(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの製造工程において、生産性の低下、および、コストの上昇を招くことなく、また、太陽電池セルを破損させるおそれのない、素子形成基板配線ストリング、太陽電池モジュール、およびその製造方法を提供する。【解決手段】、溶解した第１封止材３０を、配線シート２０に設けられた開口部２２ａを介して太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接触させた後、第１封止材３０を固めることにより、第１封止材３０と配線シート２０と太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃとが第１封止材３０を用いた仮固定により一体化されている。これにより、この素子形成基板配線ストリング１を用いた太陽電池モジュール１００およびその製造方法によれば、予め太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配線シート２０に一体化されているために、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配線シート２０に対してずれることはない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子形成基板配線ストリングであって、
第１素子形成基板および第２素子形成基板と、
前記第１素子形成基板と前記第２素子形成基板とを、その第１面側において電気的に接続する素子間配線部材と、
前記素子間配線部材の前記第１面側とは反対側に配置される第１封止材と、
を備え、
前記素子間配線部材は、
絶縁シートと、
前記絶縁シートの第１面側に形成され、前記第１素子形成基板と前記第２素子形成基板とを電気的に接続する第１配線部と、
前記第１面と前記第２面を貫通させる開口部と、を有し、
溶解した前記封止材を前記開口部を介して前記素子形成基板に接触させた後、前記第１封止材を固めることにより、前記第１封止材と前記素子間配線部材と前記素子形成基板とが一体化された、素子形成基板配線ストリング。
【請求項２】
前記開口部が、前記第１素子形成基板および前記第２素子形成基板のそれぞれに対して２箇所以上設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の素子形成基板配線ストリング。
【請求項３】
前記絶縁シートの第２面側に第２配線部を有する、請求項１または２に記載の素子形成基板配線ストリング。
【請求項４】
前記素子間配線部材の厚みが、前記第１封止材の厚みよりも薄いことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の素子形成基板配線ストリング。
【請求項５】
前記開口部の開口面積が１ｍｍ２〜１００ｍｍ２であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の素子形成基板配線ストリング。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の素子形成基板配線ストリングと、
前記素子間配線部材の第１面側において前記第１素子形成基板および前記第２素子形成基板を覆う第２封止材と、
前記第１封止材を覆う第１保護部材と、
前記第２封止材を覆い透明部材からなる第２保護部材と、を備え、
前記第１素子形成基板および前記第２素子形成基板は、それぞれ太陽電池セルである、太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の素子形成基板配線ストリングを準備する工程と、
前記素子形成基板配線ストリングの第２面側の前記第１封止材の上に、第１保護部材を積層配置する工程と、
前記素子形成基板配線ストリングの第１面側に、前記第１素子形成基板および前記第２素子形成基板を覆う第２封止材を積層配置する工程と、
前記第２封止材の上に、第２保護部材を積層配置する工程と、
前記第１封止材および前記第２封止材を加熱圧着することにより、前記第１保護部材、前記第１封止材を含む前記素子形成基板配線ストリング、前記第２封止材および前記第２保護部材を一体化させる工程と、
を備える、太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、素子形成基板配線ストリング、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
裏面電極型の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造方法においては、配線シート上の表面側に複数の太陽電池セルを配置し、表面側および裏面側を封止材により挟み込み、ラミネート処理を行なう方法が知られている。この製造方法によれば、配線シートに太陽電池セルを配置してからラミネート処理を行なうまでの間に、太陽電池セルの位置がずれるという問題がある。
【０００３】
そのために、太陽電池セルに嫌気性接着剤を塗布し、配線シートに太陽電池セルを予め固定する方法が採用されている。しかし、嫌気性接着剤という新規材料が必要になるため、嫌気性接着剤の塗布工程の追加による生産性の低下、および、コストの上昇が懸念される。また、硬化した嫌気性接着剤が突起となり、ラミネート工程における加圧時に、太陽電池セルを破損させる原因となるおそれもある。
【０００４】
なお、裏面電極型の太陽電池セルを開示する文献として、下記特許文献１，２および非特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００７−１９３３４号公報
【特許文献２】米国特許第４９２７７７０号明細書
