(57)【要約】  太陽電池モジュール（１）は、受光面側が正極となるｎ型の第１結晶系太陽電池セルと、第１結晶系太陽電池セルと交互に並設されて受光面側が負極となるｐ型の第２結晶系太陽電池セルと、を備える。また、太陽電池モジュール（１）は、隣り合う第１結晶系太陽電池セルと第２結晶系太陽電池セルとの受光面側の電極同士を接続し、直径が０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲である円形の断面を有する６本以上の金属製の金属ワイヤー線（１１）からなる複数の受光面側接続配線と、隣り合う第１結晶系太陽電池セルと第２結晶系太陽電池セルとの受光面側と対向する裏面側の電極同士を接続する金属フィルム（１２）からなる裏面側接続配線と、を備えることを特徴とする。
2018142544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側が正極となるｎ型の第１結晶系太陽電池セルと、
前記第１結晶系太陽電池セルと交互に並設されて受光面側が負極となるｐ型の第２結晶系太陽電池セルと、
隣り合う前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの受光面側の電極同士を接続し、直径が０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲である円形の断面を有する６本以上の金属製の金属ワイヤー線からなる複数の受光面側接続配線と、
隣り合う前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの受光面側と対向する裏面側の電極同士を接続する金属フィルムからなる裏面側接続配線と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記裏面側接続配線の厚さが０．３ｍｍ以下であること、
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】
前記裏面側接続配線の裏面側にバックシートを備え、
前記裏面側接続配線が、厚さが５０μｍ以下の粘着層を介して前記バックシートに固定されていること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記受光面側接続配線の受光面側に受光面側保護部材を備え、
前記裏面側接続配線の裏面側にバックシートを備え、
前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面側の電極と、前記裏面側接続配線との接合面を除いて、前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルと前記受光面側接続配線と前記裏面側接続配線とが、前記受光面側保護部材と前記バックシートとの間において封止材により封止されており、
前記バックシートにおける前記裏面側接続配線側が、前記封止材より融点が高い熱可塑性樹脂からなり、
前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面側の電極と、前記裏面側接続配線とが直接接触していること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面側の電極と、前記裏面側接続配線とが、はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、異方性導電フィルムまたは導電性両面テープにより接合されていること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
受光面側が正極となるｎ型の第１結晶系太陽電池セルと、受光面側が負極となるｐ型の第２結晶系太陽電池セルと、を交互に配置する配置工程と、
隣り合う前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの受光面側の電極同士を、直径が０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲である円形の断面を有する６本以上の金属製の金属ワイヤー線からなる複数の受光面側接続配線により接続する受光面側接続工程と、
隣り合う前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの受光面側と対向する裏面側の電極同士を金属フィルムからなる裏面側接続配線により接続する裏面側接続工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記裏面側接続配線の厚さが０．３ｍｍ以下であること、
を特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記裏面側接続工程の前に、厚さが５０μｍ以下の粘着層を介して前記裏面側接続配線をバックシートの一面に固定して電極一体型バックシートを形成する工程を有し、
前記裏面側接続配線を前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面の電極に接触させて配置して、前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面の電極同士を前記裏面側接続配線により接続すること、
を特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記裏面側接続工程の後に、
受光面側保護部材上に、封止材のシートと、前記裏面側接続配線および前記受光面側接続配線により接続された前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルと、前記電極一体型バックシートとをこの順で積層し、加圧および加熱することにより、前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面側の電極と、前記裏面側接続配線とを直接接触させること、
を特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記裏面側接続工程では、前記第１結晶系太陽電池セルと前記第２結晶系太陽電池セルとの裏面側の電極と、前記裏面側接続配線とを、はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、異方性導電フィルムまたは導電性両面テープにより接合すること、
を特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽電池モジュールの保証期間が２５年程度に長期化している。太陽電池モジュールには、信頼性と高い光電変換効率とが要求されている。太陽電池モジュールの劣化において最も多いものは、太陽電池セル同士の接続部の断線である。断線故障の主な原因は、接続部の不良およびタブ線切れ不具合であることが知られている。タブ線切れ不具合は、タブ線の疲労によるものであり、特に隣り合う太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの表面から他方の太陽電池セルの裏面に回り込んで配設される、曲率の大きい部分で発生しやすい。【０００３】
これに対して、極性の異なる太陽電池セルを交互に配置して、すなわちｐ型太陽電池セルとｎ型太陽電池セルとを交互に配列して、一方の太陽電池セルの表面から他方の太陽電池セルの裏面へのタブ線の回り込みを無くすことが可能であることが知られている。特許文献１には、ｎ型シリコン基板が用いられて受光面が正極とされ裏面が負極とされたｎ型太陽電池セルと、ｐ型シリコン基板が用いられて受光面が負極とされ裏面が正極とされたｐ型太陽電池セルと、が交互に配置された太陽電池モジュールが開示されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、隣り合う太陽電池セルの受光面側のバスバー電極部同士が、金属製ワイヤーからなる表面側接続タブで接続されている。また、隣り合う太陽電池セルの裏面側のバスバー電極部同士が、ストライプ状の金属箔からなる裏面側接続タブで接続されている。【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、隣り合う太陽電池セルの受光面側のバスバー電極部同士が金属製リボンからなる表面側接続タブで接続され、隣り合う太陽電池セルの裏面側のバスバー電極部同士がストライプ状の金属箔からなる裏面側接続タブで接続されている。すなわち、隣り合う太陽電池セル同士がバス電極および接続タブを介して接続されるため、光電変換効率の大きな向上は見込めない。また、表面側接続タブの本数が裏面側接続タブの本数よりも少ないため、表面側においては表面側接続タブの本数が少ないことにより、電流源から表面側接続タブまでの実効的な電流の移動距離が長くなるので、電気抵抗が多くなり、光電変換効率の大きな向上は見込めない。【０００５】
