(57)【要約】【課題】簡易な方法ながらも、従来よりも高精度にセル電極と、それに対向する配線の相対的位置合わせが可能となる、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】配線２ａとセル電極１６との間に空隙９を設け、セル電極１６は、配線２ａに対し平行関係にあり、配線２ａとセル電極１６との間に交流電圧を印加し、太陽電池セル４が、配線２ａに対して平行移動され、配線２ａとセル電極１６とがコンデンサを構成する。前記コンデンサに流れる電流が最大になる位置で太陽電池セル４を基板３に固定すれば、両者の相対的位置を最適化できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の配線と太陽電池セルのセル電極とを接続する、太陽電池モジュールの製造方法において、前記配線と前記セル電極との間に空隙を設け、前記セル電極は、前記配線に対し平行関係にあり、前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加し、
前記太陽電池セルが、前記配線に対して平行移動され、前記配線と前記セル電極とがコンデンサを構成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の前に、前記配線と、前記セル電極との位置の粗調を行う工程を有し、
前記粗調を行う工程は、前記太陽電池セルを平行移動すれば、前記基板上の前記配線と前記太陽電池セルの前記セル電極との相対的位置合わせが可能になるように、前記太陽電池セルを位置決めす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の製造方法。
【請求項３】
前記セル電極と、前記配線との間隔は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであ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の製造方法。
【請求項４】
前記コンデンサに流れる電流と、前記コンデンサの静電容量とは比例関係にあることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルを前記基板上に配置するための装置により保持され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の製造方法。
【請求項６】
前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の後に、前記太陽電池セルを前記基板上に固定す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の製造方法。
【請求項７】
前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｎ型とした場合、前記ｎ型の前記配線と前記ｎ型の前記セル電極とに前記交流電圧を印加し、
前記太陽電池セルに用いる基板をｐ型とした場合、前記ｐ型の前記配線と前記ｐ型の前記セル電極とに前記交流電圧を印加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の製造方法。
【請求項８】
前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさの検出を、抵抗器及び検出器、電流計、磁力計またはコンピュータで行う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の製造方法。
【請求項９】
前記配線は、インターコネクター、フォトリソグラフィー法やエッチング法、めっき法等の方法にて硬質基板上にパターニングされた硬質基板配線、またはフレキシブル樹脂基板配線であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記空隙には、絶縁体膜、絶縁樹脂、絶縁テープまたは絶縁性突起物を設けていることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
基板上の配線と太陽電池セルのセル電極とを接続して製造される太陽電池モジュールにおいて、
前記配線に交流電源の一端を接続可能であり、
前記セル電極に前記交流電源の他端を接続可能であり、
前記配線と前記セル電極とがコンデンサを構成するように前記配線と前記セル電極との間には空隙を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記基板は、前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の前に、前記配線と、前記セル電極との位置の粗調を行う際の印となる位置粗調手段を有し、
前記位置粗調手段は、前記太陽電池セルを平行移動すれば、前記基板上の前記配線と前記太陽電池セルの前記セル電極との相対的位置合わせが可能になるように、前記太陽電池セルを位置決めすることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記セル電極と、前記配線との間隔は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記コンデンサに流れる電流と、前記コンデンサの静電容量とは比例関係にあることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｎ型とした場合、前記配線と前記セル電極とがｎ型であり、
前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｐ型とした場合、前記配線と前記セル電極とがｐ型であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記配線は、インターコネクター、フォトリソグラフィー法やエッチング法、めっき法等の方法にて硬質基板上にパターニングされた硬質基板配線、またはフレキシブル樹脂基板配線であることを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記空隙には、絶縁体膜、絶縁樹脂、絶縁テープまたは絶縁性突起物を設けていることを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
請求項１１〜１７に記載の太陽電池モジュールを製造するための太陽電池モジュールの製造装置であって、
