太陽電池構造体および太陽電池モジュール
【課題】太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】第１方向に配置された複数の太陽電池セルと太陽電池セルを接続する配線基板１１１とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板１１１には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられ、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材１１６または一体的にパターニングされた金属箔でによって電気的に接続されている太陽電池構造体と太陽電池モジュールである。
【解決手段】第１方向に配置された複数の太陽電池セルと太陽電池セルを接続する配線基板１１１とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板１１１には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられ、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材１１６または一体的にパターニングされた金属箔でによって電気的に接続されている太陽電池構造体と太陽電池モジュールである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池構造体および太陽電池モジュールに関し、特に、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールに関する。
【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を樹脂で封止することによって太陽電池モジュールを作製して太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図８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８０２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８１８中に封止された構成を有している。また、太陽電池ストリングを封止した透明樹脂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と電気的に接続するための接続用部材８１６が設けられている。
【０００６】
現在、太陽光発電システムは、次第に普及が進んでいるが、火力発電等に比べて発電コストが高いため、さらに普及を進めるために発電コストの低減が強く求められている。
【０００７】
発電コストを低減するための方法として、第１に、材料コストを低減する方法が挙げられる。第２に、太陽電池モジュールの発電効率を向上させる方法が挙げられる。すなわち、同一の材料コストで発電効率を向上させることができる場合には、相対的に発電コストの低減につながる。
【０００８】
しかしながら、材料コストを低減するためにシリコン基板を薄型化した場合には、シリコン基板の薄型化に伴って太陽電池セルが薄型化した際に、太陽電池モジュールの作製時のインターコネクタによる太陽電池セルの配線作業において太陽電池セルに割れが発生することがあった。
【０００９】
また、図８に示すように、インターコネクタ８２２を太陽電池セルの受光面側電極（図示せず）と他の太陽電池セルの裏面側電極８０７とを接続する際に、太陽電池セル間にインターコネクタ８２２を通すための隙間が必要となり、さらにその隙間は、太陽電池セルの端部にかかる負荷をできるだけ緩和するためにある程度の広さで開ける必要がある。そのため、太陽電池モジュール内における太陽電池セルの充填率が低くなり、ひいては、太陽電池モジュールの発電効率が低下する要因となっていた。
【００１０】
また、近年、シリコン基板の裏面に第１導電型用電極と第２導電型用電極（すなわち、ｐ型用電極とｎ型用電極）の双方を有するいわゆる裏面電極型太陽電池セルの開発が進められている。この裏面電極型太陽電池セルを用いることで、セル間の接続をセルの裏面側だけで行なうことができる。
【００１１】
しかしながら、裏面電極型太陽電池セルにおいても、シリコン基板の薄型化による裏面電極型太陽電池セルの割れの発生の問題および太陽電池モジュールの発電効率の向上の問題がある。
【００１２】
そこで、特許文献１においては、裏面電極型太陽電池セルの割れ防止および太陽電池モジュールのＦ．Ｆ向上のために、特許文献２においては、裏面電極型太陽電池セルの割れ防止のために、裏面電極型太陽電池セルを配線基板に接続する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３４０３６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１の方法においては、太陽電池モジュール内における裏面電極型太陽電池セルの充填率を向上させて、太陽電池モジュールの発電効率を向上させるという点についてまで想到するに至っていない。
【００１５】
また、特許文献２の方法においては、１つの裏面電極型太陽電池セルに配線基板を接続してから、さらに配線基板を接続したそれぞれの裏面電極型太陽電池セル同士を接続するという複雑な工程を経て作製する必要がある。また、スルーホールを設けたプリント基板を用いて裏面電極型太陽電池セルを接続することで、太陽電池モジュール内の裏面電極型太陽電池セルの充填率を上げることを提案しているが、太陽電池モジュールのＦ．Ｆを低下させずに裏面電極型太陽電池セルの充填率を上げるという考えに至っていない。また、スルーホールを設けた両面プリント基板は、太陽電池モジュールへの使用を考えた場合には非常に高価であり、市販の太陽電池モジュールへの使用には適さない。
【００１６】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて、太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられており、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている太陽電池構造体である。
【００１８】
また、本発明は、第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられており、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている太陽電池構造体である。
【００１９】
ここで、本発明の太陽電池構造体において、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】
また、本発明の太陽電池構造体においては、バスバー電極の少なくとも一部が、太陽電池セルの受光面側とは反対側に折り曲げられていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の太陽電池構造体において、バスバー電極は、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。
【００２２】