一方、太陽電池モジュールの高光電変換効率化を図る方法として、太陽電池セル上のグリッド電極に、バスバー電極を介さずに直接多数の金属ワイヤー線を接合するマルチワイヤー方式が注目されている。マルチワイヤー方式では、金属線ワイヤー線の金属線の本数が増えることによって、電流源から金属ワイヤー線までの実効的な電流の移動距離が短くなるので、電気抵抗が少なくなり、太陽電池モジュールの高光電変換効率化を図ることが可能となる。【０００６】
マルチワイヤー方式を用いた技術として、特許文献２には、表面に透明導電膜を備える太陽電池セルと、透明導電膜に接して設けられ集電電極となるフィンガー電極と、前記フィンガー電極に直交して配置されインターコネクターとなる複数本の金属線とを有し、フィンガー電極が破線状に形成された太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１０３５３６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４６６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発明者等が特許文献２に記載の太陽電池モジュールを作製して評価したところ、ヒートサイクル試験において光電変換効率の低下が認められた。そして、ヒートサイクル試験で光電変換効率の低下する原因は、隣り合う太陽電池セルの受光面の電極と裏面の電極とを接続する金属線の本数の増加に起因した太陽電池セルの割れであることが判明した。すなわち、多数の金属線が、隣り合う太陽電池セルの間で曲げられて太陽電池セルに実装されるため、太陽電池セルにかかる負担が大きくなり太陽電池セルが割れることにより、光電変換効率が低下する。このことから、特許文献２に記載のマルチワイヤー方式を採用した太陽電池モジュールのように、多数の金属線を用いて隣り合う太陽電池セルの受光面の電極と裏面の電極とを接続すると、太陽電池セルに大きな応力が掛かり、太陽電池セルの割れを起こし易く、信頼性が低くなることが判明した。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率と信頼性とを向上可能な太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールは、受光面側が正極となるｎ型の第１結晶系太陽電池セルと、第１結晶系太陽電池セルと交互に並設されて受光面側が負極となるｐ型の第２結晶系太陽電池セルと、を備える。また、太陽電池モジュールは、隣り合う第１結晶系太陽電池セルと第２結晶系太陽電池セルとの受光面側の電極同士を接続し、直径が０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲である円形の断面を有する６本以上の金属製の金属ワイヤー線からなる複数の受光面側接続配線と、隣り合う第１結晶系太陽電池セルと第２結晶系太陽電池セルとの受光面側と対向する裏面側の電極同士を接続する金属フィルムからなる裏面側接続配線と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる太陽電池モジュールは、光電変換効率と信頼性とを向上可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を受光面側から見た模式上面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を受光面側と対向する裏面側から見た模式下面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを示す模式断面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セルを受光面側から見た模式上面図
【図５】本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セルを受光面側と対向する裏面側から見た模式下面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セルを示す模式断面図
【図７】本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セルを受光面側から見た模式上面図
【図８】本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セルを裏面側から見た模式下面図
【図９】本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セルを示す模式断面図
【図１０】本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セルの他の構成例を示す模式断面図
【図１１】本発明の実施の形態１にかかる金属フィルムとバックシートとが一体化された電極一体型バックシートの一例を示す模式下面図
【図１２】本発明の実施の形態１にかかる金属フィルムとバックシートとが一体化された電極一体型バックシートの一例を示す模式断面図
【図１３】本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セルとｐ型太陽電池セルとが金属ワイヤー線により接続された状態を示す模式上面図
【図１４】本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セルとｐ型太陽電池セルとが金属ワイヤー線により接続された状態を示す模式断面図
【図１５】本発明の実施の形態１にかかるラミネート前の積層体を示す模式上面図
【図１６】本発明の実施の形態１にかかるラミネート前の積層体を示す模式断面図
【図１７】実施例３においてｎ型太陽電池セルとｐ型太陽電池セルとの裏面上にリボン状の金属フィルムを配置して作製された太陽電池アレイを裏面側から見た模式下面図
【図１８】実施例３においてｎ型太陽電池セルとｐ型太陽電池セルとの裏面上にリボン状の金属フィルムを配置して作製された太陽電池アレイの模式断面図
【図１９】実施例３におけるラミネート前の積層体を示す模式上面図
【図２０】実施例３におけるラミネート前の積層体を示す模式断面図
【図２１】実施例３の太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を裏面側から見た模式下面図
【図２２】実施例３の太陽電池モジュールを示す模式断面図
【図２３】実施例４におけるラミネート前の積層体を示す模式上面図
【図２４】実施例４におけるラミネート前の積層体を示す模式断面図
【図２５】実施例４の太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を裏面側から見た模式下面図
【図２６】実施例４の太陽電池モジュールを示す模式断面図
