(57)【要約】  太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セル間を接続するタブと、を備え、タブは、太陽電池セルの周縁部において他の領域より結晶粒径が小さい領域を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セル間を接続するタブと、
を備え、
前記タブは、前記太陽電池セルの周縁部において他の領域より結晶粒径が小さい領域を有する太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
前記タブは、前記太陽電池セル間に設けられた屈曲部における結晶粒径が前記他の領域の凹凸よりも小さい太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記タブは、前記屈曲部間の結晶粒径が前記他の領域の凹凸より小さい太陽電池モジュール。
【請求項４】
太陽電池モジュールの製造方法であって、
タブの一部の領域の結晶粒径を他の領域より小さくする第１工程と、
前記結晶粒径が小さくされた領域が太陽電池セルの周縁部に配置されるように、前記タブによって複数の太陽電池セル間を接続する第２工程と、
を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１工程は、前記一部の領域に対して曲げ加工を複数回行う太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第１工程は、前記一部の領域に対してプレス加工を行う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】
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、アモルファス型太陽電池等、又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。通常、複数の太陽電池を直列又は並列に接続して太陽電池モジュールとして使用される。【０００３】
図７の断面図は、従来の太陽電池モジュール１００の構成を示す。太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０がタブ１２により接続された構造を有する。タブ１２は、太陽電池セル１０の受光面側の第１電極１４と隣り合う太陽電池セル１０の裏面側の第２電極１６とを接続する。ここで、タブ１２は、太陽電池セル１０の厚さ分だけ段差を設けるために屈曲部１２ａを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、太陽電池モジュール１００を使用する際に風や熱等によって撓みが生ずることがある。撓みによって太陽電池モジュール１００に伸縮が生じ、この伸縮がタブ１２に設けられた屈曲部１２ａに集中し、タブ１２が疲労破壊を起こすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様は、太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セル間を接続するタブと、を備え、タブは、太陽電池セルの周縁部において他の領域より結晶粒径が小さい領域を有する。【０００６】
本発明の別の態様は、太陽電池モジュールの製造方法であって、タブの一部の領域の結晶粒径を他の領域より小さくする第１工程と、結晶粒径が小さくされた領域が太陽電池セルの周縁部に配置されるように、タブによって複数の太陽電池セル間を接続する第２工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、タブで接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールにおいて、タブの破損を防止し、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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるタブの形成方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるタブの形成方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるタブの形成方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの形成方法を説明する図である。
【図７】従来の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜太陽電池モジュールの構成＞
本発明の実施の形態における太陽電池モジュール２００は、図１の平面図及び図２の断面図に示すように、太陽電池セル２０、タブ２２、接着剤２４、第１保護部材２６、第２保護部材２８及び充填材３０を含んで構成される。図１は、受光面側からみた太陽電池モジュール２００の平面図であり、図２は、図１のラインＡ−Ａに沿った断面模式図である。
【００１０】
なお、以下の説明において、「受光面」とは、太陽電池セル２０の主面の一つであり、外部からの光が主に入射する面を意味する。例えば、太陽電池セル２０に入射する光のうち５０％〜１００％が受光面側から入射する。「裏面」とは、太陽電池セル２０の主面の一つであり、受光面と反対側の面を意味する。
【００１１】
