JP2015002318A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの小型化を図ってモジュール変換効率を向上させるとともに、コストダウン及び重量の軽減を実現し、さらに、外観上の意匠性を高めた太陽電池モジュール及びその製造方法を得ること。
【解決手段】複数の太陽電池セル１をタブ線５で連結して形成された太陽電池ストリングと、透光性基板２と、透光性基板２との間に太陽電池ストリングが複数配置される裏面保護材と、透光性基板２と裏面保護材との間に配置された複数の太陽電池ストリングを直列に接続する横タブ線６ａ，６ｂと、直列に接続された複数の太陽電池ストリングから電力を取り出すための引き出し線７ａ，７ｂと、透光性基板２と裏面保護材との間に複数の太陽電池ストリングを封止する封止材３とを有する太陽電池モジュール５０であって、横タブ線６ａ，６ｂ線及び引き出し線７ａ，７ｂを、透光性基板２の側面に配置した。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが透光性絶縁基板と裏面カバー材との間に封止された太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

従来の太陽電池モジュールの製造方法及び構造が、特許文献１に記載されている。

従来の太陽電池モジュールは、銅箔などを材料とする導電体のリボン（リボン線）がタブ線として用いられて複数の太陽電池セルが互いに電気的に接続されている。複数の太陽電池セルは、プラスチックやガラスなどを材料とする透光性基板と、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）などを材料とする封止材と、裏面保護材とによって封止されている。

また、タブ線で電気的に直列に接続された複数の太陽電池セルは、単位ユニットとしての太陽電池ストリングを形成している。ストリングの両端には、隣接する太陽電池ストリングを電気的に接続するための横タブ線や、発電した電力を端子ボックスへ出力する引き出し線が接続されている。これらは、太陽電池ストリングを形成する太陽電池セルの周囲に配線される。太陽電池ストリングが封止された透光性基板の端部には、耐湿性のあるシール材を用いてアルミフレームを接着し、取り付ける。

上記のように、太陽電池セルをタブ線で直列接続し、横タブ線や引き出し線を介して太陽電池モジュールとしての所定の出力（例えば２５０Ｗ）が発生するように太陽電池ストリングを連結して太陽電池モジュールが構成される。

特開２０１０−１６１１７８号公報（図５−３）

従来のような太陽電池モジュールの配線の方法では、太陽電池ストリングを形成する太陽電池セルに隣接して横タブ線及び引き出し線が並行に配置されるため、太陽電池モジュールの表面上には太陽電池セルを複数配置した領域の他に、横タブ線及び引き出し線が占める発電に寄与しない領域が存在してしまい、太陽電池モジュールのサイズが必要以上に大きくなってしまう。これによって、太陽電池モジュールのモジュール発電効率が低くなってしまうこと、また、ガラスなどの部材も大きなものが必要となりコストアップとなること、さらには、重量も増加することといった点が問題となっていた。

また、横タブ線が太陽電池セルと同一平面上に配されていると、色や部材形状に統一性が無くなり、意匠性を損ねるといった問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの小型化を図ってモジュール変換効率を向上させるとともに、コストダウン及び重量の軽減を実現し、さらに、外観上の意匠性を高めた太陽電池モジュール及びその製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の太陽電池セルをタブ線で連結して形成された太陽電池ストリングと、透光性基板と、透光性基板との間に太陽電池ストリングが複数配置される裏面保護材と、複数の太陽電池ストリングを電気的に直列に接続する横タブ線と、横タブ線によって電気的に直列に接続された複数の太陽電池ストリングから電力を取り出すための引き出し線と、透光性基板と裏面保護材との間に複数の太陽電池ストリングを封止する封止材とを有する太陽電池パネルを含む太陽電池モジュールであって、横タブ線及び引き出し線を、透光性基板の側面に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、モジュール変換効率を向上させるとともに、太陽電池モジュールの小型軽量化及びコストダウンを実現できるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルの構成を示す図である。 図３は、太陽電池ストリング間の接続を示す太陽電池モジュール短辺の一方の側面の概略図である。 図４は、太陽電池モジュールの短辺の他方の側面の概略図である。 図５は、太陽電池ストリング間の電気的な接続状態を示す回路図である。 図６は、太陽電池ストリングに接続する横タブ線及び引き出し線を示す部分断面図である。 図７は、太陽電池モジュールを封止するラミネータの概略図である。 図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の構成を示す概略図である。 図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の構成を示す断面概略図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール及びその製造方法の実施の形態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い。また、図中の各部材の大きさについては、発明の内容を理解しやすくするため、実際の比率にとらわれず、各部を適宜拡大して図示している。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す図である。実施の形態１にかかる太陽電池モジュール５０は、複数の太陽電池セル１を備えている。太陽電池セル１は、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどで構成される結晶シリコン系太陽電池、又は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン薄膜層との間に実質的に真性な非晶質シリコン薄膜層を挟んだヘテロ接合型太陽電池が用いられる。

