(57)【要約】【課題】モジュール出力の高い太陽電池モジュールを得ること。【解決手段】少なくとも受光面側に集電電極を有する複数の太陽電池セルと、隣接する太陽電池セルの集電電極を電気的に接続するタブ線４と、複数の太陽電池セルのタブ線４側に配置される透光性封止材とを備えた太陽電池モジュールである。このタブ線４は、受光面側に、タブ線４の伸張方向に沿って平行に配列されたテーパ面構造の凸部（Ｔ1〜Ｔ5）を有している。このタブ線４の凸部は、所定の間隔で、タブ線４の伸張方向に一定の角度をなすように、方向変化部４Ｓを有する。つまり、隣接してグリッド電極１５Ｇが存在する部分においては凹凸部４Ｔを形成る方向をタブ線４の長辺方向に対して角度をつけて凹凸部４Ｔを形成する。【選択図】図５
2015119053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも受光面側に集電電極を有する複数の太陽電池セルと、隣接する太陽電池セルの集電電極を電気的に接続するタブ線と、複数の太陽電池セルのタブ線側に配置される透光性封止材とを備えた太陽電池モジュールであって、
前記集電電極は、ほぼ平行となるように配列された複数のグリッド電極と、前記グリッド電極に直交するように配されたバス電極とで構成され、
前記タブ線は、前記バス電極上に前記バス電極に沿って形成され、受光面側に、前記タブ線の伸張方向に沿って平行に配列されたテーパ面を有する凸部を有し、
前記凸部は、前記バス電極が前記グリッド電極と交差する交差部で、前記テーパ面の傾斜方向が変化する方向変化部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記方向変化部は、前記タブ線の伸張方向に対して、配列方向が変化するように形成された連続面構造であ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】
前記方向変化部は、前記凸部上に積層された拡散部材であ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４】
前記拡散部材は、金属であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記拡散部材は、樹脂層であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
少なくとも受光面側に、交差部を有する集電電極を有する複数の太陽電池セルを電気的に接続し、太陽電池モジュールを構成するためのタブ線であって、
前記タブ線は、伸張方向に沿って平行に配列され、テーパ面を有する凸部を備え、
前記凸部は、前記交差部に相当する領域で、前記テーパ面の傾斜方向が、変化する方向変化部を有することを特徴とするタブ線。
【請求項７】
前記方向変化部は、前記タブ線の伸張方向に対して、配列方向が変化するように形成された連続面構造であることを特徴とする請求項６に記載のタブ線。
【請求項８】
前記方向変化部は、前記凸部上に積層された拡散部材であることを特徴とする請求項６に記載のタブ線。
【請求項９】
前記拡散部材は、金属であることを特徴とする請求項８に記載のタブ線。
【請求項１０】
前記拡散部材は、樹脂層であることを特徴とする請求項８に記載のタブ線。
【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これに用いられるタブ線に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列に接続することにより構成される。例えば結晶シリコン系太陽電池では太陽電池セルの光入射側の面(受光面)に、金属で形成された集電電極を有している。この集電電極は光入射により生成された光キャリアを収集するための複数の細いグリッド電極と、グリッド電極で収集されたキャリアを外部へ取り出すための比較的太いバス電極とにより構成されている。また、このような集電電極は太陽電池セルの光入射面の反対側である裏面側にも同様に形成される。そして複数の隣接する太陽電池セルが、はんだコート銅箔等からなるタブ線と呼ばれるリード線によって接続される。タブ線はその一端が太陽電池セルの表面バス電極に接続され、その他端が隣接するセル裏面のバス電極に接続されることにより各太陽電池セルを直列的に接続する。
【０００３】
このような太陽電池モジュールにおいては、バス電極及びタブ線はグリッド電極より太く設計されている。そのため、バス電極及びタブ線による光学損失はグリッド電極に比べて無視できない程大きい。タブ線を用いて太陽電池セルを接続して構成する太陽電池モジュールにおいてタブ線部分への入射光は光学損失となる。
