JPWO2017064818A1 - 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法およびリード線 - Google Patents

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Abstract

受光面バス電極（１０４）は、受光面グリッド電極（１０３）との交差領域に、受光面バス電極（１０４）と受光面グリッド電極（１０３）とが重なっており受光面グリッド電極（１０３）の形状に対応した形状を有して受光面バス電極（１０４）の上面から突出した凸部（１０４ａ）を上面（１０４ｃ）に有する。受光面側リード線（１１３）は、受光面バス電極（１０４）との接合面である下面（１１３ｃ）に対向する上面が平坦面とされ、下面（１１３ｃ）に凸部（１０４ａ）を収容可能な凹部（１１３ａ）を有し、凸部（１０４ａ）が凹部（１１３ａ）に収容された状態で凹部（１１３ａ）の底面と凸部（１０４ａ）の上部とが接合されているとともに、下面（１１３ｃ）が受光面バス電極（１０４）の上面（１０４ｃ）と接合されている。

Description

本発明は、個々の太陽電池セルの電極同士がタブ線により相互接続された太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。
結晶系シリコン太陽電池セルの構造は、ｐｎ接合が形成された光電変換部の上に反射防止膜が成膜され、光電変換部の受光面側に形成された櫛型の表面電極と、光電変換部の裏面の全面の裏面電極が配された構造が一般的である。表面電極と裏面電極とは、金属ペーストが印刷および焼成されて形成される。通常は、光電変換部としてｐ型のシリコン基板が使用され、ｐ型のシリコン基板の受光面側にｎ型不純物拡散層が形成されている。そして、ｐ型のシリコン基板の裏面にｐ＋層を形成するために、裏面電極の形成には、アルミニウムを含有するアルミニウムペーストが使用される。また、表面電極の形成には、印刷および焼成だけでｎ型不純物拡散層とコンタクトが取れる、銀を含有した銀ペーストが使用されている。
太陽電池セルの反射防止膜は、受光面における光の反射率を低減させる役割の他に、太陽電池セルの表面をパッシベーションするという重要な役割がある。シリコン基板の結晶内部のシリコン原子は、隣接する原子同士で共有結合して安定な状態にある。しかしながら、シリコン原子の配列の末端であるシリコン基板の表面のシリコン原子は、結合すべき隣接原子が不在となり、未結合手またはダングリングボンドと呼ばれる不安定なエネルギー準位状態が出現する。
ダングリングボンドは、電気的に活性である。このため、シリコン基板の内部で光生成されたキャリアを再結合させてしまい、太陽電池セルの発電特性を低下させて発電特性の損失を生じさせる要因となる。この発電特性の損失を抑制するために、太陽電池セルでは、シリコン基板の表面に何らかの表面終端化処理が施されて、ダングリングボンドを低減する工夫が行われている。
太陽電池セルにおいて、電極の下部領域のように金属とシリコンとが接触する界面では、ダングリングボンドが終端化されず、キャリアの再結合速度が非常に大きいことが知られている。電極は、太陽電池セル内で発生したキャリアを取り出すために必要である。しかしながら、電極の下部領域は、太陽電池セルの発電特性の大きな損失要素になる。このため、太陽電池セルにおいては、電極面積を低減することが求められている。
電極の下部領域おける金属とシリコンとの接触に起因した発電特性の損失を低減するために、たとえば特許文献１には、光生成されたキャリアをシリコン基板から取り出す取出し電極がシリコン基板に接触するように形成される第１電極と、第１電極で集められたキャリアを集める集電極が第１電極に接触するように形成される第２電極とを有し、第２電極とシリコン基板が、少なくとも第１電極と第２電極の接触点以外において部分的にしか又は全く接していない太陽電池が開示されている。特許文献１の太陽電池によれば、第１電極のみをシリコン基板の表面と接触させ、第２電極をシリコン基板の表面と接触させないことで、太陽電池の高効率化を図っている。
国際公開第２０１２／０７７５６８号
しかしながら、上記特許文献１の太陽電池によれば、グリッド電極である第１電極とバス電極である第２電極との形成に異なるペーストを用いるため、表面電極の形成には複数回のペーストの印刷を要する。そして、バス電極は、下部にグリッド電極がある領域のみが盛り上る構造となる。
通常、グリッド電極とバス電極とは同時に印刷される。この場合、バス電極の表面は比較的フラットとなり、リード線との相互接続の際に、リード線との接合面積を十分に取ることができる。しかしながら、特許文献１の技術では、バス電極の表面に凹凸が形成されるため、リード線がバス電極の凸部のみで接合することになる。このため、リード線とバス電極との接合面積が十分に確保できず、リード線とバス電極とが剥がれやすくなるため、太陽電池モジュールの長期信頼性に悪影響を与える可能性が懸念される。また、特許文献１の太陽電池以外でも、何らかの理由によりグリッド電極とバス電極との印刷を別々の印刷工程で行う場合には、バス電極は、下部にグリッド電極がある領域のみが盛り上る構造となる。
たとえば、リード線とバス電極の凹部との隙間に半田を流し込むことにより、リード線とバス電極との接合領域を増やすことが考えられる。しかしながら、一般にはリード線の表面に被覆された半田を溶融してリード線とバス電極との接続が行われる。このため、リード線とバス電極の凹部との隙間に半田を流し込むために十分な量の半田をリード線の表面に被覆できないという問題、半田の使用量が増えるという問題等の他の問題が生じる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グリッド電極とバス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、リード線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュール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、太陽電池モジュールが、光電変換部を有する半導体基板の一面側において既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極と、半導体基板の一面側において既定の方向と交差する方向に延在するバス電極と、既定の方向と交差する方向に延在してバス電極上に重ねられて接合されたリード線と、を備える。バス電極は、グリッド電極との交差領域に、バス電極とグリッド電極とが重なっておりグリッド電極の形状に対応した形状を有してバス電極の上面から突出した凸部を上面に有する。リード線は、バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされ、下面に凸部を収容可能な凹部を有し、凸部が凹部に収容された状態で凹部の底面と凸部の上部とが接合されているとともに、下面がバス電極の上面と接合されている。
本発明にかかる太陽電池モジュールは、グリッド電極とバス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、タブ線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルの斜視図 本発明の実施の形態１にかかる複数の太陽電池セルがリード線により順次接続されてなる太陽電池セルアレイが太陽電池パネル内に封止されている状態を示す斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルにおいて隣接する２つの太陽電池セルの接続状態を示す要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルアレイにおいて複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された状態を受光面側である上方から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルアレイにおいて複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された状態を受光面側と反対側である下方から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの上面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの裏面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの受光面バス電極に受光面側リード線を接合した状態を受光面側から見た上面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの裏面バス電極に裏面側リード線を接合した状態を受光面側と反対側である裏面側から見た裏面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面であり、図１０におけるXI−XI線における要部断面 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線を示す要部上面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線を示す要部下面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図１２におけるXIV−XIV線における要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図１２におけるXV−XV線における要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線に半田が被覆された状態を示す要部上面図 