ここでは、太陽電池セル１には、高出力化が期待できるヘテロ接合型太陽電池が用いられるとする。

実施の形態１にかかる太陽電池モジュール５０は、太陽電池ストリング１０を透光性基板と封止材及び裏面保護材とで封止して構成された太陽電池パネル４０と、太陽電池パネル４０の外周部にシール材８を介して接着して組み込まれたアルミフレーム９とを有する。

太陽電池ストリング１０は、複数の太陽電池セル１の各々を、タブ線５を介して電気的に直列に接続することによって形成されている。タブ線５は、銅箔などで形成されている。タブ線５の一方の端部が所定の太陽電池セル１の表面側の集電電極に接続されるとともに、隣接する別の太陽電池セル１の裏面側の集電電極にタブ線５の他端が接続される。

図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルの構成を示す図である。太陽電池セル１は、結晶シリコン基板１１、真性な非晶質シリコン系薄膜１２、ｐ型シリコン系薄膜１３、透明導電膜１４、真性な非晶質シリコン系薄膜１５、ｎ型シリコン系薄膜１６、透明導電膜１７、細線形集電電極１８，１９を有する。太陽電池セル１は、表面（受光面）側から順に、透明導電膜１４、ｐ型シリコン系薄膜１３、真性な非晶質シリコン系薄膜１２、結晶シリコン基板１１、真性な非晶質シリコン系薄膜１５、ｎ型シリコン系薄膜１６及び透明導電膜１７が重なる積層構造であり、細線形集電電極１８は表面側に、細線形集電電極１９は裏面側に配置されている。

結晶シリコン基板１１は、一導電型の単結晶シリコン基板で、ｎ型単結晶シリコン基板であることが望ましい。また、結晶シリコン基板１１は、太陽電池セル１としての光の入射面となる面（図２において上向きの面）が（１００）面であるように切り出されたものが好ましい。太陽電池セル１としての光の入射面となる面を（１００）面とすることにより、単結晶シリコン基板表面に（１００）面と（１１１）面とでエッチングレートの異なる異方性エッチングによって容易に略山形状のテクスチャ形成処理を行うことができる。

真性な非晶質シリコン系薄膜１２，１５は、発電特性に影響を及ぼさない程度の量であれば、成膜プロセスにおいて混入した不純物を含んでいてもよい。すなわち、不純物の混入により理論的には真性ではなくても、発電特性に影響を与えない程度の混入量であれば、実質的には真性と見なすことができる。真性な非晶質シリコン系薄膜１２、及び真性な非晶質シリコン系薄膜１５は、シリコンと水素とによって形成された水素化非晶質シリコン薄膜（ａ−Ｓｉ（ｉ）：Ｈ）であることが望ましい。また、ｐ型シリコン系薄膜１３には、ｐ型非晶質シリコン薄膜（ａ−Ｓｉ（ｐ））を用いることが望ましい。ｎ型シリコン系薄膜１６についても、ｎ型非晶質シリコン薄膜（ａ−Ｓｉ（ｎ））を用いることが望ましい。太陽電池セル１の裏面には、真性な非晶質シリコン系薄膜１５とｎ型シリコン系薄膜１６とでＢＳＦ（Back Surface Field）領域を形成する。

