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JP7179779B2 - 太陽電池セル用の接続部材セット、並びにそれを用いた太陽電池ストリング及び太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池セル用の接続部材セット、並びにそれを用いた太陽電池ストリング及び太陽電池モジュール Download PDF

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Description

本発明は、太陽電池セル用の接続部材セット、並びにそれを用いた太陽電池ストリング及び太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを電気的に接続して連ねた太陽電池ストリングを含む。そして、この太陽電池ストリングにおける太陽電池セルの電極間を金属製の接続部材で電気的に接続することが知られている(例えば、特許文献1及び2)。
特表2015-534288号公報 特開2011-77103号公報
本発明は、各々、並行に延びるように配置された一端部及び他端部を有するとともに、前記一端部及び前記他端部の一方側の主面に、それぞれn型電極及びp型電極のうちの一方である第1電極及び他方である第2電極が配置された一対の太陽電池セルをそれらのうちの一方の太陽電池セルの前記一端部における他方側の主面が、他方の太陽電池セルの前記他端部における前記一方側の主面に重なるように配置して電気的に接続するために用いられる接続部材セットであって、前記一方の太陽電池セルの前記第1電極に電気的に接続される第1電極接続部を有する第1接続部材と、前記他方の太陽電池セルの前記第2電極に電気的に接続される第2電極接続部を有する第2接続部材とを備え、前記第1接続部材は、前記一方の太陽電池セルに重ならずに前記他方の太陽電池セルと重なるように配置される第1面状部を有するとともに、前記第2接続部材は、前記他方の太陽電池セルと重なるように配置される第2面状部を有し、且つ前記第1接続部材及び前記第2接続部材は、前記第1面状部及び前記第2面状部が前記他方の太陽電池セル上において重ね合わせられて電気的に接続されるように構成され、前記第1接続部材の前記第1面状部には、前記第1面状部と前記第2接続部材の前記第2面状部とが重ね合わせられたとき、前記第1面状部側に前記第2面状部が露出するように、切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方が形成されている。
本発明の接続部材セットによって、各々、並行に延びるように配置された一端部及び他端部を有するとともに、前記一端部及び前記他端部の一方側の主面に、それぞれn型電極及びp型電極のうちの一方である第1電極及び他方である第2電極が配置された複数の太陽電池セルが電気的に接続されて連なる太陽電池ストリングであって、前記複数の太陽電池セルのうちの相互に隣接する任意の一対の太陽電池セルは、それらのうちの一方の太陽電池セルの前記一端部における他方側の主面が、他方の太陽電池セルの前記他端部における前記一方側の主面に重なるように配置されており、前記接続部材セットにおける前記第1接続部材の前記第1電極接続部が前記一方の太陽電池セルの前記第1電極に電気的に接続されているとともに、前記第2接続部材の前記第2電極接続部が前記他方の太陽電池セルの前記第2電極に電気的に接続され、且つ前記第1接続部材の前記第1面状部及び前記第2接続部材の前記第2面状部が前記他方の太陽電池セル上において重ね合わせられて電気的に接続されており、前記第1面状部及び前記第2面状部が、前記第1面状部の前記切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方の縁部と、前記切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方から前記第1面状部側に露出した前記第2面状部との間を掛け渡した接着剤で接着されている。
本発明は、本発明の太陽電池ストリングを含む太陽電池モジュールである。
実施形態に係る太陽電池モジュールの一部分の断面図である。 実施形態に係る太陽電池モジュールの要部の拡大断面図である。 接続部材セットの斜視図である。 接続部材セットを用いた太陽電池セルの接続方法を示す第1の説明図である。 接続部材セットを用いた太陽電池セルの接続方法を示す第2の説明図である。 接続部材セットを用いた太陽電池セルの接続方法を示す第3の説明図である。 太陽電池セルを複数の接続部材セットを用いて接続した構造の裏面の正面図である。 接続部材セットの第1の変形例の斜視図である。 接続部材セットの第2の変形例の斜視図である。 接続部材セットの第3の変形例の斜視図である。 接続部材セットの第4の変形例の斜視図である。 大判太陽電池セルの裏面の正面図である。 太陽電池セルの裏面の正面図である。 太陽電池セルの受光面の正面図である。 長さ方向に延びる断面が三角形状の突条が幅方向に連なった反射部の断面図である。 長さ方向に延びる断面が半円形状の突条で構成された反射部の断面図である。 実施形態に係る太陽電池モジュールの変形例の一部分の断面図である。
以下、実施形態について詳細に説明する。
図1A及び図1Bは、実施形態に係る太陽電池モジュールMを示す。
実施形態に係る太陽電池モジュールMは、太陽電池ストリング10と、その太陽電池ストリング10を厚さ方向の中間部に埋め込む封止材層20と、その封止材層20の受光面側に積み重ねた受光面側保護部材30と、封止材層20の裏面側に積み重ねた裏面側保護部材40とを含む。
太陽電池ストリング10は、複数の太陽電池セル11を機械的かつ電気的に接続して連ねる。換言すると、複数の太陽電池セル11が、外観上、一連状になっており、電気的に接続されていれば、それを太陽電池ストリング10と称する。