本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線が受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルの製造方法の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルを構成する各部材を積層する状態を示す太陽電池パネルの分解斜視図 本発明の実施の形態１において表面に半田が被覆された状態の受光面側リード線を形成する加工装置の一例を示す模式図 本発明の実施の形態１にかかる他の受光面側リード線を示す要部断面図であり、図１４に対応する断面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面バス電極を示す要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線を示す要部上面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線を示す要部下面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線を示す要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線を示す要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図２６におけるXXX−XXX線における要部断面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線が実施の形態２にかかる太陽電池セルの受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部の形成位置における受光面側リード線の長手方向における断面図 本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線が実施の形態２にかかる太陽電池セルの受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部が形成されていない位置における受光面側リード線の長手方向における断面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線を示す要部上面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線を示す要部下面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXV−XXXV線における要部断面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXVI−XXXVI線における要部断面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXVII−XXXVII線における要部断面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線が図２２から図２５に示した受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部の形成位置における受光面側リード線の長手方向における断面図 本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線が図２２から図２５に示した受光面バス電極に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部が形成されていない位置における受光面側リード線の長手方向における断面図 本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部上面図 本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極と受光面バス電極との接続部を示す要部断面図であり、図４０におけるXLI−XLI線における要部断面図 本発明の実施の形態４にかかる受光面バス電極に受光面側リード線が接合された状態を示す要部断面図
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１の斜視図である。図１では、太陽電池パネル１が、太陽電池パネル１を構成する部材である太陽電池モジュール１０と該太陽電池モジュール１０の外縁部を全周にわたって囲む枠部材２０とに分解された状態を示している。図２は、本発明の実施の形態１にかかる複数の太陽電池セル１００がリード線１１により順次接続されてなる太陽電池セルアレイ３０が太陽電池パネル１内に封止されている状態を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１において隣接する２つの太陽電池セル１００の接続状態を示す要部断面図である。図３では、太陽電池セル１００の接続方向である既定の第１の方向、すなわちＸ方向に沿った断面を示している。
図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルアレイ３０において複数の太陽電池セル１００が電気的に直列に接続された状態を受光面側である上方から見た斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルアレイ３０において複数の太陽電池セル１００が電気的に直列に接続された状態を受光面側と反対側である下方から見た斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００の上面図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００の裏面図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００の受光面バス電極１０４に受光面側リード線１１３を接合した状態を受光面側から見た上面図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００の裏面バス電極１０５に裏面側リード線１１４を接合した状態を受光面側と反対側である裏面側から見た裏面図である。
太陽電池パネル１は、図１に示すように平板状の太陽電池モジュール１０と、該太陽電池モジュール１０の外縁部を全周にわたって囲む枠部材２０とを有している。太陽電池モジュール１０は、図２および図３に示すように同一平面上において直交する縦方向および横方向に複数配列された太陽電池セル１００が樹脂封止され、その受光面側が透光性を有するガラスなどの表面カバー材１１１で覆われ、非受光面側である裏面側が裏面カバー材１１２で覆われて構成されている。
枠部材２０は、アルミニウムなどの金属材料の押出成型にて作製され、図１に示すように長手方向に垂直な断面がコの字形を成すコ字状部で太陽電池モジュール１０の外縁部を全周にわたって覆う。枠部材２０は、ブチル系の封止材またはシリコン系の接着剤などを介して太陽電池パネル１に固定され、太陽電池パネル１を補強するとともに、太陽電池パネル１を住宅もしくはビルなどの建物、地面または構造物に設けられた架台に取り付けるための役割を有する。
太陽電池パネル１は、図３に示すように、受光面側から、ガラス基板などの透光性を有する表面カバー材１１１と、太陽電池セルアレイ３０がエチレン酢酸ビニル共重合体（Ethylene-Vinyl Acetate：ＥＶＡ）等の樹脂１１５で封止されたセル配置層１１６と、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene Terephthalate：ＰＥＴ）またはポリフッ化ビニル（Polyvinyl Fluoride：ＰＶＦ）等からなる耐候性に優れた裏面カバー材１１２とが、積層された構成とされている。太陽電池セルアレイ３０は、図３から図５に示すように、複数の太陽電池セル１００が受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４により電気的に直列に順次接続されて構成されている。
太陽電池セル１００は、１５０μｍ〜３００μｍ程度の厚みのｐ型シリコンをたとえばｐ型不純物拡散層としての基板として以下のように構成される。シリコン基板としては、高光電変換効率を実現できる単結晶シリコン基板を用いるのが主流である。太陽電池セル１００においてｐ型の不純物拡散層であるｐ型層となるｐ型単結晶シリコン基板１０１の一面側には、リン拡散によって図示しないｎ型の不純物拡散層であるｎ型拡散層が形成されている。ｐ型単結晶シリコン基板１０１とｎ型拡散層とにより、光電変換を行って発電する光電変換部が構成されている。そして、入射光の反射を防止して光電変換効率を向上させるためのシリコン窒化膜よりなる図示しない反射防止膜が表面処理によりｎ型拡散層上に設けられて、太陽電池セル１００の受光面とされている。また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面側には、高濃度不純物を含んだ図示しないｐ＋層が形成され、さらに入射光の反射および電力の取り出しを目的として裏面のほぼ全面にわたってアルミニウムによる裏面集電電極１０２が設けられている。なお、以下の図面では、ｎ型拡散層とｐ＋層とを含めてｐ型単結晶シリコン基板１０１と表記する場合がある。
