説明

太陽電池モジュール及び太陽電池セルの接続方法

【課題】太陽電池セルの反りを防止すると共に発電効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セル1の照射面側電極12と他方の太陽電池セル1´の裏面側電極とをタブリード20により接続することで構成される太陽電池モジュールであって、前記タブリード20は、前記太陽電池セル1の照射面側において長手方向に亘って前記照射面側電極12と接続される直線部21を有し、前記太陽電池セル1´の裏面側において長手方向に伸縮できるストレスリリーフ部24を有する。

【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及び太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルをタブリードにより接続する太陽電池セルの接続方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
太陽電池を構成する太陽電池モジュールには、複数の太陽電池セルを配置して、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードによりそれぞれ接続することで構成されるものがある。このような太陽電池モジュールの太陽電池セルには単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等が用いられている。しかしながら、近年、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の半導体基板に用いられるシリコンの供給量の減少から、太陽電池モジュールの設計において、太陽電池セルの半導体基板自体の厚みを薄くするような設計が行われる傾向にある。
【0003】
一方、太陽電池モジュールを製造するとき、複数の太陽電池セルを配置して、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続する工程がある。具体的には、照射面側電極とタブリードとを当接させると共に、裏面側電極とタブリードとを当接させた状態で加熱してハンダ付けを行う。ここで、電極とタブリードとをハンダ付けする工程について具体的に説明する。
【0004】
図9は、ハンダ付けを行う工程について説明するための図である。図9(a)は、太陽電池モジュールの一部を構成する半導体基板100、100´の正面図である。図9(b)は、太陽電池モジュールの一部を構成する半導体基板100、100´が配列された側面図である。図9には、半導体基板100、100´及びタブリード104が示されている。半導体基板100、100´は、例えば単結晶シリコンを矩形平板状にして形成されている。半導体基板100、100´のうち表面は、太陽光が照射される照射面101である。照射面101上には、図示しないフィンガー部と、2本の裏面側電極としてのバスバー部102とが形成されている。なお、図9(a)には、半導体基板100´にのみバスバー部102が示されており、半導体基板100には後述するタブリード104の裏側に位置するためにバスバー部102は図示されていない。半導体基板100、100´の裏面は、アルミニウムを全体に塗布した裏面側電極103が形成されている(図9(b)参照)。タブリード104は、例えば銅の薄板を短冊状にして形成し、表面にハンダがコーティングされている。
【0005】
ここで、タブリード104を電極にハンダ付けする場合、半導体基板100の照射面101上に形成されたバスバー部102にタブリード104を載置する。また、半導体基板100´の裏面に形成された裏面側電極103にタブリード104を載置する。次に、タブリードを電極上に載置した状態にしたまま、半導体基板100、100´及びタブリード104を180℃以下に加熱する。この加熱により、タブリード104の表面にコーティングされていたハンダが溶け出し、タブリード104と電極とが溶着される。その後、室温まで冷却することにより、タブリード104を半導体基板100の照射面101上のバスバー部102と、半導体基板100´の裏面に形成された裏面側電極103とにハンダ付けをする工程が完了する。また、同様に半導体基板100´に隣接する図示しない半導体基板についても、タブリード104を半導体基板100´の照射面101のバスバー部102と、隣接する半導体基板の裏面側電極とにハンダ付けを行うことで、複数の半導体基板をタブリード104で接続することができる。
【0006】
なお、半導体基板100、100´及びタブリード104を加熱するときに、半導体基板100、100´の反りを防止させるために、半導体基板100、100´を平らな状態で保持して加熱している。その後、半導体基板100、100´の保持を開放して室温まで冷却すると、半導体基板100、100´のシリコンの線膨張係数と、半導体基板100、100´の裏面全面に形成されたアルミニウムの線膨張係数との違いにより図9(b)の一点鎖線で示すように矢印A方向に反るような力が働く。ここで、半導体基板100、100´自体の厚みが厚い場合、実際に反るまでの現象は見られないが、上述したように近年の半導体基板100、100´の厚みが薄くなる状況においては、冷却した後の太陽電池セルの反りが顕著に発生するようになった。この太陽電池セルの反りは、その後に行われる太陽電池セルを挟圧するラミネート処理によって、太陽電池セルの割れや破損等が生じてしまう。