前記基板が吸着固定される吸着固定手段と、
前記太陽電池セルを保持し、吸着固定された前記基板上に前記太陽電池セルを配置するための配置手段と、
前記太陽電池セルと前記基板とを接着するための硬化樹脂を、前記基板に塗布する塗布手段と、
前記硬化樹脂を硬化させる硬化手段とを備え、
前記セル電極は、前記配線に対し平行関係にあり、前記太陽電池セルは、前記配置手段により前記配線に対して平行移動されることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項１９】
前記硬化樹脂が熱硬化型の硬化剤であり、前記硬化手段が熱源であることを特徴とする請求項１８に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項２０】
前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加し、前記配線と前記セル電極との間に電流を流すための交流電圧印加手段と、
前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさを検出する検出手段とを備えることを特徴とする請求項１８または１９に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項２１】
前記交流電圧印加手段は、交流電源と、前記配線に接続される交流電圧印加用ピンと、前記セル電極に接続される交流電圧印加端子とを有することを特徴とする請求項２０に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項２２】
前記検出手段は、抵抗器及び検出器、電流計、磁力計またはコンピュータであることを特徴とする請求項２０に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に太陽電池モジュールの配線接続方式に関し、特に、太陽電池セルと配線との相対的位置関係を最適化することのできる太陽電池モジュール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇に関する問題や、大気中におけるＣＯ２の増加のような地球環境に関する問題等から、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、例えば単結晶のシリコン基板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、即ち受光面に、上述した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。これにより、受光面近傍にｐｎ接合を形成すると共に、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、即ち裏面に他方の電極を配置して製造されたものが、太陽電池セルの主流となっている。
【０００４】
そして、上記構成を有する複数の太陽電池セルを、インターコネクターで電気的に接続することにより、太陽電池ストリングを形成し、複数の上記太陽電池ストリング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り太陽電池モジュールが作製され、該太陽電池モジュールを用いて太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図１５は、従来の太陽電池モジュール１００の一例を示す模式的な断面図である。太陽電池モジュール１００は、シリコン基板１０１のテクスチャ構造１０１ａが形成された受光面上に、反射防止膜１０３と受光面側電極１０４とを形成する。これにより、受光面上に反射防止膜１０３が形成され、反射防止膜１０３上に受光面側電極１０４が形成される。
【０００６】
シリコン基板１０１の裏面、即ちシリコン基板１０１の受光面と反対側の面に、裏面側電極１０２を形成し、太陽電池セルを形成する。Ｘ方向に連続して配置される２つの太陽電池セルについて、一方の太陽電池セルの裏面側電極１０２と、他方の太陽電池セルの受光面側電極１０４とをインターコネクター１１０で接続する。複数の太陽電池セルについてインターコネクター１１０による接続を行うことにより、太陽電池ストリングが形成される。
【０００７】
太陽電池モジュール１００は、上記太陽電池ストリングが透明樹脂等の封止材１０７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１０７の上面（受光面側）にはガラス基板１０６が設置されるとともに、下面（裏面側）には耐候性フィルム１０８が設置されており、Ｘ方向における両端がアルミニウム枠１０９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ー１１０には、他の太陽電池ストリングに接続されている導線１０５が設けられている。
【０００８】
また、近年では、太陽電池セルの高効率化の一手段として、受光面側の電極による損失、いわゆる「シャドウロス」を無くすため、受光面に電極がなく、ｐ領域に接続される電極とｎ領域に接続される電極との両方を裏面に形成した「裏面電極型太陽電池セル」が挙げられる。非特許文献１では裏面電極型太陽電池セルの構造の一例が開示されている。裏面電極型太陽電池セルは、電極によるシャドウロスが無く、入射してくる太陽光を１００％太陽電池セルに取り込むことができる。このため、原理的に太陽電池セルの高効率化が可能となる。
【非特許文献１】DEVELOPMENT OF 20% EFFICIENCY MASS PRODUCTION SI SOLAR CELLS, Kyotaro Nakamura et al, 20th EUPVSEC, 6-10 Jun 2005, Barcelona, Spain
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した太陽電池セルのモジュール化においては、太陽電池セルに設けられた電極と、該電極に対向する配線との相対的位置を合わせることは、例えばセルマウンターの任意の箇所に設けられたＣＣＤカメラ等により視覚的に行われたり、治具を用いた機械的方法により行われたりするのが一般的である。
【００１０】
しかしながら、主としてセルの原料となるＳｉ（シリコン）ウェハの形状バラツキ等により、上記電極と上記配線との相対的位置が、最適でないことが起こり得るという問題があった。
【００１１】
