(57)【要約】【課題】構造の簡略化された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に設けられた太陽電池膜と、バスバーと、を具備し、前記太陽電池膜は、短冊状の複数の発電セルに分割されており、前記複数の発電セルは電気的に直列に接続されており、前記バスバーは、電気的に両端の前記発電セルの夫々に対して設けられ、前記バスバーは、導電性物質を含むペースト状の原料を焼成して得られる焼成電極とする。【選択図】図６
2008091620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた太陽電池膜と、
バスバーと、
を具備し、
前記太陽電池膜は、短冊状の複数の発電セルに分割されており、
前記複数の発電セルは電気的に直列に接続されており、
前記バスバーは、電気的に両端の前記発電セルの夫々に対して設けられ、
前記バスバーは、導電性物質を含むペースト状の原料を焼成して得られる焼成電極である
太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載された太陽電池モジュールであって、
更に、
前記バスバーの夫々に対応して設けられた取出し部
を具備し、
前記取出し部は、前記バスバー上に設けられ、
前記バスバーから、前記取出し部を介して外部へ電力が取り出されるように配線されている
太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された太陽電池モジュールであって、
前記焼成電極は、ＡｇとＳｉＯ２とを含み、
前記焼成電極の主成分は、Ａｇである
太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池膜は、
透明導電層と、
光電変換層と、
裏面電極層と、
を含み、
前記バスバーは、前記透明導電層上に設けられている
太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された太陽電池モジュールであって、
前記バスバーの厚みは、１５μｍ以上〜５０μｍ以下である
太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された太陽電池モジュールであって、
更に、
前記太陽電池膜を被覆する裏面保護材
を具備し、
前記裏面保護材は、単一のシート材である
太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載された太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護材は、非金属製のシート材である
太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載された太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護材は、エチレン・プロピレンゴムを主成分とするシート材である
太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載された太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを載置するベースと、
前記太陽電池モジュールを前記ベースに対して固定する複数の固定部材と、
を具備し、
前記太陽電池モジュールは、複数の固定点で、前記複数の固定部材により固定される
太陽電池パネル。
【請求項１０】
請求項９に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、リブ構造を有している
太陽電池パネル。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、貫通構造を有している
太陽電池パネル。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、プラスチック製である
太陽電池パネル。
【請求項１３】
請求項１２に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、高密度ポリエチレンを含んでいる
太陽電池パネル。
【請求項１４】
請求項９乃至１１のいずれかに記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、金属製である
太陽電池パネル。
【請求項１５】
請求項１４に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、アルミを含んでいる
太陽電池パネル。
【請求項１６】
基板上に、短冊状の複数の発電セルに分割された太陽電池膜を形成する太陽電池膜形成工程と、
前記太陽電池膜の一部に、バスバーを接続するバスバー形成工程と、
前記バスバーから外部へ電力を取り出す為の配線を収納する端子箱とを形成する端子箱取りつけ工程と、
を具備し、
前記複数の発電セルは電気的に直列に接続されており、
前記バスバー形成工程において、前記バスバーは、電気的に両端の前記発電セルの夫々に接続されるように形成され、
前記バスバー形成工程は、
導電性物質を含むペースト状の原料を塗布する塗布する工程と、
塗布された原料を焼成して焼成電極にする焼成工程と、
を有しており、
前記端子箱取りつけ工程において、前記端子箱は、基板上において、前記発電セルの直列接続方向の両端側に夫々取りつけられる
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記焼成電極は、ＡｇとＳｉＯ２とを含み、
前記焼成電極の主成分は、Ａｇである
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池膜形成工程は、
前記基板上に透明導電層を形成する透明導電層形成工程と、
前記透明導電層の形成された基板上に光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
前記光電変換層の形成された基板上に裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程と、
を含み、
前記バスバー形成工程は、前記透明導電層形成工程と前記光電変換層形成工程との間に実施される
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記焼成工程において、３００℃以上５００℃以下の温度で焼成する
