(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、
該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、
該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、
該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、
セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、
セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、
前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に、前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、
面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列し、
該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール。
【請求項２】
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、
該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、
該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、
該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、
面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列し、
該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール。
【請求項３】
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、
該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、
該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、
該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、
セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、
セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、
前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に、前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、
面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列し、
該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール。
【請求項４】
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、
該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、
該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、
該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、
面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列し、
該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール。
【請求項５】
弓形セルのバスバーがほぼ１つの直線上に配置された
請求項１〜４いずれか１つに記載の太陽光発電用モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１つに記載の太陽光発電用モジュールを少なくとも一部に配置した太陽光発電システム。
【請求項７】
請求項１及び／又は請求項２に記載の太陽光発電用モジュール、及び、
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列した太陽光発電用モジュール、又は、
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列した太陽光発電用モジュール、
を配置した太陽光発電システム。
【請求項８】
請求項３及び／又は請求項４に記載の太陽光発電用モジュール、及び、
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列した太陽光発電用モジュール、又は、
円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列した太陽光発電用モジュール、
を配置した太陽光発電システム。
【請求項９】
屋根に固定された請求項１〜５いずれか１つに記載のモジュール１つ以上及びソーラーインバータを電気的に接続したことを特徴とする屋根用太陽光発電システム。
【請求項１０】
系統連系型である請求項９に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコン太陽光発電用セルを多数枚配列して構成される太陽光発電用モジュール及び太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から直方体の多結晶シリコンインゴットからスライスした長方形の多結晶シリコンウェーハから太陽光発電用セル（「太陽電池セル」又は「セル」ともいう。）が製造されてきた。半導体単結晶シリコンウェーハを用いた太陽電池セルは、多結晶シリコンやアモルファスシリコンを用いた太陽電池セルと比較してエネルギー変換効率が高く、又単結晶シリコンウェーハも比較的安価になってきたため、今後普及する太陽電池の主力になろうとしている。この場合には円筒状インゴットからスライスした円板状ウェーハを用いて太陽電池セルを製造することになる。
【０００３】
