(57)【要約】【課題】横配線をなくすことによって太陽電池モジュールの小型化を図って発電効率を向上させると共に、コストダウンと重量の低減を図り、さらに見栄えもよくする。【解決手段】受光面と非受光面に接続タブを電気的に接続するためのバスバー電極を設けた太陽電池素子であって、上記受光面側バスバー電極１６と上記非受光面側バスバー電極とを互いに垂直方向に設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面と非受光面に接続タブを電気的に接続するためのバスバー電極を設けた太陽電池素子において、前記受光面側バスバー電極と前記非受光面側バスバー電極とが互いに垂直方向に設けられていることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項２】
受光面と非受光面に接続タブを電気的に接続するためのバスバー電極を設けた太陽電池素子において、前記非受光面側バスバー電極が前記受光面側バスバー電極と平行方向と垂直方向とに設けられていることを特徴とする太陽電池素子。
【請求項３】
透光性基板と裏面材との間に、接続タブで接続された複数の太陽電池素子を充填材で封入した太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの端部に配置された太陽電池素子の受光面側バスバー電極と非受光面側バスバー電極とが互いに垂直方向に設けられ、この太陽電池素子の垂直方向に設けられた受光面側バスバー電極もしくは非受光面側バスバー電極を隣接する太陽電池素子の非受光面側バスバー電極もしくは受光面側バスバー電極に接続タブで接続したことを特徴とする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直並列に接続するための受光面側バスバー電極と非受光面側バスバー電極とを備えた太陽電池素子とそれを用い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。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続して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】
この複数の太陽電池素子を接続する方法は、銅箔などにハンダコートを施した接続タブをハンダコートした太陽電池素子の受光面側電極上に重畳した状態でハンダの溶融温度以上の温度に加熱し、接続タブのハンダと電極のハンダとを溶着することで行っている。
【０００４】
図５は接続タブで直列接続した２枚の太陽電池素子の受光面側をみた図である。図５において、１、２は太陽電池素子、３、４は表面側バスバー電極、５、６は接続タブ、７は表面側フィンガー電極を示す。
【０００５】
太陽電池素子１、２は次のような構造になっている。厚み０．３ｍｍ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のＰ型基板の一主面にリンなどのＮ型不純物を熱拡散させることでＮ型不純物拡散層を形成し、さらに他の主面にアルミニウムなどのＰ型不純物を焼成することよって高濃度Ｐ型不純物拡散層を形成する。また、受光面となるＮ型不純物拡散層の上に光の反射を抑えるため、窒化シリコンなどで反射防止膜を形成し、その後受光面側と非受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷することで電極を形成する。
【０００６】
電極は受光面側、非受光面側ともにバスバー電極とフィンガー電極がある。例えば受光面では、光生成キャリヤを収集するために、フィンガー電極７は幅０．２ｍｍ程度で、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３、４は収集されたキャリヤを集電して接続タブを取り付けるために、幅２ｍｍ程度で、フィンガー電極７と垂直に交わるように２〜３本形成される。
【０００７】
また、受光面側バスバー電極３、４と非受光面側バスバー電極（不図示）は同じ方向（平行）に設けられる。最後に電極部の保護と接続タブを取り付けやすくするために、全ての電極３、４、７の表面にハンダコートする。このようにして作られた太陽電池素子は受光面側がマイナス側となり、裏面がプラス側となる。
【０００８】
接続タブ５、６は、厚さ０．１ミリ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いる。
【０００９】
図６は従来の太陽電池モジュールを示す図であり、８枚の太陽電池素子８を２列にして、直列接続した状態を非受光面側からみた図である。図６において、８は太陽電池素子、９は太陽電池素子に接続された接続タブ、１０は直列接続された４枚の太陽電池素子の２列をさらに直列に接続するするための横配線である。
【００１０】
図７は横配線１０の部分を拡大して示す図である。図７において、８は太陽電池素子、１０は横配線、１１は太陽電池素子の表面に接続されている接続タブ、１２は太陽電池素子の裏面に接続されている接続タブを示す。
【００１１】