透明導電膜１４及び透明導電膜１７は、ｐ型シリコン系薄膜１３又はｎ型シリコン系薄膜１５上に酸化インジウムを主成分とする導電性酸化物を材料として形成する。

透明導電膜１４及び透明導電膜１７の上には、細線形集電電極１８又は細線形集電電極１９が形成される。細線集電電極１８及び細線集電電極１９は、インクジェット、スクリーン印刷、スプレーコートなどの公知の手法によって形成可能である。

細線集電電極１８及び細線集電電極１９は、金属の導電性粒子を樹脂バインダーに混ぜてペースト状にした物（導電性ペースト）をスクリーン印刷し、その後、印刷した導電性ペーストを熱処理によって固化して形成することが好ましい。細線集電電極１８及び細線集電電極１９は、バスバー部とフィンガー部とで構成されており、バスバー部にタブ線５が接続される。

図１に示した本実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０では、１０個の太陽電池セル１がタブ線５によって電気的に直列に接続されて太陽電池ストリング１０を構成している。本実施の形態では、さらに六つの太陽電池ストリング１０が電気的に直列に接続されている。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０は、６０個の太陽電池セル１を備えて構成されている。なお、直列数が増減しても（すなわち、太陽電池ストリング１０を構成する太陽電池セル１の数が増減しても）本発明は適用可能である。

太陽電池ストリング１０は、太陽電池セル１のｐ型シリコン系薄膜１３側が受光面を向くように配置して、隣り合う太陽電池セル１同士がタブ線５で接続されている。したがって、表面側の細線形集電電極１８が正極、裏面側の細線形集電電極１９が負極となる。

次に、太陽電池ストリング１０間の接続について図３〜図６を参照して詳細に説明する。図３は、太陽電池ストリング間の接続を示す太陽電池モジュール短辺の一方の側面の概略図である。図４は、太陽電池モジュールの短辺の他方の側面の概略図である。なお、図３、図４は、太陽電池モジュール５０の裏面側からの斜視図であり、説明のために、アルミフレーム９、裏面保護材４及び封止材３は、透光性基板２の端部に接する箇所の図示を適宜省略している。図５は、太陽電池ストリング間の電気的な接続状態を示す回路図である。図６は、太陽電池ストリングに接続する横タブ線及び引き出し線を示す部分断面図である。

太陽電池パネル４０は、太陽電池ストリング１０を透光性基板２と封止材３及び裏面保護材４とで封止して構成される。

従来は、横タブ線及び引き出し線を太陽電池セルの周囲で配線していたのに対して、本実施の形態では、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂを透光性基板２の側面に配置している。すなわち、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂを透光性基板２の一方の端部側面に並行に配置している。横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂのそれぞれは、透光性基板２の側面部分において、接着剤２１で固定されている。同様に、横タブ線６ｃ〜６ｅは、太陽電池ストリング１０の引き出し線７ａ，７ｂが配置された側とは反対側のストリング端部を接続して、透光性基板２の反対側の側面に接着剤で固定されている。

端子ボックス２４は、裏面保護材４に取り付けられる。端子ボックス２４は、バイパスダイオード２０ａ〜２０ｃ、正極用端子２５及び負極用端子２６を収容している。

引き出し線７ａ，７ｂは、端子ボックス２４側への出力用引き出し線として構成される。本実施の形態では、引き出し線７ａは正極用として用いられ、引き出し線７ｂは負極用として用いられている。

引き出し線７ａは、裏面保護材４から取り出されて端子ボックス２４まで延長されている。図３においては、引き出し線７ａは、図中の左端に位置する太陽電池ストリング１０の表面側のタブ線５と接続されている。また、引き出し線７ａは、端子ボックス２４内でバイパスダイオード２０ａと正極用端子２５とに接続される。

引き出し線７ｂは、裏面保護材４から取り出されて端子ボックス２４まで延長されている。図３においては、引き出し線７ｂは、図中の右端に位置する太陽電池ストリング１０の裏面側のタブ線５と接続されている。また、引き出し線７ｂは、端子ボックス２４内でバイパスダイオード２０ｃと負極用端子２６とに接続される。

