JP6809816B2 - Solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、複数の太陽電池が電気的に接続された太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module in which a plurality of solar cells are electrically connected.
太陽電池は、受光面および裏面に金属電極を備える。太陽電池モジュールでは、隣接する太陽電池の電極を、配線材を介して電気的に接続することにより、複数の太陽電池が電気的に接続されて、太陽電池ストリングを形成している。複数の太陽電池が接続された太陽電池ストリングを、受光面側のガラス板と裏面側のバックシートとの間に封止することにより、太陽電池のモジュール化が行われる。 The solar cell has metal electrodes on the light receiving surface and the back surface. In the solar cell module, the electrodes of adjacent solar cells are electrically connected via a wiring material, so that a plurality of solar cells are electrically connected to form a solar cell string. The modularization of the solar cell is performed by sealing the solar cell string to which the plurality of solar cells are connected between the glass plate on the light receiving surface side and the back sheet on the back surface side.
一般的な太陽電池における受光面の金属電極は、光キャリアを収集するための複数の細いフィンガー電極とフィンガー電極に直交するバスバー電極とからなるグリッド状に設けられている。バスバー電極はフィンガー電極よりも幅広であり、バスバー電極上に帯状の配線材（「タブ線」と称される）が設けられる。 The metal electrodes on the light receiving surface of a general solar cell are provided in a grid shape including a plurality of thin finger electrodes for collecting optical carriers and bus bar electrodes orthogonal to the finger electrodes. The busbar electrode is wider than the finger electrode, and a strip-shaped wiring material (referred to as "tab wire") is provided on the busbar electrode.
このような電極構造において、バスバー電極およびタブ線は０．８〜２ｍｍ程度の幅を有しており、隣接するバスバー電極の間隔は、一般に３０〜８０ｍｍ程度に設定される。例えば、６インチ基板を用いた太陽電池では、２〜４本程度のバスバーおよびタブ線が設けられる。バスバー電極にタブ線を接続するインターコネクション方式は、金属電極材料のコストが高いこと、および金属電極やタブ線によるシャドーイングロスが大きいことが問題視されている。一方、タブ線方式において、電極材料コストおよびシャドーイングロスを低減するために電極幅を小さくすると、ライン抵抗や接触抵抗が大きくなり、変換特性が低下する。 In such an electrode structure, the bus bar electrode and the tab wire have a width of about 0.8 to 2 mm, and the distance between adjacent bus bar electrodes is generally set to about 30 to 80 mm. For example, in a solar cell using a 6-inch substrate, about 2 to 4 bus bars and tab wires are provided. The interconnection method in which the tab wire is connected to the bus bar electrode has problems that the cost of the metal electrode material is high and the shadowing loss due to the metal electrode and the tab wire is large. On the other hand, in the tab wire method, if the electrode width is reduced in order to reduce the electrode material cost and the shadowing loss, the line resistance and the contact resistance are increased, and the conversion characteristics are deteriorated.
太陽電池のインターコネクション方式として、従来のタブ線よりも幅の狭いワイヤー状の配線材を、バスバー電極を介さずに直接フィンガー電極と接続する方法（マルチワイヤーボンディング）が提案されている。例えば、特許文献１には、フィンガー電極に直交するように、５〜１５ｍｍ間隔でワイヤー状の配線材を接続した太陽電池モジュールが開示されている。
As an interconnection method for solar cells, a method (multi-wire bonding) has been proposed in which a wire-shaped wiring material having a width narrower than that of a conventional tab wire is directly connected to a finger electrode without using a bus bar electrode. For example,
マルチワイヤーボンディングでは、１本のワイヤーあたりの電流量が小さいため、配線材の断面積を小さくした場合でも、電気的ロスが小さい。また、隣接して配置されるワイヤーの間隔が小さいため、フィンガー電極の実効長（最近接の配線材までの距離）が短く、フィンガー電極の本数および線幅を小さくできる。このように、マルチワイヤーボンディング方式では、バスバー電極が不要である上に、タブ線方式に比べて、フィンガー電極の本数および線幅が小さいため、金属ペースト等の電極材料の使用量を低減できる。また、マルチワイヤーボンディングによる太陽電池モジュールは、タブ線方式に比べて配線材の幅が小さいため、電極が視認され難く、高い意匠性を有している。 In multi-wire bonding, the amount of current per wire is small, so even if the cross-sectional area of the wiring material is small, the electrical loss is small. Further, since the distance between the wires arranged adjacent to each other is small, the effective length of the finger electrodes (distance to the nearest wiring material) is short, and the number of finger electrodes and the line width can be reduced. As described above, the multi-wire bonding method does not require a bus bar electrode, and the number of finger electrodes and the line width are smaller than those of the tab wire method, so that the amount of electrode material used such as metal paste can be reduced. Further, the solar cell module by multi-wire bonding has a high design because the width of the wiring material is smaller than that of the tab wire method, so that the electrodes are hard to see.