【０００４】
タブ線の反射による光学損失を低減するために、タブ線上に凹凸構造を有し、入射した光を斜め上方に反射し、太陽電池モジュールの内部反射面(主に空気とガラスとの界面)における全反射を利用し、太陽電池セル方向へと再入射させ光学損失を低減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。この方法によれば、タブ線の長さ方向（長辺）もしくは幅方向に対して凹凸をつけることで入射光を斜め上方に反射、ガラス/空気層界面にて再反射させることで光学損失を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６４６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術によれば、タブ線の幅方向に対して平行に凹凸をつける場合、反射光はバス電極上に入射し、光学損失となる。また、タブ線の長辺方向に対して平行に凹凸をつける場合、横にグリッド電極が存在する部分の反射光はグリッド線上に入射し、光学損失となる、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、出力の高い太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも受光面側に集電電極を有する複数の太陽電池セルと、隣接する太陽電池セルの集電電極を電気的に接続するタブ線と、複数の太陽電池セルのタブ線側に配置される透光性封止材とを備える。集電電極は、ほぼ平行となるように配列された複数のグリッド電極と、グリッド電極に直交するように配されたバス電極とで構成される。タブ線は、バス電極上にバス電極に沿って形成され、受光面側に、タブ線の伸張方向に沿って平行に配列されたテーパ面構造の凸部を有する。このタブ線は、バス電極がグリッド電極と交差する交差部で、テーパ面の傾斜方向が変化する方向変化部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、方向変化部において、集電電極の交差部での反射光の方向をずらすことで、タブ線上への入射光がガラス/空気層界面にて反射したのちグリッド電極上に入射する量を減らすことが出来、モジュール出力を向上させることができるという効果を奏功する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は断面構成を示す図、（ｂ）は斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルにタブ線をつけた状態を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルにタブ線をつける前の状態を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルを示す断面図である。
【図５】図５は、図２の太陽電池セルのタブ線のバス電極付近の例を示す要部拡大斜視図である。
【図６】図６は、図５に示した断面の構造を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ断面図である。
【図７】図７は、タブ線上への入射光の経路を説明する断面図である。
【図８】図８は、タブ線上への入射光の経路を説明する上面図である。
【図９】図９は、実施の形態２の太陽電池モジュールのタブ線のバス電極付近を示す要部拡大上面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した部分の断面構造を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール及びこれに用いられるタブ線の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は、断面構成を示す図であり、（ｂ）は斜視図である。
【００１３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、太陽電池セル１はタブ線４により接続されて太陽電池モジュールを形成する。接続された太陽電池セル１は透光性のＥＶＡ樹脂などの受光面側封止樹脂３ａ，裏面側封止樹脂３ｂにて封止され、ガラス基板などの透光性基板５とバックシート２により挟まれ保護される。
【００１４】