横タブ線６ａ〜６ｅは、隣接する太陽電池ストリング１０を直列に接続する。横タブ線６ａ〜６ｅは、ストリング端に位置する太陽電池セル１の表側のタブ線５と隣接する太陽電池セル１の裏面側のタブ線５とを接続している。また、横タブ線６ａ，６ｂは、バイパスダイオード２０ａ〜２０ｃとの接続のために、引き出し線７ａ，７ｂと同様に裏面保護材４から取り出される。横タブ線６ａの一端は、端子ボックス２４内まで延長され、バイパスダイオード２０ａ，２０ｂと端子ボックス２４内で接続される。また、横タブ線６ｂの一端は、端子ボックス２４内まで延長され、端子ボックス２４内でバイパスダイオード２０ｂ，２０ｃと接続される。

本実施の形態では、透光性基板２には、太陽電池モジュールのカバーガラス用として一般的な厚さ３．２ｍｍの白板強化ガラスを用いた。横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは、透光性基板２の厚さ３．２ｍｍに合わせ、それぞれ幅が１．５ｍｍ、厚さがおよそ１ｍｍの銅を主体とした金属箔板で形成されている。

従来の太陽電池モジュールで使用されていた横タブ線の断面積は、幅５ｍｍ×厚さ３００μｍであるため、幅１．５ｍｍの金属箔板を横タブ線６ａ，６ｂに使用する本実施の形態では、従来の同等以下の抵抗値とするためには金属箔板の厚さを１ｍｍとすればよく、この条件を満たすようにすれば、抵抗による損失については問題とはならない。

横タブ線６ｃ〜６ｅは、透光性基板２の厚さ３．２ｍｍに合わせ、幅が３ｍｍ、厚さがおよそ１ｍｍの銅を主体とした金属箔板で形成されている。

本実施の形態において、横タブ線同士の間や、引き出し線同士の間、横タブ線と引き出し線との間での絶縁が必要な場合には、配線自体にラミネートフィルム処理を施したり、予め絶縁被覆が施された横タブ線６を使用しても良い。本実施の形態では、絶縁被覆２２が施された横タブ線６及び引き出し線７を使用している。絶縁被覆２２は、ラミネートのプロセス温度にて溶けない素材が好ましく、例えばポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ゴム素材を用いることができる。

図６に示すように、透光性基板２の端部側面に並行に配置した横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは、封止材３と裏面保護材４とで太陽電池ストリング１０をラミネートする際に、封止材３と裏面保護材４とで全体が覆われて封止される構造になっている。

同様に、透光性基板２の反対側の側面においては、横タブ線６ｃ〜６ｅは、封止材３と裏面保護材４とで太陽電池ストリング１０をラミネートする際に、封止材３と裏面保護材４とで全体が覆われて封止される構造になっている。

このように、ラミネート時に封止材３と裏面保護材４とで横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂをともに覆って封止することで、横タブ線６ａ〜６ｅや引き出し線７ａ，７ｂの耐候性及び耐湿性を従来の太陽電池モジュールと遜色ない性能で得ることができ、太陽電池モジュールに求められる性能の一つである長期の屋外使用が可能となる。

次に、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０の製造工程の一つであるラミネート工程について説明する。図７は、太陽電池モジュールを封止するラミネータの概略図である。ラミネータは、装置の上側の筐体３０と装置の下側の筐体３１とを備える。上側の筐体３０と下側の筐体３１とは、対向する開口部で結合し、密閉されたラミネートチャンバーを筐体内部に構成する。下側の筐体３１には、下側の筐体３１の上面と面一で平坦なヒーターステージ３２が備えられている。また、上側の筐体３０には、ヒーターステージ３２と対向するようにゴム製のダイヤフラム３３が備えられている。上側の筐体３０と下側の筐体３１とには、結合した際の気密性を得るために、開口部周囲にＯリング３４が備えられている。

太陽電池モジュール５０を製造するにあたっては、まず、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂと透光性基板２とを接着剤２１で接着する。接着剤２１としては、太陽電池モジュールの製造に一般的な材質及び方法を適用可能であり、例えばシリコーン樹脂を用いて、昇温後に降温させるなどの方法を適用可能である。横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂと透光性基板２とを接着することにより、後段の工程で配線のずれが発生することを防止できる。

