JP2007273857A - Wiring member for solar cell connection and solar battery device using same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、太陽電池素子の表面側電極と隣接する太陽電池素子の裏面側電極とを電気的に接続する太陽電池セル接続用配線部材並びにこの配線部材を用いた太陽電池装置に関する。 The present invention relates to a solar cell connection wiring member that electrically connects a front surface side electrode of a solar cell element and a back surface side electrode of an adjacent solar cell element, and a solar cell device using the wiring member.
太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気変換できることから地球環境の観点から注目されている。 Solar cells are attracting attention from the viewpoint of the global environment because they can directly convert light from the sun, which is a clean and inexhaustible energy source.
斯かる太陽電池を家庭用或いはビル等の電源として用いるにあたっては、太陽電池セル1個あたりの出力が精々数W程度として小さいことから、通常複数の太陽電池セルを直列に接続することで、出力を数100Wにまで高めた太陽電池モジュールとして使用されている。 When such a solar cell is used as a power source for home use or a building, since the output per solar cell is as small as about several watts, the output is usually obtained by connecting a plurality of solar cells in series. Is used as a solar cell module that has been increased to several hundred watts.
従来太陽電池モジュールとしては、太陽電池セルが表面の電極と裏面の電極に対して、表面に半田がコーティングされた銅箔等からなる細長いテープ状のタブリードを用いて接続される。タブリードの前半部分は太陽電池セルの表面に沿って半田付けされ、タブリードは太陽電池セル間で折り曲げられ、タブリードの後半部分は、隣接する太陽電池セルの裏面に沿って半田付けされる。 As a conventional solar cell module, a solar cell is connected to an electrode on the front surface and an electrode on the back surface by using an elongated tape-like tab lead made of copper foil or the like whose surface is coated with solder. The first half of the tab lead is soldered along the surface of the solar cell, the tab lead is bent between the solar cells, and the second half of the tab lead is soldered along the back surface of the adjacent solar cell.
ところで、太陽電池セルを高効率化するためには、発生する光電流をできるだけ多くして、その電流を損失することなく多く取り出すことが重要である。発生する光電流を多くするためには、電極など受光面を遮る面積をできるだけ少なくする方がよい。一方、発生した電流を損失なく外部へできるだけ多く取り出すためには、電極、タブリードなどの抵抗による損失を小さくする方がよい。このため、上記したタブリードは抵抗損失を下げるためにある程度の断面積を必要としている。従来は、このタブリードとしては、例えば、200μmの厚みで幅が2mmのものが用いられている。 By the way, in order to increase the efficiency of the solar battery cell, it is important to increase the generated photocurrent as much as possible and extract the current without losing it. In order to increase the generated photocurrent, it is preferable to reduce the area that blocks the light receiving surface such as an electrode as much as possible. On the other hand, in order to extract as much of the generated current as possible to the outside without loss, it is better to reduce the loss due to resistance of electrodes, tab leads, and the like. For this reason, the tab lead described above requires a certain cross-sectional area in order to reduce the resistance loss. Conventionally, as this tab lead, for example, one having a thickness of 200 μm and a width of 2 mm is used.
受光面を遮る面積を少なくするためには、タブリードの線幅を細くし、その分高さ(厚み)を高く(厚く)した線材を使用することが考えられる。上記したように、太陽電池セルの間でタブリードを折り曲げて、表面側の電極から隣の太陽電池セルの裏面側電極へタブリードを案内する必要がある。しかしながら、高さ(厚み)のある線材の場合には、折り曲げ領域を小さくして折り曲げるのは難しく、セル間の間隙を広くとる必要があり、太陽電池モジュール全体としては、発電無効部分が増加することななる。また、線材に加わるストレスにより、太陽電池セルの破損が生じることがあった。 In order to reduce the area that blocks the light receiving surface, it is conceivable to use a wire rod in which the line width of the tab lead is reduced and the height (thickness) is increased (thickened) accordingly. As described above, it is necessary to bend the tab lead between the solar cells and guide the tab lead from the surface side electrode to the back side electrode of the adjacent solar cell. However, in the case of a wire having a height (thickness), it is difficult to bend it by making the folding region small, and it is necessary to widen the gap between cells, and the power generation invalid portion increases as the whole solar cell module. It will be. In addition, the solar cell may be damaged by the stress applied to the wire.
