(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール内部の電気的接続のハンダ付け状態の確認手段を提供する。【解決手段】バスバー電極１３と接続タブ１５との接続、接続タブ１５と横方向の接続線との接続、さらに太陽電池素子１２からの出力配線と端子ボックス内のターミナルとの接続において、それぞれの接続部分に貫通穴１６を設け、この貫通穴１６の周辺部に形成されるハンダのフィレットの状態を目視で確認することで、ハンダ付け状態が完全で信頼性の高い太陽電池モジュールを作成する。【選択図】  図１
2004281800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にハンダを被覆した接続タブを複数の太陽電池素子の電極に接続して透光性基板と非受光面シートとの間に配設した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブの前記電極との接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
太陽電池素子に接続された接続タブを横方向の接続線に接続した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブの前記横方向の接続線との接続部または前記横方向の接続線の前記接続タブとの接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
太陽電池素子に接続された出力配線を端子ボックスのターミナルに接続した太陽電池モジュールにおいて、前記出力配線の前記ターミナルとの接続部または前記ターミナルの前記出力配線との接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記貫通穴が設けられた接続部は実質的に鉛を含有しないハンダで接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の太陽電池素子を接続タブで接続した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要があるため、太陽電池素子を透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
この太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の１枚では電気出力が小さいため、通常複数の太陽電池素子を直並列に接続して太陽電池モジュールから実用的な所定の電気出力が発生するようにしている。
【０００４】
図５は太陽電池モジュール内部の配線を模式的に示す図である。図５において、１は太陽電池素子、２は接続タブ、３は横方向の接続線、４は接続タブと横方向の接続線との接続部、５は太陽電池素子からの出力配線、６は端子ボックス、７は端子ボックス内のターミナルを示す。
【０００５】
太陽電池素子１は上述のように単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製されることが多い。接続タブ２は通常ハンダコートした銅箔を所定の長さに切断して用いられる。横方向の接続線３は太陽電池モジュールの縦横の寸法に合わせるために設けられるものであり、これも通常ハンダコートした銅箔が用いられる。太陽電池素子からの出力配線５は太陽電池素子１と端子ボックス６内のターミナル７を接続するものであり、同じようにハンダコートした銅箔が用いられることが多い。端子ボックス６内のターミナル７には太陽電池素子１の出力配線５と外部回路のケーブル（不図示）とが接続される。この端子ボックス６内のターミナル７は銅板にハンダコートしたものが用いられる。
【０００６】
このように太陽電池モジュール内部の電気的接続においては、太陽電池素子１と接続タブ２との接続、接続タブ２と横方向の接続線３との接続、さらに太陽電池素子１からの出力配線５と端子ボックス６内のターミナル７との接続でも、ハンダコートした銅箔を両方か一方に用いてホットエアー等でそのハンダを融かして接続することが多い。
【０００７】
図６は太陽電池素子の電極に接続タブをハンダ付けした断面を示す図である。図６において、８は太陽電池素子の（受光面側又は非受光面側）電極、９は接続タブ、１０はハンダによるフィレット、１１は太陽電池素子の電極と接続タブの間のハンダを示す。
【０００８】
太陽電池素子の電極８はその表面にハンダ１１がコートされており、接続タブ９の端部と太陽電池素子の電極８の間には断面が略三角形のフィレット１０ができる。
【０００９】
