(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側に配置された透光性基板と、
該透光性基板の裏面側に配置された太陽電池モジュール用回路シートと、
前記透光性基板及び前記太陽電池モジュール用回路シートの間に配置される太陽電池セルと、
該太陽電池セルを封止する封止樹脂とを備えた太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池モジュール用回路シートが、
絶縁樹脂からなる絶縁層と、
該絶縁層の裏面側に配されて、水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層と、
前記絶縁層の表面側に配されて、太陽電池セルに電気的に接続される回路パターンを有する金属導電層とを備え、
前記金属導電層が、前記回路パターンの間隙に前記絶縁層が充填されることで、前記絶縁層の表面に埋没しており、前記金属導電層と前記絶縁層とのそれぞれの表面が同一平面上に位置し、
前記絶縁層が、該絶縁層の表面側において前記太陽電池セルを封止する前記封止樹脂と同一種類の樹脂から構成されていることを特徴とする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、裏面にプラス電極（Ｐ型半導体電極）及びマイナス電極（Ｎ型半導体電極）の両電極を備えたバックコンタクト方式の太陽電池セルを固定するために用いられる太陽電池モジュール用回路シートを備えた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電をするための太陽電池モジュールは、図６に示すように、受光側に配置された光透過性基板２０２と、裏面側に配置されたバックシート２０１と、光透過性基板２０２およびバックシート２０１の間に配置された多数の太陽電池セル２０３とを有している。また、太陽電池セル２０３は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム等の封止材２０４に挟まれて封止されている。
【０００３】
従来、太陽電池モジュールにおいては、多数の太陽電池セル２０３，２０３・・・が、幅１〜３ｍｍの配線材２０５で電気的に直列に接続されていた。太陽電池セル２０３は、太陽の受光面である表面側にマイナス電極（Ｎ型半導体電極）、裏面側にプラス電極（Ｐ型半導体電極）が設けられているため、配線材２０５で接続すると、太陽電池セル２０３の受光面の上に配線材２０５が重なることになり、光電変換の面積効率が低下する傾向にあった。さらに、配線材２０５が太陽電池セル２０３の表側から裏側に回り込む構造になるため、各部材の熱膨張の差が原因で配線材２０５が断線することがあった。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決すべく、例えば特許文献１，２には、プラス電極とマイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルではセル裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積が犠牲にならず光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表側から裏側に回り込む構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張の差による配線材の断線も防止できる。
【０００５】
このバックコンタクト方式の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際には、多数の太陽電池セルを、回路シートを用いて電気的に直列に接続した後、ＥＶＡフィルムにより挟んで封止し、透光性基板とバックシートとで挟持していた。
【０００６】
ここで、代表的なバックコンタクト方式の太陽電池用の回路シートの製造方法を説明する。まず、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのフィルムを絶縁層として、これに接着剤を用いて銅箔を接合する。次いで、銅箔上にレジストを形成し、それをマスクとしてエッチングを行い回路パターンを有する金属導電層を形成する。そして、マスクとされていたレジストを剥離することによって、絶縁層上に銅による金属導電層が積層された回路シートが完成する。
【０００７】
その後、回路シート上の太陽電池セルの接合部に接合用ペーストを塗布して、太陽電池セルを実装し、封止材とガラスにて太陽電池セルを封止することで太陽電池モジュールが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１１１２２号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術においては、バックコンタクト太陽電池セルを実装する際に、金属導電層の回路パターンの間隙（配線間隙）に接合用ペーストが流れ込み、これによって回路パターン同士がショートしてしまうおそれがあった。
また、太陽電池セルを実装後に封止する際には、金属導電層の配線間隙に封止材の充填不良が発生し、これに起因してクラック等が生じてしまうおそれがあった。
さらに、封止樹脂と絶縁層の熱膨張率の差から、太陽電池セル封止後に太陽電池モジュールに歪みが生じ、太陽電池セルの割れ、剥離が多発してしまうという問題もあった。  
