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
【課題】配線作業を簡便に行なうことができ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提供する。
【解決手段】太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、配線基板の配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、太陽電池構造体は、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の一部が太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する配線の少なくとも一部が封止材から露出している太陽電池モジュールとその製造方法である。
【解決手段】太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、配線基板の配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、太陽電池構造体は、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の一部が太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する配線の少なくとも一部が封止材から露出している太陽電池モジュールとその製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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し、特に、配線作業を簡便に行なうことができ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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題等からクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に、太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
従来の太陽電池セルにおいては、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の太陽光が入射する側の表面（受光面）にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによって受光面近傍にｐｎ接合を形成するとともに、受光面に一方の電極を配置し、受光面の反対側にある表面（裏面）に他方の電極を配置して製造されたものが主流となっている。
【０００４】
そして、上記の構成の太陽電池セルの複数をインターコネクタで電気的に接続することによって太陽電池ストリングを形成し、その太陽電池ストリングの複数を電気的に接続した後に樹脂等の封止材で封止することによって太陽電池モジュールを作製し、太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図２１に、従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、従来の太陽電池モジュールは、シリコン基板８０１のテクスチャ構造が形成された受光面上に反射防止膜８１２と共に受光面側電極（図示せず）を形成し、裏面に裏面側電極８０７を形成した太陽電池セルをインターコネクタ８２２で接続した太陽電池ストリングが透明樹脂等の封止材８１８中に封止された構成を有している。そして、太陽電池ストリングを封止した封止材８１８の上面にはガラス基板８１７が設置されるとともに、下面には耐候性フィルム８１９が設置されており、その外周がアルミニウム枠８２０で取り囲まれている。また、太陽電池ストリングの両端部のインターコネクタ８２２には、他の太陽電池ストリングに接続されている接続用部材８１６が設けられている。
【０００６】
図２２に、図２１に示す太陽電池モジュールの裏面側の一部の模式的な構成を示す。ここで、図示はしていないが、太陽電池セルは、図２２の紙面の下方向に配列されて直列に接続されており、太陽電池セルの列ごとに太陽電池ストリングを構成している。また、隣接する太陽電池ストリングのインターコネクタ８２２の端部同士が接続用部材８１６で接続され、接続用部材８１６は太陽電池モジュールの外周を引き回されて１箇所に集められる。そして、１箇所に集められた接続用部材８１６は、リード線８０３ａ、リード線８０３ｂおよびバイパスダイオード（図示せず）を備えた端子ボックス８０２に接続される。これにより、太陽電池モジュールで発生した電流は、リード線８０３ａ、８０３ｂによって外部に取り出される。
【特許文献１】特開２００５−３４０３６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記構造の従来の太陽電池モジュールにおいては、端子ボックス８０２と接続するために、接続用部材８１６を太陽電池モジュールの外周を引き回して１箇所に集める必要があるため、配線の接続作業に非常に手間がかかるという問題があった。さらに、接続用部材８１６と太陽電池セルとが電気的に接続しないように、接続用部材８１６の表面には絶縁性部材を被覆する等の絶縁処理をする必要があるという問題があった。
【０００８】
また、太陽電池ストリングを接続する接続用部材８１６には太陽電池セル１０枚前後の電力が集中し、端子ボックス８０２と接続する接続用部材８１６には太陽電池セル数十〜百枚前後の電力が集中するため、確実に接続を行なう必要があるため、この接続作業は作業者の熟練を要する工程となっていた。
【０００９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、太陽電池モジュールの作製の際の配線作業において、材料点数を減らすとともに、接続作業自体を簡便に行なうことができるようにすることで、製造コストの低減と作業効率の向上を図っ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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、配線基板の配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、太陽電池構造体は、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の一部が太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する配線の少なくとも一部が封止材から露出している太陽電池モジュールである。
【００１１】
ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線の少なくとも一部が、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルが直列に接続されて一列に配列されてなる太陽電池ストリングの複数と、太陽電池モジュールに発生した電流を外部に取り出すための出力端子を有する端子ボックスとを含み、配線基板の配線は、太陽電池ストリング同士が接続されている太陽電池ストリング接続用配線と、出力端子が接続されている出力端子接続用配線とを含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池ストリング接続用配線に接続されたバイパスダイオードが含まれることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とは、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により接続されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とが磁力を利用した物理的圧着により接続されていてもよい。
【００１６】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とが端子ボックスを配線基板にネジ止めすることによって物理的圧着により接続されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、配線基板は配線が設置された基材を有し、基材はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種を含む可撓性を有する基材であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における基材の一部を折り曲げることによって配線の一部を太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置させていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルは太陽電池セルの受光面側とは反対側の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極を備えた裏面電極型太陽電池セルであることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池モジュールを製造するための方法であって、配線基板の配線に太陽電池セルを電気的に接続することによって太陽電池構造体を形成する工程と、太陽電池セルの受光面側とは反対側において太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の少なくとも一部が封止材から露出するように太陽電池構造体を封止材中に設置する工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、配線作業を簡便に行なうことができ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提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
図１に、本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、たとえばｐ型またはｎ型のシリコン基板１０１の裏面に形成されたパッシベーション膜１０３から露出している表面にｎ型領域１０４およびｐ型領域１０５がそれぞれ形成されている。そして、ｎ型領域１０４上にｎ型用電極１０６が形成されるとともに、ｐ型領域１０５上にｐ型用電極１０７が形成されており、シリコン基板１０１の受光面に反射防止膜１０２が形成された構成の裏面電極型太陽電池セル１００を有している。なお、シリコン基板１０１の受光面はテクスチャ構造となっている。
【００２４】
そして、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ、配線基板１１１上に設置されたｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０に電気的に接続されており、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００のうち一方の裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６と他方の裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７とが電気的に接続されることにより、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００が直列に接続されて、太陽電池構造体が構成されている。この配線基板１１１上には、裏面電極型太陽電池セル１００が直列に一列に配列されてなる太陽電池ストリング同士を接続するための太陽電池ストリング接続用配線と、後述する端子ボックス内の出力端子を接続するための出力端子接続用配線とを備えていることが好ましい。また、配線基板１１１は、たとえば絶縁性の基材上に金属箔を貼り合わせ、金属箔上において所望の形状にエッチング保護用レジストを形成し、エッチング保護用レジストから露出している金属箔をエッチングした後に、エッチング保護用レジストを除去することにより形成可能である。
【００２５】
また、太陽電池構造体は、たとえばガラス等からなる透明基板１１７と耐候性フィルム等からなる裏面基材１１９との間の封止材１１８中に設置されており、太陽電池構造体の配線基板１１１は、太陽電池ストリングを構成する裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部が折り曲げられて設置されていることが好ましい。なお、本発明において、封止材１１８としては、特に限定されることなく用いることができ、たとえば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の透明樹脂を用いることができる。
【００２６】
