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技術 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法およびリード線

出願人 三菱電機株式会社
発明者 西本陽一郎
出願日 2015年10月16日 (3年9ヶ月経過) 出願番号 2017-545075
公開日 2018年1月11日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 WO2017-064818
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置
主要キーワード 外面寸法 飛び石状 内面寸法 損失要素 中央領 両リード線 表面カバー材 要部上面図
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

受光面バス電極(104)は、受光面グリッド電極(103)との交差領域に、受光面バス電極(104)と受光面グリッド電極(103)とが重なっており受光面グリッド電極(103)の形状に対応した形状を有して受光面バス電極(104)の上面から突出した凸部(104a)を上面(104c)に有する。受光面側リード線(113)は、受光面バス電極(104)との接合面である下面(113c)に対向する上面が平坦面とされ、下面(113c)に凸部(104a)を収容可能な凹部(113a)を有し、凸部(104a)が凹部(113a)に収容された状態で凹部(113a)の底面と凸部(104a)の上部とが接合されているとともに、下面(113c)が受光面バス電極(104)の上面(104c)と接合されている。

概要

背景

結晶系シリコン太陽電池セルの構造は、pn接合が形成された光電変換部の上に反射防止膜成膜され、光電変換部の受光面側に形成された櫛型表面電極と、光電変換部の裏面の全面の裏面電極が配された構造が一般的である。表面電極と裏面電極とは、金属ペースト印刷および焼成されて形成される。通常は、光電変換部としてp型のシリコン基板が使用され、p型のシリコン基板の受光面側にn型不純物拡散層が形成されている。そして、p型のシリコン基板の裏面にp+層を形成するために、裏面電極の形成には、アルミニウムを含有するアルミニウムペーストが使用される。また、表面電極の形成には、印刷および焼成だけでn型不純物拡散層とコンタクトが取れる、銀を含有した銀ペーストが使用されている。

太陽電池セルの反射防止膜は、受光面における光の反射率を低減させる役割の他に、太陽電池セルの表面をパッシベーションするという重要な役割がある。シリコン基板の結晶内部のシリコン原子は、隣接する原子同士で共有結合して安定な状態にある。しかしながら、シリコン原子の配列の末端であるシリコン基板の表面のシリコン原子は、結合すべき隣接原子が不在となり、未結合手またはダングリングボンドと呼ばれる不安定なエネルギー準位状態が出現する。

ダングリングボンドは、電気的に活性である。このため、シリコン基板の内部で光生成されたキャリア再結合させてしまい、太陽電池セルの発電特性を低下させて発電特性の損失を生じさせる要因となる。この発電特性の損失を抑制するために、太陽電池セルでは、シリコン基板の表面に何らかの表面終端化処理が施されて、ダングリングボンドを低減する工夫が行われている。

太陽電池セルにおいて、電極の下部領域のように金属とシリコンとが接触する界面では、ダングリングボンドが終端化されず、キャリアの再結合速度が非常に大きいことが知られている。電極は、太陽電池セル内で発生したキャリアを取り出すために必要である。しかしながら、電極の下部領域は、太陽電池セルの発電特性の大きな損失要素になる。このため、太陽電池セルにおいては、電極面積を低減することが求められている。

電極の下部領域おける金属とシリコンとの接触に起因した発電特性の損失を低減するために、たとえば特許文献1には、光生成されたキャリアをシリコン基板から取り出す取出し電極がシリコン基板に接触するように形成される第1電極と、第1電極で集められたキャリアを集める集電極が第1電極に接触するように形成される第2電極とを有し、第2電極とシリコン基板が、少なくとも第1電極と第2電極の接触点以外において部分的にしか又は全く接していない太陽電池が開示されている。特許文献1の太陽電池によれば、第1電極のみをシリコン基板の表面と接触させ、第2電極をシリコン基板の表面と接触させないことで、太陽電池の高効率化を図っている。

概要

受光面バス電極(104)は、受光面グリッド電極(103)との交差領域に、受光面バス電極(104)と受光面グリッド電極(103)とが重なっており受光面グリッド電極(103)の形状に対応した形状を有して受光面バス電極(104)の上面から突出した凸部(104a)を上面(104c)に有する。受光面側リード線(113)は、受光面バス電極(104)との接合面である下面(113c)に対向する上面が平坦面とされ、下面(113c)に凸部(104a)を収容可能な凹部(113a)を有し、凸部(104a)が凹部(113a)に収容された状態で凹部(113a)の底面と凸部(104a)の上部とが接合されているとともに、下面(113c)が受光面バス電極(104)の上面(104c)と接合されている。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グリッド電極バス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、リード線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールを得ることを目的とする

効果

実績

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請求項1

光電変換部を有する半導体基板の一面側において既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極と、前記半導体基板の前記一面側において前記既定の方向と交差する方向に延在するバス電極と、前記既定の方向と交差する方向に延在して前記バス電極上に重ねられて接合されたリード線と、を備え、前記バス電極は、前記グリッド電極との交差領域に、前記バス電極と前記グリッド電極とが重なっており前記グリッド電極の形状に対応した形状を有して前記バス電極の上面から突出した凸部を上面に有し、前記リード線は、前記バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされ、前記下面に前記凸部を収容可能な凹部を有し、前記凸部が前記凹部に収容された状態で前記凹部の底面と前記凸部の上部とが接合されているとともに、前記下面が前記バス電極の上面と接合されていること、を特徴とする太陽電池モジュール

請求項2

前記バス電極と前記リード線とが、はんだまたは導電性接着剤により接合されていること、を特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。

請求項3

前記凹部は、前記凸部の形状に対応した形状で前記既定の方向と交差する方向において複数配置されており、前記リード線は、前記凸部が前記凹部に嵌め込まれた状態で前記凸部と前記凹部とが接合されているとともに、前記下面が前記バス電極の上面と接合されていること、を特徴とする請求項2に記載の太陽電池モジュール。

請求項4

前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において連続して配置されていること、を特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュール。

請求項5

前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において2つに分割して配置されていること、を特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュール。

請求項6

前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔と同じであること、を特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。

請求項7

nを2以上の整数とするとき、前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔の1/nであること、を特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載の太陽電池モジュール。

請求項8

光電変換部を有する半導体基板の一面側に、既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極を印刷して形成する第1工程と、前記半導体基板の前記一面側に、前記既定の方向と交差する方向に延在するバス電極を印刷して形成する第2工程と、前記バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされるとともに前記下面に凹部を有するリード線を、前記既定の方向と交差する方向に延在させて前記バス電極上に重ねて接合する第3工程と、を含み、前記第1工程と前記第2工程とを行うことにより、前記グリッド電極と前記バス電極との交差領域に、前記バス電極と前記グリッド電極とが重なっており前記グリッド電極の形状に対応した形状を有して前記バス電極の上面から突出した凸部が形成され、前記第3工程では、前記凸部を前記凹部に収容した状態で前記凹部の底面と前記凸部の上部とを接合するとともに、前記リード線の下面を前記バス電極の上面と接合すること、を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

