JP2023080413A - Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel - Google Patents
Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023080413A JP2023080413A JP2021193740A JP2021193740A JP2023080413A JP 2023080413 A JP2023080413 A JP 2023080413A JP 2021193740 A JP2021193740 A JP 2021193740A JP 2021193740 A JP2021193740 A JP 2021193740A JP 2023080413 A JP2023080413 A JP 2023080413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- wiring member
- collecting electrode
- hole
- cell panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 61
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 12
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 description 1
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 description 1
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、太陽電池パネル、太陽電池モジュール、及び太陽電池パネルの製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell panel, a solar cell module, and a method for manufacturing a solar cell panel.
従来から一般的な太陽電池の集電極の形成には銀材料が用いられているが、銀は原材料が高価であるため、代替材料として銅材料を用いた集電極が検討されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, silver materials have been used to form collector electrodes in general solar cells, but silver is an expensive raw material. Patent document 1).
しかしながら、集電極が銅材料を使用することで、従来配線に使用していた集電極-配線材料間の半田接合を用いることが困難となる問題が生じていた。すなわち、銀を集電極として用いた太陽電池では、配線接続を半田付けにより行っているが、半田付けの接着強度は、半田と金属の相性に依存し、銅材料同士を接着する場合には接着強度が小さくなり、剥がれやすい。そのため、仮に銅材料同士を接着できたとしても長期信頼性を損なうおそれがある。 However, the use of a copper material for the collector electrode has caused a problem that it is difficult to use the solder joint between the collector electrode and the wiring material, which has been conventionally used for wiring. That is, in a solar cell using silver as a collecting electrode, wiring connection is performed by soldering. Less strength and easier to peel off. Therefore, even if copper materials can be adhered to each other, long-term reliability may be impaired.
そこで、本発明は、太陽電池の集電極と配線部材との間で十分な接着強度を確保できる太陽電池パネル、太陽電池ストリングの取出電極と取出側配線部材との間で十分な接着強度を確保できる太陽電池モジュール、及び配線部材の溶け込み深さを制御しやすい太陽電池パネルの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a solar cell panel capable of ensuring sufficient adhesive strength between the collecting electrode and the wiring member of the solar cell, and ensuring sufficient adhesive strength between the extraction electrode and the extraction-side wiring member of the solar cell string. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a solar cell module and a solar cell panel in which the penetration depth of wiring members can be easily controlled.
上記した課題を解決するために本発明者は、金属同士の接合方法として溶接を検討した。その結果、溶接の中でも、基板温度が高熱となり太陽電池へのダメージを与えるアーク溶接や抵抗溶接ではなく、溶け込み深さの制御が可能なレーザー溶接に注目した。
銅材料は、一般的な溶接に用いられるファイバーレーザーやCO2レーザーの波長領域(赤外光)での吸収率が5%以下と低く、かつ、融解して液相になると吸収率が著しく上昇する。そのため、銅材料を用いた場合、溶け込み深さを制御することが難しく、レーザー溶接が困難である。
そこで、レーザー光について鋭意検討した結果、特定条件のレーザー光を照射することで溶け込み深さを制御しながら溶接することができることを発見した。
また、当該特定条件のレーザー光で溶接した溶接個所は、異なる条件のレーザーによる溶接個所に比べて特徴的な形状をしており、その接着強度も高いことを発見した。
さらに、自動機で溶接個所の検査をする場合、通常のレーザーによる溶接個所は1mm以下と小さく、形状が平坦であったり不規則な形状であったりすると、一様な照明条件では誤検知や未検出が生じる可能性がある。一方、当該特定条件のレーザー光で溶接した溶接個所は、一様な照明条件でも溶接個所と非溶接個所との間で明確な境界が形成されており、自動機によって溶接個所を特定しやすく、検査しやすくなっていた。
In order to solve the above problems, the present inventors studied welding as a method for joining metals. As a result, we focused on laser welding, which can control the penetration depth, instead of arc welding and resistance welding, which cause damage to solar cells due to the high temperature of the substrate.
Copper materials have a low absorption rate of 5% or less in the wavelength region (infrared light) of fiber lasers and CO2 lasers commonly used for welding, and the absorption rate rises significantly when melted and becomes a liquid phase. do. Therefore, when a copper material is used, it is difficult to control the penetration depth, making laser welding difficult.
Therefore, as a result of earnestly examining laser light, it was discovered that welding can be performed while controlling the penetration depth by irradiating laser light under specific conditions.
In addition, it was discovered that the welded portion welded with the laser beam under the specific conditions has a characteristic shape compared to the welded portion welded with the laser beam under different conditions, and the bonding strength is also high.
Furthermore, when inspecting a welded area with an automated machine, the welded area by a normal laser is as small as 1 mm or less. Detection can occur. On the other hand, in the welding points welded with the laser beam under the specific conditions, a clear boundary is formed between the welding points and the non-welding points even under uniform lighting conditions, making it easy to identify the welding points with an automatic machine. It was easier to inspect.
上記発見を元に導き出された本発明の一つの様相は、第1集電極を有する第1太陽電池と、第2集電極を有する第2太陽電池と、前記第1集電極と前記第2集電極を接続する配線部材を有し、前記第1集電極と前記配線部材との接続部位には、前記配線部材の表面から前記第1集電極に向かって深さをもつ穴部があり、前記穴部の底部には、***部があり、前記穴部の開口形状と前記***部の外郭形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっており、前記穴部の開口形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、最小包含円が前記***部と重なる、太陽電池パネルである。 One aspect of the present invention derived from the above findings is a first solar cell having a first collecting electrode, a second solar cell having a second collecting electrode, and the first collecting electrode and the second collecting electrode. A wiring member for connecting electrodes is provided, and a connection portion between the first collecting electrode and the wiring member has a hole having a depth from the surface of the wiring member toward the first collecting electrode, The bottom of the hole has a protuberance, and the opening shape of the hole and the contour shape of the protuberance are both substantially circular when viewed from the depth direction of the hole. In the solar cell panel, the radii of enclosing circles are different, and the opening shape of the hole is such that the minimum enclosing circle overlaps the protuberance when viewed from the depth direction of the hole.
ここでいう「略円形状」とは、真円形状だけではなく、長円形状や楕円形状なども含む。以下、同様とする。
ここでいう「最小包含円」とは、全ての部分を含む最小の円をいう。
The “substantially circular shape” referred to here includes not only a perfect circular shape but also an elliptical shape and an elliptical shape. The same shall apply hereinafter.
The term "minimum inclusive circle" as used herein refers to the smallest circle that includes all parts.
本様相によれば、同種の金属材料又は合金材料を接着する場合に、従来のはんだ接合を行う場合に比べて太陽電池の集電極と配線部材の間の接着強度が高い。
本様相によれば、***部の外郭形状が略円形状であるため、一様な照明条件でも安定して溶接個所を検出でき、溶接痕の特定が容易である。
According to this aspect, when bonding metal materials or alloy materials of the same kind, the bonding strength between the collector electrode and the wiring member of the solar cell is higher than in the case of conventional solder bonding.
According to this aspect, since the contour shape of the protuberance is substantially circular, the welding point can be stably detected even under uniform lighting conditions, and the welding mark can be easily identified.
