(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルと、第１の封止材層と、バックシート接点層とを含む積層体が設けられた太陽電池パネルであって、
前記複数の太陽電池セルはそれぞれ、受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する、バックコンタクト型太陽電池セルとして配置され、
前記バックシート接点層は、パターン形成された導電体回路が設けられた面を有し、前記導電体回路は、各太陽電池セル上の前記電気接点の位置に対応する位置に配置された接触領域を伴って配置され、
前記第１の封止材層には、各太陽電池セル上の前記電気接点の前記位置に対応する位置に開口部のパターンが設けられ、
前記複数の太陽電池セルは、前記第１の封止材層の上に配置され、前記第１の封止材層は、前記バックシート接点層の上に配置され、前記少なくとも１つの太陽電池セルの前記裏面は、前記パターン形成された導電体回路面に面しており、前記第１の封止材層が各太陽電池セルと前記バックシート接点層との間にあるようになっており、
前記電気接点、前記第１の封止材層の前記開口部、及び前記接触領域は、互いに位置合わせされ、
各太陽電池セルの各電気接点は、前記第１の封止材層の対応する開口部を通じて、前記第１の封止材層の前記開口部内に配置される相互接続体により、それぞれの対応する前記導電体回路の接触領域に接続されており、
前記バックシート接点層は、パターン形成された導電層が設けられたポリマーベースの層であり、
前記相互接続体の材料は、導電性接着剤であり、
前記相互接続体の材料は、高温積層温度からおよそ室温までの温度区間における積層中に、前記第１の封止材層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有し、
前記相互接続体は、硬化されると、前記太陽電池セルと前記第１の封止材層との界面に垂直な方向で前記相互接続体が圧縮応力下でプレストレスされるように、前記接触領域と前記対応する電気接点との間で圧縮される、
太陽電池パネル。
【請求項２】
前記相互接続体の材料が、積層プロセス中に、前記第１の封止材層の材料の全収縮よりも小さい全収縮を有する、請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
前記相互接続体の材料が、前記温度区間中に、前記第１の封止材層の材料の有効熱膨張率よりも小さい有効熱膨張率を有する、請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項４】
前記相互接続体の材料が、前記温度区間中に、前記バックシート接点層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する、請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項５】
前記熱収縮が、前記第１の封止材層と前記太陽電池セルとの界面に実質的に垂直に決定される、請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項６】
前記導電性接着剤が、エポキシ、アクリレート、及びシリコーンの群から選択されるポリマーに基づくマトリックス材料を有し、導電性成分を含む複合体である、請求項５に記載の太陽電池パネル。
【請求項７】
前記導電性接着剤が、導電性成分として、導電路を形成する金属粒子を含む、請求項１又は５に記載の太陽電池パネル。
【請求項８】
前記導電性接着剤が、導電性成分として、低温はんだから成る導電路を含む、請求項１又は５又は６に記載の太陽電池パネル。
【請求項９】
前記太陽電池パネルが、第２の封止材層及びガラス板をさらに含み、
前記第２の封止材層が、前記少なくとも１つの太陽電池セルの前記前面に配置され、前記ガラス板が、前記第２の封止材層の上に配置され、よって前記第２の封止材層が前記少なくとも１つの太陽電池セルと前記ガラス板との間にある、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項１０】
前記第１の封止材層及び／又は第２の封止材層が、エチレン−酢酸ビニル、アイオノマー、（ポリ）シリコーン、熱可塑性ウレタン、及びポリビニルブチラールを含む群から選択されるポリマーを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項１１】
前記太陽電池セルが、シリコンベースのバックコンタクト型セルである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項１２】
前記バックシート接点層の膨らみが、前記相互接続体の位置に対応する、前記太陽電池パネル内の位置で観察可能である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
【請求項１３】
複数の太陽電池セルと、バックシート接点層と、第１の封止材層とを含む積層体が設けられた太陽電池パネルを製造するための方法であって、
受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する複数のバックコンタクト型太陽電池セルを、前記複数の太陽電池セルとして準備するステップと、
パターン形成された導電体回路を表面に有する前記バックシート接点層を準備するステップであって、前記導電体回路が、各太陽電池セルの前記電気接点の位置に対応する位置に位置する接触領域を伴って配置され、前記バックシート接点層は、パターン形成された導電層が設けられたポリマーベースの層である、ステップと、
各接触領域に相互接続体を設けるステップと、
各太陽電池セル上の前記電気接点の前記位置に対応する位置に開口部のパターンを有する前記第１の封止材層を準備するステップと、
