(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に裏面電極を有し、表面に表面電極及び集電電極を有した太陽電池素子が複数並設され、１つの太陽電池素子と隣接する他の太陽電池素子を直列接続するために設けられ、１つの太陽電池素子の上記集電電極と隣接する他の太陽電池素子の上記裏面電極を接続する帯状の接続タブを有する太陽電池モジュールであって、
上記接続タブの上記太陽電池素子と接続される平坦な面には、はんだが付着している領域と、はんだが付着しない表面処理を施すことではんだが付着していない領域とが長手方向に交互に複数設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記接続タブのはんだが付着していない領域は、はんだの付かない金属で覆われている
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】
上記接続タブのはんだが付着していない領域は、耐熱性樹脂でコーティングされている
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、太陽電池素子を複数個直列接続及び並列接続する太陽電池モジュールに関し、特に温度サイクル性能の高い太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種太陽電池の中で、特に非晶質シリコン系太陽電池や多結晶シリコン太陽電池は等は、大面積で製造でき、製造コストも安価であることから鋭意研究されている。これらの太陽電池は、実使用上数十ボルト以上の電圧を要求されるため、複数の太陽電池素子につき、隣接する太陽電池を直列接続して用いられる。
【０００３】
例えば、図４は特開平１１−３１２８２０号公報に開示された一般的な従来の太陽電池モジュールの接続状態を示す上面図である。また、図５は太陽電池モジュールの側面図である。図４及び図５において、１ａ，１ｂは複数並設された平板状の太陽電池素子、２ａ，２ｂは太陽電池素子１ａ，１ｂの裏面全体に設けられた裏面電極、３ａ，３ｂは太陽電池素子１ａ，１ｂの表面に所定の間隔を空けて並べて設けられた表面電極、４ａ，４ｂは各々の３ａ，３ｂを接続する表面電極集電電極、５は１つの太陽電池素子１ａの集電電極４ａと隣接する他の太陽電池素子１ｂの裏面電極３ｂを接続する接続タブである。
【０００４】
また、図６は同じく特開平１１−３１２８２０号公報に示された一般的な従来の太陽電池モジュールの断面構造図である。図６において、６は太陽電池モジュール樹脂、７は表面部材、８は裏面部材である。
【０００５】
太陽電池素子１ａは、およそ３００μｍほどの厚みのＰ型シリコン基板が用いられ、この基板上にＮ型層を形成し、その後、変換効率を向上させるため、反射防止膜等の表面処理が施されている。
【０００６】
この太陽電池素子１ａにおいては、表面処理が施された面により多くの太陽光を太陽電池素子１ａ内に取込み、変換された電気エネルギーを無駄なく取出すため、およそ１００μｍ幅の導電ペーストを、太陽電池素子１ａの表面に、線状に２ｍｍ程度の間隔で複数本塗布し、焼成することにより表面電極３ａ，３ｂを形成している。
【０００７】
更に、表面電極３ａ，３ｂから電気エネルギーを集電させるため、表面電極３ａ，３ｂを渡るように直角方向におよそ２ｍｍの幅で導電性ペーストを線状に塗布し、焼成して集電電極４ａ，４ｂを形成している。
【０００８】
また、太陽電池素子１ａ，１ｂの裏面にも、導電性ペーストを塗布、焼成して裏面電極２ａ，２ｂを形成している。
【０００９】
表面電極３ａ、集電電極４ａ、裏面電極２ａを形成した太陽電池素子１ａは、所定の電圧を得るため隣り合う太陽電池素子１ｂとタブ線５により接続される。
【００１０】
このタブ線５は、銅箔など厚さ１００μｍ程度の薄板状の金属にはんだを付着したものが用いられる。また、幅は、集電電極４ａよりも若干狭い幅となっている。
【００１１】
このタブ線５の一端を太陽電池素子１ａの集電電極４ａに重畳し、はんだの溶融温度である２００℃以上にまで熱風やランプ加熱により加熱してはんだ付けを行う。
【００１２】
また、隣り合う太陽電池素子１ｂの裏面電極２ｂに対しても同様に、裏面電極２ｂ上にタブ線５のもう一端を重畳してはんだ付けを行い、複数の太陽電池素子が直列接続された太陽電池モジュールを構成する。
【００１３】
このようにして作成された前記太陽電池モジュールは、この後、一般的に、裏面部材８、透明度の高い樹脂６、ガラスなどの表面部材７を積層し、加熱圧縮して太陽電池モジュールを封止することになる。
【００１４】
