(57)【要約】【課題】製造歩留まりの低下を招くことなく、出力特性および外観の良好な太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】この太陽電池モジュールは、所定の間隔を隔てて面状に配置された太陽電池太陽電池１、１１、２１、…と、太陽電池１、１１、２１、…の上面上に取り付けられた第１リード電極４、１４、２４、…と、太陽電池１、１１、２１、…の下面上に取り付けられた第２リード電極５、１５、２５、…と、太陽電池１、１１、２１、…の間に位置する、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とが電気的に接続された接続部６、１６、…とを備えている。【選択図】    図１
2004247402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を隔てて面状に配置された第１太陽電池および第２太陽電池と、
前記第１太陽電池の第１導電型を示す上面上に取り付けられた第１リード電極と、
前記第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に取り付けられた第２リード電極と、
前記第１太陽電池と前記第２太陽電池との間に、前記第１リード電極と前記第２リード電極とが電気的に接続された接続部とを備えた、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１リード電極および前記第２リード電極の少なくともいずれかを接続する接続部材をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記接続部材は、導電性を有する、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】
前記接続部材は、前記接続部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１リード電極および前記第２リード電極の少なくともいずれかは、金属ワイヤーからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第１太陽電池および前記第２太陽電池を挟む一対の面状の部材をさらに備え、
前記一対の面状の部材、前記第１太陽電池および前記第２太陽電池の間は、封止材で充填されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
所定の間隔を隔てて第１太陽電池および第２太陽電池を面状に配置する工程と、
前記第１太陽電池の第１導電型を示す上面上に第１リード電極を取り付ける工程と、
前記第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に第２リード電極を取り付ける工程と、
前記第１太陽電池と前記第２太陽電池との間に位置する接続部において、前記第１リード電極と前記第２リード電極とを電気的に接続する工程とを備えた、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第２リード電極を前記第１太陽電池および前記第２太陽電池が配置される配置面に略平行になるように配置する工程と、
前記第１リード電極を前記第１太陽電池の上面上から前記第２太陽電池に向かって延びるとともに前記接続部において前記配置面に略平行になるように配置する工程とをさらに備える、請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
所定の間隔を隔てて第１太陽電池および第２太陽電池を面状に配置する工程と、
前記第１太陽電池の第１導電型を示す上面上から前記第２太陽電池の第１導電型を示す上面上に渡ってリード線を取り付ける工程と、
前記第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に第２リード電極を取り付ける工程と、
前記第１太陽電池と前記第２太陽電池との間に位置する接続部において、前記リード線と前記第２リード電極とを電気的に接続する工程と、
前記リード線を前記接続部と前記第２太陽電池との間において分断する工程とを備えた、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第１リード電極または前記リード線、および前記第２リード電極の少なくともいずれかを接続部材によって接続する工程をさらに備える、請求項７〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
所定の間隔を隔てて第１太陽電池、第２太陽電池および導電性を有する接続部材を面状に配置する工程と、
前記第１太陽電池の第１導電型を示す上面上、前記接続部材の上面上および前記第２太陽電池の第１導電型を示す上面上に渡って第１リード線を取り付ける工程と、
前記第１リード線を前記接続部材と前記第２太陽電池との間において分断する工程と、
前記第１太陽電池の第２導電型を示す下面上、前記接続部材の下面上および前記第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に渡って第２リード線を取り付ける工程と、
前記第２リード線を前記第１太陽電池と前記接続部材との間において分断する工程とを備えた、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
一対の面状の部材によって前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池を挟む工程と、
前記一対の面状の部材、前記第１太陽電池および前記第２太陽電池の間を封止材で充填する工程とをさらに備える、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、特に、金属箔や金属ワイヤーなどの導電部材からなるリード電極により電気的に直列接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池から所定の光起電力を得るために、リード電極により電気的に直列接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１４７３３号公報
【特許文献２】
特開平０８−３３０６１５号公報
【０００４】
図１１は、複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる従来の太陽電池モジュールの構造を説明するための断面図である。また、図１２は、上記従来の太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面を説明するための上面図である。図１１および図１２を参照して、以下に斯る従来の太陽電池モジュールの構造について説明する。
【０００５】
図１１および図１２に示すように、太陽電池１０１、１１１、１２１、…は、上面上にｎ型領域１０１ｎ、１１１ｎ、１２１ｎ、…がそれぞれ形成されたｐ型多結晶Ｓｉウエハ１０１ｐ、１１１ｐ、１２１ｐ、…から構成される。また、太陽電池１０１、１１１、１２１、…の上面上には、銀ペーストを用いて形成される第１集電極１０２、１１２、１２１、…が、太陽電池１０１、１１１、１２１、…の下面上には、同じく、銀ペーストを用いて形成される第２集電極１０３、１１３、１２３、…がそれぞれ形成されている。
【０００６】
第１集電極１０２、１１２、１２２、…は、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１集電極バスバー部１０２ａ、１１２ａ、１２２ａ、…（図１２では、後述する第１リード電極１０４、１１４、１２４、…の下面上にあり、点線で示す。）と、第１集電極バスバー部１０２ａ、１１２ａ、１２２ａ、…と略直交する方向に延在する多数のくし歯状の細線電極が配置されてなる第１集電極フィンガー部１０２ｂ、１１２ｂ、１２２ｂ、…とを有している。また、第２集電極１０３、１１３、１２３、…は、それぞれ第１集電極１０２、１１２、１２２、…と同様に、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２集電極バスバー部と、該第２集電極バスバー部と略直交する方向に延在する多数のくし歯状の細線電極が配置されてなる第２集電極フィンガー部とを有している。
【０００７】
第１集電極バスバー部１０２ａ、１１２ａ、１２２ａ、…の上面上には、銅箔からなり、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１リード電極１０４、１１４、１２４、…がそれぞれ形成されている。また、第２集電極１０３、１１３、１２３、…の上記第２集電極バスバー部の下面上にも、銅箔からなり、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２リード電極１０５、１１５、１２５、…がそれぞれ形成されている。なお、第２リード電極１０５、１１５、１２５、…は、上記第２集電極バスバー部の下面上にのみ形成されている。
【０００８】
第１リード電極１０４、１１４、１２４、…は、太陽電池１０１、１１１、１２１、…の上面上および端部から太陽電池１１１、１２１、…の下面上に向かって延びるように配置されている。そして、第２リード電極１１５、１２５、…の下面上の電気的に接続部１０６、１１６、…において、第１リード電極１０４、１１４、１２４、…と、第２リード電極１１５、１２５、…とがそれぞれ電気的に接続されている。このようにして、隣接する太陽電池１０１、１１１、１２１、…が電気的に直列接続されている。
【０００９】
さらに、電気的に直列接続された太陽電池１０１、１１１、１２１、…は、ガラス板やプラスチック板あるいは樹脂フィルムなどからなる一対の面状の部材１０７および１０８の間に挟まれるとともに、一対の面状の部材１０７および１０８の間には、太陽電池１０１、１１１、１２１、…をそれぞれ被包するように、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）などの熱可塑性樹脂からなる封止材１０９が充填されている。このようにして、電気的に直列接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが構成されている。