例えば、チョクラルスキー法（Czochralski法、以下、単に「ＣＺ法」という。）や、浮遊帯域溶融法（Floating zone法、以下、単に「ＦＺ法」という。）によって得られる半導体単結晶インゴットをスライスして得られる単結晶ウェーハは円板状である。太陽光発電用モジュール（以下、「太陽電池モジュール」又は「モジュール」ともいう。）の平面積に対する太陽光発電用セルの総面積が占める割合をモジュール充填率としたとき、ウェーハ形状を維持した太陽電池セル、すなわち円板状の太陽電池セルをそのまま平面配置したのでは高いモジュール充填率は達成できない。
【０００４】
モジュールの平面積を基準とした実質的なエネルギー変換効率を向上させるためには、このモジュール充填率を向上させる必要がある。そこで、モジュール充填率を高める手法として、四角形状に加工して配列する方法が一般的に良く知られている。この方法では円板状の半導体単結晶ウェーハを切断して四角形状にするため、弓形形状の結晶ロスが生ずるという問題があった。
【０００５】
低いモジュール充填率と結晶ロスという２つの問題点を解決する手法として、円板状太陽電池セルから正方形セルを切断した際に生じる弓形セルを利用して太陽電池モジュールを製造する方法が開示されている（特許文献１参照）。また、いわゆる擬似正方形セルを裁断した残りの弓形セルを配列したと見られる図形がインターネット上に公開されている（非特許文献１参照）。
【０００６】
一方で、一枚の結晶シリコン太陽光発電用セルは、その面積によらず、動作状態で発生する電圧は約０．５Ｖである。現在一般化している１５ｃｍ角の四角形セルを用いた場合、直流を交流に変換するための普及型インバータの入力電圧である２１０Ｖ程度の電圧を発生させるためには、合計４２０枚のセルを直列に繋いだ太陽光発電システムとする必要がある。一辺が１５ｃｍの正方形セルのみで連系可能なモジュールを作成しようとすると、その面積は約１２ｍ2となり、このような巨大なモジュールの製作と屋根などへの設置は実用的ではない。そこで、例えば、１ｍ角の正方形モジュール１２台に分けて、これらを直列に繋ぐという方法が採られている。そのように小分けに設置しても、合計で１２ｍ2単位である太陽光発電システムを屋根に設置しようとすると、モジュールを配置できないデッド・スペース（非配置部分）ができてしまうことが多い。更に、１枚のモジュールの重量は１５ｋｇに達し、屋根上の設置作業も難儀である。
【０００７】
セルの生産は１０ｃｍ角からはじまり１２．５ｃｍ角を経て現在の主流は１５ｃｍ角になっている。セルの大面積化により生産性が２．２５倍に増大し、現在では２０ｃｍ角も生産されつつある。しかしながら、太陽光発電システムの更なる普及と単結晶シリコン太陽電池セルの有効な活用を図るためには、住宅屋根の南面有効設置面積に対するモジュール総面積の割合（モジュール配置率、以下、単に「配置率」ともいう。）を向上させること及び太陽光発電システム設置工事を簡便にすることが望まれている。
【特許文献１】国際公開第０３／０７３５１６Ａ１号パンフレット
【非特許文献１】Microsol Power (P) Ltd., "Microsol Mono-crystalline Solar Cells,"掲載年月日不明、掲載者の日本語名称不明（Ｍｉｃｒｏｓｏｌ  Ｐｏｗｅｒ  （Ｐ）  Ｌｔｄ．）、［平成１６年８月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.microsolpower.com/home.asp＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一つの目的は、上記の問題を解決する太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供することである。即ち、円板状の単結晶ウェーハのロスをなくし、これまで有効に利用されていなかった弓形セルを高度に活用できる太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供することである。
他の一つの目的は、単位面積あたりの動作電圧（「面積電圧」ともいう。）が高い太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供することである。
本発明の更に他の一つの目的は、住宅屋根の有効設置面積（強い太陽光が入射する南側屋根の面積）に対するモジュールの配置率をできるだけ高くできる太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は、以下の（１）〜（５）に記載の太陽光発電用モジュール及び（６）〜（１０）に記載の太陽光発電システムにより達成された。
（１）円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に、前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列し、該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール、
（２）円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列し、該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール、
【００１０】
（３）円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に、前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列し、該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール、
（４）円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列し、該弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長してグリッドと交差するようにした弓形セルを配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール、
（５）弓形セルのバスバーがほぼ１つの直線上に配置された（１）〜（４）いずれか１つに記載の太陽光発電用モジュール、
【００１１】
（６）（１）〜（５）いずれか１つに記載の太陽光発電用モジュールを少なくとも一部に配置した太陽光発電システム、
（７）（１）及び／又は（２）に記載の太陽光発電用モジュール、及び、円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列した太陽光発電用モジュール、又は、円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列した太陽光発電用モジュール、を配置した太陽光発電システム、
【００１２】