【図２７】実施例１から実施例４および比較例１から比較例５の太陽電池モジュールの評価試験の結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１の太陽電池アレイのアレイ配線を受光面側から見た模式上面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１の太陽電池アレイのアレイ配線を受光面側と対向する裏面側から見た模式下面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１を示す模式断面図であり、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図１において矢印Ｘおよび矢印Ｙで示される直交する２方向を、それぞれ列方向および行方向と呼ぶ。なお、受光面側から見た図を上面図、反対の意裏側から見た図を下面図とする。
【００１５】
本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１は、列方向および行方向にマトリクス状に配列された２種類の太陽電池セル１０である、ｎ型太陽電池セル１０ｎおよびｐ型太陽電池セル１０ｐにより構成される太陽電池アレイを備える。ｎ型太陽電池セル１０ｎは、ｎ型結晶シリコン基板が用いられて、受光面が正極とされ、受光面と対向する裏面が負極とされた第１結晶系太陽電池セルである。ｐ型太陽電池セル１０ｐは、ｐ型結晶シリコン基板が用いられて受光面が負極とされ裏面が正極とされた第２結晶系太陽電池セルである。なお、以下では、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを区別しない場合には、単に太陽電池セル１０と呼ぶ場合がある。
【００１６】
太陽電池モジュール１の太陽電池アレイにおける各行には、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが交互に配置されている。各行に並ぶ複数のｎ型太陽電池セル１０ｎおよびｐ型太陽電池セル１０ｐは、受光面側接続配線である複数本の金属ワイヤー線１１および裏面側接続配線である金属フィルム１２により、隣接する太陽電池セル１０同士が電気的に直列接続されている。
【００１７】
また、図１において、各行の端部の太陽電池セル１０は、隣り合う行の端部の太陽電池セル１０と横タブ線１３により互いに電気的に直列接続されている。これにより、太陽電池モジュール１における全ての太陽電池セル１０が電気的に直列接続されている。また、直列接続の両端に位置する太陽電池セル１０の金属フィルム１２には、端子ボックスに接続する図示しないケーブルが接続される。
【００１８】
図１および図３に示すように、各行において隣接するｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの受光面側には、ｎ型太陽電池セル１０ｎの受光面側の正極の電極とｐ型太陽電池セル１０ｐの受光面側の負極の電極とを電気的に直列接続する複数本の金属ワイヤー線１１が設けられている。なお図１から図３においては、太陽電池セル１０の電極は省略している。太陽電池セル１０の電極の詳細については後述する。金属ワイヤー線１１は、列方向に沿って互いに平行に延びている。金属ワイヤー線１１により互いに接続された隣り合うｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとにより太陽電池セル１０の組が構成されている。すなわち、金属ワイヤー線１１は、同じ組における、ｎ型太陽電池セル１０ｎの受光面に設けられた正極の電極とｐ型太陽電池セル１０ｐの受光面側の負極の電極とに接合されている。これにより、各行内の複数のｎ型太陽電池セル１０ｎおよびｐ型太陽電池セル１０ｐが、複数の金属ワイヤー線１１によるマルチワイヤー方式により電気的に直列接続されている。
【００１９】
また、図１および図３に示すように、各行において隣接するｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの裏面側には、ｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面側の負極の電極とｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面側の正極の電極とを電気的に直列接続する金属フィルム１２が設けられている。金属フィルム１２は、列方向に沿って互いに平行に延びている。金属フィルム１２は、異なる組間で隣り合う太陽電池セル１０の組における、一方の太陽電池セル１０の裏面側の電極と、他方の太陽電池セル１０の裏面側の電極と、を電気的に直列接続する。すなわち、金属ワイヤー線１１は、同じ組における、ｎ型太陽電池セル１０ｎの受光面に設けられた正極の電極とｐ型太陽電池セル１０ｐの受光面側の負極の電極とに接合されている。
【００２０】
複数の太陽電池セル１０は、透光性樹脂からなる封止材２２により封止され、封止材２２の受光面側に透光性の受光面側保護部材であるガラス基板２１が設けられ、封止材２２の裏面側に裏面側保護部材であるバックシート２３が設けられている。封止材２２には、エチレン酢酸ビニル共重合体（Ethylene-Vinyl  Acetate：ＥＶＡ）等の透光性を有する熱硬化性の樹脂を用いることができる。受光面側保護部材には、透明ガラス、透明フィルム等の透光性材料を用いることができる。
【００２１】
バックシート２３には、単層の樹脂シートまたは樹脂シートが複数積層された積層樹脂シートを用いることができる。本実施の形態１では、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）製のバックシートを用いる。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎを受光面側から見た模式上面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎを受光面側と対向する裏面側から見た模式下面図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎを示す模式断面図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ線における断面図である。ｎ型太陽電池セル１０ｎは、ｎ型太陽電池セルとして量産化されている一般的な太陽電池セルの構造を有し、光電変換効率が最大２０％程度のものである。
【００２３】
ｎ型太陽電池セル１０ｎは、結晶系半導体基板を用いた結晶系太陽電池セルである。ｎ型太陽電池セル１０ｎにおいては、ｎ型の半導体基板であるｎ型シリコン基板からなるｎ型シリコン層３１の受光面側に、ボロン拡散によって不純物拡散層であるｐ型不純物拡散層３２が形成されている。ｎ型シリコン基板は、単結晶シリコン基板でもよく、多結晶シリコン基板でもよい。
【００２４】
そして、ｎ型シリコン層３１とｐ型不純物拡散層３２との接合面付近に空乏層３３が構成されている。また、ｎ型シリコン層３１の受光面側の表面には、テクスチャー構造として図示しない微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。また、ｎ型シリコン層３１の受光面側の表面には、反射防止膜が設けられてもよい。
【００２５】
また、ｎ型太陽電池セル１０ｎの受光面側、すなわちｐ型不純物拡散層３２上の受光面側には、銀およびガラスを含む電極材料により構成されて細長形状を有する複数の受光面電極であるグリッド電極３４が、底面においてｐ型不純物拡散層３２に電気的に接続して設けられている。すなわち、複数のグリッド電極３４が、正極電極として働く受光面電極を構成する。
【００２６】
一方、ｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面側、すなわちｎ型シリコン層３１の裏面側には、アルミニウムおよびガラスを含む電極材料からなる裏面アルミニウム電極３５が裏面の全面を覆って設けられている。すなわち、裏面アルミニウム電極３５が、負極電極として働く裏面電極を構成する。
【００２７】
複数本の金属ワイヤー線１１は、金属ワイヤー線１１の長手方向と、ｎ型太陽電池セル１０ｎのグリッド電極３４の長手方向と、が直交した状態でグリッド電極３４上に配置されている。図４においては、ｎ型太陽電池セル１０ｎの受光面側における金属ワイヤー線１１の配置位置を点線で示している。また、金属フィルム１２は、金属フィルム１２の長手方向と、ｎ型太陽電池セル１０ｎのグリッド電極３４の長手方向と、が直交した状態で裏面アルミニウム電極３５上に配置されている。図５においては、ｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面側における金属フィルム１２の配置位置を点線で示している。