前記パターン形成された第１の封止材層を前記バックシート接点層の上に配置して、前記開口部のパターンが前記電気接点の前記位置と位置合わせされ、各相互接続体が前記第１の封止材層の前記対応する開口部内に配置されるようにする、ステップと、
各太陽電池セルを前記パターン形成された第１の封止材層の上に配置して、前記太陽電池セルの前記裏面が、前記パターン形成された導電体回路面に面し、各太陽電池セルの前記電気接点の各々が、前記第１の封止材層を通じて前記対応する相互接続体に面するようにする、ステップと、
各太陽電池セルの各電気接点を、前記第１の封止材層のそれぞれの対応する開口部内の前記対応する相互接続体によって、前記導電体回路のそれぞれの対応する接触領域に接続するステップと、
積層ステップ中に、前記相互接続体の中に、各太陽電池セルと前記第１の封止材層との界面に垂直な方向に圧縮応力を作り出すステップであり、前記相互接続体の材料が、高温積層温度からおよそ室温までの温度区間における積層中に、前記第１の封止材層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する、ステップと、
を含み、
前記積層体の積層プロセス後、前記太陽電池セルと前記第１の封止材層との界面に垂直な方向において、前記相互接続体が圧縮応力下でプレストレスされる、
方法。
【請求項１４】
前記相互接続体の材料が、前記積層プロセス中に、前記第１の封止材層の材料の全収縮よりも小さい全収縮を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各相互接続体が、前記パターン形成された第１の封止材層を前記バックシート接点層の上に配置する前記ステップに先立って、ステンシル印刷によって前記導電体回路の前記対応する接触領域上にドットとして形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドットの形成は、前記形成されたドットが、前記パターン形成された第１の封止材層の厚さよりも実質的に大きい高さを有することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記相互接続体のドットが前記導電体回路の前記接触領域上に形成された後で、各太陽電池セルが、前記パターン形成された第１の封止材層上に配置される、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記相互接続体の材料が導電性接着剤であり、各太陽電池セルの各電気接点を前記導電体回路のそれぞれの対応する接触領域に接続するステップが、前記相互接続体のドットを硬化熱処理して前記相互接続体を形成することを含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの太陽電池セルの前記前面を覆って第２の封止材層を設けるステップと、
前記第２の封止材層を覆ってガラス板を設けるステップと、
前記バックシート接点層と、前記第１の封止材層と、前記少なくとも１つの太陽電池セルと、前記第２の封止材層と、前記ガラス板とを含む前記積層体を、高温及び高圧に曝すことによって積層して、前記太陽電池パネルを形成するステップと、
をさらに含む、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記相互接続体のドットの前記硬化熱処理が、前記積層ステップ中に行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記積層ステップ前に、前記第１の封止材層が前記相互接続体の高さよりも小さい厚さを有する、請求項１９又は２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル、及びかかる太陽電池パネルを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックコンタクト型の太陽電池パネルすなわち光起電力（ＰＶ）モジュールは、当該分野で周知である。
【０００３】
太陽電池パネル内に、バックコンタクト型太陽電池セルのアレイが配置される。バックコンタクト型セルは、典型的には、セルの裏面の縁部でバスバーに取り付けられる短いタブ、又は導電性バックシート箔のいずれかを用いて相互接続される。短いタブを用いる前者の方法は、タブをセル上の接点ポイントにはんだ付けすることを伴う。この結果、セルの片側に局所残留応力が生じる。このことは、セルのたわみ、そして場合によってはセルの亀裂でわかる。積層中に、セルは平坦化されるので、損傷及び電力損失の機会が増す。亀裂は、モジュールの動作中にも成長し、電力出力をさらに低下させる。
【０００４】
導電性バックシート箔を用いる後者の方法は、この型式のセル用のパターン形成された導電性バックシート箔に基づくモジュール技術に関連する。箔上のパターンは、セル上の接点ポイントに一致し、モジュール内のセルの直列接続をもたらす。セルと箔との間の相互接続は、はんだ又は別の種類の導電性ペーストを用いて行うことができる。はんだ付けされるモジュールは、典型的には、レーザによるはんだバンプの局所加熱の使用を伴う積層中（ｉｎ−ｌａｍｉｎａｔｅ）はんだ付けを用いて製造される。この型式のモジュールは、典型的には、湿熱では良好な性能を示すが、熱サイクルでの性能は劣り、はんだとセルと箔との間の接着強度が不十分であったことを示す。
【０００５】