【0007】
このような半導体基板の反りの発生の問題に対して、特許文献1に開示された発明では、太陽電池セルの表電極メイングリッドの中程に2箇所の空隙(非接続部)を設けている。また、表の銀電極/インターコネクタ接続部と、裏の銀電極/インターコネクタ接続部とが表裏で対称になるように設計されている。そして、太陽電池セルをインターコネクタにより接続するとき、表面については、インターコネクタを銀電極/インターコネクタ接続部と接続し、表電極メイングリッドに設けられた空隙の部分では接続せず、空隙の部分にインターコネクタの小断面積部を配置する。一方、裏面については、インターコネクタを銀電極/インターコネクタ接続部と接続し、アルミ電極部分では接続せず、インターコネクタの小断面積部を配置する。このように構成することで、各銀電極とインターコネクタとが接続しない部分に各小断面積部を配置することによって、表と裏とから等しい力が太陽電池セルにかかることになり、太陽電池セルの反りを低減させるようにしている。
【0008】
【特許文献1】特開2007−109960号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献1に開示された発明では、太陽電池セルの反りを低減させることができない。すなわち、太陽電池セルの反りは、半導体基板100、100´のシリコンの線膨張係数と、半導体基板100、100´の裏面全面に形成されたアルミニウムの線膨張係数との違いに起因するものである。特許文献1のように、太陽電池セルの表の銀電極/インターコネクタ接続部と、裏の銀電極/インターコネクタ接続部とに同一のインターコネクタを配置し接続したのでは、インターコネクタが上下で同様に収縮するので太陽電池セルに対して反りを低減させる効果を発揮することができない。
【0010】
また、特許文献1に開示された発明では、インターコネクタは表面で表電極メイングリッドに設けられた空隙に配置される小断面積部と、裏面でアルミ電極に配置される小断面積部とを有している。このように、インターコネクタが小断面積部を太陽電池セルの表面に相当する部分及び裏面に相当する部分に形成されている場合、インターコネクタの電気抵抗が増加して、発電効率が低下するという問題が生じてしまう。
本発明は上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池セルの反りを防止すると共に発電効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の太陽電池モジュールは、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続することで構成される太陽電池モジュールであって、前記タブリードは、前記太陽電池セルの照射面側において長手方向に亘って前記照射面側電極と接続される直線部を有し、前記太陽電池セルの裏面側において長手方向に伸縮できる伸縮部を有することを特徴とする。
また、前記タブリードは、前記裏面側において前記伸縮部と直線部とを有し、前記伸縮部は、前記直線部より断面積が小さいことを特徴とする。
また、前記伸縮部は、直線部と直線部との間に設けられ、前記裏面側電極の電極面に沿って湾曲していることを特徴とする。
また、前記伸縮部は、前記裏面側において両側に設けられた前記直線部と断面積が略同一であることを特徴とする。
また、前記伸縮部は、前記裏面側電極の電極面に対して垂直方向に湾曲していることを特徴とする。
【0012】
本発明の太陽電池モジュールは、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続することで構成される太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルの照射面側は、前記タブリードが長手方向に亘って接続され、前記太陽電池セルの裏面側は、前記タブリードと接続されない非接続部を有することを特徴とする。
また、前記タブリードは、前記裏面側において伸縮部と直線部とを有し、前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする。
また、前記伸縮部は、前記直線部より断面積が小さいことを特徴とする。
また、前記タブリードは、前記裏面側において直線部と直線部との間に設けられ、前記裏面側電極の電極面に沿って湾曲する伸縮部を有し、前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする。
また、前記伸縮部は、前記裏面側において両側に設けられた前記直線部と断面積が略同一であることを特徴とする。