横配線１０は接続タブ１１、１２と同じようにハンダコートされた銅箔を使用する。この横配線１０に太陽電池素子の表面に接続されている接続タブ１１と太陽電池素子の裏面に接続されている接続タブ１２を重ね合わせ、それぞれの表面にあるハンダを溶融してハンダ付けすることで接続する（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
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。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−３１９６９１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の太陽電池素子の接続方法では、図６に示すように太陽電池モジュールの端部に横配線１０があるために、太陽電池素子８を必要枚数配置した他に横配線１０を行うべき部分が必要となり、太陽電池モジュールのサイズが必要以上に大きくなるという問題があった。
【００１５】
このため、太陽電池モジュールの発電効率が低下し、ガラスなどの部材も大きなものが必要となるためにコストアップにつながり、さらにその重量も増加するという問題があった。
【００１６】
また、横配線１０があると横配線１０の金属で光が反射し、太陽電池モジュールの外観を損ねるという問題もあった。
【００１７】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、横配線をなくすことによって太陽電池モジュールの小型化を図って発電効率を向上させると共に、コストダウンや重量の低減を図り、さらに見栄えもよくした太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に太陽電池素子では、受光面と非受光面に接続タブを電気的に接続するためのバスバー電極を設けた太陽電池素子において、前記受光面側バスバー電極と前記非受光面側バスバー電極とが互いに垂直方向に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２に係る太陽電池素子では、受光面と非受光面に接続タブを電気的に接続するためのバスバー電極を設けた太陽電池素子において、前記非受光面側バスバー電極が前記受光面側バスバー電極と平行方向と垂直方向とに設けられていることを特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項３に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に、接続タブで接続された複数の太陽電池素子を充填材で封入した太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの端部に配置された太陽電池素子の受光面側バスバー電極と非受光面側バスバー電極とが互いに垂直方向に設けられ、この太陽電池素子の垂直方向に設けられた受光面側バスバー電極もしくは非受光面側バスバー電極を隣接する太陽電池素子の非受光面側バスバー電極もしくは受光面側バスバー電極に接続タブで接続したことを特徴とする。
【００２１】
【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て説明する。
本発明の太陽電池素子も構成自体は従来の太陽電池素子と略同じである。すなわち、厚み０．３ｍｍ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のＰ型基板の一主面にリンなどのＮ型不純物を熱拡散させることでＮ型不純物拡散層を形成し、さらに他の主面にアルミニウムなどのＰ型不純物を焼成することよって高濃度Ｐ型不純物拡散層を形成する。また、受光面となるＮ型不純物拡散層の上に光の反射を抑えるため、窒化シリコンなどで反射防止膜を形成し、その後受光面側と非受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷することで電極を形成する。
【００２２】
電極は受光面側、非受光面側ともバスバー電極とフィンガー電極がある。例えば受光面では、フィンガー電極７は幅０．２ｍｍ程度で、太陽電池素子の辺に平行に多数本形成する。また、バスバー電極３、４は収集されたキャリヤを集電し、接続タブを取り付けるために幅２ｍｍ程度で、フィンガー電極７と垂直に交わるように２〜３本形成する。
【００２３】
また、複数の太陽電池素子は、銅箔などにハンダコートした接続タブを太陽電池素子の表面にあるハンダコートした電極上に重畳した状態でハンダの溶融温度以上の温度に加熱して接続タブのハンダと電極のハンダとを溶着することで接続される。このようにして複数の太陽電池素子を接続し、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。
【００２４】
図１は本発明に係る太陽電池素子を２列にして直列接続した状態を非受光面側からみた図である。図２は図１の上部の隣接する２枚の太陽電池素子の表面側の接続状態を示す図である。図３は図２に示した２枚の太陽電池素子の裏面の状態を示す図である。図１、図２、図３において、１３は太陽電池素子、１４は接続タブ、１５は非受光面側バスバー電極、１６は受光面側バスバー電極を示す。
