(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
透明基板上に一方向に沿って複数段の単位薄膜太陽電池セルを集積した集積セルを集積方向に直交する方向に沿って複数列に分割して形成された集積セルセグメントと、
裏面の封止部材内に前記集積セルセグメント間を分割する分割線を跨ぐように設けられた端子箱と、
前記端子箱内に収容されたプラスの外部接続端子と、
前記端子箱内に収容され、プラスの前記外部接続端子と前記分割線に沿うように隣接するマイナスの接続端子と、
前記端子箱内に収容され、プラスの前記外部接続端子に前記分割線を挟んで対向するプラスの接続端子と、
前記端子箱内に収容され、マイナスの前記接続端子に前記分割線を挟んで対向すると共に、プラスの前記接続端子と前記分割線に沿うように隣接されたマイナスの外部接続端子と、
裏面の封止部材内に配置され、隣接する集積セルセグメントのうちの一方の集積セルセグメントの一端部をプラスの前記外部接続端子に、他方の集積セルセグメントの一端部をプラスの前記接続端子に、それぞれ接続するプラスの出力取り出しリード線と、
裏面の封止部材内に配置され、隣接する集積セルセグメントのうちの一方の集積セルセグメントの他端部をマイナスの前記接続端子に、他方の集積セルセグメントの他端部をマイナスの前記外部接続端子に、それぞれ接続するマイナスの出力取り出しリード線と
を具備し、
前記各出力取り出しリード線は前記分割線に対して実質的に平行に配線され、かつ
前記端子箱内に位置するプラスおよびマイナスの前記接続端子間はプラスおよびマイナスの前記外部接続端子間を通過するリード線により直列接続される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】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に高電圧タイプの薄膜太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池モジュールは、透明ガラス基板上に形成された透明電極のレーザースクライブ、光電変換半導体層の製膜およびレーザースクライブ、裏面電極層の製膜およびレーザースクライブという工程を経て、ストリング状の複数段の太陽電池セルが直列に接続された構造を有する。このような太陽電池モジュールの出力は（単位太陽電池セルの出力）×（集積段数）で決定される。
【０００３】
ところで近年の市場においては、より高い出力が得られる太陽電池モジュールも要求されるようになってきている。
【０００４】
高出力電圧太陽電池モジュールを製造するには、単位太陽電池セルの幅を狭くして、集積段数を増加することが考えられる。しかし、集積段数を増加しようとすると、従来よりもレーザースクライブの回数が大幅に増加する。例えば、２倍の出力を得ようとするとレーザースクライブの回数が２倍になるため、生産性が大幅に低下する。また、単位太陽電池セルの幅を狭くすると、製造欠陥の影響が大きくなって歩留りが低下しやすくなる。
【０００５】
また、実開平６−６０１５５号には、基板中央を境界として分割される左右の領域でレーザースクライブの位置をずらせることにより、左右の領域で太陽電池セルの集積方向を変えて直列接続するようにした太陽電池モジュールが記載されている。この考案は、基板の裏面に封止部材を介して形成される端子箱までの配線を不要にすることを目的としているが、同時に出力を増加させるという効果も有する。しかし、上記のように基板中央を境界として左右の領域でレーザースクライブの位置をずらせるためには、分割位置（基板中央）付近でレーザービームを減速させることが必要になり、生産性が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生産性を低下させることなく製造できる、出力電圧の高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽電池モジュールは、透明基板と、
透明基板上に一方向に沿って複数段の単位薄膜太陽電池セルを集積した集積セルを集積方向に直交する方向に沿って複数列に分割して形成された集積セルセグメントと、
裏面の封止部材内に前記集積セルセグメント間を分割する分割線を跨ぐように設けられた端子箱と、
前記端子箱内に収容されたプラスの外部接続端子と、
前記端子箱内に収容され、プラスの前記外部接続端子と前記分割線に沿うように隣接するマイナスの接続端子と、
前記端子箱内に収容され、プラスの前記外部接続端子に前記分割線を挟んで対向するプラスの接続端子と、
前記端子箱内に収容され、マイナスの前記接続端子に前記分割線を挟んで対向すると共に、プラスの前記接続端子と前記分割線に沿うように隣接されたマイナスの外部接続端子と、