また、前記タブリードは、前記裏面側電極の電極面に対して垂直方向に湾曲する伸縮部を有し、前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする。
【0013】
また、本発明の太陽電池セルの接続方法は、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続する太陽電池セルの接続方法であって、前記タブリードのうち、直線部を有する第一の接続部を長手方向に亘って前記照射面側電極に接続すると共に長手方向に伸縮できる伸縮部と前記伸縮部の両側に設けられた直線部とを有する第二の接続部を前記裏面側電極の電極面に接続することを特徴とする。
また、本発明の太陽電池セルの接続方法は、隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続する太陽電池セルの接続方法であって、前記照射面側において、前記タブリードを長手方向に亘って接続し、前記裏面側において、前記タブリードを、非接続部を有して接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、太陽電池セルの反りを防止すると共に発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る太陽電池セルを示す図である。図1(a)は、太陽電池セルの照射面側の正面図である。図1(b)は、太陽電池セルの裏面側の正面図である。太陽電池セル1は、半導体基板10と、半導体基板10の照射面及び裏面に設けられた電極と、を含んで構成されている。
半導体基板10は、例えば一辺を略150mm四方の矩形状とし、厚さを略0.16mmとする平板状に形成されている。また、半導体基板10は、単結晶シリコン、多結晶シリコン及びアモルファスシリコン等の元素半導体や化合物半導体等を用いて形成されている。半導体基板10は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有する。
【0016】
半導体基板10の照射面上には、フィンガー部11とバスバー部12とが設けられている(図1(a)参照)。フィンガー部11は、半導体基板10の一辺から対向する一辺に亘って平行に複数、設けられている。フィンガー部11により、半導体基板10の照射面側に発生した電子を集電する。バスバー部12は、照射面側電極であり、フィンガー部11が設けられている方向と直交する方向に半導体基板10の一辺から対向する一辺に亘って平行に2本、設けられている。バスバー部12は、フィンガー部11によって集電された電子を集電すると共に、後述するタブリードが接続される。
【0017】
半導体基板10の照射面の反対側である裏面上には、裏面側電極13と接続部14とが設けられている(図1(b)参照)。裏面側電極13は、半導体基板10の裏面全体に亘って設けられている。裏面側電極13は、例えばアルミニウムを半導体基板10の裏面に塗布した後に焼成して形成されている。裏面側電極13により、半導体基板10の裏面側に発生した正孔を集電する。接続部14は、半導体基板10の裏面に断続的に複数(例えば、8つ)設けられている。具体的に説明すると、接続部14は、半導体基板10の照射面に設けられたバスバー部12と、半導体基板10の厚みの中心を横切る仮想中央面に対して対称な位置であって、バスバー部12が一定間隔に所定距離の隙間を有するように形成されている。この接続部14は、裏面側電極13上にハンダを蒸着させて形成されている。接続部14は、後述するタブリードが接続される。
【0018】
なお、太陽電池セル1を加熱したり冷却したりするときに太陽電池セル1に反りが生じてしまうのは、主に上述した半導体基板10と裏面側電極13とによるものである。例えば半導体基板10にシリコンが用いられ、裏面側電極13にアルミニウムが用いられるとする。この場合、シリコンとアルミニウムとの線膨張係数が異なるため、同じ温度に加熱及び冷却すると両者の間で膨張及び収縮する量に変化が生じてしまい、太陽電池セル1に反りが生じる。
【0019】
次に、本実施形態に係る、太陽電池セルに接続されるタブリードについて図2を参照して説明する。図2(a)は、タブリードの正面図である。図2(b)は、タブリードの伸縮部の拡大図である。図2(c)は、伸縮部の側面図である。
タブリード20は、例えば幅を略2.5mm、長さを略300mm、厚さを略0.2mmとする短冊形の平板状に形成されている。タブリード20は、銅を用いて形成され、表面にハンダがコーティングされている。
【0020】
タブリード20は、長手方向のうち一方の略半分を上述した太陽電池セル1の照射面側に接続させる第一の接続部21とし、他方の略半分を上述した太陽電池セル1の裏面側に接続される第二の接続部22としている。第一の接続部21は、直線部のみで形成されている。直線部は、太陽電池セル1のバスバー部12に接続される。
【0021】