（８）（３）及び／又は（４）に記載の太陽光発電用モジュール、及び、円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル同士が複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置され、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを配列した長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列した太陽光発電用モジュール、又は、円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、該弓形セルは弦と平行なグリッド及びこれと直交する２本以上のバスバーを有し、該弓形セル２枚をそれらの弦で対向するように形成したペアセルを千鳥状に平行配列して長方形を形成させ、弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めた配列を有する長方形の太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４０〜４４０枚配列した太陽光発電用モジュール、を配置した太陽光発電システム、
（９）屋根に固定された（１）〜（５）いずれか１つに記載のモジュール１つ以上及びソーラーインバータを電気的に接続したことを特徴とする屋根用太陽光発電システム、
（１０）系統連系型である（９）に記載の太陽光発電システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来から有効利用されていなかった弓形セルを活用したモジュールにすることにより、単結晶ウェーハのロスを減少させることができた。特に、円板状の単結晶シリコン基板の全体に全ての弓形セルに必要なグリッド電極とバスバー電極を予め設けてからから正方形状セルを切断することにより、これまで廃棄されていた弓形セルを有効にモジュール作成に利用することができるようになった。
さらに、単位面積あたりの動作電圧（面積電圧）の高い太陽光発電用モジュールの利用により、有効設置面積に対して高い割合で太陽光発電システムを設置することができるようになり、モジュール配置率が向上した。また、太陽光発電用モジュールが複雑な又は小さい面積にも設置できるようになり、設置作業も容易になった。又、朝夕屋根に部分的に日陰が生じるような場所に設置する場合でも、日陰を生じない場所に日照時間を通して発電可能なモジュール配置比率の高い太陽光発電システムを構築することができる。
また、面積電圧が高いモジュールとすることにより、面積電圧が低いモジュールと比較して、小さな電流が流れることとなり、配線材料の断面積を減少させ、かつ熱発生による電力損失を抑えることができた。
弦と平行な多数のグリッドを有する弓形セルに比べて、弦と垂直な多数のグリッドを有する弓形セルを配列した高電圧モジュールでは、そのモジュール充填率を１％以上向上することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、適宜図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
本発明の第１の側面は、太陽光発電用モジュールに係り、このモジュールは合同な弓形セルにより構成される。
本発明の第２の側面は、太陽光発電用システムに係り、このシステムは上記のモジュールを含み、インバータを加えて構成される。
太陽光発電用モジュールは、基板となる単結晶ウェーハ製造工程と、太陽光発電用セル（セル）を製造する工程及び、セルを配列してモジュールとする工程を経て製造されるので、以下この工程順に説明しモジュールの構成を説明する。
【００１５】
基板となる単結晶ウェーハについて簡単に説明する。基板となる太陽光発電用ウェーハとしては、シリコン単結晶ウェーハを用いる。このシリコン単結晶ウェーハは既述のＣＺ法又はＦＺ法にて得られる単結晶円筒インゴットをスライスして得ることができる。ＣＺ法等によりまずシリコン単結晶棒を製造する際には、シリコン単結晶棒は、例えばガリウムやボロンを添加することによりによりｐ型導電型に調製される。また、リン（Ｐ）を添加することにより、ｎ型導電型のＦＺ及びＣＺシリコン単結晶棒を作ることもできる。
【００１６】
こうして得られた単結晶インゴットは、一定の抵抗率範囲のブロックに切断され、さらに、例えば厚さ１５０〜３００μｍ程度に薄く切断（スライシング）される。切断後のシリコン単結晶ウェーハ（単に「ウェーハ」ともいう。）をエッチング液に浸漬することにより、両面が化学エッチング処理される。この化学エッチング工程は、シリコン単結晶ウェーハの表面に切断工程で生じたダメージ層を除去するために行う。このダメージ層の化学エッチングによる除去は、例えばＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ水溶液や、弗酸と硝酸と酢酸からなる混酸水溶液により行うことができる。次に、表面反射によるエネルギーの損失の低減や、反射の繰り返しを利用して太陽光発電用セルの内部に効率よく光を閉じ込めるために、光が入射するシリコン表面（第一主表面）を化学エッチングして、外面が（１１１）面の多数のピラミッド状突起からなるテクスチャ構造を第一主表面に形成する（テクスチャ工程）。このようなテクスチャ構造は、シリコン単結晶の（１００）面を、ヒドラジン水溶液を混合した水酸化ナトリウムなどのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより形成することができる。本発明に使用する弓形セルは以上の工程により製造された太陽光発電用基板となるウェーハを使用して製造される。
なお、太陽光発電用基板としてウェーハを製造する場合、研磨工程は省略されることが多く、スライスされたウェーハのダメージ層を直接化学エッチングで除去した後テクスチャエッチングする、または、ダメージ層の化学エッチングによる除去とテクスチャ工程を同時に行うこともできる。
【００１７】
本発明に使用する太陽電池セルは、内部にｐｎ接合又はｐｉｎ接合等を含む光電変換部からなる半導体である。
この太陽光発電用セルの製造工程について説明する。
上述の単結晶ウェーハのうち、ｐ型導電型の場合、ウェーハの第一主表面側にｎ型ドーパントの拡散層を形成することにより、ｐ−ｎ接合部を形成する。ウェーハの主表面からｐ−ｎ接合までの深さは、通常０．２〜０．５μｍ程度である。なお、ｎ型ドーパントの拡散層は、ｐ型シリコン単結晶ウェーハの主表面から、例えばリン（Ｐ）を拡散することにより形成する。