【００２８】
図７は、本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セル１０ｐを受光面側から見た模式上面図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セル１０ｐを裏面側から見た模式下面図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セル１０ｐを示す模式断面図であり、図７におけるＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【００２９】
ｐ型太陽電池セル１０ｐは、結晶系半導体基板を用いた結晶系太陽電池セルである。ｐ型太陽電池セル１０ｐにおいては、ｐ型の半導体基板であるｐ型シリコン基板からなるｐ型シリコン層４１の受光面側に、リン拡散によって不純物拡散層であるｎ型不純物拡散層４２が形成されている。そして、ｐ型シリコン層４１とｎ型不純物拡散層４２との接合面付近に空乏層４３が構成されている。また、ｐ型シリコン層４１の受光面側の表面には、テクスチャー構造として図示しない微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。また、ｐ型シリコン層４１の受光面側の表面には、反射防止膜が設けられてもよい。
【００３０】
また、ｐ型太陽電池セル１０ｐの受光面側、すなわちｎ型不純物拡散層４２の受光面側には、銀およびガラスを含む電極材料により構成されて細長形状を有する複数のグリッド電極４４が、底面においてｎ型不純物拡散層４２に電気的に接続して設けられている。すなわち、複数のグリッド電極４４が、負極電極として働く受光面電極を構成する。
【００３１】
一方、ｐ型シリコン層４１の裏面には、シリコン窒化膜からなる裏面パッシベーション膜４６が全体にわたって設けられている。なお、裏面パッシベーション膜４６には、シリコン酸化膜を用いてもよい。裏面パッシベーション膜４６には、ｐ型シリコン層４１の裏面に達するドット状のコンタクトホール４６ａが設けられている。そして、裏面パッシベーション膜４６上には、コンタクトホール４６ａを埋めるとともに裏面パッシベーション膜４６の全面を覆って、アルミニウムおよびガラスを含む電極材料からなる裏面アルミニウム電極４５が設けられている。すなわち、裏面アルミニウム電極４５が、正極として働く裏面電極を構成する。
【００３２】
複数本の金属ワイヤー線１１は、金属ワイヤー線１１の長手方向と、ｐ型太陽電池セル１０ｐのグリッド電極４４の長手方向と、が直交した状態でグリッド電極４４上に配置されている。図７においては、ｐ型太陽電池セル１０ｐの受光面側における金属ワイヤー線１１の配置位置を点線で示している。また、金属フィルム１２は、金属フィルム１２の長手方向と、ｐ型太陽電池セル１０ｐのグリッド電極４４の長手方向と、が直交した状態で裏面アルミニウム電極４５上に配置されている。図８においては、ｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面側における金属フィルム１２の配置位置を点線で示している。
【００３３】
また、コンタクトホール４６ａ内においては、ｐ型シリコン層４１と裏面アルミニウム電極４５の間に、アルミニウムとシリコンの合金層４７が形成されている。また、ｐ型シリコン層４１の裏面側における合金層４７に隣接する領域には、裏面アルミニウム電極４５からアルミニウムがｐ型シリコン層４１の裏面側に拡散されてｐ型シリコン層４１よりもｐ型不純物濃度が高いｐ＋領域である裏面電界（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ：ＢＳＦ）層４８が形成されている。裏面アルミニウム電極４５は、合金層４７およびＢＳＦ層４８を介してｐ型シリコン層４１に電気的に接続している。
【００３４】
図７から図９に示すｐ型太陽電池セル１０ｐは、ｎ型太陽電池セル１０ｎと同じサイズで形成された、裏面不動態型セル（Passivated  Emitter  and  Rear  Cell：ＰＥＲＣ）である。ＰＥＲＣセルは、太陽電池セルの裏面のｐ型シリコン層とアルミニウム電極との界面で起こる再結合を、太陽電池セルの裏面に設けたパッシベーション膜を用いて低減して、光電変換効率の向上を図ることが可能な太陽電池セルである。裏面にパッシベーション膜を備えない一般的なｐ型単結晶太陽電池セルの光電変換効率は、１６％程度である。これに対して、ＰＥＲＣセルを用いると２０％程度まで光電変換効率を向上させることが可能である。
【００３５】
一般的には、ｐ型太陽電池セルに比べてｎ型太陽電池セルの方が発電される電流が大きい。このため、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが交互に直列接続された場合には、ｎ型太陽電池セル１０ｎが発電する電流量とｐ型太陽電池セル１０ｐが発電する電流量とにおいて、電流量の差が生じる。そして、この電流量の差、すなわち出力差に起因して太陽電池モジュールの光電変換効率にロスが発生する。また、ｎ型太陽電池セル１０ｎが発電する電流量とｐ型太陽電池セル１０ｐが発電する電流量とに差がある場合には、たとえバイパスダイオードを備えた場合でも、発電する電流量の少ないｐ型太陽電池セルはホットスポットになり易い。そして、バックシートの熱による変色の発生、またははんだ不良によりダイオード常時通電が生じ、その後ダイオード不良、はんだ不良部の更なる発熱、という状態の発生もあり得る。
【００３６】
このため、本実施の形態１では、高光電変換効率を実現可能なタイプのｐ型太陽電池セルをｐ型太陽電池セル１０ｐに用いることにより、ｐ型太陽電池セル１０ｐの発電特性をｎ型太陽電池セル１０ｎの発電特性に近づけている。具体的には、ｐ型太陽電池セル１０ｐに上述したＰＥＲＣセルを用いることにより、ｐ型太陽電池セル１０ｐの発電特性をｎ型太陽電池セルの発電特性に近づけている。
【００３７】
すなわち、本実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎは、光電変換効率が最大２０％程度のｎ型太陽電池セルである。一方、ＰＥＲＣセルであるｐ型太陽電池セル１０ｐも、２０％程度の光電変換効率を有する。そして、本実施の形態１では、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの発電時の電流量の差が±５％以内とされている。これにより、本実施の形態１では、極性の異なるｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを交互に直列接続しながら、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとにおける発電電流量のバランスを取ることができ、ホットスポットの発生および出力差に起因した光電変換効率のロスの発生を防止することができる。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の形態１にかかるｐ型太陽電池セル１０ｐの他の構成例を示す模式断面図である。ｐ型太陽電池セル１０ｐの発電特性を、ｎ型太陽電池セル１０ｎの発電特性に近づけるために高光電変換効率を実現可能なタイプのｐ型太陽電池セルとしては、上述したＰＥＲＣセルの他に、図１０に示すＱセル社製のＱ．ＡＮＴＵＭセル（登録商標）のように、シリコン基板を通り抜ける光を反射させて発電に再利用する太陽電池セルを用いることができる。
【００３９】