第二の接続部22は、直線部23と伸縮部としてのストレスリリーフ部24とが交互に配置されるように形成されている。直線部23は、それぞれ太陽電池セル1の裏面側に設けられた接続部14と接続される。ここで、直線部23の個々の間隔は、上述した太陽電池セル1の接続部14の個々の間隔と等しく形成されている。
【0022】
また、ストレスリリーフ部24は、タブリード20の長手方向に伸縮できる。具体的に説明すると、ストレスリリーフ部24は、図2(b)、図2(c)に示すように、タブリード20を両方の側部から長手方向にずらして台形状に切り欠くことで形成されている。このように形成することでストレスリリーフ部24の断面積は直線部23の断面積より小さくなり、タブリード20に対して長手方向に沿った力が作用したとき、ストレスリリーフ部24自体で伸縮することができる。ここで、ストレスリリーフ部24の幅寸法(図2(b)に示すWの長さ)は、略1mmである。また、ストレスリリーフ部24の長さ寸法(図2(b)に示すLの長さ)は、略3mmである。なお、タブリード20は銅を用いる場合について説明したが、この場合に限られず、金、銀、アルミニウム、ニッケル等の通電性がある金属製の材質を用いてもよい。
【0023】
次に、上述した太陽電池セル1とタブリード20とを用いて、太陽電池ストリング30を構成する場合について図3を参照して説明する。図3(a)は、太陽電池セルとタブリードとを接続する方法を示す斜視図である。図3(b)は、太陽電池セルとタブリードとを接続した太陽電池セルの側面図である。
まず、図3(a)に示すように複数の太陽電池セル1を、照射面を上にした状態で所定距離、離間して配置する(ここでは、太陽電池セル1に隣接する太陽電池セル1´を破線で示す)。次に、太陽電池セル1の照射面に設けられているバスバー部12に沿って、タブリード20の第一の接続部21の直線部を載置する。また、太陽電池セル1に隣接する太陽電池セル1´の裏面に設けられているそれぞれの接続部14に対して、タブリード20の第二の接続部22の直線部23を載置する(ここでは、太陽電池セル1´の接続部14を破線で示す)。もう一方のタブリード20についても同様に行う。さらに、太陽電池セル1及び太陽電池セル1´にそれぞれ隣接する他の太陽電池セルに対しても同様にタブリード20を載置する作業を行う。
【0024】
次に、タブリード20を載置した状態に保持すると共に太陽電池セル1、1´を平らな状態に保持した状態で、太陽電池セル1、1´を180℃以下に加熱する。この加熱により、タブリード20の表面にコーティングされているハンダ及び太陽電池セル1´の接続部14に蒸着されているハンダが溶け出す。すると、タブリード20の第一の接続部21の直線部と太陽電池セル1のバスバー部12とが溶着される。また、タブリード20の第二の接続部22の直線部23と太陽電池セル1´の接続部14とが溶着される。その後、室温まで冷却すると、タブリード20の第一の接続部21は、長手方向に亘って太陽電池セル1のバスバー部12とハンダ付けにより接続される。また、タブリード20の第二の接続部22の直線部23は、太陽電池セル1´の接続部14とハンダ付けにより接続される。
【0025】
ここで、太陽電池セル1´の裏面側には、タブリード20と接続部14とが接続されているが、それ以外は非接続部となっている。具体的に説明すると、タブリード20のうちストレスリリーフ部24は、太陽電池セル1´の接続部14間に配置されるため、加熱したときに接続部14に蒸着されたハンダによる溶着を利用することができない。したがって、タブリード20のストレスリリーフ部24と太陽電池セル1´の裏面側電極13との間では接続されていない。そのため、タブリード20の第二の接続部22の長手方向に沿った力が作用した場合であっても、ストレスリリーフ部24は自由に伸縮することができる。
【0026】
また、太陽電池セル1、1´を室温まで冷却しても太陽電池セル1、1´の反りが低減される。ここで、太陽電池セル1、1´の反りが低減される作用について図3及び図4を参照して説明する。ここでは、半導体基板10にシリコンが用いられ、裏面側電極13にアルミニウムが用いられるとする。
【0027】
まず、太陽電池セルの反りを低減される作用について理解を容易にするために、タブリードが接続されていない状態において太陽電池セルを加熱する場合について、図4(a)及び図4(b)を参照して説明する。また、実際に太陽電池セルにタブリードを溶着する場合について図4(c)及び図4(d)を参照して説明する。
まず、図4(a)は、室温での太陽電池セルの状態の図である。室温では太陽電池セル2は平らな状態である。ここで、太陽電池セル2を室温から100℃〜200℃に加熱する。裏面側電極13に用いられるアルミニウムの線膨張係数は、半導体基板10に用いられるシリコンの線膨張係数より大きいので、裏面側電極13は半導体基板10より伸びる量が大きくなる。したがって、図4(b)に示すように、太陽電池セル2は、裏面側電極13を下にして凹状に反ってしまう。
【0028】