請求項9

前記バス電極と前記リード線とを、はんだまたは導電性接着剤により接合すること、を特徴とする請求項8に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項10

前記凹部は、前記凸部の形状に対応した形状で前記既定の方向と交差する方向において複数配置されており、前記凸部を前記凹部に嵌め込んだ状態で前記凸部と前記凹部とを接合するとともに、前記リード線の下面と前記バス電極の上面とを接合すること、を特徴とする請求項9に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項11

前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において連続して形成されること、を特徴とする請求項10に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項12

前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において2つに分割して形成されること、を特徴とする請求項10に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項13

前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔と同じであること、を特徴とする請求項10から12のいずれか1つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項14

nを2以上の整数とするとき、前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔の1/nであること、を特徴とする請求項10から12のいずれか1つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、個々の太陽電池セル電極同士がタブ線により相互接続された太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。

背景技術

0002

結晶系シリコン太陽電池セルの構造は、pn接合が形成された光電変換部の上に反射防止膜成膜され、光電変換部の受光面側に形成された櫛型表面電極と、光電変換部の裏面の全面の裏面電極が配された構造が一般的である。表面電極と裏面電極とは、金属ペースト印刷および焼成されて形成される。通常は、光電変換部としてp型のシリコン基板が使用され、p型のシリコン基板の受光面側にn型不純物拡散層が形成されている。そして、p型のシリコン基板の裏面にp+層を形成するために、裏面電極の形成には、アルミニウムを含有するアルミニウムペーストが使用される。また、表面電極の形成には、印刷および焼成だけでn型不純物拡散層とコンタクトが取れる、銀を含有した銀ペーストが使用されている。

0003

太陽電池セルの反射防止膜は、受光面における光の反射率を低減させる役割の他に、太陽電池セルの表面をパッシベーションするという重要な役割がある。シリコン基板の結晶内部のシリコン原子は、隣接する原子同士で共有結合して安定な状態にある。しかしながら、シリコン原子の配列の末端であるシリコン基板の表面のシリコン原子は、結合すべき隣接原子が不在となり、未結合手またはダングリングボンドと呼ばれる不安定なエネルギー準位状態が出現する。

0004

ダングリングボンドは、電気的に活性である。このため、シリコン基板の内部で光生成されたキャリア再結合させてしまい、太陽電池セルの発電特性を低下させて発電特性の損失を生じさせる要因となる。この発電特性の損失を抑制するために、太陽電池セルでは、シリコン基板の表面に何らかの表面終端化処理が施されて、ダングリングボンドを低減する工夫が行われている。

0005

太陽電池セルにおいて、電極の下部領域のように金属とシリコンとが接触する界面では、ダングリングボンドが終端化されず、キャリアの再結合速度が非常に大きいことが知られている。電極は、太陽電池セル内で発生したキャリアを取り出すために必要である。しかしながら、電極の下部領域は、太陽電池セルの発電特性の大きな損失要素になる。このため、太陽電池セルにおいては、電極面積を低減することが求められている。

0006

電極の下部領域おける金属とシリコンとの接触に起因した発電特性の損失を低減するために、たとえば特許文献1には、光生成されたキャリアをシリコン基板から取り出す取出し電極がシリコン基板に接触するように形成される第1電極と、第1電極で集められたキャリアを集める集電極が第1電極に接触するように形成される第2電極とを有し、第2電極とシリコン基板が、少なくとも第1電極と第2電極の接触点以外において部分的にしか又は全く接していない太陽電池が開示されている。特許文献1の太陽電池によれば、第1電極のみをシリコン基板の表面と接触させ、第2電極をシリコン基板の表面と接触させないことで、太陽電池の高効率化を図っている。

先行技術

0007

国際公開第2012/077568号

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上記特許文献1の太陽電池によれば、グリッド電極である第1電極とバス電極である第2電極との形成に異なるペーストを用いるため、表面電極の形成には複数回のペーストの印刷を要する。そして、バス電極は、下部にグリッド電極がある領域のみが盛り上る構造となる。

0009

通常、グリッド電極とバス電極とは同時に印刷される。この場合、バス電極の表面は比較的フラットとなり、リード線との相互接続の際に、リード線との接合面積を十分に取ることができる。しかしながら、特許文献1の技術では、バス電極の表面に凹凸が形成されるため、リード線がバス電極の凸部のみで接合することになる。このため、リード線とバス電極との接合面積が十分に確保できず、リード線とバス電極とが剥がれやすくなるため、太陽電池モジュールの長期信頼性に悪影響を与える可能性が懸念される。また、特許文献1の太陽電池以外でも、何らかの理由によりグリッド電極とバス電極との印刷を別々の印刷工程で行う場合には、バス電極は、下部にグリッド電極がある領域のみが盛り上る構造となる。

0010

たとえば、リード線とバス電極の凹部との隙間に半田流し込むことにより、リード線とバス電極との接合領域を増やすことが考えられる。しかしながら、一般にはリード線の表面に被覆された半田を溶融してリード線とバス電極との接続が行われる。このため、リード線とバス電極の凹部との隙間に半田を流し込むために十分な量の半田をリード線の表面に被覆できないという問題、半田の使用量が増えるという問題等の他の問題が生じる。

0011

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グリッド電極とバス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、リード線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池モジュールが、光電変換部を有する半導体基板の一面側において既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極と、半導体基板の一面側において既定の方向と交差する方向に延在するバス電極と、既定の方向と交差する方向に延在してバス電極上に重ねられて接合されたリード線と、を備える。バス電極は、グリッド電極との交差領域に、バス電極とグリッド電極とが重なっておりグリッド電極の形状に対応した形状を有してバス電極の上面から突出した凸部を上面に有する。リード線は、バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされ、下面に凸部を収容可能な凹部を有し、凸部が凹部に収容された状態で凹部の底面と凸部の上部とが接合されているとともに、下面がバス電極の上面と接合されている。

