(57)【要約】【課題】インナーリードを太陽電池素子の端面近傍で接続するときに半田が他の面側に回り込んで電極が短絡したり、インナーリードの接続部の半田の量が少なくなることに起因して接続不良が発生するという問題があった。【解決手段】半導体接合部を有する半導体基板１の表面側にフィンガー電極とバスバー電極とを格子状に設けた表面電極２を形成すると共に、この半導体基板１の裏面側に裏面電極３を形成して半田４、５で被覆し、この裏面電極３と隣接する太陽電池素子の表面電極２とをインナーリード６、７で接続した太陽電池モジュールであって、上記インナーリード６、７を接続した裏面電極３もしくは表面電極２と半導体基板１を挟んだ反対側の表面電極２もしくは裏面電極３の端部もしくは端部の半田を切除した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極とバスバー電極とを格子状に設けた表面電極を形成すると共に、この半導体基板の裏面側に裏面電極を形成して半田で被覆し、この裏面電極と隣接する太陽電池素子の表面電極とをインナーリードで接続した太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極の端部が前記半導体基板の端部に存在するとともに、この半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部を切除したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記表面電極もしくは裏面電極の端部を基板の端部から７ｍｍ以内のところで切除したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極とバスバー電極とを格子状に設けた表面電極を形成すると共に、この半導体基板の裏面側に裏面電極を形成して半田で被覆し、この裏面電極と隣接する太陽電池素子の表面電極とをインナーリードで接続した太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極の端部が前記半導体基板の端部に存在するとともに、この半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部の半田を切除したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記表面電極もしくは裏面電極の端部の半田を基板の端部から７ｍｍ以内のところで切除したことを特徴とする請求項１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】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池素子の裏面電極と隣接する太陽電池素子の表面電極をインナーリードで接続した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池モジュールのインナーリードの配線を図５〜図７を用いて説明する。図５は太陽電池の断面を示し、図６は表面側から見た状態を示し、図７は裏面側から見た状態を示す。図５〜図７において、１は太陽電池素子、２は表面電極、３は裏面電極、４は表面半田層、５は裏面半田層、６は表面インナーリード、７は裏面インナーリードである。
【０００３】
太陽電池素子１は例えばＰ型シリコン基板の受光面側にＮ型領域（不図示）を形成すると共に、裏面側にＰ型領域（不図示）を形成して構成されている。Ｎ型領域の表面には表面電極２が設けられ、Ｐ型領域の表面には裏面電極３が設けられている。この表面電極２は、銀ペーストを塗布して焼き付けることによって形成され、インナーリード接続用のバスバー電極と、それに直交するように設けられた複数の集電用のフィンガー電極（不図示）とから構成される。この表面電極２は、受光面積と抵抗損失の観点から最適なパターンが設計される。すなわち、電極面積を増やすと抵抗損失は低下するものの、受光面積が減少して短絡電流の低下を招く。逆に電極面積を減らせば受光面積は増加するものの、抵抗損失が大きくなって特に曲因子（ＦＦ）の低下を招く。
【０００４】
また、裏面側も銀ペーストを塗布して焼き付けることによって少なくともバスバー電極３を有する裏面電極３が形成される。さらに表面電極２と裏面電極３上に半田層４、５が形成される。この半田層４、５は、電極２、３が形成された太陽電池素子１を溶融した半田槽の中に浸漬することによって形成される。
【０００５】
表面電極２のバスバー電極上には表面インナーリード６をバスバー電極の全長もしくは複数ポイントでホットエアーなどの熱溶着によって貼り付ける。表面インナーリード６は、表面電極２のバスバー電極の断面積を大きくして表面電極２の電気抵抗を下げるとともに、太陽電池の出力を取り出すために設けるものである。
【０００６】
また、裏面電極３のバスバー電極上には裏面インナーリード７をバスバー電極の全長もしくは複数ポイントでホットエアーなどの熱溶着によって貼り付ける。この裏面インナーリード７は、裏面電極３のバスバー電極の断面積を大きくして裏面電極３の電気抵抗を下げるとともに、太陽電池の出力を取り出すために設けるものであり、例えば幅５ｍｍ程度、厚み０．１ｍｍ程度に形成される。