さらに、太陽電池構造体の配線基板１１１の両端を折り曲げることによって裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側と反対側に設置された配線である配線端部１１４ａ、１１４ｂおよび配線端部１１５ｂのうち、配線端部１１４ａは封止材１１８の裏面に設けられた開口部３０１から外部に露出しており、太陽電池モジュールに発生した電流を外部に取り出すための出力端子と電気的に接続可能となっている。そして、太陽電池構造体を封止している透明基板１１７、封止材１１８および裏面基材１１９の外周を取り囲むようにしてアルミニウム等の枠体１２０が嵌め込まれている。
【００２７】
図２に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の一例の模式的な平面図を示す。この例では、２４枚の裏面電極型太陽電池セル１００が配線基板１１１の配線上に縦６列×横４列の形態で配置されて太陽電池構造体を構成しており、配線基板１１１の端部に設けられたスリット１１２に対応する破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げられて封止材中に封止されることによって図１に示す構成の太陽電池モジュールとなる。
【００２８】
ここで、配線端部１１４ａ−配線端部１１５ａ間、配線端部１１５ａ−配線端部１１４ｂ間、配線端部１１４ｂ−配線端部１１５ｂ間、配線端部１１５ｂ−配線端部１１４ｃ間、配線端部１１４ｃ−配線端部１１５ｃ間および配線端部１１５ｃ−配線端部１１４ｄ間に配列された太陽電池セル１００はそれぞれ隣接する太陽電池セル１００と電気的に直列に接続されている。なお、この例においては、図２に示すＬ２の方向に直列に接続されて一列に配列されている４枚の裏面電極型太陽電池セル１００によって１つの太陽電池ストリングが構成されている。また、この例においては、配線端部１１４ｂ、配線端部１１４ｃ、配線端部１１５ａ、配線端部１１５ｂおよび配線端部１１５ｃがそれぞれ上記の太陽電池ストリング接続用配線に相当する。
【００２９】
また、太陽電池構造体においては、太陽電池構造体の直列抵抗を低減するために配線の断面積を大きくすることが好ましい。ここで、配線の断面積を十分に大きくするために配線の幅を広げた場合には、たとえば図２に示される太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向（図２に示すＬ２の方向）における太陽電池構造体の折り曲げ前の長さＬ２が、図１に示す裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向（太陽電池モジュールの短辺方向）における枠の厚みを除いた太陽電池モジュールの長さＬ１よりも長くなる場合がある。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、このような場合でも、太陽電池構造体の配線基板１１１の両端部を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で封止して太陽電池モジュールが作製されることから、太陽電池モジュールの形状によることなく配線の設計が可能となり、太陽電池構造体の直列抵抗を十分に低減することができるため、太陽電池モジュールのＦ．Ｆ等の特性を向上することもできる。
【００３１】
また、太陽電池モジュールにおいては、一部の太陽電池セルに影がかかり、太陽光が当たらずに未発電状態になった場合には、未発電状態の太陽電池セルに発電状態の太陽電池セルから逆方向電流が流れて太陽電池セルが破壊するおそれがある。そこで、この逆方向電流を防ぐために、通常、端子ボックス内にダイオード（バイパスダイオード）が設置されている。バイパスダイオードに電流が流れる場合には、バイパスダイオードが発熱するため、放熱特性を高めた端子ボックスの開発が行なわれている。本発明においては、配線基板１１１を折り返すことによって配線の面積を大きくすることができることから、高い放熱特性を得るために従来の端子ボックスに設置されていたバイパスダイオードを配線に設置することが好ましい。
【００３２】
この例においては、配線端部１１４ａと配線端部１１４ｂとの間にバイパスダイオード３００ａが接続されており、配線端部１１４ｂと配線端部１１４ｃとの間にバイパスダイオード３００ｂが接続されており、配線端部１１４ｃと配線端部１１４ｄとの間にバイパスダイオード３００ｃが接続されている。なお、本発明において、バイパスダイオードとしては、たとえば従来から公知のダイオード（バイパスダイオード）を用いることができる。
【００３３】
図３に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、太陽電池モジュールの両端部の裏面基材１１９の一部およびその内側の封止材の一部が除去されており、これにより、太陽電池モジュールの両端部の配線端部１１４ａの表面および配線端部１１４ｄの表面が円形状の開口部３０１からそれぞれ外部に露出している。
【００３４】
そして、外部に露出している配線端部１１４ａおよび配線端部１１４ｄの表面にリード線３０３ａ、３０３ｂおよび出力端子３１０ａ、３１０ｂを内部に収容した端子ボックス３０２を取り付けて電気的に接続することによって、太陽光の照射により太陽電池モジュールで発生した電流がこれらのリード線３０３ａ、３０３ｂから外部に取り出すことができる。
【００３５】
このように、本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線基板１１１上に、外部に露出している配線端部に出力端子を取り付けることによって簡単に電流を外部に取り出すことができるため、従来の図２２に示されるような専用の接続用部材８１６を用いなくてもよく、従来のように端子ボックスに接続するための接続用部材を何本も太陽電池モジュールの外周を引き回して１箇所に集める必要がない。さらには、接続用部材同士が電気的に接続しないように接続用部材の表面に新たに絶縁処理をする必要もない。したがって、本発明の太陽電池モジュールにおいては、従来と比べて配線作業を大幅に簡易化することができる。また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、接続用部材を何本も形成する必要がないため、製造コストの低減も図ることができる。
【００３６】
図４に、図１に示す太陽電池モジュールに用いられている裏面電極型太陽電池セル１００の裏面の模式的な平面図を示す。ここで、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ、シリコン基板１０１の裏面において櫛形状に形成されており、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７は、それぞれの櫛歯が噛み合わさって互い違いになるように設置されている。ここで、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ金属材料で形成されることが好ましく、特に銀を含む材料で形成されることが好ましい。
【００３７】
図５に、図１に示す太陽電池モジュールに用いられている配線基板１１１の模式的な平面図を示す。ここで、配線基板１１１には、ｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０とが備えられているとともに、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６に電気的に接続されるｎ型用配線１０９と、ｐ型用電極１０７に電気的に接続されるｐ型用配線１１０とを電気的に接続するための接続用配線１１３が備えられている。
【００３８】
また、配線基板１１１の端部に位置するｐ型用配線１１０およびｎ型用配線１０９は配線端部１１４ａ、配線端部１１４ｂ、配線端部１１４ｃ、配線端部１１４ｄ、配線端部１１５ａ、配線端部１１５ｂまたは配線端部１１５ｃのいずれかに電気的に接続されている。
【００３９】
さらに、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃにはそれぞれ位置決め用の開口部となるスリット１１２が形成されている。
【００４０】
なお、図５においては、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用配線１１３、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃのそれぞれの領域を破線によって分けているが、図５に示す分け方に限定されるものではない。
【００４１】
図６に、図４に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図５に示す配線基板１１１に電気的に接続して構成された太陽電池構造体の模式的な概略断面図を示す。
【００４２】
ここで、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６は、配線基板１１１のｎ型用配線１０９と接触して電気的に接続されており、裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７は、配線基板１１１のｐ型用配線１１０と接触して電気的に接続されている。
【００４３】
このように、本発明においては、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面に配線基板１１１を設置することで電気的な接続が可能となり、従来の太陽電池セルの接続のように、インターコネクタを受光面から裏面に取り回す必要がなくなるため、太陽電池モジュールの作製時の裏面電極型太陽電池セル１００への負荷が低減し、裏面電極型太陽電池セル１００の割れの発生を低減させることができる。したがって、本発明によれば、太陽電池モジュールの作製時の裏面電極型太陽電池セル１００への負荷を低減することができるため、裏面電極型太陽電池セル１００の薄型化（シリコン基板１０１の厚さが２００μｍ以下）への対応も可能となる。
【００４４】
さらに、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが形成されている配線基板１１１の端部を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で太陽電池構造体を封止材中に封止することによって配線基板１１１の配線の設計自由度が上がる。これにより、配線端部の幅を広くして断面積を大きくすることによって、裏面電極型太陽電池セル１００間の直列抵抗を低減することができ、高いＦ．Ｆの太陽電池モジュールを作製することができる。
【００４５】
また、配線端部の幅を広げて裏面電極型太陽電池セル１００間の直列抵抗を低減する観点からは、裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向が反転する部分となる配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃに導電性部材を電気的に接続してもよい。なお、導電性部材としては、導電性を有する材質からなる部材であれば特に限定されずに用いることができ、たとえば太陽電池分野で用いられている従来から公知のインターコネクタ等を用いてもよい。
【００４６】
以下に、図７（ａ）〜（ｃ）の模式的断面図を参照して、図１に示す太陽電池モジュールを製造する方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、図７（ａ）に示すように、上述したように太陽電池構造体を作製し、太陽電池構造体の両端部にそれぞれ形成されたスリット１１２の下方に絶縁性の棒材１２１を設置する。ここで、絶縁性の棒材１２１としては、たとえばアクリル等の絶縁材料からなる直径１〜２ｍｍ程度の棒材を用いることができる。また、棒材１２１は、裏面電極型太陽電池セル１００の割れの発生を抑制する観点から、たとえば図７（ａ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の端部に配置された裏面電極型太陽電池セル１００の外側に設置されることが好ましい。また、スリット１１２は、配線基板１１１上の配線の抵抗に影響が出ない程度の大きさに形成されることが好ましい。
【００４８】
次に、図７（ｂ）に示すように、棒材１２１を軸として、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げる。太陽電池モジュールの受光面内における裏面電極型太陽電池セル１００の充填率に無駄が生じないように、太陽電池モジュールの受光部には裏面電極型太陽電池セル１００以外の部分をなるべく露出させないように設置されることが好ましい。
【００４９】