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、回路パターンのショートや回路パターンの間隙における封止材の充填不良の問題を回避することができ、バックコンタクト方式の太陽電池セルを安定的に実装することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に配置された透光性基板と、該透光性基板の裏面側に配置された太陽電池モジュール用回路シートと、前記透光性基板及び前記太陽電池モジュール用回路シートの間に配置される太陽電池セルと、該太陽電池セルを封止する封止樹脂とを備えた太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュール用回路シートが、絶縁樹脂からなる絶縁層と、該絶縁層の裏面側に配されて、水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層と、前記絶縁層の表面側に配されて、太陽電池セルに電気的に接続される回路パターンを有する金属導電層とを備え、前記金属導電層が、前記回路パターンの間隙に前記絶縁層が充填されることで、前記絶縁層の表面に埋没しており、前記金属導電層と前記絶縁層とのそれぞれの表面が同一平面上に位置し、前記絶縁層が、該絶縁層の表面側において前記太陽電池セルを封止する前記封止樹脂と同一種類の樹脂から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような特徴の太陽電池モジュールによれば、金属導電層が絶縁層の表面に埋没しており、即ち、金属導電層の回路パターンの間隙に絶縁樹脂が充填された構成とされているため、太陽電池セルを接続するための接合用ペーストが回路パターンの間隙に流れ込んでしまうことを防止できる。
【００１３】
これにより、絶縁層と封止樹脂との熱膨張率が同一となるため、太陽電池モジュール全体にかかる応力を緩和することができ、セル封止後の信頼性が高い太陽電池モジュールを作製することができる。
【００１５】
これにより、太陽電池セルを接続するための接合用ペーストが回路パターンの間隙に流れ込んでしまうことを防止できるため、回路パターン間の電気的ショートや封止樹脂の充填不良を防止して、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルを接続するための接合用ペーストが回路パターンの間隙に流れ込んでしまうことを防止することができるため、接合用ペーストに起因した太陽電池セル実装時の回路パターン間のショートを防止できる。同様に、金属導電層の回路パターンの間隙における封止樹脂の充填不良を防止できる。できる。したがって、バックコンタクト方式の太陽電池セルを安定的に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の太陽電池モジュール用回路シートの断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態の太陽電池モジュール用回路シートの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図４】本発明の実施形態の太陽電池モジュールの製造方法を説明する図である。
【図５】実施例における太陽電池モジュール用回路シートの製造方法を説明する図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の太陽電池モジュール用回路シートの実施形態について説明する。
図１に本実施形態の太陽電池モジュール用回路シートを示す。この太陽電池モジュール用回路シート１０は、絶縁層１１と、絶縁層１１の表面側に設けられた金属導電層１２と、バリア層１３とを備えており、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池セル３０の接続に用いられる。
【００２０】
絶縁層１１は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル、アイオノマー等からなる板状の部材であって、後述する封止樹脂４０と同一の樹脂から成形されていることが好ましい。また、絶縁層１１の表面（図１の上側を向く面）には疎水化処理が施されていることが好ましい。
【００２１】
金属導電層１２は、後述する太陽電池セル３０の電極に電気的に接続される層であって、上記絶縁層１１の表面側に積層されている。この金属導電層１２は、太陽電池モジュール用回路シート１０に積層される太陽電池セル３０の電極を電気的に直列に接続する回路パターンを有している。このため、絶縁層１１の表面の全範囲を覆っているのではなく回路パターンの形状に従って絶縁層１１の表面を受光面側に露呈させる間隙を有している。
【００２２】
金属導電層１２を構成する材料としては、電気抵抗が低い材料、例えば、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などが使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
また、本実施形態においては、金属導電層１２が絶縁層１１の表面に埋没しており、これによって、金属導電層１２と絶縁層１１の表面とは同一平面上に配置され、即ち、金属導電層１２及び絶縁層１１の各表面は面一に配置されている。
【００２３】
バリア層１３は、絶縁層１１の裏面側に積層され、水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性当の長期信頼性を有する材料から構成されている。当該材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、フッ素系樹脂フィルム、アルミ、アルミナ、シリカ等が挙げられ、これら材料からなるフィルムを２種類以上張り合わせたものがバリア層１３として使用される。
【００２４】
次に上記太陽電池モジュール用回路シート１０の製造方法について説明する。  