また、接続用のタブリードの断面形状を台形または三角形または略半円形または略半楕円形にしたものが提案されている(特許文献1参照)。
上記した特許文献1に記載のものは、フィレットにマイクロクラックが発生し、接続部の電気抵抗の上昇することを防止することを目的としており、接続タブリードの断面形状は全て同じ形状に形成されている。このため抵抗損失を少なくするために高さを高く(厚く)すると、折り曲げが困難になり、この折り曲げに起因するストレスにより、太陽電池セルの破損が生じるなどの問題が発生する。
The one described in
そこで、この発明は、抵抗損失を大きくすることなく線幅を細くし、且つ折り曲げ加工も容易な太陽電池セル接続用配線部材を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a solar cell connection wiring member that has a narrow line width and is easy to bend without increasing resistance loss.
この発明は、太陽電池素子の表面側電極と隣接する太陽電池素子の裏面側電極とを電気的に接続する配線部材において、太陽電池素子間の間隙部に位置する箇所は少なくとも扁平部を有し、太陽電池セルの表面側電極上に接続される部分は少なくとも前記扁平部より厚みを有し且つその幅が扁平部より狭く形成されていることを特徴とする。 The present invention provides a wiring member that electrically connects a front surface side electrode of a solar cell element and a back surface side electrode of an adjacent solar cell element, and a portion located in a gap between the solar cell elements has at least a flat portion. The portion connected to the surface side electrode of the solar battery cell is characterized in that it is at least thicker than the flat portion and its width is narrower than that of the flat portion.
また、前記表面側電極上に接続される部分はワイヤで構成すればよい。また、前記配線部材の隣接する太陽素子の裏面側電極上と接続する部分は扁平部で構成してもよく、前記配線部材の隣接する太陽素子の裏面側電極上と接続する部分はワイヤで構成してもよい。 Moreover, what is necessary is just to comprise the part connected on the said surface side electrode with a wire. Further, the portion connected to the back surface side electrode of the adjacent solar element of the wiring member may be configured by a flat portion, and the portion connected to the back surface side electrode of the adjacent solar element of the wiring member is configured of a wire. May be.
また、前記扁平部は前記ワイヤの直径の半分の厚みに形成するとよい。また、前記扁平部は、太陽電池セル間の間隙部少し大きく形成するとよい。 The flat portion may be formed to a thickness that is half the diameter of the wire. The flat portion may be formed slightly larger in the gap between the solar cells.
また、この発明の太陽電池装置は、上記に記載の太陽電池セル接続用配線部材を介して太陽電池セル同士を電気的に接続したことを特徴とする。 Moreover, the solar cell device of the present invention is characterized in that solar cells are electrically connected to each other through the solar cell connecting wiring member described above.
この発明は、太陽電池セルの表面部の電極と接続される部分を扁平部より厚みを厚く且つその幅を狭く形成された部材で構成しているので、投影面積が少なく且つ抵抗も小さくできる。また、少なくとも折り曲げ加工されるフォーミング箇所を含み、光を吸収する有効面積に関係ない箇所には、厚みが薄い扁平部に形成されているので、折り曲げ加工が容易に行える。 According to the present invention, the portion connected to the electrode on the surface portion of the solar battery cell is formed of a member formed thicker than the flat portion and narrower in width, so that the projected area can be reduced and the resistance can be reduced. In addition, since the thin portion is formed at a portion that includes at least the forming portion to be bent and is not related to the effective area for absorbing light, the bending can be easily performed.
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in order to avoid duplication of description.
図1は、この発明の実施形態にかかる太陽電池セル接続用配線部材を示す斜視図である。図1に示すように、この発明の太陽電池セル接続用配線部材1は、断面形状が円形のワイヤ部10とワイヤを圧延して形成された扁平部10とで構成される。ワイヤ部10は、太陽電池セルの表面側(光入射側)の電極に接続される部分を構成し、扁平部11は、少なくとも太陽電池セル間で折り曲げられるフォーミング部分を構成する。この実施形態おいては、太陽電池セルの表面側に接続される部分以外は扁平部11になるように、ワイヤを圧延処理して形成されている。この実施形態においては、図2に示すような直径0.5mmの銅(Cu)ワイヤ10が用いられ、このワイヤ10を圧延機を用いて薄扁平状の扁平部11を形成している。この扁平部11は、厚みを200μm〜300μm、幅が0.5mmから2mmになるように圧延して形成するのが好ましい。厚み250μm、幅2mmの扁平部11を形成した。この圧延機としては、例えば、株式会社大東製作所の小型圧延機(DBR50S型)などを用いればよい。
FIG. 1 is a perspective view showing a solar cell connection wiring member according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photovoltaic cell connecting
尚、ワイヤ線材は銅に限らず、銀、アルミニウムなどを用いることも可能である。 Note that the wire material is not limited to copper, and silver, aluminum, or the like can also be used.