【００１０】
次に、図１１および図１２を参照して、従来の太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００１１】
図１１および図１２に示すように、まず、太陽電池１０１、１１１、１２１、…の上面上にスクリーン印刷などの方法により、銀ペーストを用いて、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１集電極バスバー部１０２ａ、１１２ａ、１２２ａ、…と、多数の細線電極からなる第１集電極フィンガー部１０２ｂ、１１２ｂ、１２２ｂ、…とからなる第１集電極１０２、１１２、１２２、…を形成する。同様に、太陽電池１０１、１１１、１２１、…の下面上にもスクリーン印刷などの方法により銀ペーストを用いて、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２集電極バスバー部と多数の細線状の第２集電極フィンガー部とからなる第２集電極１０３、１１３、１２３、…を形成する。
【００１２】
次に、はんだ付けなどの方法によって、第１集電極バスバー部１０２ａ、１１２ａ、１２２ａ、…の上面上に、銅箔からなり、互いに平行に配置された１対の第１リード電極１０４、１１４、１２４、…をそれぞれ電気的に接続する。また、第２集電極１０３、１１３、１２３、…の第２集電極バスバー部の下面上にも、銅箔からなり、互いに平行に配置された１対の第２リード電極１０５、１１５、１２５、…をそれぞれ電気的に接続する。そして、太陽電池１０１、１１１、１２１、…を所定の間隔を隔てて面状に配置し、第２リード電極１１５、１２５、…の下面上の接続部１０６、１１６、…において、はんだ付けなどの方法によって、第１リード電極１０４、１１４、１２４、…と第２リード電極１１５、１２５、…とをそれぞれ電気的に接続して、太陽電池１０１、１１１、１２１、…を電気的に直列接続する。
【００１３】
最後に、ガラス板やプラスチック板あるいは樹脂フィルムなどからなる一対の面状の部材１０７および１０８の間に直列電気的に接続された太陽電池１０１、１１１、１２１、…を挟む。このとき、太陽電池１０１、１１１、１２１、…を挟むように、封止材１０９となるシート状の熱可塑性樹脂からなる封止材を部材１０７および１０８との間にそれぞれ介在させ、上下から加圧するとともに加熱することによって、シート状の封止材を溶融および架橋する。これにより、部材１０７および１０８の間において、太陽電池１０１、１１１、１２１、…をそれぞれ被包するように封止材１０９が充填される。このようにして、従来の太陽電池モジュールが製造される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の太陽電池モジュールにおいては、図１１に示すように、第１リード電極１０４、１１４、１２４、…と第２リード電極１１５、１２５、…との電気的な接続は、太陽電池１１１、１２１、…の下面上に位置する第２リード電極１１５、１２５、…の下面上の接続部１０６、１１６、…において、はんだ付けなどの方法によってそれぞれ行われる。
【００１５】
しかしながら、上記したリード電極同士の電気的な接続は、はんだゴテを太陽電池１１１、１２１、…の下面上に押し付けながらはんだ付けを行うために、はんだゴテを押し付けた際に加わる圧力によって、太陽電池１１１、１２１、…が割れたり、太陽電池１１１、１２１、…の下面上に傷および汚れを生じさせることがある。これにより、太陽電池同士の電気的な接続の分断や、太陽電池１１１、１２１、…の出力低下を引き起こすことがあり、太陽電池モジュール全体としての出力特性が低下するとともに、製造歩留まりが低下するいう問題点があった。
【００１６】
また、従来の太陽電池モジュールにおいて、例えば、破損あるいは特性が劣化した太陽電池１１１を交換する場合、太陽電池１１１の下面上の接続部１０６において第１リード電極１０４を第２リード電極１１５から取り外すとともに、第１リード電極１１４も太陽電池１２１の下面上の接続部１１６から取り外す必要がある。斯かる取り外しもはんだゴテを太陽電池の下面上に押し付けながら行うために、はんだゴテを押し付けた際に加わる圧力によって、交換する太陽電池１１１だけでなく、交換が不要な太陽電池１２１に対しても、割れ、傷つき、および汚れを生じさせることがあり、その結果、製造歩留まりが低下するという問題点があった。また、斯かる割れ、傷つきなどが生じないように取り外し作業を行う場合、はんだゴテを押し付ける圧力に注意する必要があるため、作業効率が非常に悪くなるという問題点があった。
【００１７】
また、従来の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池１１１、１２１、…の下面上の接続部１０６、１１６、…において、第１リード電極１０４、１１４、１２４、…と第２リード電極１１５、１２５、…とが重なるために接続部１０６、１１６、…以外の場所と比べて厚みが大きくなるとともに、電気的な接続に用いたはんだによって段差や突起が生じる。これにより、接続部１０６、１１６、…の下面上の部材１０８に膨らみが生じたり、モジュール製造時に封止材１０９の充填不良により太陽電池１１１、１２１、…と部材１０８との間に気泡が発生したりすることとなり、外観が悪化するという問題点があった。
【００１８】
さらに、従来の太陽電池モジュールでは、上記隣接する太陽電池間は第１リード電極１０４、１１４、１２４、…だけで電気的に接続されているため、機械的強度はそれほど大きくない。このため、上述した部材１０７および１０８の間において、太陽電池１０１、１１１、１２１、…を封止材１０９により封止する工程中に、封止材の溶融および架橋にともなって各太陽電池に引っ張り応力が発生し、各太陽電池の間隔が変化しやすくなる。これにより、隣接する太陽電池同士が接触するおそれが生じ、斯かる接触によって太陽電池モジュールの出力が低下するという問題点があった。
【００１９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の１つの目的は、製造歩留まりの低下を招くことなく、出力特性および外観の良好な太陽電池モジュールを提供することである。
【００２０】
この発明のさらにもう１つの目的は、製造歩留まりの低下を招くことなく、出力特性および外観の良好な太陽電池モジュールを容易に製造することが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による太陽電池モジュールは、所定の間隔を隔てて面状に配置された第１太陽電池および第２太陽電池と、第１太陽電池の第１導電型を示す上面上に取り付けられた第１リード電極と、第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に取り付けられた第２リード電極と、第１太陽電池と第２太陽電池との間に、第１リード電極と第２リード電極とが電気的に接続された接続部とを備えている。なお、本発明における「リード電極」とは、シート状の金属薄板および細線状の金属線からなる導電部材を意味している。また、各リード電極は複数のリード電極を含んでいてもよい。
【００２２】
この第１の局面による太陽電池モジュールでは、上記のように、第１太陽電池と第２太陽電池との間に位置する接続部において、第１リード電極と第２リード電極とが電気的に接続されることによって、第１リード電極と第２リード電極との電気的な接続を第２太陽電池の下面上で行う必要がない。これにより、リード電極同士の電気的な接続を行う際に第２太陽電池に圧力が加わることがないため、第２太陽電池の割れや第２太陽電池の下面上の傷つき、および汚れの発生を抑制することができる。その結果、製造歩留まりおよび出力特性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。また、太陽電池の下面上にはリード電極の重ね合わせにともなう段差が生じないので、太陽電池の下面上における太陽電池モジュールの膨らみが小さくなる。これにより、外観の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
【００２３】
さらに、電気的に直列接続された複数の太陽電池から不良の太陽電池の交換を行う際にも、各太陽電池の間に設けられた接続部においてリード電極を取り外すだけでよいことから、従来のように、太陽電池の下面上においてリード電極を取り外す必要がない。これにより、太陽電池の交換が容易になるとともに、太陽電池の割れや太陽電池の下面上の傷つきおよび汚れの発生を抑制することができる。
【００２４】
上記第１の局面による太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、第１リード電極および第２リード電極の少なくともいずれかを接続する接続部材をさらに備えている。このように構成すれば、第１太陽電池と第２太陽電池とを電気的に接続する第１リード電極および第２リード電極の機械的強度を向上させることができる。これにより、モジュール形成プロセス中に第１太陽電池と第２太陽電池との間隔が変化することを抑制することができるので、隣接する太陽電池同士が接触することを防止し、出力特性の低下を抑制することができる。
【００２５】
上記第１の局面による太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、接続部材は、導電性を有する。このように構成すれば、接続部材と第１リード電極および第２リード電極の少なくともいずれかとが電気的に接続されるので、第１太陽電池と第２太陽電池とが複数の第１リード電極および第２リード電極により電気的に接続されている場合に、複数の第１リード電極および第２リード電極に流れる電流のバランスを保つことができる。その結果、複数の第１リード電極および第２リード電極に流れる電流のアンバランスによる出力特性の低下を抑制することができる。
