は、図5(a)および図5(b)に示す構成に限定されないことは言うまでもない。
図5(a)に、本発明の配線シート付き太陽電池セルの一例を受光面側から見たときの模式的な平面図を示し、図5(b)に、図5(a)の5b−5bに沿った模式的な断面図を示す。なお、以下においては、本発明の配線シート付き太陽電池セルの一例として、図1(a)および図1(b)に示す配線シート10の表面上の配線16に、図3(a)および図3(b)に示す裏面電極型太陽電池セル20の複数を電気的に接続した構成について説明するが、本発明の配線シート付き太陽電池セルの構成は、図5(a)および図5(b)に示す構成に限定されないことは言うまでもない。
図5(a)および図5(b)に示すように、本発明の配線シート付き太陽電池セルは、裏面電極型太陽電池セル20の裏面側と、配線シート10の配線16の設置側とが向かい合うようにして配線シート10上に裏面電極型太陽電池セル20を設置することによって構成される。
すなわち、図5(b)に示すように、裏面電極型太陽電池セル20の裏面のn型用電極24は配線シート10の絶縁性基材11の表面上に設置されたn型用配線12と接合されるとともに、裏面電極型太陽電池セル20の裏面のp型用電極25は配線シート10の絶縁性基材11の表面上に設置されたp型用配線13と接合される。これにより、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24と配線シート10のn型用配線12とが電気的に接続され、裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25と配線シート10のp型用配線13とが電気的に接続されることになる。なお、図5において、セル設置部は、配線シート10と裏面電極型太陽電池セル20とが接合されている部分に相当する。
図1(a)に示すように、配線シート10の終端にそれぞれ位置しているn型用配線12aおよびp型用配線13a以外の隣り合うn型用配線12とp型用配線13とは、接続用配線14によって電気的に接続されていることから、配線シート10上で隣り合うようにして設置される裏面電極型太陽電池セル20同士は互いに電気的に接続されることになる。したがって、図5(a)および図5(b)に示す構成の配線シート付き太陽電池セルにおいては、配線シート10上に設置されたすべての裏面電極型太陽電池セル20は電気的に直列に接続されることになる。
ここで、配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セル20の受光面に光が入射することによって発生した電流は裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24およびp型用電極25から配線シート10のn型用配線12およびp型用配線13に取り出される。そして、配線シート10のn型用配線12およびp型用配線13に取り出された電流は、配線シート10の終端にそれぞれ位置しているn型用配線12aおよびp型用配線13aから配線シート付き太陽電池セルの外部に取り出されることになる。
また、上記配線シート付き太陽電池セルにおいては、たとえば図5(b)に示すように、裏面電極型太陽電池セル20の半導体基板21と配線シート10の絶縁性基材11との間であって、裏面電極型太陽電池セル20の隣り合うn型用電極24とp型用電極25との間の領域に硬化樹脂17が設置することにより、裏面電極型太陽電池セル20と絶縁性基材11との間の接合をより強固なものとしてもよい。
本発明の配線シート付き太陽電池セルは、配線シート10の隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた点を特徴とするものである。隣り合うセル設置部の間とは上述のとおりであり、例えば、図5(a)に示すような配線シート10の隣り合うセル設置部の間10bである。ここで、太陽電池セルの設置部とは、例えば、図1(a)に設置部10aで示されるような配線シート10のうち図5の太陽電池セル20が設置される領域や、図6に設置部10aで示されるような配線シート10のうち太陽電池セル20が設置される領域などである。
また、配線をセル設置側に突出させた凸部とは、例えば、配線シート付き太陽電池セルの断面図である図6に示す凸部10cのような部分である。なお、前述のとおり、凸部形状を有する金型を用いて、配線シートに対してプレス加工を施したものであれば、後述の封止材による封止前のこの段階で、配線シートに凸部が形成されたものとなる。
