(57)【要約】  裏面接合型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの出力特性を改善することができ、かつ配線材をバスバー電極部に接続する際に、配線材がフィンガー電極部に接触して短絡するのを防止することができる太陽電池モジュール及び太陽電池を提供する。  受光面（１０ａ）及び裏面（１０ｂ）を有する複数の太陽電池（１０）が配線材（２）で接続される太陽電池モジュールであって、太陽電池（１０）は、裏面（１０ｂ）の一方端側に設けられ、配線材（２）が接続される第１のバスバー電極部（２３）と、裏面（１０ｂ）の他方端側に設けられ、配線材（２）が接続される第２のバスバー電極部（２４）と、第１のバスバー電極部（２３）に接続され、第２のバスバー電極部（２４）に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部（２１）と、第２のバスバー電極部（２４）に接続され、第１のバスバー電極部（２３）に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部（２２）とを有し、第１のフィンガー電極部（２１）と第２のフィンガー電極部（２２）は、それらが延びる方向と略垂直な方向において交互に配置されており、第１のフィンガー電極部（２１）は、第２のバスバー電極部（２４）に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されており、第２のフィンガー電極部（２２）は、第１のバスバー電極部（２３）に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている。
2015145885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面及び裏面を有する複数の太陽電池と、前記複数の太陽電池を電気的に接続する配線材とを備える太陽電池モジュールであって、  前記太陽電池は、  前記太陽電池の前記裏面の一方端側に設けられ、前記配線材が接続される第１のバスバー電極部と、  前記太陽電池の前記裏面の他方端側に設けられ、前記配線材が接続される第２のバスバー電極部と、  前記太陽電池の前記裏面において、前記第１のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第２のバスバー電極部に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部と、  前記太陽電池の前記裏面において、前記第２のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第１のバスバー電極部に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部とを有し、  前記第１のフィンガー電極部と前記第２のフィンガー電極部は、それらが延びる方向と略垂直な方向において交互に配置されており、  前記第１のフィンガー電極部は、前記第２のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されており、前記第２のフィンガー電極部は、前記第１のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１のバスバー電極部及び前記第２のバスバー電極部並びに前記第１のフィンガー電極部及び前記第２のフィンガー電極部のそれぞれの少なくとも一部が、めっき膜から構成されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記配線材が、接着層によって、前記第１のバスバー電極部及び前記第２のバスバー電極部と接続されている、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
受光面及び裏面を有する太陽電池であって、  前記裏面の一方端側に設けられる第１のバスバー電極部と、  前記裏面の他方端側に設けられる第２のバスバー電極部と、  前記裏面において、前記第１のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第２のバスバー電極部に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部と、  前記裏面において、前記第２のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第１のバスバー電極部に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部とを有し、  前記第１のフィンガー電極部と前記第２のフィンガー電極部は、それらが延びる方向と略垂直な方向において交互に配置されており、  前記第１のフィンガー電極部は、前記第２のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されており、前記第２のフィンガー電極部は、前記第１のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている、太陽電池。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】  裏面接合型の太陽電池では、受光面に電極を設ける必要がないので、高い出力特性が期待されている。