好ましい様相は、前記第1集電極と前記配線部材は、それぞれ同一の金属又は合金を主成分とする。 In a preferred aspect, the first collecting electrode and the wiring member are mainly composed of the same metal or alloy.
ここでいう「主成分」とは、全体の50%以上を占める成分をいう。以下、同様とする。 The term "main component" as used herein refers to a component that accounts for 50% or more of the whole. The same shall apply hereinafter.
本様相によれば、第1集電極と配線部材の主成分として同種金属又は同種合金を含んでいるが、十分な接着強度を確保できる。 According to this aspect, although the primary components of the first collecting electrode and the wiring member contain the same metal or the same alloy, sufficient bonding strength can be ensured.
より好ましい様相は、前記第1集電極と前記配線部材は、それぞれ銅又は銅合金を主成分とすることである。 A more preferable aspect is that the first collecting electrode and the wiring member are each made mainly of copper or a copper alloy.
本様相によれば、従来のように第1集電極と配線部材に銀を使用する場合に比べて、コストを低減できる。 According to this aspect, the cost can be reduced compared to the conventional case of using silver for the first collecting electrode and the wiring member.
好ましい様相は、前記***部と前記配線部材は、一部が融着して連続している。 In a preferred aspect, the raised portion and the wiring member are partially fused and continuous.
本様相によれば、より接着強度が高い。 According to this aspect, the adhesive strength is higher.
好ましい様相は、前記第1集電極は、前記穴部の深さ方向から視たときに、前記穴部の底部と重なる位置に凹部を有する。 In a preferred aspect, the first collecting electrode has a recess at a position overlapping the bottom of the hole when viewed from the depth direction of the hole.
本様相によれば、穴部の底部を構成する配線部材の一部が第1集電極の凹部内に進入するので、より接着強度が高い。 According to this aspect, since a part of the wiring member forming the bottom of the hole enters into the concave portion of the first collector electrode, the bonding strength is higher.
好ましい様相は、前記配線部材は、板状又はフィルム状であって、所定の方向に延びており、前記穴部を複数有し、前記穴部は、前記配線部材の延び方向に間隔を空けて配されている。 In a preferred aspect, the wiring member is plate-like or film-like, extends in a predetermined direction, has a plurality of holes, and the holes are spaced apart in the extending direction of the wiring member. are distributed.
本様相によれば、穴部が一つだけ設けられている場合に比べて接着強度が向上する。 According to this aspect, the bonding strength is improved as compared with the case where only one hole is provided.
好ましい様相は、前記配線部材の前記第1集電極に対する剥離強度は、1.5N以上である。 Preferably, the wiring member has a peeling strength of 1.5 N or more to the first collecting electrode.
ここでいう「剥離強度」は、JIS K 6854-2に記される装置、及び手順に準じた剥離強度をいう。以下、同様とする。 The term "peel strength" as used herein refers to the peel strength according to the apparatus and procedure described in JIS K 6854-2. The same shall apply hereinafter.
本様相によれば、十分な接着強度を有しているため、断線等が生じにくい。 According to this aspect, disconnection or the like is less likely to occur due to sufficient adhesive strength.
また、本発明者は、上記した発見を太陽電池ストリングの取出電極と端子ボックスの端子台に接続する取出側配線部材との接合にも応用できると考えた。 Moreover, the inventors of the present invention considered that the above-described discovery could be applied to the joining of the lead-out electrodes of the solar cell string and lead-side wiring members connected to the terminal block of the terminal box.
上記した発見を元に導き出された本発明の一つの様相は、取出電極と接続された太陽電池ストリングと、外部ケーブルが接続された端子台を有する端子ボックスと、前記太陽電池ストリングに接続された前記取出電極と前記端子ボックスの前記端子台を接続する取出側配線部材を有し、前記取出電極と前記取出側配線部材との接続部位には、前記取出側配線部材の表面から前記取出電極に向かって深さをもつ穴部があり、前記穴部の底部には、***部があり、前記穴部の開口形状と前記***部の外郭形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっており、前記穴部の開口形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、最小包含円が前記***部と重なる、太陽電池モジュールである。 One aspect of the present invention derived from the above findings is a solar cell string connected to an extraction electrode, a terminal box having a terminal block to which an external cable is connected, and a terminal box connected to the solar cell string. a lead-out side wiring member for connecting the lead-out electrode and the terminal block of the terminal box; There is a hole having a depth toward it, and a ridge is formed at the bottom of the hole, and the opening shape of the hole and the outline shape of the ridge are the same when viewed from the depth direction of the hole. In addition, both are substantially circular in shape and have different minimum inclusion circle radii, and the opening shape of the hole is such that the minimum inclusion circle overlaps the protrusion when viewed from the depth direction of the hole. , is a solar module.
本様相によれば、同種の金属材料又は合金材料を接着する場合に、従来のはんだ接合に比べて太陽電池ストリングから電力を取り出す取出電極と端子ボックスの端子台を接続する取出側配線部材の間の接着強度が高い。
本様相によれば、***部の外郭形状が略円形状であるため、一様な照明条件でも安定して溶接個所を検出でき、溶接痕の特定が容易である。
According to this aspect, when bonding metal materials or alloy materials of the same kind, compared to conventional solder joints, the connection between the extraction side wiring member that connects the extraction electrode that extracts power from the solar cell string and the terminal block of the terminal box High adhesive strength.
According to this aspect, since the contour shape of the protuberance is substantially circular, the welding point can be stably detected even under uniform lighting conditions, and the welding mark can be easily identified.
本発明の一つの様相は、第1集電極を有する第1太陽電池と、第2集電極を有する第2太陽電池と、前記第1集電極と前記第2集電極を接続する配線部材を有する太陽電池パネルの製造方法であって、前記第1集電極上に前記配線部材を載置する載置工程と、前記第1太陽電池を基準として、前記配線部材側から前記第1集電極に向かってレーザー光を照射する照射工程を含み、前記レーザー光は、固相状態の前記配線部材の吸収率が10%以上80%以下である、太陽電池パネルの製造方法である。 One aspect of the present invention comprises a first solar cell having a first collector electrode, a second solar cell having a second collector electrode, and a wiring member connecting the first collector electrode and the second collector electrode. A method for manufacturing a solar cell panel, comprising: a placing step of placing the wiring member on the first collecting electrode; The method for manufacturing a solar cell panel includes an irradiation step of irradiating a laser beam on the wiring member in a solid state, wherein the laser beam has an absorptance of 10% or more and 80% or less.
ここでいう「吸収率」とは、JIS K 7375に記される装置、及び手順から求められる全光線反射率から算出される吸収率をいう。以下、同様とする。 The term "absorptance" as used herein refers to an absorptance calculated from the total light reflectance obtained from the apparatus and procedures described in JIS K 7375. The same shall apply hereinafter.
本様相によれば、固相状態での配線部材の吸収率が一定以上であるので、溶け込み深さを制御しやすい。 According to this aspect, since the absorption rate of the wiring member in the solid state is above a certain level, it is easy to control the penetration depth.
好ましい様相は、前記レーザー光は、液相状態の前記配線部材の吸収率が前記固相状態の前記配線部材の吸収率の1倍以上5倍以下である。 Preferably, the absorptivity of the wiring member in the liquid state is 1 to 5 times the absorptivity of the wiring member in the solid state.