図6は、本発明の配線シート付き太陽電池セルの一例を示す図5(a)における5a−5aに沿った断面図である。このように配線シート10の接続用配線14(図1)における裏面電極型太陽電池セル20の設置部の間10b(図5(a)、図6)の裏面電極型太陽電池セル20側に凸部10cが設けられていることが好ましい。このような構成により、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの位置ずれや、セル同士の接触を抑制する効果がある。さらに、図6(b)のように、凸部10cの表面に絶縁層101を設けて、その凸部10cと裏面電極型太陽電池セル20との間を確実に絶縁することにより、セル同士の接触だけでなくセルと配線との接触による絶縁不良や電気的なリーク、短絡を抑制する効果がある。
また、図6(a),(b)に示すような凸部10cを設けることによって、配線シート10と裏面電極型太陽電池セル20との位置ずれを抑制することができる。したがって、セル電極をセルの端部付近まで設けたり配線間隔を狭くしたりしても、配線不良が発生しなくなるため、配線シート付き太陽電池セルを効率的に製造することができる。
<配線シート付き太陽電池セルの製造方法>
上述した構成において、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24と配線シート10のn型用配線12との接合方法および裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25と配線シート10のp型用配線13との接合方法は特には限定されないが、たとえば、はんだ、導電性接着剤、異方導電性フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方導電性ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)および絶縁性接着剤(NCP:Non Conductive Paste)からなる群から選択された少なくとも1種の接着剤を用いて接合することができる。また、上記の接着剤を用いることなく、後述する封止材を利用して接合することもできる。
上述した構成において、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24と配線シート10のn型用配線12との接合方法および裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25と配線シート10のp型用配線13との接合方法は特には限定されないが、たとえば、はんだ、導電性接着剤、異方導電性フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方導電性ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)および絶縁性接着剤(NCP:Non Conductive Paste)からなる群から選択された少なくとも1種の接着剤を用いて接合することができる。また、上記の接着剤を用いることなく、後述する封止材を利用して接合することもできる。
たとえば、配線シート10および裏面電極型太陽電池セル20の少なくとも一方の表面上に、はんだ、導電性接着剤、異方導電性フィルム、異方導電性ペーストおよび絶縁性接着剤からなる群から選択された少なくとも1種の接着剤を設置した後に、n型用電極24とn型用配線12とが電気的に接続されるとともにp型用電極25とp型用配線13とが電気的に接続されるように、配線シート10上に裏面電極型太陽電池セル20を設置する。
そして、たとえば、配線シート10と裏面電極型太陽電池セル20とを圧着させながら加熱処理することなどによって、上記の接着剤の接着力を利用して、配線シート10と裏面電極型太陽電池セル20とを接合する。これにより、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24と配線シート10のn型用配線12とが電気的に接続された状態で固定されて接合されるとともに、裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25と配線シート10のp型用配線13とが電気的に接続された状態で固定されて接合されることになる。
また、上記のはんだ、導電性接着剤、異方導電性フィルムおよび異方導電性ペーストのような導電性を有する接着剤は、配線シート付き太陽電池セルに短絡が生じない位置に設置され得ることは言うまでもない。
また、上記の絶縁性接着剤のような電気絶縁性を有する接着剤は、配線シート付き太陽電池セルの電気的な導通を阻害しない位置に設置され得ることは言うまでもない。
なお、本発明における配線シート付き太陽電池セルの概念には、配線シート10の表面上において裏面電極型太陽電池セル20の複数が直線状に電気的に接続される場合だけでなく、図5(a)に示すように裏面電極型太陽電池セル20の複数が直線状以外のたとえばマトリクス状などの形状に電気的に接続される場合も含まれるものとする。