太陽電池素子の電極８に接続タブ９を接続する場合は、両者の表面のハンダを溶融させてハンダ付けする。この場合、電極８と接続タブ９とが接している部分のハンダとフィレット１０とによって接着が強固になり、またその部分の電気的抵抗も小さくすることができる。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−３１２８２０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、太陽電池素子の電極８と接続タブ９との接続において、フィレット１０が接続タブ９の両端にできていても、太陽電池素子の電極８と接続タブ９の間のハンダ付けの状態は外観からは確認できなかった。
【００１３】
このため、電極８と接続タブ９との接続時にハンダ付けの熱のかけ方が不十分であったり、接続タブ９が電極８から浮き上がっていた等の原因で太陽電池素子の電極８と接続タブ９の間のハンダ１１のハンダ付け状態が不完全になった場合でも、それを発見することはできなかった。太陽電池素子の電極８と接続タブ９の間のハンダ１１のハンダ付け状態が不完全なときには接続タブ９と電極８との接続強度が低下し、その後の工程で接続タブ９が電極８から剥離したり、またハンダ付け状態の不完全な部分が電気抵抗となって太陽電池モジュールの出力が低下することがある。
【００１４】
このことは電極８と接続タブ９に限ったことではなく、接続タブ２と横方向の接続線３との接続、さらに太陽電池素子からの出力配線５と端子ボックス６内のターミナル７との接続でも共通することである。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的はハンダコートした銅箔等を用いた太陽電池モジュール内の接続において、外部からは確認できない接続面のハンダ付け状態を目視で確認できるようにして信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、表面にハンダを被覆した接続タブを複数の太陽電池素子の電極に接続して透光性基板と非受光面シートとの間に配設した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブの前記電極との接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、太陽電池素子に接続された接続タブを横方向の接続線に接続した太陽電池モジュールにおいて、前記接続タブの前記横方向の接続線との接続部または前記横方向の接続線の前記接続タブとの接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、太陽電池素子に接続された出力配線を端子ボックスのターミナルに接続した太陽電池モジュールにおいて、前記出力配線の前記ターミナルとの接続部または前記ターミナルの前記出力配線との接続部に貫通穴が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記貫通穴が設けられた接続部は実質的に鉛を含有しないハンダで接続されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用い説明する。
図１は本発明に係る太陽電池素子の受光面側に接続タブが接続された状態の一例を示す図である。図１において、１２は太陽電池素子、１３はバスバー電極、１４はフィンガ電極、１５は接続タブ、１６は接続タブに設けられた貫通穴を示す。
【００２１】
太陽電池素子１２は、例えば厚み０．３〜０．４ｍｍ程度、大きさ１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンで作られている。太陽電池素子１２の内部にはボロンなどのＰ型不純物を多く含んだＰ層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層とが接しているＰＮ接合が形成されている。
【００２２】
バスバー電極１３とフィンガ電極１４は銀ペーストのスクリーンプリント法などで形成され、またバスバー電極１３の表面は、その保護と接続タブを取り付けやすくするために、バスバー電極１３のほぼ全面にわたってハンダコートされる。また、フィンガ電極１４は幅０．２ｍｍ程度で、光生成キャリヤを収集するために太陽電池素子の辺に平行に多数本形成される。また、バスバー電極１３は収集されたキャリヤを集電するために、フィンガ電極１４と垂直に交わるように２本程度形成され、接続タブを取り付けるために幅２ｍｍ程度に形成される。
【００２３】