図４乃至図６のように構成された太陽電池モジュールは、太陽電池素子１ａ，１ｂ同士をタブ線５により接続する際に太陽電池素子１ａ，１ｂが破損し易いという課題があった。即ち、タブ線５は銅箔等の金属から構成されるため、その熱膨張率が太陽電池素子１ａ，１ｂのベースとなっているシリコン基板よりも大きい。このため、はんだ溶融温度まで加熱してタブ線５を接続する従来の方法では、温度が常温に戻る際にタブ線と太陽電池素子１ａ，１ｂとの熱膨張率の差により太陽電池素子１ａ，１ｂにストレスが加わる。このため、シリコン基板の厚みが薄くなるほど破損し易くなる傾向にあった。
【００１５】
更に、タブ線５も多少なりとも厚みを持っているため、樹脂６で封止する際の加熱圧縮により、タブ線５に局所的に押圧力が加わることになるが、これも太陽電池素子１ａ，１ｂを破損される要因となっていた。
【００１６】
また、太陽電池モジュールは、通常、屋外に設置され長期間使用されることになるので、常に多くの環境ストレスを受けることになる。特に温度については、日中の発電時には周囲温度以上の高温になるのに対し、夜間の未発電時には、周囲と同じ最低温度になるなど、日々温度ストレスに曝されることになり、極めて高い温度サイクル性能が要求される。
【００１７】
しかし、上述のように構成された太陽電池モジュールでは、先のタブ線５と太陽電池素子１ａ，１ｂとの熱膨張率の違いによるストレスが加わるために太陽電池素子１ａ，１ｂへ同様な破損が生じると共に、経年変化によりその破損を拡大させることになる。
【００１８】
こうした問題を解決する方法として、例えば、特開平１１−３１２８２０号公報に示される図７乃至図１１のような太陽電池モジュールも提案されている。図７は従来の太陽電池素子の接続状態を示す上面図である。また、図８は太陽電池モジュールの側面図である。図９は太陽電池モジュールの断面構造図である。さらに、図１０は太陽電池素子を樹脂封止する際の分解断面図であり、図１１は図１０のＡ-Ａ'線に沿う矢視断面図である。図において、６ａは樹脂シート、９は接続部材、９ａは接続部、９ｂは連結部であり、図４乃至図６で示した構成と同一部分については、同一の符号を付してある。
【００１９】
この太陽電池モジュールにおける隣り合う太陽電池素子１ａ，１ｂを接続するための接続部材９は、先の図４乃至図６で示したタブ線５のような板状ではなく、互いに分離され、かつ集電電極４ａ及び裏面電極２ｂ上において、太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続面を形成するための平坦面を断続的に有する複数の接続部９ａを備えた構造としている。
【００２０】
これら複数の接続部９ａは、太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続面から盛り上がることにより太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続面から離間された連結部９ｂにより互いに連結されている。
【００２１】
そして、接続部材９の一端を一方の太陽電池素子１ａの集電電極４ａに、他端を隣り合う太陽電池素子１ｂの裏面電極２ｂに設置し、接続部材９の接続部９ａをはんだなどでそれぞれの太陽電池素子１ａ，１ｂの集電電極４ａ及び裏面電極２ｂに接続して太陽電池モジュールを構成する。
【００２２】
また、樹脂にて封止する際には、樹脂シート６ａを太陽電池モジュールの接続部材９上に来ないよう避けて並列に配し、加熱圧縮して樹脂封止を行う。
【００２３】
この構成によれば、接続部材９の接続部９ａにより、互いに分離された複数の接続面において太陽電池素子１ａ，１ｂと接続されることになる。従って、接続部材９と太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続は大幅に面積が減少せしめられた複数の接続面にて行われることになり、太陽電池素子１ａ，１ｂへの熱膨張に伴うストレスを抑制できる。
【００２４】
しかしながら、この太陽電池モジュールの構成では、同一材料にて接続部材９を構成するとなると連結部９ｂの曲げ加工が必要となる。また、接続部９ａ及び連結部９ｂを異なる部材で構成するとなると溶接などの接合加工を必要とすることになる。
【００２５】
こうした接続部材９を用いる場合、太陽電池素子１ａ，１ｂに接続されない連結部９ｂは、はんだの流れ込みなどによっても太陽電池素子１ａ，１ｂには接合されないだけの物理的距離が必要となる上、樹脂封止後に連結部が樹脂６より露出することのないよう、連結部の加工には、高い精度を要することになる。
【００２６】
加えて接続部材９を太陽電池素子１ａ，１ｂに接合するまでの組立作業において、接続部９ａや連結部９ｂに前記問題が生じるような変形が起こらないように組立作業を行う必要性が生じる。