次に、図4(c)は、実際にタブリードを太陽電池セルに溶着する状態の図である。ここでは、ストレスリリーフ部を有さないタブリード25を溶着する。まず、タブリード25を半導体基板10及び裏面側電極13上にそれぞれ載置すると共に太陽電池セル2が平らな状態になるように圧力をかけた状態で保持し、180℃以下に加熱する。このとき、太陽電池セル2は平らな状態になるように圧力をかけているため、太陽電池セル2に反りは発生しない。しかし、圧力を取り去り加熱後に室温まで冷却すると、半導体基板10、裏面側電極13及び溶着した上下のタブリード25がそれぞれ、図4(d)に示す矢印C方向に収縮する。裏面側電極13に用いられるアルミニウムの線膨張係数は、半導体基板10に用いられるシリコンの線膨張係数より大きい。したがって、裏面側電極13は半導体基板10より収縮する量が大きくなる。なお、タブリード25も同様に矢印C方向に収縮するが、タブリード25は上下に同一のものが接続されているために裏面側電極13の影響が大きく反映され、太陽電池セル2全体では、図4(d)に示すように裏面側電極13を下にして凸状に反ってしまう。
【0029】
次に、本実施形態に係る太陽電池セル1にタブリード20を溶着する場合について図3を参照して説明する。まず、タブリード20を半導体基板10及び裏面側電極13上にそれぞれ載置し、太陽電池セル1を平らな状態になるように圧力をかけた状態で保持して、180℃以下に加熱する。このとき、太陽電池セル1は平らな状態になるように圧力をかけているために、太陽電池セル1に反りは発生しない。この加熱により太陽電池セル1の照射面側にタブリード20の第一の接続部21が長手方向に亘って溶着されると共に、太陽電池セル1の裏面側にタブリード20の第二の接続部22が溶着される。次に、加熱後に室温まで冷却すると、図3(b)に示すように、半導体基板10及び裏面側電極13は、矢印B方向に収縮する。裏面側電極13に用いられるアルミニウムの線膨張係数は、半導体基板10に用いられるシリコンの線膨張係数より大きい。したがって、裏面側電極13は半導体基板10より収縮する量が大きくなるために、裏面側電極13を下にして凸状に反るような応力が働く(図4(d)に示す方向)。しかし、タブリード20の第一の接続部21も同様に、矢印B方向に収縮するため、裏面側電極13による収縮と照射面側のタブリード20による収縮とがバランスして、太陽電池セル1の反りが低減される。なお、タブリード20の第二の接続部22も同様に、矢印B方向に収縮するものの、第二の接続部22のうちストレスリリーフ部24は、太陽電池セル1の接続部14に接続されていない。すなわち、ストレスリリーフ部24と太陽電池セル1の裏面側電極13とは接続されていない。したがって、タブリード20の第二の接続部22に収縮する力が作用しても、ストレスリリーフ部24自体が伸びるように変形する。このため、第二の接続部22の伸びにより、太陽電池セル1の反りが低減される。
【0030】
このように、太陽電池セル1が冷却されたとき、タブリード20のうち第一の接続部21が、裏面側電極13の収縮力とバランスするので、太陽電池セル1、1´の反りを低減させることができる。一方、第一の接続部21が収縮するとき、第二の接続部22は伸びるので、照射面側と裏面側とで収縮力がバランスし、太陽電池セル1の反りが低減される。なお、本実施形態では、太陽電池セル1の反りを太陽電池セル1の厚み方向において、略±0.5mmの範囲に抑えることができる。
【0031】
上述したタブリード20を用いて太陽電池セル1を接続して太陽電池モジュールを構成する場合について図5を参照して説明する。図5は、太陽電池モジュールの構成を示す図である。太陽電池モジュール80は、太陽電池ストリング30と、充填材81と、カバーガラス82と、裏面材83と、フレーム84とを含んで構成される。タブリード20により接続された太陽電池セル1の太陽電池ストリング30は、加熱された状態でカバーガラス82と裏面材83とにより充填材81を介して挟圧されることによりラミネート処理が行われる。ラミネート処理後、フレーム84を四方に固定することにより太陽電池モジュール80が構成される。ここで、上述したタブリード20で接続されている太陽電池セル1は反りが低減されている。したがって、ラミネート処理のときに太陽電池ストリング30が挟圧されたとしても、太陽電池セル1の割れや破損が生じることがない。
【0032】
また、上述したタブリード20を用いると太陽電池モジュールの変換効率が向上する。次に、太陽電池モジュールの変換効率が向上する作用について表1を参照して説明する。
【0033】
【表1】

【0034】
表1は、従来のタブリードと本発明のタブリードとの特性の比較を示す表である。従来のタブリードは、特許文献1に示すように太陽電池セルの照射面に接続される側及び裏面に接続される側の何れにもストレスリリーフ部を有するタブリードである。また、本発明のタブリードは、上述した本実施形態に係るタブリード20である。従来のタブリードと本発明のタブリード20とは、ストレスリリーフ部24の数、配置が異なるだけであり、例えばタブリードの厚さ、個々のストレスリリーフ部の形状等は同じである。
【0035】