発明の効果

0013

本発明にかかる太陽電池モジュールは、グリッド電極とバス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、タブ線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの斜視図
本発明の実施の形態1にかかる複数の太陽電池セルがリード線により順次接続されてなる太陽電池セルアレイが太陽電池パネル内に封止されている状態を示す斜視図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルにおいて隣接する2つの太陽電池セルの接続状態を示す要部断面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルアレイにおいて複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された状態を受光面側である上方から見た斜視図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルアレイにおいて複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された状態を受光面側と反対側である下方から見た斜視図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルの上面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルの裏面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルの受光面バス電極受光面側リード線を接合した状態を受光面側から見た上面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルの裏面バス電極に裏面側リード線を接合した状態を受光面側と反対側である裏面側から見た裏面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面であり、図10におけるXI−XI線における要部断面
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線を示す要部上面図
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線を示す要部下面図
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図12におけるXIV−XIV線における要部断面図
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図12におけるXV−XV線における要部断面図
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線に半田が被覆された状態を示す要部上面図
本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線が受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの製造方法の手順を示すフローチャート
本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルを構成する各部材を積層する状態を示す太陽電池パネルの分解斜視図
本発明の実施の形態1において表面に半田が被覆された状態の受光面側リード線を形成する加工装置の一例を示す模式図
本発明の実施の形態1にかかる他の受光面側リード線を示す要部断面図であり、図14に対応する断面図
本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図
本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面バス電極を示す要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線を示す要部上面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線を示す要部下面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線を示す要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線を示す要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図26におけるXXX−XXX線における要部断面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線が実施の形態2にかかる太陽電池セルの受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部の形成位置における受光面側リード線の長手方向における断面図
本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線が実施の形態2にかかる太陽電池セルの受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部が形成されていない位置における受光面側リード線の長手方向における断面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線を示す要部上面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線を示す要部下面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図33におけるXXXV−XXXV線における要部断面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図33におけるXXXVI−XXXVI線における要部断面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図33におけるXXXVII−XXXVII線における要部断面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線が図22から図25に示した受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部の形成位置における受光面側リード線の長手方向における断面図
本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線が図22から図25に示した受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部が形成されていない位置における受光面側リード線の長手方向における断面図
本発明の実施の形態4にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図
本発明の実施の形態4にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図であり、図40におけるXLI−XLI線における要部断面図
本発明の実施の形態4にかかる受光面バス電極に受光面側リード線が接合された状態を示す要部断面図

実施例

0015

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

0016

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の斜視図である。図1では、太陽電池パネル1が、太陽電池パネル1を構成する部材である太陽電池モジュール10と該太陽電池モジュール10の外縁部を全周にわたって囲む枠部材20とに分解された状態を示している。図2は、本発明の実施の形態1にかかる複数の太陽電池セル100がリード線11により順次接続されてなる太陽電池セルアレイ30が太陽電池パネル1内に封止されている状態を示す斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1において隣接する2つの太陽電池セル100の接続状態を示す要部断面図である。図3では、太陽電池セル100の接続方向である既定の第1の方向、すなわちX方向に沿った断面を示している。

0017

図4は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルアレイ30において複数の太陽電池セル100が電気的に直列に接続された状態を受光面側である上方から見た斜視図である。図5は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セルアレイ30において複数の太陽電池セル100が電気的に直列に接続された状態を受光面側と反対側である下方から見た斜視図である。図6は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100の上面図である。図7は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100の裏面図である。図8は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100の受光面バス電極104に受光面側リード線113を接合した状態を受光面側から見た上面図である。図9は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100の裏面バス電極105に裏面側リード線114を接合した状態を受光面側と反対側である裏面側から見た裏面図である。

0018

太陽電池パネル1は、図1に示すように平板状の太陽電池モジュール10と、該太陽電池モジュール10の外縁部を全周にわたって囲む枠部材20とを有している。太陽電池モジュール10は、図2および図3に示すように同一平面上において直交する縦方向および横方向に複数配列された太陽電池セル100が樹脂封止され、その受光面側が透光性を有するガラスなどの表面カバー材111で覆われ、非受光面側である裏面側が裏面カバー材112で覆われて構成されている。

0019

枠部材20は、アルミニウムなどの金属材料押出成型にて作製され、図1に示すように長手方向に垂直な断面がコの字形を成すコ字状部で太陽電池モジュール10の外縁部を全周にわたって覆う。枠部材20は、ブチル系封止材またはシリコン系の接着剤などを介して太陽電池パネル1に固定され、太陽電池パネル1を補強するとともに、太陽電池パネル1を住宅もしくはビルなどの建物、地面または構造物に設けられた架台に取り付けるための役割を有する。

0020

太陽電池パネル1は、図3に示すように、受光面側から、ガラス基板などの透光性を有する表面カバー材111と、太陽電池セルアレイ30がエチレン酢酸ビニル共重合体(Ethylene-Vinyl Acetate:EVA)等の樹脂115で封止されたセル配置層116と、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate:PET)またはポリフッ化ビニル(Polyvinyl Fluoride:PVF)等からなる耐候性に優れた裏面カバー材112とが、積層された構成とされている。太陽電池セルアレイ30は、図3から図5に示すように、複数の太陽電池セル100が受光面側リード線113および裏面側リード線114により電気的に直列に順次接続されて構成されている。

0021

太陽電池セル100は、150μm〜300μm程度の厚みのp型シリコンをたとえばp型不純物拡散層としての基板として以下のように構成される。シリコン基板としては、高光電変換効率を実現できる単結晶シリコン基板を用いるのが主流である。太陽電池セル100においてp型の不純物拡散層であるp型層となるp型単結晶シリコン基板101の一面側には、リン拡散によって図示しないn型の不純物拡散層であるn型拡散層が形成されている。p型単結晶シリコン基板101とn型拡散層とにより、光電変換を行って発電する光電変換部が構成されている。そして、入射光反射を防止して光電変換効率を向上させるためのシリコン窒化膜よりなる図示しない反射防止膜が表面処理によりn型拡散層上に設けられて、太陽電池セル100の受光面とされている。また、p型単結晶シリコン基板101の裏面側には、高濃度不純物を含んだ図示しないp+層が形成され、さらに入射光の反射および電力の取り出しを目的として裏面のほぼ全面にわたってアルミニウムによる裏面集電電極102が設けられている。なお、以下の図面では、n型拡散層とp+層とを含めてp型単結晶シリコン基板101と表記する場合がある。

0022

また、図3図4および図6に示すように示すようにp型単結晶シリコン基板101の受光面には、入射光から変換された電気エネルギーを取り出す受光面側電極として、グリッド電極とバス電極とを有する。すなわち、p型単結晶シリコン基板101の受光面には、銀で形成された細線電極である受光面グリッド電極103と、同じく銀で形成された受光面リード接続電極である所定幅の受光面バス電極104とが形成され、それぞれ底面部において上記n型拡散層と電気的に接続している。なお、図示の関係上、図3においては受光面グリッド電極103の記載を省略している。