また、上記電極と上記配線との相対的位置を合わせるために、上記電極と上記配線との両方に直流電圧を印加すると、セル電極の任意、かつ狭範囲の一点のみ、または配線内の任意、かつ狭範囲の一点のみの位置合わせに留まり、θズレの可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な方法ながらも、従来よりも高精度にセル電極と、それに対向する配線の相対的位置合わせが可能となる、太陽電池モジュールの製造方法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】
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、前記課題を解決するために、基板上の配線と太陽電池セルのセル電極とを接続する、太陽電池モジュールの製造方法において、前記配線と前記セル電極との間に空隙を設け、前記セル電極は、前記配線に対し平行関係にあり、前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加し、前記太陽電池セルが、前記配線に対して平行移動され、前記配線と前記セル電極とがコンデンサを構成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の太陽電池モジュールは、前記課題を解決するために、基板上の配線と太陽電池セルのセル電極とを接続して製造される太陽電池モジュールにおいて、前記配線に交流電源の一端を接続可能であり、前記セル電極に前記交流電源の他端を接続可能であり、前記配線と前記セル電極とがコンデンサを構成するように前記配線と前記セル電極との間には空隙を有することを特徴とする。
【００１５】
前記発明によれば、前記セル電極と前記配線との相対的な位置関係を最適化するために、前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加する。前記配線と前記セル電極とは、前記空隙を設けられているので、擬似的な前記コンデンサとなる。
【００１６】
前記コンデンサに交流電圧を印加している状態で、前記配線と前記セル電極とが完全に対向するように、太陽電池セルを上下または左右の方向に平行移動させる。前記コンデンサに流れる電流が最大になる位置で前記太陽電池セルを前記基板に固定すれば、両者の相対的位置を最適化した状態で、前記太陽電池セルの前記基板への組み付けが可能になる。
【００１７】
従って、簡易な方法ながらも、従来よりも高精度にセル電極と、それに対向する配線の相対的位置合わせが可能となる、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
【００１８】
前記太陽電池モジュールの製造方法では、前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の前に、前記配線と、前記セル電極との位置の粗調を行う工程を有し、前記粗調を行う工程は、前記太陽電池セルを平行移動すれば、前記基板上の前記配線と前記太陽電池セルの前記セル電極との相対的位置合わせが可能になるように、前記太陽電池セルを位置決めしてもよい。
【００１９】
また、前記太陽電池モジュールでは、前記基板は、前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の前に、前記配線と、前記セル電極との位置の粗調を行う際の印となる位置粗調手段を有し、前記位置粗調手段は、前記太陽電池セルを平行移動すれば、前記基板上の前記配線と前記太陽電池セルの前記セル電極との相対的位置合わせが可能になるように、前記太陽電池セルを位置決めしてもよい。
【００２０】
これらの方法及び構成により、前記セル電極と前記配線とが一本ずつ、またはそれ以上ずれた状態で対向してしまうことを防ぐことが可能となる。
【００２１】
前記太陽電池モジュールの製造方法及び前記太陽電池モジュールでは、前記セル電極と、前記配線との間隔は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであってもよい。
【００２２】
前記太陽電池モジュールの製造方法及び前記太陽電池モジュールでは、前記コンデンサに流れる電流と、前記コンデンサの静電容量とは比例関係にあってもよい。
【００２３】
これにより、前記コンデンサに流れる電流が最大の時に、前記太陽電池セルの前記セル電極と、前記配線との相対的位置関係が最適となる。
【００２４】
前記太陽電池モジュールの製造方法では、前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルを前記基板上に配置するための装置により保持されてもよい。
【００２５】
前記太陽電池モジュールの製造方法では、前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の後に、前記太陽電池セルを前記基板上に固定してもよい。
【００２６】
これにより、太陽電池モジュールを完成することが可能となる。
【００２７】
前記太陽電池モジュールの製造方法では、前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｎ型とした場合、前記ｎ型の前記配線と前記ｎ型の前記セル電極とに前記交流電圧を印加し、前記太陽電池セルに用いる基板をｐ型とした場合、前記ｐ型の前記配線と前記ｐ型の前記セル電極とに前記交流電圧を印加してもよい。
【００２８】
また、前記太陽電池モジュールでは、前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｎ型とした場合、前記配線と前記セル電極とがｎ型であり、前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｐ型とした場合、前記配線と前記セル電極とがｐ型であってもよい。
【００２９】
前記太陽電池モジュールの製造方法では、前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさの検出を、抵抗器及び検出器、電流計、磁力計またはコンピュータで行ってもよい。
【００３０】
これにより、前記配線と前記セル電極とを、擬似的なコンデンサとすることが出来る。
【００３１】
前記太陽電池モジュールの製造方法及び前記太陽電池モジュールでは、前記配線は、インターコネクター、フォトリソグラフィー法やエッチング法、めっき法等の方法にて硬質基板上にパターニングされた硬質基板配線、またはフレキシブル樹脂基板配線であってもよい。