次に、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂと透光性基板２とが一体となったユニットと、シート状の受光面側封止材３ａと、太陽電池ストリング１０とを重ねた後に、タブ線５を透光性基板２の受光面側に折り曲げて、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂにタブ線５をはんだ付けする。タブ線５を透光性基板２の受光面側に折り曲げることにより、横タブ線６ａ〜６ｅや引き出し線７ａ，７ｂに対するはんだ付けが容易となる。また、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは透光性基板２の端部側面に並行に配置されており、配線に重なりがないため、はんだ付けを容易に行える。

その後、ヒーターステージ３２上に、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂと透光性基板２とが一体となったユニット、受光面側封止材３ａ並びに太陽電池ストリング１０を載置し、その上に、裏面側封止材３ｂ、裏面保護材４をこの順序で積み重ねる。この時、受光面側封止材３ａに対し、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂが接着されている太陽電池ストリング１０方向の両端で裏面側封止材３ｂと裏面保護材４は、厚さ３．２ｍｍの透光性基板２では、透光性基板２の大きさよりも大きいものを用いる。一例を挙げると、余剰大きさは、１〜２ｃｍ程度である。ここでは余剰大きさを１〜２ｃｍ程度としているが、実際は使用する透光性基板２の厚さやその他部材の大きさによって最適な余剰大きさが決まるため、裏面側封止材３ｂ及び裏面保護材４の余剰大きさは上記の具体的な数値に限定されることはない。

上記のように、ヒーターステージ３２上に構成部品を配置した後に、装置の上側の筐体３０と下側の筐体３１とを合わせ、ラミネートチャンバーを閉じる。その後、ラミネートチャンバー内の空気を真空ポンプで排気し、チャンバー内を減圧する。この時、ヒーターステージ３２は、約１５０〜１８０℃に加温する。この状態にて、減圧されたラミネートチャンバー内では、ダイヤフラム３３がヒーターステージ３２上にある太陽電池パネルを押さえつける。この時、受光面側封止材３ａ及び裏面側封止材３ｂはゲル状化して架橋されることで封止材３となり、太陽電池モジュールの封止材層を形成する。本工程によって、太陽電池セル１が透光性基板２と裏面保護材４との間に挟まれ封止材３の層内に封止される。

裏面側封止材３ｂ及び裏面保護材４に、透光性基板２よりやや大きいものを用いることによって、透光性基板２の側面に配置された横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂが封止材３と裏面保護材４とでその全体を封止される構造が得られる。ここで、裏面側封止材３ｂ及び裏面保護材４の幅、奥行きを、透光性基板２の厚さの２倍分だけ長くすると、ラミネート工程において、透光性基板２の側面に配置されている横タブ線６及び引き出し線７を覆うように裏面側封止材３ｂ及び裏面保護材４が張り合わされるため、横タブ線６及び引き出し線７の耐久性を向上させることができる。

本実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０では、太陽電池セル１上に横タブ線６ａ〜６ｅや引き出し線７ａ，７ｂの配線が一切存在しない構造が得られる。これに対し、従来構造の場合、モジュール裏面上に横タブへ引き出し配線が配備されているため、横タブや引き出し配線の厚さの分、凸形状が形成されることになる。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０は、従来構造のものに比べ、セル上面のラミネート面での凹凸は従来と比較して一定であり、この時、ラミネートにおける気泡生成を抑制する効果がある。

また、減圧の際、凹凸の境界付近の大気が排気されることで裏面側封止材３ｂが凹凸部に密着しようとするが、凹凸形状をなぞるように密着しようとするとき、裏面側封止材３ｂと凹凸形状との間に接触部分と非接触部分とが生じ、両者が完全に密着するまでの間、接触部分のみに力が加わる。このため、凹凸が少ない（平坦に近い）面であれば、接触部分に局所的に加わる力を低減できるため、本実施の形態に係る太陽電池モジュール５０は、減圧時における応力の集中による太陽電池セルの割れを防ぐ効果があり、製造上の歩留まりを改善する効果が得られる。