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
更に、
前記裏面電極層形成工程より後に実施され、前記裏面電極層と前記光電変換層とを除去して前記バスバーの少なくとも一部を露出させるバスバー露出工程
を具備する
太陽電池モジュールの製造方法
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のいずれかに記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記バスバーの厚みは、１５μｍ以上〜５０μｍ以下である
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２２】
請求項１６乃至２１のいずれかに記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
更に、
前記太陽電池膜を裏面保護材により被覆する裏面保護材形成工程
を具備し、
前記裏面保護材は、単一のシート材である
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載された太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裏面保護材は、エチレン・プロピレンゴムを主成分とするシート材である
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれかに記載された太陽電池モジュールの製造方法によって製造された太陽電池モジュールを、ベースに載置する工程と、
載置された前記太陽電池モジュールを、複数の固定部材により前記ベースに対して固定する固定工程と、
を具備し、
前記固定工程において、前記太陽電池モジュールは、複数の固定点で、前記複数の固定部材により固定される
太陽電池パネルの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
前記ベースは、プラスチック製である
太陽電池パネルの製造方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
前記ベースは、高密度ポリエチレンを含んでいる
太陽電池パネルの製造方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
前記ベースは、金属製である
太陽電池パネルの製造方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
前記ベースは、アルミを含んでいる
太陽電池パネルの製造方法。
【請求項２９】
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを載置するベースと、
前記太陽電池モジュールを前記ベースに対して固定する複数の固定部材と、
を具備し、
前記太陽電池モジュールは、複数の固定点で、前記複数の固定部材により固定される
太陽電池パネル。
【請求項３０】
請求項２９に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、プラスチック製である
太陽電池パネル。
【請求項３１】
請求項３０に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、高密度ポリエチレンを含んでいる
太陽電池パネル。
【請求項３２】
請求項２９に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、金属製である
太陽電池パネル。
【請求項３３】
請求項３２に記載された太陽電池パネルであって、
前記ベースは、アルミを含んでいる
太陽電池パネル。
【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、太陽電池パネル、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電を行い、その電力を利用する太陽光発電システムが知られている。その太陽光発電システムは、通常、屋外に設置される。その太陽光発電システムは、複数枚の太陽電池パネルが電気的に接続されて構成されている。図１（ａ）は、従来の太陽電池パネルの平面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）のＡＡ線に沿った断面図である。図１に示されるように、各太陽電池パネルは、太陽電池モジュールと、その太陽電池モジュールの端部に取り付けられた断面がコの字型の枠を有している。その枠の部分を支柱など（図示されていない）によって支えることで、太陽電池パネルが大地や屋根に対して固定される。
【０００３】
ところで、その枠の材質としては、強度などの面からアルミなどの金属製の材質がおもに使用される。太陽電池パネルは、屋外にて長期間使用される。長期間の使用により、太陽電池パネルは雪や雨などの環境に曝されることが想定される。雪や雨などにより、太陽電池モジュールと金属製枠との間に水分が蓄積すると、その水分を伝って太陽電池モジュールが大地と短絡（地絡）してしまうことがある。このような地絡を防ぐために、枠の構造は水が溜まらない構造であることが求められる。即ち、その枠構造は、水抜きのために特別に工夫した構造が必要であった。また、水の影響を排除する為に、太陽電池モジュール端部をシールするなどの工夫も必要であった。また、雪が積もった時などは、雪の重さにより枠から太陽電池モジュールが外れてしまうこともあった。
【０００４】
一方、太陽電池モジュール自体の構造も複雑である。図２（ａ）は、その太陽電池モジュールの裏面構造を示す平面図である。図２（ｂ）は（ａ）のＢＢ線に沿った断面図である。尚、図２（ａ）において、内部構造は、実際には保護材などにより覆われていて見えないが、説明の便宜上、一部を透視させて示している。太陽電池モジュールは、基板上に太陽電池膜が形成された構造を有している。その太陽電池膜は、通常、複数の発電セルに分割されている。その複数の発電セルは電気的に直列に接続されている。太陽光発電による電力は、電気的に両端の発電セルから取り出される。両端の発電セルには、集電時の抵抗を押さえる為に、バスバーが接続される。バスバーとしては、通常、銅箔が用いられる。また、バスバーから電力を外部に取り出す為に、取出し用配線が設けられる。これらの部材の上には、外部との短絡、湿分の浸入を防止するために、保護材が配置される。保護材には、取出し用配線を外部へ引き出すための開口が設けられている。通常、その開口は、一つである。よって、各取出し用配線は、バスバーからその開口部分まで、太陽電池膜上を跨ぐように延ばされる。取出し用配線としては、銅箔が用いられる。また、短絡を防ぐために、その取出し用配線と太陽電池膜との間には、絶縁シート（図示されていない）が配置される。