マルチワイヤーボンディング方式では、１本の配線材に流れる電流量が小さいために、タブ線方式に比べてライン抵抗に起因する電気的ロスを低減できる。一方で、太陽電池の表面に設けられた電極と配線材との接触面積が小さいため、接触抵抗に起因する電気的ロスが大きくなる傾向がある。また、マルチワイヤーボンディング方式においても、配線材が視認されることによる意匠性低下の問題は依然残っており、特に、建材一体型モジュールのように、モジュール設置箇所周辺との色彩や色調の統一性が求められる用途では、さらなる意匠性の改善が求められている。 Since the amount of current flowing through one wiring material is small in the multi-wire bonding method, electrical loss due to line resistance can be reduced as compared with the tab wire method. On the other hand, since the contact area between the electrode provided on the surface of the solar cell and the wiring material is small, the electrical loss due to the contact resistance tends to be large. Further, even in the multi-wire bonding method, the problem of deterioration of the design due to the visibility of the wiring material still remains. In particular, as in the case of the building material integrated module, the color and color tone are uniform with those around the module installation location. In applications that require, further improvement in design is required.
上記に鑑み、本発明は太陽電池の表面に設けられた電極と配線材との接触抵抗が小さく、かつ配線材が視認され難く意匠性の高い太陽電池モジュールの提供を目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a solar cell module having a small contact resistance between an electrode provided on the surface of a solar cell and a wiring material and having a high design in which the wiring material is hard to see.
本発明の太陽電池モジュールは、互いに離間して配置された複数の太陽電池が配線材を介して接続された太陽電池ストリング、太陽電池ストリングの受光面側に配置された光透過性の受光面保護材、太陽電池ストリングの裏面側に配置された裏面保護材、および受光面保護材と前記裏面保護材との間で太陽電池ストリングを封止する封止材、を備える。太陽電池は、光電変換部と、光電変換部の受光面に設けられた複数のフィンガー電極と、光電変換部の裏面に設けられた裏面金属電極とを有する。太陽電池は、光電変換部の受光面に、複数のフィンガー電極を横断して接続する電極（バスバー電極）を有していない。 The solar cell module of the present invention is a solar cell string in which a plurality of solar cells arranged apart from each other are connected via a wiring material, and a light-transmitting light-transmitting surface protection arranged on the light-receiving surface side of the solar cell string. It includes a material, a back surface protective material arranged on the back surface side of the solar cell string, and a sealing material for sealing the solar cell string between the light receiving surface protective material and the back surface protective material. The solar cell has a photoelectric conversion unit, a plurality of finger electrodes provided on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit, and a back metal electrode provided on the back surface of the photoelectric conversion unit. The solar cell does not have an electrode (bus bar electrode) that is connected across a plurality of finger electrodes to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit.
隣接する太陽電池を接続する配線材は、第一側面、第二側面および第三側面を有する三角柱形状（断面三角形状）であり、配線材の第一側面が太陽電池の受光面に設けられたフィンガー電極と接するように、受光面のフィンガー電極と配線材とが接続されている。配線材は、第一側面と第二側面とのなす角、および第一側面と第三側面とのなす角が、いずれも４１〜７０°である。配線材の断面形状は、二等辺三角形状であることが好ましく、正三角形状であることが特に好ましい。配線材の幅（第一側面の幅）は、好ましくは０．１〜０．７ｍｍである。 The wiring material connecting the adjacent solar cells has a triangular prism shape (triangular cross section) having a first side surface, a second side surface, and a third side surface, and the first side surface of the wiring material is provided on the light receiving surface of the solar cell. The finger electrode on the light receiving surface and the wiring material are connected so as to be in contact with the finger electrode. In the wiring material, the angle formed by the first side surface and the second side surface and the angle formed by the first side surface and the third side surface are both 41 to 70 °. The cross-sectional shape of the wiring material is preferably an isosceles triangle shape, and particularly preferably a regular triangle shape. The width of the wiring material (width of the first side surface) is preferably 0.1 to 0.7 mm.
配線材は、太陽電池間の電極と接続されていない箇所で捻回されており、配線材の第一側面、第二側面または第三側面が裏面金属電極と接するように、裏面金属電極と配線材とが接続されていることが好ましい。配線材は、太陽電池の裏面の端部に捻回部を有することが好ましい。配線材の捻回角度は好ましくは９０°未満である。この場合、配線材の第二側面または第三側面が、裏面金属電極と接するように、裏面金属電極と配線材とが接続されていることが好ましい。 The wiring material is twisted at a place not connected to the electrodes between the solar cells, and is wired with the back metal electrode so that the first side surface, the second side surface, or the third side surface of the wiring material is in contact with the back metal electrode. It is preferable that the material is connected. The wiring material preferably has a twisted portion at the end of the back surface of the solar cell. The twist angle of the wiring material is preferably less than 90 °. In this case, it is preferable that the back surface metal electrode and the wiring material are connected so that the second side surface or the third side surface of the wiring material is in contact with the back surface metal electrode.