【非特許文献１】J.H.Ｂultman et al.,:“Interconnection through vias for improved efficiency and easy module manufacturing of crystalline silicon solar cells”, Solar Energy Materials & Solar Cells 65(2001) 339-345.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、予め素子形成基板を素子間配線部材に固定するに際して、嫌気性接着剤を用いた場合に、生産性の低下、および、コストの上昇を招く点、または、嫌気性接着剤が突起となり、ラミネート工程における加圧時に太陽電池セルを破損させるおそれがある点にある。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、太陽電池モジュールの製造工程において、生産性の低下、および、コストの上昇を招くことなく、また、太陽電池セルを破損させるおそれのない、素子形成基板配線ストリング、太陽電池モジュール、およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に基づいた素子形成基板配線ストリングにおいては、第１素子形成基板および第２素子形成基板と、上記第１素子形成基板と上記第２素子形成基板とを、その第１面側において電気的に接続する素子間配線部材と、上記素子間配線部材の上記第１面側とは反対側に配置される第１封止材と、を備えている。
【０００８】
また、上記素子間配線部材は、絶縁シートと、上記絶縁シートの第１面側に形成され、上記第１素子形成基板と上記第２素子形成基板とを電気的に接続する第１配線部と、上記第１面と上記第２面を貫通させる開口部とを有し、溶解した上記封止材を上記開口部を介して上記素子形成基板に接触させた後、上記第１封止材を固めることにより、上記第１封止材と上記素子間配線部材と上記素子形成基板とが一体化されている。
【０００９】
この発明に基づいた太陽電池モジュールにおいては、上述した素子形成基板配線ストリングと、上記素子間配線部材の第１面側において上記第１素子形成基板および上記第２素子形成基板を覆う第２封止材と、上記第１封止材を覆う第１保護部材と、上記第２封止材を覆い透明部材からなる第２保護部材とを備え、上記第１素子形成基板および上記第２素子形成基板は、それぞれ太陽電池セルである。
【００１０】
この発明に基づいた太陽電池モジュールの製造方法においては、上述した素子形成基板配線ストリングを準備する工程と、上記素子形成基板配線ストリングの第２面側の上記第１封止材の上に、第１保護部材を積層配置する工程と、上記素子形成基板配線ストリングの第１面側に、上記第１素子形成基板および上記第２素子形成基板を覆う第２封止材を積層配置する工程と、上記第２封止材の上に、第２保護部材を積層配置する工程と、上記第１封止材および上記第２封止材を加熱圧着することにより、上記第１保護部材、上記第１封止材を含む上記素子形成基板配線ストリング、上記第２封止材、および上記第２保護部材を一体化させる工程とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に基づいた素子形成基板配線ストリングによれば、各種接着剤を用いることなく、溶解した封止材を用いて、素子間配線部材に設けられた開口部を介して素子形成基板に接触させた後、上記第１封止材を固めることにより、上記第１封止材と上記素子間配線部材と上記素子形成基板とを仮固定して一体化させている。これにより、この素子形成基板配線ストリングを用いた太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、予め素子形成基板が素子間配線部材に封止材を用いた仮固定により一体化されているために、素子形成基板が素子間配線部材に対してずれることはない。
【００１２】
また、従来のような嫌気性接着剤等の接着剤を用いる必要がなくなることから、嫌気性接着剤が突起となることによる、素子形成基板の破損も未然に回避でき、太陽電池モジュールの生産性の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に基づいた実施の形態における素子形成基板配線ストリング、太陽電池モジュール、およびその製造について図を参照して説明する。なお、実施の形態の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組み合わせることは、当初から予定されている。
【００１４】
（素子形成基板配線ストリング１）
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態における素子形成基板配線ストリング１の構造について説明する。なお、図１は、素子形成基板配線ストリング１の概略構造を示す斜視図であり、図２は、素子形成基板配線ストリング１の構造を示す部分拡大断面図である。
【００１５】
この素子形成基板配線ストリング１は、シリコン等からなる素子形成基板としての第１太陽電池セル１０ａ、第２太陽電池セル１０ｂ、第３太陽電池セル１０ｃを有し、第１太陽電池セル１０ａ、第２太陽電池セル１０ｂ、第３太陽電池セル１０ｃを、その第１面側において電気的に接続する素子間配線部材としての配線シート２０と、この配線シート２０の第１面側とは反対側に配置される、ＥＶＡ（Ethylence Vinyl Acetate）樹脂からなる第１封止材３０とを備えている。
【００１６】
配線シート２０は、絶縁シート２１と、絶縁シート２１の第１面側に形成され、第１太陽電池セル１０ａと第２太陽電池セル１０ｂ、第２太陽電池セル１０ｂと第３太陽電池セル１０ｃを電気的に接続する第１配線部２２が形成されている。第１配線部２２は、櫛形の形態を有しており、隣接する一方の素子形成基板のｐ型電極と、他方の素子形成基板のｎ型電極とを連結するような配線パターンが形成されている。
【００１７】
絶縁シート２１は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（Polyethylene naphthalate）、ＰＰＳ（Polyphenylene sulfide）、ＰＶＦ（Polyvinyl fluoride）、ポリイミド（Polyimide）などのフィルム材料からなり、第１配線部２２は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料箔からなる配線層から構成され、第１配線部２２が絶縁シート２１に張り合わされている。第１配線部２２は、所定のパターンに合わせてエッチングにより配線回路パターンが形成されている。