また、ここでは、スリット１１２の部分を折り曲げ位置として棒材１２１を設置し、その棒材１２１を軸として太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を折り曲げる形態について説明したが、本発明においては、棒材１２１を設置せずにスリット１１２の部分を折り曲げ位置として、裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げてもよい。ただし、棒材１２１を用いずに折り曲げた場合には、折り曲げ部の折り目が鋭角になって配線が断線してしまうおそれがあることから、棒材１２１を軸として折り曲げることでその折り曲げ部分に対する負荷が軽減されるため、棒材１２１を使用して棒材１２１を軸として折り曲げることが好ましい。なお、棒材１２１は、太陽電池構造体の封止の際に取り外してもよく、そのまま残しておいてもよい。
【００５０】
その後、図７（ｃ）に示すように、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で、ガラス等の透明基板１１７と耐候性フィルム等の裏面基材１１９との間の透明樹脂等の封止材１１８中に封止する。そして、封止材１１８の一部および裏面基材１１９の一部をそれぞれ予め除去しておくことによって開口部３０１を形成し、その開口部３０１から配線端部１１４ａの表面を露出させる。その後、透明基板１１７、封止材１１８および裏面基材１１９の外周にアルミニウム等からなる枠体１２０を嵌め込むことによって、図１に示す構成の太陽電池モジュールが作製される。
【００５１】
なお、バイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、封止材１１８への封止前に配線基板１１１の配線端部に取り付けられてもよく、予めバイパスダイオードの取り付け位置に対応する部分が開口するように封止材１１８および裏面基材１１９の一部を除去して太陽電池構造体を封止した後にバイパスダイオードを取り付けてもよい。このようにバイパスダイオードを配線基板１１１の配線端部上に取り付けることで小さい端子ボックスにバイパスダイオードを取り付ける場合と比べて簡易にバイパスダイオードの取り付けを行なうことができるため作業安定性が向上するとともに高い放熱性を期待することができる。
【００５２】
なお、上記においては、配線基板１１１として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種の可撓性を有するフィルムを用いた場合について説明したが、本発明においては配線基板１１１としてガラス基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板等の可撓性を有しない基板を用いることもできる。配線基板１１１が可撓性を有しない場合には、たとえば図８に示すように、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが配線基板１１１の裏面（太陽電池セルの受光面側とは反対側の表面）に回り込むように配線が形成されていればよい。
【００５３】
また、上記において、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用配線１１３、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃのそれぞれの配線部材としては、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含む金属材料を用いることが好ましい。
【００５４】
また、上記においては、配線端部１１４ａの表面と端子ボックス３０２中の出力端子３１０ａとの接続および配線端部１１４ｄの表面と端子ボックス３０２中の出力端子３１０ｂとの接続はそれぞれ、たとえば、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により行なうことができる。
【００５５】
ここで、物理的圧着による接続としては、たとえば図９に示すように磁石３０５と鉄板等の磁性体３０４との間の磁力を利用して端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａと配線端部１１４ａの表面とを接触させて固定する方法がある。このような構成の太陽電池モジュールは、たとえば以下のようにして作製することができる。
【００５６】
まず、たとえば厚さ１ｍｍ程度の鉄板等の磁性体３０４を配線基板１１１の折り返し部分に挟み込む。そして、端子ボックス３０２の設置箇所に対応する部分が開口するように封止材１１８および裏面基材１１９の一部を除去することによって配線基板１１１の配線端部１１４ａ、１１４ｄに含まれる出力端子接続用配線が露出するように太陽電池構造体を封止する。そして、予め磁石３０５を底部に備えた端子ボックス３０２をその露出した出力端子接続用配線に設置することにより、端子ボックス３０２の磁石３０５と配線基板１１１の折り返し部分の磁性体３０４との間の磁力によって端子ボックス３０２が配線基板１１１に取り付けられる。したがって、この構成によれば、端子ボックス３０２の設置のみによって端子ボックス３０２の出力端子３１０ａ、３１０ｂと出力端子接続用配線との電気的な接続が可能となるため、作業者の熟練度に関係なく、簡便かつ確実に端子ボックス３０２の取り付けが可能となる。なお、磁性体３０４としては、たとえば、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択された少なくとも１種を含む物質を用いることができる。また、磁石３０５としては、自ら磁場を保持する磁石を用いればよいが、太陽電池モジュールの長期信頼性を考慮すると永久磁石を用いることが好ましい。永久磁石としては、特に減磁の少ないフェライト磁石を用いることが好ましい。なお、端子ボックス３０２の出力端子と出力端子接続用配線との電気的な接続の信頼性を向上させるために端子ボックス３０２と裏面基材１１９とは接着剤等を用いて固定することが好ましい。
【００５７】
また、図１０に、図９に示す太陽電池モジュールの長辺方向（太陽電池モジュールの短辺方向に直交する方向）に沿った部分断面を模式的に示す。
【００５８】
ここで、太陽電池構造体は配線基板１１１と透明基板１１７との間において封止材１１８により封止されており、配線基板１１１のｎ型用配線１０９は太陽電池構造体のｎ型用電極１０６と電気的に接続され、配線基板１１１のｐ型用配線１１０は太陽電池構造体のｐ型用電極１０７と電気的に接続されている。また、配線基板１１１の両端部は折り返されており、配線基板１１１の裏側に配線端部１１４ａおよび配線端部１１４ｄが位置している。また、磁性体３０４は、配線基板１１１の折返し部分の端子ボックス３０２の設置位置に対応する位置に設置されている。
【００５９】
また、配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ａの表面には端子ボックス３０２の出力端子３１０ａが接触することにより電気的に接続されており、配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ｄの表面には端子ボックス３０２の出力端子３１０ｂが接触することにより電気的に接続されている。また、出力端子３１０ａはリード線３０３ａと電気的に接続され、出力端子３１０ｂはリード線３０３ｂと電気的に接続されている。なお、出力端子３１０ａとリード線３０３ａとは、リード線固定部材４２０ａをリード線３０３ａに被せた後にピン４２１でリード線固定部材４２０ａを端子ボックス３０２に固定することによって固定されている。また、出力端子３１０ｂとリード線３０３ｂとは、リード線固定部材４２０ｂをリード線３０３ｂに被せた後にピン４２１でリード線固定部材４２０ｂを端子ボックス３０２に固定することによって固定されている。
【００６０】
また、端子ボックス３０２の両端部にはそれぞれ磁石３０５が設置されており、この端子ボックス３０２内の磁石３０５と配線基板１１１中の磁性体３０４との間の磁力によって端子ボックス３０２が配線基板１１１に固定されるようになる。
【００６１】
また、配線基板１１１の配線端部１１４ａの出力端子３１０ａの接続箇所（すなわち、出力端子接続用配線）以外の箇所および配線端部１１４ｄの出力端子３１０ｂの接続箇所（すなわち、出力端子接続用配線）以外の箇所は封止材１１８で覆われており、その封止材１１８上に裏面基材１１９が設置されている。そして、端子ボックス３０２はその裏面基材１１９に接するようにして配線基板１１１に取り付けられている。なお、端子ボックス３０２と裏面基材１１９とは接着剤等を用いて固定することが好ましい。
【００６２】
また、端子ボックス蓋材４３０は端子ボックス３０２の上面に被せられるが、出力端子接続用配線等の水分による劣化を有効に抑止する観点からは端子ボックス３０２の内部には樹脂が充填されることが好ましい。
【００６３】
ここで、配線基板１１１の封止材１１８中に封止される磁性体３０４は、たとえば図１１の模式的斜視図に示すように、配線基板１１１の下方に、端子ボックス３０２内に設置された磁石３０５が磁性体３０４の両端部に対応するようにして設置される。
【００６４】
図１２に、本発明の太陽電池モジュールの他の一例の長辺方向（太陽電池モジュールの短辺方向に直交する方向）に沿った部分断面を模式的に示す。この太陽電池モジュールにおいては、配線基板１１１の封止材１１８中にその一部が封止されてその四隅に上方への突出部が備え付けられているネジ受け部材４１６が備え付けられており、そのネジ受け部材４１６の突出部にネジ４２２を接合することによって端子ボックス３０２が取り付けられていることを特徴としている。さらに、端子ボックス３０２の内部にはたとえば樹脂等の充填材４２３が充填されている。
【００６５】
すなわち、図１２に示す構成の太陽電池モジュールにおいては、ネジ４２２と端子ボックス３０２の一部を貫通するネジ受け部材４１６とを接合することにより、端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａ、３１０ｂと配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ａ、１１４ｄの表面とが接触する。これにより、出力端子３１０ａ、３１０ｂと出力端子接続用配線とが物理的圧着により接触して電気的に接続されている。
【００６６】
ここで、図１２に示す構成の太陽電池モジュールはたとえば図１３の模式的斜視図に示すように、配線基板１１１の一部に貫通孔４２５を設けておき、ネジ受け部材４１６の突出部をその貫通孔４２５に通し、端子ボックス蓋材４３０および端子ボックス３０２を通してネジ受け部材４１６の突出部にネジ４２２をネジ止めすることによって作製することができる。
【００６７】
図１２に示す構成の太陽電池モジュールにおいては、ネジ止めによって端子ボックス３０２を配線基板１１１に固定することによって、端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａ、３１０ｂをそれぞれ出力端子接続用配線に物理的圧着させて電気的に接続することができるため、作業者の熟練度に関係なく、簡便かつ確実に端子ボックス３０２の取り付けが可能となる。
【００６８】
また、上述したように配線基板の出力端子接続用配線と端子ボックスの出力端子とを物理的圧着によって接続する場合には、端子ボックスの出力端子は、たとえば図１４〜図１６に例示されるように、弾性構造を有していることが好ましい。
【００６９】
たとえば、図１４に示す構成の出力端子は、Ｕ字状の導電性の弾性体５０２を導電性の支持体５０１に接合した構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合には弾性体５０２が撓んで図１４の破線に示されるような形状となる。このとき、弾性体５０２には、撓んだ弾性体５０２が元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着する。
【００７０】
また、図１５に示す構成の出力端子は、導電性の支持体５０１の表面上に接合された円筒状の導電性の被覆部５０３および導電性の被覆部５０３の内部に設置された導電性のバネ５０４を介して導電性の圧着部５０５を設置する構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合にはバネ５０４が縮むことになる。このとき、縮んだバネ５０４には元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子と配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着することになる。
【００７１】
また、図１６に示す構成の出力端子は、導電性の支持体５０１の表面上に接合された導電性の弾性体５０２自体がバネ形状に形成された構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合には弾性体５０２が縮むことになる。このとき、縮んだ弾性体５０２には元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子と配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着することになる。
【００７２】
これらの中で、端子ボックスの出力端子には太陽電池モジュールの電力が集中するため、出力端子の断面積を大きくしやすい図１４に示す構造または図１６に示す構造が特に好ましい。