本実施形態例の太陽電池モジュール用回路シート１０の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、平坦状をなすキャリアフィルム１０１上面に金属箔１０２を接合する。このキャリアフィルム１０１は製造過程でのみ用いられるフィルムであって、その材料としてはポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリイミド等が挙げられるが、熱履歴等の観点からポリエチレンナフタレート樹脂を採用することが好ましい。
【００２５】
また、金属箔１０２におけるキャリアフィルム１０１との接合面には易接着処理が施されていることが好ましい。まら、金属箔１０２は、厚み１０μｍ〜１００μｍ程のものを採用することが望ましい。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属箔１０２にパターン加工を施して、回路パターンを有する金属導電層１２を形成する。具体的には、金属箔１０２上に印刷、フォトファブ法等によりレジストマスクパターンを形成し、その後、エッチング処理を施すことにより金属箔１０２の不要な部分を除去する。そして、レジストマスクパターンを除去することによって、金属導電層１２を得ることができる。なお、金属導電層１２の表面には、後述する接合用ペースト１４との密着性を向上させるために、ギ酸、硫酸、硝酸などの腐食性薬液によって粗面化処理が施すことが好ましい。
【００２７】
その後、図２（ｃ）に示すように、金属導電層１２を絶縁層１１によって封止する。具体的には、金属導電層１２上、及び、金属導電層１２における回路パターンの間隙に絶縁樹脂を充填させるようにして、金属導電層１２及びキャリアフィルム１０１の表面に絶縁層１１を形成する。
【００２８】
続いて、図２（ｄ）に示すように絶縁層１１上にバリア層１３を貼付し、その後、図２（ｅ）に示すように、キャリアフィルム１０１、絶縁層１１、金属導電層１２及びバリア層１３からなる積層体の上下を反転させ、キャリアフィルム１０１を剥がすことによって、太陽電池モジュール用回路シート１０を得ることができる。
【００２９】
上記太陽電池モジュール用回路シート１０は太陽電池モジュールに使用される。図３に上記太陽電池モジュール用回路シート１０を使用した太陽電池モジュールを示す。
この太陽電池モジュール１は、裏面側に配置された太陽電池モジュール用回路シート１０と、太陽電池モジュール用回路シート１０に配置された太陽電池セル３０と、太陽電池セル３０の裏面側を封止する封止樹脂４０と、封止樹脂４０に積層される透光性基板２０とを備えている。また、本実施形態においては、太陽電池セル３０を太陽電池モジュール用回路シート１０に固定するために接合用ペースト１４が使用されている。
【００３０】
接合用ペースト１４は、金属導電層１２と太陽電池セル３０との電気的接続を補助する部材である。この接合用ペースト１４の材料としては、電気抵抗が低い材料が使用される。中でも、金属導電層１２との電気抵抗が低くなることから、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金、ビスマスよりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。さらに、この接合用ペースト１４は、粘度が高く、容易に所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田（銅と鉛が主成分である。）よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。  
【００３１】
封止樹脂４０は、封止用フィルムにより形成される。封止用フィルムとしては、例えば、ＥＶＡシート、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが一般的に使用されるが、本実施形態においてはＥＶＡシートが採用されている。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル３０を挟み込むように２枚以上で使用される。  
【００３２】
透光性基板２０としては、例えば、ガラス基板、透明樹脂基板などが挙げられる。透明樹脂基板を構成する透明樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
【００３３】
太陽電池セル３０としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型、色素増感型などが挙げられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では、単結晶シリコン型が好ましい。この太陽電池セル３０は裏面側にプラス極及びマイナス極の電極を備えている。
【００３４】
ここで、太陽電池セル３０の太陽電池モジュール用回路シート１０への実装は、図４（ａ）に示すように、まず太陽電池モジュール用回路シート１０の金属導電層１２上に接合用ペースト１４を配置する。次いで、太陽電池セル３０の裏面に形成された電極に接合用ペースト１４が対向するように該太陽電池セル３０を配置し、さらにこれら太陽電池モジュール用回路シート１０、接合用ペースト１４及び太陽電池セル３０からなる積層体を加熱加圧することにより、図４（ｃ）に示す太陽電池モジュール用回路シート１０と太陽電池セル３０とを一体化させる。
【００３５】
なお、接合用ペースト１４の形成方法としては、例えば、めっき、スクリーン印刷、ディスペンス、転写などの方法を適用することができる。その際には、容易に所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストを用いることが好ましい。