【０００５】
保護材に設けられたその開口部分では、湿分が浸入することを防止するために、例えば、取出し用配線と太陽電池膜との間に多数枚のシート材を配置するなど、特別な防水構造が必要である。
【０００６】
また、太陽電池膜を覆う保護材としては、確実に湿分の浸入を防止することが要求されるので、一層ではなくて金属シートを含む複数層のシート材が用いられる。このようなシート材が、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）などの接着剤を介して、太陽電池膜上に貼り付けられる。これに関連して、特許文献１には、保護材シートとして、金属シートをＰＥＴシートで挟みこんだものを用いることが記載されている。
【０００７】
しかしながら、金属シートを用いた場合、太陽電池パネルの静電容量が増加してしまうことがあった。太陽電池パネルには、地絡電流を検出する為の装置を組み込む場合がある。太陽電池パネルの静電容量が増加することにより、この地絡電流検出用の装置が誤検知してしまうことがあった。
【０００８】
また、銅箔をバスバーや取り出し用配線として配置する場合に、所定の場所から銅箔がずれてしまうことがあった。このような場合は、銅箔を配置し直さなければならないので、工程数の増加になっていた。
【０００９】
上記と関連して、特許文献２には、バスバーについての記載がある。特許文献１には、半導体層と裏面電極層とを部分的に除去した後に、銅箔を用いた集電用のバスバーを透明導電層とハンダ付けすることが記載されている。
【００１０】
また、特許文献３には、保護材についての記載がある。特許文献２には、表面支持体と裏面保護シートにより太陽電池素子を内部に収納、封止された太陽電池モジュールにおいて、その裏面保護シートはポリクロロトリフルオロエチレンシート単層からなること、が記載されている。
【００１１】
また、特許文献４には、銅箔と絶縁フィルムを用いて太陽電池パネル内部の配線を行いながらレイアップすることが記載されている。
【００１２】
しかしながら、上述のような複雑な構成とすると、製造工程の増加や、製造面における難易度が上昇し、製造コスト増加の一因となっていた。
【特許文献１】特開２００５−２３６０５１号  公報
【特許文献２】特開２０００−４９３６９号  公報
【特許文献３】特開２００１−１２７３２０号  公報
【特許文献４】特開２００２−１１１０２２号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
即ち、本発明の目的は、構造が簡便化された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、水分の浸入が防止された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、地絡電流の誤検知が防止された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００１５】
本発明にかかる太陽電池モジュール（２０）は、基板（１）と、基板（１）上に設けられた太陽電池膜（４０）と、バスバー（３）と、バスバー（３）に接続される取出し用配線を収納する端子箱（１２）と、を具備する。太陽電池膜（４０）は、短冊状の複数の発電セル（９）に分割されている。複数の発電セル（９）は電気的に直列に接続されている。バスバー（３）は、電気的に両端の発電セル（９）の夫々に接続されている。バスバー（３）は、導電性物質を含むペースト状の原料を焼成して得られる焼成電極である。
【００１６】
このように、焼成電極をバスバーとして用いるので、バスバーとしての銅箔は必要ではない。従って、より簡便な構造となり、バスバーとして銅箔を配置する際における位置ずれの懸念が解消される。
【００１７】
上記の太陽電池モジュール（２０）は、更に、バスバー（３）の夫々に対応して設けられた取出し部（１０）、を具備する事が好ましい。取出し部（１０）は、バスバー（３）上に設けられ、バスバー（３）から、取出し部（１０）を介して外部へ電力が取り出されるように配線されている。
【００１８】
このような構成では、バスバーから外部へ電力を取り出す為に、絶縁シートを介して取出し用配線（銅箔）を太陽電池膜上に配置する必要がない。よって、太陽電池膜上に取出し用配線や絶縁シートを配置する際の位置ずれの懸念も解消される。また、バスバーは、太陽電池モジュールの端部近傍に設けられているので、外部接続用のケーブルを、太陽電池パネル側部から取り出し易くなる。太陽電池パネル側部からケーブルを取り出すことで、太陽電池パネル同士を接続する際の作業性が向上する。
【００１９】
上記の太陽電池モジュール（２０）において、その焼成電極は、ＡｇとＳｉＯ２とを含み、その焼成電極の主成分は、Ａｇであることが好ましい。
ＳｉＯ２を含むことにより、下地の表面積を増加させ、接着力が向上する。また、Ａｇを主成分とすることにより、バスバーに配線を接続する際に、ハンダ付けを行いやすくなる。
【００２０】
上記の太陽電池モジュール（２０）において、太陽電池膜（４０）は、透明導電層（２）と、光電変換層（５）と、裏面電極層（６）と、を含み、バスバー（３）は、透明導電層（２）上に設けられていることが好ましい。
【００２１】
透明導電層と基板の間には、アルカリバリア膜として絶縁性の膜が設けられることがある。この場合、バスバーを、透明導電層と基板との間に設けると、バスバーから太陽電池モジュール外へ配線することができなくなる。
一方、光電変換層や裏面電極層上にバスバーを設けた場合には、焼成時の高温状態下に光電変換層や裏面電極層がさらされることになる。光電変換層や裏面電極層が、焼成時に変質してしまう原因となる。
バスバーが、透明導電層上に設けられた構成とすることで、バスバーから太陽電池モジュール外へ配線することが可能な上、焼成時に光電変換層や裏面電極層が変質してしまうこともない。
【００２２】
上記の太陽電池モジュール（２０）において、バスバー（３）の厚みは、１５μｍ以上〜５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
バスバーの厚みが１５μｍより薄いと、バスバーの抵抗が大きくなり、太陽電池膜で発電した電力が効率よく取り出せないことがある。一方、５０μｍより厚くしようとした場合には、バスバーの原料を塗布する際に、塗布された液が広がりすぎてしまい所定の位置にバスバーを設けることが難しくなる。