複数の太陽電池セル11のそれぞれは、セル本体となる半導体基板111を含む。そして、半導体基板111における2つの主面のうちの1つの主面に、n型半導体層及びp型半導体層(不図示)が積層される。なお、半導体基板111の2つの主面のうち、積極的に受光をする側(受光側)の主面(太陽電池セル11の主面ともいえる)を受光面、その受光面に対して反対側(裏側)の主面を裏面と称する。
そして、複数の太陽電池セル11のそれぞれは、2つの主面のうちの一方側の主面である裏面に、n型半導体層に電気的に接続されたn型電極及びp型半導体層に電気的に接続されたp型電極のうちの一方である第1電極121及び他方である第2電極122が配置される。このような太陽電池セル11は、裏面電極型(バックコンタクト型)と称され、第1電極121及び第2電極122は、正孔または電子といったキャリアを回収する。
第1電極121及び第2電極122は、金属電極であると好ましい。ただし、これに限定されるものではない。第1電極121及び第2電極122と、それらの下層である半導体層との間には、金属酸化物等の透明導電層が配置されていてもよい。金属電極の第1電極121及び第2電極122は、印刷またはメッキ等の公知の方法により形成される。具体的には、例えば、Ag電極は、Agペーストのスクリーン印刷により形成され、また、銅メッキ電極は、電解メッキにより形成される。
複数の太陽電池セル11のそれぞれは、多くの光を取り込むとともに、その変換効率を高める観点から、受光面に凹凸構造が形成されていることが好ましい。凹凸構造は、四角錐形状(ピラミッド形状)の集合体で構成されていることが好ましい。ピラミッド形状の凹凸構造は、例えば、半導体基板111の表面に異方性エッチング処理を施すことにより形成することができる。凹凸構造の凹凸の高さは、例えば0.5μm以上10μm以下であり、好ましくは1μm以上5μm以下である。なお、太陽電池セル11の裏面にも凹凸構造が形成されていてもよい。
複数の太陽電池セル11のそれぞれは、並行に延びるように配置された一端部11a及び他端部11bを有する。複数の太陽電池セル11のうちの相互に隣接する任意の一対において、それらの一対のうちの一方の太陽電池セル11Aの一端部11aの受光面側に重なるように他方の太陽電池セル11Bの他端部11bが配置されて、機械的かつ電気的に接続される。このように、屋根に瓦を葺いたように、太陽電池セル11を配置して接続していることから、このような接続は、シングリング接続と称される。なお、一方の太陽電池セル11Aの一端部11a及び他方の太陽電池セル11Bの他端部11bの重なり幅は、例えば0.5mm以上3.0mm以下である。
それらの相互に隣接する任意の一対の太陽電池セル11A,11Bは、太陽電池セル11用の接続部材セット50が用いられて電気的に接続されている。図2は、その太陽電池セル11用の接続部材セット50の一例を示す。
この接続部材セット50は、金属製の第1接続部材51及び第2接続部材52を含む。第1接続部材51及び第2接続部材52を形成する金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、及びこれらを含む合金等が挙げられる。また、第1接続部材51及び第2接続部材52は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、または、これらを含む合金で形成された部材本体の表面が、金、銀、スズ、またははんだ等の導電層で被覆されていてもよい。
第1接続部材51は、例えば10μm以上100μm以下の金属箔の折曲加工品である。この金属箔を形成する金属材料は、低コストであるという観点から、銅、若しくは銅を主成分とする銅合金、または、アルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金が好ましい。第1接続部材51を形成する金属箔は、はんだ、錫、若しくは銀でメッキされていてもよく、または、導電性ペースト、若しくは導電性接着剤で被覆されていてもよい。
第1接続部材51は、各々、面状に形成された一端側の第1電極接続部511、中間の第1連結部512、及び他端側の第1面状部513を有する。第1接続部材51は、第1電極接続部511が導電性接着剤を介して一方の太陽電池セル11Aの裏面に配置された第1電極121に電気的に接続されるとともに、一方の太陽電池セル11Aの裏面の正面視において、第1連結部512及び第1面状部513が一方の太陽電池セル11Aの外側に配置される。つまり、第1接続部材51は、第1連結部512及び第1面状部513が一方の太陽電池セル11Aに重ならずに配置されるよう設計されている。なお、導電性接着剤としては、例えば、はんだ、はんだ粒子を含有するはんだペースト、金属粒子を含有する導電性ペースト等が挙げられる(以下、同様)。
一方の太陽電池セル11Aの外側に配置される第1連結部512は、一方の太陽電池セル11Aの第1電極121に電気的に接続された第1電極接続部511に連続し、一方の太陽電池セル11Aの受光面側に折り曲げられて、斜め外向きにセル厚さの約半分程の位置まで延びるように形成されている。第1面状部513は、第1連結部512に連続し、一方の太陽電池セル11Aの裏面側に折り曲げられて、一方の太陽電池セル11A及び第1電極接続部511と平行に延びるように形成されている。したがって、第1接続部材51では、第1面状部513が第1電極接続部511に対して一方の太陽電池セル11Aの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている。第1面状部513には、第1連結部512側とは反対側の端辺に沿って、各々、端辺に開口した複数のコの字状の切り欠き513aが間隔をあけて形成されている。第1面状部513は、金属箔により面状に形成されているので、かかる切り欠き513aの形成加工を容易に行うことができる。