【００２５】
図１に示すように、一番上にある２枚の太陽電池素子１３ａ、１３ｂを除いた６枚の太陽電池素子１３は横方向の太陽電池素子１３との接続はなく上下方向のみの太陽電池素子１３との接続になる。このため、この６枚の太陽電池素子１３の接続では受光面側バスバー電極１６と非受光面側バスバー電極１５の方向は同じ（平行な）ものが必要である。
【００２６】
しかし、図１の一番上にある２枚の太陽電池素子１３ａ、１３ｂは横方向にある太陽電池素子１３ａ、１３ｂとの接続が必要である。横方向にある太陽電池素子１３ａ、１３ｂとの接続において、図２、図３に示すように太陽電池素子１３ａ、１３ｂの受光面側バスバー電極１６と垂直方向の非受光面側バスバー電極１５ａに接続タブ１４を接続することにより行う。
【００２７】
接続の方法は、太陽電池素子１３の受光面側バスバー電極１６に接続タブ１４を重ねて置いて所定温度に昇温したハンダゴテ等で接続タブ１４を押さえながら両者の表面にあるハンダを溶融して接続する。さらに、この接続タブ１４の他の端部を接続しようとするもう一方の太陽電池素子１３ａの非受光面側バスバー電極１５ａに重ねて置いて同じようにハンダを溶融してハンダ付けすることで接続する。
【００２８】
図４は本発明の他の実施形態を示す図であり、太陽電池素子の裏面側からみた図である。図４において、１７（１７ａ、１７ｂ）は太陽電池素子、１８は非受光面側バスバー電極、１９は接続タブを示す。
【００２９】
図４に示すように、太陽電池素子１７ａの非受光面側バスバー電極１８は、図３のような井の字状ではなく、受光面側バスバー電極（不図示）と垂直なもののみになっている。これを太陽電池モジュールの横配線の必要な部分の太陽電池素子１７だけに使用する。他の部分には通常の受光面側バスバー電極と非受光面側バスバー電極１８の方向が平行なものを用いる。
【００３０】
この横方向にある太陽電池素子１７ｂとの接続において、図４に示すように、太陽電池素子１７ａの受光面側バスバー電極と隣接する太陽電池素子１７ｂの垂直方向の非受光面側バスバー電極１８に接続タブ１９を接続することで行う。
【００３１】
これにより非受光面側バスバー電極１８の電極材料が少なくて済むという利点があるが、この裏面電極１８では横方向の接続のみしか使用できないという欠点もある。
【００３２】
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、薄膜系太陽電池素子などでも複数の太陽電池素子を接続タブより接続する太陽電池モジュールであれば適用される。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池素子によれば、非受光面側バスバー電極が受光面側バスバー電極と垂直方向に設けられていることから、太陽電池素子の配列の外側で横配線することなく、太陽電池素子を接続することができ、太陽電池モジュールを小型化できる。これによって発電効率を向上させると共に、太陽電池モジュールに必要なガラスや充填材、裏面材、枠等の部材を小さく、または少なくすることができ、安価な太陽電池モジュールとなり、さらにその重量も低減できる。また、太陽電池モジュールの見栄えも改善できる。
【００３４】
また、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、隣接する太陽電池素子同士を垂直方向に設けられた受光面側バスバー電極と非受光面側バスバー電極を接続タブで接続することから、従来の横配線をなくすことができ、太陽電池モジュールを小型化できる。これによって発電効率を向上させると共に太陽電池モジュールに必要なガラスや充填材、裏面材、枠等の部材を小さく、または少なくすることができ、安価な太陽電池モジュールとなり、さらにその重量も低減できる。また、横配線がなくなったことにより、太陽電池モジュールの見栄えも改善できる。
【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を示す図である。
【図２】図１の上部の隣接する２枚の太陽電池素子の表面側の接続状態を示す図である。
【図３】図１の上部の隣接する２枚の太陽電池素子の裏面側の接続状態を示す図である。
【図４】本発明の太陽電池素子の他の実施形態を示す図である。
【図５】従来の太陽電池素子の接続状態を示す図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【図７】従来の太陽電池モジュールの端部の接続状態を示す図である。
【符号の説明】
１、２、８、１３、１７：太陽電池素子、３、４、１６：表面側バスバー電極、１５、１８：非受光面側バスバー電極、５、６、９、１４、１９：接続タブ、７：非受光面側フィンガー電極、１０：横配線、１１：太陽電池素子の表面に接続されている接続タブ、１２：太陽電池素子の裏面に接続されている接続タブ
【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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【図７】
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