本発明の配線シート付き太陽電池セルの製造方法においては、接着剤としてはんだや熱硬化性樹脂を用いる場合、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の少なくとも一部にそのような接着剤を加熱前に介在させた状態で、加熱処理を行うことになる。また、接着剤として紫外線硬化樹脂を用いた場合には、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の少なくとも一部にそのような接着剤を露光前に介在させた状態で紫外線照射を行ってから、接着剤として用いている紫外線硬化樹脂を更に硬化させるために、加熱処理を行うことになる。
これらの加熱処理が施されると、たとえば、配線シートの絶縁性基材を構成する樹脂シートが熱収縮し、一方、配線シートの配線を構成する金属箔が熱膨張し、元のサイズに戻らないことがあり、このような特性を利用して配線シートに凸部を形成することができる。
このような加熱処理によれば、配線シートにおける絶縁性基材の熱収縮や配線の熱膨張などによる熱変形をセル設置部間で生じさせて凸部を形成することにより、裏面電極型太陽電池セルの接合位置、即ちセル設置部で熱変形による皺形状の発生等を抑えることができる。
なお、接着剤として熱硬化性樹脂を用いた場合に、後述の太陽電池モジュールの封止の際の加熱処理で更に硬化させるようにしてもよい。また、接着剤として紫外線硬化樹脂を用いた場合の加熱処理については、後述の太陽電池モジュールの封止の際の加熱処理により兼用させてもよい。また、配線シートの凸部形成のために別途加熱処理を行うようにしてもよい。
本発明の配線シート付き太陽電池セルの製造方法においては、配線シートに凸部を形成させるために、隣り合うセル設置部の間に予め穴が設けられていることが好ましく、さらには穴が複数設けられることが好ましい。ここで、隣り合うセル設置部の間は、通常、セルの辺にそった線状の領域であり、複数の穴はその線状の領域に沿って、ほぼ一定の間隔で設けられていることが好ましい。これにより、配線シート付き太陽電池セルの製造工程において、予めプレス加工等により凸部が形成されていなくても、加熱処理が行われる際に、配線シート全体の隣り合うセル設置部の間に配線がセル設置側に突出した凸部が容易に形成される。本発明の配線シート付き太陽電池セルの製造方法においては、このような穴が設けられている態様の配線シートに限られず、代わりに溝を設けたものなど上述の配線シートのいずれをも用いることができる。
<太陽電池モジュール>
図7(a)および図7(b)に、本発明の太陽電池モジュールの一例およびその製造方法の一例を図解する模式的な断面図を示す。以下、図7(a)および図7(b)を参照して、本発明の太陽電池モジュールの一例の製造方法の一例について説明する。
図7(a)および図7(b)に、本発明の太陽電池モジュールの一例およびその製造方法の一例を図解する模式的な断面図を示す。以下、図7(a)および図7(b)を参照して、本発明の太陽電池モジュールの一例の製造方法の一例について説明する。
なお、以下においては、本発明の太陽電池モジュールの一例として、図5(a)および図5(b)に示す構成の配線シート付き太陽電池セルを封止材中に封止した構成の太陽電池モジュールについて説明するが、本発明の太陽電池モジュールの構成は、この構成に限定されないことは言うまでもない。
まず、図7(a)に示すように、図5(a)および図5(b)に示す構成の配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セル側に第1の透明樹脂31aを備えた透明基板30を設置するとともに、図5(a)および図5(b)に示す構成の配線シート付き太陽電池セルの配線シート側に第2の透明樹脂31bを備えた裏面保護シート32を設置する。
次に、第1の透明樹脂31aを配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セルに圧着させるとともに、第2の透明樹脂31bを配線シート付き太陽電池セルの配線シートに圧着させた状態で加熱処理することによって、第1の透明樹脂31aと第2の透明樹脂31bとを一体化させて硬化させる。これにより、図7(b)に示すように、第1の透明樹脂31aと第2の透明樹脂31bとが一体化してなる封止材31中に上記の配線シート付き太陽電池セルが封止されてなる本発明の太陽電池モジュールの一例が作製される。本発明においては、この加熱処理により、同時に配線シートの隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられることが好ましい。