【００３２】
前記太陽電池モジュールの製造方法及び前記太陽電池モジュールでは、前記空隙には、絶縁体膜、絶縁樹脂、絶縁テープまたは絶縁性突起物を設けてもよい。
【００３３】
本発明の太陽電池モジュールの製造装置は、前記いずれかの太陽電池モジュールを製造するための太陽電池モジュールの製造装置であって、前記基板が吸着固定される吸着固定手段と、前記太陽電池セルを保持し、吸着固定された前記基板上に前記太陽電池セルを配置するための配置手段と、前記太陽電池セルと前記基板とを接着するための硬化樹脂を、前記基板に塗布する塗布手段と、前記硬化樹脂を硬化させる硬化手段とを備え、前記セル電極は、前記配線に対し平行関係にあり、前記太陽電池セルは、前記配置手段により前記配線に対して平行移動されることを特徴とする。
【００３４】
前記太陽電池モジュールの製造装置では、前記硬化樹脂が熱硬化型の硬化剤であり、前記硬化手段が熱源であってもよい。
【００３５】
また、前記いずれかの太陽電池モジュールの製造装置では、前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加し、前記配線と前記セル電極との間に電流を流すための交流電圧印加手段と、前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさを検出する検出手段とを備えてもよい。
【００３６】
さらに、前記太陽電池モジュールの製造装置では、前記交流電圧印加手段は、交流電源と、前記配線に接続される交流電圧印加用ピンと、前記セル電極に接続される交流電圧印加端子とを有してもよい。
【００３７】
そして、前記太陽電池モジュールの製造装置では、前記検出手段は、抵抗器及び検出器、電流計、磁力計またはコンピュータであってもよい。
【００３８】
これらの製造装置により、前記太陽電池セルと前記基板との相対的位置を最適化した状態で、前記太陽電池セルの前記基板への組み付けが可能になる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、以上のように、配線とセル電極との間に空隙を設け、前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加する方法である。
【００４０】
また、本発明の太陽電池モジュールは、以上のように、配線に交流電源の一端を接続可能であり、セル電極に前記交流電源の他端を接続可能であり、前記配線と前記セル電極との間には空隙を有するものである。
【００４１】
それゆえ、簡易な方法ながらも、従来よりも高精度にセル電極と、それに対向する配線の相対的位置合わせが可能となる、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールを提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の一実施形態について実施例１、実施例２、および図１〜図１４に基づいて説明すると以下の通りである。まず。裏面電極型太陽電池セルのモジュール化を例に挙げ、太陽電池モジュール形成方法を以下に示す。
【００４３】
〔太陽電池モジュール形成方法〕
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールは、以下の工程を経て作製される。まず裏面電極型太陽電池セル（以降単にセルと称する）と、太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線が施された絶縁性の基板（以降単に基板と称する）とが、基板の配線上に接合される。配線の例としては、銅箔が挙げられる。接合方法の例としては、はんだ溶着、物理的圧着、接着、導電性ペースト材等が挙げられる。
【００４４】
上記セルと上記基板とが密着したものが、封止材（例：EVA；Ethylene Vinyl Acetate）により挟合され、さらに、その外側を表面透過材（例：板ガラス）及びバックカバー（例：白色PET材）により挟合され、ラミネート・キュア処理がなされ、太陽電池モジュール作製される。
【００４５】
従来のモジュール製造プロセスにおける基板へのセル位置制御・固定方法では、配線がセルマウンター上に敷置されている。セルマウンターに設けられた吸着機構等により、配線はセルマウンター上の決められた位置に隙間なく敷置されている。
【００４６】
次に、基板上にあらかじめパターニングされたセル位置定め用「アライメントマーク」をセルマウンターに組み込まれたCCDカメラ等にて視覚検出し、セルマウンターに設けられたセルピックアップアームにてセルを吸着、セル外形を基準として、上記基板上の「アライメントマーク」に沿うように、基板に対するセル位置を定め、基板上にセルを置く。
【００４７】
その後、セルの対向する両端にかかる基板導通部上をテスターにてプロービングし、ｐ型の導電型を有する部分とｎ型の導電型を有する部分との非短絡を確認し、セルと基板が接合される。同プロセスを繰り返すことにより、太陽電池モジュールが作製される。上述したように、接合方法の例としては、はんだ溶着、物理的圧着、接着、導電性ペースト材等が挙げられる。
【００４８】
本発明の実施形態に係る、モジュール製造プロセスにおける基板へのセル位置制御・固定方法では、以下の通りである。
【００４９】
太陽電池セルを基板から僅かに浮かせ空気絶縁層を設ける。基板にパターニングされた配線とセル電極との間に交流電圧を印加する。上記配線と上記セル電極とは空気により絶縁されているのでコンデンサとみなすことができるので、上記配線と上記セル電極との間に交流電流が流れる。
【００５０】
上記空気絶縁層の厚みを一定に保った状態で、上記配線の直上に上記セル電極が位置したとき、即ち、セルと基板との相対的位置関係が最適化されたとき、上記配線と上記セル電極との対向する部分の面積が最大になる。よって上記コンデンサの静電容量は最大になり、流れる電流も最大になる。
【００５１】
上記電流をモニタリングしながら、上記配線と上記セル電極とが完全に対向するように、太陽電池セルを上下または左右の方向に平行移動させる。上記電流が最大になる位置でセルを基板に固定すれば、両者の相互位置を最適化した状態でセルの基板への組み付けが可能になる。
【００５２】
本発明の実施形態に係る、モジュール製造プロセスにおける基板へのセル位置制御・固定方法を用いることにより、以下に示す効果を奏する。
【００５３】