裏面の封止部材内に配置され、隣接する集積セルセグメントのうちの一方の集積セルセグメントの一端部をプラスの前記外部接続端子に、他方の集積セルセグメントの一端部をプラスの前記接続端子に、それぞれ接続するプラスの出力取り出しリード線と、
裏面の封止部材内に配置され、隣接する集積セルセグメントのうちの一方の集積セルセグメントの他端部をマイナスの前記接続端子に、他方の集積セルセグメントの他端部をマイナスの前記外部接続端子に、それぞれ接続するマイナスの出力取り出しリード線と
を具備し、
前記各出力取り出しリード線は前記分割線に対して実質的に平行に配線され、かつ
前記端子箱内に位置するプラスおよびマイナスの前記接続端子間はプラスおよびマイナスの前記外部接続端子間を通過するリード線により直列接続されることを特徴とする。
【００１４】
この太陽電池モジュールでは、端子箱内でリード線を直列接続しているので、やはりリード線の層間絶縁部材を増加させる必要がない。また、リード線および出力取り出しリード線を各々の集積セルセグメントの端部から端子箱まで分割線に対して実質的に平行に配線すればよいので、製造作業が容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
まず、本発明に係る太陽電池モジュールの基本的な構造を以下に示す従来例、参照例１、比較例１および参照例２を参照して説明する。
【００１７】
（従来例）
図１に従来の標準的な太陽電池モジュールの平面図を示す。図１に示すように、ガラス基板１上に、一方向に沿って複数段の単位薄膜太陽電池セル１０が直列に接続された集積セル１１が形成されている。この集積セル１１の両端に、半田付けされた半田メッキ銅箔からなるバスバー電極２１、２２が形成されている。
バスバー電極２１からは出力取り出しリード線３１が、バスバー電極２２からは出力取り出しリード線３２がそれぞれ封止部材（図示せず）の内部から外部へと引き出されている。この太陽電池モジュールは例えばセル集積段が５０段であり、ＶOC＝４０Ｖである。
【００１８】
図１に示す太陽電池モジュールは例えば以下のようにして製造される。ガラス基板１上に透明電極膜を製膜する。この透明電極に対してレーザースクライブを５０本実施する。次に、光電変換半導体層を製膜する。この光電変換半導体層に対してレーザースクライブを５１本実施する。次いで、裏面電極を製膜する。この裏面電極に対してレーザースクライブを５１本実施する。周囲絶縁のためのレーザー加工を４本実施する。バスバー電極２１、２２を取り付けた後、出力取り出しリード線３１、３２を取り付ける。最後に、封止樹脂と裏面保護フィルムで裏面を封止し、出力取り出しリード線３１、３２を外部へ取り出す。
【００１９】
（参照例１）
図２に参照例１に係る高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図２に示すように、ガラス基板１上に、一方向に沿って複数段の単位薄膜太陽電池セル１０が直列に接続された集積セルが形成され、この集積セルを集積方向に直交する方向に沿って２列に分割することにより集積セルセグメント１２、１３が形成されている。これらの集積セルセグメント１２、１３の両端に、半田付けされた半田メッキ銅箔からなるバスバー電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが形成されている。バスバー電極２１ａからは出力取り出しリード線３１が、バスバー電極２２ｂからは出力取り出しリード線３２がそれぞれ封止部材（図示せず）の内部から外部へと引き出されている。集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとが、封止部材の内部に埋設されたリード線３３により接続され、２つの集積セルセグメント１２、１３が直列に接続されている。この太陽電池モジュールはセル集積段が図１の２倍の１００段であり、ＶOC＝８０Ｖである。
【００２０】
図２に示す太陽電池モジュールは例えば以下のようにして製造される。ガラス基板１上に透明電極膜を製膜する。この透明電極に対してレーザースクライブを５０本実施する。次に、光電変換半導体層を製膜する。この光電変換半導体層に対してレーザースクライブを５１本実施する。次いで、裏面電極を製膜する。この裏面電極に対してレーザースクライブを５１本実施する。この工程までは図１の場合と全く同様である。その後、周囲絶縁のためのレーザー加工を４本実施し、集積セル分割のためのレーザー加工を１本実施する。バスバー電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを取り付けた後、出力取り出しリード線３１、３２を取り付け、集積セルセグメント間の直列接続用のリード線３３を取り付ける。最後に、封止樹脂と裏面保護フィルムで裏面を封止し、出力取り出しリード線３１、３２を外部へ取り出す。
