(57)【要約】【課題】  本発明は、太陽電池セルへの湿気やガスなどの進入を防止して太陽電池セルの発電能力を長期間に亘って良好に維持することができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  本発明の太陽電池モジュールＡは、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面にｐ電極11とｎ電極12とが形成されている太陽電池セル1aと、上記太陽電池セル1aの一面に積層一体化され且つ液晶ポリマーを含有する絶縁性基板２上にｐ配線21とｎ配線22とが互いに電気的に絶縁された状態で形成されてなる配線基板2aとを含み、上記ｐ電極11と上記ｐ配線12とがはんだを介して電気的に接続されていると共に、上記ｎ電極12と上記ｎ配線22とがはんだを介して電気的に接続されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面電極型太陽電池用半導体基板の裏面にｐ電極とｎ電極とが形成されている太陽電池セルの電極形成面上に、液晶ポリマーからなる絶縁性基板上にｐ配線とｎ配線とが形成されてなる配線基板を積層一体化しており、上記ｐ電極と上記ｐ配線とがはんだを介して電気的に接続されていると共に、上記ｎ電極と上記ｎ配線とがはんだを介して電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
絶縁性基板が単層のシートから形成され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３】
光を透過する表面保護層が裏面電極型太陽電池用半導体基板の光の入射面に積層され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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油をはじめとした化石燃料の枯渇、それらを使用することによる地球温暖化などの環境破壊が世界的な問題となっている。そこで、化石燃料に代わるクリーンエネルギーとして、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス、潮流、海流、波などの海洋エネルギー、地熱、温度差の利用などいろいろな検討が行われている。
【０００３】
太陽光発電は特にクリーンエネルギーとして注目され太陽電池の開発が進められている。太陽電池モジュールは、太陽電池セルがその表裏面においてエチレン−酢酸ビニル共重合体フィルムなどの封止材によって封止されていると共に、表側の封止材上に光を透過する表面保護層としてガラス板を積層一体化し且つ裏側の封止材上に太陽電池用裏面保護シートをバックシートとして積層一体化してなる。
【０００４】
特許文献１には、太陽電池モジュールの裏面に配置される太陽電池用裏面保護シートであって、密度が０．９１ｇ／ｃｍ3以上０．９３ｇ／ｃｍ3以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有する第１のフィルムと、前記第１のフィルムに積層された、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタクリレートを含有する第２のフィルムとを備えた太陽電池用裏面保護シートが開示されている。
【０００５】
しかしながら、太陽電池用裏面保護シートは、第１のフィルムと第２のフィルムとを積層してなるものであるから、第１のフィルムと第２のフィルムとが時間の経過に伴って剥離する虞れがあり、その結果、太陽電池用裏面保護シートの防湿性や酸素ガスなどのガスの透過防止効果が低下するといった問題点を有する。又、フィルムに金属などを蒸着することにより防湿性を付与した材料を使用する方法も採られているが、蒸着膜のクラックにより防湿性が低下するという問題点がある。
【０００６】
