(57)【要約】【課題】接続部材が受光面側集電電極と裏面側集電電極との間からはみ出たとしても、太陽電池セルの側面にまで達することを抑制する。【解決手段】受光面に対して平面視した場合において、複数の太陽電池セル２…２のうち、一の太陽電池セル２の受光面側集電電極２５ａの一部と、前記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セル２の裏面側集電電極の一部とが重なった状態で接続部材３を介して接続されており、前記接続部材３は、前記受光面側集電電極２５ａと前記裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有しており、少なくとも、前記受光面における前記受光面側集電電極２５ａの近傍、または、前記裏面における前記裏面側集電電極の近傍には、前記受光面または前記裏面よりも、前記接続部材３に対して濡れ性の低い緩衝部４が形成されている。【選択図】図４
2020155684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルと導電性の接続部材とを備える太陽電池ストリングであって、
前記複数の太陽電池セルの各々は、受光面に設けられた受光面側集電電極と、裏面に設けられた裏面側集電電極とを備え、
前記受光面に対して平面視した場合において、前記複数の太陽電池セルのうち、一の太陽電池セルの前記受光面側集電電極の一部と、前記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの前記裏面側集電電極の一部とが重なった状態で前記接続部材を介して接続されており、
前記接続部材は、前記受光面側集電電極と前記裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有しており、
少なくとも、前記受光面における前記受光面側集電電極の近傍、または、前記裏面における前記裏面側集電電極の近傍には、前記受光面または前記裏面よりも、前記接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部が形成されている太陽電池ストリング。
【請求項２】
前記複数の太陽電池セルの各々は、少なくとも前記受光面または前記裏面にテクスチャ構造による凹凸を有し、
前記緩衝部は、前記テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を有する、請求項１に記載の太陽電池ストリング。
【請求項３】
前記緩衝部は、前記テクスチャ構造による凹凸を覆う被覆層を含む、請求項２に記載の太陽電池ストリング。
【請求項４】
複数の太陽電池セルと導電性の接続部材とを備える太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池セルの各々は、受光面に設けられた受光面側集電電極と、裏面に設けられた裏面側集電電極とを備え、
前記受光面に対して平面視した場合において、前記複数の太陽電池セルのうち、一の太陽電池セルの前記受光面側集電電極の一部と、前記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの前記裏面側集電電極の一部とが重なった状態で前記接続部材を介して接続されており、
前記接続部材は、前記受光面側集電電極と前記裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有しており、
少なくとも、前記受光面における前記受光面側集電電極の近傍、または、前記裏面における前記裏面側集電電極の近傍には、前記受光面または前記裏面よりも、前記接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部が形成されている太陽電池モジュール。
【請求項５】
少なくとも受光面または裏面にテクスチャ構造による凹凸を有すると共に、前記受光面に設けられた受光面側集電電極と、前記裏面に設けられた裏面側集電電極とを備える太陽電池セルの製造方法であって、
前記受光面側集電電極及び前記裏面側集電電極を形成する際、前記各電極の原料である導電性の電極原料ペーストを形成予定位置に塗布し、
塗布の後、前記電極原料ペーストに含まれていた液状樹脂のうち少なくとも一部が、前記受光面及び前記裏面における前記電極原料ペーストの塗布位置の近傍に染み出て固まることにより、前記テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域が形成される、太陽電池セルの製造方法。
【請求項６】
前記電極原料ペーストが、導電性粒子と前記液状樹脂との混合物である、請求項５に記載の太陽電池セルの製造方法。