0023

受光面バス電極104は、太陽電池セル100の接続方向である第1の方向、すなわちX方向に沿って2本が平行に形成されている。受光面グリッド電極103は、第2の方向、すなわちY方向に沿って多数本が長尺細形に並列配置されている。ここでの第2の方向は、受光面バス電極104と90度の角度で交差する方向である。また、受光面グリッド電極103は、幅方向において既定の受光面グリッド電極の配置間隔D1で配置されている。以下、受光面グリッド電極の配置間隔D1を配置間隔D1と呼ぶ。配置間隔D1は、受光面グリッド電極103の幅方向、すなわち、第1の方向において隣り合う受光面グリッド電極103の、幅方向における中心位置間の距離である。

0024

受光面グリッド電極103は、受光面にて発電した電力を無駄なく取り出すために、できるだけ細く、また表面である受光面の全体にわたるように形成されている。太陽光が当たることによって、図6に示される受光面側の電極がマイナス電極図7に示される裏面側の電極がプラス電極となる。なお、第2の方向が第1の方向と交差する角度、すなわち受光面グリッド電極103が受光面バス電極104と交差する角度は、90度に限定されない。

0025

受光面バス電極104は、図3および図4に示すように受光面側リード線113が接続されて、受光面グリッド電極103によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている。なお、図4において、受光面バス電極104は、受光面側リード線113より細く記載されているが、これは、受光面バス電極104と受光面側リード線113とが重なる様子をわかりやすく表現するためであり、実際には受光面バス電極104と受光面側リード線113とは同じ幅であるか、あるいは受光面バス電極104の方が光面側リード線113より若干幅が広い。

0026

一方、図3図5および図7に示すようにp型単結晶シリコン基板101の裏面には、該裏面のほぼ全面を覆うようにしてアルミニウムからなる裏面集電電極102が設けられている。また、p型単結晶シリコン基板101の裏面における受光面バス電極104と対応した位置、すなわちp型単結晶シリコン基板101の面方向において受光面バス電極104と重なる位置には、銀からなる裏面リード接続電極である裏面バス電極105が太陽電池セル100の接続方向である第1の方向に延びて形成されている。裏面集電電極102と裏面バス電極105とにより裏面側電極が構成されている。裏面バス電極105は、図3および図5に示すように裏面側リード線114が接続されて、裏面集電電極102によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている。なお、裏面バス電極105は、本実施の形態1で示すように直線状なもののほかに、離散的ドット状、すなわち飛び石状に設けられる場合もある。

0027

このように構成された太陽電池セル100では、太陽光が太陽電池セル100の受光面側、すなわち反射防止膜が形成された側から照射されて、内部のpn接合面であるp型層とn型拡散層との接合面に到達すると、このpn接合面において合体していた電荷であるホール電子が分離する。分離した電子はn型拡散層に向かって移動する。n型拡散層に達した電子は、受光面グリッド電極103により集電される。一方、分離したホールはp+層に向かって移動する。p型単結晶シリコン基板101のp+層に達したホールは裏面集電電極102により集電される。これにより、n型拡散層とp+層との間に、p+層の電位が高くなるようにして電位差が発生する。この結果、n型拡散層に接続した受光面側電極がマイナス極、p+層に接続した裏面側電極がプラス極となって、図示しない外部回路を接続すれば電流が流れ、太陽電池としての動作を示す。太陽電池セルの1枚の出力電圧は小さいが、太陽電池モジュール10においてはこの太陽電池セル100を複数枚直列に或いは並列に電気的に接続することにより使用しやすい電圧まで大きくできる。

0028

複数の太陽電池セル100は、図3図5に示すように、受光面側リード線113および裏面側リード線114により、第1の方向である図中X方向に直列に接続されている。第1の方向は、太陽電池セル100の接続方向であり、受光面バス電極104と裏面バス電極105との延在方向である。ただし、太陽電池セルアレイ30の端部においては、太陽電池セル100がY方向に接続されている箇所もある。なお、受光面側リード線113および裏面側リード線114として、一般的にタブ線と呼ばれる、半田が供給された、すなわち半田が被覆あるいは塗布された帯状の平板銅線を用いている。

0029

すなわち、図3図5に示すように、太陽電池セル100の直列接続は、第1の方向に配列された複数の太陽電池セル100において、第1の太陽電池セル100である第1の太陽電池セル100Aの受光面バス電極104と、これに隣接する第2の太陽電池セル100である第2の太陽電池セル100Bの裏面バス電極105とを帯状のリード線11である受光面側リード線113と裏面側リード線114とにより電気的に接続することによりなされている。

0030

本実施の形態1においてリード線11は、受光面側リード線113と裏面側リード線114とに分割して設けられている。両リード線のうち、受光面側リード線113は、図4に示すように、受光面バス電極104の上に重ねられて第1の方向である図中X方向に延在し、当該受光面バス電極104に半田接合されて当該受光面バス電極104に機械的および電気的に接続されている。なお、図4図5および図8に示すように、受光面側リード線113には、太陽電池セル100より長さを長くされた延長部113eが設けられており、受光面バス電極104上に半田接合された際、一端側に突出する。

0031

裏面側リード線114は、裏面バス電極105上に重ねられて第1の方向である図中X方向に延在し、当該裏面バス電極105に半田接合されて当該裏面バス電極105に機械的および電気的に接続されている。そして、第1の太陽電池セル100である第1の太陽電池セル100Aと第2の太陽電池セル100である第2の太陽電池セル100Bとを電気的に直列接続するために、第1の太陽電池セル100である第1の太陽電池セル100Aの受光面側リード線113と第2の太陽電池セル100である第2の太陽電池セル100Bの裏面側リード線114とが半田接合されている。すなわち、第1の太陽電池セル100である第1の太陽電池セル100Aの受光面側リード線113の延長部113eが、隣接する第2の太陽電池セル100である第2の太陽電池セル100Bの裏面側に配置され、裏面バス電極105上に半田接合されている裏面側リード線114に半田接合されている。

0032

ここでは、隣接する2つの第1の太陽電池セル100Aと第2の太陽電池セル100Bの接続についてのみ説明しているが、実際には、同様の接続が繰り返されて複数の太陽電池セル100が電気的に直列に接続されている。なお、本実施の形態1においては、リード線11は、上記のように受光面側リード線113と裏面側リード線114とに分割して設けられているが、連続する1本のリード線とされてもよい。

0033

本実施の形態1にかかる太陽電池セル100において、受光面グリッド電極103と受光面バス電極104とは、後述するように銀を含有した金属ペーストが印刷され、焼成されることにより形成されたペースト電極である。そして、金属ペーストの印刷は、受光面グリッド電極103の形成用の金属ペーストが印刷された後に、受光面バス電極104の形成用の金属ペーストが印刷される。そして、受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との電気的接続を形成するために、受光面バス電極104の形成用の金属ペーストは、一部が受光面グリッド電極103の形成用の金属ペースト上に重ねて印刷されて形成されている。すなわち、受光面グリッド電極103は、受光面バス電極104の下部領域においても、第2の方向である図中Y方向に連続して延在している。