【００７３】
このような物理的圧着を行なうには、従来の配線材に比べて凹凸の小さい配線基板を用いることで安定した接触を得ることができるため有利であり、特に、本発明では、配線端部１１４ａ、１１４ｄの面積が大きいため、配線端部と端子ボックスの出力端子の位置を合わせやすく作業性がよい。
【００７４】
一方、導電性物質を介した接続としては、たとえば、従来一般的に行なわれているハンダ、導電性接着剤またはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等の導電性物質を配線端部１１４ａの表面と出力端子との間および／または配線端部１１４ｄの表面と出力端子との間にそれぞれ挟んでこれらを固定する方法等が挙げられる。
【００７５】
図１７に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、矩形状の開口部３０１から、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄのそれぞれの一部と、バイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃとがそれぞれ露出するように設けられている。したがって、この例においては、太陽電池構造体を封止材に封止した後にバイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃを太陽電池ストリング接続用配線に接続することができるため、安定して作業をすることができる。また、リード線３０３ａ、リード線３０３ｂ、出力端子３１０ａおよび配線端部３１０ｂを備えた１つの端子ボックス３０２を取り付けるだけで太陽電池モジュールからの電流の取り出し用の配線が可能となるだけでなく、端子ボックス３０２によってダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃを保護することも可能となる。
【００７６】
図１８に、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７７】
図１９に、図１８に示す太陽電池構造体を破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、端子ボックスを正極または負極にそれぞれ分けて２箇所に設置している。このような構成とすることによって、端子ボックスを小型化することができ、端子ボックスへの配線を１箇所にまとめる必要がないため、配線基板の配線構造を簡略化することができる。また、隣接する太陽電池モジュールを接続するためのケーブル３０３を短くすることができる。
【００７８】
図２０に、図１８に示す太陽電池構造体を破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、矩形状の開口部３０１がダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃをそれぞれ露出するように設けられていることに特徴がある。したがって、この例においては、太陽電池構造体を封止した後にバイパスダイオードを配線端部の太陽電池ストリング接続用配線に接続することができるため、作業の安定性が向上する傾向にある。
【００７９】
また、この例においては、端子ボックス３０２ａの出力端子３１０ａを開口部３０１から露出している配線端部１１４ａの出力端子接続用配線に電気的に接続するとともに、端子ボックス３０２ａ内にバイパスダイオード３００ａを収容することによってバイパスダイオード３００ａを保護する構成となっている。
【００８０】
また、この例においては、開口部３０１から露出しているバイパスダイオード３００ｂをダイオード保護ボックス３０２ｃに収容させることによって、バイパスダイオード３００ｂを保護する構成となっている。
【００８１】
また、この例においては、端子ボックス３０２ｂ内の出力端子３１０ｂを開口部３０１から露出している配線端部１１４ｄに電気的に接続するとともに、端子ボックス３０２ｂ内にバイパスダイオード３００ｃを収容することによってバイパスダイオード３００ｃを保護する構成となっている。
【００８２】
なお、本明細書において、裏面電極型太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの太陽光が入射する側の表面を受光面とし、受光面の反対側の表面を裏面とする。
【００８３】
また、本発明においては、太陽電池セルとしては、上記で説明したように、シリコン基板等の半導体基板の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極の双方が形成された裏面電極型太陽電池セルを用いることが好ましい。
【００８４】
また、本発明においては、シリコン基板以外の半導体基板を用いてもよく、ｐ型とｎ型の導電型を入れ替えてもよい。
【００８５】
また、上記においては、いずれの端子ボックスにもバイパスダイオード（ダイオード）が設置されていないが、配線基板上にダイオードを設置せず、端子ボックスに予めバイパスダイオード（ダイオード）を作りこんでおくこともできる。
【００８６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、配線作業を簡便に行なうことができ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提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の一例の模式的な平面図である。
【図３】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図である。
【図４】図１に示す太陽電池モジュールに用いられている裏面電極型太陽電池セルの裏面の模式的な平面図である。
【図５】図１に示す太陽電池モジュールに用いられている配線基板の模式的な平面図である。
【図６】図４に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セルを図５に示す配線基板に電気的に接続して構成された太陽電池構造体の模式的な概略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す太陽電池モジュールを製造する方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図８】本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な断面図である。
【図９】配線基板の出力端子接続用配線と端子ボックスの出力端子とを物理的圧着による接続に磁石と磁性体との間の磁力を用いた構成の本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な部分断面図である。
【図１０】図９に示す太陽電池モジュールの短辺方向に沿った模式的な部分断面である。
【図１１】図１０に示す太陽電池モジュールの模式的な分解斜視図である。
【図１２】本発明の太陽電池モジュールの他の一例の短辺方向に沿った模式的な部分断面である。
【図１３】図１２に示す太陽電池モジュールの模式的な分解斜視図である。
【図１４】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子の一例の模式的な断面図である。
【図１５】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子の他の一例の模式的な構成図である。
【図１６】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子のさらに他の一例の模式的な断面図である。
【図１７】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図１８】本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図１９】図１８に示す太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図である。
【図２０】図１８に示す太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図２１】従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図２２】図２１に示す太陽電池モジュールの裏面側の一部の模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００ 裏面電極型太陽電池セル、１０１，８０１ シリコン基板、１０２ 反射防止膜、１０３ パッシベーション膜、１０４ ｎ型領域、１０５ ｐ型領域、１０６ ｎ型用電極、１０７ ｐ型用電極、１０９ ｎ型用配線、１１０ ｐ型用配線、１１１ 配線基板、１１２ スリット、１１３ 接続用配線、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 配線端部、１１７ 透明基板、１１８ 封止材、１１９ 裏面基材、１２０ 枠体、１２１ 棒材、３００ａ，３００ｂ，３００ｃ ダイオード、３０１ 開口部、３０２，３０２ａ，３０２ｂ 端子ボックス、３０３ａ，３０３ｂ，８０３ａ，８０３ｂ リード線、３０４ 磁性体、３０５ 磁石、３１０ａ，３１０ｂ 出力端子、４１６ ネジ受け部材、４２０ａ，４２０ｂ リード線固定部材、４２１ ピン、４２２ ネジ、４２３ 充填材、４２５ 貫通孔、４３０ 端子ボックス蓋材、５０１ 支持体、５０２ 弾性体、５０３ 被覆部、５０４ バネ、５０５ 圧着部、８１２ 反射防止膜、８０７ 裏面側電極、８２２ インターコネクタ、８１８ 封止材、８１７ ガラス基板、８１９ 耐候性フィルム、８２０ アルミニウム枠、８１６ 接続用部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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し、特に、配線作業を簡便に行なうことができ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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題等からクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に、太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
従来の太陽電池セルにおいては、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の太陽光が入射する側の表面（受光面）にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによって受光面近傍にｐｎ接合を形成するとともに、受光面に一方の電極を配置し、受光面の反対側にある表面（裏面）に他方の電極を配置して製造されたものが主流となっている。
【０００４】
そして、上記の構成の太陽電池セルの複数をインターコネクタで電気的に接続することによって太陽電池ストリングを形成し、その太陽電池ストリングの複数を電気的に接続した後に樹脂等の封止材で封止することによって太陽電池モジュールを作製し、太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図２１に、従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、従来の太陽電池モジュールは、シリコン基板８０１のテクスチャ構造が形成された受光面上に反射防止膜８１２と共に受光面側電極（図示せず）を形成し、裏面に裏面側電極８０７を形成した太陽電池セルをインターコネクタ８２２で接続した太陽電池ストリングが透明樹脂等の封止材８１８中に封止された構成を有している。そして、太陽電池ストリングを封止した封止材８１８の上面にはガラス基板８１７が設置されるとともに、下面には耐候性フィルム８１９が設置されており、その外周がアルミニウム枠８２０で取り囲まれている。また、太陽電池ストリングの両端部のインターコネクタ８２２には、他の太陽電池ストリングに接続されている接続用部材８１６が設けられている。
【０００６】
図２２に、図２１に示す太陽電池モジュールの裏面側の一部の模式的な構成を示す。ここで、図示はしていないが、太陽電池セルは、図２２の紙面の下方向に配列されて直列に接続されており、太陽電池セルの列ごとに太陽電池ストリングを構成している。また、隣接する太陽電池ストリングのインターコネクタ８２２の端部同士が接続用部材８１６で接続され、接続用部材８１６は太陽電池モジュールの外周を引き回されて１箇所に集められる。そして、１箇所に集められた接続用部材８１６は、リード線８０３ａ、リード線８０３ｂおよびバイパスダイオード（図示せず）を備えた端子ボックス８０２に接続される。これにより、太陽電池モジュールで発生した電流は、リード線８０３ａ、８０３ｂによって外部に取り出される。