本様相によれば、例えば、銅材料に従来のレーザー光を照射する場合に比べて、銅材料の吸収率が固相状態と液相状態で大きく変化しないレーザー光を用いるので、溶け込み深さを制御しやすい。 According to this aspect, for example, compared to the case of irradiating a copper material with a conventional laser beam, the absorption rate of the copper material does not change greatly between the solid phase state and the liquid phase state. Easy to control.
好ましい様相は、前記レーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーである。 A preferred aspect is that the laser light is a blue laser with a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less.
本様相によれば、第1集電極と配線部材が銅材料を主成分としていても、固相状態で十分な吸収率を確保できる。 According to this aspect, even if the first collecting electrode and the wiring member are mainly composed of a copper material, it is possible to secure a sufficient absorption rate in the solid phase state.
一般的な集電極の厚みは、30μm程度で薄いため、レーザーの出力が高すぎると、下地の太陽電池を構成する素子にダメージを与えるおそれがある。また、パルス幅が長すぎると、常時レーザーによって集電極が加熱されることとなり、銅材料が太陽電池を構成する素子側に熱伝播してしまい、太陽電池を構成する素子が汚染されてしまうおそれがある。 Since the thickness of a general collecting electrode is as thin as about 30 μm, if the output of the laser is too high, there is a risk of damaging the elements constituting the underlying solar cell. On the other hand, if the pulse width is too long, the collecting electrode will be constantly heated by the laser, and the copper material will propagate heat to the elements that make up the solar cell, possibly contaminating the elements that make up the solar cell. There is
好ましい様相は、前記レーザー光は、出力が250W以上400W以下であって、かつ、パルス幅が1ms以上25ms以下のパルスレーザー光である。 A preferable aspect is that the laser light is a pulse laser light having an output of 250 W or more and 400 W or less and a pulse width of 1 ms or more and 25 ms or less.
本様相によれば、集電極として銅材料を用いた場合でも、レーザー光による第1太陽電池へのダメージを抑制できる。 According to this aspect, even when a copper material is used as the collecting electrode, damage to the first solar cell due to laser light can be suppressed.
本発明の太陽電池パネルによれば、太陽電池の集電極と配線部材との間で十分な接着強度を確保できる。
本発明の太陽電池モジュールによれば、太陽電池ストリングの取出電極と取出側配線部材との間で十分な接着強度を確保できる。
本発明の太陽電池パネルの製造方法によれば、配線部材の溶け込み深さを制御しやすい。
According to the solar cell panel of the present invention, sufficient adhesive strength can be ensured between the collecting electrode of the solar cell and the wiring member.
According to the solar cell module of the present invention, sufficient adhesive strength can be ensured between the extraction electrodes of the solar cell string and the extraction-side wiring members.
According to the solar cell panel manufacturing method of the present invention, it is easy to control the penetration depth of the wiring member.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の第1実施形態の太陽電池モジュール1は、図1のように、太陽電池パネル2と、端子ボックス3を備えており、太陽電池パネル2の第1主面5が受光面をなし、太陽電池パネル2の第2主面6に端子ボックス3が設けられている。
A
(太陽電池パネル2)
太陽電池パネル2は、図2のように、複数の太陽電池ストリング10と、保護部材11,12と、封止シート13,14と、第1インターコネクタ15(取出電極)と、取出側配線部材16,17を有している。
(Solar panel 2)
As shown in FIG. 2, the
(太陽電池ストリング10)
太陽電池ストリング10は、図2,図3のように、複数の太陽電池セル20と、第2インターコネクタ21を備え、各太陽電池セル20が第2インターコネクタ21で接続されている。
太陽電池セル20は、図3のように、光電変換基板30の第1主面35上に第1電極層31と、第1集電極33が積層され、第2主面36上に第2電極層32と、第2集電極34が積層されたものである。すなわち、太陽電池セル20は、光電変換基板30が電極層31,32に挟まれている。
(Solar cell string 10)
The
As shown in FIG. 3, the
光電変換基板30は、PN接合を有し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部である。
光電変換基板30は、シリコン基板(半導体基板)の第1電極層31側に、第1真性シリコン層、第1導電型シリコン層が積層され、シリコン基板の第2電極層32側に第2真性シリコン層、第2導電型シリコン層が積層されたものである。
The
In the
第1電極層31は、第2電極層32と対をなし、第2電極層32とともに光電変換基板30で光電変換された電気エネルギーを取り出す電極である。
第1電極層31は、透明性と導電性を有する透明導電層であり、具体的には、酸化インジウム錫(ITO)やタングステンドープ酸化インジウム(IWO)などの透明導電性酸化物で構成された透明導電性酸化物層である。
第2電極層32は、透明性と導電性を有する透明導電層であり、具体的には、酸化インジウム錫(ITO)やタングステンドープ酸化インジウム(IWO)などの透明導電性酸化物で構成された透明導電性酸化物層である。
The
The
The
太陽電池セル20は、図3のように、第1電極層31上に第1集電極33が設けられており、第2電極層32上に第2集電極34が設けられている。
第1集電極33は、図5のように、第1バスバー電極部60と第1フィンガー電極部61で構成されている。
第1集電極33は、導電性を有した導電配線であり、第1電極層31の導電率よりも高い導電率を有する導電体である。
第1集電極33は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。第1集電極33は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の第1集電極33は、銅を主成分とするものであり、銅成分が全成分の80%以上占めることが好ましい。
As shown in FIG. 3 , the
The
The
The
The
第1バスバー電極部60は、図5のように、所定の方向(横方向X)に延びた電極部であり、本実施形態では太陽電池セル20の並設方向に延びている。
第1フィンガー電極部61は、第1バスバー電極部60の側面から第1バスバー電極部60の延び方向に対する交差方向(本実施形態では直交方向、縦方向Y)に延びた電極部である。
第1フィンガー電極部61の幅は、第1バスバー電極部60の幅に比べて狭い。
The first
The first
The width of the first
第2集電極34は、第2バスバー電極部62と第2フィンガー電極部63で構成されている。
第2集電極34は、導電性を有した導電配線であり、第2電極層32の導電率よりも高い導電率を有する導電体である。
第2集電極34は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。第2集電極34は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の第2集電極34は、銅を主成分とするものであり、銅成分が全成分の80%以上占めることが好ましい。
The
The
The
The
第2バスバー電極部62は、所定の方向に延びた電極部であり、本実施形態では太陽電池セル20の並設方向に延びている。すなわち、第2バスバー電極部62は、第1バスバー電極部60と同一方向に延びている。
第2フィンガー電極部63は、第2バスバー電極部62の側面から第2バスバー電極部62の延び方向に対する交差方向(本実施形態では直交方向)に延びた電極部である。すなわち、第2フィンガー電極部63は、第1フィンガー電極部61と同一方向に延びている。
第2フィンガー電極部63の幅は、第2バスバー電極部62の幅に比べて狭い。