【００１８】
配線シート２０の他の形態としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰＳ、ＰＶＦ、ポリイミドなどの絶縁シート２１に、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料箔からなる第１配線部２２を、所定のパターンに合わせて、メッキ、印刷により配線回路パターンを形成したものでもかまわない。
【００１９】
配線シート２０のさらに他の形態としては、配線回路パターン上に形成した導電性材料箔からなる第１配線部２２を、絶縁フィルム材料からなる絶縁シート２１上に貼り付けて、配線シート２０として用いることも可能である。
【００２０】
第１配線部２２として、太陽電池セルとの接触抵抗、接着強度を十分確保するために、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料の表面にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化錫、はんだなどを形成した導電層を用いてもかまわない。
【００２１】
また、第１配線部２２として、太陽電池モジュール内に封止した際の信頼性を確保し、部材単体の耐候性を増すために、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料の一部もしくは全体に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化錫、シリカ、アルミナなどのセラミック層などを形成し、または、化成処理、アルマイトなどの表面処理を行なってもよい。また、第１配線部２２の一部、または太陽電池セルとの接続部を除く全面に、シリカ蒸着やアルミナ蒸着などを施したＰＥＴフィルム材料などを貼り付けてもよい。
【００２２】
配線シート２０には、各太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配置される部分に、少なくとも太陽電池セル１枚当たり２箇所の開口部２２ａを設ける。この開口部２２ａは、配線シート２０の第１面側と第２面側とを貫通させる孔である。開口部２２ａの開口面積は、１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以内が望ましい。
【００２３】
これは、開口部２２ａの開口面積が１ｍｍ２未満であると、後述する第１封止材３０が開口部２２ａに十分に入らず、また１００ｍｍ２を超えると、開口部２２ａには配線部材がないため、その部分の素子からは電流を効率的に取り出すことが出来なくなり、太陽電池の発電効率の悪化が懸念されるからである。なお、開口部２２ａの開口形状は、丸穴に限らず、スリット形状、丸穴と丸穴とをスリットで結んだ形状でも良い。また、スリット形状は、平行線としても十字形状としてもよい。
【００２４】
開口部２２ａには、溶解した第１封止材３０を開口部２２ａを介して各太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接触させた後、第１封止材３０を固めることにより、第１封止材３０と配線シート２０と各太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃとが一体化されている。
【００２５】
開口部２２ａは、円形もしくは楕円形もしくはその組み合わせにすることで、開口部を基点にして配線シートが裂ける可能性を低くすることができる。隣接する太陽電池セル同士の間に相当する部分には開口部２２ａを設けないことで、太陽電池モジュールの外観上、開口部２２ａが外部に露出することはない。開口部２２ａは、各太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの裏面電極（図示省略）と配線シート２０の第１配線部２２とが接合される部分を避けて形成することが好ましい。
【００２６】
なお、２箇所以上に開口部２２ａを設けるのは、配線シート２０に対して太陽電池セルのＸ，Ｙ，θ（回転）方向の移動を阻止するためである。配線シート２０に対する太陽電池セルの移動を効果的に阻止するためには、太陽電池セルの対角線上に開口部を配列することが望ましい。
【００２７】
上記構成からなる素子形成基板配線ストリング１において、配線シート２０への各太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの接続には、はんだ、導電性接着剤、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）、異方導電性ペースト（ＡＣＰ）などを用いる。
【００２８】
はんだ、導電性接着剤、ＡＣＦ、ＡＣＰなどを、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃもしくは配線シート２０の少なくとも一方に配置し、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配線シート２０の所定位置に載置して、開口部２２ａを通して溶解した第１封止材３０により、配線シート２０に太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを仮固定する。
【００２９】
一例として、配線シート２０上の所定の位置に、導電性接着剤をディスペンスにより塗布する。その後、その導電性接着剤の位置に合わせて太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの電極（図示省略）位置が配置されるよう、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを置く。
【００３０】
このとき、配線シート２０のパターンを画像認識して、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの位置を微調整してもよい。その後、下面側の第１封止材３０を、下方側より約８０°Ｃに加熱した加熱ピン１を押し付けて（約１０ｋＰａ以下）溶解し、配線シート２０に設けた開口部２２ａを通して第１封止材３０を押し出し、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃと配線シート２０とを仮固定する。