図7(b)に示す太陽電池モジュールにおいては、硬化樹脂17の収縮力によって裏面電極型太陽電池セルが配線シートに強く圧着され、裏面電極型太陽電池セルのn型用電極24と配線シートのn型用配線12との圧着および裏面電極型太陽電池セルのp型用電極25と配線シートのp型用配線13との圧着がそれぞれ強化されて、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との間に良好な電気的接続が得られることになる。
ここで、配線シート付き太陽電池セルを封止材31中に封止するための圧着および加熱処理は、たとえばラミネータと呼ばれる真空圧着および加熱処理を行なう装置などを用いて行なうことができる。本発明においては、この加熱処理により、同時に配線シートのセル間に位置する部分に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられることが好ましい。
具体的には、たとえばラミネータにより第1の透明樹脂31aおよび第2の透明樹脂31bを熱変形させ、第1の透明樹脂31aおよび第2の透明樹脂31bを熱硬化させることにより、これらの透明樹脂が一体化されて封止材31が形成され、封止材31中に上記の配線シート付き太陽電池セルが包み込まれるようにして封止されることになる。
ここで、この際の加熱により、たとえば、配線シートの絶縁性基材を構成する樹脂シートが熱収縮し、一方、配線シートの配線を構成する金属箔が熱膨張した状態で樹脂組成物17aや第一の透明樹脂31aが硬化することで拘束され、元のサイズに戻らない。そして、配線シートのセル設置部においては裏面電極型太陽電池セルが配線シートを拘束しているため、隣り合うセル設置部の間に応力が集中し、隣り合う設置部の間において配線シートの変形が起こり、凸部が形成されることになる。したがって、裏面電極型太陽電池セルと配線シートと接合部分や目に付きやすい部分において、しわや亀裂等の変形を抑制して、優れた特性や外観を実現することができる。
なお、真空圧着とは、大気圧よりも減圧した雰囲気下で圧着させる処理のことである。ここで、圧着方法として真空圧着を用いた場合には、第1の透明樹脂31aと第2の透明樹脂31bとの間に空隙が形成されにくくなり、第1の透明樹脂31aと第2の透明樹脂31bとを一体化して形成された封止材31中に気泡が残留しにくくなる傾向にある点で好ましい。また、真空圧着を用いた場合には、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間の均一な圧着力の確保に有利となる傾向にもある。
ここで、透明基板30としては、太陽光に対して透明な基板であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ガラス基板などを用いることができる。
また、第1の透明樹脂31aおよび第2の透明樹脂31bとしては、太陽光に対して透明な樹脂を特に限定なく用いることができ、なかでも、エチレンビニルアセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム系樹脂からなる群から選択された少なくとも1種の透明樹脂を用いることが好ましい。この場合には、封止材31が耐候性に優れるとともに、太陽光の透過性が高くなるため、太陽電池モジュールの出力(特に、短絡電流または動作時電流)を大きく損なうことなく十分な強度で透明基板30に固着させることができる。これにより、太陽電池モジュールの長期信頼性を確保することができる傾向にある。
なお、第1の透明樹脂31aと第2の透明樹脂31bとしてはそれぞれ同一種類の透明樹脂を用いてもよく、異なる種類の透明樹脂を用いてもよい。
また、上記の配線シート付き太陽電池セルを封止材31中に封止する際の加熱処理は、たとえば、第1の透明樹脂31aおよび第2の透明樹脂31bがそれぞれエチレンビニルアセテート樹脂からなる場合には、たとえば100℃以上200℃以下の温度に第1の透明樹脂31aおよび第2の透明樹脂31bをそれぞれ加熱することにより行なうことができる。
また、裏面保護シート32としては、封止材31の裏面を保護することができるものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば従来から用いられているPETなどの耐候性フィルムを用いることができる。
また、封止材31中への水蒸気や酸素の透過を十分に抑制して長期的な信頼性を確保する観点から、裏面保護シート32は、たとえばアルミニウムなどの金属フィルムを含んでいても良い。
また、太陽電池モジュールの端面などの裏面保護シート32を密着させることが難しい部分にはたとえばブチルゴムテープなどの水分透過防止テープを用いて完全に密着させることもできる。