図１０に示す太陽電池セルでは、ｐ型の半導体基板であるｐ型シリコン基板からなるｐ型シリコン層５１の受光面側に、ｎ型不純物拡散層５２と空乏層５３と受光面電極としての複数のグリッド電極５４とが設けられている。また、ｐ型シリコン層５１の裏面側においては、ｐ型シリコン層５１と裏面アルミニウム電極５５との間に反射コーティング層５６として金属層が設けられている。この太陽電池セルでは、ｐ型シリコン層５１を裏面側に通り抜ける光を反射コーティング層５６で反射させて発電に再利用することにより、光電変換効率を向上させることができる。特に、この技術は、光を透過しやすい薄い太陽電池セルに適用すると効果が大きい。たとえば、厚みが１５０μｍ以下の太陽電池セルに適用すると、光電変換効率の向上効果が大きい。反射コーティング層５６は、たとえばｐ型シリコン層５１の裏面側に金属膜を成膜することにより形成できる。
【００４０】
また、電気的に直列に接続されるｐ型太陽電池セル１０ｐとｎ型太陽電池セル１０ｎとの発電特性を近づけるために、ｐ型太陽電池セルとｎ型太陽電池セルとに同じ構造の太陽電池セル用いて、ｐ型太陽電池セルのセルサイズをｎ型太陽電池セルのセルサイズよりも大きくしてもよい。すなわち、発電特性が同じｐ型太陽電池セルとｎ型太陽電池セルとのセルサイズの違いにより、それぞれの太陽電池セルの電流値を制御して、ｐ型太陽電池セルの発電特性をｎ型太陽電池セルの発電特性に近づけることも可能である。
【００４１】
金属ワイヤー線１１は、金属製のワイヤー線からなる金属配線である。金属ワイヤー線１１の断面形状は、円形が好ましい。金属ワイヤー線１１の断面形状が円形であることにより、金属ワイヤー線１１に当たった太陽光は、様々な方向に反射する反射光となり、反射光が太陽電池セル１０に入射して光電変換効率の向上に寄与する。
【００４２】
金属ワイヤー線１１の断面形状が楕円形である場合には、複数本の金属ワイヤー線１１の配列方向が楕円の長軸方向に沿うように複数本の金属ワイヤー線１１を並べると、太陽電池セル１０の受光面における金属ワイヤー線１１により日陰になる領域が多くなる。これにより、太陽電池セル１０に入射する太陽光が少なくなり、太陽電池セル１０の光電変換効率が低下する。また、複数本の金属ワイヤー線１１の配列方向が楕円の短軸向に沿うように複数本の金属ワイヤー線１１を並べると、金属ワイヤー線１１とグリッド電極との接触面積が少なくなる。これにより、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接合面積が少なくなり、金属ワイヤー線１１がグリッド電極３４，４４から外れやすくなるため、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接続信頼性に劣る。
【００４３】
これに対して、金属ワイヤー線１１の断面形状が円形である場合には、太陽電池セル１０の光電変換効率と、金属ワイヤー線１１とグリッド電極との接続信頼性と、のバランスが適切に保持され、さらにグリッド電極への接続時に断面の周方向の位置合わせが不要である。
【００４４】
金属ワイヤー線１１の直径は、０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲が好ましい。すなわち、マルチワイヤー方式において用いる金属ワイヤー線１１の直径には、適切な範囲がある。金属ワイヤー線１１の直径が０．２ｍｍより細い場合には、グリッド電極３４，４４との接触面積が小さくなる。これにより、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接合面積が小さくなるため、金属ワイヤー線１１がグリッド電極３４，４４から外れやすくなるため、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接続信頼性に劣る。また、金属ワイヤー線１１の直径が１．０ｍｍより太い場合には、太陽電池セル１０の受光面における金属ワイヤー線１１により日陰になる領域が多くなる。これにより、太陽電池セル１０に入射する太陽光が少なくなり、太陽電池セル１０の光電変換効率が低下する。
【００４５】
金属ワイヤー線１１の本数は、例えば四つ角に丸い面取り形状を有する１５６ｍｍ角の太陽電池セル１０の場合は、６本から１６本の範囲が好ましい。本実施の形態１では、金属ワイヤー線１１の本数を７本としている。金属ワイヤー線１１の本数が６本より少ない場合には、グリッド電極３４，４４の抵抗成分の影響を受けやすく、光電変換効率が低下する。金属ワイヤー線１１の本数が１７本より多い場合には、グリッド電極３４，４４の抵抗成分は減少するが、太陽電池セル１０の受光面における金属ワイヤー線１１により日陰になる領域が多くなる。これにより、太陽電池セル１０に入射する太陽光が少なくなり、太陽電池セル１０の光電変換効率が低下する。
【００４６】
このような金属ワイヤー線１１として、例えば導電率の高い銅製ワイヤーが用いられる。金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接続方法には、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との間に接合物を介在させて接合する接合方法を用いることができる。金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との間に入れる接合物としては、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との間に、はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ：ＡＣＦ）または導電性両面テープを用いることができる。はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、ＡＣＦまたは導電性両面テープを用いることにより、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接続を強固にすることができる。
【００４７】
また、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接続方法には、金属ワイヤー線１１をグリッド電極３４，４４に接触させた状態で、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との上からテープ、シートまたはゲルなどで押さえ付ける方法を用いることができる。金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との上からテープ、シートまたはゲルなどで押さえ付ける場合には、テープ、シートまたはゲルは光透過性に優れた透明のものが用いられる。その他にも、封止材を利用した圧接を用いることができる。
【００４８】
本実施の形態１では、予めはんだがコーティングされた金属ワイヤー線１１を用いて、金属ワイヤー線１１をグリッド電極３４，４４に押さえつけながら加熱することで、はんだが溶融し、金属ワイヤー線１１がグリッド電極３４，４４に接合する。
【００４９】
金属フィルム１２は、箔、フィルムまたは膜からなり、金属ワイヤー線１１よりも幅広の金属配線である。本実施の形態では、金属箔、金属フィルムまたは金属膜を総称して、金属フィルムと呼ぶ。金属フィルム１２は、平坦なフィルム形状を有し、太陽電池セル１０の裏面の裏面アルミニウム電極３５，４５とを面接続するため、裏面アルミニウム電極３５，４５との接続抵抗を低抵抗化することができ、また、太陽電池セル１０に掛かる応力を低減することができる。
【００５０】
金属フィルム１２の材料には、たとえば導電率の高い銅が用いられる。本実施の形態１では、金属フィルム１２として金属箔である銅箔を用いている。太陽電池セル１０同士を接続する金属フィルム１２の数量は、特に限定されず、１枚以上でもよく、２枚以上でもよい。複数枚のリボン状の金属フィルム１２を用いてもよい。本実施の形態１では、金属フィルム１２として１枚の銅箔を用いている。
【００５１】
太陽電池セル１０の裏面は光を当てる必要が無いため、金属フィルム１２は、低電気抵抗の接合が維持され、且つ太陽電池セル１０に応力を与えない形状が好ましい。すなわち、不透明なバックシートを用いた太陽電池モジュール構造の場合には、太陽電池セル１０の裏面は太陽光を透過させる必要がないので、隣り合う太陽電池セル１０同士の接続は、マルチワイヤ方式を用いる必要はない。そして、箔状、フィルム状または膜状の接続配線を用いることにより、太陽電池セル１０に掛かる応力を低減でき、セル割れによる不具合を低減できる。