【００２６】
上記第１の局面による太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、接続部材は、接続部を有する。このように構成すれば、各リード電極を接続部材に電気的に接続することができるので、各リード電極同士を電気的に直接接続する必要がない。これにより、第１リード電極と第２リード電極との電気的な接続をより容易に行うことができる。
【００２７】
上記第１の局面による太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、第１リード電極および第２リード電極の少なくともいずれかは、金属ワイヤーからなる。なお、本発明における「金属ワイヤー」とは細線状の金属線からなる導電部材を意味している。このように構成すれば、太陽電池の受光面側のリード電極を金属ワイヤーとすることにより、無効発電領域をさらに小さくすることができるので、出力特性を向上させることができる。また、多数の金属ワイヤーを太陽電池の上面上に均一に形成することにより、リード電極として用いることにより、十分な集電効果を得ることができる。これにより、多数の金属ワイヤーを集電極フィンガー部として利用することができるので、集電極フィンガー部を形成する必要がなく、太陽電池モジュールの製造プロセスを簡略化することができる。
【００２８】
上記第１の局面による太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、第１太陽電池および第２太陽電池を挟む一対の面状の部材をさらに備え、一対の面状の部材、第１太陽電池および第２太陽電池の間は、封止材で充填されている。このように構成すれば、太陽電池モジュールの機械的強度が向上するとともに、雨などによる水分の侵入を抑制し防水性を高めることができるので、出力特性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
【００２９】
この発明の第２の局面による太陽電池モジュールの製造方法は、所定の間隔を隔てて第１太陽電池および第２太陽電池を面状に配置する工程と、第１太陽電池の第１導電型を示す上面上に第１リード電極を取り付ける工程と、第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に第２リード電極を取り付ける工程と、第１太陽電池と第２太陽電池との間に位置する接続部において、第１リード電極と第２リード電極とを電気的に接続する工程とを備えている。
【００３０】
この第２の局面による太陽電池モジュールの製造方法では、上記のように、第１太陽電池と第２太陽電池との間に位置する接続部において、第１リード電極と第２リード電極とを電気的に接続することによって、第１リード電極と第２リード電極の電気的な接続を第２太陽電池の下面上で行う必要がない。これにより、リード電極同士の電気的な接続を行う際に第２太陽電池に圧力が加わることがないため、第２太陽電池の割れや第２太陽電池の下面上の傷つき、および汚れの発生を抑制することができる。その結果、製造歩留まりおよび出力特性の良好な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。また、太陽電池の下面上にはリード電極の重ね合わせにともなう段差が生じないため、太陽電池の下面上における太陽電池モジュールの膨らみが小さくなる。これにより、外観の良好な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【００３１】
上記第２の局面による太陽電池モジュールの製造方法において、好ましくは、第２リード電極を第１太陽電池および第２太陽電池が配置される配置面に略平行になるように配置する工程と、第１リード電極を第１太陽電池の上面上から第２太陽電池に向かって延びるとともに接続部において配置面に略平行になるように配置する工程とをさらに備えている。このように構成すれば、太陽電池を面状に配置して電気的に接続する場合に、接続部において第１リード電極と第２リード電極とを容易に密着させて重ねることができるので、リード電極同士を容易に電気的に接続することができる。また、第１リード電極と第２リード電極とを電気的に接続する工程の前後において、各リード電極の変形がほとんど生じないので、第１リード電極と第２リード電極とを電気的に接続した際にも各リード電極が取り付けられている太陽電池に対して過大な力が作用することがない。これにより、太陽電池の破損を抑制することができる。
【００３２】
この発明の第３の局面による太陽電池モジュールの製造方法は、所定の間隔を隔てて第１太陽電池および第２太陽電池を面状に配置する工程と、第１太陽電池の第１導電型を示す上面上から前記第２太陽電池の第１導電型を示す上面上に渡ってリード線を取り付ける工程と、第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に第２リード電極を取り付ける工程と、第１太陽電池と第２太陽電池との間に位置する接続部において、リード線と第２リード電極とを電気的に接続する工程と、リード線を接続部と第２太陽電池との間において分断する工程とを備えている。なお、本発明における「リード線」とは、上記分断する工程によってリード電極とすることができる連続したシート状の金属薄板および細線状の金属線からなる導電部材を意味している。
【００３３】
この第３の局面による太陽電池モジュールの製造方法では、上記のように、各太陽電池の上面上に渡って取り付けたリード線を各太陽電池の間において分断することにより第１リード電極とすることができるので、第１リード電極を各太陽電池に別々に取り付ける必要がない。これにより、製造プロセスの簡略化と製造コストを低減することができる。
【００３４】
上記第２および第３の局面による太陽電池モジュールの製造方法において、好ましくは、第１リード電極または前記リード線、および前記第２リード電極の少なくともいずれかを接続部材によって接続する工程をさらに備えている。このように構成すれば、第１太陽電池と第２太陽電池とを電気的に接続する第１リード電極および第２リード電極の機械的強度を向上させることができる。これにより、モジュール形成プロセス中に第１太陽電池と第２太陽電池との間隔が変化することを抑制することができるので、隣接する太陽電池同士が接触することを防止し、出力特性の低下を抑制することができる。また、上記の場合、接続部材は、導電性を有していることが好ましい。このように構成すれば、接続部材と第１リード電極および第２リード電極の少なくともいずれかとが電気的に接続されるので、第１太陽電池と第２太陽電池とが複数の第１リード電極および第２リード電極により電気的に接続されている場合に、複数の第１リード電極および第２リード電極に流れる電流のバランスを保つことができる。その結果、複数の第１リード電極および第２リード電極に流れる電流のアンバランスによる出力特性の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【００３５】
この発明の第４の局面による太陽電池モジュールの製造方法は、所定の間隔を隔てて第１太陽電池、第２太陽電池および導電性を有する接続部材を面状に配置する工程と、第１太陽電池の第１導電型を示す上面上、接続部材の上面上および第２太陽電池の第１導電型を示す上面上に渡って第１リード線を取り付ける工程と、第１リード線を接続部材と第２太陽電池との間において分断する工程と、第１太陽電池の第２導電型を示す下面上、接続部材の下面上および第２太陽電池の第２導電型を示す下面上に渡って第２リード線を取り付ける工程と、第２リード線を第１太陽電池と接続部材との間において分断する工程とを備えている。
【００３６】
この第４の局面による太陽電池モジュールの製造方法では、上記のように、第１太陽電池、第２太陽電池および接続部材の上面上および下面上に渡って取り付けたリード線を太陽電池と接続部材との間において分断することによって、各太陽電池への第１リード電極および第２リード電極の取り付けと第１リード電極および第２リード電極の電気的な接続を同時に行うことができるので、製造プロセスの簡略化と製造コストの低減が可能な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【００３７】
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、好ましくは、一対の面状の部材によって第１太陽電池及び第２太陽電池を挟む工程と、一対の面状の部材、第１太陽電池および第２太陽電池の間を封止材で充填する工程とをさらに備えている。このように構成すれば、太陽電池モジュールの機械的強度が向上するとともに、雨などによる水分の侵入を抑制し防水性を高めることができるので、出力特性の良好な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
この第１実施形態では、金属箔からなるリード電極により電気的に直列接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールについて説明する。なお、本実施形態の太陽電池モジュールのサイズは、約１．３ｍ×約０．９ｍ×約８ｍｍである。
【００４０】
図１は、複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。また、図２は、上記本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。図１および図２を参照して、以下に斯かる本発明の太陽電池モジュールの構造について説明する。
【００４１】
図１および図２に示すように、約１００ｍｍ角×約２００μｍ厚のサイズを有する太陽電池１、１１、２１、…は、上面上にｎ型領域１ｎ、１１ｎ、２１ｎ、…がそれぞれ形成されたｐ型多結晶Ｓｉウエハ１ｐ、１１ｐ、２１ｐ、…から構成されるとともに、約５ｍｍの間隔を隔てて配置されている。ここで、太陽電池１および１１は、それぞれ、本発明の「第１太陽電池」および「第２太陽電池」の一例である。
【００４２】