【００３６】
そして、図４（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール用回路シート１０の表面側において太陽電池セル３０を周囲から覆うようにして該太陽電池セル３０を封止樹脂４０により封止し、次いで、図４（ｅ）に示すように該封止樹脂４０の表面側に透光性基板２０を配置するとともに太陽電池モジュール用回路シート１０の裏面にバリア層１３を形成することで、本実施形態の太陽電池モジュール１を得ることができる。
【００３７】
このような特徴の太陽電池モジュール用回路シート１０及び太陽電池モジュール１によれば、金属導電層１２が絶縁層１１の表面に埋没しており、即ち、金属導電層１２の回路パターンの間隙に絶縁層１１が充填された構成とされているため、太陽電池セル３０を接続するための接合用ペースト１４が回路パターンの間隙に流れ込んでしまうことを防止できる。これにより、接合用ペースト１４に起因した太陽電池セル３０実装時の回路パターン間のショートを防止できるとともに、金属導電層１２の回路パターンの間隙における封止樹脂４０の充填不良を防止できる。したがって、バックコンタクト方式の太陽電池セル３０を安定的に実装することが可能となる。
【００３８】
また、太陽電池モジュール１においては、太陽電池モジュール用回路シート１０の絶縁層１１が、該絶縁層１１の表面側において太陽電池セル３０を封止する封止樹脂４０と同一種類の樹脂から構成されているため、絶縁層１１と封止樹脂４０との熱膨張率が同一となる。したがって、太陽電池モジュール１全体にかかる応力を緩和することができ、太陽電池セル３０封止後の信頼性が高い太陽電池モジュール１を作製することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の太陽電池モジュール用回路シート１０の製造方法によれば、キャリアフィルム１０１上に金属箔１０２を積層し、該金属箔１０２にパターン加工を施して回路パターンを有する金属導電層１２を形成し、さらに、金属導電層１２上及び該金属導電層１２の回路パターンの間隙に絶縁樹脂を充填することにより、上記構成の太陽電池モジュール用回路シート１０を容易に製造することができる。これによって、生産効率を向上させてコストの低下を図ることが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の太陽電池モジュール用回路シート１０及び太陽電池モジュール１の実施例について具体的に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、キャリアフィルム１０１（商品名：テオネックス、帝人デュポン製）上に金属箔１０２として厚さ３５μｍの銅箔（商品名：ＪＴＣ銅箔、日鉱金属製）を貼付した。次いで、金属箔１０２の表面にドライフィルムレジスト１０３（商品名：ＲＹ３３１５、日立化成工業製）を、ロールラミネーターを用いて、温度：１１０℃、搬送速度：０．５ｍ／分の条件で貼り付けた。その後、フォトマスクを用いた露光（露光量：８０ｍＪ／ｃｍ２）、現像（１質量％のＮａ２ＣＯ３、温度：３０℃）により、レジストパターンを形成した。
【００４２】
次いで、露出している金属箔１０２を塩化銅（温度：５０℃）によりエッチングした後、５０℃、５質量％の水酸化ナトリウム水溶液によりレジストパターンを剥離することにより図５（ｃ）に示すように、回路パターンを有する金属導電層１２を形成した。
【００４３】
その後、金属導電層１２上に絶縁層１１として４５０μｍのＥＶＡフィルム（商品名：ＳＯＬＡＲ  ＥＶＡ、三井化学ファブロ製）、バリア層１３として厚さ２５μｍのセラミック蒸着フィルム（商品名：ＧＬフィルム、凸版印刷製）を積層し、モジュールラミネーターを用いて温度１５０℃、真空保持時間１３分にて加熱加圧して積層体を得た。最後に、キャリアフィルム１０１を剥がして、太陽電池モジュール用回路シート１０を得た。
【００４４】
続いて、上記のように作製した太陽電池モジュール用回路シート１０を用いて太陽電池モジュール１を作製した。具体的には、まず、金属導電層１２上に接合用ペースト１４としてＳｎ/Ｂｉハンダ（商品名：ＥＣＯ  ＳＯＬＤＥＲ  Ｍ４２、千住金属製）をスクリーン印刷にて塗布した。その後、太陽電池モジュール用回路シート１０と太陽電池セル３０との間に、接合用ペースト１４と太陽電池セル３０との接続部を開口させたＥＶＡフィルム（商品名：ＳＯＬＡＲ  ＥＶＡ、三井化学ファブロ製）４０ａを積層するとともに、太陽電池セル３０の表面側にＥＶＡフィルム（商品名：ＳＯＬＡＲ  ＥＶＡ、三井化学ファブロ製）４０ｂを積層する。そして、透光性基板２０として３．２ｍｍ厚のガラス（ＡＧＣファブリテック製）を積層し、モジュールラミネーターを用いて温度１５０℃、真空保持時間１３分条件で加熱加圧する。これによって、ＥＶＡフィルム４０ａ，４０ｂが一体化されて封止樹脂４０となり、当該封止樹脂４０により太陽電池セル３０が封止された太陽電池モジュール１を得た（図５（ｅ））。  
【符号の説明】
【００４５】
１０  太陽電池モジュール用回路シート
１１  絶縁層
１２  金属導電層
１３  バリア層
１４  接合用ペースト
２０  透光性基板
３０  太陽電池セル
４０  封止樹脂
４０ａ       ＥＶＡフィルム
１０１       キャリアフィルム
１０２       金属箔
１０３       ドライフィルムレジスト
【図１】
0005569139.tif 000002
【図２】
0005569139.tif 000003
【図３】
0005569139.tif 000004
【図４】
0005569139.tif 000005
【図５】
0005569139.tif 000006
【図６】
0005569139.tif 000007