ｎ型導電型の場合、ウェーハの第一主表面側にｐ型ドーパンとの拡散層を形成することにより、ｐ−ｎ接合を形成する。ウェーハの主表面からｐ−ｎ接合までの深さは通常０．２〜０．５μｍ程度である。尚、ｐ型ドーパンとの拡散層は、ｎ型シリコン単結晶ウェーハの主表面から、例えばホウ素（Ｂ）やアンチモン（Ｓｂ）を拡散することにより形成する。
【００１８】
ｐ−ｎ接合部が形成されたウェーハは、さらに、第一主表面に光の反射による光エネルギーの損失を減らすための反射防止膜を形成した後に、第一主表面及びその裏面である第二主表面にウェーハに直接接触した電極を設ける。第一主表面のグリッドは、反射防止膜を開口、あるいは貫通させた後、ウェーハに直接接触させて電極を形成し、円板状の太陽光発電用セルとなる。別法としては、第一主表面上に、グリッドとバスバーをスクリーン印刷により設けた後に、反射防止膜を形成することもできる。他方、第二主表面側の電極はこの第二主表面の略全面を覆うものとされる。両主表面に必要な電極を形成したのち、円板状のシリコン単結晶ウェーハの形状を維持した太陽電池セルとなる。反射防止膜は、シリコンと屈折率の異なる透明材料にて構成され、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、二酸化チタン膜が用いられる。
【００１９】
第一主表面（受光面）側の電極は、ｐ−ｎ接合部への光の入射効率を高めるために、例えば細いフィンガー電極とされ、さらに、多数のフィンガー電極で集められた電力の集電と内部抵抗低減のため適当な間隔で太い直線状のバスバー電極（以下、単に「バスバー」ともいう。）が設けられる。複数のフィンガー電極は互いに平行に設けられて細い直線状のグリッド電極（単に「グリッド」ともいう。）を形成し、バスバー電極は、フィンガー電極に直交して配される。また、弓形セルに設けられたグリッドがバスバーと交差しない領域内に前記バスバーから補助電極を延長して残留グリッドと交差するようにすることが好ましい。
【００２０】
図１は、裁断前の太陽光発電用セルの一例を示す平面図である。セルの受光面に設ける表面集電電極の具体例を正方形セル及び弓形セルの位置との関係で示した。本発明に使用する弓形セルを切り取るウェーハには、図１に例示するように、例えば４本の平行なバスバー電極及びグリッド電極を設けることができる。バスバー電極には補助電極を付属している。なお、本発明においては、前記特許文献１に記載されたようなＯＥＣＯ（Obliquely Evaporated Contact；特開２００２−３０５３１３号公報にも記載あり。）構造のグリッドとしないことが好ましく、後述のように、銀ペーストを第一主表面上にスクリーン印刷してグリッドとバスバーを形成することが好ましい。
他方、図示していないが、第二主表面側の電極は該第二主表面の略全面を覆うものとする。また、セルの軽量化のため基板の厚さを薄くする場合は、第二主表面側の電極での少数キャリアの再結合・消滅を防止するために、基板と同一導電型であって、より高濃度の裏面電界層（Back Surface Field）を形成することができる。
【００２１】
裁断前の太陽光発電用セルは、図１に例示するように、ウェーハの形状を維持した円板状である。これを厚み方向にスライスして、本発明のモジュールに使用する弓形セルとする。
図２は、図１に示す太陽電池セルを裁断して得られる１枚の正方形セルと４枚の弓形セルを示す平面図である。図２に示すように、１枚の円板状セルから１枚の正方形セル１０の他にグリッドと弦との配置方向が異なる２種類の弓形セル１及び２が１対ずつ得られる。以下の説明を簡単にするために、便宜上これらの２種類の弓形セルを、「第１弓形セル１」及び「第２弓形セル２」と呼ぶことにする。第１弓形セル１及び第２弓形セル２は、いずれも中心角が９０°である円弧を有する。第１弓形セル１は、弦に平行なグリッド線及び弦に直交する２本以上のバスバーを有する。これに対して第２弓形セル２は、弦に直交するグリッド線及び弦と平行な１本以上のバスバーを有する。
【００２２】
円板状太陽光発電用セルの段階で第２弓形セルに相当する領域にバスバー電極３を設ける。その位置は、弓形セルの高さのちょうど中央に弦と平行して設けることが好ましい。このバスバー３は、弦の中点と弧の中点を結ぶ直線の中点を通り弦に平行な直線となる。即ち、第２弓形セルのバスバー電極３は、第２弓形セルの弦と平行にその最大幅の中央を通るように設けることが好ましい。１つの円板状セルから裁断する合同な２枚の第２弓形セルには、同じ位置にバスバー電極３を設ける。この位置に設けると、本発明に使用するセル配列において、バスバーがほぼ１つの直線上にくるために、電気的な接続が容易になる。
バスバー及びグリッドは、印刷又は蒸着により形成することができ、銀ペースト等をスクリーン印刷により形成することが簡便で好ましい。
【００２３】
本発明に規定する第２弓形セルの面積では、０．５〜２ｍｍの幅を有する１本のバスバーが好ましく、その幅は０．７〜１．５ｍｍであることがより好ましい。又、グリッドの幅は、５０〜２５０μｍであることが好ましく、６０〜１５０μｍであることがより好ましい。グリッドは、１．５〜４ｍｍの間隔で設けることが好ましい。
両弓形セル共にバスバー電極に補助電極を付属することが好ましい。バスバー電極がグリッドと交差しない領域に補助電極を設けることによって、集電効率を上げることができる。第２弓形セルでは、バスバーがグリッドと交差しない両先端領域に、補助電極を設け、残留バスバーと交差させバスバーに接続することが好ましい。
【００２４】
因みに、第１弓形セルにおいても、弓形セルを太陽光発電用モジュールに配列した場合において、バスバー電極がほぼ１つの直線上に乗るような位置に設けることが好ましい。
第１弓形セルにはバスバー電極を２本以上設けることが好ましく、本発明の弓形セルに相当する面積では、０．５〜２ｍｍの幅を有する２本のバスバーで十分である。好ましいバスバーの幅は第２弓形セルと同じである。この２本のバスバー電極は、弦の中点から等距離に弦と垂直に設けることが好ましい。
【００２５】
弓形セルを裁断する際に得られる正方形セルは、正方形の対角線の長さが円板状の太陽光発電用セルの直径にほぼ一致する内接正方形となり、いずれの弓形セルもその円弧が円周の１／４であり、中心角は９０°である。擬似正方形として、四隅が円外にはみ出した寸法となっている形状を切り出して、残りの弓形セルをモジュール形成に使用することは好ましい実施態様ではない。この場合、はみ出した四隅の部分は太陽電池セル部分としての実体はないので、得られる中心セルの実際の形状は、４隅が欠落した擬似正方形状のものとなり、得られる弓形セルはその中心角が９０°より小さくなり、その面積も小さくなる。四隅を補完した正方形の対角線長さＤ’が、円板状の太陽電池セルの直径Ｄの０．９８〜１．０２倍になっている場合にのみ、「正方形セル」及び「弓形セル」の概念に属するもとして取り扱う。下限値は１よりわずかに小さくなっていてもよいのは、切断代による寸法減少を考慮したものである。このときでも、弓形セルの円弧の中心角は９０°であるものとする。