また、太陽電池１、１１、２１、…の上面上には、銀ペーストを用いて形成される第１集電極２、１２、２２、…が、太陽電池１、１１、２１、…の下面上には、同じく、銀ペーストを用いて形成される第２集電極３、１３、２３、…がそれぞれ形成されている。
【００４３】
第１集電極２、１２、２２、…は、約１．５ｍｍの線幅を有し、約６０ｍｍの間隔で互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１集電極バスバー部２ａ、１２ａ、２２ａ、…（図２では、後述する第１リード電極４、１４、２４、…の下面上にあり、点線で示す。）と、第１集電極バスバー部２ａ、１２ａ、２２ａ、…と略直交する方向に延在する約１２０μｍの線幅を有する約５０本（図２では、一部省略。）のくし歯状の細線電極が配置されてなる第１集電極フィンガー部２ｂ、１２ｂ、２２ｂ、…とを有している。また、第２集電極３、１３、２３、…は、それぞれ第１集電極２、１２、２２、…と同様に、約３ｍｍの線幅を有し、約６０ｍｍの間隔で互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２集電極バスバー部と、該第２集電極バスバー部と略直交する方向に延在する約１２０μｍの線幅を有する約１００本のくし歯状の細線電極からなる第２集電極フィンガー部とを有している。
【００４４】
第１集電極バスバー部２ａ、１２ａ、２２ａ、…の上面上には、約２００μｍの厚みとＷ１（約１．５ｍｍ）の線幅を有する銅箔（金属箔）からなり、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１リード電極４、１４、２４、…がそれぞれ形成されている。また、第２集電極３、１３、２３、…の上記第２集電極バスバー部の下面上にも、約１００μｍの厚みとＷ２（約３ｍｍ）の線幅を有する銅箔（金属箔）からなり、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２リード電極５、１５、２５、…がそれぞれ形成されている、なお、第２リード電極５、１５、２５、…は、上記第２集電極バスバー部の下面上にのみ形成されている。
【００４５】
次に、隣接する太陽電池間の電気的な接続を詳細に説明するため、図１および図２を参照して、太陽電池１、１１、２１、…の間の電気的な接続について述べる。
【００４６】
第２リード電極１５、２５、…は、太陽電池１、１１、２１、…が配置されている配置面に略平行になるように直線状に配置されているとともに、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から太陽電池１、１１、…に向かってＬ２（約３ｍｍ）突出している。また、第１リード電極４、１４、２４、…は、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から太陽電池１１、２１、…に向かってＬ１（約５ｍｍ）延びるとともに、太陽電池１、１１、２１、…の間に位置している第２リード電極１５、２５、…の上面上の接続部６、１６、…において第２リード電極１５、２５、…と略平行になるように折り曲げられて配置されている。そして、接続部６、１６、…において第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とがそれぞれ電気的に接続されることによって、太陽電池１、１１、２１、…が電気的に直列接続されている。
【００４７】
上述のように電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…は、約３ｍｍの厚みを有するガラス板やプラスチック板あるいは約０．１ｍｍの厚みを有する樹脂フィルムなどからなる一対の面状の部材７および８の間（約４ｍｍ）に挟まれるとともに、一対の面状の部材７および８の間には、太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）などの熱可塑性樹脂からなる封止材９が充填されている。このようにして、電気的に直列接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが構成されている。
【００４８】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００４９】
図１および図２に示すように、太陽電池１、１１、２１、…の上面上にスクリーン印刷などの方法により銀ペーストを塗布、乾燥することによって、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第１集電極バスバー部と、約５０本の細線電極からなる第１集電極フィンガー部とからなる第１集電極２、１２、２２、…をそれぞれ形成する。同様に、太陽電池１、１１、２１、…の下面上にも、スクリーン印刷などの方法により銀ペーストを塗布、乾燥することによって、互いに平行に配置された１対のストライプ状の第２集電極バスバー部と、約１００本の細線電極からなる第２集電極フィンガー部とからなる第２集電極３、１３、２３、…とをそれぞれ形成する。
【００５０】
次に、はんだ付けなどの方法によって、第１集電極２、１２、２２、…の第１集電極バスバー部２ａ、１２ａ、２２ａ、…の上面上に、銅箔（金属箔）からなり、平行に配置された１対のストライプ状の第１リード電極４、１４、２４、…をそれぞれ電気的に接続する。また、第２集電極３、１３、２３、…の第２集電極バスバー部の下面上に、銅箔（金属箔）からなり、平行に配置された１対のストライプ状の第２リード電極５、１５、２５、…をそれぞれ電気的に接続する。
【００５１】
ここで、第２リード電極１５、２５、…は、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から隣接する太陽電池１、１１、２１、…に向かってＬ２（約３ｍｍ）突出するとともに、太陽電池１、１１、２１、…が配置されている配置面に略平行になるように直線状に配置される。また、第１リード電極４、１４、２４、…は、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から太陽電池１１、２１、…に向かってＬ１（約５ｍｍ）延びるとともに、太陽電池１、１１、２１、…の間に位置している第２リード電極１５、２５、…の上面上の接続部６、１６、…において第２リード電極１５、２５、…と略平行になるように、予め折り曲げられて配置される。
【００５２】
次に、太陽電池１、１１、２１、…を約５ｍｍの間隔を隔てて面状に配置するとともに、第２リード電極１５、２５、…の上面上の接続部６、１６、…において、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを重ね合わせる。そして、太陽電池１、１１、２１、…の上面側から、接続部６、１６、…において、はんだ付けなどの方法によって第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とをそれぞれ電気的に接続する。このようにして、太陽電池１、１１、２１、…を電気的に直列接続する。
【００５３】
最後に、ガラス板やプラスチック板、あるいは樹脂フィルムなどからなる一対の面状の部材７および８の間に電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…を挟む。このとき、太陽電池１、１１、２１、…を挟むように、封止材９となるシート状の熱可塑性樹脂からなる封止材を一対の面状の部材７および８との間にそれぞれ介在させ、上下から加圧するとともに加熱することによって、シート状の封止材を溶融および架橋する。これにより、一対の面状の部材７および８の間において、太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９が充填される。このようにして、本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールが製造される。
【００５４】
第１実施形態では、上記のように、隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間に位置する接続部６、１６、…において、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とが電気的に接続されることによって、リード電極同士の電気的な接続を太陽電池１１、２１、…の下面上で行う必要がない。これにより、リード電極同士の電気的な接続を行う際に各太陽電池に圧力が加わることがないため、各太陽電池の割れや各太陽電池の下面上の傷つき、および汚れの発生を抑制することができる。その結果、製造歩留まりおよび出力特性の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。また、各太陽電池の下面上には第１リード電極と第２リード電極との重ね合わせにともなう段差が生じないため、各太陽電池の下面上における太陽電池モジュールの膨らみが小さくなる。これにより、外観の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
【００５５】