0034

このため、受光面バス電極104の上面104cには、図10および図11に示すように、平坦面104bと、受光面グリッド電極103上に受光面バス電極104が重なって盛り上がった、上面104cから突出した凸部104aと、が形成されている。凸部104aは、受光面バス電極104の幅方向の全幅において連続して形成されている。平坦面104bは、受光面バス電極104の上面104cにおいて凸部104aが形成されていない全領域である。

0035

図10は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100における受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部上面図である。接続部は、受光面グリッド電極103と受光面バス電極104とが交差する交差領域である。図11は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池セル100における受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部断面図であり、図10におけるXI−XI線における要部断面図である。ここでは、受光面グリッド電極103は、長手方向に垂直な断面形状が半円形状とされている。なお、受光面グリッド電極103の、長手方向に垂直な断面形状は、半円形状に限定されない。

0036

一方、受光面側リード線113は、図12から図15に示すように、受光面バス電極104との接合面である下面113cに、凸部104aの形状に対応した形状を有して幅方向に延在する凹部113aと、平坦面113bと、を有する。すなわち、受光面側リード線113は、受光面バス電極104上に現れる凹凸形状に対応した形状を有する凹部113aが下面113cに形成されている。図12は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113を示す要部上面図である。図13は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113を示す要部下面図である。図14は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113を示す要部断面図であり、図12におけるXIV−XIV線における要部断面図である。図15は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113を示す要部断面図であり、図12におけるXV−XV線における要部断面図である。

0037

受光面側リード線113の長手方向は、第1の方向、すなわちX方向に対応している。平坦面113bは、受光面側リード線113の下面において凹部113aが形成されていない全領域である。凹部113aは、受光面側リード線113の幅方向の全幅において、長尺細長に形成されている。また、凹部113aは、受光面側リード線113の長手方向において既定の凹部の配置間隔D2で配置されている。以下、凹部の配置間隔D2を配置間隔D2と呼ぶ。配置間隔D2は、受光面側リード線113の長手方向において隣り合う凹部113aの、幅方向における中心位置間の距離である。凹部113aの配置間隔D2は、配置間隔D1と同じである。

0038

また、受光面側リード線113は、下面113cに対向する上面113dが平坦面とされている。受光面側リード線113の材料としては、凹部113aを形成するために機械的強度があり加工性が良く、且つ安価な材料として、銅が好適である。

0039

このように構成された受光面側リード線113は、図16に示すように、表面に半田121が被覆されて用いられる。図16は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113に半田121が被覆された状態を示す要部上面図である。

0040

図17は、本発明の実施の形態1にかかる受光面側リード線113が受光面バス電極104に接合された状態を示す要部断面図である。受光面側リード線113は、図17に示すように受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線113の凹部113aに収容された状態で受光面バス電極104上に配置されて、半田121により受光面バス電極104に接合されている。すなわち、受光面バス電極104の凸部104aは、受光面側リード線113の下面113cの凹部113aに嵌め込まれた状態で、半田121を介して凹部113aに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極104の平坦面104bは、半田121を介して受光面側リード線113の下面113cの平坦面113bに隙間無く接合されている。

0041

これにより、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104の凸部104aと平坦面104bとの全体が受光面側リード線113の下面113cに接合されている。すなわち、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104と受光面側リード線113との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極104と受光面側リード線113との高い接合強度が得られる。このため、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104と受光面側リード線113とが剥がれにくく、受光面バス電極104と受光面側リード線113とが断線する確率が低く、電気的接合信頼性が高い。したがって、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104と受光面側リード線113との電気的接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールを実現している。

0042

また、受光面側リード線113の凹部113aの底部の厚みを薄くすることにより、受光面側リード線113の厚みを薄くすることができ、太陽電池モジュール10の厚みを薄くすることが可能である。一方、受光面側リード線113における平坦面113bの部分は、凹部113aの深さと凹部113aの底部の厚みとの合計の寸法の厚みを有する。このため、受光面側リード線113は、受光面側リード線113の厚みが面方向の全体にわたって均一とされている場合、すなわち凹部113aの底部の厚みとされている場合と比較して、厚み方向における断面積を広く確保できるため、電気抵抗を十分に低減でき、また高い剛性が得られる。

0043

なお、ここでは図10に示すように比較的単純な受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との組み合わせによる電極パターンを例に説明したが、電極パターンは特に限定されない。すなわち、下部に受光面グリッド電極103が存在することにより受光面バス電極104の上面104cに現れる凸部104aの形状に対応する形状を有して、該凸部104aを収容して該凸部104aと接合可能な凹部113aを受光面側リード線113の下面113cに設け、凸部104aが凹部113aに収まるように受光面側リード線113を受光面バス電極104上に配置し、接続できれば上述した効果が得られる。

0044

なお、受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線113の凹部113aに収容された状態で半田121により凸部104aと凹部113aとを接合する。このため、凹部113aの内面寸法は、凸部104aに対応した形状を有するとともに凸部104aの外面寸法よりも、接合に用いる半田121の厚さ分程度、例えば30μm程度大きくされている。

0045

つぎに、上記のように構成された太陽電池パネル1の製造方法について説明する。図18は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の製造方法の手順を示すフローチャートである。図19は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1を構成する各部材を積層する状態を示す太陽電池パネル1の分解斜視図である。なお、以下で説明する工程は、受光面バス電極104への受光面側リード線113の接続方法以外は、シリコン基板を用いた一般的な太陽電池パネルの製造工程と同様である。

0046

テップS10において、複数の太陽電池セル100が作製される。まずp型単結晶シリコン基板101が、熱酸化炉投入されてオキシ塩化リン(POCl3)蒸気の存在下で加熱される。これにより、p型単結晶シリコン基板101の表面にリンガラス層が形成され、該リンガラス層からp型単結晶シリコン基板101中にリン拡散されて、p型単結晶シリコン基板101の表層にn型拡散層が形成される。

0047

つぎに、フッ酸溶液中でp型単結晶シリコン基板101の表層のリンガラス層が除去される。その後、反射防止膜としての窒化シリコン膜SiN膜)が、受光面側の電極の形成領域を除いたn型拡散層上にプラズマCVD法により形成される。反射防止膜の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定される。なお、反射防止膜は、屈折率の異なる2層以上の膜が積層されて形成されてもよい。また、反射防止膜は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成されてもよい。

0048

つぎに、銀を含有する銀ペーストが、p型単結晶シリコン基板101の受光面に、受光面グリッド電極103の形状にスクリーン印刷により印刷される。その後、銀ペーストが、p型単結晶シリコン基板101の受光面に、受光面バス電極104の形状にスクリーン印刷により印刷される。ここで、受光面グリッド電極103は、p型単結晶シリコン基板101の基板面方向においてp型単結晶シリコン基板101の正方形状の4辺のうち対向する一対の辺と平行な方向に印刷される。また、受光面バス電極104は、p型単結晶シリコン基板101の正方形状の4辺のうち対向する他の一対の辺と平行な方向に印刷される。