本発明の太陽電池モジュールは、三角柱形状の配線材を用いて、隣接するセル間を接続することにより、電極と配線材との接触面積を確保できる。また、配線材に到達した光の反射光が、モジュール外に射出されずセルに入射するため、光利用効率に優れる。さらには、外部から配線材が視認され難いため、モジュールの意匠性が優れている。 In the solar cell module of the present invention, a contact area between the electrode and the wiring material can be secured by connecting adjacent cells using a triangular prism-shaped wiring material. Further, since the reflected light of the light that has reached the wiring material is not emitted to the outside of the module but is incident on the cell, the light utilization efficiency is excellent. Furthermore, since the wiring material is difficult to see from the outside, the design of the module is excellent.
図１は太陽電池モジュール（以下、「モジュール」と記載する）の模式的断面図である。モジュール２００は、複数の太陽電池１００（以下、「セル」と記載する）を備える。セル１００は、光電変換部５０の受光面および裏面のそれぞれに金属電極６０，７０を備える。隣接するセルの表裏の金属電極６０，７０は、配線材８０を介して接続されており、複数のセルが電気的に接続された太陽電池ストリングを形成している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module (hereinafter referred to as “module”). The
太陽電池ストリングの受光面側（図１の上側）には、受光面保護材９１が設けられ、裏面側（図１の下側）には裏面保護材９２が設けられている。モジュール２００では、保護材９１，９２の間に封止材９５が充填されることにより、太陽電池ストリングが封止されている。
A light receiving surface
図２Ａおよび図２Ｂは、配線材８０を介して複数のセル１００が接続された太陽電池ストリングの平面図であり、図２Ａは受光面の平面図、図２Ｂは裏面の平面図である。図３Ａおよび図３Ｂは、配線材８０が接続されたセル１００の模式的断面図であり、図３Ａは配線材の延在方向と直交する断面、図３Ｂは配線材の延在方向と平行な断面を表している。
2A and 2B are plan views of a solar cell string in which a plurality of
セル１００の受光面金属電極６０は、一方向（ｙ方向）に延在する複数のフィンガー電極６１からなる。複数のフィンガー電極６１は、延在方向と直交する方向（ｘ方向）に離間して並んでいる。受光面金属電極は、フィンガー電極間を横断して接続する電極（いわゆるバスバー電極）を有しておらず、配線材と接続前のセルでは、複数のフィンガー電極は電気的に分離されている。裏面金属電極７０は、受光面金属電極と同様に複数のフィンガー電極７１からなるものでもよく、光電変換部の全面に設けられた面状の金属電極でもよい。
The light receiving
受光面では、フィンガー電極６１上に配線材８０が設けられており、配線材の延在方向（ｘ方向）とフィンガー電極の延在方向（ｙ方向）とは直交している。
On the light receiving surface, the
セル１００としては、結晶シリコン太陽電池や、ＧａＡｓ等のシリコン以外の半導体基板を備える太陽電池等、太陽電池間を配線材によりインターコネクトするタイプのものが用いられる。図４は、セル１００の一形態を表す模式的断面図である。光電変換部５０は結晶半導体基板１を備える。結晶半導体基板は、単結晶でも多結晶でもよく、単結晶シリコン基板，多結晶シリコン基板等が用いられる。結晶半導体基板１の受光面側の表面には、高さ１〜１０μｍ程度の凹凸が形成されていることが好ましい。受光面に凹凸が形成されることにより、受光面積が増大するとともに反射率が低減するため、光閉じ込め効率が高められる。基板の裏面側にも凹凸が設けられていてもよい。
As the
図４に示すセル１００はいわゆるヘテロ接合セルであり、ｎ型単結晶シリコン基板１の受光面側に、真性非晶質シリコン薄膜２１，ｐ型非晶質シリコン薄膜３１および透明導電膜４１をこの順に備え、裏面側に、真性非晶質シリコン薄膜２２，ｎ型非晶質シリコン薄膜３２および透明導電膜４２をこの順に備える。透明導電膜４１上に受光面金属電極６０（受光面フィンガー電極６１）が設けられ、透明導電膜４２上には裏面金属電極７０（裏面フィンガー電極７１）が設けられている。
The
封止材９５としては、オレフィン系エラストマーを主成分とするポリエチレン系樹脂組成物、ポリプロピレン、エチレン／α‐オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、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）、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透明樹脂を用いることが好ましい。受光面側と裏面側の封止材の材料は、同一でも異なっていてもよい。
Examples of the sealing
受光面側の封止材の厚み、すなわちセル１００の受光面から受光面保護材９１までの距離Ｄは、一般的に、０．２〜１．２ｍｍ程度であり、０．３〜１．１ｍｍが好ましく、０．４〜１．０ｍｍがより好ましい。また、受光面側の封止材の厚みは、配線材の高さＨよりも大きいことが好ましい。封止材の厚みを上記範囲にすることにより、電極や配線材が設けられた凹凸部分も確実に封止可能であり、かつ封止材による光吸収が小さい。
The thickness of the sealing material on the light receiving surface side, that is, the distance D from the light receiving surface of the
受光面保護材９１は光透過性であり、ガラスや透明プラスチック等が用いられる。裏面保護材９２は、光透過性、光吸収性および光反射性のいずれでもよい。光反射性の裏面保護材としては、金属色または白色等を呈するものが好ましく、白色樹脂フィルムや、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が好ましく用いられる。
The light receiving surface