第2接続部材52は、例えば10μm以上100μm以下の金属箔の折曲加工品である。この金属箔を形成する金属材料は、第1接続部材51と同様の材料で形成されて構わないし、メッキまたは被覆されていても構わない。
第2接続部材52は、各々、面状に形成された一端側の第2電極接続部521、中間の第2連結部522、及び他端側の第2面状部523を有する。第2接続部材52は、第2電極接続部521が導電性接着剤を介して他方の太陽電池セル11Bの裏面に配置された第2電極122に電気的に接続されるとともに、他方の太陽電池セル11Bの裏面の正面視において、第2連結部522及び第2面状部523が他方の太陽電池セル11Bの内側に配置される。つまり、第2接続部材52は、第2連結部522及び第2面状部523が他方の太陽電池セル11Bに重なるように配置されるよう設計されている。
他方の太陽電池セル11Bの内側に配置される第2連結部522は、他方の太陽電池セル11Bの第2電極122に電気的に接続された第2電極接続部521に連続し、他方の太陽電池セル11Bから離間する側に折り曲げられて、斜め内向きに他方の太陽電池セル11Bからの離間距離がセル厚さの約半分程となるまで延びるように形成されている。第2面状部523は、第2連結部522に連続し、他方の太陽電池セル11Bに近接する側に折り曲げられて、他方の太陽電池セル11B及び第2電極接続部521と平行に延びるように形成されている。したがって、第2接続部材52では、第2面状部523が第2電極接続部521に対して他方の太陽電池セル11Bの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている。また、第2面状部523には、第1接続部材51の第1面状部513のような切り欠き513aが形成されていない。したがって、第1接続部材51及び第2接続部材52は、異なる形状に形成されており、そのため、それらの区別が容易である。
接続部材セット50は、図3Aに示すように、第1接続部材51の第1電極接続部511が一方の太陽電池セル11Aの第1電極121に電気的に接続されるとともに、第2接続部材52の第2電極接続部521が他方の太陽電池セル11Bの第2電極122に電気的に接続される。そして、接続部材セット50は、図3Bに示すように、一方の太陽電池セル11Aに他方の太陽電池セル11B及び第2接続部材52が接触せずに、一方の太陽電池セル11Aの一端部11aの受光面側に重なるように他方の太陽電池セル11Bの他端部11bが配置されたとき、第1接続部材51の第1面状部513及び第2接続部材52の第2面状部523が、他方の太陽電池セル11Bと重なる。接続部材セット50は、他方の太陽電池セル11Bに対し、第1面状部513が遠い側及び第2面状部523が近い側に配置されて重ね合わせられ、それによって第1接続部材51及び第2接続部材52の間、ひいては、太陽電池セル11間が電気的に接続される。また、接続部材セット50は、図3Cに示すように、第1面状部513の切り欠き513aの縁部と、その切り欠き513aから第1面状部513側に露出した第2面状部523との間を掛け渡した導電性接着剤等の接着剤60で、第1面状部513及び第2面状部523が接着されることにより、第1接続部材51及び第2接続部材52間、ひいては、太陽電池セル11間が機械的にも接続される。なお、切り欠き513aの縁部と第2面状部523との間に接着剤60が掛け渡されていればよく、切り欠き513aから第1面状部513側に露出した第2面状部523の全面が接着剤60で被覆される必要はない。
この接続部材セット50によれば、第1接続部材51の第1電極接続部511を一方の太陽電池セル11Aの第1電極121に電気的に接続するとともに、第2接続部材52の第2電極接続部521を他方の太陽電池セル11Bの第2電極122に電気的に接続する。また、接続部材セット50によれば、第1接続部材51の第1面状部513及び第2接続部材52の第2面状部523を重ね合わせて電気的に接続し、そして、第1面状部513の切り欠き513aの縁部と、その切り欠き513aから第1面状部513側に露出した第2面状部523との間を掛け渡した接着剤60で、第1面状部513及び第2面状部523が接着される。このような工程は、簡単に実施できることから、接続部材セット50を用いれば、太陽電池ストリング10が容易に製造される。そして、太陽電池セル11の裏面側の太陽電池セル11から離れた位置で第1面状部513及び第2面状部523を接着することから、受光面側から太陽電池セル11の第1電極121及び第2電極122間の接続構造が視認されない。すなわち、接続部材セット50を用いれば、高い意匠性を有する太陽電池ストリング10が短時間で製造される。
また、接続部材が単一部材で構成されていると、接続部材により電極間を接続しつつ、太陽電池セルの位置合わせを行う必要があるが、この接続部材セット50によれば、一方の太陽電池セル11Aに第1接続部材51及び他方の太陽電池セル11Bに第2接続部材52をそれぞれ取り付け、太陽電池セル11の位置合わせを行った後、第1面状部513及び第2面状部523を接着すればよい。しかも、第2面状部523に重ね合わされた第1面状部513を、太陽電池セル11の裏面側から正面に視認することができるので、太陽電池セル11間の接続作業性がよく、それによって位置合わせ不良が低減されることから、高い歩留まりが得られる。
さらに、この接続部材セット50によれば、第1接続部材51の第1電極接続部511及び第1面状部513が面状に形成されているとともに、第2接続部材52の第2電極接続部521及び第2面状部523が面状に形成されているので、第1電極接続部511と一方の太陽電池セル11Aの第1電極121との電気的な接続、第2電極接続部521と他方の太陽電池セル11Bの第2電極122との電気的な接続、並びに第1面状部513及び第2面状部523の電気的な接続を面接触で行うことができ、その点からも太陽電池セル11間の接続作業性がよく、加えて、接続不良の発生を抑制することができる。