0049

また、アルミニウムを含有するアルミニウムペーストが、p型単結晶シリコン基板101の裏面のほぼ全面に、スクリーン印刷によって印刷される。その後、銀を含有する銀ペーストが、印刷されたアルミニウムペースト上に、裏面バス電極105の形状にスクリーン印刷によって印刷される。そして、p型単結晶シリコン基板101に焼成処理が実施され、受光面グリッド電極103、受光面バス電極104、裏面集電電極102、裏面バス電極105が形成される。以上のようにして、太陽電池セル100が作製される。

0050

つぎに、ステップS20において、太陽電池セル100にリード線11が接続される。まず、表面に半田121が被覆された受光面側リード線113が、受光面バス電極104上に重ね合わせて配置される。また、表面に半田121が被覆された裏面側リード線114が、裏面バス電極105上に重ね合わせて配置される。

0051

このとき、受光面側リード線113は、下面113cを受光面バス電極104の上面104cに対向させて配置される。また、受光面側リード線113は、受光面バス電極104の凸部104aの位置が受光面側リード線113の凹部113aに位置に位置合わせされて、受光面バス電極104上に配置される。これにより、受光面バス電極104の凸部104aは、受光面側リード線113の凹部113aに収容された状態となる。また、受光面バス電極104の平坦面104bは、受光面側リード線113の平坦面113bに対向した状態となる。

0052

受光面側リード線113と受光面バス電極104との相互接続においては、表面に半田121が被覆された平板銅線133がリールから繰り出されて、ローラ装置等の矯正手段により巻き癖が矯正された後に切断されて受光面バス電極104上に配置される。ここで、巻き癖の矯正工程と、受光面バス電極104上への配置工程との間に、図20に示すような上ローラ131と下ローラ132とよる加工工程を設けることにより、容易に表面に半田121が被覆された状態の受光面側リード線113を形成することができる。図20は、本発明の実施の形態1において表面に半田121が被覆された状態の受光面側リード線113を形成する加工装置の一例を示す模式図である。

0053

上ローラ131は、表面に突起の無い円柱状のローラである。下ローラ132は、凹部113aに対応した突起132aが表面に配置されたローラである。半田が被覆された平板銅線133を上ローラ131と下ローラ132との間に通すことにより、凹部113aが形成された受光面側リード線113の表面に半田121が被覆された状態のリード線を容易に形成できる。また、ローラではなく、プレス板を用いて平板銅線に凹部113aを形成してもよい。なお、平板銅線133に凹部113aを形成する加工は、受光面側リード線113が受光面バス電極104上に配置される前であればいつ行われてもよい。

0054

また、上述したように平板銅線133に凹部113aを形成する加工を行うことができるため、平板銅線133として汎用品の平板銅線133を用いることができる。このため、平板銅線133の選択の自由度が大きい。

0055

また、受光面側リード線113を配置する際に、半田121が被覆されていない状態の受光面側リード線113の表面に半田121が塗布されて、受光面バス電極104上に配置されてもよい。また、受光面側リード線113を配置する際に、受光面バス電極104の上面104cに半田121が塗布され、半田121が被覆されていない状態の受光面側リード線113が受光面バス電極104上に配置されてもよい。

0056

続いて、受光面側リード線113および裏面側リード線114を加熱しながら、部分的もしくは全長にわたって、受光面側リード線113および裏面側リード線114が太陽電池セル100側に押圧される。受光面側リード線113および裏面側リード線114は、表面に半田121が被覆されているので、加熱により表面の半田121が溶ける。この状態で受光面側リード線113および裏面側リード線114が押圧されることにより、受光面側リード線113と受光面バス電極104、また裏面側リード線114と裏面バス電極105とが、それぞれ半田接合される。

0057

このとき、受光面側リード線113は、図17に示すように受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線113の凹部113aに収容された状態で半田121により受光面バス電極104に接合される。すなわち、受光面バス電極104の凸部104aは、半田121を介して受光面側リード線113の下面113cの凹部113aに接合される。また、受光面バス電極104の上面104cの平坦面104bは、半田121を介して受光面側リード線113の下面113cの平坦面113bに接合される。

0058

受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線113の凹部113aに収容される状態で受光面バス電極104上に配置されて、半田121により受光面バス電極104に接合されることにより、受光面バス電極104と受光面側リード線113との相互接続の際に、受光面バス電極104の長手方向における受光面側リード線113の位置ずれを防止することができる。これにより、受光面バス電極104上における所望の位置に受光面側リード線113を接合することができ、位置精度の高い受光面側リード線113の接合が可能である。

0059

つぎに、第1の太陽電池セル100である第1の太陽電池セル100Aと第2の太陽電池セル100である第2の太陽電池セル100Bとが接続方向に並べられる。つぎに、第1の太陽電池セル100Aの受光面側リード線113の延長部113eを第2の太陽電池セル100Bの裏面側にもぐりこませて裏面側リード線114の端部と重ねられる。そして、第1の太陽電池セル100Aと第2の太陽電池セル100Bとが、加熱しながら押圧されることにより、受光面側リード線113の延長部113eが第2の太陽電池セル100Bの裏面側リード線114の端部に半田接合される。このようにして複数枚の太陽電池セル100が電気的に直列に接続されて、太陽電池セルアレイ30が作製される。なお、受光面側リード線113および裏面側リード線114と太陽電池セル100との接続と、受光面側リード線113と裏面側リード線114との接続とは、同じ工程において同時に行なわれてもよい。

0060

つぎに、ステップS30において、図19に示した太陽電池モジュール10の構成部材の配置に従って、裏面カバー材112上に樹脂115bを介して太陽電池セルアレイ30が設置される。つぎに、樹脂115aを介して太陽電池セルアレイ30上に表面カバー材111が設置されて、太陽電池モジュール10の構成部材が積層された積層体が作製される。

0061

つぎに、ステップS40において、積層体を真空中で加熱プレスするラミネート加工が行われる。このラミネート加工により、積層体の各構成部材がラミネートされて一体化され、太陽電池パネル1が形成される。その後、この太陽電池パネル1の外周部に図1に示す枠部材20が取り付けられる。

0062

なお、図12から図15においては、受光面側リード線113の下面113cにおける凹部113aの配置間隔D2が、受光面側リード線113の配置間隔D1と同じである場合について示している。一方、凹部113aの配置間隔D2は、図21に示すように配置間隔D1の「1/n(nは2以上の整数)」の間隔であってもよい。図21は、本発明の実施の形態1にかかる他の受光面側リード線141を示す要部断面図であり、図14に対応する断面図である。