光吸収性の保護材としては、例えば、黒色樹脂層を含むものが用いられる。黒色樹脂層は可視光吸収性であり、主に波長８００ｎｍ以下の可視光を吸収する。黒色樹脂層の可視光透過率は１０％以下が好ましい。黒色樹脂層としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂および顔料や染料等の色料を含有する樹脂組成物が好ましく用いられる。黒色樹脂層と赤外線反射層とを積層して裏面保護材に赤外線反射性を持たせるためには、着色剤は、可視光を吸収し、かつ近赤外線を透過する材料が好ましく、互いに色相の異なる明度Ｌ＊４５以上の三種以上の色料の組み合わせや、暗色系の有機顔料等が用いられる。黒色樹脂層中には、赤外線反射性を有する無機顔料が含まれていてもよい。 As the light-absorbing protective material, for example, a material containing a black resin layer is used. The black resin layer is visible light absorptive and mainly absorbs visible light having a wavelength of 800 nm or less. The visible light transmittance of the black resin layer is preferably 10% or less. As the black resin layer, a resin composition containing a thermoplastic resin such as a polyolefin resin, a polyester resin, an acrylic resin, a fluororesin, an ethylene / vinyl acetate resin, and a colorant such as a pigment or a dye is preferably used. In order to laminate the black resin layer and the infrared reflective layer to give the back surface protective material infrared reflectivity, the colorant is preferably a material that absorbs visible light and transmits near infrared rays, and has different hues from each other. A combination of three or more kinds of colorants having a lightness of L * 45 or more, a dark-colored organic pigment, or the like is used. The black resin layer may contain an inorganic pigment having infrared reflectivity.
黒色樹脂層を含む裏面保護材を用いれば、裏面保護材とセルの外観色が近いため、離間して配置されたセル間の隙間が目立たず、意匠性の高いモジュールが得られる。後に詳述するように、本発明においては所定形状の配線材を用いることにより、配線材からの反射光がモジュールの受光面側から外部に射出されないため、配線材の金属色がほとんど視認されない。そのため、光吸収性の裏面保護材を用いることにより、全体が黒色系で統一された意匠性の高いモジュールが得られる。 When the back surface protective material containing the black resin layer is used, since the appearance colors of the back surface protective material and the cells are close to each other, the gaps between the cells arranged apart from each other are not conspicuous, and a module with high design can be obtained. As will be described in detail later, in the present invention, by using the wiring material having a predetermined shape, the reflected light from the wiring material is not emitted to the outside from the light receiving surface side of the module, so that the metallic color of the wiring material is hardly visible. Therefore, by using a light-absorbing back surface protective material, it is possible to obtain a highly-designed module that is entirely black.
光吸収性の保護材として、セル１００側から、黒色樹脂層と赤外線反射層とを順に積層したものを用いてもよい。黒色樹脂層の裏面側に赤外線反射層を配置することにより、光電変換部で吸収されずに裏面側に透過した近赤外線や、セル間の隙間に入射した光を反射して、セルに再入射させることができ、光利用効率を高めモジュール変換効率を向上できる。
As the light-absorbing protective material, a material in which a black resin layer and an infrared reflective layer are laminated in order from the
赤外線反射層は、波長８００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外光の反射率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。赤外線反射層で反射された近赤外線をセルに再入射させるために、黒色樹脂層は、波長８００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外光の透過率が８０％以上であることが好ましい。 The infrared reflecting layer preferably has a reflectance of near-infrared light having a wavelength of 800 nm to 1200 nm of 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more. In order to re-infrared the near infrared rays reflected by the infrared reflecting layer into the cell, the black resin layer preferably has a transmittance of near infrared light having a wavelength of 800 nm to 1200 nm of 80% or more.