また、Ｄ’は、Ｄの０．９９〜１．０１倍であることが好ましく、１．０倍であることが最も好ましい。即ち、弓形セルの中心角が９０°であることが最も好ましい。弓形セルの中心角が９０°であると、得られる正方形セル及び弓形セルを最も効率よく使用することができるためである。
【００２６】
本発明に使用する弓形セルの面積は、２８〜６５ｃｍ2であり、２８〜４０ｃｍ2であることが好ましく、２８〜３２ｃｍ2であることが最も好ましい。
本発明に使用する弓形セルの面積は、これを切り出す円板状セルの直径に依存する。本発明に使用する弓形セルは、効率よく製造することができる２００〜３００ｍｍの直径を有する円板状セルを裁断して弓形セルを得ることが好ましく、最も効率よく製造することができる２００〜２１２ｍｍの直径を有する円板状セルを裁断して得ることがさらに好ましい。
本発明では、第２弓形セルを配列したモジュールを使用するが、太陽光発電用モジュール及び太陽光発電システムに、代わりに第１弓形セルを配列したモジュールを適用することもでき、又はこれを併用することもできる。詳細なモジュールの具体例は、後掲の図や表に示した。
【００２７】
この弓形セルは、正方形セルとは異なり、従来高度な利用がなされていない。特に、第２弓形セルは、正方形セル用のバスバー電極とは別個にウェーハにバスバー電極を設けることが必要であり、これまで有効に利用されていなかった。
【００２８】
以下に、バスバー及びグリッドの幅と間隔等を、直径２１２ｍｍのウェーハである場合を１例として説明する。直径が増減する場合には、それに比例した形状とすることができる。
図２は、円板状の単結晶シリコンウェーハ全面に形成された太陽光発電用セルから、図１に点線で示す裁断線で分割される３種類の正方形セル１０、第１弓形セル１及び第２弓形セル２の一例を示す。
図２に示す細い実線はグリッド４を示し、４本の太い実線は、グリッド４と直交するバスバー３を示す。直径２１２ｍｍのウェーハを１例として挙げると、セル１０は１辺が１５０ｍｍの正方形セル（面積２２５ｃｍ2）となる。１対の弓形セル１は、いずれも弦と平行なグリッド４及びこれと直交する２本のバスバー３を有し、他の１対の弓形セル２は、いずれも弦と直交するグリッド４及びこれと直交する１本のバスバー３を有している。
これら２種類の２対の弓形セル１、２はいずれも合同であり、その面積は約３２ｃｍ2となる。ここで、実際にはセル切断の際にわずかな切断しろが生じる。
本例では、第２弓形セル２ではセルの両端領域において円弧の内縁に沿って設けた補助電極５をバスバー３に接続している。因みに、第１弓形セル１ではセルの中央部において円弧の内縁に沿って設けた補助電極５をバスバー３に接続することができる。
また、本例では、第２弓形セル２のバスバー３は、弧の最大高さの中心を通るように、弦に平行に設けられている。
因みに第１弓形セル１の２本のバスバー３は、正方形セルと弓形セルとを貫く２本の直線を形成しており、弦（一辺）の長さの１／４及び３／４の位置に弦と垂直に正方形セル１０のバスバー３と一直線になる位置に設けられている。
【００２９】
図３は、裁断前の太陽光発電用セルの別例を示す平面模式図である。本図においては、正方形セル領域と弓形セル領域においてバスバーの位置及びその幅が前掲の図１に示す例とは異なる。
図４に示すように、正方形セル１０に設ける上記の２本のバスバー３よりも狭い間隔で第１弓形セル１用のバスバー３を設けることも好ましく、又バスバーの幅も正方形セルよりも狭くすることができる。又、第２弓形セル２で集電する電流は、正方形セル１０で集電する電流の１５％以下であり、バスバーの断面積を減少させても、十分に集電することが可能である。バスバー電極の幅を狭くすることで、バスバー材料を節約することができ、バスバー幅の減少により、太陽光の影になるセル面積を減少させ、有効照射面積を増大できるので好ましい。
本例においても、第１弓形セル１及び第２弓形セル２共にバスバー電極３に補助電極５を接続しており、その位置と形状は図２に示したものと同様である。
【００３０】
以上のようにして得られた弓形セルを配置して、モジュールを製造する。モジュールの代表的な製造工程であるスーパーストレート方式の概要を説明する。相互に電気的に直列に接続された複数のセルを、受光面側をガラス板及び充填剤により保護し、裏面は耐湿性樹脂により保護している。第一の工程は、前面保護用のガラス及び充填剤の上にセルを配列し配線する工程である。屋外発電用の太陽光発電用モジュールには、機械的強度や耐光性が要求されるため、前面保護用ガラスとしては、光透過率が高く、対衝撃強度に優れた材料が好ましく用いられ、具体的には、白板強化ガラスが例示できる。充填材としては、透明樹脂が好ましく使用され、具体的には紫外線に強いポリビニルブチラール（ＰＶＢ）や耐湿性に優れたエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好適に用いられる。
第二の工程は、太陽光発電用セルを、配列する工程である。セル同士が接触しない状態で、かつ、充填率を上げるような間隔で配置する。第三の工程では、各太陽光発電用セルを金属配線（タブ線）で電気的に直列に接続する。セル間の金属配線として半田ディップした銅板を例示できる。この半田ディップ銅板の厚さは５０〜３００μｍであることが好ましく、１２０〜２００μｍであることがより好ましく、またその幅は１．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。第四の工程では、太陽光発電用セルの裏面に保護用シートを貼り付ける。裏面保護シートには耐腐食性に優れたフッ素樹脂と防水用のアルミニウム薄板の積層シートが好ましく用いられる。
第五の工程では、機械的強度の向上及び取付のためにモジュール周縁にフレーム（枠体）をはめる。フレームとしては金属フレームが好ましく、コの字断面状の軽量なアルミニウムが好ましく例示できる。
このようにして得られたモジュールの厚さは１５〜５０ｍｍであることが好ましく、２０〜４０ｍｍであることがより好ましく、２５〜４０ｍｍであることがさらに好ましい。
【００３１】
本発明の太陽光発電用モジュールは、第２弓形セル同士を複数のセル行及びこれと直交する複数のセル列を構成するように行列状に配置したものである。
弓形セルの配列は代表的な２つの配列に大別される。すなわち、その一つは、図５に例示する単独セル交互配列（「第１配列」ともいう。）であり、他の一つは図６に例示するセル対千鳥配列（「第２配列」ともいう。）である。
【００３２】
図５には、第２弓形セルの単独セル交互配列（第１配列２０）の一例を示す。