まず、太陽電池セルを製造する上で、例えばセルの原料となるＳｉウェハ（シリコンウェハ）の製造、特にスライス時における形状バラツキがある。
【００５４】
このため、上記ＣＣＤカメラ等にて視覚検出して基板上にセルマウントを行う方法では、セルと基板上の配線との相対的位置が、最適でないことが起こり得るという問題が懸念される。最悪の場合、セル電極と基板上の配線とを接合することにより、ｐ型の導電型を有する部分とｎ型の導電型を有する部分とが短絡し、その結果デバイスとして機能しないことになってしまう。
【００５５】
本発明の実施形態に係る方法を用いることにより、上記バラツキに関係なく、セル電極と、それに対向する配線との相対的位置合わせ精度向上がより確実なものとなり、結果として、太陽電池モジュール特性・信頼性・歩留向上が期待できる。
【００５６】
次に、上記ＣＣＤカメラ等にて視覚検出して基板上にセルマウントを行う方法では、精度向上のためには、視覚検出機構の多点化、視覚検出機構そのものの分解能の向上、セルマウンターの電気配線猥雑化に伴うシステム全体の大型化等の必要がある。
【００５７】
これに対して、本発明の実施形態に係る方法によれば、用いなくてもよく、併用してもよい、最低限かつ低精度の視覚素子と、１つの汎用の交流電源と、セルを平行移動させる機構と、電流計・抵抗器・磁力計等の電流検出素子とを設けるだけでよく、セルを平行移動させる機構の移動ピッチさえ最適化するだけでよい。よって、上記セル外形基準視覚検出によるシステム、即ち上記ＣＣＤカメラ等にて視覚検出して基板上にセルマウントを行う方法を用いるシステムよりも簡易なシステムを構築でき、システム全体のコストダウンも期待できる。
【００５８】
最後に、本発明の実施形態に係る方法によれば、セル電極のパターンの変更、または基板上の配線パターンの変更を行う必要がある場合でも、システムを変更する必要がない。
【００５９】
〔実施例〕
以下に本発明の実施例に係る、太陽電池セルをマウントする方法を示す。なお、本実施例中の数値は、太陽電池セル及び配線パターンデザインを鑑みた値、かつ、回路電流をモニタリングしやすい値として挙げたものであるが、特にこの値に限定されず、同様のシステムに適用されうる。
【００６０】
さらに、本実施例では、電流モニタリング素子として抵抗器を用いているが、回路電流をモニタリングできる素子であれば、電流計や磁力計等の汎用の素子を用いても良い。
【００６１】
〔実施例１〕
本実施例１では、太陽電池セル１枚と基板上の配線との位置を制御することにより太陽電池セルをマウントする方法についての簡易実験を行った。実験方法及び実験結果を、図面および数式に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６２】
〔実験方法〕
（１）図１のように、底板１上に配線２がパターニングされた基板３を密着固定した。本実施例１では底板１の面積が基板３の面積よりも大きいが、底板１の面積と基板３の面積とを等しくしてもよい。
【００６３】
配線２は、折り曲げて蛇行した構造を有している。配線２は、複数のＸ方向に伸びる配線２ａと、配線２ａの連続する２本を接続する、複数のＹ方向に伸びる配線２ｂとを有している。
簡易のため、導電型がｎ型である配線２ａの内の一本における所定箇所と、配線２ａに対向する太陽電池セル４（以降単にセル４と称する）に設けられた、導電型がｎ型であるセル電極１６（後述する図６において図示）の内の一つにおける所定箇所との相対的位置を最適化することとした。
【００６４】
相対的位置を最適化するために、符号５で示される配線パターンの一端を切除加工し、配線２ａの片端にはんだ付け等にてワイヤ配線６ａの一端を接続し、セル電極１６の片端にはんだ付け等にてワイヤ配線６ｂの一端を接続した。
【００６５】
その後、ワイヤ配線６ａの他端を交流電源７の一端に接続し、交流電源７の他端を後述する抵抗器８の一端に接続し、抵抗器８の他端をワイヤ配線６ｂの他端に接続した。これにより、配線２ａの内の一本とこれに対向することを目的とするセル電極１６のみに交流電源７からの電圧が印加されるようになった。
【００６６】
なお、交流電源７により印加される印加交流電圧の振幅は、１．０Ｖｐ−ｐ（ボルトピークトゥピーク）とし、上記印加交流電圧の周波数は６０ｋＨｚとした。また、交流電源７、及び配線２ａとセル電極１６とにより構成されるコンデンサ１７に直列に電流モニタリング素子として抵抗器８を接続し、以上３素子により直列回路を構築した。なお、抵抗器８の抵抗値は１０ｋΩとした。
【００６７】
図１において、符号１１で示される部材は、後述するアライメントマーク１１である。
【００６８】
（２）図２のように、セル４の外形際近傍に位置する箇所の基板３上に、セル４と配線２との間に空隙９を設けるための絶縁性物質１０を貼付した。絶縁性物質１０としては、例えばテープや絶縁硬化樹脂が用いられ、本実施例１では厚さ５０ｕｍのカプトンテープを用いることとした。
【００６９】
（３）図３のように、基板３上には、セル位置合わせ用のアライメントマーク１１が設けられており、セル４の縁においてＹ方向に伸び、対向する二つの辺１２を、このアライメントマーク１１に沿うようにおおまかに合わせた。ここでアライメントマーク１１は絶縁性である。
【００７０】
また、図４に示されるように、セル４は、セル４の周辺に枠組みされたフレーム状の治具１３に覆われており、アライメントマーク１１に対して±９０度方向に治具１３に設けられたビス１４により、図４のセルの平行移動方向（Ｙ方向）にのみ可動できることとした。セル４と治具１３との間には、空隙４０が設けられている。ビス１４の先端１４ａはセル４に接触しており、ビス１４を締めたり、緩めたりすることで、セル４の位置調整が可能である。また、治具１３にはスケール１５を組み込み、セル４の移動量が分かるようにした。
【００７１】
（４）これらをまとめると、図５のような等価回路となり、交流電源７により印加される印加交流電圧をＶ、配線２ａとセル電極１６とによって構築される擬似的なコンデンサ１７の静電容量をＣ、振幅電圧モニタリング用の抵抗器８の抵抗値をＲとすると、抵抗器８の両端電圧ＶＲは、以下に示す（１）式で表され、静電容量Ｃとは比例関係にある。
【００７２】
【数１】
2010109063.tif 000003
【００７３】
また、図６のように、セル電極１６の面積をＳ、セル電極１６と配線２ａとの間に設けられた空隙９の距離をｄとすると、セル電極１６と配線２ａによって構築される擬似的コンデンサの静電容量Ｃは、以下に示す（２）式で表される。ここで、εは空隙９における誘電率であり、空隙が空気中であるのでε＝ε０＝８．８５４×１０−１２［Ｆ／ｍ］である。また、Ｓはセル電極１６と配線２ａとの対向する部分の面積である。