図8(a)および図8(b)に、本発明の太陽電池モジュールの一例の製造方法の他の一例を図解する模式的な断面図を示す。以下、図8(a)および図8(b)を参照して、本発明の太陽電池モジュールの一例の製造方法の他の一例について説明する。なお、以下においても、本発明の太陽電池モジュールの一例として、図5(a)および図5(b)に示す構成の配線シート付き太陽電池セルを封止材中に封止した構成の太陽電池モジュールについて説明するが、本発明の太陽電池モジュールの構成は、この構成に限定されないことは言うまでもない。
まず、図8(a)に示すように、配線シート付き太陽電池セルの配線シート側に裏面保護シート32のみを設置するとともに、配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セル側に第1の透明樹脂31aを備えた透明基板30を設置する。
次に、第1の透明樹脂31aを配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セルに圧着させた状態で加熱処理することによって、図8(b)に示すように、第1の透明樹脂31a中に配線シート付き太陽電池セルが包み込まれて封止されることになる。これにより、第1の透明樹脂31a中に上記の配線シート付き太陽電池セルが封止されてなる本発明の太陽電池モジュールの一例が作製される。
図8(b)に示す構成の太陽電池モジュールにおいても、硬化した硬化樹脂17の収縮力によって裏面電極型太陽電池セルが配線シートに強く圧着され、裏面電極型太陽電池セルのn型用電極24と配線シートのn型用配線12との圧着および裏面電極型太陽電池セルのp型用電極25と配線シートのp型用配線13との圧着がそれぞれ強化されて、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線との間に良好な電気的接続が得られることになる。
上記のようにして作製された本発明の太陽電池モジュールの一例においては、裏面電極型太陽電池セルの受光面に光が入射することによって発生した電流は裏面電極型太陽電池セルのn型用電極24およびp型用電極25からそれぞれ配線シートのn型用配線12およびp型用配線13に取り出される。そして、配線シートのn型用配線12およびp型用配線13に取り出された電流は、図1(a)に示すように、配線シート10の終端にそれぞれ位置しているn型用配線12aおよびp型用配線13bに電気的に接続された端子から裏面保護シート32を通して外部に取り出されることになる。
また、上記のようにして作製された本発明の太陽電池モジュールの一例においては、たとえばアルミニウム合金などからなるフレームが太陽電池モジュールの外周を取り囲むようにして取り付けられていてもよい。
本発明の太陽電池モジュールは、配線シート10の隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた点を特徴とするものである。隣り合うセル設置部の間とは上述のとおりであり、例えば、図5(a)に示すような配線シート10の隣り合うセル設置部の間10bである。また、凸部とは、例えば、配線シート付き太陽電池セルの断面図である図6に示す凸部10cのような部分である。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法においては、配線シートの各セル設置部に裏面電極型太陽電池セルが設置された状態で、少なくとも裏面電極型太陽電池セル側に封止材を配置して加熱処理を行う。
これらの加熱処理が施されると、たとえば、配線シートの絶縁性基材を構成する樹脂シートが熱収縮し、一方、配線シートの配線を構成する金属箔が熱膨張し、元のサイズに戻らないことがあり、このような特性を利用して配線シートに凸部を形成することができる。
ここで、上述の配線シート付き太陽電池セルの製造方法で説明したような加熱処理による凸部が形成されていても、形成されていなくても構わない。既に凸部が形成されている場合には、凸部の形状が変化することになり、上述の加熱工程と合せて、凸部を形成することになる。
このような封止工程での加熱処理によれば、配線シートにおける絶縁性基材の熱収縮や配線の熱膨張などによる熱変形をセル設置部で生じさせて凸部を形成することにより、裏面電極型太陽電池セルの接合位置、即ちセル設置部で熱変形による皺形状の発生等を抑えることができる。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法においては、配線シートに上記凸部を形成させるために、隣り合うセル設置部の間に穴が設けられていることが好ましく、さらには穴が複数設けられることが好ましい。これにより、配線シート付き太陽電池セルまたは太陽電池モジュールの製造工程において、加熱処理が行われる際に、配線シートの隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部が容易に形成される。本発明の太陽電池モジュールの製造方法においては、このような穴が設けられている態様の配線シートに限られず、代わりに溝を設けたものなど上述の配線シートのいずれをも用いることができる。