接続タブ１５は、その表面全面に２０〜７０μｍ程度のハンダコートした厚さ１００〜３００μｍ程度の銅箔を用いる。その幅はそれ自身で太陽電池素子の受光面に影を作らないように、バスバー電極１３の幅と同じかそれ以下にする。その長さはバスバー電極１３のほぼ全てに重なり、さらに所定の太陽電池素子間の間隔と隣り合う太陽電池素子の非受光面バスバー電極（不図示）に１０〜５０ｍｍ程度重なるようにする。一般的な１５０ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、接続タブ１５の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは１６０〜２１０ｍｍ程度である。接続タブ１５が受光面側バスバー電極１３のほぼ全てに重なるようにするのは、太陽電池素子の抵抗成分を少なくするためである。
【００２４】
また、接続タブ１５には貫通穴１６が設けられている。この貫通穴１６は、接続タブ１５がバスバー電極１３と隣り合う太陽電池素子の非受光面バスバー電極（不図示）に接続される部分に予め設けられているものである。貫通穴１６は一般的な１５０ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、バスバー電極１３に接続される部分に２〜５個程度、隣り合う太陽電池素子の非受光面バスバー電極（不図示）に接続される部分に１〜３個程度、打ち抜きなどの方法で設けられ、その直径は接続タブ１５の幅の半分から四分の一程度が最適である。また、貫通穴１６は円形に限らず、楕円形、正方形、長方形、その他の多角形であってもよい。
【００２５】
図２はバスバー電極上に接続タブをハンダ付けした貫通穴部分の断面を示す図である。図２において、１３は太陽電池素子のバスバー電極、１５は接続タブ、１６は貫通穴、１７はハンダによるフィレットを示す。
【００２６】
フィレット１７は接続タブ１５の端部の他に貫通穴１６の周辺部にも形成される。この貫通穴１６の周辺部のフィレット１７の有無やその大きさ、形状によりバスバー電極１３の中央部付近のハンダ付け状態が目視で確認できるようになる。すなわちフィレット１７が接続タブ１５の端部や貫通穴１６の周辺部を覆うように形成されていれば良好なハンダ付け状態であり、例えばフィレット１６が形成されなかったり、小さかった場合などではハンダ付けが不完全と判断できる。
【００２７】
本発明に係る太陽電池素子１２同士の接続は、次のように行う。まず、所定置に貫通穴１６を予め設けた接続タブ１５を太陽電池素子１２のバスバー電極１３上に配置する。この接続タブ１５を押さえピン（不図示）で押さえながらホットエアーを吹き付けてバスバー電極１３と受光面側接続タブ１５の両者のハンダを溶融させ接続する。
【００２８】
図３は請求項２の発明に係る接続タブと横方向の接続線との接続状態の一例を示す図である。図３において、１５は接続タブ、１８は横方向の接続線、１９は接続タブ１５に設けられた貫通穴を示す。
【００２９】
横方向の接続線１８は幅３〜１０ｍｍ程度、厚さ１００〜３００μｍ程度の銅箔の表面全面にハンダコートしたものである。接続タブ１５に設けられた貫通穴１９は打ち抜きなどの方法で設けられ、その直径は接続タブ１５の幅の半分から四分の一程度が最適である。また、貫通穴１９は円形に限らず、楕円形、正方形、長方形、その他の多角形であってもよい。
【００３０】
接続タブ１５と横方向の接続線１８との接続は、所定位置に貫通穴１９を予め設けた接続タブ１５を接続線１８上に配置して、この接続タブ１５を押さえピン（不図示）で押さえながらホットエアーを吹き付けて接続線１８と受￥光面側接続タブ１５の両者のハンダを溶融させて行う。
【００３１】
このような接続タブ１５と横方向の接続線１８との接続においても、接続タブ１５の接続部に貫通穴１９を設けることにより、この貫通穴１９部分でフィレットによるハンダ付け状態の確認が可能となる。
【００３２】
また、図３では横方向の接続線１８の上に接続タブ１４をハンダ付けする例について述べたが、接続タブ１５の上に横方向の接続線１８をハンダ付けする場合は、横方向の接続線１８に貫通穴を設ければよい。
【００３３】
図４は請求項３の発明に係る太陽電池素子からの出力配線と端子ボックス内のターミナルの接続状態の一例を示す図である。図４において、２０は端子ボックス内のターミナル、２１は太陽電池素子からの出力配線、２２は太陽電池素子からの出力配線２１に設けられた貫通穴を示す。
【００３４】