【００７４】
【数２】
2010109063.tif 000004
【００７５】
図２を説明した（２）で述べたように、セル電極１６と配線２ａが完全に対向するときは空隙９の距離ｄ＝５０μｍである。また、面積Ｓの一例として、Ｓ＝２５ｍｍ２程度であるから、静電容量Ｃは（２）式より約４ｐＦ程度となる。
【００７６】
従って、抵抗器８の両端電圧ＶＲの実効値は最大となり、（１）式より約１．３３×１０−２Ｖ程度となる。抵抗器８の抵抗値は１０ｋΩであるため、図５の等価回路に流れる電流Ｉは、Ｉ＝Ｖ／Ｒ＝１．３３×１０−２÷（１０×１０３）＝１．３３×１０−６［Ａ］＝１．３３［μＡ］となる。両端電圧ＶＲと静電容量Ｃとが比例関係にあるため、電流Ｉと静電容量Ｃとは比例関係にある。
【００７７】
図３，４を説明した（３）で述べたように、治具１３に設けられたビス１４を回して、セル４の位置を図４におけるＹ方向に平行移動すれば、図７（ａ）ではセル電極１６と配線２ａとが完全に対向し、静電容量Ｃは最大となるので、両端電圧ＶＲは最大となる。
【００７８】
また、図７（ｂ）に示される状態ではセル電極１６と配線２ａとの間の対向する部分の面積がＳ’となり、図７（ａ）における面積Ｓよりも小さくなる。よって、静電容量Ｃが小さくなるので両端電圧ＶＲも小さくなる。
【００７９】
このようなにして両端電圧ＶＲが最大となるようにセル電極１６をＹ方向に平行移動することにより、基板３上の配線２に対するセル４の相対的位置を最適化することが可能となった。
【００８０】
〔実施例２〕
本実施例２では、実際に配線がパターニングされた基板上にセルをマウントしていき、１枚の太陽電池モジュールを作製する方法について以下に説明する。
【００８１】
〔作製方法〕
（１）図８に示すように、セルマウンター１８の底板１に配線１９がパターニングされた基板２０を底板１が備える吸着機構等により密着固定する。セルマウンター１８の詳細については図１４の説明において後述する。本実施例２の基板２０は、図９に示すように４×３＝１２個の太陽電池セル２１を有する太陽電池モジュール２２を作製することを想定されている。１２個の太陽電池セル２１は、４行３列に配置されている。
【００８２】
また、図８の基板２０において、セル位置合わせ用に、アライメントマーク２３及び粗調用アライメントマーク２４が設けられている。
【００８３】
なお、本実施形態における粗調とは、太陽電池セルを平行移動すれば、基板上の配線と太陽電池セルのセル電極との相対的位置合わせが可能になるように、太陽電池セルを位置決めすることを意味する。
【００８４】
（２）図１０に示す配線１９がパターニングされた基板２０の始端２５に交流電圧印加用ピン２６を載せる。交流電圧印加用ピン２６は交流電源２７に接続されている。交流電源２７が印加する交流電圧は、振幅が１．０Ｖｐ−ｐであり、周波数６０ｋＨｚ程度である。本実施例２では、例として上記交流電圧がｎ側の配線１９に印加されている。
【００８５】
振幅電圧モニタリング用の抵抗器２８は、予め交流電源２７に係る系に直列接続してあることとする。抵抗器２８の両端には、後述する振幅検出器２９が接続されている。
【００８６】
なお、抵抗器を用いたのはあくまでも例であり、上述したように回路電流がモニタリングできる素子であれば、電流計・磁力計等でもよい。
【００８７】
（３）図８に示すように、基板２０上には絶縁性のセル位置合わせ用のアライメントマーク２３が設けられている。セルマウンター１８に設けられたセルピックアップアーム（図１４のセル吸着器４２）にて太陽電池セル２１を吸着し、太陽電池セル２１の外形を基準として、基板２０に対する太陽電池セル２１の位置をおおまかに定めた後、太陽電池セル２１と配線１９とがある一定の空隙、例えばμｍ５０〜１００μｍ程度の空隙を有するように、セルピックアップアームを保持する。
【００８８】
また、本実施例２では、ｎ側の配線１９に交流電圧が印加されている。このため、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、上記セルピックアップアームには、ｎ側のセル電極３０全てに交流印加されるように、コの字形状金属端子３１が設けられている。コの字形状金属端子３１の上部は、太陽電池セル２１の表面に接触しており、コの字形状金属端子３１の下部は、ｎ側のセル電極３０と接触している。なお、このコの字形状金属端子３１は、ｐ側のセル電極３２に触れないように留意する必要がある。
【００８９】
（４）上記（３）の状態で、振幅電圧モニタリング用の抵抗器２８の両端に発生する電圧の振幅を、振幅検出器２９にて観測しながら、上記セルピックアップアームを図１０の矢印３３が示す方向のみに平行移動させ、上記振幅が最大となるところが、セル電極３０，３２と配線１９とが完全に対向した箇所ということになる。振幅検出器２９としては、例えばオシロスコープが用いられる。
【００９０】
なお、本方法では、本来位置合わせすべきセル電極に隣接するセル電極が、交流電圧が印加された配線上に対向しても、実施例１の（１）式で示されるＶＲが最大となってしまい、図１２に示すように、セル電極と配線とが一本ずつ、またはそれ以上ずれた状態で対向してしまう可能性がある。図１２では、セル電極３４と配線３５とが対向すべきであったが、セル電極１つ分ズレており、セル電極３６と配線３５とが対向してしまっている。
【００９１】
これを防ぐための一方法として、図８に示すように、基板２０上には、上記（３）に記したアライメントマーク２３に対して、９０度の位置に、別のアライメントマークである粗調用アライメントマーク２４が備えられており、ＣＣＤカメラ等による視覚的位置調整、またはマウンターにソフト的に位置制御ソフトが組み込まれている手段と併用してもよいこととする。
【００９２】
セル電極と配線とのずれが無い状態で、太陽電池セル２１を基板３に接合する。接合方法としては、例えばはんだ溶着、物理的圧着、接着、導電性ペースト材等が挙げられる。以上のような手順により、最初の太陽電池セル２１のマウントが完了となる。
【００９３】
（５）図１３のように、（４）で接合した太陽電池セル３７に隣接する、２個目の太陽電池セル３８の、位置制御及び配線１９への接合を行うにあたり、上記（１）〜（４）の手順により、最初のセルマウントが完了している、即ち、太陽電池セル３７と配線１９との接合により、通電がなされるので、始端２５に接続された系は、図１３において基板全面への太陽電池セルのマウントが終了するまでそのままの状態で良い。上記系とは、交流電圧印加用ピン２６、交流電源２７、抵抗器２８及び振幅検出器２９を有する系である。