【００２７】
また、製品として使用される際の長期的な温度ストレスに対しては、接続部材９と太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続に関する問題もあるが、樹脂と接続部材９との熱膨張率の違いによる接続部材９での断線も大きな問題となる。特に、従来例で示した接続部材９では、太陽電池素子１ａ，１ｂ接続面とその接続面から離間するために前記のような連結部９ｂの加工を施すことで、こうした加工部での強度が低下しているため、この加工部において断線する可能性が極めて高くなってしまう。
【００２８】
製品の使用時における長期的な温度ストレスによって生じる太陽電池素子１ａ，１ｂの破断などは、変換効率の低下で済むものの、前記接続部材９における断線は、出力停止となる致命的な故障となってしまう。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子１ａ，１ｂを直列接続するためにタブ線５を使用したのでは、タブ線と太陽電池素子とのはんだ接続時などで生じる熱ストレスによって太陽電子素子に破損の生じる可能性が高いという問題があった。
【００３０】
また、その課題を解決するために提案されたタブ線５の代わりに接続に用いる接続部材９では、太陽電池素子に接続されない連結部９ｂを加工するために高い寸法精度が要求されるため、大幅にコストが上昇するだけでなく、製造工程における取扱いにも注意が必要であった。
【００３１】
加えて、製品化された使用時における長期間に渡る温度サイクルストレスが加わると連結部９ｂにおける接合や曲げ加工された部位で断線が生じる可能性が高くなるなどの問題があった。
【００３２】
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたもので、タブ線と同様な薄板状の金属板に表面処理を施すことで複数の太陽電池素子を接続する際のはんだ付け時に加わる熱ストレスによる太陽電池素子の破損や長期間の温度サイクルストレスに耐え得る太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
この発明の太陽電池モジュールは、裏面に裏面電極を有し、表面に表面電極及び集電電極を有した太陽電池素子が複数並設され、１つの太陽電池素子と隣接する他の太陽電池素子を直列接続するために設けられ、１つの太陽電池素子の集電電極と隣接する他の太陽電池素子の裏面電極を接続する帯状の接続タブを有する太陽電池モジュールであって、接続タブの上記太陽電池素子と接続される平坦な面には、はんだが付着している領域と、はんだが付着しない表面処理を施すことではんだが付着していない領域とが長手方向に交互に複数設けられている。
【００３４】
また、接続タブのはんだが付着していない領域は、はんだの付かない金属で覆われている。
【００３５】
さらに、接続タブのはんだが付着していない領域は、耐熱性樹脂でコーティングされている。
【００３６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールにつき、図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３は、本発明の一実施の形態を示す太陽電池モジュールであり、図１は隣り合う太陽電池素子を接続するためのタブ線の上面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ'線に沿う矢視断面図である。また、図３は図１及び図２に示すタブ線を用いた太陽電池モジュールの側面図である。
【００３７】
図３において、１ａ，１ｂは複数並設された平板状の太陽電池素子、２ａ，２ｂは太陽電池素子１ａ，１ｂの裏面全体に設けられた裏面電極、３ａ，３ｂは太陽電池素子１ａ，１ｂの表面に所定の間隔を空けて並べて設けられた表面電極、４ａ，４ｂは各々の３ａ，３ｂを接続する表面電極集電電極、１０は１つの太陽電池素子１ａの集電電極４ａと隣接する他の太陽電池素子１ｂの裏面電極３ｂを接続する接続タブである。また、接続タブ１０において、１０はタブ線、１０ａは銅箔、１０ｂは表面処理、１０ｃははんだである。
【００３８】
本実施の形態において従来構造と異なる点は、隣り合う太陽電池素子１ａ，１ｂを接続するためのタブ線１０における太陽電池素子１ａ，１ｂと接続される面が、全面的にはんだの付着する構造とはされておらず、部分的に複数箇所で付着するようにされている。すなわち、接続タブ１０には、はんだ付けが可能なはんだ付け可能領域１０ｃと、はんだが付かないはんだ付け不可能領域とが長手方向に所定の間隔で交互に複数設けられている。そして、太陽電池素子１ａ，１ｂとの接続面上においてタブ線１０に対し、機械的な加工曲げや接合は施していない点である。