ここで、上述の封止のための加熱により、たとえば、配線シートの絶縁性基材を構成する樹脂シートが熱収縮し、一方、配線シートの配線を構成する金属箔が熱膨張した状態で樹脂組成物17aや第一の透明樹脂31aが硬化することで拘束され、元のサイズに戻らない。そして、配線シートのセル設置部においては裏面電極型太陽電池セルが配線シートを拘束しているため、隣り合うセル設置部の間に応力が集中し、隣り合う設置部の間において、凸部が形成されるように、配線シートの変形が起こる。このような変形により、配線シートの配線と裏面電極型太陽電池セルとの不要な接触が起こり得るが、上述したように、配線シートのセル設置部間の配線表面に絶縁層を設けることにより、そのような不具合の発生を抑えることができる。
なお、前述の配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの接合のための加熱処理により、既に配線シートが変形している場合には、封止工程での加熱により、その変形量が大きくなる場合もあり、接合のための加熱処理により配線シートが変形していなくても、封止工程での加熱により配線シートが変形することもあり得る。
また、上述の封止のための加熱により、配線シートの熱収縮や熱膨張が生じて配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの位置ずれが起こり得るが、上述したように、配線をセル設置側に突出させた凸部によってそのような位置ずれを抑え、更に凸部表面に絶縁層を設けることによって配線シートの配線と裏面電極型太陽電池セルとの短絡の発生を抑えることができる。さらに、封止材が流動化に起因する位置ずれについても、このような凸部により抑制できる。
なお、配線シートの変形や配線シートと太陽電池セルとの位置ずれは、太陽電池モジュール作製後においても、環境の温度変化に伴い、新たに発生する可能性もあるし、既に存在した変形部分の変形量が大きくなる可能性もある。
本発明によれば、配線シートの隣り合うセル設置部の間に配線をセル設置側に突出させた凸部を設けることにより、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとの位置ずれ、セル同士の接触、セル割れを抑えることができる。さらに、その凸部表面に絶縁層を設けることにより、絶縁不良や電気的なリーク、短絡、セル割れを抑制することができる。したがって、従来よりもセル間隔を狭くして変換効率を向上させることも可能となる。
<実施例1>
まず、配線シートの絶縁性基材としてPETフィルムを用意した。次に、PETフィルムの一方の表面の全面に厚さ35μmの銅箔を貼り合わせた。
まず、配線シートの絶縁性基材としてPETフィルムを用意した。次に、PETフィルムの一方の表面の全面に厚さ35μmの銅箔を貼り合わせた。
次に、PETフィルムの表面上の銅箔の一部をエッチングして図1(a)に示す形状にパターンニングすることによって、櫛形状のn型用配線12、櫛形状のp型用配線13、および櫛形状のn型用配線12と櫛形状のp型用配線13とを電気的に接続する帯状の接続用配線14を含む配線16を形成した。銅箔には、配線シート10の接続用配線14(図1)における裏面電極型太陽電池セル20の設置部の間10b(図5(a)、図6)に、125mmセル1枚あたり5個の穴をセルに平行に並ぶように設けた。
次に、配線16の帯状の接続用配線14上のセル設置側の全面に絶縁性フィルムを貼りあわせることで絶縁層を形成した。
次に、配線シート10のn型用配線12の表面およびp型用配線13の表面にそれぞれ樹脂組成物17aをディスペンサにより塗布した後に、図3(a)および図3(b)に示す構成の裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24が配線シート10のn型用配線12上に設置されるとともに、裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25が配線シート10のp型用配線13上に設置されるように、20枚の裏面電極型太陽電池セル20を配線シート10上にそれぞれ設置した。
次に、ラミネータを用いて加圧しながら150℃に樹脂組成物17aを加熱して硬化させることによって、裏面電極型太陽電池セル20のn型用電極24と配線シート10のn型用配線12とを接合するとともに、裏面電極型太陽電池セル20のp型用電極25と配線シート10のp型用配線13とを接合し、配線シート付き太陽電池セルを作製した。この加熱処理により、同時に配線シートの隣り合うセル設置部の間10bに図6に示すような凸部10cが設けられる。