加えて、この接続部材セット50によれば、第1接続部材51の第1面状部513が第1電極接続部511に対して一方の太陽電池セル11Aの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている。また、第2接続部材52の第2面状部523が第2電極接続部521に対して他方の太陽電池セル11Bの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている。そのため、第1面状部513及び第2面状部523の接続が太陽電池セル11の裏面から離れて行うことになり、太陽電池セル11への配慮が不要となる。この点でも太陽電池セル11間の接続作業性がよく、加えて、第1面状部513及び第2面状部523の接続時に、太陽電池セル11に負荷される応力が低いため、太陽電池セル11にクラック等が生じる不良の発生が抑制される。
相互に隣接する任意の一対の太陽電池セル11A,11Bの電気的な接続においては、太陽電池セル11の反りを抑制する観点から、図4に示すように、接続部材セット50が複数配置されていることが好ましい。また、それらの複数の接続部材セット50は、間隔をあけて配置されていることが好ましい。
なお、接続部材セット50は、図2に示すものに限定されず、例えば、図5に示すように、第1接続部材51の第1面状部513に、複数の円形状の開孔513bが間隔をあけて形成されたものであってもよい。この場合、第1面状部513及び第2面状部523を電気的に接続するとき、第1面状部513及び第2面状部523を重ね合わせ、第1面状部513の開孔513bの縁部と、その開孔513bから第1面状部513側に露出した第2面状部523との間を接着剤で掛け渡し、それらを接着すればよい。
接続部材セット50は、図6A及び図6Bに示すように、第1接続部材51の第1面状部513に切り欠き513a又は開孔513bが形成されているのに加え、第1電極接続部511にも切り欠き511aが形成され、同様に、第2接続部材52の第2電極接続部521にも切り欠き521aが形成されたものであってもよい。この場合、第1電極接続部511と一方の太陽電池セル11Aの第1電極121との電気的な接続、並びに第2電極接続部521と他方の太陽電池セル11Bの第2電極122との電気的な接続を、第1面状部513及び第2面状部523の電気的な接続と同様に、接続作業が良好に行える。なお、切り欠きの代わりに、又は、切り欠きに加えて、第1電極接続部511及び第2電極接続部521の少なくとも一方に、開孔が形成されていてもよい。
接続部材セット50は、図7に示すように、第1接続部材51の第1電極接続部511及び第1面状部513に、端辺に沿った形成位置が相互にずれるように切り欠き511a,513aが形成され、第2接続部材52を、第1接続部材51の向きを変えて、第1電極接続部511を第2面状部523とし、第1面状部513を第2電極接続部521としてもよい。この場合、第1面状部513及び第2面状部523を重ね合わせても、それらの切り欠き513a,511aが重なることはなく、第1面状部513の切り欠き513aの縁部と、その切り欠き513aから第1面状部513側に露出した第2面状部523との間を接着剤で掛け渡し、それらを接着すればよい。また、この接続部材セット50では、第1接続部材51及び第2接続部材52が同一部材となるので、接続部材セット50を単一種類の部材で構成することができる。
実施形態に係る太陽電池モジュールMに含まれる太陽電池ストリング10の太陽電池セル11は裏面電極型である。したがって、これを用いた太陽電池ストリング10及び太陽電池モジュールMは、受光面側に電極が現れないので、全体として同系色に視認され易く、そのため高い意匠性を有するものとなる。特に、太陽電池セル11がシングリング接続された太陽電池ストリング10及びそれを含む太陽電池モジュールMでは、太陽電池セル11間のつなぎ目の識別が難しいので、全体としてより同系色に視認され易く、より高い意匠性を有するものとなる。また、太陽電池セル11の受光面側には、反射防止層又は光学調整層が積層されていてもよい。反射防止層又は光学調整層は、その厚さや材質を適宜選択することにより、太陽電池セル11の表面での反射光を制御することができ、それによって太陽電池モジュールMの受光面側の色味調整を行うことができる。
太陽電池セル11としては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、ヘテロ接合太陽電池、化合物系太陽電池、有機薄膜太陽電池が挙げられる。
太陽電池セル11は、図8に示すような大判太陽電池セル11Xを分割することにより得られる分割片であってもよい。図9は、その太陽電池セル11の一例を示す。
大判太陽電池セル11Xは、一辺の長さが例えば20mm以上200mm以下程度で、且つ4つの角に切り欠き部13が形成されたセミスクエア型の正方形状に形成されている。太陽電池セル11は、この大判太陽電池セル11Xを図8中央の分割線C1-C2で2分割して得られる。したがって、長辺14の長さが例えば20mm以上200mm以下程度、短辺15の長さがその半分の例えば10mm以上100mm以下程度の長方形状に形成され、また、一方の長辺14の両端の角に切り欠き部13が形成されている。このような大判太陽電池セル11Xを分割した太陽電池セル11が太陽電池モジュールMの形成に用いられる場合、その分割した太陽電池セル11は、限られた実装面積において、大判太陽電池セル11Xよりも多く実装される。つまり、太陽電池モジュールMにおける太陽電池の実装量(発電面積)が大きくなる。したがって、分割した太陽電池セル11を実装した太陽電池モジュールMは、大判太陽電池セル11Xを実装した太陽電池モジュールMよりも、発電量を高められる。