赤外線反射層としては、酸化チタン等の赤外線反射性を有する白色顔料を含む樹脂組成物からなる樹脂層、赤外線反射性の金属箔（例えば、アルミニウム、銀）等が用いられる。金属箔は、空気に触れることによる腐食や短絡等を生じる場合がある。そのため、モジュールの信頼性や安全性を向上させる観点から、赤外線反射層としては金属箔を含まない樹脂層が好ましく用いられる。黒色樹脂層と赤外線反射層との間には、両者を貼り合わせるための接着層等が含まれていてもよい。 As the infrared reflective layer, a resin layer made of a resin composition containing a white pigment having infrared reflectivity such as titanium oxide, an infrared reflective metal foil (for example, aluminum, silver) and the like are used. The metal leaf may cause corrosion, short circuit, etc. due to contact with air. Therefore, from the viewpoint of improving the reliability and safety of the module, a resin layer containing no metal foil is preferably used as the infrared reflecting layer. An adhesive layer or the like for bonding the black resin layer and the infrared reflecting layer may be included between the black resin layer and the infrared reflecting layer.
＜配線材＞
図５Ａは，複数のセルを電気的に接続するために用いられる配線材８０の斜視図であり、図５Ｂは、Ｂ１‐Ｂ２線における断面図である。配線材８０は三角柱形状であり、延在方向と平行な第一側面８１，第二側面８２および第三側面８３を有する。配線材８０の延在方向に直交する断面は三角形状である。配線材８０の断面形状は、厳密な三角形に限定されず、例えば頂部が丸みを帯びていてもよい。
<Wiring material>
FIG. 5A is a perspective view of the
モジュールにおいては、第一側面８１が、セルの受光面フィンガー電極６１と接続される。第一側面８１と第二側面８２とのなす角θ１、および第一側面８１と第三側面８３とのなす角θ２は、いずれも４１〜７０°である。なお、断面の三角形の３つの角がいずれも４１〜７０°である場合は、いずれの側面を受光面フィンガー電極との接続面としてもよい。
In the module, the
配線材８０の第一側面８１（以下、底面と記載する場合がある）の幅Ｗは、モジュールを受光面側から正面視した場合の配線材の幅に等しい。配線材の幅や本数は、セルの大きさ（面積）や、１つのセルに接続される配線材の本数等に応じて、配線材の抵抗による電流ロスが十分小さくなるように設定すればよい。例えば、６インチ基板（１辺の長さ１５６ｍｍ）を用いたセルでは、１つのセルに、５〜２０本程度の配線材を接続することが好ましい。配線材の幅Ｗは、０．１〜０．７ｍｍの範囲が好ましい。セル上に隣接して配置される配線材の間隔は、５〜２５ｍｍ程度が好ましく、７〜２０ｍｍがより好ましい。
The width W of the first side surface 81 (hereinafter, may be referred to as the bottom surface) of the
配線材の抵抗に起因する電流ロスを低減するために、配線材８０の材料は低抵抗率であることが好ましい。中でも、低コストであることから、銅を主成分とする金属材料が特に好ましい。配線材の表面で光を反射させ、反射光を光電変換部に入射させることにより、配線材によるシャドーイングロスを低減できる。そのため、配線材の表面は、高い反射率を有することが好ましい。表面の反射率を高めるために、配線材８０として、銅等の芯材の表面を、金、銀、アルミニウム等の高反射率材料で被覆したものを用いてもよい。芯材の表面を被覆する高反射率材料の厚みは、例えば、０．５〜３μｍ程度が好ましい。
In order to reduce the current loss caused by the resistance of the wiring material, the material of the
以下では、配線材での光反射の観点から、本発明のモジュールの光利用効率および意匠性について説明する。 Hereinafter, the light utilization efficiency and design of the module of the present invention will be described from the viewpoint of light reflection in the wiring material.