【００３１】
なお、配線シート２０の厚みは、第１封止材３０の厚みよりも薄くなるように設けられている。これは、配線シート２０に設けられた開口部２２ａに第１封止材３０を入れなければならないため、配線シート２０が厚いと第１封止材３０の量が足りなくなるおそれがあり、開口部２２ａに十分第１封止材３０が入らない状態、入ったとしても十分に封止できない状態等の問題の発生を回避する必要があるからである。本実施の形態においては、配線シート２０の厚みは約０．１ｍｍ、第１封止材３０の厚みは約０．４ｍｍとしている。
【００３２】
（太陽電池モジュール１００およびその製造方法）
次に、上記構成からなる素子形成基板配線ストリング１を用いた太陽電池モジュール１００およびその製造方法について、図３を参照して説明する。なお、図３は、太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。また、図３に示す断面構造は、説明の便宜上、加圧・加熱により一体化される前の構造を図示している。
【００３３】
図２に示す構造を有する素子形成基板配線ストリング１に対して、配線シート２０の第１面側において太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを覆う、ＥＶＡ（Ethylence Vinyl Acetate）樹脂からなる第２封止材４０が配置され、さらに、第２封止材４０を覆う第２保護部材としてのガラス板６０が配置されている。また、配線シート２０の第２面側においては、第１封止材３０を覆う第１保護部材としてのバックカバー５０が配置されている。
【００３４】
上記積層状態の太陽電池モジュールを、ラミネート装置に設けられた、約１２０°Ｃ〜約１４０°Ｃに加熱した熱板上に載置し、太陽電池モジュール全体を真空ポンプにより減圧する。これにより、ガラス板６０／第２封止材４０／太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ／配線シート２０／第１封止材３０／バックカバー５０の各材料間の空気がおおまかに取り除かれる。次に、真空引きを続けながら加圧し数分間程度保持する。加圧により熱板にモジュールが押し付けられ、第１封止材３０および第２封止材４０が溶融する。
【００３５】
その後、バックカバー５０およびバックカバー側の第１封止材３０には、あらかじめ穴が設けられており、その穴に対応した位置に配線シート２０のプラス及びマイナスの端子が露出するよう、折り返されている。露出した端子に対応して端子ボックスが取り付けられる。太陽電池モジュール１００の周囲に、シーリング材を塗布し、アルミニウム合金からなるフレームを周囲に取り付ける。これにより、太陽電池モジュール１００が完成する。
【００３６】
以上、本実施の形態における素子形成基板配線ストリング１によれば、各種接着剤を用いることなく、溶解した第１封止材３０を、配線シート２０に設けられた開口部２２ａを介して太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接触させた後、第１封止材３０を固めることにより、第１封止材３０と配線シート２０と太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃとを仮固定して一体化させている。
【００３７】
これにより、この素子形成基板配線ストリング１を用いた太陽電池モジュール１００およびその製造方法によれば、予め太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配線シート２０に第１封止材３０を用いた仮固定により一体化されているために、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配線シート２０に対してずれることはない。
【００３８】
また、従来のような嫌気性接着剤等の接着剤を用いる必要がなくなることから、嫌気性接着剤が突起となることによる、太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの破損も未然に回避できることから、太陽電池モジュール１００の生産性の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
なお、上記実施の形態において、配線シート２０の太陽電池セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが載置される表面側（第１面側）にのみ第１配線部２２が設けられる場合について説明したが、図４に示すように、裏面側（第２面側）に第２配線部２３が設けられる形式の裏面電極型の太陽電池セルを用いることも可能である。
【００４０】
以上、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明に基づいた実施の形態における素子形成基板配線ストリングの概略構造を示す斜視図である。
【図２】この発明に基づいた実施の形態における素子形成基板配線ストリングの構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】この発明に基づいた実施の形態における太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図４】この発明に基づいた他の実施の形態における太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  素子形成基板配線ストリング、１０ａ  第１太陽電池セル、１０ｂ  第２太陽電池セル、１０ｃ  第３太陽電池セル、２０  配線シート、２１  絶縁シート、２２  第１配線部、２２ａ  開口部、３０  第１封止材、４０  第２封止材、５０  バックカバー、６０  ガラス板、１００  太陽電池モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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