裏面側封止材３ｂ及び裏面保護材４として、幅及び奥行きが、透光性基板２の厚さの２倍以上透光性基板２よりも大きいものを用いた場合には、上記ラミネートプロセスの完了後、透光性基板２の端部の側面までを覆った以上の余分な封止材３と裏面保護材４とが残る。これについては、透光性基板２の表面と同一面でカットする。余分な封止材３及び裏面保護材４をラミネート後にカットすることにより、封止材３及び裏面保護材４の端部を透光性基板２の表面と同一面で平坦とすることができる。封止材３及び裏面保護材４をラミネート前にカットすると、工数を省略でき、生産性を高めることができる反面、透光性基板２の側面の一部が露出したり、封止材３及び裏面保護材４の端部が透光性基板２の表面側に突出してアルミフレーム９の装着時に剥離しやすくなったりして、耐候性や耐湿性が低下する原因となる場合がある。このため、耐候性及び耐湿性を重視するか生産性を重視するかに応じて、封止材３及び裏面保護材４をラミネート後にカットするか否かを選択することができる。なお、封止材３及び裏面保護材４がラミネート後にカットされたものであるか否かは、封止材３及び裏面保護材４のカット面が透光性基板２の表面に対して平坦になっているか否かで判断可能である。

透光性基板２の表面の同一平面でカットすることで、後の工程で取り付けるアルミフレーム９の取り付けをスムースに行えるようになること、かつ、透光性基板２の端部側面に配した横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂを封止材３及び裏面保護材４で封止した構造として得ることが可能である。

透光性基板２の端部にアルミフレーム９をモジュール筐体としての強度を得るために取り付ける。アルミフレーム９は、シール材８を介して接着して取り付けるが、この時に用いるシール材８としては、耐湿性に優れた素材（例えばブチルゴム）のものを用いるようにすれば、内部の横タブ線６ａ〜６ｅや引き出し線７ａ，７ｂ等の電極材料の劣化に対しさらに有利な効果が期待できる。アルミフレーム９を装着することにより、横タブ線６ａ〜６ｅ及び引き出し線７ａ，７ｂは、アルミフレーム９によって覆い隠されるため、太陽電池モジュールの美観が向上する。

最後に、裏面保護材４から引き出し線７ａ，７ｂ及び横タブ線６ａ，６ｂを引き出し、端子ボックス２４と接続し、端子ボックス２４を裏面保護材４上に取り付け、本実施の形態の太陽電池モジュール５０が得られる。

上記本実施の形態にかかる太陽電池モジュールと横タブ線が太陽電池セルの周囲に配された従来型の太陽電池モジュールとを、同じ出力値で構成した上で比較すると、横タブ線及び引き出し線のスペースを削減でき、モジュール効率の向上、部材使用量の低減及び製品重量の軽減が可能である。

１０個の太陽電池セルで太陽電池ストリングを構成したモジュールの場合、太陽電池モジュールの長辺で１８ｍｍ縮小できた。従来構造のモジュール変換効率は２０％であったのに対し、本実施の形態では２０％の１．３％向上してモジュール変換効率は２０．２６％となった。換言すると、モジュール変換効率は、約０．２ポイントアップした。

また、重量にしてはモジュール１枚当たりで１００ｇ程度の軽量化が図れた。さらに、１０００枚規模の太陽光発電設備になったときを想定した場合、本実施の形態の太陽電池モジュールを用いた場合、モジュール幅が約８３３ｍｍであれば、およそ１５平方メートルに相当する面積の削減を見込める。

実施の形態２．
本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２について説明する。図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の構成を示す概略図である。図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の構成を示す断面概略図である。上記実施の形態１においては、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは、透光性基板２の端部側面にて並行に配置していた。それに対し、実施の形態２にかかる太陽電池モジュール６０では、図８、図９に示すように、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂを重ねた立体配線としている。この時、透光性基板２の端部側面に配置する横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂに用いる導体の抵抗値をより低減できる。幅の広い導体を用いることが比較的容易に可能であるため、太陽電池モジュール６０の導体（横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂ）での配線抵抗をより小さくしやすく、発電した電力の配線抵抗でのジュール損失を容易に低減できる。

実施の形態２で用いる透光性基板２は、太陽電池カバーガラス用として一般的な厚さ３．２ｍｍの白板強化ガラスを用いた。横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは、透光性基板２の厚さ３．２ｍｍに合わせ、それぞれ幅が３．０ｍｍ、厚さがおよそ０．５ｍｍの銅を主体とした金属箔板で形成されている。