図６は、断面円形状のワイヤー８９を配線材として用いた従来の太陽電池モジュールにおける、配線材での光の反射の様子を表す概念図である。受光面保護材９１および封止材９５を透過して断面円形状の配線材８９に到達した光は、入射角や配線材上の到達位置に応じて様々な角度で反射される。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state of light reflection by the wiring material in a conventional solar cell module using a wire 89 having a circular cross section as a wiring material. The light that has passed through the light receiving surface
例えば、図６の斜め方向の入射光Ｌ９５は、配線材８９で反射され、反射光Ｌ９６は、受光面保護材９１と空気との界面に、入射角θｒで到達する。受光面保護材としてガラス（屈折率約１．５）が用いられる場合、臨界角は約４１°である。そのため、入射角θｒが４１°以上であれば、反射光Ｌ９６は受光面保護材と空気との界面で全反射し、再反射光Ｌ９7はセルの光電変換部５０に入射して光キャリアの生成に寄与する。
For example, the oblique incident light L 95 in FIG. 6 is reflected by the wiring material 89, and the reflected light L 96 reaches the interface between the light receiving surface
一方、配線材８９での反射光の受光面保護材と空気との界面への入射角θｒが４１°未満の場合、一部の光は受光面保護材と空気との界面では反射されずに、受光面保護材９１の表面からモジュール外に射出される。例えば、ワイヤーの頂点付近に小さな角度で入射した光Ｌ９１は、配線材での反射光Ｌ９２の受光面保護材９１と空気との界面への入射角が臨界角よりも小さいため、一部は反射されずに、射出光Ｌ９３がモジュール外に射出される。モジュール外に射出された反射光は、配線材によるシャドーイングロスとなり発電には寄与しないため、モジュール変換効率低下の原因となる。また、射出光Ｌ９３は、モジュールの外部から配線材の反射光として視認されるため、配線材の金属色が視認され、モジュールの意匠性低下の原因となる。
On the other hand, when the angle of incidence θ r of the reflected light of the wiring material 89 on the interface between the light receiving surface protective material and air is less than 41 °, some light is not reflected at the interface between the light receiving surface protective material and air. In addition, it is ejected from the surface of the light receiving surface
図７Ａおよび図７Ｂは、底面と側面とのなす角θが４１°未満（例えば３０°程度）の三角柱状の配線材８８を用いた場合の、受光面からモジュールに入射する光の反射の様子を表す概念図である。
7A and 7B show the reflection of light incident on the module from the light receiving surface when a triangular
図７Ａにおいて、モジュールの受光面の正面から保護材９１および封止材９５を透過して配線材８８に到達した光Ｌ１０は、配線材８８の側面で反射される。反射光Ｌ１１は、受光面保護材９１と空気との界面に、入射角θｒで到達する。θｒ＝２θであるため、配線材の傾斜角θが２０．５°以上であれば、θｒは臨界角よりも大きくなり、反射光Ｌ１１は受光面保護材と空気との界面で全反射し、再反射光Ｌ１２はセルの光電変換部５０に入射して光キャリアの生成に寄与する。
In FIG. 7A, the light L 10 that has passed through the
一方、図７Ｂに示すように、入射光Ｌ２０の入射角が大きく、屈折角γが大きい場合、配線材の側面で反射された反射光Ｌ２１の受光面保護材９１と空気との界面への入射角θｒは臨界角よりも小さくなる。そのため、反射光Ｌ２１の一部は、射出光Ｌ２３としてモジュール外へ射出され、光利用効率の低下および意匠性低下の原因となる。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the incident angle of the incident light L 20 is large and the refraction angle γ is large, it reaches the interface between the light receiving surface
図８は、底面と側面とのなす角θが４１°以上（例えば６０°程度）の三角柱状の配線材８５を用いた場合の、受光面からモジュールに入射する光の反射の様子を表す概念図である。小さな入射角（および屈折角）で保護材９１および封止材９５を透過して配線材８８に到達した光Ｌ３０は配線材８５の側面で反射され、反射光Ｌ３１は受光面側に反射されることなく、そのままセルの光電変換部５０に入射する。臨界角に近い屈折角γを有する入射光Ｌ４０は配線材８５の側面で受光面側に反射される。反射光Ｌ４１の受光面保護材９１と空気との界面への入射角θｒは、配線材の傾斜角θよりも大きい。そのため、傾斜角θが臨界角（４１°）以上であれば、反射光Ｌ４１は受光面保護材と空気との界面で全反射し、再反射光Ｌ４２はセルの光電変換部５０に入射して光キャリアの生成に寄与する。
FIG. 8 is a concept showing the state of reflection of light incident on the module from the light receiving surface when a triangular
このように、配線材の底面と側面とのなす角θが、空気と受光面保護層９１との界面での臨界角（４１°）以上の場合は、配線材の側面に到達して反射した光は、直接、または受光面保護材と空気との界面で全反射した後に、光電変換部５０に入射し、モジュール外へは射出されない。そのため、配線材によるシャドーイングロスが実質的にゼロであり、光利用効率の高いモジュールが得られる。また、配線材からの反射光がモジュールの外部に射出されないため、モジュールの外部からは配線材での反射光は視認されず、配線材は黒色に見える。そのため、配線材の色と周囲のセルの色が黒色系で統一され、意匠性が高められる。
As described above, when the angle θ formed by the bottom surface and the side surface of the wiring material is equal to or greater than the critical angle (41 °) at the interface between the air and the light receiving surface
本発明のモジュールでは、三角柱状の配線材８０の底面と側面とのなす角θ１およびθ２がいずれも４１°以上であるため、いずれの方向からモジュールに入射する光に対しても、配線材からの反射光がモジュールの外部に射出されない。そのため、本発明のモジュールは、変換効率および意匠性に優れる。