【００５２】
金属フィルム１２の厚さは、０．０２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下が好ましい。金属フィルム１２の厚さが０．０２ｍｍ未満の場合は、金属フィルム１２の電気抵抗が大きくなり、さらに金属フィルム１２のハンドリングが難しくなる。また、金属フィルム１２の厚さが０．３ｍｍよりも厚い場合には、太陽電池セル１０の裏面の裏面アルミニウム電極３５，４５の表面と金属フィルム１２とにより形成される段差に起因してラミネート時に太陽電池セル１０に応力が掛かり、太陽電池セル１０にセル割れが発生ししやすくなる。また、金属フィルム１２の導電性を考慮すれば、金属フィルム１２の厚みは０．３ｍｍ以下で十分である。
【００５３】
金属フィルム１２を用いて太陽電池セル１０同士を接続する方法としては、バックシートとは別個に設けた単体の金属フィルム１２としての金属箔または金属リボンを太陽電池セル１０の裏面の裏面アルミニウム電極３５，４５の表面に接合する方法がある。金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接続方法には、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との間に接合物を介在させて接合する接合方法を用いることができる。金属フィルム１２と太陽電池セル１０の裏面の裏面アルミニウム電極３５，４５との間に入れる接合物としては、はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、ＡＣＦまたは導電性両面テープを用いることができる。はんだ、導電性接着剤、金属ペースト、ＡＣＦまたは導電性両面テープを用いることにより、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接続を強固にすることができる。
【００５４】
また、他の方法として、金属フィルム１２とバックシートとが一体化された電極一体型バックシートを裏面アルミニウム電極３５，４５の表面に載置し、太陽電池モジュールをラミネート形成することにより、金属フィルム１２を用いて太陽電池セル１０同士を接続する方法がある。
【００５５】
金属フィルム１２とバックシートとを一体化する方法としては、バックシートの片面に対して金属メッキを施す方法、バックシートに金属箔を熱圧着する方法、接着剤を用いて金属フィルム１２をバックシートに貼り付ける方法などが適用可能である。いずれの方法の場合も、バックシートに金属箔を一体化させた後に、エッチングによる金属箔のパターニングが必要である。
【００５６】
図１１は、本発明の実施の形態１にかかる金属フィルム１２とバックシート２３とが一体化された電極一体型バックシートの一例を示す模式下面図である。図１２は、本発明の実施の形態１にかかる金属フィルム１２とバックシート２３とが一体化された電極一体型バックシートの一例を示す模式断面図であり、図１１におけるＩＩＸ−ＩＩＸ線における断面図である。バックシート２３に金属フィルム１２を一体化させることで、バックシート２３に裏面配線機能を付与することが可能である。
【００５７】
図１１および図１２示す電極一体型バックシート２４は、予め形成したバックシート２３の一面側に粘着層６１を形成し、粘着層６１を介して金属フィルム１２をバックシート２３の一面に固定することにより形成されている。予めバックシート２３に金属フィルム１２を固定することにより、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極４５との接合を容易にすることが可能である。この場合、粘着層６１の厚みは、１５μｍ以上、５０μｍ以下が好ましい。粘着層６１の厚みが１５μｍ未満の場合には、粘着層６１を構成する材料のハンドリングが困難となる。粘着層６１の厚みが５０μｍより厚い場合には、粘着層６１が金属フィルム１２に沿って変形することが困難になる、熱膨張による変位が大きくなる、太陽電池モジュールの裏面が柔らかくなり外力によりセル割れが発生しやすくなる、等の問題が生じる。
【００５８】
また、太陽電池セル１０の裏面における金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５とを接続するその他の方法には、金属ワイヤー線１１とグリッド電極３４，４４との接合と同様の方法を用いることができる。
【００５９】
単体の金属フィルム１２を用いる方法、または金属フィルム１２とバックシート２３とを一体化した電極一体型バックシート２４を用いる方法のいずれの方法でも、裏面アルミニウム電極３５，４５と金属フィルム１２との平面同士を接続するため、すなわち裏面アルミニウム電極３５，４５の表面と金属フィルム１２の表面とを接続する。この場合には、一般的なタブ線接続、すなわち裏面アルミニウム電極３５，４５をバス電極を介してタブ線に接続する場合と比較して、太陽電池セル１０に掛かる応力が広く分散され、太陽電池セル１０のセル割れが発生し難い、という効果が得られる。
【００６０】
なお、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接合面積が大きい場合には、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との熱膨張差に起因して太陽電池セル１０にセル割れが発生する可能性が考えられる。したがって、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接合面積が大きい場合には、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接合は、多数の点接続であることが好ましい。多数の点接続の一例としては、例えば１０ｍｍ間隔で格子点状に半田ペーストを裏面アルミニウム電極３５，４５に印刷し、半田ペーストを介して金属フィルム１２を裏面アルミニウム電極３５，４５に接続する。
【００６１】
ＡＣＦまたは導電性接着剤を用いる場合、金属フィルム１２の全面にＡＣＦまたは導電性接着剤を塗布するとコストが掛かるうえ、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との熱膨張差に起因して太陽電池セル１０にセル割れが発生する可能性がある。このため、ＡＣＦまたは導電性接着剤を用いる場合も、金属フィルム１２の全面にＡＣＦまたは導電性接着剤を配置せずに、金属フィルム１２の面内において隙間をあけてＡＣＦまたは導電性接着剤を部分的に配置して、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５とを接合することが好ましい。
【００６２】
また、封止材を利用した圧接を用いる場合は、熱膨張差に起因して金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５とにかかる応力は小さいが、金属フィルム１２の表面の劣化に起因した接触不良が懸念される。このため、金属フィルム１２は、ニッケル（Ｎｉ）メッキ銅箔、錫（Ｓｎ）メッキ銅箔、銀（Ａｇ）メッキ銅箔などの、酸化による導電不良を起こさない材料を選択する必要がある。
【００６３】
上記のように金属ワイヤー線１１の断面形状が円形である場合でも、隣り合う太陽電池セルのうち一方の太陽電池セルの表面から他方の太陽電池セルの裏面に回り込ませて多数の金属ワイヤーを配設すると、曲率の大きい部分で太陽電池セルに大きな応力が掛かり、太陽電池セルのセル割れが発生しやすくなることが、発明者等の検討により明らかとなった。そして、マルチワイヤー方式を採用することにより、配線本数が増えることにより、太陽電池セルのセル割れがより発生しやすくなることが明らかとなった。
【００６４】