【００９４】
従って、上記（３）・（４）に示される手順により、最初にマウントした太陽電池セルに隣接する、２個目の太陽電池セルのマウントが完了する。以下、上記（３）・（４）に示される手順を繰り返すことにより、全ての太陽電池セルのマウントが完了し、太陽電池モジュールが完成する。
【００９５】
図１４は、セルマウンター１８及びセルマウンター１８に用いるコンピュータ４１を示す斜視図である。
【００９６】
コンピュータ４１は、セルマウンター１８全般の制御を司る。より具体的には、ＣＣＤカメラ等によるセルの画像認識及びその結果のフィードバック、並びに実施例２の主目的である、セルの位置制御（後述するセルピックアップアームの制御）を行う。
【００９７】
セルマウンター１８の底板１は、配線基板吸着固定機能を有しており、基板２０を吸着固定する。基材（ここでは基板２０）をシワなく設置しておく必要があるため、底板１には吸着機能等を持たせる必要がある。底板１は、例えばステンレス鋼（SUS）製であり、底板１の厚みは、数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００９８】
セルピックアップアームであるセル吸着器４２は、太陽電池セル２１に接続されている。セル吸着器４２は、太陽電池セル２１の角に４本接続され、太陽電池セル２１を吸着し、基板２０へと導く。
【００９９】
コの字形状金属端子３１が接続された太陽電池セル２１は、位置が固定された後で、ディスペンサ４３により接着剤（硬化樹脂）を塗布される。なお、ディスペンサ４３は、太陽電池セル２１の位置が固定される前に、予め接着剤を塗布してもよい。
【０１００】
ＵＶプローブ４４は、ディスペンサ４３により塗布された接着剤を硬化させる。ディスペンサ４３により塗布された接着剤が熱硬化型の硬化剤である場合、ＵＶプローブ４４は熱源として動作する。
【０１０１】
コンピュータ４１は、セル電極３０，３２と配線１９とにより構成されるコンデンサに流れる電流を検出してもよい。
【０１０２】
以上のように、セルマウンター１８により、太陽電池セル２１と基板２０との相対的位置を最適化した状態で、太陽電池セル２１の基板２０への組み付けが可能になる。
【０１０３】
なお、本実施の形態において、太陽電池セル４，２１に用いる基板の導電型をｎ型とした場合、上記ｎ型の配線と上記ｎ型のセル電極３０とに上記交流電圧を印加し、太陽電池セル４，２１をｐ型とした場合、上記ｐ型の上記配線と上記ｐ型のセル電極３２とに上記交流電圧を印加してもよい。
【０１０４】
また、配線は、インターコネクター、フォトリソグラフィー法やエッチング法、めっき法等の方法にて硬質基板上にパターニングされた硬質基板配線、またはフレキシブル樹脂基板配線であってもよい。
【０１０５】
さらに、空隙９には、絶縁体膜、絶縁樹脂、絶縁テープまたは絶縁性突起物を設けてもよい。
【０１０６】
さらに、セル電極と、配線との間隔は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであってもよい。
【０１０７】
これらの方法及び構成により、配線とセル電極とを、擬似的なコンデンサとすることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、簡易な方法ながらも、従来よりも高精度にセル電極と、それに対向する配線の相対的位置合わせが可能となるので、裏面電極型太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造に好適に用いることが出来る。
【０１０９】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、受光面近傍にｐｎ接合を形成すると共に、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、即ち裏面に他方の電極を配置して製造された太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造にも好適に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施例に係る、基板と太陽電池セルとの平面図である。
【図２】本発明の実施例に係る、基板と太陽電池セルとの側面図である。
【図３】本発明の実施例に係る、基板と太陽電池セルとの他の平面図である。
【図４】本発明の実施例に係る、治具を設けられた太陽電池セルの斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係る、交流電源、配線とセル電極とによって構築される擬似的コンデンサ、及び振幅電圧モニタリング用の抵抗器からなる回路の等価回路図である。
【図６】本発明の実施例に係る、太陽電池セルに設けられたセル電極と配線とが対向していることを示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施例に係る、太陽電池セルと配線とが完全に対向していることを示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施例に係る、太陽電池セルと配線との一部が対向していることを示す図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る、セルマウンターが備える底板の吸着機構等により密着固定された、配線がパターニングされた基板を示す平面図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る、１２個の太陽電池セルが４行３列に配置された太陽電池モジュールの平面図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る、基板に太陽電池セルをマウントすることを示す平面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の他の実施例に係る、太陽電池セルを裏面から見た図であり、（ｂ）は、本発明の他の実施例に係る、太陽電池セルを側面から見た図である。
【図１２】本発明の他の実施例に係る、セル電極と配線とが一本ずつずれた状態で対向していることを示す側面図である。
【図１３】本発明の他の実施例に係る、基板に２個目の太陽電池セルのマウントをすることを示す平面図である。