また、本発明の太陽電池構造体において、配線基板は、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板であることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池構造体が樹脂で封止されている太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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３】図１に示す配線基板の模式的な平面図である。
【図４】図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セルを図３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ストリングの模式的な概略断面図である。
【図５】本発明に用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な平面図である。
【図６】本発明に用いられる太陽電池構造体の他の一例の模式的な平面図である。
【図７】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図解するための模式的な断面図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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からの露出表面に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。
【００２８】
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のうち一方の裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極１０６と他方の裏面電極型太陽電池セルの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が直列に接続されて、太陽電池ストリングが構成されている。
【００２９】
図２に、図１に示す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。
【００３０】
図３に、図１に示す配線基板１１１の模式的な平面図を示す。ここで、配線基板１１１の表面上には、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電極１１３が備えられている。
【００３１】
また、配線基板１１１の長手方向の一方の端部に設置されたｐ型用配線１１０には集電用のバスバーｐ電極１１４が電気的に接続されており、他方の端部に設置されたｎ型用配線１０９には集電用のバスバーｎ電極１１５が電気的に接続されている。
【００３２】
さらに、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５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。
【００３３】
ここで、配線基板１１１としては、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ることが好ましい。
【００３４】
また、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５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。
【００３５】
なお、図３においては、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５のそれぞれの領域を破線によって分けているが、図３に示す分け方に限定されるものではない。
【００３６】
図４に、図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図３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ストリングの模式的な概略断面図を示す。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上のｎ型用配線１０９と導電性物質１０８を介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上のｐ型用配線１１０と導電性物質１０８を介して電気的に接続されている。ここで、導電性物質としては、たとえば、はんだまたは導電性接着剤等を用いることができる。
【００３７】
図５に、本発明に用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な平面図を示す。ここで、太陽電池構造体は、図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図３に示す配線基板１１１に電気的に接続して構成された隣接する太陽電池ストリングのうち一方の太陽電池ストリングのバスバーｐ電極１１４と他方の太陽電池ストリングのバスバーｎ電極１１５とを導電性部材１１６で電気的に接続することによって構成されている。
【００３８】
図５に示す構成の太陽電池構造体においては、複数の裏面電極型太陽電池セル１００を配線基板１１１上で電気的に接続して形成された太陽電池ストリング同士を電気的に接続することになるため、個々の太陽電池ストリングのハンドリングが容易であり、はんだや導電性接着剤等を用いた裏面電極型太陽電池セル１００と配線基板１１１との接続のために使用するリフロー炉が小さくて済み、温度制御や作業性が容易であるとの利点がある。
【００３９】
ここで、太陽電池モジュールのＦ．Ｆ（Fill Factor）を落とさないようにする観点からは、図５に示す太陽電池構造体においては、配線材の断面積を大きくすることが好ましく、特に太陽電池ストリングのバスバーｐ電極１１４と他方の太陽電池ストリングのバスバーｎ電極１１５および導電性部材１１６の断面積を大きくすることが重要である（図６においても同様）。
【００４０】
図６に、本発明に用いられる太陽電池構造体の他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、太陽電池構造体は、図２に示す裏面を有する複数の裏面電極型太陽電池セル１００がｐ型用配線およびｎ型用配線が形成された１枚の配線基板１１１上に設置されて電気的に接続されることにより構成されている。
【００４１】
また、図６に示す構成の太陽電池構造体においては、配線基板１１１が１枚しか用いられていないので、配線基板１１１同士を電気的に接続する必要がない点に利点がある。
【００４２】
また、図６に示す太陽電池構造体において、太陽電池構造体の電気抵抗を低減する観点から、図６に示すように、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バスバー電極部１２２に導電性部材１１６を電気的に接続してもよい。
【００４３】
なお、図５および図６に示す導電性部材１１６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ることができる。
【００４４】
そして、上記の構成の太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部のバスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５が形成されている配線基板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太陽電池構造体を封止することによって、図１に示す太陽電池モジュールが得られる。