裏面接合型の太陽電池の裏面には、一般に、フィンガー電極部と、複数のフィンガー電極部と接続されるバスバー電極部が設けられる。裏面接合型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールにおいては、特許文献１等に記載されているように、隣接する太陽電池の異なる導電型のバスバー電極部間を配線材で電気的に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００５４７５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  裏面接合型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールでは、さらに出力特性を改善することが求められている。また、配線材が接続されるバスバー電極部の近傍には、異なる導電型のフィンガー電極部の先端が位置している。このため、配線材をバスバー電極部に接続する際、配線材がフィンガー電極部に接触して短絡するおそれがある。【０００５】  本発明の目的は、裏面接合型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの出力特性を改善することができ、かつ配線材をバスバー電極部に接続する際に、配線材がフィンガー電極部に接触して短絡するのを防止することができる太陽電池モジュール及び太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の太陽電池モジュールは、受光面及び裏面を有する複数の太陽電池と、前記複数の太陽電池を電気的に接続する配線材とを備える太陽電池モジュールであって、前記太陽電池は、前記太陽電池の前記裏面の一方端側に設けられ、前記配線材が接続される第１のバスバー電極部と、前記太陽電池の前記裏面の他方端側に設けられ、前記配線材が接続される第２のバスバー電極部と、前記太陽電池の前記裏面において、前記第１のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第２のバスバー電極部に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部と、前記太陽電池の前記裏面において、前記第２のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第１のバスバー電極部に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部とを有し、前記第１のフィンガー電極部と前記第２のフィンガー電極部は、それらが延びる方向と略垂直な方向において交互に配置されており、前記第１のフィンガー電極部は、前記第２のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されており、前記第２のフィンガー電極部は、前記第１のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている。【０００７】  本発明の太陽電池は、受光面及び裏面を有する太陽電池であって、前記裏面の一方端側に設けられる第１のバスバー電極部と、前記裏面の他方端側に設けられる第２のバスバー電極部と、前記裏面において、前記第１のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第２のバスバー電極部に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部と、前記裏面において、前記第２のバスバー電極部に電気的に接続され、前記第１のバスバー電極部に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部とを有し、前記第１のフィンガー電極部と前記第２のフィンガー電極部は、それらが延びる方向と略垂直な方向において交互に配置されており、前記第１のフィンガー電極部は、前記第２のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されており、前記第２のフィンガー電極部は、前記第１のバスバー電極部に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、太陽電池モジュールの出力特性を改善することができ、かつ配線材をバスバー電極部に接続する際に、配線材がフィンガー電極部に接触して短絡するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。
【図２】図２は、実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池の裏面を示す模式的平面図である。
【図３】図３は、実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池間の接続状態を示す模式的平面図である。
【図４】図４は、図２に示す太陽電池のＡ−Ａ’線に沿う模式的断面図である。
【図５】図５は、図４に示す太陽電池において第１及び第２のフィンガー電極部を形成する前の状態を示す模式的断面図である。
【図６】図６は、実施形態の太陽電池における第１及び第２のフィンガー電極部並びに第１及び第２のバスバー電極部を示す模式的側面図である。