このセル配列２０は、２１０枚の第２弓形セルにより構成された一例であるが、セル行は隣接する弓形セルの弦部と弧部の向きを逆転させて形成し、セル列は隣接する弓形セルの弦部及び弧部が同じ向きになるように形成し、前記セル列を形成する互いに隣接するセル間の凹状領域に、前記セル列に隣接するセル列を形成する弓形セルの弦方向端部を入り込ませる形で、該弓形セルを行列状に配置することによりモジュール充填率を高めた配列である。
この配列は言い換えると、弓形セルを格子状に配列するが、横方向（セル行方向）には弦と円弧が交互になるように配列し、縦方向（セル列方向）には弦も円弧も同一の方向を向いたように配列し、その上で隣り合うセル列を寄せ合って適当なセル間の間隔を保ちつつ最密充填にした配列である。
上記のセル間の間隔としては、最も接近した距離が１〜３ｍｍとなることが好ましく、約２ｍｍ（１．５〜２．５ｍｍ）となることが好ましい。
【００３３】
図６には、第２弓形セルのセル対千鳥配列（第２配列３０）の一例を示す。
このセル配列では、同じく２１０枚の第２弓形セルにより構成された一例であるが、１対の合同な弓形セルをその弦同士で向かい合わせにしたペアセル（セル対）とし、このセル対を弦が相互に平行になるようにして、適当なセル間の間隔を保ちつつ、千鳥状に最密充填となるように長方形に配列する。弦と平行な両辺の縁に生じる隙間には弓形セルを１枚ずつ埋めてモジュール充填率を高める。
上記のセル間の間隔としては、同じく最も接近した距離が１〜３ｍｍとなることが好ましく、約２ｍｍ（１．５〜２．５ｍｍ）となることが好ましい。
【００３４】
本発明のモジュールは第２弓形セルを第１配列又は第２配列した長方形の太陽光発電用モジュールであるが、四辺の長さの等しい正方形のモジュールも概念に含むものである。即ち、モジュールの四つの角が９０°であれば、二組の辺の長さの異なるモジュール及び二組の辺の長さが同一のモジュールのどちらでも良い。
【００３５】
第１配列及び第２配列において、第２弓形セル上に設けられたバスバーがほぼ１つの直線上に配置されていることが好ましい。バスバーがほぼ１つの直線上に配置されているとは、互いに接続されるバスバー同士が、１つの直線上にあると擬視できることをいう。ここで、「ほぼ１つの直線上」とは、バスバー幅の２倍、好ましくは１．５倍の幅を有する矩形領域内に一列に並んだセルの全てのバスバーが入ることを言う。又は相互に接続されるバスバー電極同士のなす角が−５°〜＋５°の範囲にあることをいい、−３°〜＋３°の範囲にあることが好ましい。
【００３６】
本発明において、モジュール充填率Ｆは、下記の式（１）で与えられる。
Ｆ（％）＝（セルの占める面積合計／モジュール平面積）×１００      （１）
モジュール充填率は、１つのモジュールに配列するセル枚数に依存するが、５０〜８５％であることが好ましい。ここで、モジュール平面積は、モジュールの外寸を意味する。上述したように、モジュールの４辺には一般にアルミフレームがはめ込まれる。このフレームの内側にはストリング（セルを直線上に連結したもの）を電気的に接続するための配線（ジャンパーリボン）が配置される。典型的なモジュールでは、その外寸によらず、受光面側では幅が７〜１５ｍｍのアルミフレーム及び幅が１０〜３０ｍｍ程度のジャンパーリボンのスペースを有し、バスバーと平行な端面は、フレーム内端から５〜１５ｍｍ程度の内側スペースにセルが配列される。従って、配置されるセル間の最近接距離が一定の場合には、一般的にモジュールの外寸が大きい程、四辺に生じる縁領域の比率が相対的に小さくなり、モジュール充填率を大きくすることができる。
【００３７】
本発明のモジュールは、単位面積当たりの動作電圧（面積電圧Ｖ／Ｓ）が大きいことが好ましい。面積電圧Ｖ／Ｓは、下記の式（２）で定義され、算出される。
Ｖ／Ｓ＝モジュールの動作電圧（Ｖ）／モジュール平面積（ｍ2）
＝（ｖ＊ｆ）／ｃ                                          （２）
式中、ｖはセル１枚当たりの動作電圧（Ｖ）であり、ｆはモジュール充填率であり、また、ｃはセル面積（ｍ2）である。
本発明の面積電圧は、８５〜１４０Ｖ／ｍ2であることが好ましい。
後掲の表１に示すように、標準モジュール（参考例７）では面積電圧は約２０Ｖ／ｍ2であるが、本発明のモジュール（実施例１〜６）では８９〜１２９Ｖ／ｍ2となる。
なお、ｖの値は０．５〜０．６Ｖである。
【００３８】
このようにして得られた太陽光発電用モジュールの動作電圧は、使用するセルの枚数を適宜選択することで、使用の目的に応じて、所望の電圧とすることができる。標準状態（Ａｉｒ  Ｍａｓｓ  １．５、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ2、温度２５℃）では、一枚のセル当たりの最適動作電圧は最低約０．５Ｖであるので、例えば、１台のモジュールで２１０Ｖのインバータ入力電圧を得るためには、４２０枚のセルを配列すれば良い。モジュール当たりの動作電圧が７０Ｖ以上のモジュールでは、３台以下のモジュール接続でこの電圧を得ることができるので、好ましい実施態様の１つである。太陽光発電用セルの動作電圧が７０Ｖ以上の太陽光発電用モジュールを、以下「高電圧モジュール」ともいうことにする。
一方、太陽光発電用セルを１４〜４２枚配列し、動作電圧が７〜２１Ｖの太陽光発電用モジュールを、以下、「低電圧モジュール」ともいうことにする。
【００３９】
＜低電圧モジュール＞
本発明の低電圧モジュールは、セル面積が２８〜６５ｃｍ2の第２弓形セルを１４〜４２枚配列した太陽光発電用モジュールである。第２弓形セルを１６〜３６枚配列することが好ましく、１６〜３２枚配列することがさらに好ましい。これらの配列により、低電圧モジュールの動作電圧は、それぞれ７〜２１Ｖ、８〜１８Ｖ、及び８〜１６Ｖとなる。
図７は、第２弓形セル１６枚を第１配列した低電圧モジュールの一例を示している。また、図８は同じ第２弓形セル１６枚を第２配列したモジュールの一例を示している。いずれのモジュールも、直径２１２ｍｍの円板状ウェーハから得られた中心角９０°の弓形セルを使用するものであり、動作電圧は８Ｖであり、また、充填率は５６．９％である。また、セル変換効率を１５％としたとき、最大出力は７．７Ｗである。
この低電圧モジュールは、モジュール当たりの面積が小さいため、設置の自由度が向上する。小さな面積や、複雑な形状の設置場所にも対応可能であり、この結果、配置率を向上させることができる。さらに、低電圧モジュールは、軽量小型のために設置や補修が容易である。
低電圧モジュールを複数直列に連結したアレイを形成して、このアレイをさらに直列につないで所要の入力電圧を有する太陽光システムとすることができる。
【００４０】
＜高電圧モジュール＞
本発明の高電圧モジュールは、セル面積が２８〜６５ｃｍ2の第２弓形セルを１４０〜４２０枚配列した太陽光発電用モジュールである。