【００４５】
ここで、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基材１１９との間のＥＶＡ等の透明樹脂１１８中に、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部が絶縁性の棒材１２１を軸として折り曲げられて封止される。そして、太陽電池構造体を封止している透明基板１１７、透明樹脂１１８および基材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を嵌め込んで、図１に示す太陽電池モジュールが得られる。
【００４６】
このように、バスバーｐ電極１１４、バスバーｎ電極１１５等のバスバー部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することによって、バスバー部および導電性部材１１６の設計自由度が上がり、太陽電池ストリング間の直列抵抗を低減するために、バスバー部および導電性部材１１６の幅を広くして断面積を大きくすることができるため、太陽電池モジュールの作製時のＦ．Ｆの低下を抑えることができ、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。
【００４７】
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。
【００４８】
まず、図７（ａ）に示すように、上述した方法により、図５または図６に示す構成の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。
【００４９】
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。
【００５０】
一般に、太陽電池構造体を透明樹脂１１８等に封止してその外周を枠体１２０で枠締めすると、透明基板１１７の周縁からたとえば５〜１０ｍｍ程度の幅が枠体１２０で被覆されて発電に寄与しない影になる（太陽電池モジュールの受光面のうち枠体１２０による影以外の部分が太陽電池モジュールの受光部となる）。
【００５１】
したがって、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、配線基板１１１の折り曲げ後の太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００以外の周縁部（例えばバスバー部の一部や棒材１２１）が枠体１２０による影に収まるように、つまり、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。
【００５２】
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場合があることから、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。
【００５３】
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基材１１９との間の透明樹脂１１８中に封止し、そ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を作製する。
【００５４】
以上のようにして作製した太陽電池モジュールにおいては、太陽電池ストリング間の接続抵抗を低減するために配線の幅を広くする等の理由により、たとえば図５または図６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（たとえば図５および図６においては、図５および図６の紙面の上下方向）における太陽電池構造体の折り曲げ前の長さＬ１が、図１に示す裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における太陽電池モジュールの受光部の長さＬ２よりも長くなる場合がある。
【００５５】
このような場合でも、本発明においては、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受光部の面積に対する裏面電極型太陽電池１００の受光面の総面積が占める割合である充填率を向上させることができるため、太陽電池モジュールの発電効率を向上することができる。また、本発明においては、配線基板１１１の配線の幅を広げて太陽電池ストリング間の接続抵抗を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。
【００５６】
また、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の割れの発生が低減する。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の薄型化への対応も可能となる。
【００５７】
さらに、本発明においては、裏面電極型太陽電池セル１００のそれぞれについて１枚づつ配線基板１１１を設ける必要がないことから、太陽電池モジュールの作製も容易化することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、上記においては、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部の双方を折り曲げる場合について説明したが、本発明においては太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部のいずれか一方のみを折り曲げてもよい。ただし、太陽電池モジュールにおける裏面電極型太陽電池セル１００の充填率を向上させる観点からは、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部の双方を折り曲げることが好ましい。
【００６１】
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。
【実施例】
【００６２】
まず、図２に示す構成の裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を用意する。ここで、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面は１辺が１００ｍｍの正方形であって、櫛形状のｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７がそれぞれの櫛歯状電極が向かい合うように、かつ互いの櫛歯状電極が１本ずつ交互に配列されるように形成される。
【００６３】
また、ＰＥＮからなるフィルムからなる配線基板１１１の表面の全面に１８μｍの厚さの銅箔を形成した後に、図３に示す形状となるように、銅箔の一部をエッチングにより除去して、配線基板１１１上に残された銅箔からなるｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５を形成する。これにより、４枚の裏面電極型太陽電池セル１００が直列に電気的に接続できるような配線が形成される。
【００６４】