従来の太陽電池モジュールで使用されていた横タブ線の断面積は、幅５ｍｍ×厚さ３００μｍであるため、幅３．０ｍｍの金属箔板を横タブ線６ａ，６ｂに使用する本実施の形態では、従来の同等以下の抵抗値とするためには金属箔板の厚さを０．５ｍｍとすればよく、この条件を満たすようにすれば、抵抗による損失については問題とはならない。

また、実施の形態２では、横タブ線６ａ，６ｂと引き出し線７ａ，７ｂとを重ねて配することで、導体の幅を実施の形態１と比べて大きくできるため、透光性基板２の端部側面での配線を行いやすくなる。

横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂは、透光性基板２の側面部分において、接着剤２１で固定している。実施の形態２では、まず透光性基板２の端部側面に横タブ線６ａ，６ｂを接着剤２１で固定し、次に横タブ線６ａ，６ｂの上に引き出し線７ａ，７ｂを接着剤２１で固定する。例えば、太陽電池モジュールの製造時に、横タブ線６ａ，６ｂを接着剤２１で透光性基板２の側面に固定したユニットを用い、横タブ線６ａ，６ｂと透光性基板２とが一体となったユニットと、シート状の受光面側封止材３ａ、太陽電池ストリング１０を重ねた後に、タブ線５を透光性基板２の受光面側に折り曲げて横タブ線６ａ、６ｂにはんだ付けし、その後に引き出し線７ａ，７ｂを横タブ線６ａ，６ｂへ接着する。

本実施の形態では、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂを二つ重ねて配線するため、絶縁被覆２２を予め施したものを用いることが好ましい。

透光性基板２の端部側面では、［１］バックフィルム（０．２ｍｍ厚）、［２］封止材（０．５ｍｍ厚）、［３］（接着剤（０．１ｍｍ厚）＋絶縁被覆（０．２ｍｍ厚×２））×２、［４］横タブ線（０．５ｍｍ厚）及び引き出し線（０．５ｍｍ厚）が重なる。［１］〜［４］の厚さ寸法を単純に合計すると２．７ｍｍであるから、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂを配置する側での太陽電池パネルの長さの増分は、実際の値としても４ｍｍを下回る。太陽電池セルの脇に横タブ線及び引き出し線を並行に配置する従来構造では、幅５ｍｍの金属箔板２枚分に相当する１０ｍｍ以上のスペースを太陽電池セルの脇に確保する必要があったため、本実施の形態の構造では、配線抵抗を下げるために横タブ線６ａ，６ｂや引き出し線７ａ，７ｂを上記の例よりも厚くしても省スペースの効果を得ることができる。

横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂの配線場所以外の点については実施の形態１と同様である。実施の形態２によれば、横タブ線６ａ，６ｂ及び引き出し線７ａ，７ｂの抵抗値の増加を抑えることができる。また、横タブ線６ａ，６ｂは、透光性基板２の反対側の側面に配する横タブ線６ｃ〜６ｅと同じ幅及び厚さとすることができ、材料を共通化することにより、製造コストの増加を抑えることができる。

このように、本発明に係わる太陽電池モジュールによれば、横タブ線及び引き出し線が太陽電池モジュールの表面にて占める領域を削減できる。これによって、太陽電池モジュールのモジュール変換効率が向上されるとともに、太陽電池モジュールに必要な透光性基板や封止材、裏面保護材、アルミフレーム等の部材を小さく、または少なくすることで、従来よりも安価で製造時のエネルギー消費が小さい太陽電池モジュールの生産に貢献でき、さらに重量も低減することができる。また、横タブ線及び引き出し線を隠せるようになったことで、太陽電池モジュールの受光面に存在する構成部材の形状の統一性が増し、全体の見栄えもすっきりとした印象に改善できる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、小型化・軽量化を実現し、外観上の意匠性を高められる点で有用であり、特に、被設置物の寸法や重量に制限のある場所や、美観が要求される場所への設置に適している。