【０００７】
次に、そのインナーリード６、７同士を接続することで太陽電池素子１同士を接続する。その後、この太陽電池素子１同士を接続したものを透光性パネルと裏面部材との間に樹脂などを用いてパッケージングすることによって太陽電池モジュールを得る（例えば特願２００２−１５４６３９号明細書参照。）。
【０００８】
しかし、この方法によってインナーリード６、７同士を太陽電池素子１の裏面側の端面近傍で接続すると、溶融した半田が太陽電池素子１の表面電極２と短絡することがあった。つまり、例えば太陽電池素子１の裏面側の端面近傍でインナーリード６、７を半田で溶着して接続すると、溶融した半田が太陽電池素子１の表面側に回り込んで裏面電極３と表面電極２とが短絡するという問題が発生することがあった。
【０００９】
太陽電池素子１の電極は、その端部での集電損失を防止する目的から、端面直近まで形成されることがある。上記問題は特に電極の端部が太陽電池素子１の端面から０．５ｍｍ以内に近づけて形成されたときに発生しやすい。
【００１０】
また太陽電池モジュールはその用途に応じて、太陽電池モジュールはその使用用途によって、高い電圧値を要求される場合がある。その場合、昇圧回路を組み込むことにより昇圧して使用する場合もあるが、電圧値に対して電流値を必要としない場合には、太陽電池素子を分割して接続してモジュール化することにより、高い電圧のモジュールを作成する場合もある。その場合、半導体基板を分割してから太陽電池素子を形成する方法もあるが、出来上がった太陽電池素子を分割する方が製造コスト面で有利であり、一般的である。
【００１１】
バスバー電極に対して、縦方向に２等分にレーザーやダイヤモンドカッターなどを用いて分割すると、バスバー電極の端部が、分割された太陽電池素子１３の端面に位置するために、複数の太陽電池素子１をバスバー電極と、インナーリード１２を熱溶着等によって接続することによってつなげる際、表面のはんだが裏面に、もしくは裏面のはんだが表面に回りこむことによって、表裏が短絡してしまうという問題が発生しやすかった。
【００１２】
この問題を回避するため、太陽電池素子１の端面近傍のバスバー電極２を屈曲させるという方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。この方法によれば、インナーリード６、７同士を接続した位置とは反対の面の端面近傍に半田が存在しないため、短絡するという問題は発生しにくい。しかし、バスバー電極２を屈曲させる分、電極面積が大きくなることによって受光面積が減り、太陽電池素子１の特性低下を招く。また、浸漬法によって太陽電池素子１の電極２、３を半田で被覆すると、屈曲部に半田が溜まって厚くなるため、次工程でその屈曲部に局部的な力がかかり、太陽電池素子１が割れるなどの問題が発生することがある。
【００１３】
また、別の回避方法として、図８に示すように両インナーリード６、７の重なり部の下の電極３に切欠部ｘを設けるという方法もある（例えば特許文献２参照。）。この方法によれば、インナーリード６、７同士を接続する位置のインナーリード６、７の下部には電極３とともに半田５も存在しないため、インナーリード６、７同士を接続する際に溶融する半田の量を少なくすることができる。そのために短絡という問題は発生しにくい。しかし、裏面電極３の面積が小さくなるため、曲線因子の低下を招くという問題が発生することがある。また、インナーリード６、７の下部に半田５がないため、インナーリード６、７同士を接続する際の半田量が減少して接続不良を招いたり、それを解消するために接続点に適量の半田を追加供給する等の必要が発生する場合がある。
【００１４】
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、インナーリードを太陽電池素子の端面近傍で接続するときに半田が反対の面側に回り込んで電極が短絡したり、インナーリードの接続部の半田の量が少なくなることに起因して接続不良が発生することを解消した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１５】
【特許文献１】
特開平２０００−１６４９０３号公報
【特許文献２】
特開平２００２−１１１０２４号公報
【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、請求項１に係る太陽電池素子モジュールは、半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極とバスバー電極とを格子状に設けた表面電極を形成すると共に、この半導体基板の裏面側に裏面電極を形成して半田で被覆し、この裏面電極と隣接する太陽電池素子の表面電極とをインナーリードで接続した太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極の端部が前記半導体基板の端部に存在するとともに、この半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部を切除したことを特徴とする。
【００１７】
上記太陽電池素子モジュールでは、前記表面電極もしくは裏面電極の端部を基板の端部から７ｍｍ以内のところで切除することが望ましい。