ここで、接続用電極１１３は、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００間の距離が１ｍｍとなるように設計されている。また、スリット１１２より外側の銅箔は５０ｍｍとなるように設計されている。
【００６５】
次に、リフロー炉を用いて、図４に示すように、裏面電極型太陽電池１００のｎ型用電極１０６と配線基板１１１上のｎ型用配線１０９とをはんだからなる導電性物質１０８を介して電気的に接続するとともに、ｐ型用電極１０７と配線基板１１１上のｐ型用配線１１０とをはんだからなる導電性物質１０８を介して電気的に接続することによって、裏面電極型太陽電池セル１００を直列に接続した太陽電池ストリングを形成する。
【００６６】
次に、図５に示すように、上記のようにして作製した太陽電池ストリングを４つ用意し、これらの太陽電池ストリングを導電性部材１１６としてインターコネクタを用いて直列に接続することによって、太陽電池構造体を作製する。ここで、インターコネクタからなる導電性部材１１６としては、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１を折り曲げたときに裏面電極型太陽電池セル１００に負荷がかからないように、厚さ０．０８ｍｍ、断面積が十分に大きくなるように幅３０ｍｍの銅箔をはんだコートした薄く幅の広いものを用いている。
【００６７】
その後、ガラスからなる透明基板１１７にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを設置した上に、裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側が下側になるように上記の太陽電池構造体を設置し、図７（ａ）に示すように、スリット１１２の位置に合わせて直径１．５ｍｍのアクリル製の棒材１２１を設置する。
【００６８】
その後、図７（ｂ）に示すように、棒材１２１を軸として、スリット１１２の外側の太陽電池構造体の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側と反対側に折り曲げ、その上にＥＶＡシートと耐候性フィルムからなる基材１１９を設置し、脱気加熱して重ね合わせたＥＶＡシートを、さらに加熱することによってＥＶＡを架橋することで太陽電池構造体をＥＶＡからなる透明樹脂１１８中に封止する。
【００６９】
最後に、枠体１２０により、基材１１９、透明樹脂１１８および透明基板１１７の積層体の外周を枠締めすることによって、図１に示す構成の太陽電池モジュールを作製する。ここで、太陽電池モジュールは、透明基板１１７の周縁から１０ｍｍの幅で影になる部分ができる。また、配線基板１１１を折り返したときに、裏面電極型太陽電池セル１００よりも外側になる部分は５ｍｍとなっている。また、枠体１２０の枠締めは、枠体１２０と枠体１２０に最近接する裏面電極型太陽電池セル１００との距離が２ｍｍとなるように行なっている。
【００７０】
以上のようにして作製された太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの受光部に対して裏面電極型太陽電池セル１００の充填率が非常に高くなるため、太陽電池モジュールの高い発電効率が得られる。また、太陽電池ストリング間の配線による直列抵抗を低くすることができるため、太陽電池モジュールの優れたＦ．Ｆを得ることができる。
【００７１】
さらに、以上のようにして作製された太陽電池モジュールは、その作製が簡易であり、裏面電極型太陽電池セル１００の薄型化にも対応することが可能である。
【００７２】
今回開示された実施の形態および実施例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】
【００７３】
本発明によれば、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００ 裏面電極型太陽電池セル、１０１，８０１ シリコン基板、１０２，８０２ 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、１０８ 導電性物質、１０９ ｎ型用配線、１１０ ｐ型用配線、１１１ 配線基板、１１２ スリット、１１３ 接続用電極、１１４ バスバーｐ電極、１１５ バスバーｎ電極、１１６ 導電性部材、１１７ 透明基板、１１８，８１８ 透明樹脂、１１９ 基材、１２０ 枠体、１２１ 棒材、１２２ バスバー電極部、８０７ 裏面側電極、８１６ 接続用部材、８１７ ガラス基板、８１９ 耐候性フィルム、８２０ アルミニウム枠、８２２ インターコネクタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池構造体および太陽電池モジュールに関し、特に、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールに関する。
【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を樹脂で封止することによって太陽電池モジュールを作製して太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図８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８０２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８１８中に封止された構成を有している。また、太陽電池ストリングを封止した透明樹脂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と電気的に接続するための接続用部材８１６が設けられている。
【０００６】
現在、太陽光発電システムは、次第に普及が進んでいるが、火力発電等に比べて発電コストが高いため、さらに普及を進めるために発電コストの低減が強く求められている。
【０００７】
発電コストを低減するための方法として、第１に、材料コストを低減する方法が挙げられる。第２に、太陽電池モジュールの発電効率を向上させる方法が挙げられる。すなわち、同一の材料コストで発電効率を向上させることができる場合には、相対的に発電コストの低減につながる。
【０００８】
しかしながら、材料コストを低減するためにシリコン基板を薄型化した場合には、シリコン基板の薄型化に伴って太陽電池セルが薄型化した際に、太陽電池モジュールの作製時のインターコネクタによる太陽電池セルの配線作業において太陽電池セルに割れが発生することがあった。
【０００９】
また、図８に示すように、インターコネクタ８２２を太陽電池セルの受光面側電極（図示せず）と他の太陽電池セルの裏面側電極８０７とを接続する際に、太陽電池セル間にインターコネクタ８２２を通すための隙間が必要となり、さらにその隙間は、太陽電池セルの端部にかかる負荷をできるだけ緩和するためにある程度の広さで開ける必要がある。そのため、太陽電池モジュール内における太陽電池セルの充填率が低くなり、ひいては、太陽電池モジュールの発電効率が低下する要因となっていた。
【００１０】
また、近年、シリコン基板の裏面に第１導電型用電極と第２導電型用電極（すなわち、ｐ型用電極とｎ型用電極）の双方を有するいわゆる裏面電極型太陽電池セルの開発が進められている。この裏面電極型太陽電池セルを用いることで、セル間の接続をセルの裏面側だけで行なうことができる。
【００１１】
しかしながら、裏面電極型太陽電池セルにおいても、シリコン基板の薄型化による裏面電極型太陽電池セルの割れの発生の問題および太陽電池モジュールの発電効率の向上の問題がある。