図２に示すように太陽電池セル１には、集電電極としてバス電極１５Ｂとグリッド電極１５Ｇとが形成されており、このバス電極１５Ｇ上にタブ線４がはんだ接続により装着される。図３は、同太陽電池セル１にタブ線４をつける前の状態を示す図である。そして図４に断面図を示すように、太陽電池セルの受光面１Ａ側には、集電電極１５が配列されている。集電電極１５は、一定間隔で平行に複数のグリッド電極１５Ｇが配列され、一定の間隔で平行に配列されたグリッド電極１５Ｇと、グリッド電極１５Ｇと交差部Ｃｒで直交するように交差するバス電極１５Ｂとを備えている。この交差部Ｃｒが、図５にこのタブ線４の要部拡大斜視図を示すように、タブ線４の方向変化部４Ｓに相当する位置となるように配される。一方、タブ線４は、受光面１Ａ側に、タブ線４の伸張方向に沿って平行に配列された断面テーパ状の連続した凸部Ｔ1〜Ｔ5（Ｔ7）を有する断面構造をもつ。図６は、図５に示した断面の構造を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ断面図である。このタブ線４は、タブ線４の伸張方向に一定の角度をなすように、上記交差部Ｃｒに対応して、所定の間隔で、方向変化部４Ｓを有する。なおここで、方向変化部４Ｓは、タブ線４の伸張方向に対して４５度の角度をなすテーパ面Ｓを有する。言い換えると凹凸部４Ｔの方向が交差部Ｃｒで他の領域における凹凸部４Ｔに対して一定の角度をなすもので、ここでは４５度の角度をなしている。
【００１５】
太陽電池セル１へのタブ線４の取り付けについては、その際、実際の製造工程においては太陽電池セル１のバス電極１５Ｂの端部を画像検査等で検出し、タブ線４を位置あわせして取り付ける。
【００１６】
横にグリッド電極１５Ｇが存在しない部分ではタブ線４の伸張方向すなわち長辺方向に対して平行に複数の凹凸部４Ｔを形成し、横にグリッド電極１５Ｇが存在する部分すなわちグリッド電極１５Ｇとの交差部Ｃｒではタブ線４の長辺方向に対して角度をつけて凹凸を形成した方向変化部４Ｓを構成している（図５参照）。つまりタブ線４は、伸張方向に沿って連続的に、平行に配列されたテーパ面構造を有する凸部Ｔ1〜Ｔ5を有する凹凸部４Ｔを備え、テーパ面Ｓ（図６参照）の傾斜方向が、変化する方向変化部４Ｓを有する。
【００１７】
タブ線４上への入射光Ｌ1は図７に入射光の経路を示すように、タブ線４の凹凸部で反射され、この反射光Ｌ2が空気相との界面で反射され二次反射光Ｌ3となるという経路を通り、再び太陽電池セル１の受光面１Ａに入射する。このとき、入射光Ｌ1は凹凸の面に対して正反射するため、本実施の形態によれば横にグリッド電極１５Ｇが存在する部分でもタブ線４の長辺方向に対して角度をつけて凹凸をつけることで図８に示すように入射光Ｌ1はグリッド電極１５Ｇとは異なる方向に反射光Ｌ4，Ｌ5として反射することになりガラス/空気層界面での再反射光がグリッド電極１５Ｇ上に入射することなく太陽電池セル１の受光面１Ａ上に効率よく入射し、モジュール出力の向上を見込むことができる。
【００１８】
以下、本実施の形態の太陽電池モジュール及びこれに用いられるタブ線について詳細に説明する。本実施の形態の太陽電池セル１は、図４に示すように、ｐ型シリコン基板１１、ｎ型拡散層１２ｎ、ｐ+型拡散層１３ｐと、バス電極（１５Ｂ）、グリッド電極（１５Ｇ）とからなる集電電極１５、裏面電極１６とを有している。
【００１９】
基板は、およそ１００〜３００μｍほどの厚みの矩形のｐ型シリコン基板１１が用いられており、ｐ型シリコン基板１１の受光面となる表面には、ｎ型拡散層１２ｎが形成され、さらにｎ型拡散層１２には入射光の反射を防止する反射防止膜（図示省略）が表面処理によって設けられている。また、ｐ型シリコン基板１１の裏面には高濃度のｐ型不純物を含んだｐ+型拡散層１３ｐが形成されている。なお、このｐ型シリコン基板１１の構造は一例であり、太陽光などの光の照射を受けて発電を行う太陽電池基板であるならば、上記の拡散型太陽電池に限定されるものではなく、ヘテロ接合型太陽電池など、適宜選択可能である。
【００２０】
ｐ型シリコン基板１１の受光面には、図３に示すように、発電した電力を取り出すために、線状のバス電極１５Ｂが太陽電池セルのある一辺と平行に複数本形成されている。また、同じく太陽電池セルの受光面には、複数本のグリッド電極１５Ｇがバス電極１５Ｂと直交する方向に形成されている。グリッド電極１５Ｇは受光面にて発電した電力を無駄なく取り出すために太陽電池セルの受光面全体にわたるように形成されている。
【００２１】