Ｐ．Ｃ．ｄｅ  Ｊｏｎｇらによる「Ｓｉｎｇｌｅ−ｓｔｅｐ  ｌａｍｉｎａｔｅｄ  ｆｕｌｌ−ｓｉｚｅ  ＰＶ  ｍｏｄｕｌｅｓ  ｍａｄｅ  ｗｉｔｈ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔｅｄ  ＭＣ−Ｓｉ  ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ａｄｈｅｓｉｖｅｓ」、１９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｐａｒｉｓ、２００４年６月７〜１１日、２１４５〜２１４８頁は、相互接続箔に改造されたバックシート箔を用い、導電性接着剤を用いて、バックコンタクト型ＰＶセルを有する太陽電池パネルモジュールを作成する方法を開示する。この方法は、熱サイクル中に相互接続接合部に見られる機械的剪断応力に対処し、剪断応力に起因する接着剤の引裂きに耐えるように、接着剤の機械的強度を十分に大きくして構成される。封止材層の速すぎる硬化のせいで「不良」接続が形成されることが観察される。
【０００６】
Ｍ．Ｓｐａｅｔｈらによる「Ｆｉｒｓｔ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｏｎ  ｍｏｄｕｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｌｉｎｅ  ｕｓｉｎｇ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ」、２３ｒｄ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２００８年９月１〜５日、Ｖａｌｅｎｃｉａ、Ｓｐａｉｎ、２９１７〜２９２１頁は、「超薄型」（１３０μｍ）バックコンタクト型ＰＶセルを有する太陽電池パネルモジュールを、はんだ付け接点の代わりに相互接続接着剤を用いて、太陽電池セルと相互接続体との間の界面及び／又はバックシートと相互接続体との間の界面における大きい剪断応力に打ち勝つことにより作成する方法を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服する太陽電池パネルを提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、かかる太陽電池パネルを製造するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、少なくとも１つの太陽電池セルと、第１の封止材層と、バックシート接点層とを含む積層体（ｓｔａｃｋ）が設けられた太陽電池パネルであって、少なくとも１つの太陽電池セルは、受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する、バックコンタクト型太陽電池セルとして配置され、バックシート接点層は、パターン形成された導電体回路が設けられた面を有し、導電体回路は、少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に配置された接触領域（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ  ａｒｅａ）を伴って配置され、第１の封止材層には、少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に開口部のパターンが設けられ、少なくとも１つの太陽電池セルは、第１の封止材層の上に配置され、第１の封止材層は、バックシート接点層の上に配置され、少なくとも１つの太陽電池セルの裏面は、パターン形成された導電体回路面に面しており、第１の封止材層が少なくとも１つの太陽電池セルとバックシート接点層との間にあるようになっており、電気接点、第１の封止材層の開口部、及び接触領域は、互いに位置合わせされて、少なくとも１つの太陽電池セルの各電気接点は、第１の封止材層の対応する開口部を通じて、第１の封止材層の前記開口部内に配置される相互接続体により、それぞれの対応する導電体回路の接触領域に接続されており、硬化状態にある相互接続体は、太陽電池セルと第１の封止材層との界面に垂直な方向で相互接続体が圧縮応力のプレストレス状態になるように、前記接触領域と前記対応する電気接点との間で圧縮される、太陽電池パネルによって達成される。
【００１０】
有利には、（熱）収縮の差が、相互接続体が、低温（すなわち、およそ室温以下、例えば夜間又は曇天下での）において、導電体回路の接触領域と太陽電池セルの電気接点との間で圧縮されることを規定する。これが相互接続体のプレストレス状態をもたらし、それが、熱サイクルの加熱ステップ中、例えば日中の太陽光への曝露中の膨張を打ち消すように作用する。このようにして、バックシート接点層と太陽電池セルとの間の相互接続が強化される。
【００１１】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が、高温積層温度からおよそ室温までの温度区間における積層中に第１の封止材層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する、上記のような太陽電池パネルが提供される。相互接続体が第１の封止材層材料よりも小さい熱収縮を示すと、第１の封止材層は、第１の封止材層の開口部内の相互接続体を圧縮することになる。
【００１２】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が、積層プロセス中に第１の封止材層の全収縮よりも小さい全収縮を有する、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００１３】
相互接続体が第１の封止材層材料よりも小さい全収縮を示すと、第１の封止材層は、第１の封止材層の開口部内の相互接続体を圧縮することになる。
【００１４】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が、上記温度区間中に第１の封止材層の材料の有効熱膨張率よりも小さい有効熱膨張率を有する、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００１５】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が、上記温度区間中にバックシート接点層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００１６】