【００１２】
そこで、特許文献１においては、裏面電極型太陽電池セルの割れ防止および太陽電池モジュールのＦ．Ｆ向上のために、特許文献２においては、裏面電極型太陽電池セルの割れ防止のために、裏面電極型太陽電池セルを配線基板に接続する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３４０３６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１の方法においては、太陽電池モジュール内における裏面電極型太陽電池セルの充填率を向上させて、太陽電池モジュールの発電効率を向上させるという点についてまで想到するに至っていない。
【００１５】
また、特許文献２の方法においては、１つの裏面電極型太陽電池セルに配線基板を接続してから、さらに配線基板を接続したそれぞれの裏面電極型太陽電池セル同士を接続するという複雑な工程を経て作製する必要がある。また、スルーホールを設けたプリント基板を用いて裏面電極型太陽電池セルを接続することで、太陽電池モジュール内の裏面電極型太陽電池セルの充填率を上げることを提案しているが、太陽電池モジュールのＦ．Ｆを低下させずに裏面電極型太陽電池セルの充填率を上げるという考えに至っていない。また、スルーホールを設けた両面プリント基板は、太陽電池モジュールへの使用を考えた場合には非常に高価であり、市販の太陽電池モジュールへの使用には適さない。
【００１６】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて、太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられており、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている太陽電池構造体である。
【００１８】
また、本発明は、第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、配線基板には、セル接続用配線と、第１方向に隣接する太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、第１方向の両端部に配置されて太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが設けられており、太陽電池ストリングの複数が第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合うバスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている太陽電池構造体である。
【００１９】
ここで、本発明の太陽電池構造体において、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】
また、本発明の太陽電池構造体においては、バスバー電極の少なくとも一部が、太陽電池セルの受光面側とは反対側に折り曲げられていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の太陽電池構造体において、バスバー電極は、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。
【００２２】
また、本発明の太陽電池構造体において、配線基板は、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板であることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池構造体が樹脂で封止されている太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには安価で簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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３】図１に示す配線基板の模式的な平面図である。
【図４】図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セルを図３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ストリングの模式的な概略断面図である。
【図５】本発明に用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な平面図である。
【図６】本発明に用いられる太陽電池構造体の他の一例の模式的な平面図である。
【図７】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図解するための模式的な断面図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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からの露出表面に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。
【００２８】
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のうち一方の裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極１０６と他方の裏面電極型太陽電池セルの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が直列に接続されて、太陽電池ストリングが構成されている。
【００２９】
図２に、図１に示す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。
【００３０】
図３に、図１に示す配線基板１１１の模式的な平面図を示す。ここで、配線基板１１１の表面上には、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電極１１３が備えられている。
【００３１】
また、配線基板１１１の長手方向の一方の端部に設置されたｐ型用配線１１０には集電用のバスバーｐ電極１１４が電気的に接続されており、他方の端部に設置されたｎ型用配線１０９には集電用のバスバーｎ電極１１５が電気的に接続されている。
【００３２】
さらに、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５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。
【００３３】
ここで、配線基板１１１としては、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ることが好ましい。
【００３４】
また、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５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。
【００３５】
なお、図３においては、ｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５のそれぞれの領域を破線によって分けているが、図３に示す分け方に限定されるものではない。