The second
The second
The width of the second
第2インターコネクタ21は、図3のように、隣接する太陽電池セル20,20間の接続する配線部材である。
第2インターコネクタ21は、板状又はフィルム状であって、所定の方向に延びている。
第2インターコネクタ21は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。第2インターコネクタ21は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成される金属配線が使用でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の第2インターコネクタ21は、バスバー電極部60,62と同種の金属を主成分とするものであり、具体的には、銅を主成分とするものである。
第2インターコネクタ21は、銅成分が80%以上占めることが好ましい。
第2インターコネクタ21は、金属配線の表面にはんだ層が形成されたものであってもよい。
第2インターコネクタ21は、後述する第1レーザー照射工程で照射されるレーザー光の固相状態における吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
また、第2インターコネクタ21は、第1レーザー照射工程で照射されるレーザー光の液相状態の吸収率が、固相状態の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
The
The
The
The
The
The
It is preferable that the
In addition, the
(保護部材11,12)
第1保護部材11は、図2のように、太陽電池パネル2の第1主面5を構成し、太陽電池ストリング10の第1主面5側を保護する部材である。
第1保護部材11は、透明性を有する透明保護材であり、例えば、ガラス基板や透明樹脂フィルムなどを使用できる。
第2保護部材12は、太陽電池パネル2の第2主面6を構成し、太陽電池ストリング10の第2主面6側を保護する部材である。
第2保護部材12は、ガラス基板や透明樹脂フィルムなどの透明保護材や、金属フィルムなどの光反射保護材、黒色樹脂フィルムなどの光吸収保護材などが使用できる。
(
The first
The first
The second
As the second
(封止シート13,14)
封止シート13,14は、透明性と封止性を有した透明封止シートであり、熱可塑性樹脂で構成されている。
封止シート13,14は、透明性と封止性を有していれば、特に限定されるものではない。封止シート13,14としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)シートやオレフィンシート、EVA(エチレンビニルアセテート)シートなどの透明樹脂シートが使用できる。
(
The encapsulating
The sealing
(第1インターコネクタ15)
第1インターコネクタ15は、図4(a)のように、隣接する太陽電池ストリング10,10間又は太陽電池ストリング10と取出側配線部材16(取出側配線部材17)の間を接続する板状又はフィルム状の配線部材である。すなわち、第1インターコネクタ15は、太陽電池ストリング10から電力を取り出す取出配線である。
第1インターコネクタ15は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。第1インターコネクタ15は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成される金属配線が使用でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の第1インターコネクタ15は、第2インターコネクタ21と同種の金属を主成分とするものであり、具体的には、銅を主成分とするものである。
第1インターコネクタ15は、銅成分が80%以上占めることが好ましい。
第1インターコネクタ15は、金属配線の表面にはんだ層が形成されたものであってもよい。
第1インターコネクタ15は、後述する第2レーザー照射工程で照射されるレーザー光の固相状態における吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
また、第1インターコネクタ15は、第2レーザー照射工程で照射されるレーザー光の液相状態の吸収率が、固相状態の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
(First interconnector 15)
As shown in FIG. 4A, the
The
The
The
The
It is preferable that the
In addition, the
(取出側配線部材16,17)
取出側配線部材16,17は、図2,図4のように、末端の太陽電池ストリング10に接続される第1インターコネクタ15、又は隣接する太陽電池ストリング10,10間を繋ぐ第1インターコネクタ15から端子ボックス3に電気を取り出す取出配線である。
取出側配線部材16,17は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。取出側配線部材16,17は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成される金属配線が使用でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の取出側配線部材16,17は、第1インターコネクタ15と同種の金属を主成分とするものであり、具体的には、銅を主成分とするものである。
取出側配線部材16,17は、銅成分が80%以上占めることが好ましい。
(Extraction-
The lead-out
The take-out
The extraction
It is preferable that the take-out
取出側配線部材16,17は、図2のように、板状又はフィルム状であって、厚み方向に屈曲した配線部材である。
取出側配線部材16,17は、後述する第3レーザー照射工程及び第4レーザー照射工程で照射されるレーザー光の固相状態における吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
また、取出側配線部材16,17は、第3レーザー照射工程及び第4レーザー照射工程で照射されるレーザー光の液相状態の吸収率が、固相状態の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the lead-out
The extraction-
Further, the extraction-
(端子ボックス3)
端子ボックス3は、図6のように、筐体部70と、端子台71と、外部ケーブル72,73を備えている。
筐体部70は、直方体状の箱体であり、端子台71と取出側配線部材16,17との接続部分を外部から保護する部材である。
端子台71は、筐体部70内に設けられ、取出側配線部材16,17と外部ケーブル72,73を電気的に接続する部材である。すなわち、端子台71は、取出側配線部材16,17の接続台座となる板状の導電部材である。
端子台71は、導電率を有するものであれば、特に限定されるものではない。端子台71は、例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金で構成される金属板が使用でき、コストを抑制する観点から銅又は銅合金で構成していることが好ましい。
本実施形態の端子台71は、取出側配線部材16,17と同種の金属を主成分とするものであり、具体的には、銅を主成分とするものである。
端子台71は、銅成分が80%以上占めることが好ましい。
外部ケーブル72,73は、他の太陽電池モジュール1の外部ケーブル72,73又は外部装置と接続可能なケーブルである。
(Terminal box 3)
The
The
The
The
The
The
The
続いて、本実施形態の太陽電池モジュール1の各部位の位置関係について説明する。
Next, the positional relationship of each part of the
太陽電池モジュール1は、図3のように、複数の太陽電池ストリング10が第1保護部材11と第2保護部材12によって挟まれている。
太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池ストリング10が縦方向Yに並設されており、横方向Xの端部に位置する第2インターコネクタ21,21同士が第1インターコネクタ15を介して電気的に並列接続されている。
第2インターコネクタ21は、図3,図5から読み取れるように、長手方向の一方の端部側が第1バスバー電極部60に沿って配されており、長手方向の他方の端部側が第2バスバー電極部62に沿って配されている。
The
In the
As can be seen from FIGS. 3 and 5, the
ここで、図3(a)に示される一つの太陽電池ストリング10に属し、隣接する3つの太陽電池セル20a,20b,20c(以下、第1太陽電池セル20a、第2太陽電池セル20b、第3太陽電池セル20cとして区別し、第1太陽電池セル20aの構成に「a」を付し、第2太陽電池セル20bの構成に「b」を付し、第3太陽電池セル20cの構成に「c」を付する)の関係について注目する。
Here, three adjacent
第1太陽電池セル20aの第1バスバー電極部60aは、図3(a)のように、第2インターコネクタ21を介して、第2太陽電池セル20bの第2バスバー電極部62bと接続されており、第2太陽電池セル20bの第1バスバー電極部60bは、第2インターコネクタ21を介して、第3太陽電池セル20cの第2バスバー電極部62cと接続されている。
このように、太陽電池セル20a~20cは、第2インターコネクタ21を介して電気的に直列接続されている。
The first
Thus, the
集電極33(集電極34)のバスバー電極部60,62と第2インターコネクタ21との接続部位には、図5,図7のように、第2インターコネクタ21の表面から集電極33(集電極34)に向かって深さをもつ穴部80が形成されている。
穴部80の底部81には、***部82が形成されており、上げ底となっている。
穴部80の開口形状と***部82の外郭形状は、穴部80の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっている。
穴部80の開口形状は、穴部80の深さ方向から視たときに、最小包含円が***部82と重なっている。
穴部80の開口形状は、真円度が200μm以下であることが好ましく、***部82の外郭形状は、真円度が100μm以下であることが好ましい。