【００２４】
上記の太陽電池モジュールは、更に、太陽電池膜（２０）を被覆する裏面保護材（１１）、を具備し、裏面保護材（１１）は、単一のシート材であることが好ましい。また、裏面保護材（１１）は、非金属製のシート材であることが更に好ましく、エチレン・プロピレンゴムを主成分とするシート材であることが特に好ましい。
【００２５】
焼成電極の表面は凹凸が大きい。従って、同じ厚さの裏面保護材を用いる場合、積層体よりも単一のシート材のほうが、凸凹へのなじみがよく、界面で生じる応力を緩和しやすい。
単一のシート材を裏面保護材として用いることにより、構成が簡便化される。また、複数枚のシートを重ねて使用するのに比べて工数を低減することができる。
また、裏面保護材が非金属製のシート材であることにより、金属製シートをＰＥＴシートで挟んだ時のように、太陽電池パネルの静電容量が増加して地絡電流の誤検知を招くこともない。
【００２６】
本発明にかかる太陽電池パネル（３０）は、上記の太陽電池モジュール（２０）と、太陽電池モジュール（２０）を載置するベース（１４）と、太陽電池モジュール（２０）をベース（１４）に対して固定する複数の固定部材（１７）と、を具備する。太陽電池モジュール（２０）は、複数の固定点で、複数の固定部材（１７）により固定される。その複数の固定点の数は、太陽電池モジュール（２０）に強度上要求される耐力に応じて強度検討によって決定される数である。
【００２７】
このように、適正な数の複数の固定点で太陽電池モジュールを固定する構造とすれば、枠を用いていないので、太陽電池モジュールの周囲に水分が蓄積することを防止することができる。これにより、蓄積した水分を介して、太陽電池モジュールが大地と地絡してしまうことが防止される。また、枠を用いていないので、雪や雨などによって、太陽電池モジュールが枠から脱落してしまうこともない。また、太陽電池パネルを設置する際には、ベースに太陽電池モジュールを載置して、固定するだけであるので、作業性も良好である。更に、非金属製のベースを用いることにより、高価な金属製の枠を用いる場合と比べて、材料コストを低減させることができる。更に、ベースが非金属製であり、導電性が低いことから、万一水分により太陽電池モジュール−水分−ベース−大地とが連続した場合にも、地絡電流の発生を抑制することができる。
【００２８】
上記の太陽電池パネル（３０）において、ベース（１４）は、一観点から、プラスチック製であることが好ましい。また、ベース（１４）は、高密度ポリエチレンを含んでいることがより好ましい。
【００２９】
また、ベース（１４）は、他の一観点から、金属製であることが好ましく、アルミを含んでいることがより好ましい。
【００３０】
本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、基板（１）上に、短冊状の複数の発電セル（９）に分割された太陽電池膜（４０）を形成する太陽電池膜形成工程と、太陽電池膜（４０）の一部に、バスバー（３）を接続するバスバー形成工程（ステップＳ２０）と、バスバー（３）から外部へ電力を取り出す為の配線を収納する端子箱（１２）を形成する端子箱取りつけ工程（ステップＳ１１０）と、を具備する。複数の発電セル（９）は電気的に直列に接続されている。バスバー形成工程（Ｓ２０）において、バスバー（３）は、電気的に両端の発電セル（９）の夫々に接続されるように形成される。バスバー形成工程（Ｓ２０）は、導電性物質を含むペースト状の原料を塗布する塗布する工程と、塗布された原料を焼成して焼成電極にする焼成工程と、を有している。端子箱取りつけ工程（Ｓ１１０）において、端子箱（１２）は、基板（１）上において、発電セル（９）の直列接続方向の両端側に夫々取りつけられる。
【００３１】
上述の太陽電池モジュールの製造方法において、その焼成電極は、ＡｇとＳｉＯ２とを含み、焼成電極の主成分は、Ａｇであることが好ましい。
【００３２】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、その太陽電池膜形成工程は、基板（１）上に透明導電層（２）を形成する透明導電層形成工程（ステップＳ１０）と、透明導電層（２）の形成された基板上に光電変換層（５）を形成する光電変換層形成工程（ステップＳ４０）と、光電変換層（５）の形成された基板上に裏面電極層（６）を形成する裏面電極層形成工程（ステップＳ６０）と、を含む。バスバー形成工程（Ｓ２０）は、透明導電層形成工程（Ｓ１０）と光電変換層形成工程（Ｓ４０）との間に実施されることが好ましい。
【００３３】
上記の太陽電池モジュールの製造方法では、その焼成工程において、３００℃以上５００℃以下の温度で焼成することが好ましい。５００℃より高い温度で焼成を行うと、下地である透明導電層２が腐食し、剥離してしまう事がある。３００℃より低い温度で焼成を行うと、ペースト中の溶媒が揮発し難くなり、焼成に時間がかかってしまうことがある。
【００３４】
上記の太陽電池モジュールの製造方法は、更に、裏面電極層形成工程（Ｓ６０）より後に実施され、裏面電極層（６）と光電変換層（５）とを除去してバスバー（３）の少なくとも一部を露出させるバスバー露出工程（ステップＳ９０）、を具備することが好ましい。
【００３５】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、バスバー（３）の厚みは、１５μｍ以上〜５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
上記の太陽電池モジュールの製造方法は、更に、太陽電池膜（４０）を裏面保護材（１１）により被覆する裏面保護材形成工程（ステップＳ１００）を具備し、裏面保護材（１１）は、単一のシート材であることが好ましい。
【００３７】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、裏面保護材（１１）は、エチレン・プロピレンゴムを主成分とするシート材であることが好ましい。
【００３８】
本発明にかかる太陽電池パネルの製造方法は、上記の太陽電池モジュールの製造方法によって製造された太陽電池モジュール（２０）を、ベース（１４）に載置する工程（ステップＳ１４０）と、載置された前記太陽電池モジュール（２０）を、複数の固定部材（１７）によりベース（１４）に対して固定する固定工程（ステップＳ１５０）と、を具備する。固定工程（ステップＳ１５０）において、太陽電池モジュール（２０）は、複数の固定点で、複数の固定部材（１７）により固定される。その複数の固定点の数は、太陽電池モジュール（２０）に強度上要求される耐力に応じて強度検討によって決定される数である。