さらに、電気的に直列接続された複数の太陽電池から不良の太陽電池の交換を行う際にも、各太陽電池の間に設けられた接続部６、１６、…において第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを取り外すだけでよいことから、従来のように、太陽電池の下面上においてリード電極を取り外す必要がない。これにより、太陽電池の交換が容易になるとともに、太陽電池の割れや太陽電池の下面上の傷つきおよび汚れの発生を抑制することができる。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、第２リード電極５、１５、２５、…は太陽電池１、１１、２１、…が配置されている配置面に略平行になるように直線状に配置されているとともに、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から太陽電池１、１１、…に向かってＬ２（約３ｍｍ）突出している。また、第１リード電極４、１４、２４、…は太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から太陽電池１１、２１、…に向かって延びるとともに接続部６、１６、…において上記配置面に略平行になるように配置されている。これにより、太陽電池１、１１、２１、…を面状に配置して電気的に接続する場合に、太陽電池１、１１、２１、…および接続部６、１６、…は略同一面上に配置されるため、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを容易に密着させて重ねることができる。その結果、接続部６、１６、…に対して安定性よく十分な圧力を加えることができるので、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…との電気的な接続を容易にかつ良好に行うことができる。また、リード電極同士の電気的な接続工程の前後において、リード電極の変形がほとんど生じないので、リード電極同士を電気的に接続した際にもリード電極が取り付けられた太陽電池に対して過大な力が作用することがない。これにより、太陽電池の破損を抑制することができる。
【００５７】
また、上記第１実施形態では、太陽電池１、１１、２１、…を挟む一対の面状の部材７および８を備えるとともに、一対の面状の部材７および８と太陽電池１、１１、２１、…との間は封止材９で充填されている。これにより、太陽電池モジュールの機械的強度が向上するとともに、雨などによる水分の侵入を抑制し防水性を高めることができるので、出力特性および製造歩留まりの良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
【００５８】
また、上記第１実施形態では、第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極５、１５、２５、…は、銅箔（金属箔）からなるシート状の金属薄板から構成されている。これにより、リード電極同士を電気的に接続する前に、予め、上記のように太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から太陽電池１１、２１、…に向かって延びるとともに接続部６、１６、…において上記配置面に略平行になるような形状に容易に成形することができる。また、第１リード電極４、１４、２４、…の線幅Ｗ１（約１．５ｍｍ）は、第２リード電極５、１５、２５、…の線幅Ｗ２（約３ｍｍ）よりも小さいことから、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを重ね合わせた場合に、太陽電池１、１１、２１、…の上面側から重ね合わせた状態を容易に視認することができるとともに、はんだ付けによる電気的な接続作業を容易に行うことができる。これにより、リード電極同士の電気的な接続不良を防止することができる。この場合、第１リード電極４、１４、２４、…の線幅が第２リード電極５、１５、２５、…の線幅に比べて小さく、太陽電池の無効発電領域が小さくなるため、太陽電池１、１１、２１、…の上面を受光面とするのが好ましい。また、第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極５、１５、２５、…の線幅に応じて各リード電極の厚みを調整することによって、所定の導電性を得るための断面積を確保することができる。また、上記第１実施形態では、各太陽電池の上面上および下面上に取り付ける各リード電極の断面積を同程度にしているので、上記リード電極を太陽電池の上面上および下面上にそれぞれ取り付けた場合においても、太陽電池には反りが生じにくく、各太陽電池を容易に面状に配置することができる。これにより、第１リード電極４、１４、２４、…と、第２リード電極１５、２５、…との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００５９】
また、上記第１実施形態では、第１リード電極４、１４、２４、…が太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から突出する部分の上記配置面への投影長さＬ１（約５ｍｍ）は、第２リード電極１５、２５、…が太陽電池１、１１、２１、…の下面上および端部から突出する部分の上記配置面への投影長さＬ２（約３ｍｍ）よりも長い。これにより、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを重ね合わせるように太陽電池１、１１、２１、…を配置した場合、隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間（約５ｍｍ）は、第１リード電極４、１４、２４、…の投影長さＬ１よりも小さくなることはないため、第２リード電極１５、２５、…と太陽電池１、１１、２１、…との間にはそれぞれ所定量の間（すなわち、略Ｌ１−Ｌ２＝約２ｍｍ。）ができる。その結果、第２リード電極１５、２５、…は、太陽電池１、１１、２１、…の下面や第２リード電極５、１５、２５、…と接触することがなく、隣接する太陽電池同士の短絡を防止することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
この第２実施形態では、金属ワイヤーからなる第１リード電極と金属箔からなる第２リード電極により電気的に直列接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールについて説明する。なお、本実施形態の太陽電池モジュールのサイズは、約１．３ｍ×約０．９ｍ×約８ｍｍである。
【００６１】
図３は、複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。また、図４は、上記本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。図３および図４を参照して、以下に斯かる本発明の太陽電池モジュールの構造について説明する。なお、図３および図４においては、図１および図２と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様の太陽電池１、１１、２１、…が約５ｍｍの間隔だけ隔てて配置されている。ここで、太陽電池１および１１は、それぞれ、本発明の「第１太陽電池」および「第２太陽電池」の一例である。
【００６３】
太陽電池１、１１、２１、…の上面上には、互いに平行に配置された約５０μｍの直径を有する約５０本（図４では、一部省略。）の銅線（金属ワイヤー）からなる第１リード電極３４、４４、５４、…がそれぞれ形成されている。また、太陽電池１、１１、２１、…の下面上の略全面には、銅箔（金属箔）からなり、約１００μｍの厚さを有する第２リード電極３５、４５、５５、…が形成されている。なお、第１リード電極３４、４４、５４、…および第２リード電極３５、４５、５５、…は、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および下面上に、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤によってそれぞれ取り付けられている。
【００６４】
次に、隣接する太陽電池間の電気的な接続を詳細に説明するため、図３および図４を参照して、太陽電池１、１１、２１、…の間の電気的な接続について述べる。
【００６５】
第２リード電極４５、５５、…は、太陽電池１、１１、２１、…が配置されている配置面に略平行になるように直線状に配置されているとともに、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から太陽電池１、１１、２１、…に向かって突出している。また、第１リード電極３４、４４、５４、…は、太陽電池１、１１、２１、…の上面上の略全長に渡って形成され、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から太陽電池１１、２１、…に向かって延びるとともに、太陽電池１、１１、２１、…の間に位置している第２リード電極４５、５５、…の上面上の接続部６、１６、…において第２リード電極４５、５５、…と略平行になるように配置されている。そして、接続部６、１６、…において第１リード電極３４、４４、５４、…と第２リード電極４５、５５、…とがそれぞれ電気的に接続されることによって、太陽電池１、１１、２１、…が電気的に直列接続されている。
【００６６】
また、本実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様に、上述のように電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…は、一対の面状の部材７および８の間に挟まれ、その間には太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９が充填されている。このようにして、電気的に直列接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが構成されている。
【００６７】
図５は、本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスを説明するための断面図である。図３、図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００６８】