したがってバックシート接点層は、相互接続体上に付加的な圧縮を生じさせることができる。
【００１７】
本発明の態様によれば、熱収縮が第１の封止材層と太陽電池セルとの界面に実質的に垂直に決定される、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００１８】
圧縮応力が主として界面に対して垂直に向けられると、導電体回路接触領域と対応する太陽電池セル接点との間の接続が改善される。
【００１９】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が導電性接着剤である、上記のような太陽電池パネルが提供される。有利には、この相互接続体材料は、導電体領域の接触領域上に容易に貼付することができる。また、このタイプの材料は、積層プロセス後に圧縮応力を示す相互接続体を得るのに適切な硬化特性及び機械的性質を有するように、調整することができる。
【００２０】
本発明の態様によれば、導電性接着剤が、エポキシ、アクリレート、及びシリコーンの群から選択されるポリマーに基づくマトリックス材料を有し、導電性成分を含む複合体である、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２１】
本発明の態様によれば、導電性接着剤が、導電性成分として、導電路を形成する金属粒子を含む、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２２】
導電性接着剤は、相互接続体内に導電路を形成する金属粒子と混合することができる。
【００２３】
本発明の態様によれば、導電性接着剤が、導電性成分として、低温はんだから成る導電路を含む、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２４】
導電性接着剤は、流動して相互接続体内に導電路を形成する低温はんだ材料と混合することができる。
【００２５】
本発明の態様によれば、太陽電池パネルが第２の封止材層及びガラス板をさらに含み、第２の封止材層が少なくとも１つの太陽電池セルの前面の上に配置され、ガラス板が第２の封止材層の上に配置され、これにより第２の封止材層が少なくとも１つの太陽電池セルとガラス板との間にある、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２６】
本発明の態様によれば、第１及び／又は第２の封止材層が、エチレン−酢酸ビニル、アイオノマー、（ポリ）シリコーン、熱可塑性ウレタン、及びポリビニルブチラールを含む群から選択されるポリマーを含む、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２７】
かかるポリマーは、積層プロセス中に良好な流動及び収縮特性を示す。
【００２８】
本発明の態様によれば、少なくとも１つの太陽電池セルがシリコンベースのバックコンタクト型セルである、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００２９】
本発明の態様によれば、バックシート接点層の膨らみが、前記相互接続体の位置に対応する、太陽電池パネル内の位置で観察可能である、上記のような太陽電池パネルが提供される。
【００３０】
さらに、本発明は、上記のような太陽電池パネルを製造するための方法を提供し、この方法は、
−受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する１以上のバックコンタクト型太陽電池セルを、少なくとも１つの太陽電池セルとして準備するステップと、
パターン形成された導電体回路を表面上に有するバックシート接点層を準備し、該導電体回路が、少なくとも１つの太陽電池セルの電気接点の位置に対応する位置に位置する接触領域を伴って配置される、ステップと、
各接触領域に相互接続体を設けるステップと、
少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に開口部のパターンを有する第１の封止材層を準備するステップと、
パターン形成された第１の封止材層をバックシート接点層の上に配置して、開口部のパターンが電気接点の位置と位置合わせされ、各相互接続体が第１の封止材層の対応する開口部内に配置されるようにする、ステップと、
少なくとも１つの太陽電池セルを、パターン形成された第１の封止材層の上に配置して、少なくとも１つの太陽電池セルの裏面がパターン形成された導電体回路面に面し、少なくとも１つの太陽電池セルの電気接点の各々が第１の封止材層を通じて対応する相互接続体に面するようにする、ステップと、
少なくとも１つの太陽電池セルの各電気接点を、第１の封止材層のそれぞれの対応する開口部内の対応する相互接続体によって、導電体回路のそれぞれの対応する接触領域に接続するステップと、
積層ステップ中に、相互接続体の中に、少なくとも１つの太陽電池セルと第１の封止材層との界面に垂直な方向に圧縮応力を作り出すステップと、
を含み、
積層体の積層プロセス後、太陽電池セルと第１の封止材層との界面に垂直な方向において、相互接続体は、圧縮応力のプレストレス状態にある。
【００３１】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が積層プロセス中に第１の封止材層の材料の全収縮よりも小さい全収縮を有する、上記のような方法が提供される。