0063

他の受光面側リード線141においては、凹部113aの配置間隔D2が、受光面グリッド電極103の配置間隔D1の1/2の間隔、すなわち、図14に示す受光面側リード線113における凹部113aの配置間隔D2の1/2の間隔とされている。この場合も、上述した受光面側リード線113と同じ効果が得られる。

0064

また、他の受光面側リード線141は、凸部104aの配置間隔が図10に示す配置間隔D1の1/2倍の間隔とされた受光面バス電極104を有する太陽電池モジュール10に流用することができ、受光面側リード線の共通化が可能である。正の整数であるnが3以上である場合も同様である。

0065

また、受光面バス電極104の長手方向において、受光面バス電極104に対する受光面側リード線113の接合位置が所望の設定位置から受光面側リード線113の配置間隔D1の1/2程度ずれても、太陽電池モジュール10の特性は、悪影響を受けない。すなわち、受光面バス電極104の長手方向において、受光面バス電極104に対する受光面側リード線113の接合位置が所望の設定位置から配置間隔D2の1つ分ずれても、問題はない。

0066

他の受光面側リード線141を用いる場合には、受光面側リード線113を用いる場合に比べて、凸部104aに対する凹部113aの位置合わせの精度が1/2でよい。したがって、他の受光面側リード線141を用いる場合には、受光面バス電極104に対する受光面側リード線113の位置合わせの負荷を低減できる。

0067

なお、上記においては、受光面側リード線113と受光面バス電極104とを半田を用いて接続する場合について説明したが、受光面側リード線113と受光面バス電極104とを導電性接着剤等を用いて接合してもよい。

0068

また、太陽電池モジュール10の裏面側電極の構造を受光面側電極と同じ配置にした場合には、上述した受光面バス電極104と受光面側リード線113との接続構造を裏面側電極と裏面側リード線114との接続に適用してもよい。この場合も、上述した実施の形態で説明した効果が得られる。

0069

上述したように、本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104の凸部104aが、半田121を介して受光面側リード線113の下面113cの凹部113aに隙間無く接合されている。また、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104の上面104cの平坦面104bが、半田121を介して受光面側リード線113の下面113cの平坦面113bに隙間無く接合されている。これにより、太陽電池モジュール10は、受光面バス電極104と受光面側リード線113との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極104と受光面側リード線113との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール10によれば、受光面バス電極104と受光面側リード線113との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極104と受光面側リード線113との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。

0070

実施の形態2.
図22は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部上面図である。図23は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部断面図であり、図22におけるXXIII−XXIII線における断面図である。図24は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面バス電極104を示す要部断面図であり、図22におけるXXIV−XXIV線における断面図である。図25は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部断面図であり、図22におけるXXV−XXV線における断面図である。なお、実施の形態1において示した部材と同種の部材については、一部同じ符号を用いて説明する。

0071

実施の形態2にかかる太陽電池セルでは、図22に示すように、受光面バス電極104の下部領域において受光面グリッド電極103が受光面グリッド電極103の長手方向、すなわちY方向における中央領域において分割されて配置されている。なお、実施の形態2にかかる太陽電池モジュールは、受光面グリッド電極103が分割配置された領域の上に受光面バス電極104が形成されていること以外は、実施の形態1にかかる太陽電池モジュール10と同じ構造を有する。

0072

図23に示すように、受光面バス電極104の上面104cには、平坦面104bと、受光面グリッド電極103上に受光面バス電極104が重なって盛り上がり上面104cから突出した凸部104aと、が形成されている。ただし、凸部104aは、図22および図25に示すように、受光面バス電極104の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面グリッド電極103と同じ位置および形状で、受光面バス電極104の幅方向において、すなわちY方向において、受光面グリッド電極103の形状に対応した形状に分割されている。すなわち、凸部104aは、受光面グリッド電極103上における幅方向の両端側のみに形成されている。

0073

図26は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151を示す要部上面図である。図27は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151を示す要部下面図である。図28は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151を示す要部断面図であり、図26におけるXXVIII−XXVIII線における要部断面図である。図29は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151を示す要部断面図であり、図26におけるXXIX−XXIX線における要部断面図である。図30は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151を示す要部断面図であり、図26におけるXXX−XXX線における要部断面図である。

0074

このように構成された実施の形態2にかかる太陽電池セルの受光面バス電極104に接続される実施の形態2にかかる受光面側リード線151は、図26から図30に示すように、受光面バス電極104との接合面である下面151cに、凸部104aの形状に対応した形状を有して幅方向に延在する凹部151aと、平坦面151bと、を有する。すなわち、受光面側リード線151は、受光面バス電極104上に現れる凹凸形状に対応した形状を有する凹部151aが下面151cに形成されている。ただし、凹部151aは、図27に示すように、受光面側リード線151の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面バス電極104の凸部104aの配置位置に対応した位置および形状で、受光面側リード線151の幅方向において分割されている。

0075

平坦面151bは、受光面側リード線151の下面151cにおいて凹部151aが形成されていない全領域である。凹部151aの配置間隔D2は、配置間隔D1と同じである。また、受光面側リード線151は、下面151cに対向する上面151dが平坦面とされている。

0076

図31は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151が実施の形態2にかかる太陽電池セルの受光面バス電極104に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部151aの形成位置における受光面側リード線151の長手方向における断面図である。図32は、本発明の実施の形態2にかかる受光面側リード線151が実施の形態2にかかる太陽電池セルの受光面バス電極104に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部151aが形成されていない位置における受光面側リード線151の長手方向における断面図である。

0077

受光面側リード線151は、図31に示すように受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線151の凹部151aに収容された状態で受光面バス電極104上に配置されて、半田121により受光面バス電極104に接合されている。すなわち、受光面バス電極104の凸部104aは、受光面側リード線151の下面151cの凹部151aに嵌め込まれた状態で、半田121を介して凹部151aに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極104の平坦面104bは、半田121を介して受光面側リード線151の下面151cの平坦面151bに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極104における幅方向において凸部104a間に挟まれた領域の平坦面104bは、半田121を介して受光面側リード線151の下面151cの平坦面151bに隙間無く接合されている。

0078

これにより、実施の形態2にかかる太陽電池モジュールは、実施の形態1にかかる太陽電池モジュール10と同様に、受光面バス電極104と受光面側リード線151との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極104と受光面側リード線151との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態2にかかる太陽電池モジュールによれば、受光面バス電極104と受光面側リード線151との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極104と受光面側リード線151との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。