【００２１】
なお、集積セルを分割する方法（膜の除去方法）は、レーザー加工に限らず、サンドブラスト加工またはグラインダー加工などを用いることもできる。
【００２２】
（比較例１）
比較のために、単位太陽電池セルの幅を狭くすることにより集積段数を標準のものの２倍にした高出力電圧太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
この太陽電池モジュールはセル集積段が図１の２倍の１００段であり、ＶOC＝８０Ｖである。
【００２３】
ガラス基板上に透明電極膜を製膜する。この透明電極に対してレーザースクライブを１００本実施する。次に、光電変換半導体層を製膜する。この光電変換半導体層に対してレーザースクライブを１０１本実施する。次いで、裏面電極を製膜する。この裏面電極に対してレーザースクライブを１０１本実施する。周囲絶縁のためのレーザー加工を４本実施する。バスバー電極を取り付けた後、出力取り出しリード線を取り付ける。最後に、封止樹脂と裏面保護フィルムで裏面を封止し、出力取り出しリード線を外部へ取り出す。
【００２４】
以上の従来例、参照例１および比較例１の太陽電池モジュールについて、集積段数、ＶOC、レーザー加工本数の増加を表１にまとめて示す。
【００２５】
【表１】
0004571326.tif 000002
【００２６】
表１からわかるように、参照例１の太陽電池モジュールでは標準的なものの２倍の高電圧を得るために増加させるべきレーザー加工の本数が、比較例１のものよりも大幅に少ない。このように、参照例１の太陽電池モジュールは、加工時間の増加を最小限にとどめて出力電圧の高い太陽電池モジュールを提供できる。
【００２７】
（参照例２）
図３に参照例２に係る高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図３に示すように、ガラス基板１上に、一方向に沿って複数段の単位薄膜太陽電池セル１０が直列に接続された集積セルが形成され、この集積セルを集積方向に直交する方向に沿って３列に分割することにより集積セルセグメント１４、１５、１６が形成されている。これらの集積セルセグメント１４、１５、１６の両端に、半田付けされた半田メッキ銅箔からなるバスバー電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成されている。バスバー電極２１ａからは出力取り出しリード線３１が、バスバー電極２２ｃからは出力取り出しリード線３２がそれぞれ封止部材（図示せず）の内部から外部へと引き出されている。集積セルセグメント１４の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１５の他端のバスバー電極２１ｂとがリード線３３ａにより接続され、集積セルセグメント１５の一端のバスバー電極２２ｂと集積セルセグメント１６の他端のバスバー電極２１ｃとがリード線３３ｂにより接続され、３つの集積セルセグメント１４、１５、１６が直列に接続されている。これらのリード線３３ａ、３３ｂは封止部材の内部に埋設されている。この太陽電池モジュールはセル集積段が図１の３倍の１５０段であり、ＶOC＝１２０Ｖである。
【００２８】
上記の参照例１および参照例２の太陽電池モジュールのように、本発明では標準的な太陽電池モジュール（図１）に対して、集積セルの分割数に対応する倍数の出力電圧が得られ、しかも上述したように加工時間の増加による生産性の低下は最小限に抑えられる。
【００２９】
次に、太陽電池モジュールにおける、適切なリード線の配線手法を以下の比較例２（図４）および参照例３（図５）を参照して説明する。なお、図４および図５において、図２と同じ部材には同じ符号を付けている。
【００３０】
（比較例２）
図４にリード線の配線手法が不適切な高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図４に示すように、この太陽電池モジュールの基本的な構造は図２に示すものと同様である。
【００３１】
図４においては、集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとを接続するリード線３３と、バスバー電極２２ｂから引き出される出力取り出しリード線３２（またはバスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１）とが、３次元的に交差するように配線されている。このため、リード線３１、３２、３３と集積セルセグメントとの間の層間絶縁層（通常の封止部材）４１だけでなく、出力取り出しリード線３２（または３１）とリード線３３との間の層間絶縁層４２も設けることが必要になる。この場合、層間絶縁層４２のために余分な材料と工数が必要になるだけでなく、層間絶縁層４２の部分で裏面に局所的な盛り上がりが生じるとともに信頼性などに影響する。