【００３６】
図４に、図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図３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ストリングの模式的な概略断面図を示す。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上のｎ型用配線１０９と導電性物質１０８を介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上のｐ型用配線１１０と導電性物質１０８を介して電気的に接続されている。ここで、導電性物質としては、たとえば、はんだまたは導電性接着剤等を用いることができる。
【００３７】
図５に、本発明に用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な平面図を示す。ここで、太陽電池構造体は、図２に示す裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を図３に示す配線基板１１１に電気的に接続して構成された隣接する太陽電池ストリングのうち一方の太陽電池ストリングのバスバーｐ電極１１４と他方の太陽電池ストリングのバスバーｎ電極１１５とを導電性部材１１６で電気的に接続することによって構成されている。
【００３８】
図５に示す構成の太陽電池構造体においては、複数の裏面電極型太陽電池セル１００を配線基板１１１上で電気的に接続して形成された太陽電池ストリング同士を電気的に接続することになるため、個々の太陽電池ストリングのハンドリングが容易であり、はんだや導電性接着剤等を用いた裏面電極型太陽電池セル１００と配線基板１１１との接続のために使用するリフロー炉が小さくて済み、温度制御や作業性が容易であるとの利点がある。
【００３９】
ここで、太陽電池モジュールのＦ．Ｆ（Fill Factor）を落とさないようにする観点からは、図５に示す太陽電池構造体においては、配線材の断面積を大きくすることが好ましく、特に太陽電池ストリングのバスバーｐ電極１１４と他方の太陽電池ストリングのバスバーｎ電極１１５および導電性部材１１６の断面積を大きくすることが重要である（図６においても同様）。
【００４０】
図６に、本発明に用いられる太陽電池構造体の他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、太陽電池構造体は、図２に示す裏面を有する複数の裏面電極型太陽電池セル１００がｐ型用配線およびｎ型用配線が形成された１枚の配線基板１１１上に設置されて電気的に接続されることにより構成されている。
【００４１】
また、図６に示す構成の太陽電池構造体においては、配線基板１１１が１枚しか用いられていないので、配線基板１１１同士を電気的に接続する必要がない点に利点がある。
【００４２】
また、図６に示す太陽電池構造体において、太陽電池構造体の電気抵抗を低減する観点から、図６に示すように、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バスバー電極部１２２に導電性部材１１６を電気的に接続してもよい。
【００４３】
なお、図５および図６に示す導電性部材１１６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ることができる。
【００４４】
そして、上記の構成の太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部のバスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５が形成されている配線基板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太陽電池構造体を封止することによって、図１に示す太陽電池モジュールが得られる。
【００４５】
ここで、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基材１１９との間のＥＶＡ等の透明樹脂１１８中に、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における両端部が絶縁性の棒材１２１を軸として折り曲げられて封止される。そして、太陽電池構造体を封止している透明基板１１７、透明樹脂１１８および基材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を嵌め込んで、図１に示す太陽電池モジュールが得られる。
【００４６】
このように、バスバーｐ電極１１４、バスバーｎ電極１１５等のバスバー部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することによって、バスバー部および導電性部材１１６の設計自由度が上がり、太陽電池ストリング間の直列抵抗を低減するために、バスバー部および導電性部材１１６の幅を広くして断面積を大きくすることができるため、太陽電池モジュールの作製時のＦ．Ｆの低下を抑えることができ、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。
【００４７】
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。
【００４８】
まず、図７（ａ）に示すように、上述した方法により、図５または図６に示す構成の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。
【００４９】
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。
【００５０】
一般に、太陽電池構造体を透明樹脂１１８等に封止してその外周を枠体１２０で枠締めすると、透明基板１１７の周縁からたとえば５〜１０ｍｍ程度の幅が枠体１２０で被覆されて発電に寄与しない影になる（太陽電池モジュールの受光面のうち枠体１２０による影以外の部分が太陽電池モジュールの受光部となる）。
【００５１】
したがって、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、配線基板１１１の折り曲げ後の太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００以外の周縁部（例えばバスバー部の一部や棒材１２１）が枠体１２０による影に収まるように、つまり、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。
【００５２】
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場合があることから、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。
【００５３】
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基材１１９との間の透明樹脂１１８中に封止し、そ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を作製する。
【００５４】