【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を形成するための太陽電池ストリング、及び、複数の太陽電池ストリングが集合した太陽電池モジュール、及び、太陽電池ストリングを構成する太陽電池セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面視で略長方形状である複数の太陽電池セルを、例えば屋根板を葺くようにして、各太陽電池セルにおける長辺が重なるように、短辺と略平行な方向に順次配置していくシングリング接続(shingling connection)によって形成された太陽電池ストリングがある。これは例えば、特許文献１に記載されている（図１、図２Ａ等参照）。
【０００３】
また、太陽電池セルは、受光面または裏面にテクスチャ構造による凹凸を有することも知られている（例えば特許文献２における図３参照）。
【０００４】
各太陽電池セルの受光面には受光面側集電電極が設けられ、裏面には裏面側集電電極が設けられている。シングリング接続により、複数の太陽電池セルのうち、一の太陽電池の受光面側集電電極の一部と、隣接する他の太陽電池セルの裏面側集電電極の一部とが重なるように接続部材を介して接続される。接続部材は導電性を有し、受光面側集電電極と裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有するペースト状の部材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１７−５１７１４５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８７０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで接続部材は、通常では受光面側集電電極と裏面側集電電極との間に挟まれて位置する。しかし、接続部材が流動性を有することから、受光面側集電電極と裏面側集電電極との間からはみ出てしまうことがある。そうなった場合、はみ出た接続部材が受光面または裏面に流れ、接続部材に対して濡れ性の高い（言い換えると、濡れやすい、または、親液性である）、テクスチャ構造による凹凸を伝って、太陽電池セルの側面にまで達してしまう可能性がある。こうなると意図しない表裏の短絡が発生して太陽電池セル、及び、複数の太陽電池セルの集合体である太陽電池ストリングの出力低下を招くため不都合である。
【０００７】
そこで本発明は、接続部材が受光面側集電電極と裏面側集電電極との間からはみ出たとしても、太陽電池セルの側面にまで達することを抑制できる太陽電池ストリング、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の太陽電池セルと導電性の接続部材とを備える太陽電池ストリングであって、前記複数の太陽電池セルの各々は、受光面に設けられた受光面側集電電極と、裏面に設けられた裏面側集電電極とを備え、前記受光面に対して平面視した場合において、前記複数の太陽電池セルのうち、一の太陽電池セルの前記受光面側集電電極の一部と、前記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの前記裏面側集電電極の一部とが重なった状態で前記接続部材を介して接続されており、前記接続部材は、前記受光面側集電電極と前記裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有しており、少なくとも、前記受光面における前記受光面側集電電極の近傍、または、前記裏面における前記裏面側集電電極の近傍には、前記受光面または前記裏面よりも、前記接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部が形成されている太陽電池ストリングである。
【０００９】
また本発明は、複数の太陽電池セルと導電性の接続部材とを備える太陽電池モジュールであって、前記複数の太陽電池セルの各々は、受光面に設けられた受光面側集電電極と、裏面に設けられた裏面側集電電極とを備え、前記受光面に対して平面視した場合において、前記複数の太陽電池セルのうち、一の太陽電池セルの前記受光面側集電電極の一部と、前記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの前記裏面側集電電極の一部とが重なった状態で前記接続部材を介して接続されており、前記接続部材は、前記受光面側集電電極と前記裏面側集電電極との間に配置される時点で流動性を有しており、少なくとも、前記受光面における前記受光面側集電電極の近傍、または、前記裏面における前記裏面側集電電極の近傍には、前記受光面または前記裏面よりも、前記接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部が形成されている太陽電池モジュールである。
【００１０】