図５（ａ）に示すように、太陽電池１、１１、２１、…の下面上の略全面に、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤を塗布した銅箔（金属箔）からなる約１００μｍの厚さを有する第２リード電極３５、４５、５５、…を接触させる。ここで、第２リード電極４５、５５、…は、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から隣接する太陽電池１、１１、２１、…に向かって突出しているとともに、太陽電池１、１１、２１、…が配置される配置面に略平行になるように直線状に配置される。次に、約８０℃に加熱された平面ヒータを第２リード電極３５、４５、５５、…に押し付けたまま約２００℃まで昇温し、第２リード電極３５、４５、５５、…を所定時間加熱する。これにより、導電性接着剤を熱硬化させて、太陽電池１、１１、２１、…の下面上に第２リード電極３５、４５、５５、…をそれぞれ電気的に接続する。そして、太陽電池１、１１、２１、…を約５ｍｍの間隔を隔てて面状に配置する。
【００６９】
次に、太陽電池１、１１、２１、…の上面上に、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤を表面に塗布した約５０μｍの直径を有する約５０本の銅線（金属ワイヤー）からなる細線状のリード線５０を接触させる。このとき、図５（ａ）に示すように、太陽電池１、１１、２１、…の間において、リード線５０は弛ませて取り付けられる。
【００７０】
次に、図５（ｂ）に示すように、太陽電池１、１１、２１、…の間で、リード線５０を折り曲げるとともに、第２リード電極４５、５５、…の上面上の接続部６、１６、…に押し付けることによって接続部６、１６、…に接触させる。そして、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および接続部６、１６、…の上面上において、約８０℃に加熱された平面ヒータをリード線５０に押し付けたまま約２００℃まで昇温し、リード線５０を所定時間加熱する。これにより、導電性接着剤を熱硬化させて、リード線５０と太陽電池１、１１、２１、…および第２リード電極３５、４５、５５、…とをそれぞれ電気的に電気的に接続する。
【００７１】
さらに、図５（ｂ）に示すように、接続部６、１６、…と太陽電池１１、２１、…の上面端部との間のリード線５０を、図中の矢印の位置で回転式カッターやレーザなどを用いてそれぞれ切断、除去することによって、図３および図４に示すように、第１リード電極３４、４４、５４、…を形成する。このようにして、図３および図４に示すように、太陽電池１、１１、２１、…を電気的に直列接続する。
【００７２】
最後に、第１実施形態と同様のプロセスにより、一対の面状の部材７および８の間に電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…を挟むとともに、太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９を充填することによって、本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールが製造される。
【００７３】
第２実施形態では、上記のように、第１リード電極３４、４４、５４、…は約５０μｍの直径を有する銅線（金属ワイヤー）からなる細線状の金属線から構成されている。これにより、第１リード電極３４、４４、５４、…の取り付けられている太陽電池１、１１、２１、…の上面側を受光面とすることによって、無効発電領域を小さくすることができる。また、多数の第１リード電極３４、４４、５４、…が太陽電池１、１１、２１、…の上面上に均一に形成されているので、十分な集電効果を有しており、第１集電極フィンガー部の形成が不要となる。これにより、さらに無効発電領域を小さくすることができるので、出力特性を向上させることができるとともに、太陽電池モジュールの製造プロセスを簡略化することができる。
【００７４】
また、上記第２実施形態では、第１リード電極３４、４４、５４、…を同一の第２リード電極４５、５５、…に電気的に接続している。これにより、各第１リード電極を構成する約５０本の銅線上に流れる電流のバランスを保つことができるため、電流のアンバランスによる出力特性の低下を抑制することができる。
【００７５】
また、上記第２実施形態では、導電性接着剤によって、第１リード電極３４、４４、５４、…および第２リード電極３５，４５、５５、…を太陽電池１、１１、２１、…の上面上および下面上にそれぞれ形成しているので、集電極バスバー部および集電極フィンガー部を有する集電極を太陽電池１および１１の上面上および下面上にそれぞれ形成する必要がない。これにより、製造プロセスが簡略化されるとともに製造コストの低減を図ることができる。
【００７６】
また、上記第２実施形態では、太陽電池１、１１、２１、…の上面上と接続部６、１６、…とを銅線（金属ワイヤー）からなる細線状のリード線５０で電気的に接続した後、接続部６、１６、…と太陽電池１１、２１、…の上面端部との間のリード線５０を切断、除去している。これにより、各太陽電池１、１１、２１、…への第１リード電極３４、４４、５４、…の形成と、接続部６、１６、…における第１リード電極３４、４４、５４、…と第２リード電極４５、５５、…との電気的な接続とを同時に行うことができるので、製造プロセスが簡略化されるとともに製造コストの低減を図ることができる。
【００７７】
（第３実施形態）
この第３実施形態では、上記第１実施形態に加えて、隣接する各太陽電池の間に各リード電極を電気的に接続する接続部材をさらに備えた太陽電池モジュールについて説明する。なお、本実施形態の太陽電池モジュールのサイズは、約１．３ｍ×約０．９ｍ×約８ｍｍである。
【００７８】
図６は、複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。また、図７は、上記本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。図６および図７を参照して、以下に斯かる本発明の太陽電池モジュールの構造について説明する。なお、図６および図７においては、図１および図２と同一構成の部分には同一番号を付して説明を省略する。
【００７９】
第３実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様の太陽電池１、１１、２１、…を有しており、接続部６、１６、…において第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とが電気的に接続することによって、太陽電池１、１１、２１、…は電気的に直列接続されている。ここで、太陽電池１および１１は、それぞれ、本発明の「第１太陽電池」および「第２太陽電池」の一例である。
【００８０】
さらに、接続部６、１６、…の上面上には、はんだ付けなどの方法によって、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリーの金属箔からなり約２ｍｍ幅×約６０ｍｍ長×約２００μｍ厚のサイズのシート状の接続部材１０、２０、…が電気的に接続されるとともに、それぞれ１対の銅箔（金属箔）からなる第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード１５、２５、…とを電気的に接続している。
【００８１】
また、本実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様に、上述のように電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…は、一対の面状の部材７および８の間に挟まれ、その間には太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９が充填されている。このようにして、電気的に直列接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが構成されている。
【００８２】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００８３】
まず、第１実施形態と同様のプロセスにより、図６に示すように、はんだ付けなどの方法によって、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを接続部６、１６、…で相互に電気的に接続することよって太陽電池１、１１、２１、…の電気的に直列接続を行う。
【００８４】
次に、第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とが電気的に接続された接続部６、１６、…において、接続部材１０、２０、…をはんだ付けなどの方法によって、それぞれ電気的に接続することによって、それぞれ１対の銅箔（金属箔）からなる第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを電気的に接続する。
【００８５】
最後に、第１実施形態と同様のプロセスにより、一対の面状の部材７および８の間に直列電気的に接続された太陽電池１、１１、２１、…を挟むとともに、太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９を充填することによって、本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールが製造される。
【００８６】
第３実施形態では、上記のように、隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間には、それぞれ複数のリード電極からなる第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…とを接続する接続部材１０、２０、…を備えている。これにより、隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間で接続された第１リード電極４、１４、２４、…と第２リード電極１５、２５、…との機械的強度を向上させることができるため、モジュール形成プロセス中に隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間隔が変化することを抑制することができる。また、接続部材１０、２０、…は導電性を有しているので、接続部材１０、２０、…と第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極５、１５、２５、…の少なくともいずれかとが電気的に接続されるので、隣接する太陽電池１、１１、２１、…が複数の第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極１５、２５、…により電気的に接続されている場合に、複数の第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極１５、２５、…に流れる電流のバランスを保つことができる。その結果、複数の第１リード電極４、１４、２４、…および第２リード電極１５、２５、…に流れる電流のアンバランスによる出力特性の低下を抑制することができる。