【００３２】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が、高温積層温度からおよそ室温までの温度区間における積層中に第１の封止材層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する、上記のような方法が提供される。
【００３３】
本発明の態様によれば、各相互接続体が、パターン形成された第１の封止材層をバックシート接点層の上に配置するステップに先立って、ステンシル印刷によって導電体回路の対応する接触領域上にドットとして形成される、上記のような方法が提供される。
【００３４】
本発明の態様によれば、ドットの形成が、形成されたドットがパターン形成された第１の封止材層の厚さよりも実質的に大きい高さを有することを含む、上記のような方法が提供される。
【００３５】
本発明の態様によれば、相互接続体ドットが導電体回路の接触領域上に形成された後で、少なくとも１つの太陽電池セルが、パターン形成された第１の封止材層上に配置される、上記のような方法が提供される。
【００３６】
本発明の態様によれば、相互接続体の材料が導電性接着剤であり、少なくとも１つの太陽電池セルの各電気接点を導電体回路のそれぞれの対応する接触領域に接続するステップが、相互接続体ドットを硬化熱処理して相互接続体を形成することを含む、上記のような方法が提供される。
【００３７】
本発明の態様によれば、
少なくとも１つの太陽電池セルの前面を覆って第２の封止材層を設けるステップと、
第２の封止材層を覆ってガラス板を設けるステップと、
バックシート接点層と、第１の封止材層と、少なくとも１つの太陽電池セルと、第２の封止材層と、ガラス板とを含む積層体を、高温及び高圧に曝すことによって積層して、太陽電池パネルを形成するステップと、
をさらに含む、上記のような方法が提供される。
本発明の態様によれば、相互接続体ドットの硬化熱処理が積層ステップ中に行われる、上記のような方法が提供される。
【００３８】
本発明の態様によれば、積層ステップ前に、第１の封止材層が相互接続体の高さよりも小さい厚さを有する、上記のような方法が提供される。
【００３９】
本発明を、本発明の例示的な実施形態を示す図面を参照してより詳細に説明する。図面は、添付の特許請求の範囲の主題として定義される保護範囲を限定せず、例証のみを目的とすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】バックコンタクト型太陽電池パネルでの応用のためのバックコンタクト型太陽電池セルの裏面のレイアウトを模式的に示す。
【図１ｂ】図１ａのバックコンタクト型太陽電池セルの接点のレイアウトに対応する、バックシート接点層上の導電体回路のレイアウトを模式的に示す。
【図２】第１の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【図３】その後の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【図４】次の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【図５】本発明の実施形態による、さらなる製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【図６】本発明の実施形態によるバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【図７】本発明による太陽電池パネルの断面の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１ａは、バックコンタクト型太陽電池パネルでの応用のためのバックコンタクト型太陽電池セルの裏面のレイアウトを模式的に示す。
【００４２】
太陽電池セルには、典型的には、太陽電池セル内の光起電力効果によって発生する電荷を運ぶ導電性ラインのパターンが設けられる。例えば多結晶又は単結晶シリコン等の種々の半導体材料の基板に基づく、種々の型式の固体太陽電池セルが入手可能である。
【００４３】
バックコンタクト型太陽電池セルでは、導電体パターンの接点が太陽電池セルの裏面上に配置され、それにより、使用時に光源、例えば太陽に面する太陽電池セルの前面上での影による損失を最小化するようになっている。
【００４４】
図１ａに、互いに隣接する２つのバックコンタクト型太陽電池セルのアレイのレイアウトを示す。各太陽電池セル１０上に、両方の極性の複数の接点１２、１３（例えば、正接点１２及び負接点１３）が太陽電池セルの裏面１１に配置される。
【００４５】
太陽電池セルは、ＭＷＴ（メタルラップスルー）、ＥＷＴ（エミッタラップスルー）、ＩＢＣ（インターデジタル型バックコンタクト）又はその他のバックコンタクト・シリコン基板型のものとすることができ、これらは全ての接点をセルの裏面に含み、それは、シリコン基板を貫通して太陽電池セルの前面領域を裏面と接続する導電性ビア、又は太陽電池セルの裏面にｐ型及びｎ型両方の接合部並びに電気接点を有すること、のいずれかによるものである。
【００４６】
図１ｂは、図１ａのバックコンタクト型太陽電池セルの電気接点のレイアウトに対応する、バックシート接点層上の導電体回路のレイアウトを模式的に示す。
【００４７】
バックシート接点層２０は、典型的には、パターン形成された導電層、すなわち１以上のパターン形成された導電領域２２、２３、２４を含む導電体回路、が設けられた、ポリマーベースの層２１である。例えば、導電領域は、インターデジタル型にすることができるが、当業者には理解されるように、その他のパターン形状及びパターン配置もまた可能である。
【００４８】
導電体回路のレイアウトは、バックコンタクト型太陽電池セル１０の裏面１１上の電気接点１２、１３のレイアウト、及び互いに隣り合う太陽電池セル１０の配置に実質的に一致する。
【００４９】