また、図３、図４および図６に示すように示すようにｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面には、入射光から変換された電気エネルギーを取り出す受光面側電極として、グリッド電極とバス電極とを有する。すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面には、銀で形成された細線電極である受光面グリッド電極１０３と、同じく銀で形成された受光面リード接続電極である所定幅の受光面バス電極１０４とが形成され、それぞれ底面部において上記ｎ型拡散層と電気的に接続している。なお、図示の関係上、図３においては受光面グリッド電極１０３の記載を省略している。
受光面バス電極１０４は、太陽電池セル１００の接続方向である第１の方向、すなわちＸ方向に沿って２本が平行に形成されている。受光面グリッド電極１０３は、第２の方向、すなわちＹ方向に沿って多数本が長尺細形に並列配置されている。ここでの第２の方向は、受光面バス電極１０４と９０度の角度で交差する方向である。また、受光面グリッド電極１０３は、幅方向において既定の受光面グリッド電極の配置間隔Ｄ１で配置されている。以下、受光面グリッド電極の配置間隔Ｄ１を配置間隔Ｄ１と呼ぶ。配置間隔Ｄ１は、受光面グリッド電極１０３の幅方向、すなわち、第１の方向において隣り合う受光面グリッド電極１０３の、幅方向における中心位置間の距離である。
受光面グリッド電極１０３は、受光面にて発電した電力を無駄なく取り出すために、できるだけ細く、また表面である受光面の全体にわたるように形成されている。太陽光が当たることによって、図６に示される受光面側の電極がマイナス電極、図７に示される裏面側の電極がプラス電極となる。なお、第２の方向が第１の方向と交差する角度、すなわち受光面グリッド電極１０３が受光面バス電極１０４と交差する角度は、９０度に限定されない。
受光面バス電極１０４は、図３および図４に示すように受光面側リード線１１３が接続されて、受光面グリッド電極１０３によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている。なお、図４において、受光面バス電極１０４は、受光面側リード線１１３より細く記載されているが、これは、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３とが重なる様子をわかりやすく表現するためであり、実際には受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３とは同じ幅であるか、あるいは受光面バス電極１０４の方が光面側リード線１１３より若干幅が広い。
一方、図３、図５および図７に示すようにｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面には、該裏面のほぼ全面を覆うようにしてアルミニウムからなる裏面集電電極１０２が設けられている。また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面における受光面バス電極１０４と対応した位置、すなわちｐ型単結晶シリコン基板１０１の面方向において受光面バス電極１０４と重なる位置には、銀からなる裏面リード接続電極である裏面バス電極１０５が太陽電池セル１００の接続方向である第１の方向に延びて形成されている。裏面集電電極１０２と裏面バス電極１０５とにより裏面側電極が構成されている。裏面バス電極１０５は、図３および図５に示すように裏面側リード線１１４が接続されて、裏面集電電極１０２によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている。なお、裏面バス電極１０５は、本実施の形態１で示すように直線状なもののほかに、離散的にドット状、すなわち飛び石状に設けられる場合もある。
このように構成された太陽電池セル１００では、太陽光が太陽電池セル１００の受光面側、すなわち反射防止膜が形成された側から照射されて、内部のｐｎ接合面であるｐ型層とｎ型拡散層との接合面に到達すると、このｐｎ接合面において合体していた電荷であるホールと電子が分離する。分離した電子はｎ型拡散層に向かって移動する。ｎ型拡散層に達した電子は、受光面グリッド電極１０３により集電される。一方、分離したホールはｐ＋層に向かって移動する。ｐ型単結晶シリコン基板１０１のｐ＋層に達したホールは裏面集電電極１０２により集電される。これにより、ｎ型拡散層とｐ＋層との間に、ｐ＋層の電位が高くなるようにして電位差が発生する。この結果、ｎ型拡散層に接続した受光面側電極がマイナス極、ｐ＋層に接続した裏面側電極がプラス極となって、図示しない外部回路を接続すれば電流が流れ、太陽電池としての動作を示す。太陽電池セルの１枚の出力電圧は小さいが、太陽電池モジュール１０においてはこの太陽電池セル１００を複数枚直列に或いは並列に電気的に接続することにより使用しやすい電圧まで大きくできる。
複数の太陽電池セル１００は、図３〜図５に示すように、受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４により、第１の方向である図中Ｘ方向に直列に接続されている。第１の方向は、太陽電池セル１００の接続方向であり、受光面バス電極１０４と裏面バス電極１０５との延在方向である。ただし、太陽電池セルアレイ３０の端部においては、太陽電池セル１００がＹ方向に接続されている箇所もある。なお、受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４として、一般的にタブ線と呼ばれる、半田が供給された、すなわち半田が被覆あるいは塗布された帯状の平板銅線を用いている。
すなわち、図３〜図５に示すように、太陽電池セル１００の直列接続は、第１の方向に配列された複数の太陽電池セル１００において、第１の太陽電池セル１００である第１の太陽電池セル１００Ａの受光面バス電極１０４と、これに隣接する第２の太陽電池セル１００である第２の太陽電池セル１００Ｂの裏面バス電極１０５とを帯状のリード線１１である受光面側リード線１１３と裏面側リード線１１４とにより電気的に接続することによりなされている。
本実施の形態１においてリード線１１は、受光面側リード線１１３と裏面側リード線１１４とに分割して設けられている。両リード線のうち、受光面側リード線１１３は、図４に示すように、受光面バス電極１０４の上に重ねられて第１の方向である図中Ｘ方向に延在し、当該受光面バス電極１０４に半田接合されて当該受光面バス電極１０４に機械的および電気的に接続されている。なお、図４、図５および図８に示すように、受光面側リード線１１３には、太陽電池セル１００より長さを長くされた延長部１１３ｅが設けられており、受光面バス電極１０４上に半田接合された際、一端側に突出する。
裏面側リード線１１４は、裏面バス電極１０５上に重ねられて第１の方向である図中Ｘ方向に延在し、当該裏面バス電極１０５に半田接合されて当該裏面バス電極１０５に機械的および電気的に接続されている。そして、第１の太陽電池セル１００である第１の太陽電池セル１００Ａと第２の太陽電池セル１００である第２の太陽電池セル１００Ｂとを電気的に直列接続するために、第１の太陽電池セル１００である第１の太陽電池セル１００Ａの受光面側リード線１１３と第２の太陽電池セル１００である第２の太陽電池セル１００Ｂの裏面側リード線１１４とが半田接合されている。すなわち、第１の太陽電池セル１００である第１の太陽電池セル１００Ａの受光面側リード線１１３の延長部１１３ｅが、隣接する第２の太陽電池セル１００である第２の太陽電池セル１００Ｂの裏面側に配置され、裏面バス電極１０５上に半田接合されている裏面側リード線１１４に半田接合されている。
ここでは、隣接する２つの第１の太陽電池セル１００Ａと第２の太陽電池セル１００Ｂの接続についてのみ説明しているが、実際には、同様の接続が繰り返されて複数の太陽電池セル１００が電気的に直列に接続されている。なお、本実施の形態１においては、リード線１１は、上記のように受光面側リード線１１３と裏面側リード線１１４とに分割して設けられているが、連続する１本のリード線とされてもよい。
本実施の形態１にかかる太陽電池セル１００において、受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４とは、後述するように銀を含有した金属ペーストが印刷され、焼成されることにより形成されたペースト電極である。そして、金属ペーストの印刷は、受光面グリッド電極１０３の形成用の金属ペーストが印刷された後に、受光面バス電極１０４の形成用の金属ペーストが印刷される。そして、受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との電気的接続を形成するために、受光面バス電極１０４の形成用の金属ペーストは、一部が受光面グリッド電極１０３の形成用の金属ペースト上に重ねて印刷されて形成されている。すなわち、受光面グリッド電極１０３は、受光面バス電極１０４の下部領域においても、第２の方向である図中Ｙ方向に連続して延在している。
このため、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃには、図１０および図１１に示すように、平坦面１０４ｂと、受光面グリッド電極１０３上に受光面バス電極１０４が重なって盛り上がった、上面１０４ｃから突出した凸部１０４ａと、が形成されている。凸部１０４ａは、受光面バス電極１０４の幅方向の全幅において連続して形成されている。平坦面１０４ｂは、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃにおいて凸部１０４ａが形成されていない全領域である。