【００１８】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールは、半導体接合部を有する半導体基板の表面側にフィンガー電極とバスバー電極とを格子状に設けた表面電極を形成すると共に、この半導体基板の裏面側に裏面電極を形成して半田で被覆し、この裏面電極と隣接する太陽電池素子の表面電極とをインナーリードで接続した太陽電池モジュールにおいて、前記インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極の端部が前記半導体基板の端部に存在するとともに、この半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部の半田を切除したことを特徴とする。
【００１９】
上記太陽電池素子モジュールでは、前記表面電極もしくは裏面電極の端部の半田を基板の端部から７ｍｍ以内のところで切除することが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る太陽電池装置の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１および図２は本発明の太陽電池モジュールを説明するための図であり、１は太陽電池素子、２は表面電極、３は裏面電極、４は表面半田層、５は裏面半田層、６は表面インナーリード、７は裏面インナーリードである。
【００２２】
太陽電池素子１は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどから成る。この太陽電池素子１内にはＮ型領域とＰ型領域（不図示）があり、Ｎ型領域とＰ型領域との界面部分で半導体接合が形成される。このＮ型領域はＰ型のシリコン基板を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）中で加熱することによって、シリコン基板の表面部全体にリン原子を拡散させ、厚み０．３〜０．４μｍ程度に形成する。その後に底面部の拡散層を除去する。出力特性を向上させるためには、この拡散層は表面の端部まで形成されていることが望ましい。これにより表面端部で受光した光も有効に発電に寄与させることができるようになる。なお、このシリコン基板は単結晶ガリウム砒素などに変更してもよい。
【００２３】
太陽電池素子１の表面側には、図示されていないが、例えば窒化シリコン膜などから成る反射防止膜が形成される。このような反射防止膜は例えばプラズマＣＶＤ法などで形成される。
【００２４】
Ｎ型領域の表面部分には表面電極２が形成されている。この表面電極２は、表面インナーリード６を接続するためのバスバー部とこのバスバー電極と交差して分岐して形成された集電用のフィンガー電極（不図示）とから成る。バスバー電極は太陽電池素子１の略全長にわたって二本平行に形成されており、フィンガー電極はバスバー電極に交差して多数本が太陽電池素子１の略全長にわたって形成されている。バスバー電極は例えば２ｍｍ程度の幅に形成され、フィンガー電極は例えば０．２ｍｍ程度の幅に形成される。このような表面電極２は、例えば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤から成るペーストをスクリーン印刷して７００℃〜８００℃程度の温度で焼き付けることにより形成され、全体を半田層４で被覆する。
【００２５】
この表面電極２のバスバー電極上には表面インナーリード６をバスバー電極全長もしくは複数ポイントで半田層４を介してホットエアーなどの熱溶着で貼り付ける。この表面インナーリード６は、表面電極２のバスバー電極の断面積を大きくして表面電極２の電気抵抗を下げるとともに、太陽電池の出力を取り出すために設けるものであり、例えば幅２ｍｍ程度、厚み０．２ｍｍ程度に形成される。
【００２６】
太陽電池素子１の裏面側には裏面電極３が設けられている。この裏面電極３もバスバー電極と、このバスバー電極と１ｍｍ程度重なるよう反受光面側全面に形成される集電用電極とから成る。また表面側と同様にバスバー電極とそれに直交する複数のフィンガー電極とから構成される場合もある。
【００２７】
この裏面電極３のバスバー電極も、例えば銀粉末、ガラスフリット、結合剤、および溶剤から成るペーストをスクリーン印刷して７００℃〜８００℃程度の温度で焼き付け、全体を半田層で被覆することによって形成される。この裏面電極３のバスバー電極上には裏面インナーリード７をバスバー電極の全長もしくは複数ポイントでホットエアーなどの熱溶着によって貼り付ける。この裏面インナーリード７は、裏面電極３のバスバー電極の断面積を大きくして裏面電極３の電気抵抗を下げるとともに、太陽電池の出力を取り出すために設けるものであり、例えば幅５ｍｍ程度、厚み０．１ｍｍ程度に形成される。
【００２８】
出力特性を向上させるため、太陽電池素子の表面の端部まで拡散層を形成した場合、その端部での集電損失を防止するために、表面電極２は端面の直近まで形成する。また裏面側も集電損失を防止するために端面の直近まで形成する。
【００２９】
次に、そのインナーリード６、７同士を太陽電池素子１の裏面側の端面近傍で接続することによって太陽電池素子同士を接続する。
【００３０】