又、太陽電池用裏面保護シートの防湿性を向上させるために、合成樹脂フィルムと、アルミニウム箔などの金属箔とを積層一体化してなる太陽電池用裏面保護シートが提案されているが、金属箔に腐食が発生し、太陽電池セルに悪影響を与えるといった問題点を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１１０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、太陽電池セルへの湿気やガスなどの進入を防止して太陽電池セルの発電能力を長期間に亘って良好に維持することができる太陽電池モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールは、裏面電極型太陽電池用半導体基板の裏面にｐ電極とｎ電極とが形成されている太陽電池セルの電極形成面上に、液晶ポリマーからなる絶縁性基板上にｐ配線とｎ配線とが形成されてなる配線基板を積層一体化しており、上記ｐ電極と上記ｐ配線とがはんだを介して電気的に接続されていると共に、上記ｎ電極と上記ｎ配線とがはんだを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
又、上記太陽電池モジュールにおいて、絶縁性基板が単層のシートから形成されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、上記太陽電池モジュールにおいて、光を透過する表面保護層が裏面電極型太陽電池用半導体基板の光の入射面に積層されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールは、上述のように、絶縁性基板が液晶ポリマーからなり、絶縁性基板は防湿性及び耐ガス透過性に優れていることから、従来の太陽電池モジュールのように別途、防湿性及びガス透過防止性を確保するために裏面保護シートを用いる必要がない。
【００１３】
従って、本発明の太陽電池モジュールは、その構造が簡素であり製造効率に優れていると共に薄型化を図ることができる。しかも、絶縁性基板を単層に形成することができるので層間剥離に起因した防湿性及び耐ガス透過性の低下を生じることがなく、本発明の太陽電池モジュールは、長期間に亘って優れた発電性能を維持することができる。なお、裏面保護シートの使用を排除するものではなく、使用する場合にあっても防湿性能やガス透過性能を考慮する必要がないため選択の幅が広がる。
【００１４】
更に、絶縁性基板は液晶ポリマーからなるため、寸法安定性に優れ、使用環境の温度変化に伴う絶縁性基板の熱収縮に起因した影響を受けず、太陽電池セルの電極と配線基板の配線との接続状態を確実に維持することができる。よって、太陽電池モジュールは使用環境の温度変化にもかかわらず優れた発電性能を維持することができる。
【００１５】
又、絶縁性基板は液晶ポリマーからなり絶縁性に優れているので、絶縁性基板上に形成されるｐ配線とｎ配線との間の絶縁状態を確実に維持することができる。
【００１６】
そして、絶縁性基板は液晶ポリマーからなるため、絶縁性基板の耐熱温度がはんだ付け温度より高く、太陽電池セルの裏面電極型太陽電池用半導体基板上のｐ電極及びｎ電極と、絶縁性基板上のｐ配線及びｎ配線とをはんだを介して接続一体化する際のはんだ付け温度に耐えることができる。その結果、接続に低温硬化の銀ペーストで接続する場合と異なりマイグレーションに起因した短絡が生じにくく、電極間のピッチを小さくすることができ、太陽電池セル上のｐ電極及びｎ電極をファインピッチ化、ファインライン化することができて、本発明の太陽電池モジュールの性能を一層向上させることができる。即ち、太陽電池モジュールＡの発電能力を向上させることができると共に太陽電池モジュールＡの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の太陽電池モジュールＡは、裏面電極型太陽電池やバックコンタクトセルと呼ばれており、受光面に電極のない太陽電池モジュールである。太陽電池セル1aは、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面にｐ電極11とｎ電極12とが形成されている。このような太陽電池セル1aとしては、例えば、シリコン基板の裏面にｐ＋層とｎ＋層とがシリコン基板の裏面に沿って交互に間隔をあけて形成されてなる裏面電極型太陽電池用半導体基板１のｐ＋層上に点状或いは線状のｐ電極11が形成され、ｎ＋層上に点状のｎ電極12が形成されてなる太陽電池セルや、シリコン基板の裏面にｐ＋層が、表面にｎ＋層が形成されてなり且つｎ＋層をシリコン基板に形成した表裏面に亘って貫通する貫通孔を通じてシリコン基板の裏面側に取り出してなる裏面電極型太陽電池用半導体基板１のｐ＋層上に点状のｐ電極11が形成されていると共に、シリコン基板の裏面側に取り出されたｎ＋層上に点状にｎ電極12を形成してなる太陽電池セルなどが挙げられる。
【００１８】