【図１４】本発明の他の実施例に係る、セルマウンター及び該セルマウンターに用いられるコンピュータを示す斜視図である。
【図１５】従来の太陽電池モジュールの一例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  底板（吸着固定手段）
２，２ａ，２ｂ，１９，３５  配線
３，２０  基板
４、２１  太陽電池セル（太陽電池セルに用いる基板）
５  配線パターンの一端
６ａ、６ｂ  ワイヤ配線
７，２７  交流電源（交流電圧印加手段）
８，２８  抵抗器（検出手段）
９、４０  空隙
１０  絶縁性物質
１１、２３  アライメントマーク
１３  治具
１４  ビス
１４ａ  先端
１５  スケール
１６，３０，３２，３４，３６  セル電極
１７  コンデンサ
１８  セルマウンター
２２  太陽電池モジュール
２４  粗調用アライメントマーク（位置粗調手段）
２５  始端
２６  交流電圧印加用ピン（交流電圧印加手段）
２９  振幅検出器（検出器、検出手段）
３１  コの字形状金属端子（交流電圧印加端子、交流電圧印加手段）
３３  矢印
３７，３８  太陽電池セル
４１  コンピュータ（検出手段）
４２  セル吸着器（配置手段）
４３  ディスペンサ（塗布手段）
４４  ＵＶプローブ（硬化手段）
Ｃ  静電容量
Ｉ  電流
Ｓ、Ｓ’  面積
ＶＲ  両端電圧
ｄ  距離
ε，ε０  誘電率
【図１】
2010109063.tif 000005
【図２】
2010109063.tif 000006
【図３】
2010109063.tif 000007
【図４】
2010109063.tif 000008
【図５】
2010109063.tif 000009
【図６】
2010109063.tif 000010
【図７】
2010109063.tif 000011
【図８】
2010109063.tif 000012
【図９】
2010109063.tif 000013
【図１０】
2010109063.tif 000014
【図１１】
2010109063.tif 000015
【図１２】
2010109063.tif 000016
【図１３】
2010109063.tif 000017
【図１４】
2010109063.tif 000018
【図１５】
2010109063.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月27日(2009.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線が形成された基板の配線形成面とセル電極が形成された太陽電池セルの電極形成面とを対向配置し、前記基板と前記太陽電池セルとの間に空隙を設けることにより、互いに対向する前記セル電極及び前記配線からなるコンデンサを構成し、
前記基板と前記太陽電池セルとの相対的な位置関係を変化させ、前記コンデンサに流れる電流を観測した結果に基づいて、前記基板と前記太陽電池セルとの相対的な位置関係を決定することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記コンデンサに流れる電流による位置合わせの工程の前に、前記配線と、前記セル電極との位置の粗調を行う工程を有し、
前記粗調を行う工程は、前記太陽電池セルを平行移動すれば、前記基板上の前記配線と前記太陽電池セルの前記セル電極との相対的位置合わせが可能になるように、前記太陽電池セルを位置決めす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の製造方法。
【請求項３】
前記セル電極と、前記配線との間隔は、数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであ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の製造方法。
【請求項４】
前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルを前記基板上に配置するための装置により保持され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の製造方法。
【請求項５】
前記太陽電池セルに用いる基板の導電型をｎ型とした場合、ｎ側の前記セル電極とそれに対向すべき前記配線とに前記交流電圧を印加し、
前記太陽電池セルに用いる基板をｐ型とした場合、ｐ側の前記セル電極とそれに対向すべき前記配線とに前記交流電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさの検出を、抵抗器及び検出器、電流計、磁力計またはコンピュータで行う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の製造方法。
【請求項７】
前記配線は、インターコネクター、フォトリソグラフィー法やエッチング法、めっき法等の方法にて硬質基板上にパターニングされた硬質基板配線、またはフレキシブル樹脂基板配線であ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の製造方法。
【請求項８】
前記空隙には、絶縁体膜、絶縁樹脂、絶縁テープまたは絶縁性突起物を設けている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の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法を用いて太陽電池モジュールを製造するための太陽電池モジュールの製造装置であって、
前記基板が固定される固定手段と、
前記太陽電池セルを保持し、前記基板と前記太陽電池セルとの相対的な位置関係を変化させるための配置手段と、
前記配線と前記セル電極との間に交流電圧を印加し、前記配線と前記セル電極との間に電流を流すための交流電圧印加手段と、
前記セル電極と、前記配線との間に流れる電流の大きさを検出する検出手段とを備え、
前記交流電圧印加手段は、交流電源と、前記配線に接続される交流電圧印加用ピンと、前記セル電極に接続される交流電圧印加端子とを有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、抵抗器及び検出器、電流計または磁力計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の製造装置。