JP3024367B2 - 太陽電池装置の製造方法 - Google Patents

太陽電池装置の製造方法

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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
等を主成分とする薄膜半導体を用い、可とう性を持たせ
た太陽電池の複数個を接続してなる太陽電池装置の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光CVDに
より形成されるアモルファス半導体薄膜は、膜を低温で
形成するため、高分子材料等の可とう性基板上に容易に
形成することができる。このため、住宅建材や自動車の
サンルーフ等の曲面を有する物の上へ設置する太陽電池
の材料として期待されている。こうしたアモルファス太
陽電池で大きな電力を得るには、電気的に複数個接続す
る必要がある。そのために従来は、各太陽電池を同一平
面上に配置し、端部にある電極部相互を導電性テープで
接続していた。図2は導電性テープを用いた太陽電池装
置を示し、透光性を有する高分子材料等の可とう性絶縁
基板1上に、SnO2 やZnO等からなる太陽電池の発電波
長領域に対して透光性と導電性を有する透明電極2を形
成し、その上に光起電力発生部であるアモルファス半導
体薄膜3、次いで金属電極4を順に積層する。このよう
な構造の太陽電池11および12を同一平面上に配置し、隣
接太陽電池を順次直列に接続する。この場合、可とう性
絶縁基板1ははんだの濡れ性が悪く、また融点が低いた
め、はんだ付けによる接続は困難であり、隣接する金属
電極41、42を接着性を有する導電性テープ5により電気
的に接続する。しかし、導電性テープで接着される電極
41、42の部分は等電位となるために発電に寄与せず、装
置の面積当たりの発電効率が低くなる。
【0003】特開昭60−123073号公報に記載された図3
に示す太陽電池装置は、端部電極を重ね合わせることに
より発電に対する無効面積を減らしたものである。この
太陽電池装置は、図2について述べたように可とう性基
板1を用いた太陽電池11、12、13、14を一方の端部が前
の太陽電池の他方の端部に重なるようにして順次ガラス
基板10の上に接着剤ではりつけたものである。そして一
つの太陽電池、例えば太陽電池11の基板10に接する端部
電極とその上に重ねられた隣接太陽電池12の端部電極と
を、両太陽電池の可とう性絶縁基板1を通じて明けられ
た穴の位置を合わせ、その穴に導電性接着剤を流しこむ
ことにより電気的接続を行う。そしてその上を保護膜6
によって被覆する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の
ように導電性接着剤を用いて複数の太陽電池を直列接続
する場合、接続部の連結強度が十分でなく、特に高温、
高湿下での接着の信頼性が低いため、可とう性基板のみ
で太陽電池装置を構成することができず、ガラス基板10
を用いて保持しなければならない。従って可とう性基板
を用いながら、曲面を有する物への設置は不可能であ
る。強度が高く、かつ低抵抗で電気的接続のできる連結
を行うのにははんだ付けのようなろう付けを利用できる
ことが望ましい。前記特許公開公報に記載されている表
面に金属電極を有する可とう性基板を180 ℃折り曲げて
端部の裏面側に金属電極を延在させた太陽電池を用いれ
ば、金属電極同志のはんだ付けにより可とう性基板を連
結することが可能であるが、連結部の厚さは基板の3倍
ないし4倍となるため、その部分を曲面に沿って曲げる
ことが困難になる。
【0005】本発明の目的は、上述の問題を解決し、可
とう性絶縁基板を用いて可とう性を有する太陽電池の複
数個を連結し、直列接続した場合になお十分の可とう性
を有する太陽電池装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の太陽電池装置の製造方法は、1枚の可と
う性絶縁基板表面上に第一電極層、半導体層および第二
電極層を積層してなる太陽電池素子を1個形成してなる
かあるいは複数個形成して第二電極層を隣接素子の第一
電極層と接続することにより直列接続してなる太陽電池
の複数個が直列接続される太陽電池装置の製造方法にお
いて、一つの太陽電池の第一端部の第二電極層上から基
板の端面上を経て裏面上に延びるはんだ層を超音波印加
のもとで被覆し、基板裏面を被覆するはんだ層を別の太
陽電池の第二端部の第二電極層と接触させ、加熱しては
んだと接触する第二電極層に融着させるものとする。あ
るいは、一つの太陽電池の第一端部の第二電極層上から
基板の端面上を経て裏面上に延びるはんだ層を超音波印
加のもとで被覆し、基板裏面を被覆するはんだ層を別の