【００３９】
上記の太陽電池パネルの製造方法において、ベース（１４）は、一観点から、プラスチック製であることが好ましく、高密度ポリエチレンを含んでいることがより好ましい。
【００４０】
上記の太陽電池パネルの製造方法において、ベース（１４）は、他の一観点から、金属製であることが好ましく、アルミを含んでいることがより好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に依れば、構造が簡便化された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法が提供される。
本発明に依れば、更に、水分の浸入が防止された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法が提供される。
本発明に依れば、更に、地絡電流の誤検知が防止された太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
（第１の実施形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池パネルの構造を説明する。
【００４３】
図３は、太陽電池パネル３０の構造を示す斜視図である。太陽電池パネル３０は、太陽電池モジュール２０と、ベース１４と、を有している。太陽電池モジュール２０は、ベース１４の上に載せられている。太陽電池モジュール２０は、ベース１４に対して、固定金具１７とビス１８とによって複数箇所で固定されている。
【００４４】
固定金具１７とビス１８が設けられた箇所（固定点）の位置と数は、太陽電池モジュール（２０）に強度上要求される耐力に応じて強度を検討する事によって決められる。固定点の数と位置により、基板の耐力が変化する。このような固定点の数と位置は、シミュレーションによって予め算出しておくことができる。例えば、基板として１．４ｍ×１．１ｍ×４ｍｍ厚のガラスフロート基板を用いた場合、固定点は長辺に４箇所づつ、短辺に３箇所づつ、の合計１４点以上で設定することができる。
【００４５】
固定金具１７としては、例えば断面がＬ字型のものを用いる事ができる。固定金具１７には、ビス１８用の開口が設けられている。固定金具１７及びビス１８の材質としては、耐食性の有るものが好ましい。このような材質としては、例えば、ステンレス、が例示される。
【００４６】
図４Ａは、ベース１４の構造を示す斜視図である。ベース１４には、２箇所の切り欠き１６と、リブ構造１３と、ヘリサート１５とが設けられている。
【００４７】
２箇所の切り欠き１６は、太陽電池モジュール２０を載せたときに端子箱１２に対応する位置に設けられている。尚、端子箱１２についての詳細は後述する。太陽電池モジュール２０をベース１４上に載せた際に、端子箱１２部分が切り欠き１６に入り込むようになっている。このように切り欠き１６を設けておくことにより、太陽電池モジュール２０をベース１４に固定した際に、接続用ケーブル２１を、ベース１４の側部から取り出すことが可能である。側部から接続用ケーブル２１を取り出すことで、太陽電池パネル同士を接続する際の作業性が向上する。
【００４８】
リブ構造１３は、ベース１４の中央部に設けられている。リブ構造１３は、ベース１４の剛性を向上させる為に設けられている。また、リブ構造１３部分は上下方向に貫通した構造になっている事が好ましい。上下方向に貫通している事により、水が太陽電池モジュール２０とベースとの間に蓄積することを防止することができる。但し、図４Ｂに示されるように、リブ構造１３は、複数の領域に分割されて設けられていてもよい。
【００４９】
再び図４Ａを参照して説明する。ヘリサート１５は、ビス１８に対応した形状の雌ネジである。太陽電池モジュール２０を固定金具１７とビス１８とによって固定するに際し、ビス１８がヘリサート１５に嵌合するようになっている。
【００５０】
ベース１４の材質としては、プラスチック製のものや、金属製のものが挙げられる。プラスチック製のものとしては、高密度ポリエチレンを含んだ樹脂材料が挙げられる。高密度ポリエチレンを含んだ樹脂材料は、加工性に優れており、所望の構造に加工することができる。また、プラスチック製のものは非導電性であるので、万一水分が太陽電池モジュール周囲に蓄積したとしても、太陽電池モジュールが水とベースを介して地絡する可能性を低減させることができる。即ち、地絡電流の発生が抑制される。
【００５１】
尚、図４Ｂに示されるように、太陽電池モジュールの大きさが１１００ｍｍ×１４００ｍｍである場合、プラスチック製のベース１４の厚みとしては、例えば３０ｍｍである。また、リブ構造１３の貫通穴の大きさ（ピッチ）は、例えば５０ｍｍである。
【００５２】
一方、金属製のものは、耐久性（耐候性）、コストの観点から優れている。このような金属製のものとしては、アルミ製のものを挙げることができる。
【００５３】
アルミは、例えば図１で示した断面がコの字型のフレームの材質としても用いられており、耐久性の観点から好ましい事が知られている。また、本発明者らが検討を行ったところ、図１に示されるようにフレーム（枠）形状で太陽電池モジュールの側部を支える場合よりも、ベース１４を用いて太陽電池モジュールの載置させる場合の方が、少量の材料で支持材（フレーム又はベース）を形成できることが判った。すなわち、アルミ製のベース１４を用いれば、図１で示される従来例のアルミ製フレームと比較して、ベース１４の材料費を低減させることができる。
【００５４】
また、ベース１４を金属製とした場合には、市販の材料を組み合わせるだけで形成することもできる。具体的には、アルミの角材により枠形状を作っておき、その枠形状の内側部分にリブ構造部分を嵌めこめばよい。そのリブ構造部分としては、例えば図４Ｃに示されるように、切り欠きを有する平板状の部材を、格子状に組み合わせる事で形成することができる。このようなリブ構造部分としては、例えば、アルミルーバーＬＧＡ（商品名、宝生社製）等の部材を用いることができる。市販品を用いて容易にベース１４を形成させる事ができる。一方、図１に示されるような断面がコの字型の部材を枠形状に加工する場合には、角部の接続構造などに特別な工夫を要する場合がある。リブ構造１３を有するベース１４を用いる事で、市販品を用いて容易にベース１４を形成させる事ができるので、加工費の観点からも有利となる。
【００５５】