直径0.5mmの銅線材からなるワイヤ10であれば、2mm幅、200μmの厚みの銅箔からなる接続タブと同程度の抵抗値である。また、扁平部11は、250μmの厚さに圧延されているので、従来の接続タブと同じように容易に折り曲げ加工が行える。
In the case of the
この発明の太陽電池セル接続配線部材1は、太陽電池セルの表面側は、断面形状が円形のワイヤ部10で構成されているので、投影面積が少なく且つ抵抗も従来の接続タブより小さくできる。また、少なくとも折り曲げ加工されるフォーミング箇所を含み、光を吸収する有効面積に関係ないまたは影響の少ない箇所に対応する部分は、ワイヤを圧延して扁平部11に形成されているので、折り曲げ加工が容易に行える。そして、折り曲げに伴うセルの割れ防止できると共に、セル間距離を大きく形成しなくても十分な折り曲げ加工が行える。
Since the solar cell connecting
上記の太陽電池セル接続配線部材1に用いるワイヤの直径は0.5mmのものに限られず、必要とする抵抗値に応じた大きさを選べばよい。また、圧延加工により、折り曲げ加工が容易な厚さに扁平部11を形成すればよい。
The diameter of the wire used for the solar cell
この太陽電池セル接続配線部材1の表面には、半田コートをあらかじめ施していても良い。半田コートは、半田槽に太陽電池セル接続配線部材1をディップする方法や半田メッキなどにより行えばよい。
A solder coat may be applied in advance to the surface of the solar cell
図1に示した太陽電池セル接続配線部材1は、太陽電池セルの表面側の電極に接続される部分をワイヤ部10で形成し、他の部分は扁平部11に形成したが、これに限らず、図3に示すように、折り曲げ部分だけ扁平部11を形成し、太陽電池セルの電極と接続される部分はワイヤ部11で構成してもよい。
In the solar cell
次に、上記した太陽電池セル接続配線部材1を用いて、太陽電池セルを電気的に接続したものにつき説明する。
Next, what connected the photovoltaic cell electrically using the above-mentioned photovoltaic cell
図4は、この実施形態に用いられる太陽電池セルを示す概略断面図である。尚、図4においては、各層の構成を理解し易くするために、実際の膜厚に沿った比率では記載せずに、薄膜層部分は拡大して表示している。 FIG. 4 is a schematic sectional view showing a solar battery cell used in this embodiment. In FIG. 4, in order to facilitate understanding of the configuration of each layer, the thin film layer portion is enlarged and displayed without being shown in the ratio along the actual film thickness.
図4に示すように、この太陽電池セル2は、結晶系半導体基板として、約300μmの厚みとを有するとともに、(100)面を有するn型単結晶シリコン(c−Si)基板21(以下、n型単結晶シリコン基板21という)を備えている。n型単結晶シリコン基板21の表面には、図示はしていないが、数μmから数十μmの高さを有する光閉じ込めのためのピラミッド状凹凸が形成されている。このn型単結晶シリコン基板21上には、水素を含有する実質的に真性な非晶質半導体薄膜層として、3nm〜250nmの厚みを有する実質的に真性のi型非晶質シリコン(a−Si:H)層22が形成されている。また、i型非晶質シリコン層22上には、水素を含有する荷電子制御された非晶質半導体薄膜層として、約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層23が形成されている。
As shown in FIG. 4, this
そして、p型非晶質シリコン層23上には、約100nmの厚みを有する酸化物透明導電膜として、この実施形態では、ITO(Indium tin Oxide)膜24が形成されている。
In this embodiment, an ITO (Indium Tin Oxide)
このITO膜24の上面の所定領域には銀ペーストからなる櫛形状の集電極25が形成されている。この集電極25は、バスバー部とフィンガー部で形成されている。そして、バスバー部にこの発明の太陽電池セル接続配線部材1のワイヤ部10が接続される。
A comb-shaped
また、n型単結晶シリコン基板21の下面上には、約5nmの厚みを有する実質的に真性のi型非晶質シリコン層26が形成されている。i型非晶質シリコン層26の下面上には、約20nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層27が形成されている。このようにn型単結晶シリコン基板21の下面上に、i型非晶質シリコン層26およびn型非晶質シリコン層27が順番に形成されることにより、いわゆるBSF(Back Surface Field)構造が形成されている。更に、n型非晶質シリコン層27上には、約100nmの厚みを有する酸化物透明導電膜として、この実施形態ではITO膜28が形成されている。
A substantially intrinsic i-type
このITO膜28上の所定領域には、同様に、銀ペーストからなる集電極29が形成されている。この集電極29のバスバー上にこの発明の太陽電池セル接続配線部材1の扁平部11が接続される。
Similarly, a
太陽電池モジュールを構成するために、図5及び図6に示すように、複数の太陽電池セル2…がこの発明の太陽電池セル接続配線部材1を用いて直列に接続され、ストリングスが構成される。尚、図6は、図1に示す太陽電池セル接続配線部材1を用いた場合の図である。