【００３９】
このような構成のタブ線１０の作成においては、具体的には、ベースとなる薄板状の銅箔１０ａに、部分的に複数箇所ではんだが付着する場所をマスキングした上で、はんだの付着しない耐熱性樹脂やクロムめっきなどで表面処理１０ｂを施した後、マスキングを取り除いて予備はんだ１０ｃを施して作成する。
【００４０】
このタブ線１０を複数並設された太陽電池素子１ａ，１ｂの接続に用いることにより、接続面は予備はんだ１０ｃの施されたところだけとなることで接続面積を容易に減少させることができ、また、タブ線１０は平坦な構造であるので取り扱いも容易となる。加えて、タブ線１０には、初期に機械的な加工が施されていないので機械強度が低下する箇所もない。
【００４１】
即ち、太陽電池素子１ａ，１ｂに対し、タブ線１０を断続的に接続にすることで、はんだ付けの際に生じる熱ストレスを太陽電池素子と接続されない(はんだが付着しない)部分により低減させることで、太陽電池素子１ａ，１ｂの破損を抑制することが出来る。また、樹脂封止をした最終的な製品形態における長期的な温度ストレスに対しても、太陽電池素子１ａ，１ｂの破損を招く可能性を低減できると共に、タブ線に機械的な加工が施されていないことで、樹脂とタブ線との温度差で生じるストレスによる断線などの問題の発生を抑制することができる。
【００４２】
本実施の形態では、タブ線１０の表面処理としてクロムめっきを用いたが、ウレタンなどの樹脂をコートすることでも、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明の太陽電池モジュールは、裏面に裏面電極を有し、表面に表面電極及び集電電極を有した太陽電池素子が複数並設され、１つの太陽電池素子と隣接する他の太陽電池素子を直列接続するために設けられ、１つの太陽電池素子の集電電極と隣接する他の太陽電池素子の裏面電極を接続する帯状の接続タブを有する太陽電池モジュールであって、接続タブには、はんだ付けが可能なはんだ付け可能領域と、はんだ付けが不可能なはんだ付け不可能領域とが長手方向に交互に複数設けられている。そのため、太陽電池素子と接続タブとの接続面が断続的となり、温度サイクルに対して寿命を向上させることができる。さらに、接続タブには、不要な機械的な加工が施されていないので、温度サイクルに対してさらに寿命を向上させることができる。
【００４４】
また、接続タブのはんだ付け不可能領域は、はんだの付かない金属で覆われている。そのため、確実にはんだ付け不可能領域を形成することができ、信頼性が向上する。
【００４５】
さらに、接続タブのはんだ付け不可能領域は、耐熱性樹脂でコーティングされている。そのため、確実にはんだ付け不可能領域を形成することができ、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の太陽電池モジュールの隣り合う太陽電池素子を接続するためのタブ線の上面図である。
【図２】  図１のＢ−Ｂ'線に沿う矢視断面図である。
【図３】  図１及び図２に示すタブ線を用いた太陽電池モジュールの側面図である。
【図４】  従来の太陽電池モジュールの接続状態を示す上面図である。
【図５】  図４の太陽電池モジュールの側面図である。
【図６】  従来の太陽電池モジュールの断面構造図である。
【図７】  従来の太陽電池素子の他の接続状態を示す上面図である。
【図８】  図７の太陽電池モジュールの側面図である。
【図９】  従来の太陽電池モジュールの断面構造図である。
【図１０】  太陽電池素子を樹脂封止する際の分解断面図である、
【図１１】  図１０のＡ-Ａ'線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  太陽電池素子、２ａ，２ｂ  裏面電極、３ａ，３ｂ  表面電極、４ａ，４ｂ  集電電極、６  樹脂、６ａ  樹脂シート、７  表面部材、８  裏面部材、９  接続部材、９ａ  接続部、９ｂ  連結部、１０  タブ線、１０ａ  銅箔、１０ｂ  表面処理（はんだ付け不可能領域）、１０ｃ  予備はんだ（はんだ付け可能領域）。
【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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【図９】
0004641109.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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