１ 太陽電池セル、２ 透光性基板、３ 封止材、３ａ 受光面側封止材、３ｂ 裏面側封止材、４ 裏面保護材、５ タブ線、６ａ〜６ｅ 横タブ線、７ａ，７ｂ 引き出し線、８ シール材、９ アルミフレーム、１０ 太陽電池ストリング、１１ 結晶シリコン基板、１２，１５ 真性な非晶質シリコン系薄膜、１３ ｐ型シリコン系薄膜、１４，１７ 透明導電膜、１６ ｎ型シリコン系薄膜、１８，１９ 細線形集電電極、２０ａ〜２０ｃ バイパスダイオード、２１ 接着剤、２２ 絶縁被覆、２４ 端子ボックス、３０ 上側の筐体、３１ 下側の筐体、３２ ヒーターステージ、３３ ダイヤフラム、３４ Ｏリング、４０ 太陽電池パネル、５０，６０ 太陽電池モジュール。

Claims (12)

1. 複数の太陽電池セルをタブ線で連結して形成された太陽電池ストリングと、
   透光性基板と、
   前記透光性基板との間に前記太陽電池ストリングが複数配置される裏面保護材と、
   複数の前記太陽電池ストリングを電気的に直列に接続する横タブ線と、
   前記横タブ線によって電気的に直列に接続された複数の前記太陽電池ストリングから電力を取り出すための引き出し線と、
   前記透光性基板と前記裏面保護材との間に複数の前記太陽電池ストリングを封止する封止材とを有する太陽電池パネルを含む太陽電池モジュールであって、
   前記横タブ線及び前記引き出し線を、前記透光性基板の側面に配置したことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記太陽電池パネルの周囲に装着されるアルミフレームを備え、
   前記横タブ線及び前記引き出し線は、前記アルミフレームによって、前記太陽電池パネルの受光面側から不可視と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。
3. 前記横タブ線及び前記引き出し線は、前記透光性基板の側面に接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記封止材及び前記裏面保護材は、前記透光性基板の側面を覆って、前記横タブ線及び前記引き出し線を封止していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記封止材及び前記裏面保護材は、前記透光性基板の表面に対して平坦な端面を有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 各太陽電池ストリングの端に配置された前記太陽電池セルに接続された前記タブ線は、前記透光性基板の受光面側に折り曲げられて前記横タブ線及び前記引き出し線の一方に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記横タブ線及び前記引き出し線は、前記透光性基板の厚さ方向に並べて該透光性基板の側面に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記横タブ線及び前記引き出し線は、前記透光性基板の側面に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記横タブ線及び前記引き出し線は、絶縁被覆を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
10. 複数の太陽電池セルをタブ線で連結して複数の太陽電池ストリングを形成する工程と、
    複数の前記太陽電池ストリングを電気的に直列に接続するための横タブ線と、該横タブ線によって直列に接続された複数の前記太陽電池ストリングから電力を取り出すための引き出し線とを透光性基板の側面に配置する工程と、
    前記横タブ線及び前記引き出し線が側面に配置された前記透光性基板の上に、表面側封止材及び複数の前記太陽電池ストリングを配置する工程と、
    各太陽電池ストリングの端に位置する前記太陽電池セルに接続された前記タブ線を、前記横タブ線及び前記引き出し線の一方に接続する工程と、
    複数の前記太陽電池ストリングの上に裏面側封止材及び裏面保護材を配置する工程と、
    前記表面側封止材と前記裏面側封止材とを一体化させて封止材とし、該封止材で複数の前記太陽電池ストリングを前記透光性基板と前記裏面保護材との間に封止するラミネート工程と、
    を有し、
    前記ラミネート工程において、前記裏面側封止材及び前記裏面保護材で、前記透光性基板の側面を覆って、前記横タブ線及び前記引き出し線を封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
11. 前記透光性基板の厚さの２倍分該透光性基板よりも大きい前記裏面封止材及び前記裏面保護材を用い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。
12. 前記透光性基板よりも大きい前記裏面封止材及び前記裏面保護材を用い、前記ラミネート工程の後に、前記透光性基板の表面側にはみ出た前記封止材及び前記裏面保護材を、前記透光性基板の表面に沿って除去す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。

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