【特許文献１】特開２００５−３４０３６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記構造の従来の太陽電池モジュールにおいては、端子ボックス８０２と接続するために、接続用部材８１６を太陽電池モジュールの外周を引き回して１箇所に集める必要があるため、配線の接続作業に非常に手間がかかるという問題があった。さらに、接続用部材８１６と太陽電池セルとが電気的に接続しないように、接続用部材８１６の表面には絶縁性部材を被覆する等の絶縁処理をする必要があるという問題があった。
【０００８】
また、太陽電池ストリングを接続する接続用部材８１６には太陽電池セル１０枚前後の電力が集中し、端子ボックス８０２と接続する接続用部材８１６には太陽電池セル数十〜百枚前後の電力が集中するため、確実に接続を行なう必要があるため、この接続作業は作業者の熟練を要する工程となっていた。
【０００９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、太陽電池モジュールの作製の際の配線作業において、材料点数を減らすとともに、接続作業自体を簡便に行なうことができるようにすることで、製造コストの低減と作業効率の向上を図っ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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、配線基板の配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、太陽電池構造体は、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の一部が太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する配線の少なくとも一部が封止材から露出している太陽電池モジュールである。
【００１１】
ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線の少なくとも一部が、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルが直列に接続されて一列に配列されてなる太陽電池ストリングの複数と、太陽電池モジュールに発生した電流を外部に取り出すための出力端子を有する端子ボックスとを含み、配線基板の配線は、太陽電池ストリング同士が接続されている太陽電池ストリング接続用配線と、出力端子が接続されている出力端子接続用配線とを含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池ストリング接続用配線に接続されたバイパスダイオードが含まれることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とは、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により接続されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とが磁力を利用した物理的圧着により接続されていてもよい。
【００１６】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、出力端子接続用配線と出力端子とが端子ボックスを配線基板にネジ止めすることによって物理的圧着により接続されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、配線基板は配線が設置された基材を有し、基材はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種を含む可撓性を有する基材であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における基材の一部を折り曲げることによって配線の一部を太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置させていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルは太陽電池セルの受光面側とは反対側の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極を備えた裏面電極型太陽電池セルであることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池モジュールを製造するための方法であって、配線基板の配線に太陽電池セルを電気的に接続することによって太陽電池構造体を形成する工程と、太陽電池セルの受光面側とは反対側において太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における配線の少なくとも一部が封止材から露出するように太陽電池構造体を封止材中に設置する工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、配線作業を簡便に行なうことができ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提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
図１に、本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいては、たとえばｐ型またはｎ型のシリコン基板１０１の裏面に形成されたパッシベーション膜１０３から露出している表面にｎ型領域１０４およびｐ型領域１０５がそれぞれ形成されている。そして、ｎ型領域１０４上にｎ型用電極１０６が形成されるとともに、ｐ型領域１０５上にｐ型用電極１０７が形成されており、シリコン基板１０１の受光面に反射防止膜１０２が形成された構成の裏面電極型太陽電池セル１００を有している。なお、シリコン基板１０１の受光面はテクスチャ構造となっている。
【００２４】
そして、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ、配線基板１１１上に設置されたｎ型用配線１０９およびｐ型用配線１１０に電気的に接続されており、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００のうち一方の裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６と他方の裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７とが電気的に接続されることにより、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００が直列に接続されて、太陽電池構造体が構成されている。この配線基板１１１上には、裏面電極型太陽電池セル１００が直列に一列に配列されてなる太陽電池ストリング同士を接続するための太陽電池ストリング接続用配線と、後述する端子ボックス内の出力端子を接続するための出力端子接続用配線とを備えていることが好ましい。また、配線基板１１１は、たとえば絶縁性の基材上に金属箔を貼り合わせ、金属箔上において所望の形状にエッチング保護用レジストを形成し、エッチング保護用レジストから露出している金属箔をエッチングした後に、エッチング保護用レジストを除去することにより形成可能である。
【００２５】
また、太陽電池構造体は、たとえばガラス等からなる透明基板１１７と耐候性フィルム等からなる裏面基材１１９との間の封止材１１８中に設置されており、太陽電池構造体の配線基板１１１は、太陽電池ストリングを構成する裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部が折り曲げられて設置されていることが好ましい。なお、本発明において、封止材１１８としては、特に限定されることなく用いることができ、たとえば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の透明樹脂を用いることができる。
【００２６】
さらに、太陽電池構造体の配線基板１１１の両端を折り曲げることによって裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側と反対側に設置された配線である配線端部１１４ａ、１１４ｂおよび配線端部１１５ｂのうち、配線端部１１４ａは封止材１１８の裏面に設けられた開口部３０１から外部に露出しており、太陽電池モジュールに発生した電流を外部に取り出すための出力端子と電気的に接続可能となっている。そして、太陽電池構造体を封止している透明基板１１７、封止材１１８および裏面基材１１９の外周を取り囲むようにしてアルミニウム等の枠体１２０が嵌め込まれている。
【００２７】
図２に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の一例の模式的な平面図を示す。この例では、２４枚の裏面電極型太陽電池セル１００が配線基板１１１の配線上に縦６列×横４列の形態で配置されて太陽電池構造体を構成しており、配線基板１１１の端部に設けられたスリット１１２に対応する破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げられて封止材中に封止されることによって図１に示す構成の太陽電池モジュールとなる。
【００２８】
ここで、配線端部１１４ａ−配線端部１１５ａ間、配線端部１１５ａ−配線端部１１４ｂ間、配線端部１１４ｂ−配線端部１１５ｂ間、配線端部１１５ｂ−配線端部１１４ｃ間、配線端部１１４ｃ−配線端部１１５ｃ間および配線端部１１５ｃ−配線端部１１４ｄ間に配列された太陽電池セル１００はそれぞれ隣接する太陽電池セル１００と電気的に直列に接続されている。なお、この例においては、図２に示すＬ２の方向に直列に接続されて一列に配列されている４枚の裏面電極型太陽電池セル１００によって１つの太陽電池ストリングが構成されている。また、この例においては、配線端部１１４ｂ、配線端部１１４ｃ、配線端部１１５ａ、配線端部１１５ｂおよび配線端部１１５ｃがそれぞれ上記の太陽電池ストリング接続用配線に相当する。
【００２９】
また、太陽電池構造体においては、太陽電池構造体の直列抵抗を低減するために配線の断面積を大きくすることが好ましい。ここで、配線の断面積を十分に大きくするために配線の幅を広げた場合には、たとえば図２に示される太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向（図２に示すＬ２の方向）における太陽電池構造体の折り曲げ前の長さＬ２が、図１に示す裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向（太陽電池モジュールの短辺方向）における枠の厚みを除いた太陽電池モジュールの長さＬ１よりも長くなる場合がある。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、このような場合でも、太陽電池構造体の配線基板１１１の両端部を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で封止して太陽電池モジュールが作製されることから、太陽電池モジュールの形状によることなく配線の設計が可能となり、太陽電池構造体の直列抵抗を十分に低減することができるため、太陽電池モジュールのＦ．Ｆ等の特性を向上することもできる。
【００３１】
また、太陽電池モジュールにおいては、一部の太陽電池セルに影がかかり、太陽光が当たらずに未発電状態になった場合には、未発電状態の太陽電池セルに発電状態の太陽電池セルから逆方向電流が流れて太陽電池セルが破壊するおそれがある。そこで、この逆方向電流を防ぐために、通常、端子ボックス内にダイオード（バイパスダイオード）が設置されている。バイパスダイオードに電流が流れる場合には、バイパスダイオードが発熱するため、放熱特性を高めた端子ボックスの開発が行なわれている。本発明においては、配線基板１１１を折り返すことによって配線の面積を大きくすることができることから、高い放熱特性を得るために従来の端子ボックスに設置されていたバイパスダイオードを配線に設置することが好ましい。
【００３２】
この例においては、配線端部１１４ａと配線端部１１４ｂとの間にバイパスダイオード３００ａが接続されており、配線端部１１４ｂと配線端部１１４ｃとの間にバイパスダイオード３００ｂが接続されており、配線端部１１４ｃと配線端部１１４ｄとの間にバイパスダイオード３００ｃが接続されている。なお、本発明において、バイパスダイオードとしては、たとえば従来から公知のダイオード（バイパスダイオード）を用いることができる。
【００３３】
図３に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、太陽電池モジュールの両端部の裏面基材１１９の一部およびその内側の封止材の一部が除去されており、これにより、太陽電池モジュールの両端部の配線端部１１４ａの表面および配線端部１１４ｄの表面が円形状の開口部３０１からそれぞれ外部に露出している。