図１ｂにおいて、導電体回路が、少なくとも１つのバックコンタクト型太陽電池セル１０の電気接点１２；１３と電気的に接触する位置は、バツ印２８で示される。
【００５０】
図２は、第１の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【００５１】
図２の断面は、図１ｂの線ＩＩ−ＩＩに対応する。
【００５２】
バックシート接点層２０のポリマー層２１上に、パターン形成された導電領域２４、２３が配置される。この例において、符号２４の導電領域は相互接続しており、少なくとも１つのバックコンタクト型太陽電池セル１０上の一方の極性の電気接点に接続すべきである。したがって、導電体回路の導電領域２４とバックコンタクト型太陽電池セル１０の電気接点１３との間に電気接続を（製造プロセスの後期段階で）設けるために、相互接続体２５が導電領域２４上に置かれる。
【００５３】
相互接続体２５は、導電性接着剤のドット又は導電性ポリマーのドット又ははんだ及びポリマーを含有するハイブリッド材料のドットとして、導電性ポリマーの予備成形物又ははんだ及びポリマーを含有するハイブリッド材料の予備成形物として、導電性テープから切り取られた又は打ち抜かれた部材として、具体化することができる。
【００５４】
一実施形態において、相互接続体の材料は、１以上の太陽電池セルの電気接点に対応する位置の各々に材料のドットを付着させることにより、バックシート接点層上にステンシル印刷される。ドットの形及びサイズは、ステンシルの厚さ及び形成される相互接続体のサイズによって予め決定される。ドットの高さは、典型的には、用いられる封止材層（後述参照）の厚さの少なくとも１２５％である。
【００５５】
同様に、相互接続体２５は、バックコンタクト型太陽電池セルの裏面１１上の逆極性の電気接点１２の位置に対応する位置で、他の導電領域２３の上に置かれる。
【００５６】
一実施形態において、相互接続体の材料は、導電性接着剤である。
【００５７】
さらなる実施形態において、導電性接着剤は、エポキシ、シリコーン、アクリレート及びハイブリッドポリマーの群から選択されるポリマーに基づくマトリックス材料を有し、導電性成分を含む複合体である。
【００５８】
一実施形態において、導電性接着剤は、導電性成分として、導電路を形成する金属粒子を含む。
【００５９】
あるいは、導電性接着剤は、相互接続体を貫通する導電路を形成する導電性成分として低温はんだを含む。
【００６０】
図３は、その後の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【００６１】
その後の製造ステップにおいて、第１の封止材層３０が、バックシート接点層２０及びその上に位置決めされた相互接続体２５の配置を覆って配置される。この第１の封止材層は、導電体回路と太陽電池セルの裏面との間の絶縁層として機能する。また、第１の封止材層は、太陽電池セルを水分等から保護する密封層としても機能する。
【００６２】
第１の封止材層３０には、相互接続体２５の位置及びバックコンタクト型太陽電池セルの裏面上の電気接点の位置に対応する複数の開口部３１が設けられる。
【００６３】
第１の封止材層は、相互接続体２５が封止材層３０の上面３０ａの上方に突き出るような厚さを有する。
【００６４】
一実施形態において、第１の封止材層は、ポリマー、好ましくは熱可塑性ポリマーを含む。一実施形態において、第１の封止材層は、エチレン−酢酸ビニル、アイオノマー、シリコーンベースの封止材、ＴＰＵ（熱可塑性ウレタン）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を含む群から選択されるポリマーを含む。
【００６５】
図４は、次の製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【００６６】
この製造ステップにおいて、バックコンタクト型太陽電池セルが、相互接続体の上及び第１の封止材層の上面の上に位置決めされる。各太陽電池セル１０の裏面上の電気接点１２、１３は、対応する突出した相互接続体２５の位置に位置決めされる。
【００６７】
図５は、さらなる製造ステップ中のバックコンタクト型太陽電池パネルの断面を示す。
【００６８】
この製造ステップ中に、第２の封止材層３５が、太陽電池セル１０の前面を覆って位置決めされる。第２の封止材層は、太陽電池セルを電気的に絶縁する、太陽電池セルをガラス板（後述参照）上に適合させる、及びこれらを密封して水分等の有害物質を閉め出す、という目的にかなう。
【００６９】
一実施形態において、第２の封止材層は、熱可塑性ポリマーを含む。一実施形態において、第２の封止材層は、エチレン−酢酸ビニル、アイオノマー、（ポリ）シリコーンベースの封止材、ＴＰＵ、及びＰＶＢを含む群から選択されるポリマーを含む。
【００７０】
第２の封止材層を配置した後、ガラス板４０が第２の封止材層３５の上に配置される。
【００７１】
これらのステップ後、太陽電池パネルは、導電体回路２１を有するバックシート接点層２０と、第１の封止材層の開口部内に相互接続体２５を有する第１の封止材層３０と、太陽電池セル１０と、第２の封止材層３５と、ガラス板４０との積層体構造を含む。
【００７２】
積層体構造を反転させて、パネルの処理中、ガラスシートが積層体の底部になるようにすることができる。
【００７３】
次に、積層体構造は、積層プロセス中に高温及び高圧に曝される。かかる積層プロセスは、ラミネータ装置（図示せず）内で行われ、封止材層及び相互接続体材料の両方を硬化させて、連続した積層体を形成する。
【００７４】
バックコンタクト型セルを導電性バックシート及び相互接続ペーストと共に用いるモジュール製造における積層及び相互接続の複合ステップ中、相互接続を補強するための圧縮応力を得るに際して、種々の材料、すなわち封止材材料及び相互接続材料の相互作用が重要である。
【００７５】