大判太陽電池セル11Xは、その裏面となる大判半導体基板111Xの表面を、各太陽電池セル11を作り込むための2つの半導体基板111となる領域に分け、それぞれに、半導体積層手段によってn型領域及びp型領域のうちの一方である第1導電型領域及び他方である第2導電型領域を配置する。そして、公知の方法に基づいて、第1導電型領域上に第1電極121及び第2導電型領域上に第2電極122をそれぞれ配置する。大判半導体基板111Xには、例えば、単結晶又は多結晶の結晶シリコン基板が用いられる。第1導電型領域及び第2導電型領域の形成には、大判半導体基板111Xにドーピング領域を形成する技術、大判半導体基板111X上に非晶質シリコン薄膜等の半導体薄膜を形成する技術が適用される。なお、大判半導体基板111X上にn型又はp型の導電型半導体薄膜が配置される場合、大判半導体基板111Xと導電型半導体薄膜との間に、真性非晶質シリコン薄膜等の真性半導体薄膜が配置されることにより、大判半導体基板111Xの表面のパッシベーション効果が得られる。
第1電極121及び第2電極122は、各々が櫛形状であって、互いに櫛歯が噛み合うようにパターニングされると好ましい。具体的には、第1電極121は、複数本の第1電極フィンガー部分121aと、1本の第1電極バスバー部分121bとを有する櫛形状に形成されている。複数本の第1電極フィンガー部分121aは、各々が太陽電池セル11の短辺15に並行に延びるとともに、太陽電池セル11の長辺14の延びる方向に間隔をあけて配置されている。第1電極バスバー部分121bは、複数本の第1電極フィンガー部分121aの太陽電池セル11の切り欠き部13が形成されていない方の長辺14側の端を連結するように、その長辺14、すなわち、一端部11aに沿って延びるように配置されている。第2電極122も、複数本の第2電極フィンガー部分122aと、1本の第2電極バスバー部分122bとを有する櫛形状に形成されている。複数本の第2電極フィンガー部分122aは、各々が太陽電池セル11の短辺15に並行に延びるとともに、太陽電池セル11の長辺14の延びる方向に間隔をあけて配置されている。第2電極バスバー部分122bは、複数本の第2電極フィンガー部分122aの太陽電池セル11の切り欠き部13が形成されている方の長辺14側の端を連結するように、その長辺14、すなわち、他端部11bに沿って延びるように配置されている。
第1電極121及び第2電極122は、太陽電池セル11の長辺14の延びる方向に、第1電極フィンガー部分121a及び第2電極フィンガー部分122aが交互に噛み合うように配置されている。この場合、第1電極フィンガー部分121a及び第2電極フィンガー部分122aの長さが、第1電極バスバー部分121b及び第2電極バスバー部分122bの長さの約半分となるので、第1フィンガー部分121a及び第2電極フィンガー部分122aのライン抵抗に起因するキャリア回収ロスが低減される。また、接続部材セット50の第1接続部材51の第1電極接続部511は、太陽電池セル11の一端部11aに沿って延びる第1電極121の第1電極バスバー部分121bに電気的に接続することが好ましく、第2接続部材52の第2電極接続部521は、太陽電池セル11の他端部11bに沿って延びる第2電極122の第2電極バスバー部分122bに電気的に接続することが好ましい。
大判太陽電池セル11Xは、分割により同一の2個の太陽電池セル11が得られるように設計されていると好ましい。したがって、大判半導体基板111Xには、基板中心を軸とした180°回転対称となるように第1導電型領域及び第2導電型領域がパターニングされていると好ましい。このように大判太陽電池セル11Xから同一の太陽電池セル11が得られれば、太陽電池セル11の分割端を手掛かりとすることで、分割後の太陽電池セル11の取り扱いが容易となり、例えば太陽電池ストリング10を形成するときの作業性が良好なものとなる。特に、図8に示すようなセミスクエア型の正方形状に形成された大判太陽電池セル11Xを2分割して図9に示すような太陽電池セル11が得られれば、切り欠き部13が形成されていない方の長辺14に沿って延びるのが第1電極バスバー部分121bであり、切り欠き部13が形成されている方の長辺14に沿って延びるのが第2電極バスバー部分122bであることを容易に識別することができるので、分割後の太陽電池セル11の取り扱いがより一層容易なものとなる。
大判太陽電池セル11Xの分割方法として、例えばレーザ加工が挙げられる。この場合、大判太陽電池セル11Xに、分割線に沿ってレーザ光を照射することにより溝を形成し、その溝を脆弱部として折り割ることにより、大判太陽電池セル11Xが2分割される。この溝の形成は、受光面側及び裏面側のいずれに行ってもよい。
ところで、大判太陽電池セル11Xの作製時において、その外周縁では、半導体薄膜の膜厚が不均一になる可能性が高い。また、大判太陽電池セル11Xの外周縁は、その作製時のハンドリング等において、表面に擦れや傷が生じる可能性も高い。そのため、大判太陽電池セル11Xから得られる太陽電池セル11では、大判太陽電池セル11Xの外周縁に対応する部分は、中央部分に対応する部分よりも、キャリア再結合等に起因する発電ロスが大きく、発電効率が低い傾向がある。
このことから、太陽電池セル11は、図10に示すように、大判太陽電池セル11Xの外周縁に対応する受光面側の部分の少なくとも一部に反射部16が配置されていてもよい。反射部16は、図10に示すように、大判太陽電池セル11Xの外周縁に対応する受光面側の部分のうち、太陽電池セル11の長辺14に沿ってのみ配置されていてもよい。また、太陽電池セル11の長辺14及び短辺15の両方に沿って配置されていても、さらに、太陽電池セル11の短辺15に沿ってのみに配置されていても、いずれでもよい。