In the module of the present invention, since the angles θ 1 and θ 2 formed by the bottom surface and the side surface of the triangular
図９は、底面と側面とのなす角θが６５．５°の三角柱状の配線材８６を用いた場合の、受光面からモジュールに入射する光の反射の様子を表す概念図である。入射光Ｌ５０の屈折角γが０〜４１°のいずれの場合も、配線材８６の側面で反射された反射光Ｌ５１は受光面側に反射されることなく、そのままセルの光電変換部５０に入射する。すなわち、配線材の底面と側面とのなす角θが６５．５°以上の場合は、配線材の側面に到達した光は、受光面側に反射されることなく、全ての反射光は、直接光電変換部５０に入射する。そのため、配線材で反射後に、封止材９５等を通過する際に吸収・散乱される光の量が少なく、モジュールの光利用効率および意匠性がさらに向上する。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the state of reflection of light incident on the module from the light receiving surface when the triangular
なお、配線材の底面と側面とのなす角θが６５．５°を超えると、それ以上θが大きくなっても光利用効率および意匠性の向上は期待できない。一方、配線材の底面と側面とのなす角θが過度に大きいと、配線材の高さＨが大きくなるとともに頂角が小さくなるため、封止材９５により確実に封止を行うために、受光面側の封止材の厚みを大きくする必要がある。封止材の厚み増大は、コストアップ要因であることに加えて、封止材による光吸収が増加して変換効率の低下を生じる傾向がある。そのため、配線材の底面と側面とのなす角は７０°以下が好ましい。
If the angle θ formed by the bottom surface and the side surface of the wiring material exceeds 65.5 °, improvement in light utilization efficiency and designability cannot be expected even if θ becomes larger than that. On the other hand, if the angle θ formed by the bottom surface and the side surface of the wiring material is excessively large, the height H of the wiring material increases and the apex angle decreases, so that the sealing
＜モジュール化＞
配線材８０を介して隣接するセル間のインターコネクションを行うことにより、太陽電池ストリングが作製される。太陽電池ストリングの受光面側および裏面側のそれぞれに封止材および保護材を配置して積層した状態で、加熱圧着することにより、セル間やモジュールの端部にも封止材が流動してモジュール化が行われる。
<Modularization>
A solar cell string is produced by interconnecting adjacent cells via a
配線材とフィンガー電極とは、配線材８０の底面８１とフィンガー電極６１とが対向するように接続される。配線材８０は、フィンガー電極と面で接触しているため、断面円形の配線材に比べて、フィンガー電極との接触面積が大きい。そのため、本発明のモジュールは、断面円形状の配線材を用いたモジュールに比べて、接触抵抗が小さく、セルと配線材との接続の信頼性が高い。
The wiring material and the finger electrode are connected so that the
配線材とフィンガー電極とを接続する方法としては、導電性ペースト（ＣＰ）や導電性フィルム（ＣＦ）を用いる方法、半田付けにより接合する方法、透明樹脂接着剤を用いる方法等が挙げられる。透明樹脂接着剤としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。透明樹脂接着剤による接続は、例えばフィンガー電極６１上に配線材８０を配置した後、配線材を覆うように接着剤を塗布する方法が挙げられる。また、配線材８０の底面８１に接着剤層を設け、熱圧着により、フィンガー電極と配線材とを接続してもよい。
Examples of the method of connecting the wiring material and the finger electrode include a method of using a conductive paste (CP) and a conductive film (CF), a method of joining by soldering, a method of using a transparent resin adhesive, and the like. As the transparent resin adhesive, for example, acrylic resin, epoxy resin, imide resin, phenol resin and the like are used. Examples of the connection using the transparent resin adhesive include a method in which the
配線材８０が断面二等辺三角形状である場合、すなわち、θ１＝θ２である場合、接続時に配線材の向きを確認する必要がないため、生産性を向上できる。特に配線材８０が断面正三角形状である場合は、配線材のいずれの面をフィンガー電極と接続してもよい。そのため、モジュールの生産性の観点からは、配線材８０は断面正三角形状であることが特に好ましい。なお、二等辺三角形における２つの底角θ１とθ２は、厳密に同一である必要はなく、±２°程度の差を有していてもよい。また、正三角形の３つの内角は、厳密に６０°である必要はなく、±２°程度の誤差を有していてよい。すなわち、３つの内角がいずれも５８〜６２°の範囲内であれば、正三角形とみなしてよい。
When the
配線材８０の底面８１を受光面側のフィンガー電極６１と接続した場合、隣接するセルの裏面側に配線材を回りこませると、配線材８０の頂部（側面８２と側面８３とが交わる角）が、裏面フィンガー電極７１と対向するような配置関係となる。配線材の頂部をフィンガー電極と接続した場合、接触面積が小さいため、電流の取出しが困難となる上に、接続の信頼性に問題が生じる。そのため、セルの受光面および隣接するセルの裏面のいずれにおいても、三角柱形状の配線材８０の側面と電極とを接続するために、配線材を捻回することが好ましい。
When the
配線材は、セル間の隙間、受光面の端部近傍、裏面の端部近傍等、太陽電池間の電極と接続されていない箇所で捻回される。配線材が捻回されている捻回部８０１では、配線材の側面とセルの受光面とのなす角度が、フィンガー電極との接続部とは異なっている。そのため、受光面からの光が配線材の捻回部に到達すると、反射光の一部がモジュールの受光面から射出され、配線材の捻回部の金属色が外部から視認される。捻回部が外部から視認されるとモジュールの意匠性の低下につながる。特に、光吸収性の裏面反射材が用いられる場合、モジュールの全体が黒色系で統一されているため、捻回部での反射光が目立ちやすい。捻回部での反射光が外部から視認されないようにするためには、図１，図２Ｂおよび図３Ｂに示すように、セルの裏面の端部近傍に配線材の捻回部８０１を設けることが好ましい。
The wiring material is twisted at a place not connected to the electrode between the solar cells, such as a gap between cells, near the end of the light receiving surface, and near the end of the back surface. In the