積層及び相互接続の複合ステップの温度プロファイルは、３段階に分かれる。第１段階は、積層体を室温からおよそ１５０℃までおよそ５分間かけて加熱する。この段階の最初の部分の間、積層体の上方の二重真空チャンバは、排気される。温度がおよそ８０℃を上回ったら、ラミネータの上部チャンバを大気圧に戻すことにより積層体に圧力が印加される。第２段階において、積層体は１５０℃で保持され、下部チャンバ内の真空がおよそ１５分間にわたって維持される。最終段階は、真空を破り、積層体をラミネータから取り出し、これを室温まで冷ますステップを含む。
【００７６】
第１段階中、相互接続ドット（又はペースト）は、硬化し始めるか、又は印刷ステップによって決定されたその高さを維持することが可能であるか、そのどちらかでなければならない。
【００７７】
好ましくは、相互接続材料は、封止材材料の流動及び収縮が起こる前に既に硬化しているか又は硬化し始める。一実施形態において、相互接続材料の硬化開始温度は、封止材材料の流動の開始温度よりも低い。このように、相互接続材料は、封止材材料の流動が起こったときには完全に又は大部分が硬化し始めており、それゆえ封止材材料の流動中に相互接続体に機械的強度を与える。
【００７８】
第２段階中、封止材材料は、溶融及び流動してモジュール内のあらゆる空洞を満たす。バックシート箔と封止材材料との間、及びガラスと封止材材料との間の接着が、この段階中に確立される。バックシートと封止材材料との間の接着は、バックシートを、積層体を形成する他の材料の方に引き寄せることになる。相互接続材料は、この段階ではその高さを維持しているので、バックシートとは一緒に動かず、その動きに抵抗し、その結果、相互接続部に圧縮応力をもたらす。相互接続体材料は、第２段階中に完全な硬化に達する、又は何ら変形を示さない、そのどちらかであるが、同時に、セルの電気接点及び導電性バックシートの接触領域との接着結合、並びにそれらの間の電気的接触を形成することが可能である。この段階の終わりには、積層体は、全ての関連する表面間の良好な接着及びセルと導電性バックシートとの間の安定な電気的接触を有する、安定状態に達していることになる。
【００７９】
その後の冷却ステップも含めた積層中に、封止材層３０（及びバックシート接点層）は、それぞれの封止材層と太陽電池セルの表面との間の界面に対して垂直方向に、ある程度収縮する。
【００８０】
積層の最終段階中に、積層体は室温まで冷える。本発明の態様によれば、第１の封止材の熱膨張率は、導電性接着剤の熱膨張率よりも典型的には４乃至５倍高い。このことは、封止材の高さの変化（すなわち太陽電池セルとの界面に対して垂直）が同じ方向での導電性接着剤の高さの変化よりも大きくなることを意味する。この高さの変化の違いにより、導電性接着剤に対して、封止プロセス中に封止材に付着するに至った導電性バックシートによって余分な圧縮応力がかかることになる。
【００８１】
したがって、本発明によれば、積層プロセス及び冷却の後で相互接続材料内に圧縮応力を生じさせる、相互接続材料及び封止材材料の組合せが選択される。
【００８２】
太陽電池パネル内で、太陽電池セルと第１の封止材層との界面に対して垂直方向に、相互接続体は圧縮応力下にある。
【００８３】
圧縮応力は、積層プロセス中のそれぞれの層の体積の差の発生に起因し得るものであり、積層プロセス後、封止材材料の体積が相互接続材料の体積よりも相対的に小さくなる。
【００８４】
体積の差は、それぞれの層における化学的又は物理的効果（例えば化学反応又は密度変化）のいずれかによってもたらされるものであり得る。
【００８５】
一実施形態において、相互接続体の体積は、熱的効果を考慮に入れずに、封止材層の体積よりも大きくなるように選択される。ステンシル印刷されたドットは、封止材層の開口部から突出し、すなわち、相対的にオーバーサイズにされ、封止材層の厚さよりも大きい高さを有する。積層中に、バックシート層及び封止材層が体積差により相互接続体材料に押し付けられるようになり、相互接続体に圧縮応力を生じさせる。
【００８６】
付加的に又は代替的に、相互接続材料及び封止材材料の組合せは、積層プロセスにより相互接続材料が封止材層材料よりも相対的に少なく収縮するように選択され、このこともまた、相互接続体が太陽電池セル表面と封止材層との間で押圧され、圧縮応力状態になるという効果を有する。この方法は、収縮効果のみを適用することもできるが、この収縮効果をオーバーサイズ効果によって生じる効果と組み合わせることもできる。
【００８７】
付加的に又は代替的に、相互接続材料及び封止材材料の組合せは、相互接続体材料が封止材材料の熱膨張率よりも相対的に小さい熱膨張率を有するように選択される。このこともまた、積層プロセスにより相互接続材料が封止材層材料の熱収縮よりも相対的に小さい熱収縮を示すという効果を有する。これもまた、相互接続体が太陽電池セル表面と封止材層との間で押圧され、圧縮応力状態になるという効果を有する。この方法は、熱収縮効果のみを適用することもできるが、この熱収縮効果を、収縮効果若しくはオーバーサイズ効果のいずれか又はそれらの組合せによって生じる効果と組み合わせることもできる。
【００８８】
積層及び相互接続の複合ステップ中に相互接続体材料２５が収縮しない又は封止材層材料よりも少なく収縮する場合、相互接続体は、周囲の封止材層材料による圧縮力に曝されることになることが見いだされた。相互接続体の材料がバックシート及び封止材によって印加される圧縮力に耐えるのに十分に強ければ、相互接続体は、バックコンタクト型モジュール内に良好で信頼性の高い相互接続を形成することが可能である。
【００８９】
ガラスシートは封止材層の収縮に抵抗するので、封止材層及びバックシート接点層は、バックシート接点層上の導電体回路と太陽電池セルの裏面との間で相互接続体に圧縮力を印加することになる。
【００９０】