図１０は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００における受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部上面図である。接続部は、受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４とが交差する交差領域である。図１１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１００における受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部断面図であり、図１０におけるXI−XI線における要部断面図である。ここでは、受光面グリッド電極１０３は、長手方向に垂直な断面形状が半円形状とされている。なお、受光面グリッド電極１０３の、長手方向に垂直な断面形状は、半円形状に限定されない。
一方、受光面側リード線１１３は、図１２から図１５に示すように、受光面バス電極１０４との接合面である下面１１３ｃに、凸部１０４ａの形状に対応した形状を有して幅方向に延在する凹部１１３ａと、平坦面１１３ｂと、を有する。すなわち、受光面側リード線１１３は、受光面バス電極１０４上に現れる凹凸形状に対応した形状を有する凹部１１３ａが下面１１３ｃに形成されている。図１２は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３を示す要部上面図である。図１３は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３を示す要部下面図である。図１４は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３を示す要部断面図であり、図１２におけるXIV−XIV線における要部断面図である。図１５は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３を示す要部断面図であり、図１２におけるXV−XV線における要部断面図である。
受光面側リード線１１３の長手方向は、第１の方向、すなわちＸ方向に対応している。平坦面１１３ｂは、受光面側リード線１１３の下面において凹部１１３ａが形成されていない全領域である。凹部１１３ａは、受光面側リード線１１３の幅方向の全幅において、長尺細長に形成されている。また、凹部１１３ａは、受光面側リード線１１３の長手方向において既定の凹部の配置間隔Ｄ２で配置されている。以下、凹部の配置間隔Ｄ２を配置間隔Ｄ２と呼ぶ。配置間隔Ｄ２は、受光面側リード線１１３の長手方向において隣り合う凹部１１３ａの、幅方向における中心位置間の距離である。凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２は、配置間隔Ｄ１と同じである。
また、受光面側リード線１１３は、下面１１３ｃに対向する上面１１３ｄが平坦面とされている。受光面側リード線１１３の材料としては、凹部１１３ａを形成するために機械的強度があり加工性が良く、且つ安価な材料として、銅が好適である。
このように構成された受光面側リード線１１３は、図１６に示すように、表面に半田１２１が被覆されて用いられる。図１６は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３に半田１２１が被覆された状態を示す要部上面図である。
図１７は、本発明の実施の形態１にかかる受光面側リード線１１３が受光面バス電極１０４に接合された状態を示す要部断面図である。受光面側リード線１１３は、図１７に示すように受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態で受光面バス電極１０４上に配置されて、半田１２１により受光面バス電極１０４に接合されている。すなわち、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａは、受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの凹部１１３ａに嵌め込まれた状態で、半田１２１を介して凹部１１３ａに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極１０４の平坦面１０４ｂは、半田１２１を介して受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの平坦面１１３ｂに隙間無く接合されている。
これにより、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａと平坦面１０４ｂとの全体が受光面側リード線１１３の下面１１３ｃに接合されている。すなわち、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との高い接合強度が得られる。このため、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３とが剥がれにくく、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３とが断線する確率が低く、電気的接合の信頼性が高い。したがって、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との電気的接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールを実現している。
また、受光面側リード線１１３の凹部１１３ａの底部の厚みを薄くすることにより、受光面側リード線１１３の厚みを薄くすることができ、太陽電池モジュール１０の厚みを薄くすることが可能である。一方、受光面側リード線１１３における平坦面１１３ｂの部分は、凹部１１３ａの深さと凹部１１３ａの底部の厚みとの合計の寸法の厚みを有する。このため、受光面側リード線１１３は、受光面側リード線１１３の厚みが面方向の全体にわたって均一とされている場合、すなわち凹部１１３ａの底部の厚みとされている場合と比較して、厚み方向における断面積を広く確保できるため、電気抵抗を十分に低減でき、また高い剛性が得られる。
なお、ここでは図１０に示すように比較的単純な受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との組み合わせによる電極パターンを例に説明したが、電極パターンは特に限定されない。すなわち、下部に受光面グリッド電極１０３が存在することにより受光面バス電極１０４の上面１０４ｃに現れる凸部１０４ａの形状に対応する形状を有して、該凸部１０４ａを収容して該凸部１０４ａと接合可能な凹部１１３ａを受光面側リード線１１３の下面１１３ｃに設け、凸部１０４ａが凹部１１３ａに収まるように受光面側リード線１１３を受光面バス電極１０４上に配置し、接続できれば上述した効果が得られる。
なお、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態で半田１２１により凸部１０４ａと凹部１１３ａとを接合する。このため、凹部１１３ａの内面寸法は、凸部１０４ａに対応した形状を有するとともに凸部１０４ａの外面寸法よりも、接合に用いる半田１２１の厚さ分程度、例えば３０μｍ程度大きくされている。
つぎに、上記のように構成された太陽電池パネル１の製造方法について説明する。図１８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１の製造方法の手順を示すフローチャートである。図１９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１を構成する各部材を積層する状態を示す太陽電池パネル１の分解斜視図である。なお、以下で説明する工程は、受光面バス電極１０４への受光面側リード線１１３の接続方法以外は、シリコン基板を用いた一般的な太陽電池パネルの製造工程と同様である。
ステップＳ１０において、複数の太陽電池セル１００が作製される。まずｐ型単結晶シリコン基板１０１が、熱酸化炉へ投入されてオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱される。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の表面にリンガラス層が形成され、該リンガラス層からｐ型単結晶シリコン基板１０１中にリンが拡散されて、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の表層にｎ型拡散層が形成される。
つぎに、フッ酸溶液中でｐ型単結晶シリコン基板１０１の表層のリンガラス層が除去される。その後、反射防止膜としての窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）が、受光面側の電極の形成領域を除いたｎ型拡散層上にプラズマＣＶＤ法により形成される。反射防止膜の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定される。なお、反射防止膜は、屈折率の異なる２層以上の膜が積層されて形成されてもよい。また、反射防止膜は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成されてもよい。
つぎに、銀を含有する銀ペーストが、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面に、受光面グリッド電極１０３の形状にスクリーン印刷により印刷される。その後、銀ペーストが、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の受光面に、受光面バス電極１０４の形状にスクリーン印刷により印刷される。ここで、受光面グリッド電極１０３は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の基板面方向においてｐ型単結晶シリコン基板１０１の正方形状の４辺のうち対向する一対の辺と平行な方向に印刷される。また、受光面バス電極１０４は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の正方形状の４辺のうち対向する他の一対の辺と平行な方向に印刷される。