【００３２】
（参照例３）
図５にリード線の配線手法が適切な参照例３に係る高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図５に示すように、この太陽電池モジュールの基本的な構造も図２に示すものと同様である。
【００３３】
図５においては、集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとを接続するリード線３３が、バスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１の末端とバスバー電極２２ｂから引き出される出力取り出しリード線３２の末端との間を通過して、これらのリード線が互いに３次元的に交差することがないように配線されている。
【００３４】
この場合、リード線３１、３２、３３と集積セルセグメントとの間の層間絶縁層（通常の封止部材）４１を設けるだけでよく、図４のように層間絶縁層４２も設ける必要はない。このため、余分な材料が用意する必要がなく、裏面に局所的な盛り上がりが生じることによる信頼性の低下もない。
【００３５】
次に、太陽電池モジュールにおける、プラスおよびマイナスの外部接続端子５１、５２を収容する端子箱の適切な配置手法を以下の参照例４（図６）を参照して説明する。なお、図６においては図２と同じ部材には同じ符号を付けているが、太陽電池セルは図示を省略している。
【００３６】
（参照例４）
図６に適切に配置された端子箱を有する参照例４に係る高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図６に示すように、この太陽電池モジュールの基本的な構造も図２に示すものと同様である。
【００３７】
図６においては、端子箱５０内においてリード線が直列接続されている。例えば、集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとを接続するリード線３３が、端子箱５０の内部でバスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１の末端に接続されたプラスの外部接続端子５１とバスバー電極２２ｂから引き出される出力取り出しリード線３２の末端に接続されたマイナスの外部接続端子５２との間を通過している。なお、図６における端子箱５０内でのリード線３３の結線方法は特に限定されない。そして、これらのリード線は互いに３次元的に交差することがないように配線されている。
【００３８】
この場合にも、参照例３と同様に、リード線３１、３２、３３と集積セルセグメントとの間の層間絶縁層（通常の封止部材）４１を設けるだけでよく、図４のように層間絶縁層４２も設ける必要はない。このため、余分な材料が用意する必要がなく、裏面に局所的な盛り上がりが生じることもない。また、この場合には端子箱５０の位置が特に限定されないため、設計の自由度が大きい。
【００３９】
次いで、リード線の配線工程を容易にするには、リード線をバスバー電極から斜めに配線するのではなく、リード線をバスバー電極に直交するように配線することが好ましい。この点を考慮して、本発明に係る太陽電池モジュールにおける、適切な端子箱の配置位置およびリード線の配線手法を以下の比較例３（図７）および実施例１（図８）を参照して説明する。図７および図８においても図２と同じ部材には同じ符号を付けているが、太陽電池セルは図示を省略している。
【００４０】
（比較例３）
図７にリード線の配線手法が不適切な高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図７においては、プラスおよびマイナスの外部接続端子５１、５２を収容する端子箱５０は集積セルセグメント１２、１３間を分割する分割線を跨ぐように設けられている。バスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１の末端はプラスの外部接続端子５１に接続され、バスバー電極２２ｂから引き出される出力取り出しリード線３２の末端は接続されたマイナスの外部接続端子５２との間を通過している。
【００４１】
しかし、図７では、端子箱５０の外部で、集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとを接続するリード線３３と、バスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１とが、３次元的に交差するように配線されている。この場合、図４の例と全く同様な問題が生じる。