In order to constitute the solar cell module, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, a plurality of
これら複数の太陽電池セル2の各々は互いに隣接する他の太陽電池セル2と太陽電池セル接続配線部材1を介して直列に接続されている。即ち、太陽電池セル接続配線部材1の一方端側のワイヤ部10が所定の太陽電池セル2の上面側の集電極25に接続される。太陽電池セル2、2間で扁平部11が折り曲げられるとともに、他方端側の扁平部11がその所定の太陽電池セル2に隣接する別の太陽電池素子2の下面側の集電極29に接続される。このように、複数の太陽電池セル2が互いに太陽電池セル接続配線部材1により電気的に接続される。
Each of the plurality of
太陽電池セル接続配線部材1と集電極25、29との接続は、図7の拡大断面図に示すように、鉛フリー半田15、15により、ワイヤ部10と扁平部11がそれぞれ接続される。半田付けは、例えば、熱風を吹き付け、半田を溶融させて接続させる。
As shown in the enlarged sectional view of FIG. 7, the
次に、太陽電池セル端部と太陽電池セル接続配線部材1の扁平部11との位置関係につき説明する。図8は、太陽電池セルとこの発明の太陽電池セル接続配線部材1とを接続した状態を示す平面図である。太陽電池セル2、2間は、1mmから2mm程度の間隙(A)が設けられている。この間隙(A)で扁平部11が折り曲げられ、太陽電池セル2の裏面側へ案内される。太陽電池セル2の端面と太陽電池セル接続配線部材1の扁平部11とワイヤ部10との境界部間の距離(B)は、以下のように設定すればよい。
Next, the positional relationship between the end portion of the solar cell and the
扁平部11とワイヤ部10との境界部が太陽電池セル2の表面側に何mmか延出する場合、この場合は間隙(A)よりプラス分大きくなるので、プラスということにする。扁平部11とワイヤ部との境界部が間隙側に位置する場合、この場合は間隙(A)より小さくなるので、マイナスということにする。太陽電池セル2の端面と太陽電池セル接続配線部材1の扁平部11とワイヤ部との境界部間の距離(B)は、1mmから2mm程度の間隙(A)の場合、好ましくはプラス2mm〜マイナス1mmの範囲にする。
When the boundary portion between the
プラスとマイナスにより、次のような影響がある。距離Bをプラスにした場合、ワイヤ部10の折り曲げに伴ったワイヤ厚みによるセル割れを有効に防止できる。しかし、扁平部11が太陽電池セル2の表面側に位置する関係から、扁平部11の影の増大が入射光量を低下させて発電量がその分低下する。逆にマイナスの場合、影を最大限防止できるが、セル割れによる歩留まり低下を増加させる。このことから、セル間距離を縮めるに従い、太陽電池セル2の端面と太陽電池セル接続配線部材1の扁平部11とワイヤ部との境界部間の距離(B)は若干プラスとすることが好ましい。
Positive and negative effects have the following effects. When the distance B is made positive, cell cracking due to the wire thickness accompanying the bending of the
上記した実施形態においては、扁平部11を圧延加工により形成したが、圧延加工に限らず、切削等、その他の方法で形成しても良い。また、上記した実施形態においては、断面形状が円形のワイヤを用いたが、厚みを持たす部分の断面形状は円形に限らず、矩形、三角形、楕円形などの形状のものを用いても良い。
In the above-described embodiment, the
尚、上記した実施形態においては、太陽電池セルとして、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池セルを用いたが、太陽電池セルは、これに限らず結晶系、多結晶系などの太陽電池セルにも適用できる。 In the above-described embodiment, as a solar battery cell, a substantially intrinsic amorphous silicon layer is sandwiched between a single crystal silicon substrate and an amorphous silicon layer, and defects at the interface are reduced. Although the solar cell improved in the characteristics of the heterojunction interface was used, the solar cell is not limited to this and can be applied to a solar cell such as a crystal system or a polycrystalline system.
今回開示された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と考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の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。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
1 太陽電池セル接続用配線部材
10 ワイヤ部
11 扁平部
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