基板の受光面の裏面には、発電した電力を取り出すために、裏面の略全面を覆うように裏面側の集電電極１５が設けられている。また、裏面の集電電極１６のうち、太陽電池セルの受光面に対して垂直な方向より見て受光面のバス電極と重なる位置には、裏面のバス電極が受光面のバス電極と平行に延びるように形成されている。
【００２２】
〈タブ線〉
タブ線４は、太陽電池セル１の受光面１Ａ側及び裏面１Ｂ側に配されたバス電極１５Ｂにはんだ（図示せず）を介して接続されている。このタブ線４は、例えば、５０〜３００μｍ厚のリボン状銅箔を使用して長尺状に成形し、かつプレス加工により平行な５本の山形をなす、凸部Ｔ1〜Ｔ5を具備しており、方向変化部４Ｓで方向を４５度変化させるように成形されており、必要に応じて金メッキ、銀メッキ、アルミメッキ、スズメッキ、はんだメッキ等が施されている。このタブ線４は、一方の端部が太陽電池セルのバス電極１５Ｂ上に固定されて接続されるとともに、他方の端部が隣接する太陽電池セルの裏面側の集電電極１６を構成するバス電極と固定されて接続される。
【００２３】
このタブ線４は、図５及び図６に斜視図及び要部断面図を示すように、少なくとも受光面上においてタブ線４の長手方向に亘って連続する５本の凸部Ｔ1〜Ｔ5及びこれらの間に位置する凹部Ｒが幅方向に交互に設けられていることにより斜面Ｓで構成された５本の凸部Ｔ1〜Ｔ5からなる凹凸構造が形成されている。凹凸部４Ｔは、メッキ処理されたリボン状銅箔をプレス成形する等の方法により形成される。タブ線４は、裏面側にも同様に凹凸部を形成し、波板状の両面凹凸構造としてもよい。これにより、タブ線４が太陽電池セル１に接続された際に生じる応力が太陽電池セル１の表裏で均等になるため、応力歪による反りの発生を防止することができる。
【００２４】
また、凹凸構造を持つタブ線４の表面には、公知の手法で表面処理を施してもよい。凸部Ｔ1〜Ｔ5の先端は、鋭角をなしているものに限定されず、凹凸部４Ｔの斜面が水平面となす角度αを測定できる範囲で若干丸みを帯びていてもよい。さらにまた、凸部Ｔ1〜Ｔ5の数は５本に限定されることなく、１本あるいはそれ以上でもよい。レーザ描画などにより、タブ線の板厚を増大することなく、微細でかつ高精度の傾斜面を持つ凹凸部を形成することができ方向変化部の制御も自在であり、二次反射光がグリッド電極上を避けて太陽電池セルの受光面に入射しうるように制御することができる。
【００２５】
凹凸部４Ｔの斜面の角度αとしては、１０°以上５０°以下とすることが好ましく、２０°以上４０°以下とすることが特に好ましい。ここで凹凸部４Ｔの斜面の角度αは、凹凸部４Ｔの角度αを１０°以上５０°以下とすることにより、入射光を拡散反射し、空気と透光性基板５との界面である内部反射面にて再び内部へと反射させることができ、太陽電池モジュール内において光封じ込め効果を発現して発電効率を高めることができる。
【００２６】
タブ線４とバス電極１５Ｂの接続にははんだのほか、熱硬化性のバインダ樹脂中に導電性粒子を含んだ導電性接着フィルムなどを用いることができ、導電性接着フィルムを用いた場合は加熱圧着を用いて接続するのが望ましい。導電性接着フィルムははんだに比べ低温で処理が可能であり、接続時にセルにかかる応力が小さくなる。
【００２７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、タブ線４の端部の表面における凹凸構造が受光面側にくるように、導電性接着フィルムを介して太陽電池セル１のバス電極１５Ｂと接続される。そしてタブ線４の他端は、隣接する太陽電池セル１の裏面側に接続される。このとき、タブ線４は凹凸部４Ｔ側がｎ型単結晶シリコン基板１１の裏面側に形成された集電電極１６に接続される。そして、導電性接着フィルムは、バインダ樹脂が加熱によって流動することにより凹凸部４Ｔの凹部Ｒに入り込む。これにより、タブ線４は、太陽電池セル１の集電電極１６の間に高い接続強度を得ることができる。圧着時にバインダ樹脂中に含まれた導電性粒子がタブ線４と太陽電池セル１のバス電極１５Ｂ（裏面側では集電電極１６）と接することでタブ線４と太陽電池セル１が電気的に接続される。
【００２８】