その後、上記のようにして作製した配線シート付き太陽電池セルを、ガラス基板上に設置されたエチレンビニルアセテート樹脂(EVA樹脂)とPETフィルム上に設置されたEVA樹脂との間に設置した。その後、ラミネータ装置を用いて、真空圧着により、ガラス基板側のEVA樹脂を配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セル20に圧着させるとともに、PETフィルム側のEVA樹脂を配線シート付き太陽電池セルの配線シート10に圧着させた状態でEVA樹脂を125℃に加熱して硬化させた。これにより、ガラス基板とPETフィルムとの間で硬化したEVA樹脂中に配線シート付き太陽電池セルが封止されることによって実施例1の太陽電池モジュールが作製された。
以上のようにして作製された実施例1の太陽電池モジュールを120℃の高温環境下に設置した場合でも、配線シート10の絶縁性基材11であるPETフィルムの熱収縮に起因する裏面電極型太陽電池セル20同士の間隔はほとんど変化せず、セルの位置ずれも観察されず、絶縁不良、リーク、短絡、セル割れ等は発生しなかった。また、上記の配線シート付き太陽電池セルの封止工程においても、配線シート10の絶縁性基材11であるPETフィルムの熱収縮に起因する裏面電極型太陽電池セル20同士の間隔はほとんど変化せず、セルの位置ずれも観察されず、絶縁不良、リーク、短絡、セル割れ等は発生しなかった。
<実施例2>
実施例1では、樹脂組成物を用いて配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを接合してから、封止材による封止を行って太陽電池モジュールを作製したが、実施例2では、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを接合することなく、封止材による封止を行って太陽電池モジュールを作製するものである。
実施例1では、樹脂組成物を用いて配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを接合してから、封止材による封止を行って太陽電池モジュールを作製したが、実施例2では、配線シートと裏面電極型太陽電池セルとを接合することなく、封止材による封止を行って太陽電池モジュールを作製するものである。
ここでは、実施例1と異なるところだけを説明する。20枚の裏面電極型太陽電池セル20を配線シート10上にそれぞれ設置するまでは、実施例1と同様である。
次に、このようにして積層した配線シートおよび太陽電池セルを、ガラス基板上に設置されたエチレンビニルアセテート樹脂(EVA樹脂)とPETフィルム上に設置されたEVA樹脂との間に設置した。その後、ラミネータ装置を用いて、ガラス基板側のEVA樹脂を配線シート付き太陽電池セルの裏面電極型太陽電池セル20に圧着させるとともに、PETフィルム側のEVA樹脂を配線シート付き太陽電池セルの配線シート10に圧着させた状態でEVA樹脂を125℃に加熱して硬化させた。これにより、ガラス基板とPETフィルムとの間で硬化したEVA樹脂中に配線シート付き太陽電池セルが封止されることによって実施例2の太陽電池モジュールが作製された。上記の加熱処理により、同時に配線シート10の接続用配線14におけるセル設置部の間10bに設けられた複数の穴により、そこに応力が集中し、実施例1と同様に、図6(b)に示すような凸部10cを形成するように、配線シートが変形した。
以上のようにして作製された実施例2の太陽電池モジュールについて、120℃の高温環境下に設置した場合でも、配線シート10の絶縁性基材11であるPETフィルムの熱収縮に起因する裏面電極型太陽電池セル20同士の間隔はほとんど変化せず、セルの位置ずれも観察されず、絶縁不良、リーク、短絡、セル割れ等は発生しなかった。また、上記の配線シート付き太陽電池セルの封止工程においても、セルの位置ずれが観察されず、絶縁不良、リーク、短絡、セル割れ等は発生しなかった。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。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が含まれることが意図される。
本発明によれば、太陽光発電に用いるのに好適な太陽電池モジュール、配線シート付き太陽電池セル、配線シート付き太陽電池セルの製造方法および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。