【００３４】
そして、外部に露出している配線端部１１４ａおよび配線端部１１４ｄの表面にリード線３０３ａ、３０３ｂおよび出力端子３１０ａ、３１０ｂを内部に収容した端子ボックス３０２を取り付けて電気的に接続することによって、太陽光の照射により太陽電池モジュールで発生した電流がこれらのリード線３０３ａ、３０３ｂから外部に取り出すことができる。
【００３５】
このように、本発明の太陽電池モジュールにおいては、配線基板１１１上に、外部に露出している配線端部に出力端子を取り付けることによって簡単に電流を外部に取り出すことができるため、従来の図２２に示されるような専用の接続用部材８１６を用いなくてもよく、従来のように端子ボックスに接続するための接続用部材を何本も太陽電池モジュールの外周を引き回して１箇所に集める必要がない。さらには、接続用部材同士が電気的に接続しないように接続用部材の表面に新たに絶縁処理をする必要もない。したがって、本発明の太陽電池モジュールにおいては、従来と比べて配線作業を大幅に簡易化することができる。また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、接続用部材を何本も形成する必要がないため、製造コストの低減も図ることができる。
【００３６】
図４に、図１に示す太陽電池モジュールに用いられている裏面電極型太陽電池セル１００の裏面の模式的な平面図を示す。ここで、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ、シリコン基板１０１の裏面において櫛形状に形成されており、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７は、それぞれの櫛歯が噛み合わさって互い違いになるように設置されている。ここで、ｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７はそれぞれ金属材料で形成されることが好ましく、特に銀を含む材料で形成されることが好ましい。
【００３７】
図５に、図１に示す太陽電池モジュールに用いられている配線基板１１１の模式的な平面図を示す。ここで、配線基板１１１には、ｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０とが備えられているとともに、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６に電気的に接続されるｎ型用配線１０９と、ｐ型用電極１０７に電気的に接続されるｐ型用配線１１０とを電気的に接続するための接続用配線１１３が備えられている。
【００３８】
また、配線基板１１１の端部に位置するｐ型用配線１１０およびｎ型用配線１０９は配線端部１１４ａ、配線端部１１４ｂ、配線端部１１４ｃ、配線端部１１４ｄ、配線端部１１５ａ、配線端部１１５ｂまたは配線端部１１５ｃのいずれかに電気的に接続されている。
【００３９】
さらに、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃにはそれぞれ位置決め用の開口部となるスリット１１２が形成されている。
【００４０】
なお、図５においては、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用配線１１３、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃのそれぞれの領域を破線によって分けているが、図５に示す分け方に限定されるものではない。
【００４１】
図６に、図４に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図５に示す配線基板１１１に電気的に接続して構成された太陽電池構造体の模式的な概略断面図を示す。
【００４２】
ここで、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６は、配線基板１１１のｎ型用配線１０９と接触して電気的に接続されており、裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７は、配線基板１１１のｐ型用配線１１０と接触して電気的に接続されている。
【００４３】
このように、本発明においては、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面に配線基板１１１を設置することで電気的な接続が可能となり、従来の太陽電池セルの接続のように、インターコネクタを受光面から裏面に取り回す必要がなくなるため、太陽電池モジュールの作製時の裏面電極型太陽電池セル１００への負荷が低減し、裏面電極型太陽電池セル１００の割れの発生を低減させることができる。したがって、本発明によれば、太陽電池モジュールの作製時の裏面電極型太陽電池セル１００への負荷を低減することができるため、裏面電極型太陽電池セル１００の薄型化（シリコン基板１０１の厚さが２００μｍ以下）への対応も可能となる。
【００４４】
さらに、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが形成されている配線基板１１１の端部を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で太陽電池構造体を封止材中に封止することによって配線基板１１１の配線の設計自由度が上がる。これにより、配線端部の幅を広くして断面積を大きくすることによって、裏面電極型太陽電池セル１００間の直列抵抗を低減することができ、高いＦ．Ｆの太陽電池モジュールを作製することができる。
【００４５】
また、配線端部の幅を広げて裏面電極型太陽電池セル１００間の直列抵抗を低減する観点からは、裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向が反転する部分となる配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃに導電性部材を電気的に接続してもよい。なお、導電性部材としては、導電性を有する材質からなる部材であれば特に限定されずに用いることができ、たとえば太陽電池分野で用いられている従来から公知のインターコネクタ等を用いてもよい。
【００４６】
以下に、図７（ａ）〜（ｃ）の模式的断面図を参照して、図１に示す太陽電池モジュールを製造する方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、図７（ａ）に示すように、上述したように太陽電池構造体を作製し、太陽電池構造体の両端部にそれぞれ形成されたスリット１１２の下方に絶縁性の棒材１２１を設置する。ここで、絶縁性の棒材１２１としては、たとえばアクリル等の絶縁材料からなる直径１〜２ｍｍ程度の棒材を用いることができる。また、棒材１２１は、裏面電極型太陽電池セル１００の割れの発生を抑制する観点から、たとえば図７（ａ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の端部に配置された裏面電極型太陽電池セル１００の外側に設置されることが好ましい。また、スリット１１２は、配線基板１１１上の配線の抵抗に影響が出ない程度の大きさに形成されることが好ましい。
【００４８】
次に、図７（ｂ）に示すように、棒材１２１を軸として、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げる。太陽電池モジュールの受光面内における裏面電極型太陽電池セル１００の充填率に無駄が生じないように、太陽電池モジュールの受光部には裏面電極型太陽電池セル１００以外の部分をなるべく露出させないように設置されることが好ましい。
【００４９】
また、ここでは、スリット１１２の部分を折り曲げ位置として棒材１２１を設置し、その棒材１２１を軸として太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を折り曲げる形態について説明したが、本発明においては、棒材１２１を設置せずにスリット１１２の部分を折り曲げ位置として、裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げてもよい。ただし、棒材１２１を用いずに折り曲げた場合には、折り曲げ部の折り目が鋭角になって配線が断線してしまうおそれがあることから、棒材１２１を軸として折り曲げることでその折り曲げ部分に対する負荷が軽減されるため、棒材１２１を使用して棒材１２１を軸として折り曲げることが好ましい。なお、棒材１２１は、太陽電池構造体の封止の際に取り外してもよく、そのまま残しておいてもよい。
【００５０】
その後、図７（ｃ）に示すように、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側とは反対側に折り曲げた状態で、ガラス等の透明基板１１７と耐候性フィルム等の裏面基材１１９との間の透明樹脂等の封止材１１８中に封止する。そして、封止材１１８の一部および裏面基材１１９の一部をそれぞれ予め除去しておくことによって開口部３０１を形成し、その開口部３０１から配線端部１１４ａの表面を露出させる。その後、透明基板１１７、封止材１１８および裏面基材１１９の外周にアルミニウム等からなる枠体１２０を嵌め込むことによって、図１に示す構成の太陽電池モジュールが作製される。
【００５１】
なお、バイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、封止材１１８への封止前に配線基板１１１の配線端部に取り付けられてもよく、予めバイパスダイオードの取り付け位置に対応する部分が開口するように封止材１１８および裏面基材１１９の一部を除去して太陽電池構造体を封止した後にバイパスダイオードを取り付けてもよい。このようにバイパスダイオードを配線基板１１１の配線端部上に取り付けることで小さい端子ボックスにバイパスダイオードを取り付ける場合と比べて簡易にバイパスダイオードの取り付けを行なうことができるため作業安定性が向上するとともに高い放熱性を期待することができる。
【００５２】
なお、上記においては、配線基板１１１として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種の可撓性を有するフィルムを用いた場合について説明したが、本発明においては配線基板１１１としてガラス基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板等の可撓性を有しない基板を用いることもできる。配線基板１１１が可撓性を有しない場合には、たとえば図８に示すように、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが配線基板１１１の裏面（太陽電池セルの受光面側とは反対側の表面）に回り込むように配線が形成されていればよい。
【００５３】
また、上記において、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用配線１１３、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄおよび配線端部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃのそれぞれの配線部材としては、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含む金属材料を用いることが好ましい。
【００５４】
また、上記においては、配線端部１１４ａの表面と端子ボックス３０２中の出力端子３１０ａとの接続および配線端部１１４ｄの表面と端子ボックス３０２中の出力端子３１０ｂとの接続はそれぞれ、たとえば、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により行なうことができる。
【００５５】
ここで、物理的圧着による接続としては、たとえば図９に示すように磁石３０５と鉄板等の磁性体３０４との間の磁力を利用して端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａと配線端部１１４ａの表面とを接触させて固定する方法がある。このような構成の太陽電池モジュールは、たとえば以下のようにして作製することができる。
【００５６】