太陽電池セル２０は、太陽光等の光を受光することでキャリア（電子及び正孔）を生成する光電変換部２０ａと、光電変換部２０ａの受光面上に設けられた第１電極２０ｂと、光電変換部２０ａの裏面上に設けられた第２電極２０ｃとを備える。第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃは、図１に示すように、タブ２２の延設方向と交差するように櫛状に設けられたフィンガー及びそれを接続するバスバーを備える。バスバーは、タブ２２に被われるように設けられる。フィンガー及びバスバーは、例えば、バインダー樹脂中に銀（Ａｇ）等の導電性フィラーが分散した導電性ペーストを透明導電層上に所望のパターンでスクリーン印刷して形成される。なお、太陽電池セル２０の裏面側からの光の入射がない場合、光電変換部２０ａの裏面の略全面上に銀（Ａｇ）薄膜等の金属膜を形成して第２電極２０ｃとしてもよい。太陽電池セル２０では、光電変換部２０ａで生成されたキャリアが第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃにより収集される。
【００１２】
光電変換部２０ａは、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板を有する。光電変換部２０ａの構造は、特に限定されないが、本実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する構造であるとして説明する。光電変換部２０ａは、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面上に、ｉ型非晶質シリコン層、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層されている。また、基板の裏面上に、ｉ型非晶質シリコン層、リン（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。
【００１３】
太陽電池モジュール２００において隣り合う太陽電池セル２０間はタブ２２によって接続される。タブ２２としては、例えば、リボン状の銅等の金属箔を用いることができる。タブ２２は、太陽電池セル２０の第１電極２０ｂと、隣り合う太陽電池セル２０の第２電極２０ｃとを接続する。タブ２２は、例えば、一方の太陽電池セル２０の第１電極２０ｂのバスバーと他方の太陽電池セル２０の第２電極２０ｃのバスバーとに接着剤２４により接着される。接着剤２４としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂等の接着性の樹脂材料を含む熱硬化型の接着剤に導電性粒子を分散させた導電性接着ペースト（ＳＣＰ）又は導電性接着フィルム（ＳＣＦ）とすることができる。また、例えば、太陽電池セル２０の面内方向に導電性が低く、膜厚方向に導電性が高い異方導電性接着剤（ＡＣＦ）を用いてもよい。また、接着剤２４を用いず、ハンダ材によって第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃとタブ２２とを接続してもよい。
【００１４】
タブ２２は、太陽電池セル２０の厚さ分だけ段差を設けるために屈曲部２２ａを有する。すなわち、屈曲部２２ａは、隣り合う太陽電池セル２０が同一平面内に配置されるように第１電極２０ｂと第２電極２０ｃとを接続するために太陽電池セル２０の厚さ分だけ構造的な逃げが形成されるように設けられる。
【００１５】
第１保護部材２６は、太陽電池セル２０の受光面側を保護するために設けられる部材である。第１保護部材２６は、太陽電池セル２０の受光面側に設けられるので、太陽電池セル２０において光電変換に利用される波長帯域の光を透過する透明な部材から構成される。第１保護部材２６としては、例えば、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。第２保護部材２８は、太陽電池セル２０の裏面側を保護するために設けられる部材である。第２保護部材２８としては、第１保護部材２６と同様に、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等を用いることができる。なお、太陽電池セル２０の裏面側からの光の入射がない場合、第２保護部材２８は、不透明な板体やフィルムとしてもよい。この場合、第２保護部材２８としては、例えば、アルミ箔等を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いてもよい。第１保護部材２６及び第２保護部材２８は、充填材３０を用いて太陽電池セル２０の第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃとそれぞれ接着される。
【００１６】
本実施の形態における太陽電池モジュール２００では、太陽電池セル２０の周縁領域におけるタブ２２の結晶粒が他の領域よりも小さくされる。ここで、太陽電池セル２０の周縁領域とは、太陽電池セル２０の周縁部におけるタブ２２の屈曲部２２ａ及び屈曲部２２ａ間の領域の少なくとも一部の領域である。タブ２２の屈曲部２２ａの結晶粒は、太陽電池モジュール１００に伸縮が生じた場合に応力が集中し易いので、他の領域における結晶粒よりも小さくすることがより好ましい。また、他の領域とは、太陽電池セル２０の周縁領域以外の少なくとも一部の領域である。他の領域は、例えば、太陽電池セル２０の中央付近の領域としてもよい。
【００１７】
ここで、結晶粒の大きさとは、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡等で観察されるタブ２２の結晶粒の粒界で囲まれた領域の平均面積である。結晶粒が他の領域より小さいとは、該当領域の結晶粒の平均サイズが他の領域の結晶粒の平均サイズの１／２以下であることを意味する。
【００１８】