セルの受光面および裏面の両方において、配線材の側面と電極とを接続可能であれば、配線材８０の捻回角度は特に限定されない。配線材の延在方向における捻回部８０１の長さを小さくして外部からの配線材の視認を防止するために、捻回角度はできる限り小さいことが好ましい。また、配線材の捻回に伴う応力に起因する接続不良等を抑制する観点からも捻回角度は小さいことが好ましい。したがって、捻回角度は９０°未満が好ましく、８０°以下がより好ましく、７０°以下がさらに好ましい。
The twist angle of the
配線材の１つの側面をセルの受光面の電極およびセルの裏面側の電極に接続するためには、配線材の捻回角度を１８０°とする必要がある。そのため、受光面の電極に接続される配線材の側面と裏面に接続される配線材の側面とは、別の面であることが好ましい。例えば、配線材８０の第一側面８１が受光面の電極に接続される場合、第二側面８２または第三側面８３が隣接するセルの裏面の電極に接続されることが好ましい。
In order to connect one side surface of the wiring material to the electrode on the light receiving surface of the cell and the electrode on the back surface side of the cell, the twist angle of the wiring material needs to be 180 °. Therefore, it is preferable that the side surface of the wiring material connected to the electrode on the light receiving surface and the side surface of the wiring material connected to the back surface are different surfaces. For example, when the
２００ 太陽電池モジュール
１００ 太陽電池
５０ 光電変換部
１ 結晶半導体基板
６０ 受光面電極
７０ 裏面電極
６１，７１ フィンガー電極
８０ 配線材
９１ 受光面保護材
９２ 裏面保護材
９５ 封止材
200
Claims (5)
前記太陽電池は、光電変換部と、前記光電変換部の受光面に設けられた複数のフィンガー電極と、前記光電変換部の裏面に設けられた裏面金属電極とを有し、
光電変換部の受光面には、前記複数のフィンガー電極を横断して接続する電極が設けられておらず、
前記配線材は、第一側面、第二側面および第三側面を有する三角柱形状であり、
第一側面と第二側面とのなす角、および第一側面と第三側面とのなす角が、いずれも４１〜７０°であり、
第一側面の幅が０．１〜０．７ｍｍであり、
第一太陽電池と前記第一太陽電池に隣接する第二太陽電池とを接続する配線材は、配線材の第一側面が前記第一太陽電池の受光面に設けられたフィンガー電極と接し、配線材の第一側面、第二側面または第三側面が前記第二太陽電池の裏面金属電極と接するように接続され、前記第一太陽電池および前記第二太陽電池の電極と接続されていない箇所に配線材が捻回されている稔回部を有する、太陽電池モジュール。 A solar cell string in which a plurality of solar cells arranged apart from each other are connected via a wiring material; a light-transmitting light-transmitting surface protective material arranged on the light-receiving surface side of the solar cell string; A solar cell module comprising a back surface protective material arranged on the back surface side; and a sealing material for sealing the solar cell string between the light receiving surface protective material and the back surface protective material.
The solar cell has a photoelectric conversion unit, a plurality of finger electrodes provided on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit, and a back metal electrode provided on the back surface of the photoelectric conversion unit.
The light receiving surface of the photoelectric conversion unit is not provided with electrodes that are connected across the plurality of finger electrodes.
The wiring material has a triangular prism shape having a first side surface, a second side surface, and a third side surface.
The angle between the first side surface and the second side surface and the angle between the first side surface and the third side surface are both 41 to 70 °.
The width of the first side surface is 0.1 to 0.7 mm,
Wiring member for connecting the second solar cell adjacent to the first solar cell and the first solar cell, a first side surface of the wiring member is contact with the finger electrode provided on the light receiving surface of the first solar cell, A portion where the first side surface, the second side surface or the third side surface of the wiring material is connected so as to be in contact with the metal electrode on the back surface of the second solar cell, and is not connected to the electrodes of the first solar cell and the second solar cell. A solar cell module having a fertile portion in which the wiring material is twisted .
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