【図７】図７は、図３のVII部を拡大して示す模式的平面図である。
【図８】図８は、図７のVIII−VIII線に沿う模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００１１】  図１は、実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池１０を備えている。太陽電池１０は、受光面側に位置する第１の保護部材３と、裏面側に位置する第２の保護部材４との間に配置されている。第１の保護部材３と第２の保護部材４との間には、充填剤層５が設けられている。太陽電池１０は、充填剤層５によって封止されている。
【００１２】  第１の保護部材３は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材により構成することができる。第２の保護部材４は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。充填剤層５は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリウレタン(ＰＵ)などの樹脂により構成することができる。
【００１３】  太陽電池モジュール１において、複数の太陽電池１０は、ｙ方向に沿って配列されている。太陽電池１０は、受光面１０ａ及び裏面１０ｂを有している。複数の太陽電池１０は、裏面１０ｂ側に設けられた配線材２によって電気的に接続されている。
【００１４】  図２は、実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池の裏面を示す模式的平面図である。図２に示すように、太陽電池１０の裏面１０ｂの一方端側には、第１のバスバー電極部２３が設けられている。太陽電池１０の裏面１０ｂの他方端側には、第２のバスバー電極部２４が設けられている。また、第１のバスバー電極部２３には、第２のバスバー電極部２４に向かって延びる複数の第１のフィンガー電極部２１が電気的に接続されている。第２のバスバー電極部２４には、第１のバスバー電極部２３に向かって延びる複数の第２のフィンガー電極部２２が電気的に接続されている。第１のフィンガー電極部２１と第２のフィンガー電極部２２は、それらが延びる方向（ｙ方向）と略垂直な方向（ｘ方向）において交互に配置されている。したがって、第１のフィンガー電極部２１と第２のフィンガー電極部２２は、くし歯状に設けられている。
【００１５】  図３は、実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池間の接続状態を示す模式的平面図である。図３に示すように、隣接する太陽電池１０の第１のバスバー電極部２３と第２のバスバー電極部２４が、配線材２によって電気的に接続されている。配線材２は、特許文献１の実施形態において用いられている配線材と同様の配線材である。配線材２は、絶縁性基板２ａと、絶縁性基板２ａに設けられた配線２ｂとを有する。配線材２と第１のバスバー電極部２３及び第２のバスバー電極部２４との接続については、後程詳細に説明する。
【００１６】  図４は、図２に示す太陽電池のＡ−Ａ’線に沿う模式的断面図である。図４に示されるように、太陽電池１０は、基板１１を備えている。基板１１は、半導体材料からなる。基板１１は、例えば、結晶シリコンなどの結晶半導体等により構成することができる。基板１１は、一の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、基板１１の導電型がｎ型である例について説明する。
【００１７】  基板１１の受光面１０ａ側に位置する第１の主面１１ａの上には、基板１１と同じ導電型であるｎ型の半導体により構成された半導体層１２ｎが設けられている。この半導体層１２ｎにより、第１の主面１１ａの全体が実質的に覆われている。半導体層１２ｎは、ｎ型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。半導体層１２ｎの厚みは、例えば、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度とすることができる。
【００１８】  なお、半導体層１２ｎと第１の主面１１ａとの間に、例えば数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なｉ型半導体からなる半導体層が設けられていてもよい。
【００１９】  半導体層１２ｎの基板１１とは反対側の表面の上には、反射を抑制する機能と、保護膜としての機能とを併せ持つ反射抑制層１３が設けられている。この反射抑制層１３によって太陽電池１０の受光面１０ａが構成されている。反射抑制層１３は、例えば窒化ケイ素等により構成することができる。なお、反射抑制層１３の厚みは、反射を抑制しようとする光の波長等に応じて適宜設定することができる。反射抑制層１３の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００２０】  基板１１の第２の主面１１ｂの一部分の上には、基板１１とは異なる導電型であるｐ型の半導体により構成された半導体層１４ｐが設けられている。基板１１の第２の主面１１ｂの半導体層１４ｐが設けられていない部分の少なくとも一部の上には、基板１１と同じ導電型であるｎ型の半導体により構成された半導体層１５ｎが設けられている。本実施形態では、半導体層１４ｐと半導体層１５ｎとによって第２の主面１１ｂの全体が実質的に覆われている。半導体層１４ｐ及び半導体層１５ｎは、それぞれｐ型及びｎ型のアモルファスシリコンなどにより構成することができる。