これらの構成によれば、接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部が形成されたことにより、受光面側集電電極と裏面側集電電極との間から接続部材がはみ出たとしても、接続部材が濡れ広がらず、緩衝部上にとどめることができる。
【００１１】
また、前記複数の太陽電池セルの各々は、少なくとも前記受光面または前記裏面にテクスチャ構造による凹凸を有し、前記緩衝部は、前記テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を有するものとできる。
【００１２】
この構成によれば、緩衝部が、テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を有することにより、当該領域では凹凸が相対的に小さい分、接続部材に対する濡れ性を低くできる。
【００１３】
また、前記緩衝部は、前記テクスチャ構造による凹凸を覆う被覆層を含むものとできる。
【００１４】
この構成によれば、被覆層がテクスチャ構造による凹凸を覆うことから、テクスチャ構造自体には研磨等の加工を施す必要がないので、接続部材に対して濡れ性の低い緩衝部を容易に形成できる。
【００１５】
また本発明は、少なくとも受光面または裏面にテクスチャ構造による凹凸を有すると共に、前記受光面に設けられた受光面側集電電極と、前記裏面に設けられた裏面側集電電極とを備える太陽電池セルの製造方法であって、前記受光面側集電電極及び前記裏面側集電電極を形成する際、前記各電極の原料である導電性の電極原料ペーストを形成予定位置に塗布し、塗布の後、前記電極原料ペーストに含まれていた液状樹脂のうち少なくとも一部が、前記受光面及び前記裏面における前記電極原料ペーストの塗布位置の近傍に染み出て固まることにより、前記テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域が形成される、太陽電池セルの製造方法である。
【００１６】
これによれば、受光面側集電電極及び裏面側集電電極を形成する際に用いる電極原料ペーストにより、各電極の形成と共に、テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を形成できる。
【００１７】
また、前記電極原料ペーストが、導電性粒子と前記液状樹脂との混合物であるものとできる。
【００１８】
これによれば、導電性粒子と前記液状樹脂との混合物により、塗布に伴い液状樹脂が染み出る電極原料ペーストを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、受光面側集電電極と裏面側集電電極との間から接続部材がはみ出たとしても、接続部材が濡れ広がらず、緩衝部上にとどめることができる。よって、接続部材が太陽電池セルの側面にまで達することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池セルの層構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池ストリングにおいて、隣接する太陽電池セル同士の接続部分を模式的に示す断面図である。
【図３】前記実施形態に係る太陽電池セルにおける受光面側集電電極と緩衝部とを模式的に示す拡大断面図である。
【図４】前記実施形態に係る太陽電池セルにおける受光面側集電電極と緩衝部とを示すと共に、接続部材がはみ出た状態を模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。本実施形態の太陽電池ストリング１は、例えば図２に示すように、複数の太陽電池セル２…２が連ねられて形成されている。各太陽電池セル２は、平面視で略長方形状であり両面電極型である。複数の太陽電池セル２…２は、シングリング接続により、セル接続方向Ｊ（長方形状の短辺の延びる方向と略平行な方向）に沿って電気的に接続される。複数の太陽電池セル２…２は、図２に示すように連ねられる（図２には、太陽電池ストリング１において、セル接続方向Ｊに隣り合う２枚の太陽電池セル２，２のうち接続部分を抜き出して示している）。太陽電池ストリング１は、シングリング接続された複数の太陽電池セル２…２の集合の一単位である。また、図示していないが、複数（複数単位）の太陽電池ストリング１が電気的に直列接続された上で封止され、取り出し電気配線が接続されることにより太陽電池モジュールが構成される。
【００２２】
各太陽電池セル２の層構造を図１に模式的に示す。太陽電池セル２は、一導電型の単結晶シリコン基板である半導体基板２１を含む。本実施形態の半導体基板２１は、ｎ型単結晶シリコン基板とされている。
【００２３】