ターミナル２０は厚さ１〜３ｍｍ、幅５〜２０ｍｍ程度、長さ３０〜７０ｍｍ程度の銅板の表面にハンダコートしたものである。太陽電池素子からの出力配線２１は幅２〜１０ｍｍ程度、厚さ１００〜３００μｍ程度の銅箔の表面にハンダコートしたものである。出力配線２１に設けられた貫通穴２２は出力配線２１のターミナル２０に接続される部分に１〜２個程度打ち抜きなどの方法で設けられ、その直径は出力配線２１の幅の半分から四分の一程度が最適である。また、貫通穴２２は円形に限らず、楕円形、正方形、長方形、その他の多角形であってもよい。
【００３５】
ターミナル２０と出力配線２１との接続は、所定位置に貫通穴２２を予め設けた出力配線２１をターミナル２０の上に配置して、この出力配線２１を押さえピン（不図示）で押さえながらホットエアーを吹き付けたり、ハンダコテを当てることにより、ターミナル２０と出力配線２１の両者のハンダを溶融させて行う。
【００３６】
このようなターミナル２０と出力配線２１との接続においても、出力配線２１の接続部に貫通穴２２を設けることで、この貫通穴２２部分のフィレットによってハンダ付け状態の確認が可能となる。また、図４ではターミナル２０の上に出力配線２１をハンダ付けする例について示したが、出力配線２１上にターミナル２０をハンダ付けする場合でも、ターミナル２０に貫通穴２２を設ければよい。
【００３７】
さらに、近年太陽電池モジュールにおいて、環境問題から有害物質である鉛を含有しないハンダが盛んに検討されているが、この鉛を実質的に含有しないハンダは従来の共晶ハンダなどの鉛を含有したハンダに較べて融点が高く、また濡れ性が低いものが多い。例えば錫６３％、鉛３７％の組成の共晶ハンダは、その融点は１８３℃であり、濡れ性を示す広がり試験の数値は９１．５％であるのに較べ、広く使用されている鉛を含まないハンダである錫９６．５％、銀３％、銅０．５％の組成のハンダでは融点は２２０℃、広がり試験の数値は７６．３％である。このため鉛を実質的に含まないハンダを使用する場合は、ハンダ付けの温度や時間などの条件を細かく管理する必要があり、さらにハンダ付け後の仕上がり状態も厳しくチェックする必要がる。本発明はこのような鉛を実質的に含有しないハンダにも、各接続部における貫通穴の周辺部に形成されるハンダのフィレットの状態でハンダ付け状態を目視で確認することでき有効である。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、その内部の電気的接続をハンダコートした金属箔などを使用してハンダ付けする太陽電池モジュールであれば適用される。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、バスバー電極と接続タブとの接続、接続タブと横方向の接続線との接続、さらに太陽電池素子からの出力配線と端子ボックス内のターミナルとの接続において、それぞれの接続部に貫通穴を設けたことから、この貫通穴の周辺部に形成されるハンダのフィレットの状態でハンダ付け状態を目視で確認することが可能となる。また、貫通穴の周辺部にフィレットが形成されることにより、合金層の形成されている面積が大きくなり、接続強度の向上が図れる。さらに、フィレット部でのハンダの厚みによる応力の耐性が大きくなり、ヒートサイクルの耐久性能においても向上が図れる。これらにより信頼性の高い太陽電池モジュールの作製が可能となる。
【００４０】
さらに、鉛を実質的に含有しないハンダ付けしにくいハンダにおいても、各接続部の貫通穴の周辺部に形成されるハンダのフィレットの状態でハンダ付け状態を目視で確認することでき、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの一例を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの電極に接続タブをハンダ付けした状態を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの接続タブと横方向の接続線との接続状態を示す図である。
【図４】本発明に係る太陽電池モジュールの出力配線とターミナルとの接続状態を示す図である。
【図５】従来の太陽電池モジュールの配線を模式的に示す図である。
【図６】従来の電極と接続タブとの接続部を示す図である。
【符号の説明】
１、１２；太陽電池素子、２、９、１５；接続タブ、３、１８；横方向の接続線、４；接続タブと横方向の接続線との接続部、５、２１；出力配線、６；端子ボックス、７、２０；ターミナル、８；電極、１０、１７；フィレット、１１；ハンダ、１３；バスバー電極、１４；フィンガ電極、１６、１９、２２；貫通穴
【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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