10 配線シート、10a セル設置部、10b 隣り合うセル設置部の間、10c 凸部、10d 穴、11 絶縁性基材、12,12a n型用配線、13,13a p型用配線、14 接続用配線、16 配線、17a 樹脂組成物、17 硬化樹脂、18 実質的に直交する方向、20 裏面電極型太陽電池セル、21 半導体基板、22 n型不純物拡散領域、23 p型不純物拡散領域、24 n型用電極、25 p型用電極、26 パッシベーション膜、27 反射防止膜、30 透明基板、31 封止材、31a 第1の透明樹脂、31b 第2の透明樹脂、32 裏面保護シート。
Claims (7)
- 複数の裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続するための配線が絶縁性基材に設置された配線シートであって、
裏面電極型太陽電池セルが設置されるセル設置部を複数備え、隣り合う前記セル設置部の間に、前記配線をセル設置側に突出させた凸部が設けられた配線シート。 - 前記凸部の表面に、絶縁層が設けられている、請求項1記載の配線シート。
- 絶縁性基材および前記絶縁性基材に設置された配線を有する配線シートと、
前記配線シートに設置された複数の裏面電極型太陽電池セルとを含み、
前記配線シートは、前記裏面電極型太陽電池セルが設置される複数のセル設置部と、隣り合う前記セル設置部の間に、前記配線をセル設置側に突出させた凸部とを有し、
前記複数の裏面電極型太陽電池セルはそれぞれ、p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、前記p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に前記半導体基板の一方の面で接続するように形成された電極とを有しており、
前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線シートの前記セル設置部の前記配線とがそれぞれ電気的に接続されることによって前記複数の裏面電極型太陽電池セルが電気的に接続される、配線シート付き太陽電池セル。 - 前記配線シートの前記凸部の表面には、絶縁層が設けられている、請求項3に記載の配線シート付き太陽電池セル。
- 請求項3または4に記載の配線シート付き太陽電池セルが封止材により封止されてなる太陽電池モジュール。
- p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、前記p型不純物拡散領域および前記n型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に前記半導体基板の一方の面側で接続するように形成された電極とを有する裏面電極型太陽電池セルが、絶縁性基材、前記絶縁性基材に設置された配線および前記裏面電極型太陽電池セルを設置するセル設置部を有する配線シートの前記セル設置部に設置される配線シート付き太陽電池セルの製造方法において、
前記配線シートには前記セル設置部が複数あり、それぞれの前記セル設置部に前記裏面電極型太陽電池セルが設置され、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線シートとの間の少なくとも一部に接着剤を介在させた状態で、加熱処理して前記配線シートの隣り合う前記セル設置部間で前記配線を変形させることにより、前記配線をセル設置側に突出させた凸部を形成する、配線シート付き太陽電池セルの製造方法。 - p型不純物拡散領域およびn型不純物拡散領域が形成された半導体基板と、前記p型不純物拡散領域および前記n型不純物拡散領域のそれぞれに対応すると共に前記半導体基板の一方の面側で接続するように形成された電極とを有する裏面電極型太陽電池セルが、絶縁性基材、前記絶縁性基材に設置された配線および前記裏面電極型太陽電池を設置するセル設置部を有する配線シートの前記セル設置部に設置される太陽電池モジュールの製造方法において、
前記配線シートには前記セル設置部が複数あり、それぞれの前記セル設置部に前記裏面電極型太陽電池セルが設置された状態で、少なくとも前記裏面電極型太陽電池セル側に封止材を配置し、加熱処理して前記配線シートの隣り合う前記セル設置部間で前記配線を変形させることにより、前記配線をセル設置側に突出させた凸部を形成する、太陽電池モジュールの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN104241429A (zh) * | 2013-06-14 | 2014-12-24 | 三菱电机株式会社 | 受光元件模块及其制造方法 |
| JP2017517146A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-22 | サンパワー コーポレイション | 位置合わせ不要な太陽電池メタライゼーション |
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