なお、シリコン基板の裏面にｐ＋層及びｎ＋層を形成して裏面電極型太陽電池用半導体基板を製造する方法は、特に限定されず、例えば、先ず、シリコン基板の裏面全面にシリコン酸化膜を形成し、その後、シリコン窒化膜を形成することによってパッシベーション膜を形成する。次に、フォトエッチングにより、シリコン基板の裏面のｎ＋層が形成される部分に対応するパッシベーション膜の一部を除去する。そして、リンなどのｎ型ドーパントを含むガスを用いてこの除去部分から露出したシリコン基板の裏面にｎ型ドーパントを拡散させることによってｎ＋層を形成する。そして、シリコン基板の裏面に形成されているパッシベーション膜を全て除去した後に、再度、シリコン基板の裏面全面にシリコン酸化膜を形成し、その後、シリコン窒化膜を形成することによってパッシベーション膜を形成する。次に、フォトエッチングにより、ｐ＋層が形成される部分に対応するパッシベーション膜の一部を除去する。そして、ボロンなどのｐ型ドーパントを含むガスを用いて除去部分から露出したシリコン基板の裏面にｐ型ドーパントを拡散させることによってｐ＋層を形成する方法が挙げられる。
【００１９】
又、シリコン基板の裏面にｐ＋層が、表面にｎ＋層が形成されてなり且つｎ＋層をシリコン基板に形成した表裏面に亘って貫通する貫通孔を通じてシリコン基板の裏面側に取り出してなる裏面電極型太陽電池用半導体基板も提案されている。製造方法としては、例えば、Advent社は、「Emitter Wrap Through」と称し、レーザーでシリコン基板に両裏面に亘って貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔周辺の半導体をｎ＋ジャンクションにして表裏接合するやり方を検討しており、又、京セラ社は、バスバー電極のみを裏面に配置するメタルラップスルーセルの検討を行っており、この工法は、レーザー加工によってシリコン基板に形成された貫通孔に電極材を充填することによって、シリコン基板の表面のフィンガー電極と裏面のバスバーとを電気的に接続し、従来、シリコン基板の表面に位置していたバスバー電極のみを裏側に配置する方法である。
【００２０】
そして、太陽電池セル1aの裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面、即ち、ｐ電極11及びｎ電極12が形成されている面（電極形成面）には配線基板2aが積層一体化されている。この配線基板2aは、液晶ポリマーからなる単層のシートよりなる絶縁性基板２上にｐ配線21及びｎ配線22が互いに電気的に絶縁された状態で形成されている。なお、絶縁性基板２は、液晶ポリマーからなるシートを複数枚、積層一体化して形成されたものであってもよい。
【００２１】
液晶ポリマーとしては、例えば、全芳香族液晶ポリエステル、全芳香族液晶ポリイミド、全芳香族液晶ポリエステルアミドなどが挙げられ、全芳香族液晶ポリエステルが好ましい。全芳香族液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーと呼ばれるポリエステルであり、その代表例としては、例えば、(１)芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールと芳香族ヒドロキシカルボン酸とを反応させて得られるポリマー、(２)異種の芳香族ヒドロキシカルボン酸の組み合せを反応させて得られるポリマー、（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸と芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとを反応させて得られるポリマー、(４)芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールとを反応させて得られるポリマー、(５)ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルに芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応させて得られるポリマーなどが挙げられ、通常、４００℃以下の温度で異方性溶融体を形成するポリマーである。なお、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシカルボン酸の代わりに、これらのエステル誘導体が使用されることもある。更に、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシカルボン酸は、芳香族部分がハロゲン原子、アルキル基、アリール基などで置換されてもよい。