本発明では、インナーリード６、７同士の接続点の真上にあたる表面電極２のバスバー電極の端面近傍に切除部ｙを設ける。このように表面電極２のバスバー電極の端面近傍に切除部ｙを設けることにより、図１に示すように１枚の太陽電池素子の裏面に接続されるインナーリード６、７と同じ太陽電池素子１の表面半田層４との間に間隔ができる。これによってインナーリード６、７同士を太陽電池素子１の裏面の端部近傍で接続しても、接続の際に溶融した半田が表面の半田層４と接触することを防止できる。
【００３１】
図３は請求項２に係る太陽電池モジュールの実施形態を説明するための図である。また図４は図３を受光面側から見たときの図である。図１の太陽電池モジュールでは表面電極２に切除部を設けたが、図３に示す太陽電池モジュールでは表面電極２はそのままで半田層４のみに切除部ｚを設けている。このように半田層４のみに切除部ｚを設けるには、表面電極２を形成した後に表面電極２のバスバー電極の端部に半田レジストを塗布してから半田層４を形成すればよい。このようにして半田層４のみに切除部を設けたとしても、図４に示すように１枚の太陽電池素子の裏面に接続されるインナーリード６、７と同じ太陽電池素子１の表面の半田層４との間に間隔ができる。これによってインナーリード６、７同士を太陽電池素子１の裏面側の端部近傍で接続しても接続の際に溶融した半田が同じ太陽電池素子１の表面側の半田層４と接触することを防止できる。このように表面電極２はそのままで、その上に塗布する表面半田層４のみに切除部ｚを設ければ、太陽電池素子１の電極面積を減らすことがないので、曲線因子（ＦＦ）の低下が発生するという問題がなく、より有効である。
【００３２】
上述のような電極の切除部ｙもしくは半田の切除部ｚは太陽電池素子１の端部から７ｍｍ以下に形成されることが望ましい。７ｍｍ以上にすると、図１のように表面電極２に切除部ｙを設ける場合には電極面積の減少によって曲線因子（ＦＦ）の低下を招くし、図３のように半田層４のみに切除部ｚを設ける場合には半田に覆われずに露出した電極２の部分が広すぎるため、長期信頼性が問題となる。
【００３３】
このようにインナーリード６、７同士を接続することにで複数の太陽電池素子１を接続した後、透光性パネルと裏面部材との間に樹脂などを用いてパッケージングすることによって太陽電池モジュールを得る。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えばインナーリード同士の接続位置は太陽電池素子の裏面側に限定されるものではない。表面側の端面近傍で接続する場合には、その接続位置の真裏の裏面電極の端部に電極や半田の切除部を形成すればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る太陽電池素子モジュールによれば、インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極と半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部を切除したことから、インナーリード同士を太陽電池素子の端面近傍で接続しても溶融した半田が太陽電池素子の反対側の半田と接触して短絡するという問題が発生することはなく、インナーリードを良好に裏面電極または表面電極に半田付けすることができる。
【００３６】
また、請求項２に係る太陽電池素子モジュールによれば、インナーリードを接続した裏面電極もしくは表面電極と半導体基板を挟んだ反対側の表面電極もしくは裏面電極の端部の半田を切除したことから、インナーリード同士を太陽電池素子の端面近傍で接続しても溶融した半田が太陽電池素子の反対側の半田と接触して短絡するという問題が発生することはなく、インナーリードを良好に裏面電極または表面電極に半田付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図３】請求項２に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図４】図３に示す太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図５】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【図６】図５に示す太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図７】従来の他の太陽電池モジュールを示す図である。
【図８】図７に示す太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【符号の説明】
１・・・太陽電池素子、２・・・表面電極、３・・・裏面電極、４・・・表面半田層、５・・・裏面半田層、６・・・表面インナーリード、７・・・裏面インナーリード
【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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【図８】
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