また、アルミニウムを含有するアルミニウムペーストが、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面のほぼ全面に、スクリーン印刷によって印刷される。その後、銀を含有する銀ペーストが、印刷されたアルミニウムペースト上に、裏面バス電極１０５の形状にスクリーン印刷によって印刷される。そして、ｐ型単結晶シリコン基板１０１に焼成処理が実施され、受光面グリッド電極１０３、受光面バス電極１０４、裏面集電電極１０２、裏面バス電極１０５が形成される。以上のようにして、太陽電池セル１００が作製される。
つぎに、ステップＳ２０において、太陽電池セル１００にリード線１１が接続される。まず、表面に半田１２１が被覆された受光面側リード線１１３が、受光面バス電極１０４上に重ね合わせて配置される。また、表面に半田１２１が被覆された裏面側リード線１１４が、裏面バス電極１０５上に重ね合わせて配置される。
このとき、受光面側リード線１１３は、下面１１３ｃを受光面バス電極１０４の上面１０４ｃに対向させて配置される。また、受光面側リード線１１３は、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａの位置が受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに位置に位置合わせされて、受光面バス電極１０４上に配置される。これにより、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａは、受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態となる。また、受光面バス電極１０４の平坦面１０４ｂは、受光面側リード線１１３の平坦面１１３ｂに対向した状態となる。
受光面側リード線１１３と受光面バス電極１０４との相互接続においては、表面に半田１２１が被覆された平板銅線１３３がリールから繰り出されて、ローラ装置等の矯正手段により巻き癖が矯正された後に切断されて受光面バス電極１０４上に配置される。ここで、巻き癖の矯正工程と、受光面バス電極１０４上への配置工程との間に、図２０に示すような上ローラ１３１と下ローラ１３２とよる加工工程を設けることにより、容易に表面に半田１２１が被覆された状態の受光面側リード線１１３を形成することができる。図２０は、本発明の実施の形態１において表面に半田１２１が被覆された状態の受光面側リード線１１３を形成する加工装置の一例を示す模式図である。
上ローラ１３１は、表面に突起の無い円柱状のローラである。下ローラ１３２は、凹部１１３ａに対応した突起１３２ａが表面に配置されたローラである。半田が被覆された平板銅線１３３を上ローラ１３１と下ローラ１３２との間に通すことにより、凹部１１３ａが形成された受光面側リード線１１３の表面に半田１２１が被覆された状態のリード線を容易に形成できる。また、ローラではなく、プレス板を用いて平板銅線に凹部１１３ａを形成してもよい。なお、平板銅線１３３に凹部１１３ａを形成する加工は、受光面側リード線１１３が受光面バス電極１０４上に配置される前であればいつ行われてもよい。
また、上述したように平板銅線１３３に凹部１１３ａを形成する加工を行うことができるため、平板銅線１３３として汎用品の平板銅線１３３を用いることができる。このため、平板銅線１３３の選択の自由度が大きい。
また、受光面側リード線１１３を配置する際に、半田１２１が被覆されていない状態の受光面側リード線１１３の表面に半田１２１が塗布されて、受光面バス電極１０４上に配置されてもよい。また、受光面側リード線１１３を配置する際に、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃに半田１２１が塗布され、半田１２１が被覆されていない状態の受光面側リード線１１３が受光面バス電極１０４上に配置されてもよい。
続いて、受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４を加熱しながら、部分的もしくは全長にわたって、受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４が太陽電池セル１００側に押圧される。受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４は、表面に半田１２１が被覆されているので、加熱により表面の半田１２１が溶ける。この状態で受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４が押圧されることにより、受光面側リード線１１３と受光面バス電極１０４、また裏面側リード線１１４と裏面バス電極１０５とが、それぞれ半田接合される。
このとき、受光面側リード線１１３は、図１７に示すように受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態で半田１２１により受光面バス電極１０４に接合される。すなわち、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａは、半田１２１を介して受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの凹部１１３ａに接合される。また、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃの平坦面１０４ｂは、半田１２１を介して受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの平坦面１１３ｂに接合される。
受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容される状態で受光面バス電極１０４上に配置されて、半田１２１により受光面バス電極１０４に接合されることにより、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との相互接続の際に、受光面バス電極１０４の長手方向における受光面側リード線１１３の位置ずれを防止することができる。これにより、受光面バス電極１０４上における所望の位置に受光面側リード線１１３を接合することができ、位置精度の高い受光面側リード線１１３の接合が可能である。
つぎに、第１の太陽電池セル１００である第１の太陽電池セル１００Ａと第２の太陽電池セル１００である第２の太陽電池セル１００Ｂとが接続方向に並べられる。つぎに、第１の太陽電池セル１００Ａの受光面側リード線１１３の延長部１１３ｅを第２の太陽電池セル１００Ｂの裏面側にもぐりこませて裏面側リード線１１４の端部と重ねられる。そして、第１の太陽電池セル１００Ａと第２の太陽電池セル１００Ｂとが、加熱しながら押圧されることにより、受光面側リード線１１３の延長部１１３ｅが第２の太陽電池セル１００Ｂの裏面側リード線１１４の端部に半田接合される。このようにして複数枚の太陽電池セル１００が電気的に直列に接続されて、太陽電池セルアレイ３０が作製される。なお、受光面側リード線１１３および裏面側リード線１１４と太陽電池セル１００との接続と、受光面側リード線１１３と裏面側リード線１１４との接続とは、同じ工程において同時に行なわれてもよい。
つぎに、ステップＳ３０において、図１９に示した太陽電池モジュール１０の構成部材の配置に従って、裏面カバー材１１２上に樹脂１１５ｂを介して太陽電池セルアレイ３０が設置される。つぎに、樹脂１１５ａを介して太陽電池セルアレイ３０上に表面カバー材１１１が設置されて、太陽電池モジュール１０の構成部材が積層された積層体が作製される。
つぎに、ステップＳ４０において、積層体を真空中で加熱プレスするラミネート加工が行われる。このラミネート加工により、積層体の各構成部材がラミネートされて一体化され、太陽電池パネル１が形成される。その後、この太陽電池パネル１の外周部に図１に示す枠部材２０が取り付けられる。
なお、図１２から図１５においては、受光面側リード線１１３の下面１１３ｃにおける凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２が、受光面側リード線１１３の配置間隔Ｄ１と同じである場合について示している。一方、凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２は、図２１に示すように配置間隔Ｄ１の「１／ｎ（ｎは２以上の整数）」の間隔であってもよい。図２１は、本発明の実施の形態１にかかる他の受光面側リード線１４１を示す要部断面図であり、図１４に対応する断面図である。
他の受光面側リード線１４１においては、凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２が、受光面グリッド電極１０３の配置間隔Ｄ１の１／２の間隔、すなわち、図１４に示す受光面側リード線１１３における凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２の１／２の間隔とされている。この場合も、上述した受光面側リード線１１３と同じ効果が得られる。
また、他の受光面側リード線１４１は、凸部１０４ａの配置間隔が図１０に示す配置間隔Ｄ１の１／２倍の間隔とされた受光面バス電極１０４を有する太陽電池モジュール１０に流用することができ、受光面側リード線の共通化が可能である。正の整数であるｎが３以上である場合も同様である。
また、受光面バス電極１０４の長手方向において、受光面バス電極１０４に対する受光面側リード線１１３の接合位置が所望の設定位置から受光面側リード線１１３の配置間隔Ｄ１の１／２程度ずれても、太陽電池モジュール１０の特性は、悪影響を受けない。すなわち、受光面バス電極１０４の長手方向において、受光面バス電極１０４に対する受光面側リード線１１３の接合位置が所望の設定位置から配置間隔Ｄ２の１つ分ずれても、問題はない。