まず、たとえば厚さ１ｍｍ程度の鉄板等の磁性体３０４を配線基板１１１の折り返し部分に挟み込む。そして、端子ボックス３０２の設置箇所に対応する部分が開口するように封止材１１８および裏面基材１１９の一部を除去することによって配線基板１１１の配線端部１１４ａ、１１４ｄに含まれる出力端子接続用配線が露出するように太陽電池構造体を封止する。そして、予め磁石３０５を底部に備えた端子ボックス３０２をその露出した出力端子接続用配線に設置することにより、端子ボックス３０２の磁石３０５と配線基板１１１の折り返し部分の磁性体３０４との間の磁力によって端子ボックス３０２が配線基板１１１に取り付けられる。したがって、この構成によれば、端子ボックス３０２の設置のみによって端子ボックス３０２の出力端子３１０ａ、３１０ｂと出力端子接続用配線との電気的な接続が可能となるため、作業者の熟練度に関係なく、簡便かつ確実に端子ボックス３０２の取り付けが可能となる。なお、磁性体３０４としては、たとえば、鉄、ニッケルおよびコバルトからなる群から選択された少なくとも１種を含む物質を用いることができる。また、磁石３０５としては、自ら磁場を保持する磁石を用いればよいが、太陽電池モジュールの長期信頼性を考慮すると永久磁石を用いることが好ましい。永久磁石としては、特に減磁の少ないフェライト磁石を用いることが好ましい。なお、端子ボックス３０２の出力端子と出力端子接続用配線との電気的な接続の信頼性を向上させるために端子ボックス３０２と裏面基材１１９とは接着剤等を用いて固定することが好ましい。
【００５７】
また、図１０に、図９に示す太陽電池モジュールの長辺方向（太陽電池モジュールの短辺方向に直交する方向）に沿った部分断面を模式的に示す。
【００５８】
ここで、太陽電池構造体は配線基板１１１と透明基板１１７との間において封止材１１８により封止されており、配線基板１１１のｎ型用配線１０９は太陽電池構造体のｎ型用電極１０６と電気的に接続され、配線基板１１１のｐ型用配線１１０は太陽電池構造体のｐ型用電極１０７と電気的に接続されている。また、配線基板１１１の両端部は折り返されており、配線基板１１１の裏側に配線端部１１４ａおよび配線端部１１４ｄが位置している。また、磁性体３０４は、配線基板１１１の折返し部分の端子ボックス３０２の設置位置に対応する位置に設置されている。
【００５９】
また、配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ａの表面には端子ボックス３０２の出力端子３１０ａが接触することにより電気的に接続されており、配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ｄの表面には端子ボックス３０２の出力端子３１０ｂが接触することにより電気的に接続されている。また、出力端子３１０ａはリード線３０３ａと電気的に接続され、出力端子３１０ｂはリード線３０３ｂと電気的に接続されている。なお、出力端子３１０ａとリード線３０３ａとは、リード線固定部材４２０ａをリード線３０３ａに被せた後にピン４２１でリード線固定部材４２０ａを端子ボックス３０２に固定することによって固定されている。また、出力端子３１０ｂとリード線３０３ｂとは、リード線固定部材４２０ｂをリード線３０３ｂに被せた後にピン４２１でリード線固定部材４２０ｂを端子ボックス３０２に固定することによって固定されている。
【００６０】
また、端子ボックス３０２の両端部にはそれぞれ磁石３０５が設置されており、この端子ボックス３０２内の磁石３０５と配線基板１１１中の磁性体３０４との間の磁力によって端子ボックス３０２が配線基板１１１に固定されるようになる。
【００６１】
また、配線基板１１１の配線端部１１４ａの出力端子３１０ａの接続箇所（すなわち、出力端子接続用配線）以外の箇所および配線端部１１４ｄの出力端子３１０ｂの接続箇所（すなわち、出力端子接続用配線）以外の箇所は封止材１１８で覆われており、その封止材１１８上に裏面基材１１９が設置されている。そして、端子ボックス３０２はその裏面基材１１９に接するようにして配線基板１１１に取り付けられている。なお、端子ボックス３０２と裏面基材１１９とは接着剤等を用いて固定することが好ましい。
【００６２】
また、端子ボックス蓋材４３０は端子ボックス３０２の上面に被せられるが、出力端子接続用配線等の水分による劣化を有効に抑止する観点からは端子ボックス３０２の内部には樹脂が充填されることが好ましい。
【００６３】
ここで、配線基板１１１の封止材１１８中に封止される磁性体３０４は、たとえば図１１の模式的斜視図に示すように、配線基板１１１の下方に、端子ボックス３０２内に設置された磁石３０５が磁性体３０４の両端部に対応するようにして設置される。
【００６４】
図１２に、本発明の太陽電池モジュールの他の一例の長辺方向（太陽電池モジュールの短辺方向に直交する方向）に沿った部分断面を模式的に示す。この太陽電池モジュールにおいては、配線基板１１１の封止材１１８中にその一部が封止されてその四隅に上方への突出部が備え付けられているネジ受け部材４１６が備え付けられており、そのネジ受け部材４１６の突出部にネジ４２２を接合することによって端子ボックス３０２が取り付けられていることを特徴としている。さらに、端子ボックス３０２の内部にはたとえば樹脂等の充填材４２３が充填されている。
【００６５】
すなわち、図１２に示す構成の太陽電池モジュールにおいては、ネジ４２２と端子ボックス３０２の一部を貫通するネジ受け部材４１６とを接合することにより、端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａ、３１０ｂと配線基板１１１の出力端子接続用配線に相当する配線端部１１４ａ、１１４ｄの表面とが接触する。これにより、出力端子３１０ａ、３１０ｂと出力端子接続用配線とが物理的圧着により接触して電気的に接続されている。
【００６６】
ここで、図１２に示す構成の太陽電池モジュールはたとえば図１３の模式的斜視図に示すように、配線基板１１１の一部に貫通孔４２５を設けておき、ネジ受け部材４１６の突出部をその貫通孔４２５に通し、端子ボックス蓋材４３０および端子ボックス３０２を通してネジ受け部材４１６の突出部にネジ４２２をネジ止めすることによって作製することができる。
【００６７】
図１２に示す構成の太陽電池モジュールにおいては、ネジ止めによって端子ボックス３０２を配線基板１１１に固定することによって、端子ボックス３０２内の出力端子３１０ａ、３１０ｂをそれぞれ出力端子接続用配線に物理的圧着させて電気的に接続することができるため、作業者の熟練度に関係なく、簡便かつ確実に端子ボックス３０２の取り付けが可能となる。
【００６８】
また、上述したように配線基板の出力端子接続用配線と端子ボックスの出力端子とを物理的圧着によって接続する場合には、端子ボックスの出力端子は、たとえば図１４〜図１６に例示されるように、弾性構造を有していることが好ましい。
【００６９】
たとえば、図１４に示す構成の出力端子は、Ｕ字状の導電性の弾性体５０２を導電性の支持体５０１に接合した構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合には弾性体５０２が撓んで図１４の破線に示されるような形状となる。このとき、弾性体５０２には、撓んだ弾性体５０２が元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着する。
【００７０】
また、図１５に示す構成の出力端子は、導電性の支持体５０１の表面上に接合された円筒状の導電性の被覆部５０３および導電性の被覆部５０３の内部に設置された導電性のバネ５０４を介して導電性の圧着部５０５を設置する構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合にはバネ５０４が縮むことになる。このとき、縮んだバネ５０４には元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子と配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着することになる。
【００７１】
また、図１６に示す構成の出力端子は、導電性の支持体５０１の表面上に接合された導電性の弾性体５０２自体がバネ形状に形成された構成とされている。このような構成とすることにより、端子ボックスの出力端子を配線基板の出力端子接続用配線に押し付けた場合には弾性体５０２が縮むことになる。このとき、縮んだ弾性体５０２には元の形状に戻ろうとする応力が生じるため、その応力により端子ボックスの出力端子と配線基板の出力端子接続用配線とが物理的に圧着することになる。
【００７２】
これらの中で、端子ボックスの出力端子には太陽電池モジュールの電力が集中するため、出力端子の断面積を大きくしやすい図１４に示す構造または図１６に示す構造が特に好ましい。
【００７３】
このような物理的圧着を行なうには、従来の配線材に比べて凹凸の小さい配線基板を用いることで安定した接触を得ることができるため有利であり、特に、本発明では、配線端部１１４ａ、１１４ｄの面積が大きいため、配線端部と端子ボックスの出力端子の位置を合わせやすく作業性がよい。
【００７４】
一方、導電性物質を介した接続としては、たとえば、従来一般的に行なわれているハンダ、導電性接着剤またはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等の導電性物質を配線端部１１４ａの表面と出力端子との間および／または配線端部１１４ｄの表面と出力端子との間にそれぞれ挟んでこれらを固定する方法等が挙げられる。
【００７５】
図１７に、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、矩形状の開口部３０１から、配線端部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄのそれぞれの一部と、バイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃとがそれぞれ露出するように設けられている。したがって、この例においては、太陽電池構造体を封止材に封止した後にバイパスダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃを太陽電池ストリング接続用配線に接続することができるため、安定して作業をすることができる。また、リード線３０３ａ、リード線３０３ｂ、出力端子３１０ａおよび配線端部３１０ｂを備えた１つの端子ボックス３０２を取り付けるだけで太陽電池モジュールからの電流の取り出し用の配線が可能となるだけでなく、端子ボックス３０２によってダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃを保護することも可能となる。
【００７６】
図１８に、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７７】
図１９に、図１８に示す太陽電池構造体を破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、端子ボックスを正極または負極にそれぞれ分けて２箇所に設置している。このような構成とすることによって、端子ボックスを小型化することができ、端子ボックスへの配線を１箇所にまとめる必要がないため、配線基板の配線構造を簡略化することができる。また、隣接する太陽電池モジュールを接続するためのケーブル３０３を短くすることができる。
【００７８】
図２０に、図１８に示す太陽電池構造体を破線Ａ−Ａおよび破線Ｂ−Ｂに沿って折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図を示す。この例においては、矩形状の開口部３０１がダイオード３００ａ、３００ｂ、３００ｃをそれぞれ露出するように設けられていることに特徴がある。したがって、この例においては、太陽電池構造体を封止した後にバイパスダイオードを配線端部の太陽電池ストリング接続用配線に接続することができるため、作業の安定性が向上する傾向にある。
【００７９】
また、この例においては、端子ボックス３０２ａの出力端子３１０ａを開口部３０１から露出している配線端部１１４ａの出力端子接続用配線に電気的に接続するとともに、端子ボックス３０２ａ内にバイパスダイオード３００ａを収容することによってバイパスダイオード３００ａを保護する構成となっている。
【００８０】
また、この例においては、開口部３０１から露出しているバイパスダイオード３００ｂをダイオード保護ボックス３０２ｃに収容させることによって、バイパスダイオード３００ｂを保護する構成となっている。
【００８１】
また、この例においては、端子ボックス３０２ｂ内の出力端子３１０ｂを開口部３０１から露出している配線端部１１４ｄに電気的に接続するとともに、端子ボックス３０２ｂ内にバイパスダイオード３００ｃを収容することによってバイパスダイオード３００ｃを保護する構成となっている。
【００８２】
なお、本明細書において、裏面電極型太陽電池セルおよび太陽電池モジュールの太陽光が入射する側の表面を受光面とし、受光面の反対側の表面を裏面とする。
【００８３】
また、本発明においては、太陽電池セルとしては、上記で説明したように、シリコン基板等の半導体基板の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極の双方が形成された裏面電極型太陽電池セルを用いることが好ましい。
【００８４】
また、本発明においては、シリコン基板以外の半導体基板を用いてもよく、ｐ型とｎ型の導電型を入れ替えてもよい。
【００８５】
また、上記においては、いずれの端子ボックスにもバイパスダイオード（ダイオード）が設置されていないが、配線基板上にダイオードを設置せず、端子ボックスに予めバイパスダイオード（ダイオード）を作りこんでおくこともできる。