【００８７】
（第４実施形態）
この第４実施形態では、金属ワイヤーからなるリード電極と隣接する各太陽電池の間の導電性を有する接続部材とにより電気的に直列接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールについて説明する。なお、本実施形態の太陽電池モジュールのサイズは、約１．３ｍ×約０．９ｍ×約８ｍｍである。
【００８８】
図８は、複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。また、図９は、上記本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。図８および図９を参照して、以下に斯かる本発明の太陽電池モジュールの構造について説明する。なお、図８および図９においては、図３および図４と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
【００８９】
第４実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様の太陽電池１、１１、２１、…が約５ｍｍの間隔だけ隔てて配置されている。ここで、太陽電池１および１１は、それぞれ、本発明の「第１太陽電池」および「第２太陽電池」の一例である。
【００９０】
また、隣接する太陽電池１、１１、２１、…の間には、太陽電池１、１１、２１、…と略同じ厚みを有する銅箔（金属箔）からなり約２ｍｍ幅×約１００ｍｍ長×約２００μｍ厚のサイズのシート状の接続部材３０、４０、…が、太陽電池１、１１、２１、…と同一面上に配置されている。
【００９１】
次に、隣接する太陽電池間の電気的な接続を詳細に説明するため、図８および図９を参照して、太陽電池１、１１、２１、…の間の電気的な接続について述べる。
【００９２】
太陽電池１、１１、２１、…の上面上には、互いに平行に配置された約５０μｍの直径を有する約５０本（図９では、一部省略。）の銅線（金属ワイヤー）からなる第１リード電極６４、７４、８４、…がそれぞれ形成されている。また、第１リード電極６４、７４、８４、…は、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および端部から接続部材３０、４０、…に向かって突出するとともに、接続部材３０、４０、…の上面上の接続部３０ａ、４０ａ、…において接続部材３０、４０、…と電気的に接続されている。太陽電池１、１１、２１、…の下面上には、互いに平行に配置された約５０μｍの直径を有する約５０本（図９では、一部省略。）の銅線（金属ワイヤー）からなる第２リード電極６５、７５、８５、…がそれぞれ形成されている。また、第２リード電極７５、８５、…は、太陽電池１１、２１、…の下面上および端部から接続部材３０、４０、…に向かって突出するとともに、接続部材３０、４０、…の下面上の接続部３０ｂ、４０ｂ、…において接続部材３０、４０、…と電気的に接続されている。なお、第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極６５、７５、８５、…は、太陽電池１、１１、２１、…および接続部材３０、４０、…の上面上および下面上の略全長に渡って、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤によってそれぞれ取り付けられている。これにより、太陽電池１、１１、２１、…は、第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極７５、８５、…と接続部材３０、４０、…とによって電気的に直列接続されている。
【００９３】
また、本実施形態による太陽電池モジュールでは、第１実施形態の太陽電池モジュールと同様に、上述のように電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…は、一対の面状の部材７および８の間に挟まれ、その間には太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９が充填されている。このようにして、電気的に直列接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが構成されている。
【００９４】
図１０は、本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスを説明するための断面図である。図８、図９および図１０を参照して、本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００９５】
まず、図１０（ａ）に示すように、太陽電池１、１１、２１、…を約５ｍｍの間隔だけ隔てて配置するとともに、太陽電池１、１１、２１、…の間に接続部材３０、４０、…を配置する。
【００９６】
次に、図１０（ｂ）に示すように、太陽電池１、１１、２１、…の上面上および下面上と、接続部材３０、４０、…の上面上の接続部３０ａ、４０ａ、…および下面上の接続部３０ｂ、４０ｂ、…とに、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤を塗布した約５０μｍの直径を有する約５０本の銅線（金属ワイヤー）からなる細線状のリード線５０および６０をそれぞれ接触させる。ここで、リード線５０および６０は、それぞれ、本発明の「第１リード線」および「第２リード線」の一例である。次に、太陽電池１、１１、２１、…および接続部材３０、４０、…の上面上および下面上において、約８０℃に加熱された平面ヒータをリード線５０および６０に押し付けたまま約２００℃まで昇温し、リード線５０および６０を所定時間加熱する。これにより、導電性接着剤を熱硬化させて、リード線５０および６０と、太陽電池１、１１、２１、…および接続部材３０、４０、…の上面上および下面上とをそれぞれ電気的に接続する。
【００９７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、接続部材３０、４０、…の上面上の接続部３０ａ、４０ａ、…と太陽電池１１、２１、…の上面端部との間のリード線５０を、図中の矢印の位置で回転式カッターやレーザなどを用いてそれぞれ切断、除去することによって、図８および図９に示すように、第１リード電極６４、７４、８４、…を形成する。また、接続部材３０、４０、…の下面上の接続部３０ｂ、４０ｂ、…と太陽電池１、１１、２１、…の下面端部との間のリード線６０を、図中の矢印の位置で回転式カッターやレーザなどを用いてそれぞれ切断、除去することによって、第２リード電極６５、７５、８５、…を形成する。このようにして、図８および図９に示すように、太陽電池１、１１、２１、…が電気的に直列接続される。
【００９８】
最後に、上記他の実施形態と同様のプロセスにより、一対の面状の部材７および８の間に電気的に直列接続された太陽電池１、１１、２１、…を挟むとともに、太陽電池１、１１、２１、…をそれぞれ被包するように封止材９を充填することによって、本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールが製造される。
【００９９】
第４実施形態では、上記のように、太陽電池１、１１、２１、…の間に位置する接続部材３０、４０、…は、隣接する太陽電池１、１１、２１、…が電気的に直列接続される接続部３０ａ、４０ａ、…および３０ｂ、４０ｂ、…を有している。これにより、微細な約５０μｍの直径を有する銅線（金属ワイヤー）からなる第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極６５、７５、８５、…を電気的に直接接続する必要がなく、リード電極同士の電気的な接続を容易に行うことができる。また、接続部材３０、４０、…によって、第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極６５、７５、８５、…をそれぞれ構成する複数のリード電極に流れる電流のバランスを保つことができるため、電流のアンバランスによる出力特性の低下を抑制することができる。
【０１００】
また、各太陽電池と接続部材３０、４０、…とに渡って取り付けたリード線５０および６０を各太陽電池と接続部材３０、４０、…との間において分断することによって、太陽電池１、１１、２１、…への第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極６５、７５、８５、…の取り付けと、接続部材３０、４０、…を介した各リード電極の電気的な接続とを同時に行うことができるので、製造プロセスの簡略化と製造コストの低減が可能な太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【０１０１】
また、各太陽電池の各リード電極が約５０μｍの直径を有する銅線（金属ワイヤー）からなる細線状の金属線から構成されているので、各太陽電池の上面側および下面側のどちらを受光面としても無効発電領域を小さくすることができる。また、両面とも受光面とすることもできる。これにより、さらに出力特性を向上させることができる。また、多数の第１リード電極６４、７４、８４、…および第２リード電極６５、７５、８５、…が太陽電池１、１１、２１、…の上面上および下面上に均一に形成されているので、それぞれ十分な集電効果を有しており、集電極フィンガー部の形成が不要となる。これにより、さらに無効発電領域を小さくすることができるので、出力特性を向上させることができるとともに、太陽電池モジュールの製造プロセスを簡略化することができる。