他の受光面側リード線１４１を用いる場合には、受光面側リード線１１３を用いる場合に比べて、凸部１０４ａに対する凹部１１３ａの位置合わせの精度が１／２でよい。したがって、他の受光面側リード線１４１を用いる場合には、受光面バス電極１０４に対する受光面側リード線１１３の位置合わせの負荷を低減できる。
なお、上記においては、受光面側リード線１１３と受光面バス電極１０４とを半田を用いて接続する場合について説明したが、受光面側リード線１１３と受光面バス電極１０４とを導電性接着剤等を用いて接合してもよい。
また、太陽電池モジュール１０の裏面側電極の構造を受光面側電極と同じ配置にした場合には、上述した受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との接続構造を裏面側電極と裏面側リード線１１４との接続に適用してもよい。この場合も、上述した実施の形態で説明した効果が得られる。
上述したように、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが、半田１２１を介して受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの凹部１１３ａに隙間無く接合されている。また、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃの平坦面１０４ｂが、半田１２１を介して受光面側リード線１１３の下面１１３ｃの平坦面１１３ｂに隙間無く接合されている。これにより、太陽電池モジュール１０は、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０によれば、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１１３との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。
実施の形態２．
図２２は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部上面図である。図２３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部断面図であり、図２２におけるXXIII−XXIII線における断面図である。図２４は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面バス電極１０４を示す要部断面図であり、図２２におけるXXIV−XXIV線における断面図である。図２５は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部断面図であり、図２２におけるXXV−XXV線における断面図である。なお、実施の形態１において示した部材と同種の部材については、一部同じ符号を用いて説明する。
実施の形態２にかかる太陽電池セルでは、図２２に示すように、受光面バス電極１０４の下部領域において受光面グリッド電極１０３が受光面グリッド電極１０３の長手方向、すなわちＹ方向における中央領域において分割されて配置されている。なお、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールは、受光面グリッド電極１０３が分割配置された領域の上に受光面バス電極１０４が形成されていること以外は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０と同じ構造を有する。
図２３に示すように、受光面バス電極１０４の上面１０４ｃには、平坦面１０４ｂと、受光面グリッド電極１０３上に受光面バス電極１０４が重なって盛り上がり上面１０４ｃから突出した凸部１０４ａと、が形成されている。ただし、凸部１０４ａは、図２２および図２５に示すように、受光面バス電極１０４の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面グリッド電極１０３と同じ位置および形状で、受光面バス電極１０４の幅方向において、すなわちＹ方向において、受光面グリッド電極１０３の形状に対応した形状に分割されている。すなわち、凸部１０４ａは、受光面グリッド電極１０３上における幅方向の両端側のみに形成されている。
図２６は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１を示す要部上面図である。図２７は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１を示す要部下面図である。図２８は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１を示す要部断面図であり、図２６におけるXXVIII−XXVIII線における要部断面図である。図２９は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１を示す要部断面図であり、図２６におけるXXIX−XXIX線における要部断面図である。図３０は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１を示す要部断面図であり、図２６におけるXXX−XXX線における要部断面図である。
このように構成された実施の形態２にかかる太陽電池セルの受光面バス電極１０４に接続される実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１は、図２６から図３０に示すように、受光面バス電極１０４との接合面である下面１５１ｃに、凸部１０４ａの形状に対応した形状を有して幅方向に延在する凹部１５１ａと、平坦面１５１ｂと、を有する。すなわち、受光面側リード線１５１は、受光面バス電極１０４上に現れる凹凸形状に対応した形状を有する凹部１５１ａが下面１５１ｃに形成されている。ただし、凹部１５１ａは、図２７に示すように、受光面側リード線１５１の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａの配置位置に対応した位置および形状で、受光面側リード線１５１の幅方向において分割されている。
平坦面１５１ｂは、受光面側リード線１５１の下面１５１ｃにおいて凹部１５１ａが形成されていない全領域である。凹部１５１ａの配置間隔Ｄ２は、配置間隔Ｄ１と同じである。また、受光面側リード線１５１は、下面１５１ｃに対向する上面１５１ｄが平坦面とされている。
図３１は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１が実施の形態２にかかる太陽電池セルの受光面バス電極１０４に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部１５１ａの形成位置における受光面側リード線１５１の長手方向における断面図である。図３２は、本発明の実施の形態２にかかる受光面側リード線１５１が実施の形態２にかかる太陽電池セルの受光面バス電極１０４に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部１５１ａが形成されていない位置における受光面側リード線１５１の長手方向における断面図である。
受光面側リード線１５１は、図３１に示すように受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１５１の凹部１５１ａに収容された状態で受光面バス電極１０４上に配置されて、半田１２１により受光面バス電極１０４に接合されている。すなわち、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａは、受光面側リード線１５１の下面１５１ｃの凹部１５１ａに嵌め込まれた状態で、半田１２１を介して凹部１５１ａに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極１０４の平坦面１０４ｂは、半田１２１を介して受光面側リード線１５１の下面１５１ｃの平坦面１５１ｂに隙間無く接合されている。また、受光面バス電極１０４における幅方向において凸部１０４ａ間に挟まれた領域の平坦面１０４ｂは、半田１２１を介して受光面側リード線１５１の下面１５１ｃの平坦面１５１ｂに隙間無く接合されている。
これにより、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールは、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０と同様に、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１５１との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１５１との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態２にかかる太陽電池モジュールによれば、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１５１との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１５１との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。
また、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールは、分割されている受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが、受光面側リード線１５１の凹部１５１ａに収容されて接合される。このため、受光面バス電極１０４の幅方向における受光面側リード線１５１の位置ずれが防止される。これにより、位置精度の高い受光面側リード線１５１の接合が可能であり、受光面側リード線１５１の位置ずれに起因したシャドーロスを防止できる。