図５（ａ）、（ｂ）を参照して、太陽電池モジュール２０の構造について説明する。図５（ａ）は、太陽電池モジュール２０の裏面（光入射面の反対側面）を示す平面図である。図５（ａ）に示されるように、太陽電池モジュール２０の裏面側は、裏面保護材１１で覆われている。また、太陽電池モジュール２０の４辺のうち、対向する２辺の夫々に沿って、端子箱１２が設けられている。端子箱１２は、後述するバスバー３が設けられた側に対応した辺に設けられている。各端子箱１２からは、接続用ケーブル２１が２本づつ引き出されている。
【００５６】
図５（ｂ）は、端子箱１２を取り除いた状態の裏面を示す平面図である。即ち、裏面保護材１１の平面図である。裏面保護材１１には、端子箱１２に対応する位置に開口２２が設けられている。この開口２２は、太陽電池モジュール内部から外部へ電力を取り出す為の配線を通すためのものである。
【００５７】
裏面保護材１１としては、単層のシート材が用いられる。裏面保護材１１の材質としては、ラミネートが可能であること、透水性が無いこと、非金属製であること、及び絶縁性であることを満たす材料が用いられる。このような材料としては、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）を主成分とする樹脂シート材が挙げられる。このようなＥＰＤＭを主成分とする樹脂シート材としては、ＢＲＰＣ（商品名、ＢＲＰ社製）が挙げられる。
【００５８】
続いて、図５（ｃ）及び図６を参照して、裏面保護材１１によって被覆された部分の構成について説明する。図５（ｃ）は図５（ｂ）の状態から更に裏面保護材１１を取り除いた状態を示す平面図である。また、図６は、図５（ｃ）のＡＡ線に沿った断面図である。
【００５９】
図５（ｃ）に示されるように、太陽電池モジュール２０は、基板１に太陽電池膜４０が形成された構造を有している。太陽電池膜４０は、基板１側から、透明導電層２、光電変換層５、及び裏面電極層６の積層された構造を有している。各層の説明は後述する。太陽電池膜４０は、基板１の中央部側に設けられており、外周側は基板１が露出の露出した周縁部８となっている。太陽電池膜４０は、セル分割溝４によって、複数の短冊状の発電セル９に分割されている。複数の発電セル９は、長辺同士を隣合せて互いに平行に配列されている。図５（ｃ）では示されていないが、セル分割溝４は、透明導電層を分割する溝４−１、光電変換層を分割する溝４−２、裏面電極層及び光電変換層を分割する溝４−３によって形成されている。溝４−２が、裏面電極層に埋めこまれることによって、複数の発電セル９は、電気的に直列に接続されるようになっている。また、太陽電池膜４０には、２本の絶縁溝７が設けられている。各絶縁溝７は、発電セル９の短辺の近傍を、その短辺と平行に設けられている。絶縁溝７は、周縁部８と同様に、太陽電池膜４０が除去されて基板１が露出した部分である。この絶縁溝７は、発電セル９と外部との短絡を防止するために設けられている。
【００６０】
複数の発電セル９のうち、両端の発電セル９（以下、集電セルと記載することがある）には、夫々、バスバー３が設けられている。バスバー３は、各集電セルの概ね全体に重なるように設けられている。バスバー３は、各集電セルの電極に電気的に接続されている。バスバー３は、集電セルに集められた電力が、外部に取り出す位置までロスなく集電されるようにするために設けられている。バスバー３は、大部分が太陽電池膜９で覆われるように設けられている。但し、取出し部１０においては、バスバー３上の太陽電池膜９が除去され、バスバー３が露出している。この取出し部１０は、端子箱１２が配置される位置に対応している。取出し部１０において、ハンダ付けなどによって端子箱１２内の配線と電気的な接続が為される。これにより、太陽電池膜９の発電により発生した電力が、外部へ取り出されるようになっている。
【００６１】
バスバー３の構成について、図６を参照して説明する。図６は、図５（ｃ）のＡＡ線に沿った断面図であり、取り出し部１０における断面図を示している。図６に示されるように、太陽電池モジュール２０は、基板１、太陽電池膜４０、及びバスバー３を有している。太陽電池膜４０は、透明導電層２、光電変換層５、及び裏面電極層６を有している。透明導電層２は、基板１上に形成されている。取り出し部１０においては、透明導電層２上の一部にはバスバー３が設けられており、透明導電層２上の他の部分には光電変換層５が設けられている。光電変換層５上には、更に裏面電極層６が形成されている。一方、バスバー３上には、光電変換層５及び裏面電極層６は設けられておらず、バスバー３が露出している。バスバー３の露出した部分が取り出し部１０である。尚、図５（ｃ）に示されるように、取出し部１０以外の部分では、バスバー３の上部は太陽電池膜４０によって被覆されている。即ち、光電変換層５及び裏面電極層６によって被覆されている。
【００６２】
続いて、本実施形態に係る太陽電池パネルの製造方法について説明する。図７は、その太陽電池パネルの製造方法のフローチャートである。太陽電池パネル３０は、図７に示されるステップＳ１０〜ステップＳ１５０の工程によって製造される。各工程の動作について、以下に詳述する。尚、ここでは、基板１としてのガラス基板上に太陽電池発電セル５として単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池を用いた例について説明する。
【００６３】
ステップＳ１０；透明導電層の製膜
図８Ａ（ａ）に示されるように、基板１としてソーダフロートガラス基板（１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：４ｍｍ）を用意する。基板端面は破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。続いて、図８Ａ（ｂ）に示されるように、透明導電層２として酸化錫膜（ＳｎＯ２）を主成分とする透明電極膜を約５００〜８００ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。この際、透明電極膜の表面は適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。透明導電層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【００６４】
ステップＳ２０；焼成電極の形成
図８Ａ（ｃ）に示されるように、バスバー３の形成を行う。焼成電極形成用の電極ペーストを、集電セルとなる位置に沿って塗布する。その電極ペーストは、Ａｇ及びＳｉＯ２を溶剤に混合したものである。電極ペーストの塗布された被処理基板を焼成する。これにより、透明導電層２上にバスバー３としての焼成電極が形成される。