0079

また、実施の形態2にかかる太陽電池モジュールは、分割されている受光面バス電極104の凸部104aが、受光面側リード線151の凹部151aに収容されて接合される。このため、受光面バス電極104の幅方向における受光面側リード線151の位置ずれが防止される。これにより、位置精度の高い受光面側リード線151の接合が可能であり、受光面側リード線151の位置ずれに起因したシャドーロスを防止できる。

0080

実施の形態3.
図33は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161を示す要部上面図である。図34は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161を示す要部下面図である。図35は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161を示す要部断面図であり、図33におけるXXXV−XXXV線における要部断面図である。図36は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161を示す要部断面図であり、図33におけるXXXVI−XXXVI線における要部断面図である。図37は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161を示す要部断面図であり、図33におけるXXXVII−XXXVII線における要部断面図である。

0081

受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部が図22から図25に示した構造を有する場合には、図33から図37に示す受光面側リード線161を受光面グリッド電極103に接続してもよい。なお、実施の形態3にかかる太陽電池モジュールは、受光面側リード線151の代わりに受光面側リード線161を用いること以外は、実施の形態2にかかる太陽電池モジュールと同じ構造を有する。

0082

実施の形態3にかかる受光面側リード線161は、受光面バス電極104との接合面である下面161cに、幅方向の形状が凸部104aの形状に対応した形状を有して長手方向に延在する溝状の凹部161aと、平坦面161bと、を有する。すなわち、受光面側リード線161は、受光面バス電極104上に現れる凹凸形状に対応した幅方向の形状を有する凹部161aが下面161cに形成されている。ただし、凹部161aは、受光面側リード線161の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面バス電極104の凸部104aの配置位置に対応した位置および形状で、受光面側リード線161の幅方向において分割されている。すなわち、凹部161aは、受光面側リード線161の幅方向の両端側のみに形成されている。

0083

平坦面161bは、受光面側リード線161の下面161cにおいて凹部161aが形成されていない全領域であり、幅方向において凹部161a間に挟まれた領域である。また、受光面側リード線161は、下面161cに対向する上面161dが平坦面とされている。

0084

図38は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161が図22から図25に示した受光面バス電極104に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部161aの形成位置における受光面側リード線161の長手方向における断面図である。図39は、本発明の実施の形態3にかかる受光面側リード線161が図22から図25に示した受光面バス電極104に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部161aが形成されていない位置における受光面側リード線161の長手方向における断面図である。

0085

受光面側リード線161は、図38に示すように受光面バス電極104の凸部104aが受光面側リード線161の凹部161aに収容された状態で受光面バス電極104上に配置されて、半田121により受光面バス電極104に接合されている。すなわち、受光面バス電極104の凸部104aの上部は、半田121を介して受光面側リード線161の下面161cの凹部161aの底面に接合されている。受光面バス電極104における幅方向において凸部104a間に挟まれた領域の平坦面104bは、半田121を介して受光面側リード線161の下面161cの平坦面161bに隙間無く接合されている。

0086

これにより、実施の形態3にかかる太陽電池モジュールは、実施の形態2にかかる太陽電池モジュールよりは少ないが、受光面バス電極104と受光面側リード線161との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極104と受光面側リード線161との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態3にかかる太陽電池モジュールによれば、受光面バス電極104と受光面側リード線161との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極104と受光面側リード線161との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。

0087

また、実施の形態3にかかる太陽電池モジュールは、分割されている受光面バス電極104の凸部104aが、受光面側リード線161の凹部161aに収容されて接合される。このため、受光面バス電極104の幅方向における受光面側リード線161の位置ずれが防止される。これにより、位置精度の高い受光面側リード線161の接合が可能であり、受光面側リード線161の位置ずれに起因したシャドーロスを防止できる。

0088

実施の形態4.
上述した実施の形態においては、受光面グリッド電極103上に受光面バス電極104が重なることにより凸部が形成された場合について説明したが、受光面バス電極104上に受光面グリッド電極103が重なることにより凸部が形成された場合においても、上述した実施の形態にかかる受光面側リード線を用いることにより、上記と同様の効果が得られる。一例として、実施の形態1において受光面バス電極104上に受光面グリッド電極103が重なって受光面側電極が構成された場合の受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を図40および図41に示す。

0089

図40は、本発明の実施の形態4にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部上面図である。図41は、本発明の実施の形態4にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極103と受光面バス電極104との接続部を示す要部断面図であり、図40におけるXLI−XLI線における要部断面図である。

0090

図40および図41に示すように、受光面グリッド電極103が受光面バス電極104上に重なって受光面バス電極104の上面104cから盛り上がって突出した凸部103aが、受光面バス電極104の幅方向に形成されている。凸部103aは、実施の形態1における凸部104aに対応する。

0091

図42は、本発明の実施の形態4にかかる受光面バス電極104に受光面側リード線113が接合された状態を示す要部断面図である。受光面側リード線113は、図42に示すように受光面グリッド電極103からなる凸部103aが受光面側リード線113の凹部113aに収容された状態で受光面バス電極104上に配置されて、半田121により受光面バス電極104に接合されている。この場合も、上述した実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。なお、この場合、受光面バス電極104上における凸部103aの位置および形状は凸部104aとほぼ同じとなるが、外形寸法が凸部104aよりも若干小さくなるため、凸部103aの寸法に対応させて受光面側リード線113の凹部113aの寸法を若干小さくしてもよい。

0092

なお、リード線に凹凸形状を設けた技術としては、特開2004−200517号公報、特開2006−059991号公報、国際公開第2012/111108号などの文献がある。これらの文献には、リード線の全体でリード線の表裏面の凹凸形状が構成されており、表裏面の凹凸形状が同じリード線が示されている。また、これらの文献に示されているリード線に設けられている凹凸形状は、グリッド電極の形状とは無関係に形成されている。すなわち、これらの文献の技術では、リード線は、バス電極との接合面となるリード線の下面に設けられた凹部に電極の凸部が収まるように配置されない。したがって、上記の文献の技術では、上述した実施の形態において示した作用効果は得られない。

0093

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

0094

1太陽電池パネル、10太陽電池モジュール、11リード線、20枠部材、30太陽電池セルアレイ、100太陽電池セル、100A 第1の太陽電池セル、100B 第2の太陽電池セル、101 p型単結晶シリコン基板、102裏面集電電極、103受光面グリッド電極、103a,104a 凸部、104受光面バス電極、104b平坦面、104c,113d,151d,161d 上面、105裏面バス電極、111表面カバー材、112裏面カバー材、113,151,161受光面側リード線、113a,151a,161a 凹部、113b,151b,161b 平坦面、113c,151c,161c 下面、113e延長部、114 裏面側リード線、115,115a,115b樹脂、116セル配置層、121半田、131 上ローラ、132 下ローラ、132a突起、133平板銅線、141 他の受光面側リード線、D1 受光面グリッド電極の配置間隔、D2 凹部の配置間隔。

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