半導体基板２１から受光面２ａ側（図示上側）に、真性シリコン層２２ａ（具体的にはｉ型シリコン層）、一導電型シリコン層２３ａ（例えばｎ型シリコン層）、受光面側透明導電層２４ａ（ＴＣＯ層）、受光面側集電電極２５ａがこの順に積層されている。一方、半導体基板２１から受光面２ａ側とは逆である裏面２ｂ側（図示下側）に、真性シリコン層２２ｂ（具体的にはｉ型シリコン層）、逆導電型シリコン層２３ｂ（例えばｐ型シリコン層）、裏面側透明導電層２４ｂ（ＴＣＯ層）、裏面側集電電極２５ｂがこの順に積層されている。各太陽電池セルは、受光面２ａ及び裏面２ｂにテクスチャ構造による凹凸を有している。この凹凸は、略四角錐形状の凹凸である（図１に断面形状を略示）。
【００２４】
各集電電極２５ａ，２５ｂとしては、平面視及び底面視で略長方形状の長辺に沿うバスバー電極２５ａ１，２５ｂ１と、バスバー電極２５ａ１，２５ｂ１に直交する多数のフィンガー電極（図示しない）から構成されている。
【００２５】
図２に示すように、太陽電池ストリング１にてセル接続方向Ｊで隣り合う一方の太陽電池セル２における受光面側集電電極２５ａと、他方の太陽電池セル２における裏面側集電電極２５ｂとが、接続部材３を介在させて電気的に接続されている。接続部材３は、受光面側集電電極２５ａと裏面側集電電極２５ｂとの間に配置される時点で流動性を有している。なおその後、太陽電池ストリング１が加熱されることにより、接続部材３が焼き固められて、流動性がなくなる。接続部材３は、隣り合う太陽電池セル２，２の集電電極２５ａ，２５ｂに共に接するように設けられる。接続部材３は、隣り合う太陽電池セル２，２を接着して、一つの太陽電池ストリング１を形成する機能も有している。
【００２６】
接続部材３は、導電性粒子を含むことで導電性を有するとともに、ペースト状であって流動性を有している。導電性粒子としては、例えば銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等を用いることができ、とりわけ、導電性の観点から銀が好適に用いられる。また、樹脂としてはエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂が好適に用いられる。導電性粒子の含有率は、導電性を向上させる観点から７０ｗｔ％以上、とりわけ８０ｗｔ％以上が好ましい。一方で、接続部材３の流動性を担保する観点から、９９ｗｔ％以下、とりわけ９０ｗｔ％以下が好ましい。
【００２７】
前述のように、本実施形態の太陽電池ストリング１は、複数の太陽電池セル２…２と導電性の接続部材３とを備える。各太陽電池セル２は、受光面２ａに設けられた受光面側集電電極２５ａと、裏面２ｂに設けられた裏面側集電電極２５ｂとを備える。そして、受光面２ａに対して平面視した場合において、複数の太陽電池セル２…２のうち、一の太陽電池セル２の受光面側集電電極２５ａの一部（具体的には、図２に示す左側の太陽電池セル２における受光面２ａ側のバスバー電極２５ａ１）と、一の太陽電池セル２と隣接する他の太陽電池セル２の前記裏面側集電電極２５ｂの一部（具体的には、図２に示す右側の太陽電池セル２における裏面２ｂ側のバスバー電極２５ｂ１）とが上下に重なった状態で接続部材３を介して接続されている。
【００２８】
受光面２ａにおける受光面側集電電極２５ａの近傍、及び、裏面２ｂにおける裏面側集電電極２５ｂの近傍には、受光面２ａまたは裏面２ｂよりも、接続部材３に対して濡れ性の低い（言い換えると、濡れにくい、または、疎液性である）緩衝部４が形成されている。なお、濡れ性は接触角等により評価される。緩衝部４は、図３に示すように、テクスチャ構造による凹凸を覆う被覆層４１を含む。この被覆層４１により、テクスチャ構造による凹凸（高さ数μmの凹凸）が一部埋められて高低差が小さくなっている。このように緩衝部４は、テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を有する。
【００２９】
本実施形態では、緩衝部４の被覆層４１がテクスチャ構造による凹凸を覆うことから、テクスチャ構造自体には、凹凸を小さくするために研磨等の加工を施す必要がないので、接続部材３に対して濡れ性の低い緩衝部４を容易に形成できる。そして、接続部材３に対して濡れ性の低い緩衝部４が形成されたことにより、受光面側集電電極２５ａと裏面側集電電極２５ｂとの間から接続部材３がはみ出たとしても、接続部材３が濡れ広がらず、緩衝部４上にとどめることができる。よって、接続部材３が太陽電池セル２の側面２６にまで達することを抑制できる。
【００３０】
なお本実施形態において、前記「近傍」とは、各バスバー電極２５ａ１，２５ｂ１の幅方向両側のことを指す。しかし、意図しない表裏の短絡を防止する目的のためには、少なくとも、太陽電池セル２の側面２６（各バスバー電極２５ａ１，２５ｂ１に近い側の側面２６）の側に緩衝部４が形成されていればよい。
【００３１】