【００６５】
ここで、被処理基板を焼成する際の温度は、３００℃以上５００℃以下であることが好ましい。５００℃より高い温度で焼成を行うと、下地である透明導電層２の酸化錫膜が腐食し、剥離してしまう事がある。３００℃より低い温度で焼成した場合には、ペーストの溶媒が揮発し難くなり、焼成に時間がかかってしまったり、電極中に溶媒が残存してしまったりすることがある。
【００６６】
ステップＳ３０；レーザーエッチング
図８Ａ（ｄ）に示されるように、レーザーエッチングにより透明導電層２を発電セル９に対応させて分割する。具体的には、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、透明電極膜の膜面側から入射する。パルス発振：５〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セル９の直列接続方向に対して垂直な方向へ、溝４−１を形成するように幅約６〜１０ｍｍの短冊状にレーザーエッチングする。
【００６７】
ステップＳ４０；光電変換層の製膜
図８Ａ（ｅ）に示されるように、透明導電層２及びバスバー３上に、光電変換層５を製膜する。具体的には、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０〜１５０Ｐａ、約２００℃にて光電変換層５としてのアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層膜／ｉ層膜／ｎ層膜を順次製膜する。光電変換層５は、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを主原料に、透明導電層２の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。光電変換層５は本実施形態では、ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚２５０〜３５０ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０〜５０ｎｍである。またｐ層膜とｉ層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
【００６８】
ステップＳ５０；レーザーエッチング
図８Ａ（ｆ）に示されるように、レーザーエッチングにより光電変換層５を発電セル９に対応させて分割する。具体的には、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、光電変換層５の膜面側から入射する。パルス発振：１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明導電層２のレーザーエッチングライン（溝４−１）の約１００〜１５０μｍの横側を、溝４−２を形成するようにレーザーエッチングする。
【００６９】
ステップＳ６０；裏面電極層の製膜
図８Ｂ（ｇ）に示されるように、裏面電極層６としてＡｇ膜／Ｔｉ膜をスパッタリング装置により減圧雰囲気、約１５０℃にて順次製膜する。裏面電極層６は本実施形態では、Ａｇ膜：２００〜５００ｎｍ、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０〜２０ｎｍをこの順に積層する。ｎ層と裏面電極層６との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層５と裏面電極層６との間にＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ膜）を膜厚：５０〜１００ｎｍ、スパッタリング装置により製膜して設けても良い。
【００７０】
ステップＳ７０；レーザーエッチング
更に、光電変換層５及び裏面電極層６を、レーザーエッチングにより、発電セル９に対応させて分割する。具体的には、被処理基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から入射することで、レーザー光が光電変換層５で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧により裏面電極層６が爆裂して除去される。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明導電層２のレーザーエッチングライン（溝４−１）の約２５０μｍ〜４００μｍの横側を、溝４−３を形成するようにレーザーエッチングする。
【００７１】
ステップＳ８０；絶縁溝の形成
図８Ｂ（ｈ）に示されるように、絶縁溝７を形成する。具体的には、発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。被処理基板をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から入射することで、レーザー光が透明導電層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層６が爆裂して除去される。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、被処理基板の端部から５〜１５ｍｍの位置を、発電セル９の短辺方向に平行に、絶縁溝７を形成するようにレーザーエッチングする。このとき、長辺方向へは絶縁溝を設けない。
【００７２】
絶縁溝７は被処理基板の端より５〜１０ｍｍの位置にてエッチングを終了させる。エッチングの終了はレーザー光の停止でも良いが、簡易的には非レーザーエッチング領域に金属性のマスキング板を設置することで対応が可能である。この基板１の端より５〜１０ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈する。
【００７３】
ステップＳ９０；焼成電極を露出／周辺膜の除去
図８Ｂ（ｉ）に示されるように、研磨処理によって、周縁部８と取出し部１０における太陽電池膜を除去する。周縁部８の除去は、後工程の裏面保護材１１との健在な接着面を確保するために行われる。周縁部８においては、被処理基板の端から５〜１５ｍｍで、絶縁溝７よりも基板端側における太陽電池膜（裏面電極層６／光電変換層５／透明導電層２）を研磨除去する。一方、取り出し部１０では、裏面電極層６と光電変換層５のみを除去して、バスバー３を露出される。このように、太陽電池膜４０の一部分を選択的に除去する為には、例えば太陽電池膜４０の除去されない部分にマスキング材を配置して、ブラスト研磨を行うことで可能である。尚、研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