高電圧モジュールの動作電圧は７０〜２１０Ｖであるが、現用の直流・交流インバータの入力電圧の約１／ｎ（ｎは１〜３の整数を示す。）に相当する動作電圧とすることが好ましい。この場合、ｎ台のモジュールを直列に配線することによって、所要の入力電圧を得ることができる。具体的には、高電圧モジュールの動作電圧が２１０Ｖ、１０５Ｖまたは７０Ｖであることが好ましい。
【００４１】
前掲の図５は、セル面積が３２ｃｍ2の第２弓形セル２１０枚を第１配列した高電圧モジュールの一例を示す平面模式図である。図６は同じセル２１０枚を第２配列した高電圧モジュールの一例を示す平面模式図である。これらの配列において、セル間の最接近間隔は約２ｍｍ（１．５〜２．５ｍｍ）であり、周囲は幅が７．５ｍｍのアルミ枠に囲まれており２０ｍｍのジャンパーリボンスペースを有している。いずれのモジュールも０．９０ｍ2の面積を有し、動作電圧は１０５Ｖ、充填率は７４．６％である。また、面積電圧は１１７Ｖ／ｍ2である。
【００４２】
第２弓形セルを充填したモジュールは、同じ枚数の第１弓形セルを充填したモジュールに比べて、表１に示すように高い充填率とすることができる。
図９は、第１弓形セル２１０枚を第１配列したモジュールの一例を示す平面模式図（参考図）である。セル面積が３２ｃｍ2の弓形セルを使用しており、このモジュールの充填率は７３．２％である。
また、本発明の高電圧モジュールは、正方形セルを充填したモジュールに比べて、高い面積電圧を得ることができ、換言すれば、小さな設置面積でも大きな動作電圧を有する。図１０は、１５ｃｍの正方形セルを５４枚配列した標準モジュールの一例を示す平面模式図（参考図）である。このモジュールは１．３４ｍ2の面積を有し、面積電圧は２０．１Ｖ／ｍ2である。このモジュールのみを配列して、動作電圧２１０Ｖを得るためには、モジュール８台を接続しなければならず、最低でも１０．７ｍ2の設置面積を必要とする。図５及び図６に示したモジュールは、２台接続すれば２１０Ｖを得ることができ、必要な設置面積は１．８０ｍ2で足りる。
このように、本発明の高電圧モジュールは、これまで廃棄されていた第２弓形セルを用いて構成され、正方形セルを充填した標準モジュールに比べて少ない設置面積で高い動作電圧を得ることができるので、限られた面積の設置場所を有効利用することができ、配置率を向上することができる。
【００４３】
本発明のモジュールは、従来のモジュールに比べて小面積であるので、より複雑な形状にも対応できる。また、本発明の低電圧モジュールを格子配列して全体として文字状になるように配列することもできる。配列方法の例は、特開２０００−２０８８０５号公報の図面記載例が挙げられる。意匠的効果をもった発電システムを屋根に配置するにはこの小型のモジュールが有効である。
以下の表１に低電圧モジュール及び高電圧モジュールのいくつかの実施態様についてまとめた。
【００４４】
【表１】
0003687970.tif 000002
表１において、弓形セル面積はいずれも３２ｃｍ2であり（実施例１〜６、参考例１〜６）、正方形セル面積は２２５ｃｍ2である（参考例７）。またセルの動作電圧は０．５Ｖとして算出している。
【００４５】
本発明は、１４〜４２枚配列した低電圧モジュール又は１４０〜４２０枚配列した高電圧モジュールであるが、４３〜１３９枚を配列した中電圧モジュールとして使用することもできる。また、さらに５００枚以上の枚数を配列した超高電圧モジュールとして使用することもできる。
【００４６】
太陽光発電システムは、太陽光発電用モジュールを所望の直交変換電圧が得られるように接続して構築し、発電した直流を交流へ変換するソーラーインバータを含む。また、さらに太陽光発電用アレイの出力を開閉するための接続箱及び発電した電気を蓄えておく蓄電池などを含んでも良い。
本発明の太陽光発電システムは、少なくとも一部に第２弓形セルを用いた本発明のモジュールを備える。本発明のモジュールのみを全モジュールとして使用した発電システムとしても良く、必要に応じて、正方形セルを用いた標準モジュールや第１弓形セルを用いたモジュールを適宜併用して発電システムとしても良い。
また、正方形セル以外の長方形角形セルを配列したモジュール（以下、「長方形セルモジュール」ともいう。）と併用しても良い。
【００４７】
本発明の太陽光発電システムは、小規模・中規模及び大規模太陽光発電システムとして用いることができる。小規模太陽光発電システムとしては、戸建て住宅の屋根に設置した数ｋＷ規模の太陽光発電システムが挙げられる。また、中規模太陽光発電システムとしては、屋根面積の大きいビル屋上（都市の民間オフィスビルや市役所などの公共施設を含む。）などに設置した太陽光発電システムが挙げられ、通常１０〜数百ｋＷの出力を有する。大規模太陽光発電システムとしては、太陽光発電所が挙げられる。
本発明のモジュールは、この中でも小規模太陽光発電システムに用いられることが好ましく、特に住宅屋根に家庭用太陽光発電システムに用いることが好ましく、例えば、戸建て住宅の屋根に好ましく設置できる。
また、小規模太陽光発電システムに使用する場合、インバータに接続せず、出力された直流電流を交流に変換せずに使用することもできる。具体的には、自動車（バスや各種乗用車）のボンネット、トランクパネル又はルーフ（屋根）に設置して蓄電池を充電する態様が挙げられる。設置場所として、広義の屋根があり、ルーフを含むものとする。
【００４８】
図１１（ａ）は、正方形標準セルモジュール３１を配置した太陽光発電システムの構成例である。面積電圧の低い標準セルモジュール３１では、太陽光発電用アレイ２０のために大きい面積が必要であり、その結果、アレイ２０の設置可能ができない領域（デッド・スペース２１）がしばしば認められる。
面積電圧の高い本発明のモジュールを使用したアレイを配置することで、このようなデッド・スペースを減少させ、モジュール配置率を向上させることができる。このような太陽光システムは、結果としてより大きな出力を達成することができるので好ましい。
【００４９】
本発明の太陽光発電システムは、全部に弓形セルモジュールを配置した太陽光発電システムとすることも好ましい。図１１（ｂ）は、弓形セルモジュール３２のみを配置した太陽光発電システムの構成例である。直流・交流インバータの入力電圧である所望の動作電圧を得るためにモジュールを系統連系することができる。
具体的には、図１１（ｂ）に示すごとく、７０Ｖの出力電圧を有するモジュール３台を接続してアレイ２０を構築し、アレイから得られた電気を直流・交流インバータに接続して太陽光発電システムを構築することができる。
【００５０】