次に、本実施形態における太陽電池セル２の製造方法を説明する。受光面側集電電極２５ａ及び裏面側集電電極２５ｂを形成する際、各電極の原料である導電性の電極原料ペーストを形成予定位置に塗布する。塗布は、スクリーン印刷等の印刷手法により行うことができる。この際、電極未施工の太陽電池セル仕掛品の上面に対して電極原料ペーストを上方から塗布する。塗布の後、電極原料ペーストに含まれていた液状樹脂のうち少なくとも一部が、受光面２ａ及び裏面２ｂにおける電極原料ペーストの塗布位置の近傍に染み出て固まる。これにより、前記テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域が形成される。このように形成された領域がすなわち、緩衝部４における被覆層４１に対応する。この、テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域により、当該領域では凹凸が相対的に小さい分、接続部材３に対する濡れ性を低くできる。なお、受光面側集電電極２５ａ、裏面側集電電極２５ｂ、そして、染み出た液状樹脂は、塗布後に太陽電池セル仕掛品が加熱されることにより溶剤が揮発することで固化する。
【００３２】
電極原料ペーストとして、導電性粒子と液状樹脂との混合物が用いられる。電極原料ペーストに占める割合は、相対的に、導電性粒子が多く液状樹脂が少ない。導電性粒子は、例えば銀微粒子が用いられる（ただしこれに限定されず、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、ビスマス、亜鉛、ガリウム、カーボン及びこれらの混合物等を用いることも可能である）。また、液状樹脂は、例えばエポキシ樹脂等のポリマーが用いられる（ただしこれに限定されず、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることも可能である）。本実施形態の電極原料ペーストは、「銀ペースト」と呼ばれて一般に流通しているものを使用している。このように構成された電極原料ペーストを各電極の形成予定位置に塗布すると、電極原料ペースト中の液状樹脂はその形成予定位置から染み出る一方で、導電性粒子は形成予定位置から大きくはみ出すことなく、その位置で凝集して固定される。染み出た液状樹脂は、図３に示すように、テクスチャ構造による凹凸を覆うように、集電電極２５ａ，２５ｂの近傍に広がる。この広がった樹脂が固まることで、固化した樹脂層である被覆層４１が形成される。
【００３３】
電極原料ペーストに占める液状樹脂の割合は、重量比で、３０％以下、特に２０％以下が好ましい。また、１％以上、とくに、３％以上が好ましい。このような重量比とすることにより、電極原料ペーストを形成予定位置に塗布した際に、液状樹脂はその位置から所望の範囲に染み出させることができる。
【００３４】
このように、本実施形態の方法では、受光面側集電電極２５ａ及び裏面側集電電極２５ｂを形成する際に用いる電極原料ペーストにより、各電極の形成と共に、テクスチャ構造による凹凸よりも小さな凹凸の領域を形成できることから、別々の工程を必要としないため合理的である。
【００３５】
以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に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で種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば太陽電池セル２は、少なくとも受光面２ａまたは裏面２ｂにテクスチャ構造による凹凸を有していればよい。また緩衝部４は、少なくとも、受光面２ａにおける受光面側集電電極２５ａの近傍、または、裏面２ｂにおける裏面側集電電極２５ｂの近傍に設けられていればよい。
【００３７】
また、緩衝部４は前記実施形態と異なる方法で形成することもできる。例えば、太陽電池セル２の受光面２ａまたは裏面２ｂに対する研磨、レーザー加工、フィルム貼付、微粒子の蒸着、また、電極原料ペーストに由来しない樹脂を別個に塗布する方法で緩衝部４を形成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１          太陽電池ストリング
２          太陽電池セル
２ａ        受光面
２ｂ        裏面
２１        半導体基板
２２ａ      真性シリコン層（受光面側）
２２ｂ      真性シリコン層（裏面側）
２３ａ      一導電型シリコン層
２３ｂ      逆導電型シリコン層
２４ａ      受光面側透明導電層
２４ｂ      裏面側透明導電層
２５ａ      受光面側集電電極
２５ａ１    受光面側のバスバー電極
２５ｂ      裏面側集電電極
２５ｂ１    裏面側のバスバー電極
２６        側面
３          接続部材
４          緩衝部
４１        被覆層
Ｊ          セル接続方向
【図１】
2020155684.tif 000003
【図２】
2020155684.tif 000004
【図３】
2020155684.tif 000005
【図４】
2020155684.tif 000006