そこで、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１では、同じ行に配置される太陽電池セル１０として、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを交互に配置している。これにより、隣り合うｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの間で、受光面側から裏面側に金属ワイヤ一線１１を渡す必要が無くなり、金属ワイヤ一線１１は、屈曲することなく直線状態でｎ型太陽電池セル１０ｎのグリッド電極３４とｐ型太陽電池セル１０ｐのグリッド電極４４とを接続する。
【００６５】
したがって、金属ワイヤ一線１１の屈曲に起因して太陽電池セル１０への応力が掛かることが無く、金属ワイヤ一線１１から掛かる応力に起因した太陽電池セル１０のセル割れを防止することができる。また、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを交互に配置することにより、金属ワイヤ一線１１を曲げる必要が無く、バス電極を用いないためバス線へ金属ワイヤ一線１１の位置合わせも不要であり、金属ワイヤ一線１１の接続工程が簡素化される。さらに、バス電極を用いないため、バス電極に起因した接続不良も発生しない。
【００６６】
つぎに、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１の製造方法について説明する。ここでは、金属フィルム１２とバックシート２３とを一体化した電極一体型バックシート２４を用いる場合について説明する。まず、公知の方法により、ｎ型太陽電池セル１０ｎとＰＥＲＣセルであるｐ型太陽電池セル１０ｐとが形成される。
【００６７】
図１３は、本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが金属ワイヤー線１１により接続された状態を示す模式上面図である。図１４は、本発明の実施の形態１にかかるｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが金属ワイヤー線１１により接続された状態を示す模式断面図であり、図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが、図１３および図１４に示すように受光面側を上側にして隣り合わせて配置される。ここで、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとは、ｎ型太陽電池セル１０ｎのグリッド電極３４の長手方向と、ｐ型太陽電池セル１０ｐのグリッド電極４４の長手方向とが、同一方向であり且つｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの配列方向と直交する状態で配置される。これにより、太陽電池セル１０の組が形成される。同様にして、２５組の太陽電池セル１０の組が形成される。
【００６８】
つぎに、直径０．２ｍｍの銅線の表面にはんだがメッキされたはんだメッキ銅線である金属ワイヤー線１１が、ｎ型太陽電池セル１０ｎのグリッド電極３４およびｐ型太陽電池セル１０ｐのグリッド電極４４と直交した状態で、グリッド電極３４上およびグリッド電極４４上に配置される。そして、金属ワイヤー線１１が位置ずれを起こさないように、金属ワイヤー線１１を上から押さえつけながら金属ワイヤー線１１の表面のはんだを熱溶融することにより、金属ワイヤー線１１がグリッド電極３４およびグリッド電極４４に接着され、図１３および図１４に示すようにｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとが金属ワイヤー線１１により接続される。
【００６９】
つぎに、ＰＥＴからなる太陽電池用のバックシートにおける封止材２２側となる面に、溶剤で溶かした粘着剤が塗布され、溶剤を乾燥させることで厚さ約３５μｍの粘着層６１が形成される。そして、粘着層６１上にニッケル（Ｎｉ）メッキ圧延銅箔からなる金属フィルム１２を配置して、粘着層６１により金属フィルム１２をバックシート２３に接着する。これにより、図１１および図１２に示すように、金属フィルム１２とバックシート２３とが一体化された電極一体型バックシート２４が形成される。
【００７０】
図１５は、本発明の実施の形態１にかかるラミネート前の積層体２５を示す模式上面図である。図１６は、本発明の実施の形態１にかかるラミネート前の積層体２５を示す模式断面図であり、図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。なお、図１５においては、電極一体型バックシート２４のうち、バックシート２３と粘着層６１とを透過して見た状態を示している。受光面側保護部材である白板ガラスからなるガラス基板２１の上に、ＥＶＡシートからなる太陽電池用の封止材シート２２ａが載置される。つぎに、２５組の太陽電池セル１０の組が、金属ワイヤー線１１側をガラス基板２１側にしてアレイ状に封止材２２のシート上に配置される。また、端子ボックスに結線するための横タブ線１３および端子ボックスケーブルが封止材２２のシート上に配置される。
【００７１】
その上に金属フィルム１２をｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面アルミニウム電極３５およびｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面アルミニウム電極４５に合わせて電極一体型バックシート２４を載せ、図１５および図１６に示すラミネート前の積層体２５を形成する。その後、ラミネート前の積層体２５を真空熱ラミネータでたとえば１５０℃で３０分間、加圧および加熱することにより熱圧着して、図１から図３に示す構造の太陽電池モジュール１が得られる。その後、電極一体型バックシート２４上に端子ボックスケーブルに接続する図示しない端子ボックスが電極一体型バックシート２４上に配置される。
【００７２】
上述したように、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１においては、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを交互に並べることにより、ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを電気的に直列接続する配線である金属ワイヤー線１１と金属フィルム１２を全て曲がりのないストレートの状態で使用可能とした。これにより、隣り合う太陽電池セル１０を接続する配線の曲がりに起因して太陽電池セル１０にかかる応力を低減することができ、太陽電池セル１０のセル割れを防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１においては、受光面側におけるｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの接続にマルチワイヤー方式を用いることにより、太陽電池セル１０において発電位置から金属ワイヤー線１１までの実効的な電流の移動距離が短くなるので、電気抵抗が少なくなり、太陽電池モジュール１の光電変換効率を向上させることができる。
【００７４】
また、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１においては、受光面側におけるｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの接続に、平坦なフィルム形状を有する金属フィルム１２による面接続を用いるため、金属フィルム１２と裏面アルミニウム電極３５，４５との接続抵抗を低抵抗化することができ、また、太陽電池セル１０に掛かる応力を低減することができる。
【００７５】
また、本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１によれば、隣り合う太陽電池セル１０同士の接続に起因した太陽電池セル１０のセル割れを防止するとともに、太陽電池セル１０の光電変換効率を向上させることができ、光電変換効率と信頼性とを向上可能な太陽電池モジュールが得られる。