一般的に、金属は、結晶粒が小さくなるにつれて疲労破壊に対する耐性が向上する。したがって、太陽電池セル２０の周縁領域において他の領域よりも結晶粒が小さい領域を設けることによって、太陽電池セル２０の周縁領域においてタブ２２が疲労破壊することを抑制することができる。特に、太陽電池モジュール１００に伸縮が生じた場合に応力が集中し易いタブ２２の屈曲部２２ａ周辺においてタブ２２が疲労破壊することを抑制することができる。
【００１９】
＜タブの形成方法＞
タブ２２において結晶粒が他の領域よりも小さい領域を形成する方法について以下に説明する。タブ２２は、リボン状に加工された銅等の金属箔である。
【００２０】
例えば、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、結晶粒を小さくする領域をプレス加工する。まず、全体に亘って均一の結晶粒を有するタブ２２を準備する（図３（ａ））。そして、結晶粒を小さくする領域をプレス加工機４０にて機械的にプレスする（図３（ｂ）,（ｃ））。プレス加工によって圧力を加えることによって、塑性変形によって金属の硬さが増す加工硬化が生ずる。このとき、プレス加工されて塑性変形した領域２２ｂの結晶粒はタブ２２の他の領域の結晶粒より小さくなる。プレス加工する領域は、太陽電池セル２０の周縁部における屈曲部２２ａ及び屈曲部２２ａ間の領域の少なくとも一部の領域となるようにする。
【００２１】
次に、タブ２２に屈曲部２２ａを形成する。屈曲部２２ａは、図４に示すように、タブ２２の該当箇所をプレス加工することにより形成することができる。上記のように結晶粒が小さくされた領域２２ｂを有するタブ２２を準備する（図４（ａ））。そして、プレス加工機４４にてタブ２２をプレスして屈曲部２２ａを形成する（図４（ｂ））。このとき、結晶粒が小さくされた領域２２ｂが太陽電池セル２０の周縁領域に位置するように屈曲部２２ａを形成する。例えば、屈曲部２２ａ間に亘るように結晶粒が小さくされた領域２２ｂを形成しておくことが好適である。もちろん、結晶粒が小さくされた領域２２ｂが太陽電池セル２０の周縁領域に位置するようにすれば、これに限定されるものではない。このようにして、タブ２２に屈曲部２２ａが形成される（図４（ｃ））。
【００２２】
また、図５に示すように、屈曲部を形成するプレス加工を繰り返すことによって、屈曲部周辺の結晶粒の粒径を小さくすることもできる。まず、全体に亘って均一の結晶粒を有するタブ２２を準備する（図５（ａ））。もちろん、結晶粒が小さくされた領域２２ｂを有するタブ２２を準備してもよい。そして、プレス加工機４４にてタブ２２をプレスして屈曲部２２ａを形成する（図５（ｂ），（ｃ））。このようなプレス加工によりタブ２２が塑性変形して屈曲部２２ａが形成され、屈曲部２２ａ周辺の領域の結晶粒が小さくなる。さらに、屈曲部２２ａを反対方向に屈曲させるようにプレス加工を行う（図５（ｄ），（ｅ））。すなわち、図５（ｂ）において形成された屈曲部２２ａの凸側の面が図５（ｄ）において逆に凹側の面となり、凹側の面が逆に凸側の面となるようにプレス加工を行う。このようなプレス加工を繰り返すことによって、屈曲部２２ａ周辺領域の結晶粒がより小さくされる。
【００２３】
このようにして、太陽電池セル２０の周縁領域において結晶粒が他の領域よりも小さくされたタブ２２を形成することができる。
【００２４】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
以下、太陽電池モジュール２００の製造方法について説明する。太陽電池モジュール２００では、太陽電池セル２０は従来の製造方法を適用して形成することができるので、特徴部分であるタブ２２による配線方法について説明する。
【００２５】
図６（ａ）に示すように、太陽電池セル２０に第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃを形成後、第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃのバスバー上に接着剤２４を配置する。その後、図６（ｂ）に示すように、タブ２２を第１電極２０ｂ及び第２電極２０ｃに接着し、隣り合う太陽電池セル２０を接続する。このとき、他の領域より結晶粒が小さくされた領域が太陽電池セル２０の周縁領域に位置するように接着する。そして、図６（ｃ）に示すように、第１保護部材２６、第２保護部材２８及び充填材３０により封止する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態の太陽電池モジュール２００によれば、タブ２２の疲労破壊を抑制し、太陽電池モジュール２００の信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  太陽電池セル、１２  タブ、１２ａ  屈曲部、１４  電極、１６  電極、２０  太陽電池セル、２０ａ  光電変換部、２０ｂ  第１電極、２０ｃ  第２電極、２２  タブ、２２ａ  屈曲部、２２ｂ  プレスされた領域、２４  接着剤、２６  第１保護部材、２８  第２保護部材、３０  充填材、４０，４４  プレス加工機、１００，２００  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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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013161069.tif 000009
【国際調査報告】
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2013161069.tif 000012
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