【００２２】
具体的には、液晶ポリエステルとして、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）と、テレフタル酸と、４，４’−ビフェノールとから合成されるＩ型［下式（１）］、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸から合成されるII型［下式（２）］、ＰＨＢと、テレフタル酸と、エチレングリコールから合成されるIII型［下式（３）］が挙げられ、Ｉ型〜III型のいずれでもよいが、耐熱性、寸法安定性、防湿性の点から、全芳香族液晶ポリエステル（Ｉ型及びII型）が好ましい。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
なお、全芳香族液晶ポリエステルフィルムは、例えば、ジャパンゴアテックス社から商品名「ＢＩＡＣ」にて市販されている。
【００２５】
上述したように、絶縁性基板２上にはｐ配線21とｎ配線22とがそれぞれ電気的に絶縁された状態に形成されている。絶縁性基板２上にｐ配線21及びｎ配線22を形成する要領としては、例えば、絶縁性基板の一面に、銅などの導電性金属からなる膜を形成し、この膜の一部をエッチング処理して除去することによってｐ配線21及びｎ配線22を形成することができる。そして、ｐ配線21及びｎ配線22の表面には、はんだがコーティングされている。
【００２６】
そして、太陽電池セル1aの裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面に配線基板2aがそのｐ配線及びｎ配線を太陽電池セル1aに対向させた状態に積層一体化されており、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面に形成されたｐ電極11と、絶縁性基板２上に形成されたｐ配線21とがはんだ31を介して電気的に接続されていると共に、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面に形成されたｎ電極12と、絶縁性基板２上に形成されたｎ配線22とがはんだ32を介して電気的に接続されて太陽電池モジュールＡが構成されている。
【００２７】
絶縁性基板２は液晶ポリマーよりなるため、絶縁性基板２の耐熱温度がはんだ付け温度より高く、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面のp電極11及びｎ電極12と、絶縁性基板２上のｐ配線21及びｎ配線22とをはんだ32を介して電気的に接続一体化させることができる。従って、接続に低温硬化の銀ペーストを用いた場合と異なり、裏面電極型太陽電池用半導体基板１上のｐ電極11及びｎ電極12をファインライン化、ファインピッチ化することができ、太陽電池モジュールＡの発電能力を向上させることができると共に太陽電池モジュールＡの小型化を図ることができる。
【００２８】
裏面電極型太陽電池用半導体基板１の表面には封止材41が積層一体化されていると共に、裏面電極型太陽電池用半導体基板１と絶縁性基板２との対向面間にも封止材42が充填されている。このような封止材としては、特に限定されず、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【００２９】
次に、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の裏面のｐ電極11及びｎ電極12と、絶縁性基板２上のｐ配線21及びｎ配線22とをはんだ32を介して電気的に接続一体化させ、更に、裏面電極型太陽電池用半導体基板１と絶縁性基板２との対向面間に封止材42を充填する要領は、特に限定されない。
【００３０】