このように大判太陽電池セル11Xの外周縁に対応する受光面側の部分に反射部16が配置されていると、反射部16の領域に照射された光は、反射部16により反射されて太陽電池セル11には直接入射しない。反射部16で反射された光は、他部材等で再反射して反射部16が配置されていない領域から太陽電池セル11に入射することにより発電に寄与する。この光が入射するのは、必ずしも反射部16で光を反射した太陽電池セル11である必要はなく、太陽電池ストリング10に含まれる別の太陽電池セル11であってもよい。これにより大判太陽電池セル11Xの外周縁に対応する発電効率の低い部分に光が入射することによる発電ロスを低減し、反射部16で反射した光を発電効率の高い領域(セルの面内中央部の正常領域)に入射させることにより高い発電出力が得られる。
反射部16の形成材料は、光を反射できるものであれば特に限定されないが、反射率が高いことから、銅、アルミニウム、銀、金、スズ、又はこれらの合金のような金属が好ましい。また、反射部16は、受光面側が光反射性を有していればよく、樹脂材の表面に金属等の反射層を有する反射部材で形成されてもよい。反射部16は、金属層等を印刷することにより配置しても、また、反射部材を接合することにより配置しても、いずれでもよい。
反射部16は、光を斜め方向に反射し、その反射光の他の部分への入射量を増大させる観点から、受光面側の表面に凹凸が形成されていてもよい。反射部16は、同様の観点から、太陽電池セル11の受光面に対して傾斜した面を有していてもよく、例えば、図11Aに示すように、断面三角形状の突条が幅方向に連なり、長さ方向(短辺15の延びる方向)に延びるように形成されていてもよい。反射部16の断面三角形状の突条における傾斜面の傾斜角度を所定の範囲に設定することにより、反射部16で反射された光の受光面側保護部材30への入射角が大きくなるとともに、それに伴って受光面側保護部材30と空気との界面での反射率が高くなり、反射部16で反射された光が受光面側保護部材30で反射して太陽電池セル11に入射し、その光量が増大することとなって発電効率が向上する。また、反射部16は、受光面側の表面が曲面に形成されていてもよく、例えば、図11Bに示すように、断面半円形状の突条で形成されていてもよい。
封止材層20の材料は、光透光性が高いとともに、紫外光に対する耐性が高いと好ましい。また、封止材層20の材料は、太陽電池ストリング10に含まれる太陽電池セル11、受光面側保護部材30、及び裏面側保護部材40との接着性が高いと好ましい。かかる封止材層20の形成材料としては、例えば、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン/α-オレフィン共重合体、エチレン/酢酸ビニル/トリアリルイソシアヌレート(EVAT)、ポリビニルブチラート(PVB)、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂が挙げられる。封止材層20は、単一材料で形成されていても、また、太陽電池ストリング10の受光面側の部分と裏面側の部分とで異なる材料で形成されていても、いずれでもよい。なお、封止材層20の材料には、有機過酸化物、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、波長変換添加剤、架橋助剤、耐熱安定剤、耐光安定剤等の添加剤が含有されていてもよい。
受光面側保護部材30の材料は、光透光性が高いとともに、紫外光に対する耐性が高いと好ましい。かかる受光面側保護部材30の材料としては、例えば、ガラス、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂などの透明樹脂等が挙げられる。受光面側保護部材30の受光面側の表面には、凹凸が形成されていてもよい。受光面側保護部材30の受光面側の表面は、反射防止コーティング層で被覆されていてもよい。このような反射防止コーティング層が配置されていると、光の反射を抑制してより多くの光を太陽電池セル11に導くことができる。
裏面側保護部材40の材料は、水等の浸入を規制するように遮水性が高いことが好ましい。かかる裏面側保護部材40の形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)などのオレフィン系樹脂、含フッ素樹脂、含シリコーン樹脂等が挙げられる。裏面側保護部材40は、光反射性を有していてもよい。光反射性を有する裏面側保護部材40は、金属色又は白色等を呈すると好ましく、例えば、白色樹脂フィルムまたは樹脂フィルム間にアルミニウム等の金属箔を挟持した積層体等で形成されてもよい。また、裏面側保護部材40は、光吸収性を有していてもよい。光吸収性を有する裏面側保護部材40は、黒色樹脂層等の外観が黒色であるもので形成されると好ましい。裏面側保護部材40として、黒色のものを用いれば、複数の太陽電池セル11を含む太陽電池ストリング10と外観色が近くなるので、全面が黒色で統一された意匠性の高い太陽電池モジュールMとなる。なお、裏面側保護部材40は、光透過性を有していてもよい。
実施形態に係る太陽電池モジュールMは、接続部材セット50を用いて複数の太陽電池セル11を連ねることにより太陽電池ストリング10を製造した後、受光面側保護部材30を形成するシート材、封止材層20の受光面側の部分を形成するシート材、太陽電池ストリング10、封止材層20の裏面側の部分を形成するシート材、及び裏面側保護部材40をこの順で重ねた積層体を、真空排気を行うラミネータ等を用いて、所定の温度及び圧力で加熱及び加圧することにより製造する。
なお、上記実施形態では、太陽電池ストリング10が複数の太陽電池セル11を接続部材セット50を用いてシングリング接続しているが、特にこれに限定されるものではなく、太陽電池ストリングが、間隔をあけて又は突き合わされて配置された複数の太陽電池セルを接続部材セットを用いて接続しても構わない。