実施の形態３．
図３３は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１を示す要部上面図である。図３４は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１を示す要部下面図である。図３５は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXV−XXXV線における要部断面図である。図３６は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXVI−XXXVI線における要部断面図である。図３７は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１を示す要部断面図であり、図３３におけるXXXVII−XXXVII線における要部断面図である。
受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部が図２２から図２５に示した構造を有する場合には、図３３から図３７に示す受光面側リード線１６１を受光面グリッド電極１０３に接続してもよい。なお、実施の形態３にかかる太陽電池モジュールは、受光面側リード線１５１の代わりに受光面側リード線１６１を用いること以外は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールと同じ構造を有する。
実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１は、受光面バス電極１０４との接合面である下面１６１ｃに、幅方向の形状が凸部１０４ａの形状に対応した形状を有して長手方向に延在する溝状の凹部１６１ａと、平坦面１６１ｂと、を有する。すなわち、受光面側リード線１６１は、受光面バス電極１０４上に現れる凹凸形状に対応した幅方向の形状を有する凹部１６１ａが下面１６１ｃに形成されている。ただし、凹部１６１ａは、受光面側リード線１６１の幅方向の全幅において連続して形成されておらず、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａの配置位置に対応した位置および形状で、受光面側リード線１６１の幅方向において分割されている。すなわち、凹部１６１ａは、受光面側リード線１６１の幅方向の両端側のみに形成されている。
平坦面１６１ｂは、受光面側リード線１６１の下面１６１ｃにおいて凹部１６１ａが形成されていない全領域であり、幅方向において凹部１６１ａ間に挟まれた領域である。また、受光面側リード線１６１は、下面１６１ｃに対向する上面１６１ｄが平坦面とされている。
図３８は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１が図２２から図２５に示した受光面バス電極１０４に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部１６１ａの形成位置における受光面側リード線１６１の長手方向における断面図である。図３９は、本発明の実施の形態３にかかる受光面側リード線１６１が図２２から図２５に示した受光面バス電極１０４に接合された状態を示す要部断面図であり、凹部１６１ａが形成されていない位置における受光面側リード線１６１の長手方向における断面図である。
受光面側リード線１６１は、図３８に示すように受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが受光面側リード線１６１の凹部１６１ａに収容された状態で受光面バス電極１０４上に配置されて、半田１２１により受光面バス電極１０４に接合されている。すなわち、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａの上部は、半田１２１を介して受光面側リード線１６１の下面１６１ｃの凹部１６１ａの底面に接合されている。受光面バス電極１０４における幅方向において凸部１０４ａ間に挟まれた領域の平坦面１０４ｂは、半田１２１を介して受光面側リード線１６１の下面１６１ｃの平坦面１６１ｂに隙間無く接合されている。
これにより、実施の形態３にかかる太陽電池モジュールは、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールよりは少ないが、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１６１との接続面積が広く確保されており、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１６１との高い接合強度が得られる。したがって、本実施の形態３にかかる太陽電池モジュールによれば、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１６１との接合の長期信頼性が高く、受光面バス電極１０４と受光面側リード線１６１との電気的接合の長期信頼性の高い、高品質の太陽電池モジュールが実現されている。
また、実施の形態３にかかる太陽電池モジュールは、分割されている受光面バス電極１０４の凸部１０４ａが、受光面側リード線１６１の凹部１６１ａに収容されて接合される。このため、受光面バス電極１０４の幅方向における受光面側リード線１６１の位置ずれが防止される。これにより、位置精度の高い受光面側リード線１６１の接合が可能であり、受光面側リード線１６１の位置ずれに起因したシャドーロスを防止できる。
実施の形態４．
上述した実施の形態においては、受光面グリッド電極１０３上に受光面バス電極１０４が重なることにより凸部が形成された場合について説明したが、受光面バス電極１０４上に受光面グリッド電極１０３が重なることにより凸部が形成された場合においても、上述した実施の形態にかかる受光面側リード線を用いることにより、上記と同様の効果が得られる。一例として、実施の形態１において受光面バス電極１０４上に受光面グリッド電極１０３が重なって受光面側電極が構成された場合の受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を図４０および図４１に示す。
図４０は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部上面図である。図４１は、本発明の実施の形態４にかかる太陽電池セルにおける受光面グリッド電極１０３と受光面バス電極１０４との接続部を示す要部断面図であり、図４０におけるXLI−XLI線における要部断面図である。
図４０および図４１に示すように、受光面グリッド電極１０３が受光面バス電極１０４上に重なって受光面バス電極１０４の上面１０４ｃから盛り上がって突出した凸部１０３ａが、受光面バス電極１０４の幅方向に形成されている。凸部１０３ａは、実施の形態１における凸部１０４ａに対応する。
図４２は、本発明の実施の形態４にかかる受光面バス電極１０４に受光面側リード線１１３が接合された状態を示す要部断面図である。受光面側リード線１１３は、図４２に示すように受光面グリッド電極１０３からなる凸部１０３ａが受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態で受光面バス電極１０４上に配置されて、半田１２１により受光面バス電極１０４に接合されている。この場合も、上述した実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。なお、この場合、受光面バス電極１０４上における凸部１０３ａの位置および形状は凸部１０４ａとほぼ同じとなるが、外形寸法が凸部１０４ａよりも若干小さくなるため、凸部１０３ａの寸法に対応させて受光面側リード線１１３の凹部１１３ａの寸法を若干小さくしてもよい。
なお、リード線に凹凸形状を設けた技術としては、特開２００４−２００５１７号公報、特開２００６−０５９９９１号公報、国際公開第２０１２／１１１１０８号などの文献がある。これらの文献には、リード線の全体でリード線の表裏面の凹凸形状が構成されており、表裏面の凹凸形状が同じリード線が示されている。また、これらの文献に示されているリード線に設けられている凹凸形状は、グリッド電極の形状とは無関係に形成されている。すなわち、これらの文献の技術では、リード線は、バス電極との接合面となるリード線の下面に設けられた凹部に電極の凸部が収まるように配置されない。したがって、上記の文献の技術では、上述した実施の形態において示した作用効果は得られない。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１ 太陽電池パネル、１０ 太陽電池モジュール、１１ リード線、２０ 枠部材、３０ 太陽電池セルアレイ、１００ 太陽電池セル、１００Ａ 第１の太陽電池セル、１００Ｂ 第２の太陽電池セル、１０１ ｐ型単結晶シリコン基板、１０２ 裏面集電電極、１０３ 受光面グリッド電極、１０３ａ，１０４ａ 凸部、１０４ 受光面バス電極、１０４ｂ 平坦面、１０４ｃ，１１３ｄ，１５１ｄ，１６１ｄ 上面、１０５ 裏面バス電極、１１１ 表面カバー材、１１２ 裏面カバー材、１１３，１５１，１６１ 受光面側リード線、１１３ａ，１５１ａ，１６１ａ 凹部、１１３ｂ，１５１ｂ，１６１ｂ 平坦面、１１３ｃ，１５１ｃ，１６１ｃ 下面、１１３ｅ 延長部、１１４ 裏面側リード線、１１５，１１５ａ，１１５ｂ 樹脂、１１６ セル配置層、１２１ 半田、１３１ 上ローラ、１３２ 下ローラ、１３２ａ 突起、１３３ 平板銅線、１４１ 他の受光面側リード線、Ｄ１ 受光面グリッド電極の配置間隔、Ｄ２ 凹部の配置間隔。