【００２１】  半導体層１４ｐは、ｐ型表面１０ｂｐを構成している。半導体層１５ｎは、ｎ型表面１０ｂｎを構成している。
【００２２】  半導体層１４ｐの厚みは、例えば、２ｎｍ〜２０ｎｍ程度とすることができる。半導体層１５ｎの厚みは、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができる。なお、半導体層１４ｐと第２の主面１１ｂとの間に、例えば数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なｉ型半導体からなる半導体層が設けられていてもよい。同様に、半導体層１５ｎと第２の主面１１ｂとの間に、例えば数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みの実質的に真性なｉ型半導体からなる半導体層が設けられていてもよい。実質的に真性なｉ型半導体からなる半導体層は、アモルファスシリコンなどにより構成することができる。
【００２３】  半導体層１４ｐのｘ軸方向における端部は、半導体層１５ｎと厚み方向ｚにおいて重畳している。半導体層１４ｐの端部と半導体層１５ｎとの間には、絶縁層１６が設けられている。絶縁層１６は、例えば、窒化ケイ素や酸化ケイ素等により構成することができる。
【００２４】  半導体層１４ｐの上には、ｐ側シード層１７が設けられている。このｐ側シード層１７は、第１のフィンガー電極部２１をめっき法により形成するためのシードとしての機能を有する。また、ｐ側シード層１７は、図２に示す第１のバスバー電極部２３の領域にも形成されている。この領域のｐ側シード層１７は、第１のバスバー電極部２３をめっき法により形成するためのシードとしての機能を有する。
【００２５】  一方、半導体層１５ｎの上には、ｎ側シード層１８が設けられている。このｎ側シード層１８は、第２のフィンガー電極部２２をめっき法により形成するためのシードとしての機能を有する。また、ｎ側シード層１８は、図２に示す第２のバスバー電極部２４の領域にも形成されている。この領域のｎ側シード層１８は、第２のバスバー電極部２４をめっき法により形成するためのシードとしての機能を有する。
【００２６】  図５は、図４に示す太陽電池において第１及び第２のフィンガー電極部を形成する前の状態を示す模式的断面図である。図２に示す第１のバスバー電極部２３の領域に形成されたｐ側シード層１７及び第２のバスバー電極部２４の領域に形成されたｎ側シード層１８のそれぞれに、電気めっきのカソードを接続して、電気めっきを行うことにより、第１及び第２のフィンガー電極部２１，２２並びに第１及び第２のバスバー電極部２３，２４を形成する。
【００２７】  図６は、実施形態の太陽電池における第１及び第２のフィンガー電極部並びに第１及び第２のバスバー電極部を示す模式的側面図である。図６においては、隣接する太陽電池１０の第１のバスバー電極部２３と第２のバスバー電極部２４の間に、配線材２を接続した状態を示している。
【００２８】  図６に示すように、第１のフィンガー電極部２１は、第２のバスバー電極部２４に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている。すなわち、第１のフィンガー電極部２１は、基部２１ｂから先端部２１ａに向かうにつれて厚みが薄くなるテーパー形状を有している。同様に、第２のフィンガー電極部２２は、第１のバスバー電極部２３に近づくにつれて厚みが薄くなるように形成されている。すなわち、第２のフィンガー電極部２２は、基部２２ｂから先端部２２ａに向かうにつれて厚みが薄くなるテーパー形状を有している。第１のフィンガー電極部２１及び第２のバスバー電極部２４の幅（ｘ方向の幅）は、厚み（ｚ方向の厚み）とは異なり、これらの電極部が延びる方向（ｙ方向）においてほぼ一定である。
【００２９】  上記のテーパー形状は、上述のように、電気めっきの際に、カソードを第１及び第２のバスバー電極部２３及び２４の領域のｐ側シード層１７及びｎ側シード層１８に、それぞれ接続することにより形成することができる。すなわち、このようにカソードを接続すると、第１のフィンガー電極部２１の形成において、基部２１ｂから先端部２１ａに向かうにつれてｐ側シード層１７の内部抵抗が大きくなる。このため、基部２１ｂから先端部２１ａに向かうにつれて、めっきの際の通電量が減少する。その結果、基部２１ｂから先端部２１ａに向かうにつれて、第１のフィンガー電極部２１の厚みが薄くなる。第２のフィンガー電極部２２についても、同様の理由で、基部２２ｂから先端部２２ａに向かうにつれて厚みが薄くなる。
【００３０】  図７は、図３のVII部を拡大して示す模式的平面図である。図８は、図７のVIII−VIII線に沿う模式的断面図である。図８に示すように、本実施形態の配線材２は、絶縁性基板２ａと、絶縁性基板２ａに設けられた配線２ｂとを有する。絶縁性基板２ａは、可撓性を有していてもよい。絶縁性基板２ａは、例えば、樹脂、セラミック等の絶縁材料により構成することができる。配線２ｂは、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ等の金属や、これらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金により構成することができる。