***部82と第2インターコネクタ21は、一部が融着して連続している。
下地となる集電極33(集電極34)は、穴部80の深さ方向から視たときに、穴部80の底部81と重なる位置に凹部85が形成されている。
本実施形態では、***部82と凹部85は、平面視したときに、径が異なる同心円状の凹凸を構成している。
穴部80は、第2インターコネクタ21の延び方向に間隔を空けて配されている。
穴部80の長径に対する短径の比率は、0.95以上1以下であることが好ましい。
As shown in Figs. A
A raised
The opening shape of the
The shape of the opening of the
The opening shape of the
The raised
The underlying collector electrode 33 (collector electrode 34) has a
In the present embodiment, the raised
The
The ratio of the short diameter to the long diameter of the
第1インターコネクタ15と第2インターコネクタ21の接続部位には、図4(a)のように、第2インターコネクタ21の表面から第1インターコネクタ15に向かって深さをもつ一又は複数の穴部90が形成されている。
穴部90の底部91には、***部92が形成されている。
穴部90の開口形状と***部92の外郭形状は、穴部90の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっている。
穴部90の開口形状は、穴部90の深さ方向から視たときに、最小包含円が***部92と重なっている。
穴部90の開口形状は、真円度が200μm以下であることが好ましく、***部92の外郭形状は、真円度が100μm以下であることが好ましい。
***部92と第2インターコネクタ21は、一部が融着して連続している。
下地となる第1インターコネクタ15は、穴部90の深さ方向から視たときに、穴部90の底部91と重なる位置に凹部95が形成されている。
穴部90は、第2インターコネクタ21の延び方向に間隔を空けて配されている。
穴部90の長径に対する短径の比率は、0.95以上1以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 4( a ), at the connecting portion of the
A raised
The opening shape of the
The shape of the opening of the
The opening shape of the
The raised
The
The
The ratio of the short diameter to the long diameter of the
取出側配線部材16(取出側配線部材17)と第1インターコネクタ15の接続部位には、図4(b)のように、取出側配線部材16(取出側配線部材17)の表面から第1インターコネクタ15に向かって深さをもつ穴部100が形成されている。
穴部100の底部101には、***部102が形成されている。
穴部100の開口形状と***部102の外郭形状は、穴部100の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっている。
穴部100の開口形状は、穴部100の深さ方向から視たときに、最小包含円が***部102と重なっている。
穴部100の開口形状は、真円度が200μm以下であることが好ましく、***部102の外郭形状は、真円度が100μm以下であることが好ましい。
***部102と取出側配線部材16(取出側配線部材17)は、一部が融着して連続している。
下地となる第1インターコネクタ15は、穴部100の深さ方向から視たときに、穴部100の底部101と重なる位置に凹部105が形成されている。
穴部100の長径に対する短径の比率は、0.95以上1以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 4(b), at the connecting portion of the extraction-side wiring member 16 (extraction-side wiring member 17) and the
A raised
The opening shape of the
The shape of the opening of the
The opening shape of the
The raised
The
The ratio of the minor axis to the major axis of the
取出側配線部材16,17は、端子ボックス3内の端子台71を介して外部ケーブル72,73に電気的に接続されている。
端子台71と取出側配線部材16,17の接続部位は、図6のように、取出側配線部材16,17の表面から端子台71に向かって深さをもつ穴部120が形成されている。
穴部120の底部121には、***部122が形成されている。
穴部120の開口形状と***部122の外郭形状は、穴部120の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっている。
穴部120の開口形状は、穴部120の深さ方向から視たときに、最小包含円が***部122と重なっている。
穴部120の開口形状は、真円度が200μm以下であることが好ましく、***部102の外郭形状は、真円度が100μm以下であることが好ましい。
***部122と取出側配線部材16(取出側配線部材17)は、一部が融着して連続している。
下地となる端子台71は、穴部120の深さ方向から視たときに、穴部120の底部121と重なる位置に凹部125が形成されている。
穴部100の長径に対する短径の比率は、0.95以上1以下であることが好ましい。
The extraction
As shown in FIG. 6, the connecting portion between the
A raised portion 122 is formed on the bottom portion 121 of the
The opening shape of the
The shape of the opening of the
The opening shape of the
The raised portion 122 and the extraction-side wiring member 16 (the extraction-side wiring member 17) are partially fused and continuous.
A recess 125 is formed in the
The ratio of the minor axis to the major axis of the
続いて、本実施形態の太陽電池モジュール1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
本実施形態の太陽電池モジュール1の製造方法は、主要な工程として、太陽電池形成工程と、溶接工程、封止工程、ケーブル接続工程をこの順に実行するものである。
The method of manufacturing the
太陽電池形成工程は、主に半導体層形成工程と、電極層形成工程によって構成されている。
太陽電池形成工程では、まず、プラズマCVD装置によって、シリコン基板の一方の主面上に第1真性シリコン層及び第1導電型シリコン層を形成し、シリコン基板の他方の主面上に第2真性シリコン層、第2導電型シリコン層を形成し、光電変換基板30を形成する(光電変換基板形成工程)。
続いて、スパッタ装置によって第1導電型シリコン層上に第1電極層31を形成し、第2導電型シリコン層上に第2電極層32を形成し、太陽電池セル20を形成する(電極層形成工程)。
The solar cell forming process mainly includes a semiconductor layer forming process and an electrode layer forming process.
In the solar cell forming step, first, a first intrinsic silicon layer and a first conductivity type silicon layer are formed on one main surface of a silicon substrate by a plasma CVD apparatus, and a second intrinsic silicon layer is formed on the other main surface of the silicon substrate. A silicon layer and a second conductivity type silicon layer are formed to form a photoelectric conversion substrate 30 (photoelectric conversion substrate forming step).
Subsequently, a
溶接工程では、主にセル配置工程と、第1載置工程と、第1レーザー照射工程と、ストリング配置工程と、第2載置工程と、第2レーザー照射工程と、第3載置工程と、第3レーザー照射工程を実施する。
具体的には、太陽電池セル20を所定の方向に並設して直線上に配置する(セル配置工程)。
続いて、第2インターコネクタ21の一方の端部側を太陽電池セル20の第1集電極33の第1バスバー電極部60上に載置し、第2インターコネクタ21の他方の端部側を太陽電池セル20の第2集電極34の第2バスバー電極部62上に載置する(第1載置工程)。
図7のように、第2インターコネクタ21側から第2インターコネクタ21と第1集電極33のバスバー電極部60にレーザー光を照射する。同様に、第2インターコネクタ21側から第2インターコネクタ21と第2集電極34の第2バスバー電極部62にレーザー光を照射する(第1レーザー照射工程)。
The welding process mainly includes a cell placement process, a first placement process, a first laser irradiation process, a string placement process, a second placement process, a second laser irradiation process, and a third placement process. , a third laser irradiation step is performed.