本発明は、個々の太陽電池セルの電極同士がタブ線により相互接続された太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法およびリード線に関する。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池モジュールが、光電変換部を有する半導体基板の一面側において既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極と、半導体基板の一面側において既定の方向と交差する方向に延在するバス電極と、既定の方向と交差する方向に延在してバス電極上に重ねられて接合されたリード線と、を備える。バス電極は、グリッド電極との交差領域に、バス電極とグリッド電極とが重なっておりグリッド電極の形状に対応した形状を有してバス電極の上面から突出した凸部を上面に有する。リード線は、バス電極との接合面である下面に凸部を収容可能な凹部が形成された銅線と、銅線を被覆するはんだとを有し、下面に対向する上面が平坦面とされ、凸部が凹部に収容された状態で凹部の底面と凸部の上部とが接合されているとともに、下面がバス電極の上面と接合されている。
本発明にかかる太陽電池モジュールは、グリッド電極とバス電極との重なり領域を有する太陽電池モジュールにおいて、リード線とバス電極との接合の長期信頼性の高い太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法およびリード線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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
このとき、受光面側リード線１１３は、下面１１３ｃを受光面バス電極１０４の上面１０４ｃに対向させて配置される。また、受光面側リード線１１３は、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａの位置が受光面側リード線１１３の凹部１１３ａの位置に位置合わせされて、受光面バス電極１０４上に配置される。これにより、受光面バス電極１０４の凸部１０４ａは、受光面側リード線１１３の凹部１１３ａに収容された状態となる。また、受光面バス電極１０４の平坦面１０４ｂは、受光面側リード線１１３の平坦面１１３ｂに対向した状態となる。
受光面側リード線１１３と受光面バス電極１０４との相互接続においては、表面に半田１２１が被覆された平板銅線１３３がリールから繰り出されて、ローラ装置等の矯正手段により巻き癖が矯正された後に切断されて受光面バス電極１０４上に配置される。ここで、巻き癖の矯正工程と、受光面バス電極１０４上への配置工程との間に、図２０に示すような上ローラ１３１と下ローラ１３２とによる加工工程を設けることにより、容易に表面に半田１２１が被覆された状態の受光面側リード線１１３を形成することができる。図２０は、本発明の実施の形態１において表面に半田１２１が被覆された状態の受光面側リード線１１３を形成する加工装置の一例を示す模式図である。
なお、図１２から図１５においては、受光面側リード線１１３の下面１１３ｃにおける凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２が、受光面グリッド電極の配置間隔Ｄ１と同じである場合について示している。一方、凹部１１３ａの配置間隔Ｄ２は、図２１に示すように配置間隔Ｄ１の「１／ｎ（ｎは２以上の整数）」の間隔であってもよい。図２１は、本発明の実施の形態１にかかる他の受光面側リード線１４１を示す要部断面図であり、図１４に対応する断面図である。
また、受光面バス電極１０４の長手方向において、受光面バス電極１０４に対する受光面側リード線１１３の接合位置が所望の設定位置から受光面グリッド電極の配置間隔Ｄ１の１／２程度ずれても、太陽電池モジュール１０の特性は、悪影響を受けない。すなわち、受光面バス電極１０４の長手方向において、受光面バス電極１０４に対する受光面側リード線１１３の接合位置が所望の設定位置から配置間隔Ｄ２の１つ分ずれても、問題はない。

Claims (14)

  1. 光電変換部を有する半導体基板の一面側において既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極と、
    前記半導体基板の前記一面側において前記既定の方向と交差する方向に延在するバス電極と、
    前記既定の方向と交差する方向に延在して前記バス電極上に重ねられて接合されたリード線と、
    を備え、
    前記バス電極は、前記グリッド電極との交差領域に、前記バス電極と前記グリッド電極とが重なっており前記グリッド電極の形状に対応した形状を有して前記バス電極の上面から突出した凸部を上面に有し、
    前記リード線は、
    前記バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされ、
    前記下面に前記凸部を収容可能な凹部を有し、
    前記凸部が前記凹部に収容された状態で前記凹部の底面と前記凸部の上部とが接合されているとともに、前記下面が前記バス電極の上面と接合されていること、
    を特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記バス電極と前記リード線とが、はんだまたは導電性接着剤により接合されていること、
    を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記凹部は、前記凸部の形状に対応した形状で前記既定の方向と交差する方向において複数配置されており、
    前記リード線は、前記凸部が前記凹部に嵌め込まれた状態で前記凸部と前記凹部とが接合されているとともに、前記下面が前記バス電極の上面と接合されていること、
    を特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において連続して配置されていること、
    を特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において２つに分割して配置されていること、
    を特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔と同じであること、
    を特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
  7. ｎを２以上の整数とするとき、前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔の１／ｎであること、
    を特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
  8. 光電変換部を有する半導体基板の一面側に、既定の方向に延在して並列配置された複数のグリッド電極を印刷して形成する第１工程と、
    前記半導体基板の前記一面側に、前記既定の方向と交差する方向に延在するバス電極を印刷して形成する第２工程と、
    前記バス電極との接合面である下面に対向する上面が平坦面とされるとともに前記下面に凹部を有するリード線を、前記既定の方向と交差する方向に延在させて前記バス電極上に重ねて接合する第３工程と、
    を含み、
    前記第１工程と前記第２工程とを行うことにより、前記グリッド電極と前記バス電極との交差領域に、前記バス電極と前記グリッド電極とが重なっており前記グリッド電極の形状に対応した形状を有して前記バス電極の上面から突出した凸部が形成され、
    前記第３工程では、前記凸部を前記凹部に収容した状態で前記凹部の底面と前記凸部の上部とを接合するとともに、前記リード線の下面を前記バス電極の上面と接合すること、
    を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 前記バス電極と前記リード線とを、はんだまたは導電性接着剤により接合すること、
    を特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 前記凹部は、前記凸部の形状に対応した形状で前記既定の方向と交差する方向において複数配置されており、
    前記凸部を前記凹部に嵌め込んだ状態で前記凸部と前記凹部とを接合するとともに、前記リード線の下面と前記バス電極の上面とを接合すること、
    を特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  11. 前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において連続して形成されること、
    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. 前記凸部が、前記バス電極上において前記既定の方向において２つに分割して形成されること、
    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。
  13. 前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔と同じであること、
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  14. ｎを２以上の整数とするとき、前記凹部の前記既定の方向と交差する方向における配置間隔が、前記複数のグリッド電極の既定の配置間隔の１／ｎであること、
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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