図１２（ａ）は、従来の標準モジュール３１でアレイ２０を構築した太陽光発電システムの構成例であり、最適動作電圧１７．５Ｖの標準太陽光発電用モジュールを使用し、１２直列のアレイを２並列した場合を示している。図に示したように、近隣の建物等で日中一時的に影４０が発生すると、上部の１２直列はモジュール４台分の電圧が低下する。その結果、上の１２直列したアレイからは直交インバータ入力電圧を得ることができず、発電に寄与するのは下部の１２直列のみとなり、発電量は最大で約５０％減少することとなる。
【００５１】
図１２（ｂ）は、モジュール２台で最適動作電圧２１０Ｖが得られる、本発明の高電圧モジュール３２でアレイ２０を構築した太陽光圧電システムの構成例である。上記の例と同様に、日中一時的に影４０が発生した場合、６台のモジュールが発電に寄与することができない。しかし、残り１８台は影の影響を受けず、発電量の減少は最大で約２５％である。
このように、弓形セルモジュールでアレイを構成した場合には、標準モジュールでアレイを構成した場合に比べ、影の影響によるロスを大幅に減少させることができる。さらに、標準モジュールでアレイを構築する場合、日中一時的にでも影を生じる屋根部分にはモジュールを配置しないことが殆どであり、配置率の減少の一因となっていた。本発明のモジュールは日中一時的に影を生じる部分に配置しても、その影響は影の生じる一部のアレイに限定され、これまで配置不能であった屋根部分にも、モジュールを配置することができる。本発明のモジュールで構成した太陽光発電システムは、一日を通した発電量を大きくすることができ、標準モジュールで構成した太陽光発電システムに比べて有利である。
また、日中一時的に影の生じる部分を有する屋根に本発明の面積電圧の高いモジュールを配置することで、一日を通した発電量を大きくすることもできる。
【００５２】
本発明の太陽光発電システムは、本発明の低電圧モジュール及び、必要に応じて２８〜６５ｃｍ2の第１弓形セルを１４〜４２枚第１配列または第２配列したモジュールとを配置した太陽光発電システムとすることも好ましい。
第１弓形セルは１６〜３６枚配列することが好ましく、１６〜３２枚配列することがより好ましい。
【００５３】
さらに、本発明の太陽光発電システムは、本発明の高電圧モジュール及び、必要に応じて２８〜６５ｃｍ2の第１弓形セルを１４０〜４４０枚第１配列または第２配列したモジュールとを配置した太陽光発電システムとすることも好ましい。このとき、第１弓形セルを配列したモジュールの動作電圧は、インバータに入力電圧の約１／ｎ（ｎは１〜３の整数を表す）に相当する動作電圧とすることが好ましい。
具体的には高電圧モジュールの動作電圧が２１０Ｖ、１０５Ｖまたは７０Ｖであることが好ましい。
【００５４】
上記の第１弓形セルを配列したモジュールは、第２弓形セルと同様の条件で配列されることが好ましい。例えば、バスバーがほぼ直線上に配置されることが好ましく、セル間の間隔や、設けられるバスバーの幅などは、弓形セルと同様のものが好ましい。
【００５５】
以上説明したように、本発明はこれまで有効利用されていなかった弓形セル、特に第２弓形セルを使用することで、単結晶ウェーハのロスを減少させることができた。また、従来のモジュールに比べて面積電圧が高いため高い配置率を達成することが可能となった。なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実施できることはいうまでもない。
又本発明の好ましい態様を２つ以上組み合わせる態様はさらに好ましいことを念のために記す。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、裁断前の太陽光発電用セルの一例を示す平面模式図である。
【図２】図２は、図１に示す太陽光発電用セルを裁断して得られる１枚の正方形セルと４枚の弓形セルを示す平面模式図である。
【図３】図３は、裁断前の太陽光発電用セルの別例を示す平面模式図である。
【図４】第４図は、図３に示す太陽光発電用セルを裁断して得られる１枚の正方形セルと４枚の弓形セルを示す平面模式図である。
【図５】図５は、第２弓形セルの単独セル交互配列（第１配列）の一例示す平面模式図である。
【図６】図６は、第２弓形セルのセル対千鳥配列（第２配列）の一例示す平面模式図である。
【図７】図７は、第２弓形セル１６枚を第１配列した低電圧モジュールの一例を示す平面模式図である。
【図８】図８は第２弓形セル１６枚を第２配列したモジュールの一例を示す平面模式図である。
【図９】図９は、第１弓形セル２１０枚を第１配列したモジュールの一例を示す平面模式図（参考図）である。
【図１０】図１０は、１５ｃｍの正方形セルを５４枚配列した標準モジュールの一例を示す平面模式図（参考図）である。
【図１１】（ａ）正方形標準セルモジュールを配置した太陽光発電システムの構成例を示す平面模式図（参考図）である。（ｂ）本発明の弓形セルモジュールのみを配置した太陽光発電システムの構成例を示す平面模式図である。
【図１２】（ａ）従来の標準モジュールでアレイを構築した太陽光発電システムの構成例を示す平面模式図（参考図）である。（ｂ）本発明の高電圧モジュールでアレイを構築した太陽光発電システムの構成例を示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    第１弓形セル
２    第２弓形セル
３    バスバー
４    グリッド
５    補助電極
１０  正方形セル
２０  アレイ
２１  デッド・スペース
３１  正方形標準セルモジュール
３２  弓形セルモジュール
４０  日中一時的に生じる影
【要約】
【課題】  円板状の単結晶ウェーハのロスをなくし、これまで有効に利用されていなかった弓形セルを高度に活用できる太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供すること及び、単位面積あたりの動作電圧（「面積電圧」ともいう。）が高い太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供すること。更に、住宅屋根の有効設置面積に対するモジュールの配置率を高くできる太陽光発電用モジュール及びそれを用いた太陽光発電システムを提供すること。
【解決手段】  円板状の単結晶シリコン太陽光発電用セルから分割された弓形セルにより構成され、該弓形セルは中心角が９０°である円弧を有し、弦と直交するグリッド及びこれと直交する１本以上のバスバーを有し、該弓形セルを格子状に配列した太陽光発電用モジュールであって、面積が２８〜６５ｃｍ2の該弓形セルを１４〜４２枚配列したことを特徴とする太陽光発電用モジュール。
【選択図】  図６
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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