以上のようにして作製した太陽電池モジュールにおいては、太陽電池ストリング間の接続抵抗を低減するために配線の幅を広くする等の理由により、たとえば図５または図６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（たとえば図５および図６においては、図５および図６の紙面の上下方向）における太陽電池構造体の折り曲げ前の長さＬ１が、図１に示す裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向における太陽電池モジュールの受光部の長さＬ２よりも長くなる場合がある。
【００５５】
このような場合でも、本発明においては、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受光部の面積に対する裏面電極型太陽電池１００の受光面の総面積が占める割合である充填率を向上させることができるため、太陽電池モジュールの発電効率を向上することができる。また、本発明においては、配線基板１１１の配線の幅を広げて太陽電池ストリング間の接続抵抗を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。
【００５６】
また、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の割れの発生が低減する。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の薄型化への対応も可能となる。
【００５７】
さらに、本発明においては、裏面電極型太陽電池セル１００のそれぞれについて１枚づつ配線基板１１１を設ける必要がないことから、太陽電池モジュールの作製も容易化することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、上記においては、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部の双方を折り曲げる場合について説明したが、本発明においては太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部のいずれか一方のみを折り曲げてもよい。ただし、太陽電池モジュールにおける裏面電極型太陽電池セル１００の充填率を向上させる観点からは、太陽電池構造体の裏面電極型太陽電池セル１００の接続方向の両端部の双方を折り曲げることが好ましい。
【００６１】
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。
【実施例】
【００６２】
まず、図２に示す構成の裏面を有する裏面電極型太陽電池セル１００を用意する。ここで、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面は１辺が１００ｍｍの正方形であって、櫛形状のｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７がそれぞれの櫛歯状電極が向かい合うように、かつ互いの櫛歯状電極が１本ずつ交互に配列されるように形成される。
【００６３】
また、ＰＥＮからなるフィルムからなる配線基板１１１の表面の全面に１８μｍの厚さの銅箔を形成した後に、図３に示す形状となるように、銅箔の一部をエッチングにより除去して、配線基板１１１上に残された銅箔からなるｎ型用配線１０９、ｐ型用配線１１０、接続用電極１１３、バスバーｐ電極１１４およびバスバーｎ電極１１５を形成する。これにより、４枚の裏面電極型太陽電池セル１００が直列に電気的に接続できるような配線が形成される。
【００６４】
ここで、接続用電極１１３は、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００間の距離が１ｍｍとなるように設計されている。また、スリット１１２より外側の銅箔は５０ｍｍとなるように設計されている。
【００６５】
次に、リフロー炉を用いて、図４に示すように、裏面電極型太陽電池１００のｎ型用電極１０６と配線基板１１１上のｎ型用配線１０９とをはんだからなる導電性物質１０８を介して電気的に接続するとともに、ｐ型用電極１０７と配線基板１１１上のｐ型用配線１１０とをはんだからなる導電性物質１０８を介して電気的に接続することによって、裏面電極型太陽電池セル１００を直列に接続した太陽電池ストリングを形成する。
【００６６】
次に、図５に示すように、上記のようにして作製した太陽電池ストリングを４つ用意し、これらの太陽電池ストリングを導電性部材１１６としてインターコネクタを用いて直列に接続することによって、太陽電池構造体を作製する。ここで、インターコネクタからなる導電性部材１１６としては、太陽電池構造体の両端部の配線基板１１１を折り曲げたときに裏面電極型太陽電池セル１００に負荷がかからないように、厚さ０．０８ｍｍ、断面積が十分に大きくなるように幅３０ｍｍの銅箔をはんだコートした薄く幅の広いものを用いている。
【００６７】
その後、ガラスからなる透明基板１１７にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを設置した上に、裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側が下側になるように上記の太陽電池構造体を設置し、図７（ａ）に示すように、スリット１１２の位置に合わせて直径１．５ｍｍのアクリル製の棒材１２１を設置する。
【００６８】
その後、図７（ｂ）に示すように、棒材１２１を軸として、スリット１１２の外側の太陽電池構造体の配線基板１１１の部分を裏面電極型太陽電池セル１００の受光面側と反対側に折り曲げ、その上にＥＶＡシートと耐候性フィルムからなる基材１１９を設置し、脱気加熱して重ね合わせたＥＶＡシートを、さらに加熱することによってＥＶＡを架橋することで太陽電池構造体をＥＶＡからなる透明樹脂１１８中に封止する。
【００６９】
最後に、枠体１２０により、基材１１９、透明樹脂１１８および透明基板１１７の積層体の外周を枠締めすることによって、図１に示す構成の太陽電池モジュールを作製する。ここで、太陽電池モジュールは、透明基板１１７の周縁から１０ｍｍの幅で影になる部分ができる。また、配線基板１１１を折り返したときに、裏面電極型太陽電池セル１００よりも外側になる部分は５ｍｍとなっている。また、枠体１２０の枠締めは、枠体１２０と枠体１２０に最近接する裏面電極型太陽電池セル１００との距離が２ｍｍとなるように行なっている。
【００７０】
以上のようにして作製された太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの受光部に対して裏面電極型太陽電池セル１００の充填率が非常に高くなるため、太陽電池モジュールの高い発電効率が得られる。また、太陽電池ストリング間の配線による直列抵抗を低くすることができるため、太陽電池モジュールの優れたＦ．Ｆを得ることができる。
【００７１】
さらに、以上のようにして作製された太陽電池モジュールは、その作製が簡易であり、裏面電極型太陽電池セル１００の薄型化にも対応することが可能である。
【００７２】
今回開示された実施の形態および実施例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】
【００７３】