【００７４】
周縁部８の除去及び取出し部１０の除去は、同一工程で行っても、別工程で行ってもよい。また、取出し部１０にて、裏面電極層６及び光電変換層５を除去するにあたっては、レーザーエッチングを用いてもよい。
【００７５】
ステップＳ１００；裏面保護シート取りつけ
図８Ｂ（ｊ）に示されるように、裏面保護材１１を配置してラミネートする。尚、裏面保護材１１には、取出し部１０に対応する位置に開口２２が設けられている。即ち、開口２２では、バスバー３が未だ露出した状態となっている。
【００７６】
ステップＳ１１０；端子箱の取りつけ
図８Ｂ（ｋ）に示されるように、開口２２に対応した位置に、接着剤を用いて端子箱１２が取りつけられる。即ち、端子箱１２は、２箇所に取りつけられる。
【００７７】
ステップＳ１２０；端子箱内を配線
更に、端子箱１２内を配線する。具体的には、端子箱１２内でバスバー３と接続用ケーブル２１とが電気的に接続されるように、配線する。バスバー３との接続は、ハンダ等で行われる。
【００７８】
ステップＳ１３０；ポッティング材の注入
更に端子箱１２内部に封止材（ポッティング材）を注入して密閉する。これにより、太陽電池モジュール２０が完成する。
【００７９】
ステップＳ１４０；太陽電池モジュールをベース上に載置
続いて、図９に示されるように、完成した太陽電池モジュール２０を、ベース１４上に載置する。
【００８０】
ステップＳ１５０；固定
更に、固定金具１７及びビス１８を用いて、太陽電池モジュール２０をベース１４に対して固定する。これにより、図３に示した太陽電池パネル３０が完成する。
【００８１】
以上説明した本実施形態にかかる太陽電池パネルの作用効果について説明する。図２（ａ）に示される従来例のように、バスバーとして銅箔を用いていた場合には、銅箔を太陽電池膜上に配置する際に位置ずれなどが発生する懸念がある。これに対して、本実施形態では、バスバーとして焼成電極を用いているので、このような位置ずれの懸念はない。
【００８２】
また、本実施形態では、２つの端子箱を両端のバスバー上にそれぞれ設けることにより、バスバーから端子箱までの配線を簡略化することができる。即ち、図２（ａ）に示される従来例のように、バスバーと端子箱内部の配線とを電気的に接続するために、太陽電池膜を跨ぐようにして取出し用配線を配置する必要がない。よって、構成がより簡便化されている。
【００８３】
また、本実施形態では、裏面保護材として、単層のシート材を用いているので、従来例のように複数層を積層したバックシートや、接着剤が必要なく、構成が更に簡便化されている。
【００８４】
更に、この裏面保護材が、非金属製のシート材であることにより、太陽電池パネルの静電容量増加を押さえることができる。このように静電容量増加を抑えることで、地絡電流検出装置の誤検知を防止することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、太陽電池モジュールを、複数箇所の固定点において固定部材により固定するので、枠は必要ない。図１に示される従来例のように、太陽電池モジュールを金属製の枠（フレーム）により固定した場合には、太陽電池モジュールと枠との隙間に、水分が入り込むことがある。このような場合には、水分と金属製の枠とを介して、太陽電池モジュールから地絡電流が流れることがある。これに対して、本実施形態では、枠を用いいないので、水が蓄積する可能性が低く、水を介した地絡電流の発生が抑制される。
【００８６】
尚、本実施形態では、光電変換層として、単層アモルファスシリコン層を用いた場合について説明したが、光電変換層としてアモルファスシリコン層と微結晶シリコン層とを積層させたタンデム型のものなどに置き換えても本発明の作用効果が奏される事は、当業者にとって自明的である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】従来の太陽電池パネルの（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【図２】従来の太陽電池パネルの配線構造、太陽電池膜構造を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）断面図である。
【図３】本発明に係る太陽電池パネルの斜視図である。
【図４Ａ】ベースの構造を示す斜視図である。
【図４Ｂ】ベースの平面図である。
【図４Ｃ】リブ構造の例を示す斜視図である。
【図５】太陽電池パネルの裏面側を示す平面図である。
【図６】図５（ｃ）のＡＡ線に沿った断面図である。
【図７】太陽電池パネル製造方法のフローチャートである。
【図８Ａ】太陽電池パネルの製造工程における構成を示す平面図である。
【図８Ｂ】太陽電池パネルの製造工程における構成を示す平面図である。
【図９】太陽電池モジュールをベースに載置させる様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１      基板
２      透明導電層
３      バスバー
４      セル分離溝
５      光電変換層
６      裏面電極層
７      絶縁溝
８      周縁部
９      発電セル
１０    取出し部
１１    裏面保護材
１２    端子箱
１３    リブ構造
１４    ベース
１５    ヘリサート
１６    切り欠き
１７    固定金具
１８    ビス
２０    太陽電池モジュール
２１    接続用ケーブル
２２    開口
３０    太陽電池パネル
４０    太陽電池膜
【図１】
2008091620.tif 000003
【図２】
2008091620.tif 000004
【図３】
2008091620.tif 000005
【図４Ａ】
2008091620.tif 000006
【図４Ｂ】
2008091620.tif 000007
【図４Ｃ】
2008091620.tif 000008
【図５】
2008091620.tif 000009
【図６】
2008091620.tif 000010
【図７】
2008091620.tif 000011
【図８Ａ】
2008091620.tif 000012
【図８Ｂ】
2008091620.tif 000013
【図９】
2008091620.tif 000014