こうすることで、相互接続は、相互接続材料とセルの接点パッド及び導電性バックシートとの接着強度のみに依存するのではなく、封止材及びバックシートにより印加される圧縮力によって補強することができる。
【００９１】
したがって本発明によれば、太陽電池パネルには、少なくとも１つの太陽電池セルと、第１の封止材層と、バックシート接点層とを含む積層体が設けられ、少なくとも１つの太陽電池セルは、受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する、バックコンタクト型太陽電池セルとして配置され、バックシート接点層は、パターン形成された導電体回路が設けられた面を有し、導電体回路は、少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に配置された接触領域を伴って配置され、第１の封止材層には、少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に開口部のパターンが設けられ、少なくとも１つの太陽電池セルは、第１の封止材層の上に配置され、第１の封止材層は、バックシート接点層の上に配置され、少なくとも１つの太陽電池セルの裏面は、パターン形成された導電体回路面に面しており、第１の封止材層が少なくとも１つの太陽電池セルとバックシート接点層との間にあるようになっており、電気接点、第１の封止材層の開口部及び接触領域は、互いに位置合わせされており、少なくとも１つの太陽電池セルの各電気接点は、第１の封止材層の対応する開口部を通じて、相互接続体により、それぞれの対応する導電体回路の接触領域に接続され、ここで太陽電池セルと第１の封止材層との界面に垂直な方向で、相互接続体は、圧縮応力下にある。
【００９２】
図６は、本発明による太陽電池パネルの断面を示し、相互接続体の圧縮は、太陽電池パネル内の相互接続体の位置に対応する位置におけるバックシート接点層の膨らみによって観察可能である。
【００９３】
図７は、本発明による太陽電池パネルの断面の詳細を示す。この詳細な断面において、相対的に収縮した封止材層により相互接続体２５に及ぼされる圧縮力は、矢印Ｓで示される。この圧縮力は、相互接続体が実際に、それぞれ、電気接点１２；１３との界面と、導電体回路の接触領域との界面との間で押圧されていることを示す。界面上の圧力は、良好な接触が維持されることを保証する。
【００９４】
相互接続体上の圧縮力は、収縮した封止材層上の引張力と釣り合わせることができる。
【００９５】
封止材層材料及び相互接続体材料の収縮は、化学的又は物理的性質、例えば、組成若しくは密度の変化、又はそれぞれの材料間の熱膨張若しくは流動の差によるものであり得る。したがって、収縮は、本明細書において、それぞれの材料の体積の有効な変化として定義される。
【００９６】
一実施形態において、相互接続体の材料は、積層プロセス中に、第１の封止材層の材料の全収縮よりも小さい全収縮を有する。
【００９７】
代替的に又は付加的に、収縮が熱膨張現象によって支配される場合、相互接続体の材料は、積層温度からおよそ室温までの温度区間において、第１の封止材層の材料の熱収縮よりも小さい熱収縮を有する。
【００９８】
積層温度は、約１５０℃と約１００℃との間の範囲の温度とすることができる。
【００９９】
一実施形態において、製造ステップは、少なくとも１つの太陽電池セルと、バックシート接点層と、第１の封止材層との積層体を含む太陽電池パネルを製造するための方法によって定めることができ、この方法は、
受光のための前面と、電気接点が設けられた裏面とを有する１以上のバックコンタクト型太陽電池セルを、少なくとも１つの太陽電池セルとして準備するステップと、
パターン形成された導電体回路を表面上に有するバックシート接点層を準備し、該導電体回路が、少なくとも１つの太陽電池セルの電気接点の位置に対応する位置に位置する接触領域を伴って配置される、ステップと、
各接触領域に相互接続体を設けるステップと、
少なくとも１つの太陽電池セル上の電気接点の位置に対応する位置に開口部のパターンを有する第１の封止材層を準備するステップと、
パターン形成された第１の封止材層をバックシート接点層の上に配置して、開口部のパターンが電気接点の位置と位置合わせされ、各相互接続体が第１の封止材層の対応する開口部内に配置されるようにする、ステップと、
少なくとも１つの太陽電池セルを、パターン形成された第１の封止材層の上に配置して、少なくとも１つの太陽電池セルの裏面が、パターン形成された導電体回路面に面し、少なくとも１つの太陽電池セルの電気接点の各々が、第１の封止材層を通じて対応する相互接続体に面するようにする、ステップと、
少なくとも１つの太陽電池セルの各電気接点を、対応する相互接続体によって、導電体回路のそれぞれの対応する接触領域に接続するステップと、
を含み、
ここで積層体の積層プロセス後、太陽電池セルと第１の封止材層との界面に垂直な方向において、相互接続体は、圧縮応力下にある。
【０１００】
本発明のその他の実施形態を本発明の真の精神から逸脱することなく着想し、実施化することができることが当業者には明白であり、本発明の範囲は、最終的に許可された添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。上記の実施形態の説明は、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
【図１ａ】
0006366145.tif 000002
【図１ｂ】
0006366145.tif 000003
【図２】
0006366145.tif 000004
【図３】
0006366145.tif 000005
【図４】
0006366145.tif 000006
【図５】
0006366145.tif 000007
【図６】
0006366145.tif 000008
【図７】
0006366145.tif 000009