【００４２】
（実施例１）
図８に端子箱の配置位置およびリード線の配線手法が適切な本発明の他の実施形態に係る高出力電圧太陽電池モジュールの平面図を示す。図８においては、プラスおよびマイナスの外部接続端子５１、５２を収容する端子箱５０は集積セルセグメント１２、１３間を分割する分割線を跨ぐように設けられている。また、端子箱５０内においてリード線が直列接続されている。例えば、バスバー電極２１ａから引き出される出力取り出しリード線３１、バスバー電極２２ｂから引き出される出力取り出しリード線３２、および集積セルセグメント１２の一端のバスバー電極２２ａと集積セルセグメント１３の他端のバスバー電極２１ｂとを接続するリード線３３のいずれも、各々の集積セルセグメント１２、１３の端部から端子箱５０まで、セグメント１２、１３間の分割線に対して実質的に平行に（各々のバスバー電極に実質的に直交するように）配線されている。さらに、リード線３３は、端子箱５０の内部でプラスの外部接続端子５１とマイナスの外部接続端子５２との間を通過し、各々のリード線は互いに３次元的に交差することがないように配線されている。この場合、リード線をバスバー電極に直交するように配線することにより、リード線の配線工程を簡便化という大きな効果が得られる。
【００４３】
図８に示したように、端子箱５０内でリード線を直列接続するための好適な方法を図９（Ａ）および（Ｂ）を参照して説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、集積セルセグメント１２、１３の一端のバスバー電極２１ａ、２１ｂからプラスの出力取り出しリード線３１ａ、３１ｂを、集積セルセグメント１２、１３の他端のバスバー電極２２ａ、２２ｂからマイナスの出力取り出しリード線３２ａ、３２ｂを取り出した状態で裏面を封止する。次に、図９（Ｂ）に示すように、各リード線の取り出し位置に端子箱５０を設置し、それぞれのリード線を端子箱５０に設けられた接続端子５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂに接続する。そして、端子箱５０内でプラスの接続端子５１ｂとマイナスの接続端子５２ａとを直列接続する。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、生産性を低下させることなく製造できる、出力電圧の高い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】  従来の標準的な太陽電池モジュールを示す平面図。
【図２】  参照例１における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図３】  参照例２における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図４】  比較例２における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図５】  参照例３における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図６】  参照例４における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図７】  比較例３における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図８】  本発明の実施例１における高出力電圧太陽電池モジュールを示す平面図。
【図９】  本発明の実施例１における高出力電圧太陽電池モジュールの製造方法を示す平面図。
【符号の説明】
１…ガラス基板
１０…太陽電池セル
１１…集積セル
１２、１３、１４、１５、１６…集積セルセグメント
２１、２１ａ〜２１ｃ、２２、２２ａ〜２２ｃ…バスバー電極
３１、３１ａ、３１ｂ、３２、３２ａ、３２ｂ…出力取り出しリード線
３３、３３ａ、３３ｂ…リード線
４１、４２…層間絶縁層
５０…端子箱
５１…プラスの外部接続端子
５２…マイナスの外部接続端子
【図１】
0004571326.tif 000003
【図２】
0004571326.tif 000004
【図３】
0004571326.tif 000005
【図４】
0004571326.tif 000006
【図５】
0004571326.tif 000007
【図６】
0004571326.tif 000008
【図７】
0004571326.tif 000009
【図８】
0004571326.tif 000010
【図９】
0004571326.tif 000011