ここで、従来のタブリードについて図6を参照して説明する。図6は、太陽電池セルと従来のタブリードとが接続されている状態を示す図である。ここでは、太陽電池セルは上述した図1に示す太陽電池セル1を使用するものとし、同一構成については同一符号を付してその説明は省略する。従来のタブリード70は、太陽電池セル1の照射面側に接続される第一の接続部71と、太陽電池セル1の裏面側に接続される第二の接続部72とを有している。第一の接続部71には、ストレスリリーフ部74が直線部と交互に均等な間隔で二つ形成されている。第二の接続部72は、ストレスリリーフ部74が直線部と交互に均等な間隔で三つ形成されている。ここで、ストレスリリーフ部74は、図2(b)に示すストレスリリーフ部24と同様の形状である。
【0036】
なお、従来のタブリード70を用いて太陽電池セル1を接続する場合、本発明のタブリードのように太陽電池セル1の反りを防止することができない。すなわち、太陽電池セル1を加熱し冷却したとき、タブリード70には第一の接続部71及び第二の接続部72共にストレスリリーフ部74があるために、2つのタブリード70のストレスリリーフ部74は、同様に伸びるために、シリコンの線膨張係数とアルミニウムの線膨張係数との違いに起因する太陽電池セルの反りを防止する効果は少なくなる。
【0037】
表1に戻り、太陽電池モジュールの変換効率が向上する作用について説明する。表1に示される項目のうち、抵抗率[Ωm]は、タブリードの材質の抵抗率である。ここでは銅の抵抗率が示されている。厚さ[mm]は、タブリードの厚さである。リリーフ部幅[mm]は、ストレスリリーフ部の幅である。リリーフ長さ[mm]は、タブリードの長手方向に沿ったストレスリリーフ部の長さである。リリーフ部個数[個]は、1本のタブリードに対して設けられているストレスリリーフ部の個数である。1個の抵抗[mΩ]は、一つのストレスリリーフ部の抵抗値である。
【0038】
また、直線部の幅[mm]は、ストレスリリーフ部以外のタブリードの幅である。直線部合計の長さ[mm]は、タブリードの直線部の長さの合計である。また、1本の抵抗[mΩ]は、1本のタブリード全体の抵抗値である。ここで、従来のタブリード全体の抵抗値は、9.89[mΩ]であり、本発明のタブリード全体の抵抗値は、9.374[mΩ]である。比率は、両者の抵抗値の比率である。ここでは、94.78%である。このように、従来のタブリードは、本発明のタブリードに比べて、1本のタブリードに対するストレスリリーフ部の数が多いため、抵抗値が増大する。
【0039】
次に、上述した従来のタブリードを用いて太陽電池セルを接続して、太陽電池モジュールを構成した場合と、本発明のタブリードを用いて太陽電池セルを接続して、太陽電池モジュールを構成したときの特性を比較する。ここでは、太陽電池セルの半導体基板には、多結晶シリコンを用いる。
表1において、直列数[個]は、タブリードで直列に接続する太陽電池セルの数である。バスバー数[個]は、太陽電池セルに設けられているバスバー部の数である。タブリード抵抗[mΩ]は、太陽電池モジュールに使用されるタブリードの抵抗値である。
【0040】
また、Ipm[A]は、太陽電池モジュールに対する電流−電圧曲線において、最大の電力を出力する場合における電流値である。電圧ロス[V]は、各太陽電池モジュールにおいて損失される電圧値である。電力ロス[W]は、各太陽電池モジュールにおいて損失される電力値である。差は、両者の電力ロスの差である。ここでは、差は0.616である。
【0041】
また、公称最大出力[W]は、各太陽電池モジュールの公称最大出力値である。上述した特性を用いた太陽電池モジュールでは、モジュール効率は、従来のタブリードを用いた場合、13.3%となり、本発明のタブリードを用いた場合、13.7%となる。本発明のタブリードを用いた太陽電池モジュールは、0.4%の効率改善ができる。
【0042】
このように、本実施形態によれば、タブリードに設けられるストレスリリーフ部を削減させることができるので、1本のタブリードの抵抗が少なくなる。この結果、太陽電池モジュールにおいて、発生する電力ロスが少なくなり、モジュール効率を向上させることができる。なお、ストレスリリーフ部は、太陽電池セルのうち光が遮られる裏面側に接続されるために、外観上問題がなく、設計自由度が向上する。
【0043】
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る、太陽電池セルに接続されるタブリード40について図7を参照して説明する。図7(a)は、タブリードの正面図である。図7(b)は、タブリードの伸縮部の拡大図である。図7(c)は、伸縮部の側面図である。
タブリード40は、短冊形の平板状に形成され、寸法や材質等については図2に示すタブリードと略同一である。
【0044】
タブリード40は、長手方向のうち一方の略半分を太陽電池セル1の照射面側に接続させる第一の接続部41とし、他方の略半分を太陽電池セル1の裏面側に接続される第二の接続部42としている。第一の接続部41は、直線部のみで形成されている。直線部は、太陽電池セル1のバスバー部12に接続される。