Specifically, the
Subsequently, one end side of the
As shown in FIG. 7, the
このとき、第2インターコネクタ21と第2集電極34のバスバー電極部62との溶接は、いわゆる、通常よりも高出力のパルスレーザー溶接である。
このとき、レーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーであることが好ましい。
レーザー光の出力は、200W以上であることが好ましく、250W以上であることがより好ましい。
レーザー光の出力は、400W以下であることが好ましく、350W以下であることがより好ましく、300W以下であることが特に好ましい。
レーザー光のパルス幅は、1ms以上であることが好ましく、10ms以上であることがより好ましい。
レーザー光のパルス幅は、100ms以下であることが好ましく、25ms以下であることがより好ましい。
レーザー光のピークパワーは、50W以上250W以下であることが好ましい。
レーザー光のビーム径は、300μm以上600μm以下であることが好ましい。
レーザー光の焦点からの距離は、照射対象位置を基準として0μm以上1200μm以下の範囲であることが好ましい。
レーザー光は、固相状態の第2インターコネクタ21の吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
レーザー光は、液相状態の第2インターコネクタ21の吸収率が固相状態の第2インターコネクタ21の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
本実施形態の第1レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーであり、熱伝播による光電変換基板30へのダメージを抑制する観点から出力が250W以上400W以下であって、かつ、パルス幅が1ms以上25ms以下のパルスレーザー光である。
At this time, the welding between the
At this time, the laser light is preferably a blue laser with a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less.
The laser light output is preferably 200 W or more, more preferably 250 W or more.
The laser light output is preferably 400 W or less, more preferably 350 W or less, and particularly preferably 300 W or less.
The pulse width of the laser light is preferably 1 ms or longer, more preferably 10 ms or longer.
The pulse width of the laser light is preferably 100 ms or less, more preferably 25 ms or less.
The peak power of the laser light is preferably 50 W or more and 250 W or less.
The beam diameter of the laser light is preferably 300 μm or more and 600 μm or less.
The distance from the focal point of the laser light is preferably in the range of 0 μm or more and 1200 μm or less with respect to the irradiation target position.
It is preferable that the absorption rate of the
It is preferable that the absorptivity of the
The laser light used in the first laser irradiation step of the present embodiment is a blue laser with a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less, and has an output of 250 W or more and 400 W or less from the viewpoint of suppressing damage to the
続いて、太陽電池ストリング10を横方向Xに並設して直線上に配置する(ストリング配置工程)。
太陽電池ストリング10の第2インターコネクタ21を第1インターコネクタ15に載置する(第2載置工程)。
第1インターコネクタ15側から第1インターコネクタ15と第2インターコネクタ21にレーザー光を照射する(第2レーザー照射工程)。
Subsequently, the solar cell strings 10 are arranged side by side in the horizontal direction X in a straight line (string arrangement step).
The
A laser beam is irradiated from the
この第2レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、第1レーザー照射工程で使用されるレーザー光と同様のものが使用できる。
本実施形態の第2レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーであり、出力が250W以上400W以下であって、かつ、パルス幅が1ms以上25ms以下のパルスレーザー光である。
レーザー光は、固相状態の第2インターコネクタ21の吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
レーザー光は、液相状態の第2インターコネクタ21の吸収率が固相状態の第2インターコネクタ21の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
As the laser light used in this second laser irradiation step, the same laser light as that used in the first laser irradiation step can be used.
The laser light used in the second laser irradiation step of the present embodiment is a blue laser having a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less, an output of 250 W or more and 400 W or less, and a pulse width of 1 ms or more and 25 ms or less. Laser light.
It is preferable that the absorption rate of the
It is preferable that the absorptivity of the
続いて、第1インターコネクタ15に取出側配線部材16,17を載置する(第3載置工程)。
取出側配線部材16,17側から取出側配線部材16,17と第1インターコネクタ15にレーザー光を照射する(第3レーザー照射工程)。
Subsequently, the extraction
A laser beam is irradiated to the extraction-
第3レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、第1レーザー照射工程で使用されるレーザー光と同様のものが使用できる。
本実施形態の第3レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーであり、出力が250W以上400W以下であって、かつ、パルス幅が1ms以上25ms以下のパルスレーザー光である。
レーザー光は、固相状態の取出側配線部材16,17の吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
レーザー光は、液相状態の取出側配線部材16,17の吸収率が固相状態の取出側配線部材16,17の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
As the laser light used in the third laser irradiation step, the same laser light as that used in the first laser irradiation step can be used.
The laser light used in the third laser irradiation step of the present embodiment is a blue laser having a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less, an output of 250 W or more and 400 W or less, and a pulse width of 1 ms or more and 25 ms or less. Laser light.
It is preferable that the absorptance of the laser light by the extraction-
It is preferable that the absorptance of the liquid-phase extraction-
続いて、封止工程では、従来と同様、各太陽電池ストリング10を封止シート13,14及び保護部材11,12で挟んで圧着し、各太陽電池ストリング10を封止する(封止工程)。
Subsequently, in the sealing step, each
続いて、ケーブル接続工程では、端子ボックス3の端子台71上に取出側配線部材16,17の端部を載置し(第4載置工程)、取出側配線部材16,17側から取出側配線部材16,17と端子台71にレーザー光を照射する(第4レーザー照射工程)。
Subsequently, in the cable connection step, the ends of the lead-out
第4レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、第1レーザー照射工程で使用されるレーザー光と同様のものが使用できる。
本実施形態の第4レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、波長が430nm以上490nm以下の青色レーザーであり、出力が250W以上400W以下であって、かつ、パルス幅が1ms以上25ms以下のパルスレーザー光である。
レーザー光は、固相状態の取出側配線部材16,17の吸収率が10%以上80%以下であることが好ましい。
レーザー光は、液相状態の取出側配線部材16,17の吸収率が固相状態の取出側配線部材16,17の吸収率の1倍以上5倍以下であることが好ましい。
As the laser light used in the fourth laser irradiation step, the same laser light as that used in the first laser irradiation step can be used.
The laser light used in the fourth laser irradiation step of the present embodiment is a blue laser having a wavelength of 430 nm or more and 490 nm or less, an output of 250 W or more and 400 W or less, and a pulse width of 1 ms or more and 25 ms or less. Laser light.
It is preferable that the absorptance of the laser light by the extraction-
It is preferable that the absorptance of the liquid-phase extraction-
本実施形態の太陽電池モジュール1によれば、集電極33,34と第2インターコネクタ21の主成分として同種金属又は同種合金を含んでいるが、穴部80の底部81に***部82があり、穴部80の開口形状と***部82の外郭形状がともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっており、穴部80の開口形状は、最小包含円が***部82と重なるという特徴的な形状をしているので、十分な接着強度を確保できる。
According to the
本実施形態の太陽電池モジュール1によれば、***部82の外郭形状が略円形状であるため、一様な照明条件でも安定して溶接個所を検出でき、溶接痕の特定が容易である。
According to the
本実施形態の太陽電池モジュール1の製造方法によれば、第1レーザー照射工程で使用されるレーザー光は、固相状態の第2インターコネクタ21の吸収率が10%以上80%以下であるので、出力等を調整することで溶け込み深さを制御しながら溶接することができる。
According to the method for manufacturing the
上記した実施形態では、集電極33,34と第2インターコネクタ21の接続、第1インターコネクタ15と第2インターコネクタ21の接続、及び第1インターコネクタ15と取出側配線部材16,17の接続、取出側配線部材16,17と端子台71の接続のそれぞれにおいて、レーザー溶接によって接続したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、これらの接続の全てをレーザー溶接で行わなくてもよい。例えば、集電極33,34と第2インターコネクタ21の接続のみをレーザー溶接で行ってもよい。
In the above-described embodiment, the connection between the collecting
上記した実施形態では、太陽電池パネル2が両面に集電極を有する結晶シリコン太陽電池パネルの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の種類の太陽電池パネルにも適用できる。例えば、裏面側にのみ集電極が設けられたバックコンタクト型の太陽電池パネルやPERC型の太陽電池パネル、ペロブスカイト型の太陽電池パネルにも適用できる。
In the above-described embodiment, the
上記した実施形態は、本発明の技術的範囲に含まれる限り、各実施形態間で各構成部材を自由に置換や付加できる。 As long as the above-described embodiments are within the technical scope of the present invention, each component can be freely replaced or added between the embodiments.