太陽電池の第二端部の少なくとも第二電極層を被覆する
はんだ層と接触させ、基板裏面を被覆するはんだ層を別
の太陽電池の第二端部の少なくとも第二電極層を被覆す
るはんだ層と接触させ、加熱して両はんだ層を融着させ
るものとする。あるいはまた、一つの太陽電池の第一端
部の第二電極層上から基板の端面上を経て裏面上に延び
るはんだ層を超音波印加のもとで被覆し、基板裏面を被
覆するはんだ層を別の太陽電池の第二端部の少なくとも
第二電極層を被覆するはんだ層と接触させ、両はんだ層
の表面相互を圧接させるものとする。その圧接が、両端
部にそれぞれ明けられた貫通孔を通るコンタクトピンの
両端をかしめることにより行われることが有効である。
【0007】そして、太陽電池の第一端部を溶融はんだ
浴に浸漬し、そのはんだ浴に超音波を印加することによ
りはんだ層を被覆することが有効である。また太陽電池
の第二端部の少なくとも裏面にテープをはりつけてその
端部を溶融はんだ浴に浸漬し、そのはんだ浴に超音波を
印加することによりはんだ層を被覆したのち、テープを
剥離することが有効である。
【0008】
【作用】順次連結して電気的に直列接続する複数個の太
陽電池の少なくとも一方の端部に上層の第二電極層表面
上から可とう性絶縁基板の裏面に延びるはんだ層を超音
波はんだ被覆法を用いて形成することにより、その端部
に別の太陽電池の端部を重ね合わせて、裏面上のはんだ
層を別の太陽電池の第二電極層と直接あるいはその電極
層の上に形成したはんだ層と融着させることにより、あ
るいは別の太陽電池の第二電極層上に形成したはんだ層
と圧接させることにより、導電性接着剤による場合に比
して強度が高い連結ができ、接続抵抗も低い。そして、
重なり部では基板2枚分の厚さになるだけであるから可
とう性も十分残り、基板をどのような曲面に沿って曲げ
ることも可能になる。
【0009】
【実施例】以下、図2、図3と共通の部分に同一の符号
を付した図を引用して本発明の実施例について説明す
る。図1に示す実施例では、図(a) の平面図および図
(b) の断面図に示すように二つの太陽電池11、12の端部
を重ね合わせる。そして、その接合部Aを拡大して図
(c) の断面図に示すように、太陽電池11の端部に金属電
極4の表面から可とう性絶縁基板1の端面15に沿って裏
面16に達するはんだ層7が形成され、加熱によりこのは
んだ層7を太陽電池12の金属電極4に融着させている。
この結果、図2に示した太陽電池装置と同様な接続が行
われる。そして、図2の場合の導電性テープ5に覆われ
た部分の面積ロスが半減し、太陽電池装置の面積効率が
向上した。基板1の厚さは数十μmであるので、接合部
における厚さの増加はわずかであり、可とう性の減少も
わずかであった。
【0010】図4ははんだ層7の形成に用いる超音波は
んだ被覆装置を示す。この装置のはんだ槽81の中に低融
点はんだ70を入れ、ヒータ82により溶融させる。この溶
融はんだ70をポンプ83によりはんだ導管84の中に上昇さ
せ、太陽電池11の端部をそのはんだ中に浸漬し、はんだ
導管84に超音波振動子85により超音波を印加する。その
結果、金属電極層の表面上ばかりでなく、図1(c) に示
すように高分子材料からなる可とう性絶縁基板1の端面
15、裏面16にもはんだ層が形成できる。
【0011】図5に示す本発明の別の実施例では、太陽
電池12の端部の図示しない金属電極層上にもはんだ層7
が形成されている。このはんだ層は超音波を印加しない
ではんだ槽に端部を浸漬してもできるが、図4に示した
装置を用いるときには、端面15および裏面16にテープを
接着し、はんだ層7形成後そのテープをはがすことによ
り、金属電極層の表面上だけにはんだ層7が残る。これ
は、太陽電池12の可とう性絶縁基板1の端面および裏面
にはんだ層7が存在しても何の役にも立たず、かえって
接合部の厚さの増加あるいは他の導電部材との接触によ
る短絡の発生等のおそれがあるからである。そして、太
陽電池11、12の端部を重ね合わせ、はんだ層7同志を接
触させてから、ヒータ86を用いてはんだを接触面71で融
着させることにより、両太陽電池11、12を連結する。
【0012】図6に示す本発明のさらに別の実施例で
は、図5におけると同様にはんだ層7を形成した太陽電
池11、12の端部を重ね合わせ、重ね合わせた部分に複数
のコンタクトピン9を貫通させ、両端をかしめることに
より、はんだ層7同志は圧接され、両太陽電池11、12の
金属電極層の電気的接続および基板の機械的連結ができ
る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、太陽電池の一方の端部
を表面から裏面にまたがって超音波はんだ被覆法によっ
てはんだ層を形成することにより、その端部を別の太陽
電池に重ね合わせ、裏面のはんだ層を別の太陽電池の表
面上の金属電極層に直接融着するか、あるいは金属電極