【0045】
第二の接続部42は、直線部43と伸縮部としてのストレスリリーフ部44とが交互に配置されるように形成されている。直線部43は、それぞれ太陽電池セル1の裏面側に設けられた接続部14と接続される。ここで、直線部43の個々の間隔は、上述した太陽電池セル1の接続部14の個々の間隔と等しく形成されている。
【0046】
また、ストレスリリーフ部44は、タブリード40の長手方向に伸縮できる。具体的に説明すると、ストレスリリーフ部44は、図7(b)、図7(c)に示すように、直線部43と直線部43との間に形成され、直線部43からタブリード40の幅方向に沿って円弧状に湾曲している。したがって、タブリード40を太陽電池セル1の裏面側に接続したとき、ストレスリリーフ部44は電極面に沿って湾曲する。また、ストレスリリーフ部44は、円弧の中心から切断したときの断面積が隣接する直線部43の断面積と常に一定になるように形成されている。このように形成することでタブリード40に対して長手方向に沿った力が作用したとき、ストレスリリーフ部44自体で伸縮することができる。また、ストレスリリーフ部44は、隣接する直線部43と断面積が一定であるため、タブリード40全体の抵抗値が従来の反り対策のタブリードより少なくなる。
【0047】
このようなタブリード40を用いて隣接する太陽電池セルを接続するために、太陽電池セルを加熱し、その後冷却すると、タブリード40のうち第一の接続部41が、裏面側電極13の収縮力とバランスするので、太陽電池セル1の反りを低減させることができる。一方、第一の接続部41が収縮しても第二の接続部42では伸びるので、照射面側と裏面側とで収縮力がバランスし、太陽電池セル1の反りが低減される。さらに、タブリード40のストレスリリーフ部44は断面積が一定であるため、1本のタブリード40の抵抗値が従来の反り対策のタブリードより少なくなる。この結果、太陽電池モジュールにおいて、発生する電力ロスが少なくなり、モジュール効率を従来の反り対策を施したものよりも向上させることができる。
【0048】
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る、太陽電池セルに接続されるタブリード50について図8を参照して説明する。図8(a)は、タブリードの正面図である。図8(b)は、タブリードの側面図である。
タブリード50は、寸法や材質等については図2に示すタブリードと略同一である。
【0049】
タブリード50は、長手方向のうち一方の略半分を太陽電池セル1の照射面側に接続させる第一の接続部51とし、他方の略半分を太陽電池セル1の裏面側に接続される第二の接続部52としている。第一の接続部51は、直線部のみで形成されている。直線部は、太陽電池セル1のバスバー部12に接続される。
【0050】
第二の接続部52は、直線部53と伸縮部としてのコルゲート状のストレスリリーフ部54とが形成されている(図8(b)参照)。直線部53は、それぞれ太陽電池セル1の裏面側電極13上に設けられた接続部14と接続される(ここでは、太陽電池セル1の裏面側電極13を破線で示す)。ここで、太陽電池セル1の接続部14は、直線部53の個々の間隔と等しくなるように形成する。
【0051】
ストレスリリーフ部54は、直線部53と直線部53との間に形成され、直線部53から裏面側の裏面側電極13の電極面に対して垂直方向に湾曲している。また、ストレスリリーフ部54は、断面積が隣接する直線部の断面積と常に一定に形成されている。このように形成することでタブリード50に対して長手方向に沿った力が作用したとき、ストレスリリーフ部54自体で伸縮することができる。また、ストレスリリーフ部54は、隣接する直線部53と断面積が一定であるため、タブリード50の抵抗値が従来の反り対策のタブリードより少なくなる。
【0052】
このようなタブリード50を用いて隣接する太陽電池セルを接続するために、太陽電池セルを加熱し、その後冷却すると、タブリード50のうち第一の接続部51が、裏面側電極13の収縮力とバランスするので、太陽電池セル1の反りを低減させることができる。一方、第一の接続部51が収縮しても第二の接続部52では伸びるので、照射面側と裏面側とで収縮力がバランスし、太陽電池セル1の反りが低減される。さらに、タブリード50のストレスリリーフ部54は断面積が一定であるため、1本のタブリード50の抵抗値が従来の反り対策のタブリードより少なくなる。この結果、太陽電池モジュールにおいて、発生する電力ロスが少なくなり、モジュール効率を従来の反り対策を施したものよりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本実施形態に係る太陽電池セルを示す図である。
【図2】第1の実施形態に係るタブリードの構成を示す図である。
【図3】太陽電池ストリングの構成を示す図である。
【図4】太陽電池セルの反りを低減される作用について理解を容易にするための図である。
【図5】太陽電池モジュールの構成を示す図である。