上記要領としては、例えば、（１）太陽電池セル1aと配線基板2aとをｐ電極11とｐ配線21とが対向し、ｎ電極12とｎ配線22とが対向した状態にしてはんだメッキ銅コアボール入りの異方導電フィルムを介在させた状態で重ね合わせて積層体を形成する。なお、異方導電フィルム中のはんだメッキ銅コアボールは、太陽電池セル1aのｐ電極11及びｎ電極12上に位置した状態となるように調整する。次に、積層体を脱気した上で加熱し、異方導電フィルムを軟化させて太陽電池セル1aと配線基板2aとの間の空間部に充填させると共に、メッキ銅コアボールの溶解によって、ｐ電極11とｐ配線21とをはんだを介して電気的に接続すると共に、ｎ電極12とｎ配線22とをはんだを介して電気的に接続させる方法、（２）配線基板２のｐ配線21及びｎ配線22上にはんだメッキを予め施しておく。太陽電池セル1aと配線基板2aとをｐ電極11とｐ配線21とが対向し、ｎ電極12とｎ配線22とが対向した状態にしてフィルムを介在させた状態で重ね合わせて積層体を形成する。次に、積層体を脱気した上で加熱し、フィルムを軟化させて太陽電池セル1aと配線基板2aとの間の空間部に充填させると共に、ｐ配線21及びｎ配線22上のはんだメッキの溶解によって、ｐ電極11とｐ配線21とをはんだを介して電気的に接続すると共に、ｎ電極12とｎ配線22とをはんだを介して電気的に接続させる方法、（３）配線基板２のｐ配線21及びｎ配線22上にはんだメッキを予め施しておく。次に、配線基板２のｐ配線21及びｎ配線22形成面上に封止樹脂を塗布する。真空中において、太陽電池セル1aと配線基板2aとをｐ電極11とｐ配線21とが対向し、ｎ電極12とｎ配線22とが対向した状態に重ね合わせて積層体を形成する。しかる後、大気圧下に戻した上で積層体を加熱し、配線基板２上の封止樹脂を軟化させて太陽電池セル1aと配線基板2aとの間の空間部に充填させると共に、ｐ配線21及びｎ配線22上のはんだメッキの溶解によって、ｐ電極11とｐ配線21とをはんだを介して電気的に接続すると共に、ｎ電極12とｎ配線22とをはんだを介して電気的に接続させる方法、（４）配線基板２のｐ配線21及びｎ配線22上に低残渣はんだペーストを予め塗布しておく。次に、配線基板２のｐ配線21及びｎ配線22形成面上に封止樹脂を塗布する。真空中において、太陽電池セル1aと配線基板2aとをｐ電極11とｐ配線21とが対向し、ｎ電極12とｎ配線22とが対向した状態に重ね合わせて積層体を形成する。しかる後、大気圧下に戻した上で積層体を加熱し、配線基板２上の封止樹脂を軟化させて太陽電池セル1aと配線基板2aとの間の空間部に充填させると共に、ｐ配線21及びｎ配線22上の低残渣はんだペーストの溶解によって、ｐ電極11とｐ配線21とをはんだを介して電気的に接続すると共に、ｎ電極12とｎ配線22とをはんだを介して電気的に接続させる方法が挙げられる。
【００３１】
更に、太陽電池モジュールＡの封止材41上には表面保護層５が積層一体化されている。このような表面保護層５としては、太陽電池モジュールＡの受光面、即ち、裏面電極型太陽電池用半導体基板１の表面への光の入射を損なうことがなく、且つ、太陽電池モジュールＡを保護することができればよく、例えば、透明ガラス板、ポリエチレンテレフタレート板が挙げられる。又、表面保護層５は、光を透過する液状の材料を太陽電池セルの表面側に塗布し硬化させて形成されたものであってもよい。
【００３２】
このようにして得られた太陽電池モジュールＡは、上述したように、絶縁性基板２が液晶ポリマーからなり、防湿性及びガス透過防止性に優れている。従って、絶縁性基板２の裏面に別途、防湿性及びガス透過防止性を付与するために裏面保護フィルムを積層一体化する必要はなく、製造工程の簡略化による太陽電池モジュールＡの製造効率の向上を図ることができると共に、太陽電池モジュールＡの薄型化を図ることができる。なお、防湿性及びガス透過防止性を付与するためではなく、太陽電池モジュールＡの輸送時や設置時に絶縁性基板２に傷が付くのを防止するために、絶縁性基板２の裏面に保護シートを積層させておいてもよい。
【００３３】
又、絶縁性基板２は液晶ポリマーからなり、耐熱性及び寸法安定性に優れているので、屋外の高温下においても、裏面電極型太陽電池用半導体基板１上のｐ電極11及びｎ電極12と、絶縁性基板２上のｐ配線21及びｎ配線22との接続状態を確実に維持することができ、太陽電池セル1aの優れた発電能力を長期間に亘って確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の太陽電池モジュールを示した模式断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１     裏面電極型太陽電池用半導体基板
11     ｐ電極
12     ｎ電極
1a     太陽電池セル
２     絶縁性基板
21     ｐ配線
22     ｎ配線
2a      配線基板
31,32  はんだ
41,42  封止材
５     表面保護層
Ａ     太陽電池モジュール
【図１】
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