層上に形成したはんだ層と融着あるいは圧接させること
により、複数の太陽電池を順次端部で重ね合わせて連結
し、直列接続することが可能になった。これにより、太
陽電池装置としての直列接続型薄膜太陽電池モジュール
の面積効率を向上させ、同じ面積のモジュールとしては
高効率の、可とう性直列接続型薄膜太陽電池モジュール
が得られる。また、太陽電池の連結をはんだ付けで行う
ことにより、作業が簡単になり、接着強度の向上、特に
高温、高湿下での電気的接続、機械的連結の信頼性の向
上が達せられた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による太陽電池装置の一部を
示し、(a) は平面図、(b) は断面図、(c) は(b) の接合
部Aの拡大断面図
【図2】可とう性絶縁基板太陽電池を連結した従来の太
陽電池装置の接合部の断面図
【図3】別の従来の太陽電池装置の断面図
【図4】本発明の実施例に用いる超音波はんだ被覆装置
の断面図
【図5】本発明の別の実施例による太陽電池装置の接合
部の断面図
【図6】本発明のさらに別の実施例による太陽電池装置
の接合部の断面図
【符号の説明】
1 可とう性絶縁基板 2 透明電極 3 アモルファス半導体薄膜 4 金属電極 7 はんだ層 70 溶融半田 81 はんだ槽 82 ヒータ 85 超音波振動子 86 ヒータ 9 コンタクトピン

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1枚の可とう性絶縁基板表面上に第一電極
    層、半導体層および第二電極層を積層してなる太陽電池
    素子を1個形成してなるかあるいは複数個形成して第二
    電極層を隣接素子の第一電極層と接続することにより直
    列接続してなる太陽電池の複数個が直列接続される太陽
    電池装置の製造方法において、一つの太陽電池の第一端
    部の第二電極層上から基板の端面上を経て裏面上に延び
    るはんだ層を超音波印加のもとで被覆し、基板裏面を被
    覆するはんだ層を別の太陽電池の第二端部の第二電極層
    と接触させ、加熱してはんだと接触する第二電極層に融
    着させることを特徴とする太陽電池装置の製造方法。
  2. 【請求項2】1枚の可とう性絶縁基板表面上に第一電極
    層、半導体層および第二電極層を積層してなる太陽電池
    素子を1個形成してなるかあるいは複数個形成して第二
    電極層を隣接素子の第一電極層と接続することにより直
    列接続してなる太陽電池の複数個が直列接続される太陽
    電池装置の製造方法において、一つの太陽電池の第一端
    部の第二電極層上から基板の端面上を経て裏面上に延び
    るはんだ層を超音波印加のもとで被覆し、基板裏面を被
    覆するはんだ層を別の太陽電池の第二端部の少なくとも
    第二電極層を被覆するはんだ層と接触させ、加熱して両
    はんだ層を融着させることを特徴とする太陽電池装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】1枚の可とう性絶縁基板表面上に第一電極
    層、半導体層および第二電極層を積層してなる太陽電池
    素子を1個形成してなるかあるいは複数個形成して第二
    電極層を隣接素子の第一電極層と接続することにより直
    列接続してなる太陽電池の複数個が直列接続される太陽
    電池装置の製造方法において、一つの太陽電池の第一端
    部の第二電極層上から基板の端面上を経て裏面上に延び
    るはんだ層を超音波印加のもとで被覆し、基板裏面を被
    覆するはんだ層を別の太陽電池の第二端部の少なくとも
    第二電極層を被覆するはんだ層と接触させ、両はんだ層
    の表面相互を圧接させることを特徴とする太陽電池装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】圧接が両端部にそれぞれ明けられた貫通孔
    を通るコンタクトピンの両端をかしめることにより行わ
    れる請求項3記載の太陽電池装置の製造方法。
  5. 【請求項5】太陽電池の第一端部を溶融はんだ浴に浸漬
    し、そのはんだ浴に超音波を印加することによりはんだ
    層を被覆する請求項1ないし4のいずれかに記載の太陽
    電池装置の製造方法。
  6. 【請求項6】太陽電池の第二端部の少なくとも裏面にテ
    ープをはりつけてその端部を溶融はんだ浴に超音波を印
    加することによりはんだ層を被覆したのち、テープを剥
    離する請求項2ないし5のいずれかに記載の太陽電池装
    置の製造方法。
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