本発明によれば、太陽電池セルの薄型化に対応することができるとともに太陽電池モジュールの発電効率および特性を向上させることができ、さらには簡易に作製することが可能な太陽電池構造体および太陽電池モジュールを提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００ 裏面電極型太陽電池セル、１０１，８０１ シリコン基板、１０２，８０２ 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、１０８ 導電性物質、１０９ ｎ型用配線、１１０ ｐ型用配線、１１１ 配線基板、１１２ スリット、１１３ 接続用電極、１１４ バスバーｐ電極、１１５ バスバーｎ電極、１１６ 導電性部材、１１７ 透明基板、１１８，８１８ 透明樹脂、１１９ 基材、１２０ 枠体、１２１ 棒材、１２２ バスバー電極部、８０７ 裏面側電極、８１６ 接続用部材、８１７ ガラス基板、８１９ 耐候性フィルム、８２０ アルミニウム枠、８２２ インターコネクタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、
前記配線基板には、セル接続用配線と、前記第１方向に隣接する前記太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、前記第１方向の両端部に配置されて、前記太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが備えられており、
前記太陽電池ストリングの複数が前記第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合う前記バスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている、太陽電池構造体。
【請求項２】
第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、
前記配線基板には、セル接続用配線と、前記第１方向に隣接する前記太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、前記第１方向の両端部に配置されて前記太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが備えられており、
前記太陽電池ストリングの複数が前記第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合う前記バスバー電極同士の少なくとも１組が一体的にパターニングされた金属箔で構成されることによって電気的に接続されている、太陽電池構造体。
【請求項３】
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、請求項１または２に記載の太陽電池構造体。
【請求項４】
前記バスバー電極の少なくとも一部が、前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に折り曲げられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項５】
前記バスバー電極は、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、請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項６】
前記配線基板は、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板である、請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池構造体が、樹脂で封止されている、太陽電池モジュール。
【請求項１】
第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、
前記配線基板には、セル接続用配線と、前記第１方向に隣接する前記太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、前記第１方向の両端部に配置されて、前記太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが備えられており、
前記太陽電池ストリングの複数が前記第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合う前記バスバー電極同士の少なくとも１組が導電性部材によって電気的に接続されている、太陽電池構造体。
【請求項２】
第１方向に配置された複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを接続する配線基板とを備える太陽電池ストリングを有し、
前記配線基板には、セル接続用配線と、前記第１方向に隣接する前記太陽電池セル同士を接続する接続用電極と、前記第１方向の両端部に配置されて前記太陽電池セルが発生する電力を取り出すバスバー電極とが備えられており、
前記太陽電池ストリングの複数が前記第１方向と交差する第２方向に複数配置され、隣り合う前記バスバー電極同士の少なくとも１組が一体的にパターニングされた金属箔で構成されることによって電気的に接続されている、太陽電池構造体。
【請求項３】
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、請求項１または２に記載の太陽電池構造体。
【請求項４】
前記バスバー電極の少なくとも一部が、前記太陽電池セルの受光面側とは反対側に折り曲げられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項５】
前記バスバー電極は、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、請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項６】
前記配線基板は、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板である、請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池構造体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池構造体が、樹脂で封止されている、太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９３６１０（Ｐ２０１３−９３６１０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−６３０９（Ｐ２０１３−６３０９）
【出願日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【分割の表示】特願２００７−２０５６８１（Ｐ２００７−２０５６８１）の分割
【原出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【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２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【分割の表示】特願２００７−２０５６８１（Ｐ２００７−２０５６８１）の分割
【原出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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