【００８６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、配線作業を簡便に行なうことができ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提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の一例の模式的な平面図である。
【図３】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図である。
【図４】図１に示す太陽電池モジュールに用いられている裏面電極型太陽電池セルの裏面の模式的な平面図である。
【図５】図１に示す太陽電池モジュールに用いられている配線基板の模式的な平面図である。
【図６】図４に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セルを図５に示す配線基板に電気的に接続して構成された太陽電池構造体の模式的な概略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す太陽電池モジュールを製造する方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図８】本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な断面図である。
【図９】配線基板の出力端子接続用配線と端子ボックスの出力端子とを物理的圧着による接続に磁石と磁性体との間の磁力を用いた構成の本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な部分断面図である。
【図１０】図９に示す太陽電池モジュールの短辺方向に沿った模式的な部分断面である。
【図１１】図１０に示す太陽電池モジュールの模式的な分解斜視図である。
【図１２】本発明の太陽電池モジュールの他の一例の短辺方向に沿った模式的な部分断面である。
【図１３】図１２に示す太陽電池モジュールの模式的な分解斜視図である。
【図１４】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子の一例の模式的な断面図である。
【図１５】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子の他の一例の模式的な構成図である。
【図１６】本発明に用いられる端子ボックスの出力端子のさらに他の一例の模式的な断面図である。
【図１７】図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図１８】本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池構造体の折り曲げ前の受光面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図１９】図１８に示す太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の一例の模式的な平面図である。
【図２０】図１８に示す太陽電池構造体を折り曲げて封止材中に封止して作製された太陽電池モジュールの裏面側の他の一例の模式的な平面図である。
【図２１】従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図２２】図２１に示す太陽電池モジュールの裏面側の一部の模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００ 裏面電極型太陽電池セル、１０１，８０１ シリコン基板、１０２ 反射防止膜、１０３ パッシベーション膜、１０４ ｎ型領域、１０５ ｐ型領域、１０６ ｎ型用電極、１０７ ｐ型用電極、１０９ ｎ型用配線、１１０ ｐ型用配線、１１１ 配線基板、１１２ スリット、１１３ 接続用配線、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 配線端部、１１７ 透明基板、１１８ 封止材、１１９ 裏面基材、１２０ 枠体、１２１ 棒材、３００ａ，３００ｂ，３００ｃ ダイオード、３０１ 開口部、３０２，３０２ａ，３０２ｂ 端子ボックス、３０３ａ，３０３ｂ，８０３ａ，８０３ｂ リード線、３０４ 磁性体、３０５ 磁石、３１０ａ，３１０ｂ 出力端子、４１６ ネジ受け部材、４２０ａ，４２０ｂ リード線固定部材、４２１ ピン、４２２ ネジ、４２３ 充填材、４２５ 貫通孔、４３０ 端子ボックス蓋材、５０１ 支持体、５０２ 弾性体、５０３ 被覆部、５０４ バネ、５０５ 圧着部、８１２ 反射防止膜、８０７ 裏面側電極、８２２ インターコネクタ、８１８ 封止材、８１７ ガラス基板、８１９ 耐候性フィルム、８２０ アルミニウム枠、８１６ 接続用部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、前記配線基板の前記配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、
前記太陽電池構造体は、前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線の一部が前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する前記配線の少なくとも一部が前記封止材から露出している、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記配線の少なくとも一部が、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池セルが直列に接続されて一列に配列されてなる太陽電池ストリングの複数と、前記太陽電池構造体に発生した電流を外部に取り出すための出力端子を有する端子ボックスとを含み、
前記配線基板の前記配線は、前記太陽電池ストリング同士が接続されている太陽電池ストリング接続用配線と、前記出力端子が接続されている出力端子接続用配線とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池ストリング接続用配線に接続されたバイパスダイオードを含むことを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により接続されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、磁力を利用した物理的圧着により接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、前記端子ボックスを前記配線基板にネジ止めすることによって物理的圧着により接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記配線基板は前記配線が設置された基材を有し、前記基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種を含む可撓性を有する基材であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線基板の一部を折り曲げることによって前記配線の一部を前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置させてい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。
【請求項１０】
前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルの受光面側とは反対側の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極を備えた裏面電極型太陽電池セルであることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の太陽電池モジュールを製造するための方法であって、
前記配線基板の前記配線に前記太陽電池セルを電気的に接続することによって前記太陽電池構造体を形成する工程と、
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側において前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線の少なくとも一部が前記封止材から露出するように前記太陽電池構造体を前記封止材中に設置する工程と、を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１】
太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線を有する配線基板と、前記配線基板の前記配線上に設置されて電気的に接続された複数の太陽電池セルとを備えた太陽電池構造体を含み、
前記太陽電池構造体は、前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線の一部が前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置するように封止材中に設置されており、
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置する前記配線の少なくとも一部が前記封止材から露出している、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記配線の少なくとも一部が、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池セルが直列に接続されて一列に配列されてなる太陽電池ストリングの複数と、前記太陽電池構造体に発生した電流を外部に取り出すための出力端子を有する端子ボックスとを含み、
前記配線基板の前記配線は、前記太陽電池ストリング同士が接続されている太陽電池ストリング接続用配線と、前記出力端子が接続されている出力端子接続用配線とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池ストリング接続用配線に接続されたバイパスダイオードを含むことを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、物理的圧着による接続および導電性物質を介した接続の少なくとも一方により接続されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、磁力を利用した物理的圧着により接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記出力端子接続用配線と前記出力端子とは、前記端子ボックスを前記配線基板にネジ止めすることによって物理的圧着により接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記配線基板は前記配線が設置された基材を有し、前記基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドおよびエチレンビニルアセテートからなる群から選択された少なくとも１種を含む可撓性を有する基材であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線基板の一部を折り曲げることによって前記配線の一部を前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に位置させてい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。
【請求項１０】
前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルの受光面側とは反対側の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極を備えた裏面電極型太陽電池セルであることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の太陽電池モジュールを製造するための方法であって、
前記配線基板の前記配線に前記太陽電池セルを電気的に接続することによって前記太陽電池構造体を形成する工程と、
前記太陽電池セルの受光面側とは反対側において前記太陽電池構造体の対向する両端部の少なくとも一方における前記配線の少なくとも一部が前記封止材から露出するように前記太陽電池構造体を前記封止材中に設置する工程と、を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−２２４５９７（Ｐ２００９−２２４５９７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６８１２８（Ｐ２００８−６８１２８）
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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