上記実施形態では、第1接続部材51が取り付けられた一方の太陽電池セル11Aの一端部11aの受光面側に重なるように、第2接続部材52が取り付けられた他方の太陽電池セル11Bの他端部11bが配置されているが、特にこれに限定されるものではなく、図12に示すように、第1接続部材51が取り付けられた一方の太陽電池セル11Aの一端部11aが、第2接続部材52が取り付けられた他方の太陽電池セル11Bの他端部11bの受光面側に重なるように配置されても構わない。
上記実施形態では、第1接続部材51の第1面状部513に、切り欠き513a及び開孔513bのうちの一方が形成されているが、特にこれに限定されるものではなく、第1面状部513に、切り欠き及び開孔の両方が形成されていてもよい。
上記実施形態では、第1接続部材51の第1面状部513が第1電極接続部511に対して段差を有し、且つ第2接続部材52の第2面状部523が第2電極接続部521に対して段差を有するが、特にこれに限定されるものではなく、第1接続部材及び第2接続部材のうちの少なくとも一方が段差を有さない平板状に形成されていてもよい。
上記実施形態では、第1接続部材51の第1面状部513が一方の太陽電池セル11Aと重ならず、且つ第2接続部材52の第2面状部523が他方の太陽電池セル11Bと重なっているが、特にこれに限定されるものではなく、第1接続部材の第1面状部が一方の太陽電池セルと重なっていてもよく、また、第2接続部材の第2面状部が他方の太陽電池セルと重なっていなくてもよい。
上記実施形態では、一対の太陽電池セル11A,11Bを複数の接続セットを用いたが、特にこれに限定するものではなく、一対の太陽電池セルを単一の長尺の接続セットを用いて接続してもよい。
(太陽電池モジュール)
以下の実施例1~3及び比較例1~2の太陽電池モジュールを作製した。
<実施例1>
第1電極がn型電極及び第2電極がp型電極である図8に示すのと同様の大判太陽電池セルを2分割することにより、図9に示すのと同様の複数の太陽電池セルを準備した。それらの複数の太陽電池セルを、図6Aに示すのと同様の接続部材セットを用い、上記実施形態と同様、図1A及び図1Bに示すように、複数の太陽電池セルのうちの相互に隣接する任意の一対において、それらの一対のうちの一方の太陽電池セルの一端部の受光面側に重なるように、他方の太陽電池セルの他端部を配置させてシングリング接続することにより、太陽電池ストリングを作製した。接続部材セットの第1接続部材及び第2接続部材のそれぞれは、厚さが35μmの銅箔で形成した。一対の太陽電池セルの接続のために4個の接続部材セットを間隔をあけて配置した。接着剤には、はんだペーストを用いた。
そして、受光面側保護部材を形成するシート材、封止材層の受光面側の部分を形成するシート材、作製した太陽電池ストリング、封止材層の裏面側の部分を形成するシート材、及び裏面側保護部材をこの順で重ね、その積層体を、真空排気を行うラミネータを用いて、温度を140℃として加圧することにより、実施例1の太陽電池モジュールを作製した。受光面側保護部材を形成するシート材には、厚さ3mmの非強化ガラスで形成された高透過太陽電池用カバーガラス、封止材層の受光面側の部分及び裏面側の部分を形成するシート材には、紫外線吸収剤を含有しないEVAシート、並びに裏面側保護部材を形成するシート材には、黒色PET/アルミニウム箔/透明PETの3層構造のシートをそれぞれ用いた。
<実施例2>
図6Bに示すのと同様の接続部材セットで、第1接続部材及び第2接続部材のそれぞれを、厚さが18μmの銅箔で形成したものを用いたことを除いて、実施例1と同様にして実施例2の太陽電池モジュールを作製した。
<実施例3>
銀めっきされた幅が2mmの銅箔で形成された図10に示すのと同様の反射部を、接着剤で他方の太陽電池セルの他端部の受光面側に接着したことを除いて、実施例1と同様にして実施例3の太陽電池モジュールを作製した。反射部が配置されたのは、大判太陽電池セルの外周縁に対応する部分である。
<比較例1>
切り欠きおよび開孔の無い厚さ35μmの銅箔片を断面V型に折り曲げた単一部材の接続部材を形成した。この接続部材を、一方の太陽電池セルの一端部に被せるように間隔をあけて4個配置し、それにより一方の太陽電池セルの裏面のn型電極と他方の太陽電池セルの裏面のp型電極とを接続したことを除いて、実施例1と同様にして比較例1の太陽電池モジュールを作製した。
<比較例2>
第1接続部材の第1面状部に切り欠きが形成されていない接続部材セットを用いたことを除いて、実施例1と同様にして比較例2の太陽電池モジュールを作製した。
(試験評価方法)
<接続作業性>
実施例1~3及び比較例1~2のそれぞれにおける太陽電池セルの接続作業性について、作業時に障害が認められなかったものをA、及び作業時に太陽電池セルの位置合わせが困難であったものをBと評価した。
<太陽電池セルの反り>
モジュール化前の実施例1~3及び比較例1~2のそれぞれにおける接続後の太陽電池セルの反りについて、目視により、反りが小さい又は認められなかったものをA、及び大きな反りが認められたものをBと評価した。
(試験評価結果)
試験評価結果を表1に示す。
Figure 0007179779000001
表1によれば、第1接続部材の第1面状部に切り欠きが形成された接続部材セットを用いた実施例1~3は、単一部材の接続部材を用いた比較例1に比べて接続作業性が優れることが分かる。
また、実施例1~3では、太陽電池セルの反りは認められなかったのに対し、第1接続部材の第1面状部に切り欠きが形成されていない接続部材セットを用いた比較例2では、太陽電池セルの反りが認められた。これは、実施例1~3では、第1接続部材の第1面状部の切り欠き又は開孔の縁部と、切り欠き又は開孔から第1面状部側に露出した第2接続部材の第2面状部との間を接着剤で掛け渡し、それらを短い加熱時間で接着できたのに対し、比較例2では、第1接続部材の第1面状部と第1接続部材の第1面状部との間にはんだペーストを挟んでそれらを接着する際に、長い加熱時間を要したことに起因するものと考えられる。