【００３１】  配線材２は、図８に示す接着層６によって太陽電池１０と接着されている。接着層６は、例えば、樹脂接着剤の硬化物を含んでいてもよい。接着層６は、樹脂接着剤の硬化物により構成されていてもよいし、樹脂接着剤の硬化物と、硬化物中に分散した導電性粒子とを含んでいてもよい。
【００３２】  本実施形態において、第１のフィンガー電極部２１は、基部２１ｂから先端部２１ａに向かうにつれて厚みが薄くなるテーパー形状を有している。キャリアの収集の観点からは、先端部２１ａから基部２１ｂに向かうにつれて、より多くのキャリアを収集する必要がある。このため、先端部２１ａから基部２１ｂに向かうにつれて、第１のフィンガー電極部２１の抵抗値を低減させることが好ましい。
【００３３】  本実施形態では、先端部２１ａから基部２１ｂに向かうにつれて第１のフィンガー電極部２１の厚みが厚くなっているので、基部２１ｂにおける抵抗値を低減させることができる。このため、出力特性を改善することができる。また、基部２１ｂに比べ、第１のフィンガー電極部２１の抵抗値を低減させる必要がない先端部２１ａでは、第１のフィンガー電極部２１の厚みを薄くすることができる。このため、第１のフィンガー電極部２１を形成するための材料を削減することができ、コスト低下を図ることができる。
【００３４】  上記の説明では、第１のフィンガー電極部２１についての効果を説明したが、第２のフィンガー電極部２２についても同様の効果が得られる。
【００３５】  また、図８に示すように、接着層６が、第２のフィンガー電極部２２の基部２２ｂと接着している場合、以下の効果を有する。すなわち、第２のフィンガー電極部２２がテーパー形状を有しているので、テーパー形状を有していない場合に比べて、接着層６が第２のフィンガー電極部２２と接着する面積を高めることができる。この効果は、接着層６と第１のフィンガー電極部２１の基部２１ｂとの接着においても同様である。
【００３６】  本実施形態では、図６に示すように、第１のフィンガー電極部２１の先端部２１ａの高さは、第２のバスバー電極部２４の高さよりも低くなっている。同様に、第２のフィンガー電極部２２の先端部２２ａの高さは、第１のバスバー電極部２３の高さよりも低くなっている。このため、第１のバスバー電極部２３及び第２のバスバー電極部２４に、配線材２を接続する際、第２のフィンガー電極部２２の先端部２２ａ及び第１のフィンガー電極部２１の先端部２１ａに、配線材２が接触して短絡するのを防止することができる。
【００３７】  第１及び第２のフィンガー電極部２１及び２２において、先端部２１ａ及び２２ａの厚みは、基部２１ｂ及び２２ｂの厚みの１／２倍〜３／４倍の範囲であることが好ましい。なお、基部２１ｂ及び２２ｂにおける厚みは、２０μｍ〜４０μｍ程度とすることができる。また、図２に示すように、第１及び第２のフィンガー電極部２１及び２２のｘ方向の幅は、第１及び第２のフィンガー電極部２１及び２２が延びる方向（ｙ方向）に沿ってほぼ均一である。
【００３８】  本発明において、第１及び第２のフィンガー電極部２１，２２並びに第１及び第２のバスバー電極部２３，２４の少なくとも一部は、めっき膜から構成されていることが好ましい。本実施形態において、第１及び第２のフィンガー電極部２１，２２並びに第１及び第２のバスバー電極部２３，２４は、Ｃｕからなるめっき膜から構成されている。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、複数のめっき膜の積層体により形成されていてもよい。具体的には、例えば、Ｃｕからなる第１のめっき膜と、Ｓｎからなる第２のめっき膜の積層体により構成されていてもよい。
【００３９】  上記各実施形態では、基板１１の導電型がｎ型である例について説明したが、基板１１の導電型はｐ型であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】１…太陽電池モジュール２…配線材２ａ…絶縁性基板２ｂ…配線３，４…第１，第２の保護部材５…充填剤層６…接着層１０…太陽電池１０ａ…受光面１０ｂ…裏面１０ｂｎ…ｎ型表面１０ｂｐ…ｐ型表面１１…基板１１ａ，１１ｂ…第１，第２の主面１２ｎ…半導体層１３…反射抑制層１４ｐ…半導体層１５ｎ…半導体層１６…絶縁層１７…ｐ側シード層１８…ｎ側シード層２１，２２…第１，第２のフィンガー電極部２１ａ，２２ａ…先端部２１ｂ，２２ｂ…基部２３，２４…第１，第２のバスバー電極部
【図１】
2015145885.tif 000003
【図２】
2015145885.tif 000004
【図３】
2015145885.tif 000005
【図４】
2015145885.tif 000006
【図５】
2015145885.tif 000007
【図６】
2015145885.tif 000008
【図７】
2015145885.tif 000009
【図８】
2015145885.tif 000010
【国際調査報告】
2015145885.tif 000011
2015145885.tif 000012
2015145885.tif 000013
2015145885.tif 000014