【図6】従来のタブリードを用いて太陽電池ストリングを構成する一例を示す図である。
【図7】第2の実施形態に係るタブリードの構成を示す図である。
【図8】第3の実施形態に係るタブリードの構成を示す図である。
【図9】従来の太陽電池セルの構成を示す図である。
【符号の説明】
【0054】
1、1´太陽電池セル
10 半導体基板
11 フィンガー部
12 バスバー部
13 裏面側電極
14 接続部
20 タブリード
21 第一の接続部
22 第二の接続部
23 直線部
24 ストレスリリーフ部
30 太陽電池ストリング
40 タブリード
41 第一の接続部
42 第二の接続部
43 直線部
44 ストレスリリーフ部
50 タブリード
51 第一の接続部
52 第二の接続部
53 直線部
54 ストレスリリーフ部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続することで構成される太陽電池モジュールであって、
前記タブリードは、前記太陽電池セルの照射面側において長手方向に亘って前記照射面側電極と接続される直線部を有し、前記太陽電池セルの裏面側において長手方向に伸縮できる伸縮部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項2】
前記タブリードは、前記裏面側において前記伸縮部と直線部とを有し、
前記伸縮部は、前記直線部より断面積が小さい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】
前記伸縮部は、直線部と直線部との間に設けられ、前記裏面側電極の電極面に沿って湾曲し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。
【請求項4】
前記伸縮部は、前記裏面側において両側に設けられた前記直線部と断面積が略同一であ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。
【請求項5】
前記伸縮部は、前記裏面側電極の電極面に対して垂直方向に湾曲し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。
【請求項6】
隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続することで構成される太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルの照射面側は、前記タブリードが長手方向に亘って接続され、
前記太陽電池セルの裏面側は、前記タブリードと接続されない非接続部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項7】
前記タブリードは、前記裏面側において伸縮部と直線部とを有し、
前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする請求項6に記載の太陽電池モジュール。
【請求項8】
前記伸縮部は、前記直線部より断面積が小さいことを特徴とする請求項7に記載の太陽電池モジュール。
【請求項9】
前記タブリードは、前記裏面側において直線部と直線部との間に設けられ、前記裏面側電極の電極面に沿って湾曲する伸縮部を有し、
前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする請求項6に記載の太陽電池モジュール。
【請求項10】
前記伸縮部は、前記裏面側において両側に設けられた前記直線部と断面積が略同一であ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。
【請求項11】
前記タブリードは、前記裏面側電極の電極面に対して垂直方向に湾曲する伸縮部を有し、
前記伸縮部は、前記非接続部に位置することを特徴とする請求項6に記載の太陽電池モジュール。
【請求項12】
隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続する太陽電池セルの接続方法であって、
前記タブリードのうち、直線部を有する第一の接続部を長手方向に亘って前記照射面側電極に接続すると共に長手方向に伸縮できる伸縮部と前記伸縮部の両側に設けられた直線部とを有する第二の接続部を前記裏面側電極の電極面に接続することを特徴とする太陽電池セルの接続方法。
【請求項13】
隣接する太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの照射面側電極と他方の太陽電池セルの裏面側電極とをタブリードにより接続する太陽電池セルの接続方法であって、
前記照射面側において、前記タブリードを長手方向に亘って接続し、
前記裏面側において、前記タブリードを、非接続部を有して接続することを特徴とする太陽電池セルの接続方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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