M 太陽電池モジュール
10 太陽電池ストリング
11,11A,11B 太陽電池セル
11a 一端部
11b 他端部
11X 大判太陽電池セル
111 半導体基板
111X 大判半導体基板
121 第1電極
121a 第1電極フィンガー部分
121b 第1電極バスバー部分
122 第2電極
122a 第2電極フィンガー部分
122b 第2電極バスバー部分
13 切り欠き部
14 長辺
15 短辺
16 反射部
20 封止材層
30 受光面側保護部材
40 裏面側保護部材
50 接続部材セット
51 第1接続部材
511 第1電極接続部
511a 切り欠き
512 第1連結部
513 第1面状部
513a 切り欠き
513b 開孔
52 第2接続部材
521 第2電極接続部
521a 切り欠き
522 第2連結部
523 第2面状部
60 接着剤

Claims (11)

  1. 各々、並行に延びるように配置された一端部及び他端部を有するとともに、前記一端部及び前記他端部の一方側の主面に、それぞれn型電極及びp型電極のうちの一方である第1電極及び他方である第2電極が配置された一対の太陽電池セルをそれらのうちの一方の太陽電池セルの前記一端部における他方側の主面が、他方の太陽電池セルの前記他端部における前記一方側の主面に重なるように配置して電気的に接続するために用いられる接続部材セットであって、
    記一方の太陽電池セルの前記第1電極に電気的に接続される第1電極接続部を有する第1接続部材と、
    記他方の太陽電池セルの前記第2電極に電気的に接続される第2電極接続部を有する第2接続部材と、
    を備え、
    前記第1接続部材は、前記一方の太陽電池セルに重ならずに前記他方の太陽電池セルと重なるように配置される第1面状部を有するとともに、前記第2接続部材は、前記他方の太陽電池セルと重なるように配置される第2面状部を有し、且つ前記第1接続部材及び前記第2接続部材は、前記第1面状部及び前記第2面状部が前記他方の太陽電池セル上において重ね合わせられて電気的に接続されるように構成され、
    前記第1接続部材の前記第1面状部には、前記第1面状部と前記第2接続部材の前記第2面状部とが重ね合わせられたとき、前記第1面状部側に前記第2面状部が露出するように、切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方が形成されている接続部材セット。
  2. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材が異なる形状に形成されている請求項1に記載された接続部材セット。
  3. 前記第1接続部材は、前記第1面状部が前記第1電極接続部に対して前記一方の太陽電池セルの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている請求項1又は2に記載された接続部材セット。
  4. 前記第2接続部材は、前記第2面状部が前記第2電極接続部に対して前記他方の太陽電池セルの厚さ方向に対応する段差を有するように形成されている請求項1乃至3のいずれかに記載された接続部材セット。
  5. 前記第1接続部材及び前記第2接続部材が金属箔の折曲加工品である請求項1乃至のいずれかに記載された接続部材セット。
  6. 前記第1接続部材の前記第1電極接続部及び前記第2接続部材の前記第2電極接続部には、切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方が形成されている請求項1乃至のいずれかに記載された接続部材セット。
  7. 請求項1乃至のいずれかに記載された接続部材セットによって、各々、並行に延びるように配置された一端部及び他端部を有するとともに、前記一端部及び前記他端部の一方側の主面に、それぞれn型電極及びp型電極のうちの一方である第1電極及び他方である第2電極が配置された複数の太陽電池セルが電気的に接続されて連なる太陽電池ストリングであって、
    前記複数の太陽電池セルのうちの相互に隣接する任意の一対の太陽電池セルは、それらのうちの一方の太陽電池セルの前記一端部における他方側の主面が、他方の太陽電池セルの前記他端部における前記一方側の主面に重なるように配置されており、
    前記接続部材セットにおける前記第1接続部材の前記第1電極接続部が前記一方の太陽電池セルの前記第1電極に電気的に接続されているとともに、前記第2接続部材の前記第2電極接続部が前記他方の太陽電池セルの前記第2電極に電気的に接続され、且つ前記第1接続部材の前記第1面状部及び前記第2接続部材の前記第2面状部が前記他方の太陽電池セル上において重ね合わせられて電気的に接続されており、
    前記第1面状部及び前記第2面状部が、前記第1面状部の前記切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方の縁部と、前記切り欠き及び開孔のうち少なくとも一方から前記第1面状部側に露出した前記第2面状部との間を掛け渡した接着剤で接着されている太陽電池ストリング。
  8. 前記複数の太陽電池セルのうちの相互に隣接する任意の一対の電気的な接続において、前記接続部材セットが複数配置されている請求項に記載された太陽電池ストリング。
  9. 前記複数の太陽電池セルのそれぞれは、大判太陽電池セルの分割片である請求項7又は8に記載された太陽電池ストリング。
  10. 前記大判太陽電池セルの外周縁に対応する他方側の主面側の部分の少なくとも一部に反射部が配置されている請求項に記載された太陽電池ストリング。
  11. 請求項乃至10のいずれかに記載された太陽電池ストリングを含む太陽電池モジュール。
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