【０１０２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲ですべての変更が含まれる。
【０１０３】
たとえば、上記第１実施形態、第３実施形態および第４実施形態では、第１リード電極と第２リード電極は同じ本数であったが、本発明はこれに限らず、第１リード電極および第２リード電極の本数は、出力電力が最大となるよう適当に選択することができる。
【０１０４】
また、上記第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態では、第１リード電極が接続部に向かって折り曲げられて配置されるとともに、第２リード電極は各太陽電池が配置される配置面に略平行になるように直線状に配置されているが、本発明はこれに限らず、第１リード電極と第２リード電極とは形状および配置がそれぞれ逆であってもよい。
【０１０５】
また、上記第１実施形態および第３実施形態では、第１リード電極は折り曲げ成形が予め施されていたが、本発明はこれに限らず、たとえば上記第３実施形態同様、各リード電極を太陽電池に電気的に接続した後で、所定の形状に成形してもよい。
【０１０６】
また、上記第３実施形態では、１個の接続部材を第１リード電極と第２リード電極とが電気的に接続された接続部上に取り付けたが、本発明はこれに限らず、接続部以外の第１リード電極上または第２リード電極上に接続部材を取り付けてもよく、また、複数の接続部材を第１リード電極上または第２リード電極上のそれぞれ異なる位置に取り付けてもよい。
【０１０７】
また、上記第４実施形態では、１個の電気的に接続部材の上面上および下面上の接続部に第１リード電極および第２リード電極を電気的に接続したが、本発明はこれに限らず、第１リード電極および第２リード電極をそれぞれ電気的に接続した複数の接続部材同士が電気的に接続されていてもよい。たとえば、２以上の接続部材を張り合わせた接続部材を用いた場合、太陽電池の交換を行う際に、張り合わせた接続部材をはがして分離することで、交換作業を簡単に行うことができる。
【０１０８】
また、上記第２実施形態では、各太陽電池の下面上の略全面に第２リード電極を形成したが、本発明はこれに限らず、たとえば上記第１実施形態同様、各太陽電池の下面上に集電極を形成するとともに太陽電池の下面の一部にのみ第２リード電極を形成してもよくい。
【０１０９】
また、上記実施形態では、各リード電極同士をはんだ付けによる方法や導電性接着剤を用いる方法によって電気的に接続したが、本発明はこれに限らず、ネジ止め、圧着、スポット溶接などの方法によって電気的に接続する方法も用いることができる。
【０１１０】
また、上記各実施形態では、各リード電極および各リード線として銅からなる金属箔および金属ワイヤーを用いたが、本発明はこれに限らず、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗなどの他の金属やこれらの合金などの低抵抗材料も用いることができる。これらのリード電極およびリード線は、表面保護や電気的な接続作業を容易に行うために、はんだ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどの他の金属やこれらの合金を表面にコーテイングしてもよい。コーティングの方法としては、溶融、電解または無電解めっき、蒸着などの方法を用いることができる。また、各リード電極および各リード線は、熱処理を行って加工硬化を取り除き、適度な伸びや強度に調整することもできる。
【０１１１】
また、上記第２実施形態および第４実施形態では、約５０μｍの銅線を各リード電極および各リード線として用いたが、本発明はこれに限らず、適度な機械的強度と導電性を有する微細な金属ワイヤーであれば用いることができ、金属ワイヤーの直径としては、約３０μｍ〜約１００μｍ程度が好ましい。線径が細すぎると機械的強度が低下するため取り扱いが困難になるとともに、導電性も低下するので太陽電池の出力が低下する。さらに、コストも高くなる。逆に、線径が太すぎると各太陽電池の受光面側の無効発電領域が増加することにより、光学的なロスが大きくなるため、太陽電池の変換効率が低下し、太陽電池モジュールの出力特性が低下する。
【０１１２】
また、上記第２実施形態および第４実施形態では、エポキシ樹脂に数μｍの直径を有する銀粒子を練り込んだ導電性接着剤を用いたが、本発明はこれに限らず、樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ウレタン、フェノール、ポリエステルなどの樹脂を、導電性微粒子としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃ、Ｍｏ、Ｎｉなどの金属などやこれらの合金、およびこれらの混合物を用いてもよい。さらに、導電性接着剤の粘度を調整するために、適当な有機溶剤を混ぜてもよい。さらに、熱硬化を行う前に有機溶剤を蒸発させてもよい。
【０１１３】
また、上記導電性接着剤の塗布厚さは、金属ワイヤーや太陽電池などの表面粗さや凹凸形状に応じて適宜調整することができる。表面の凹凸の大きさが数μｍ〜１０数μｍ程度であれば、塗布厚さは５μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。この塗布厚さの調節は、例えば金属ワイヤーに塗布する場合は、適当な内径を有する穴部に十分な量の導電性接着剤を塗布した金属ワイヤーを通過させる方法においては、上記内径を調整することで可能である。
【０１１４】
また、上記第３実施形態では、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリーの金属箔を、上記第４実施形態では銅箔をそれぞれ接続部材として用いたが、本発明はこれに限らず、Ａｌ、ＳＵＳ、および鉛を含むＳｎ−Ｐｂ系などの他の金属箔や合金箔を用いてもよい。また、これらの接続部材は、表面保護や電気的な接続作業を容易に行うために、はんだ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどの他の金属やこれらの合金を表面にコーテイングしてもよい。コーティングの方法としては、溶融、電解または無電解めっき、蒸着などの方法を用いることができる。さらに、接続部材は、熱処理を行って加工硬化を取り除き、適度な伸びや強度に調整することもできる。
【０１１５】
また、上記各実施形態では、熱可塑性樹脂であるＥＶＡを封止材として用いて、これを加圧および加熱することにより、封止作業を行ったが、本発明はこれに限らず、他の樹脂材料を封止材として用いることができる。また、流動性のある材料を面状の部材間に流し込む方法により封止材を充填する方法なども用いることができる。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、多結晶ｐ型Ｓｉウエハを用いた太陽電池を利用した太陽電池モジュールについて説明したが、本発明はこれに限らず、ｎ型Ｓｉウエハや単結晶Ｓｉウエハ、および非晶質半導体や化合物半導体など他の半導体材料からなる太陽電池も用いることができる。
【０１１７】
また、上記各実施形態では、各太陽電池の側面は特に絶縁処理はなされていないが、本発明はこれに限らず、太陽電池の側面に樹脂などからなる絶縁性材料をコーティングしてもよい。これにより、各リード電極が太陽電池側面に接触しても電気的な絶縁を保つことができるため、出力が低下するおそれはない。この場合、上記絶縁性材料は透光性を有していることが好ましい。
【０１１８】
なお、本発明において、太陽電池モジュールの受光面は各太陽電池の上面および下面のどちらでもよく、また、両面とも受光面としてもよい。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、金属箔や金属ワイヤーなどの導電部材からなるリード電極により互いに電気的に接続された複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールにおいて、製造歩留まりの低下を招くことなく、出力特性および外観の良好な太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。
【図３】複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。
【図８】複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面とリード電極同士が電気的に接続される接続部とを説明するための上面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】複数の太陽電池が電気的に直列接続されてなる従来の太陽電池モジュールの構造を説明するための断面図である。
【図１２】従来の太陽電池モジュールにおいて、電気的に直列接続された太陽電池の上面を説明するための上面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１  太陽電池
４、１４、２４  第１リード電極
５、１５、２５  第２リード電極
６、１６        接続部
【図１】
2004247402.tif 000003
【図２】
2004247402.tif 000004
【図３】
2004247402.tif 000005
【図４】
2004247402.tif 000006
【図５】
2004247402.tif 000007
【図６】
2004247402.tif 000008
【図７】
2004247402.tif 000009
【図８】
2004247402.tif 000010
【図９】
2004247402.tif 000011
【図１０】
2004247402.tif 000012
【図１１】
2004247402.tif 000013
【図１２】
2004247402.tif 000014