以上説明してきたように、本実施の形態１の太陽電池モジュールによれば、タブ線上への入射光がガラス/空気層界面にて反射したのちグリッド電極上に入射する量を減らすことが出来、二次反射光をグリッド電極間に導くようにし、モジュール出力を向上させることができるという効果を奏功する。また、本実施の形態１のタブ線を用いて太陽電池セルを接続することにより、光電変換効率の高い太陽電池モジュールを得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２の太陽電池モジュールのタブ線のバス電極付近を示す要部拡大上面図である。図１０（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図９のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ断面図である。前記実施の形態１では、グリッド電極１５Ｇと、バス電極１５Ｂとの交差部Ｃｒで、タブ線４が方向変化部４Ｓに相当する位置となるようにタブ線４自体を成形して配されたが、本実施の形態では、タブ線４自体を方向変化部４Ｓで変化させるのではなく、タブ線は全長に渡って同一方向に伸張する凸部Ｔ1〜Ｔ5を有するようにし、この上層に、樹脂製突出部からなる拡散部材による方向変化部４ＳＰを形成したことを特徴とするものである。外形としては前記実施の形態１と同様に斜め方向に伸張する平行な５本の樹脂製突出部を構成している。一方、タブ線４は、実施の形態１と同様、受光面１Ａ側に、タブ線４の伸張方向に沿って平行に配列された断面テーパ状の凸部Ｔ1〜Ｔ5を有する断面構造をもつ。他部については前記実施の形態１と同様に形成されているため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
なおここで、方向変化部４ＳＰは、タブ線４の伸張方向に対して４５度の角度をなすようテーパ面を有する。方向変化部４ＳＰは、タブ線４の伸張方向に対してなす角度を、テーパ断面の傾斜角及びグリッド電極１５Ｇの間隔に応じて調整することで、より効率よく光の取り込みを実現することができる。また４５度の角度をなす整列されたテーパ面であってもよいが、多数の傾斜面を持つ拡散部材を構成するようにしてもよい。
【００３１】
この方向変化部４ＳＰは、太陽電池セル１へのタブ線４の取り付け後に積層体として取り付けてもよい。またタブ線４装着後に方向変化部４ＳＰを取り付ける場合は、位置あわせが容易である。タブ線４装着後に、タブ線４上の、グリッド電極１５Ｇとバス電極１５Ｂとの交差部Ｃｒに相当する領域に、方向変化部４ＳＰをディップあるいは印刷などにより、形成すればよい。絶縁性ペーストをディップし、櫛状体など、一定間隔で尖端部の形成された冶具など、先端の細い冶具で引っ掻くことで斜めの凹部を形成し、所望の方向に描画パターンを形成することで容易に形成可能である。
【００３２】
一方、太陽電池セル１へのタブ線４の取り付けに先立ち、タブ線４上に方向変化部４ＳＰが形成されている場合は、実施の形態１の場合と同様、実際の製造工程においては太陽電池セル１のバス電極１５Ｂの端部を画像検査等で検出し、タブ線４を位置あわせして取り付けるようにすればよい。
【００３３】
あるいは、この方向変化部４ＳＰとしては樹脂製突起に代えて、金属などの導電性突起で構成してもよい。導電性ペーストをディップし、絶縁性ペーストの場合と同様、先端の細い冶具で引っ掻くことで斜めの凹部を形成し、所望の方向に描画パターンを形成することで容易に形成可能である。
【００３４】
また、前記実施の形態では、p型単結晶シリコン基板を用いた単結晶シリコン太陽電池について説明したが、これに限定されることなく、イオン注入により接合を形成したもの、多結晶シリコン基板など種々の基板を用いた太陽電池にも適用可能である。封止材についてもＥＶＡシートを用いたが、樹脂シートに限定されることなく、樹脂板、あるいはガラス基板などの透光性基板上に樹脂を塗布したものなどにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  太陽電池セル、２  バックシート、３ａ  受光面側封止樹脂、３ｂ  裏面側封止樹脂、４  タブ線、４Ｔ  凹凸部、Ｔ1〜Ｔ5  凸部、Ｃｒ  交差部、４Ｓ，４ＳＰ  方向変化部、５  透光性基板、１１  p型単結晶シリコン基板、１５Ｂ  バス電極、１５Ｇ  グリッド電極、１６  集電電極。
【図１】
2015119053.tif 000003
【図２】
2015119053.tif 000004
【図３】
2015119053.tif 000005
【図４】
2015119053.tif 000006
【図５】
2015119053.tif 000007
【図６】
2015119053.tif 000008
【図７】
2015119053.tif 000009
【図８】
2015119053.tif 000010
【図９】
2015119053.tif 000011
【図１０】
2015119053.tif 000012