以下、本発明の実施例を実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
ITOが表面に積層されたシリコンウェハを使用し、ITO上に厚み0.03mmの銅テープを貼り、銅テープ上に厚み100μmで幅15mmの銅板を載置した。そして、銅板側から波長445nm、出力300W、パルス幅10ms、パルスエネルギー3J、ピークパワー300W、ビーム径400μm、焦点からの距離0μmの条件の青色レーザー光を照射して銅テープに銅板をレーザー溶接し、サンプルを形成した。
なお、銅板に対して455nmの青色レーザーを照射して、青色レーザーに対する銅板の固相状態での吸収率を測定したところ、65%程度であった。
このようにして形成されたサンプルを実施例1とした。
(Example 1)
A silicon wafer having ITO laminated on its surface was used, a copper tape having a thickness of 0.03 mm was attached on the ITO, and a copper plate having a thickness of 100 μm and a width of 15 mm was placed on the copper tape. Then, from the copper plate side, a blue laser beam with a wavelength of 445 nm, an output of 300 W, a pulse width of 10 ms, a pulse energy of 3 J, a peak power of 300 W, a beam diameter of 400 μm, and a distance from the focal point of 0 μm was irradiated to laser weld the copper plate to the copper tape. , formed the sample.
When the copper plate was irradiated with a blue laser of 455 nm and the absorptance of the copper plate in a solid phase state to the blue laser was measured, it was about 65%.
A sample formed in this way was referred to as Example 1.
(実施例2)
実施例1において、厚み1500μmの銅板を使用し、レーザー光の条件を銅板側から出力100W、パルス幅4ms、パルスエネルギー0.4J、ピークパワー100W、ビーム径500μm、焦点からの距離1000μmとしたこと以外は同様にしてこれを実施例2とした。
(Example 2)
In Example 1, a copper plate with a thickness of 1500 μm was used, and the conditions of the laser light were 100 W output from the copper plate side, 4 ms pulse width, 0.4 J pulse energy, 100 W peak power, 500 μm beam diameter, and 1000 μm distance from the focal point. Example 2 was obtained in the same manner except for this.
(比較例1)
実施例1において、レーザー光の条件を銅板側から出力200W、パルス幅30ms、パルスエネルギー6J、ピークパワー200W、ビーム径400μm、焦点からの距離0μmとしたこと以外は同様にしてこれを比較例1とした。
(Comparative example 1)
Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the laser light conditions were an output from the copper plate side of 200 W, a pulse width of 30 ms, a pulse energy of 6 J, a peak power of 200 W, a beam diameter of 400 μm, and a distance from the focal point of 0 μm. and
(比較例2)
実施例1において、レーザー光の条件を銅板側から出力200W、パルス幅100ms、パルスエネルギー20J、ピークパワー200W、ビーム径400μm、焦点からの距離0μmとしたこと以外は同様にしてこれを比較例2とした。
(Comparative example 2)
Comparative Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the laser light conditions were 200 W output from the copper plate side, 100 ms pulse width, 20 J pulse energy, 200 W peak power, 400 μm beam diameter, and 0 μm distance from the focal point. and
溶接後の実施例1と比較例1の顕微鏡写真を図8に示し、溶接後の実施例1,2と比較例1,2の評価結果をまとめると表1の通りである。 Microscopic photographs of Example 1 and Comparative Example 1 after welding are shown in FIG.
比較例1は、図8(b)のように、レーザー光が銅板を貫通して、シリコンウェハの裏面が変色し、一部に割れが生じているのに対して、実施例1は、図8(a)のように、レーザー光がシリコンウェハの裏面まで貫通せず、有底の穴部が形成されていた。
また、実施例1の穴部は、中心に凸状の***部が形成されており、***部と穴部の形状は、略円形状であって略同心円に並んでいた。言い換えると、実施例1の穴部の開口形状は、***部の外郭形状と内径が異なっており、開口縁の内側に***部が位置していた。
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 8B, the laser beam penetrated the copper plate, discoloring the back surface of the silicon wafer, and cracking occurred in part. As shown in 8(a), the laser beam did not penetrate to the back surface of the silicon wafer, and bottomed holes were formed.
In addition, the hole of Example 1 had a convex protrusion formed in the center, and the shape of the protrusion and the hole was substantially circular and aligned substantially concentrically. In other words, the opening shape of the hole in Example 1 was different from the contour shape of the raised portion in inner diameter, and the raised portion was positioned inside the opening edge.
実施例2と比較例2についても形状を観察したところ、実施例2では、有底の穴部が形成され、比較例2ではシリコンウェハの裏面を貫通し、貫通孔が形成されていた。
実施例1と比較例1,2の結果から、200W超過の高出力で、かつ30ms未満の短パルス幅でレーザーを照射することで100μmという厚みが薄い銅板を使用した場合でも、1500μmの銅板と同様に溶接可能であることがわかった。
When the shapes of Example 2 and Comparative Example 2 were also observed, in Example 2, bottomed holes were formed, and in Comparative Example 2, through holes were formed through the back surface of the silicon wafer.
From the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, even when a copper plate with a thickness of 100 μm is used by irradiating a laser with a high output exceeding 200 W and a short pulse width of less than 30 ms, a copper plate with a thickness of 1500 μm and a copper plate with a thickness of 1500 μm are used. It was found to be weldable as well.
また、JIS K 6854-2に記される装置、及び手順に準じたピール強度評価を行い、実施例1,2の剥離強度を測定したところ、実施例2の剥離強度が0.2N程度であるのに対して実施例1の剥離強度では、2.2N程度と高い剥離強度を示した。
これは、実施例1では、銅板の厚みが100μmと薄いため、レーザーの一部が銅板を通過して下地の銅テープまで至り、その銅テープに凹部が形成される。そして、凹部内にレーザーによって融解した銅板の一部と銅テープの一部が溜まって固化し***部が形成される。その結果、銅テープの凹部でアンカー効果が働くとともに、銅板と***部が一体となって連続した一連の層になったためと考えられる。
In addition, peel strength evaluation was performed according to the apparatus and procedure described in JIS K 6854-2, and the peel strength of Examples 1 and 2 was measured, and the peel strength of Example 2 was about 0.2 N. In contrast, the peel strength of Example 1 showed a high peel strength of about 2.2N.
This is because, in Example 1, since the thickness of the copper plate is as thin as 100 μm, part of the laser beam passes through the copper plate and reaches the underlying copper tape, forming recesses in the copper tape. A portion of the copper plate and a portion of the copper tape melted by the laser accumulate in the concave portion and solidify to form a raised portion. As a result, it is considered that the concave portions of the copper tape have an anchor effect, and the copper plate and the raised portions are integrated to form a continuous series of layers.
以上の結果から、良好な剥離強度を示した実施例1では、穴部の底部に***部が形成されており、***部と穴部が穴部の深さ方向から視たときに略円形状であって同心円状に重なっているという特異な形状となることがわかった。
銅板の固体状態での吸収率が65%程度の青色レーザーを使用することで、レーザーによる穴部の深さを調整できることがわかった。
From the above results, in Example 1 showing good peel strength, a raised portion is formed at the bottom of the hole, and the raised portion and the hole are substantially circular when viewed from the depth direction of the hole. It turned out that it becomes a peculiar shape that it overlaps concentrically.
It was found that by using a blue laser whose absorptivity in the solid state of the copper plate is about 65%, the depth of the hole made by the laser can be adjusted.
1 太陽電池モジュール
10 太陽電池ストリング
15 第1インターコネクタ(取出電極)
16,17 取出側配線部材
20 太陽電池セル(第1太陽電池、第2太陽電池)
20a 第1太陽電池セル
20b 第2太陽電池セル
20c 第3太陽電池セル
21 第2インターコネクタ(配線部材)
33 第1集電極
34 第2集電極
71 端子台
72,73 外部ケーブル
80,90,100,120 穴部
81,91,101,121 底部
82,92,102,122 ***部
85,95,105,125 凹部
1
16, 17 extraction
20a first
33
Claims (12)
前記第1集電極と前記配線部材との接続部位には、前記配線部材の表面から前記第1集電極に向かって深さをもつ穴部があり、
前記穴部の底部には、***部があり、
前記穴部の開口形状と前記***部の外郭形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっており、
前記穴部の開口形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、最小包含円が前記***部と重なる、太陽電池パネル。 A first solar cell having a first collecting electrode, a second solar cell having a second collecting electrode, and a wiring member connecting the first collecting electrode and the second collecting electrode,
a hole portion having a depth from the surface of the wiring member toward the first collecting electrode is provided at a connecting portion between the first collecting electrode and the wiring member;
the bottom of the hole has a ridge,
The opening shape of the hole and the outline shape of the raised portion are both substantially circular when viewed from the depth direction of the hole, and have different minimum inclusion circle radii,
The solar cell panel, wherein the opening shape of the hole is such that a minimum containing circle overlaps with the raised portion when viewed from the depth direction of the hole.
前記穴部を複数有し、
前記穴部は、前記配線部材の延び方向に間隔を空けて配されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の太陽電池パネル。 The wiring member is plate-shaped or film-shaped and extends in a predetermined direction,
Having a plurality of said holes,
The solar cell panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the holes are spaced apart in the extending direction of the wiring member.
前記取出電極と前記取出側配線部材との接続部位には、前記取出側配線部材の表面から前記取出電極に向かって深さをもつ穴部があり、
前記穴部の底部には、***部があり、
前記穴部の開口形状と前記***部の外郭形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、ともに略円形状であって、かつ最小包含円半径が異なっており、
前記穴部の開口形状は、前記穴部の深さ方向から視たときに、最小包含円が前記***部と重なる、太陽電池モジュール。 A solar cell string connected to an extraction electrode, a terminal box having a terminal block to which an external cable is connected, and an extraction side wiring connecting the extraction electrode connected to the solar cell string and the terminal block of the terminal box. having a member;
a hole having a depth from a surface of the extraction-side wiring member toward the extraction electrode is formed in a connecting portion between the extraction-side wiring member and the extraction-side wiring member;
the bottom of the hole has a ridge,
The opening shape of the hole and the outline shape of the raised portion are both substantially circular when viewed from the depth direction of the hole, and have different minimum inclusion circle radii,
The solar cell module according to claim 1, wherein the opening shape of the hole is such that a minimum inclusive circle overlaps the raised portion when viewed from the depth direction of the hole.
前記第1集電極上に前記配線部材を載置する載置工程と、
前記第1太陽電池を基準として、前記配線部材側から前記第1集電極に向かってレーザー光を照射する照射工程を含み、
前記レーザー光は、固相状態の前記配線部材の吸収率が10%以上80%以下である、太陽電池パネルの製造方法。 A method for manufacturing a solar cell panel comprising: a first solar cell having a first collecting electrode; a second solar cell having a second collecting electrode; and a wiring member connecting the first collecting electrode and the second collecting electrode. hand,
a placing step of placing the wiring member on the first collecting electrode;
With the first solar cell as a reference, an irradiation step of irradiating a laser beam from the wiring member side toward the first collecting electrode,
The method for manufacturing a solar cell panel, wherein the laser beam has an absorption rate of 10% or more and 80% or less by the wiring member in a solid state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021193740A JP2023080413A (en) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021193740A JP2023080413A (en) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023080413A true JP2023080413A (en) | 2023-06-09 |
Family
ID=86656683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021193740A Pending JP2023080413A (en) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023080413A (en) |
-
2021
- 2021-11-30 JP JP2021193740A patent/JP2023080413A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201115766A (en) | Method of monolithic photo-voltaic module assembly | |
US20090293934A1 (en) | Photoelectric Conversion Device | |
JP2005252062A (en) | Solar cell device | |
EP2141747B1 (en) | Solar cell module | |
US9490382B2 (en) | Solar module and manufacturing method therefor | |
JPH07142756A (en) | Solar battery module and its manufacture | |
CN115763603A (en) | Photovoltaic module | |
KR20100069354A (en) | Thin film type solar cell, method and system for manufacturing the same | |
KR20230116749A (en) | Photovoltaic module | |
JP2023080413A (en) | Solar cell panel, solar cell module, and method for manufacturing solar cell panel | |
US20120024373A1 (en) | Solar cell module and method for the manufacture thereof | |
CN215731744U (en) | Sectional type reflection of light busbar and photovoltaic module | |
KR101106759B1 (en) | Method for manufacturing a solar cell module | |
US20130122632A1 (en) | Method of manufacturing solar cell module | |
US20190198695A1 (en) | Bifacial solar cell module | |
JP6025123B2 (en) | Solar cell module | |
US20110017260A1 (en) | Solar cell module | |
JP7454095B1 (en) | Photovoltaic module and method for manufacturing photovoltaic module | |
JP7346694B1 (en) | Solar power module and its manufacturing process | |
JP4463135B2 (en) | Solar cell module manufacturing method | |
JP2011009459A (en) | Thin-film solar cell module | |
WO2013080549A1 (en) | Solar cell module and method for producing same | |
JP2024052469A (en) | Photovoltaic module and manufacturing method of the photovoltaic module | |
WO2016065936A1 (en) | Method for manufacturing solar cell module | |
CN115692515A (en) | Photovoltaic module and photovoltaic module manufacturing process |