【００７６】
つぎに、具体的な実施例に基づいて説明する。
【００７７】
実施例１．
上述した実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造方法に従って太陽電池モジュールを作製し、実施例１の太陽電池モジュールとした。ｎ型太陽電池セル１０ｎおよびｐ型太陽電池セル１０ｐには、１５６ｍｍ角、厚さ１７５μｍのサイズの太陽電池セルを用いた。ｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの発電時の電流量の差が±５％以内とされている。金属ワイヤー線１１としては、直径０．２ｍｍの７本のはんだメッキ銅線を使用した。
【００７８】
また、外径が１７００ｍｍ×９００ｍｍ、厚みが０．２ｍｍのＰＥＴからなるバックシートにおける金属フィルム１２側に配置される側の面には、溶剤で溶かした粘着剤を塗布し、溶剤を乾燥させることで厚さ約５０μｍの粘着層６１を形成した。そして、粘着層６１上に厚さ０．０６ｍｍのＮｉメッキ圧延銅箔を載せることで電極一体型バックシート２４を形成した。ガラス基板には、外径が１６００ｍｍ×８００ｍｍ、厚さが３．２ｍｍの白板ガラスを用いた。封止材シート２２ａには、厚さが０．６ｍｍのＥＶＡからなる太陽電池用の封止材シートを用いた。
【００７９】
実施例２．
金属ワイヤー線１１として「直径０．２ｍｍの７本のはんだメッキ銅線」の代わりに、「直径１．０ｍｍの６本のはんだメッキ銅線」を使用したこと以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、実施例２の太陽電池モジュールとした。
【００８０】
実施例３．
実施例３では、以下の工程以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、実施例３の太陽電池モジュールとした。図１７は、実施例３においてｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの裏面上にリボン状の金属フィルム１２を配置して作製された太陽電池アレイ６２を裏面側から見た模式下面図ある。図１８は、実施例３においてｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの裏面上にリボン状の金属フィルム１２を配置して作製された太陽電池アレイ６２の模式断面図であり、図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における断面図である。
【００８１】
実施例３では、図１３および図１４に示すように接続した２５組の太陽電池セル１０の組を裏面を上向きにして１０列×５行に並べ、横タブ線１３および端子ボックスケーブルを配置した。そして、図１７および図１８に示すように、金属フィルム１２として幅が１０ｍｍ、厚さが５０μｍの錫（Ｓｎ）メッキ銅箔を、ｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面アルミニウム電極３５上およびｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面アルミニウム電極４５上に合わせて２列に載せた。錫（Ｓｎ）メッキ銅箔の太陽電池セル１０側の一面には、ＡＣＦ６３が配置されている。そして、はんだが溶融しない温度で熱ロールによりＡＣＦを各錫（Ｓｎ）メッキ銅箔に熱圧着することで、図１７および図１８に示すように１０列×５行の太陽電池アレイ６２を作製した。
【００８２】
図１９は、実施例３におけるラミネート前の積層体６４を示す模式上面図である。図２０は、実施例３におけるラミネート前の積層体６４を示す模式断面図であり、図１９におけるＸＸ−ＸＸ線における断面図である。図２１は、実施例３の太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を裏面側から見た模式下面図である。図２２は、実施例３の太陽電池モジュールを示す模式断面図であり、図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線における断面図である。
【００８３】
ガラス基板２１の上に、封止材シート２２ａ、太陽電池アレイ６２、封止材シート２２ａ、バックシート２３をこの順で積層して、図１９および図２０に示すラミネート前の積層体６４を形成した。その後、ラミネート前の積層体６４を真空熱ラミネータで加圧および加熱することにより熱圧着して、図２１および図２２に示す構造の実施例３の太陽電池モジュールを得た。
【００８４】
実施例４．
図２３は、実施例４におけるラミネート前の積層体６６を示す模式上面図である。図２４は、実施例４におけるラミネート前の積層体６６を示す模式断面図であり、図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線における断面図である。図２５は、実施例４の太陽電池モジュールの太陽電池アレイのアレイ配線を裏面側から見た模式下面図である。図２６は、実施例４の太陽電池モジュールを示す模式断面図であり、図２５におけるＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線における断面図である。
【００８５】
実施例４では、まず、実施例１と同様にしてｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとを金属ワイヤー線１１により接続して２５組の太陽電池セル１０の組を形成した。
【００８６】
つぎに、白板ガラスからなるガラス基板２１の上に、厚さが０．８ｍｍであり熱軟化温度が約６０℃の熱架橋性ポリオレフィンからなる太陽電池用の封止材シート２２ａとを配置した。つぎに、２５組の太陽電池セル１０の組を、金属ワイヤー線１１側をガラス基板２１側にしてアレイ状に封止材２２のシート上に配置した。また、端子ボックスに結線するための横タブ線１３および端子ボックスケーブルを封止材２２のシート上に配置した。
【００８７】
その上に厚さが７０μｍでありニッケル（Ｎｉ）メッキを施した電解銅箔からなる金属フィルム１２をｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面アルミニウム電極３５およびｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面アルミニウム電極４５に合わせて載せ、横タブ線１３とはんだで接合した。その上に、２層構成の積層バックシート６５を載せ、図２３および図２４に示すラミネート前の積層体６６を形成した。積層バックシート６５には、熱可塑型ポリオレフィンからなり太陽電池モジュール１の内部側に配置される内側バックシート層６５ａと、ポリエチレンテレフタレートからなり太陽電池モジュール１の外面側に配置される外側バックシート層６５ｂと、が積層された積層バックシート６５を用いた。
【００８８】
その後、ラミネート前の積層体６６を真空熱ラミネータでたとえば１５０℃で３０分間、加圧および加熱することにより熱圧着して、図２５および図２６に示す構造の太陽電池モジュールが得られる。その後、端子ボックスケーブルに接続する図示しない端子ボックスを積層バックシート６５上に配置した。
【００８９】
積層バックシート６５の内側バックシート層６５ａのポリオレフィンが軟化する１５０℃でラミネートを行うことにより、熱軟化温度が約６０℃の熱架橋性ポリオレフィンからなる太陽電池用の封止材シート２２ａは、溶融して太陽電池セル１０を覆う。一方、内側バックシート層６５ａのポリオレフィンは、軟化して接着性を示すものの、溶融流動しない。このため、内側バックシート層６５ａのポリオレフィンは、ｎ型太陽電池セル１０ｎの裏面アルミニウム電極３５およびｐ型太陽電池セル１０ｐの裏面アルミニウム電極４５と、金属フィルム１２と、の間に入っていかない。これにより、金属フィルム１２は、裏面アルミニウム電極３５および裏面アルミニウム電極４５に確実に押しつけられるため、裏面アルミニウム電極３５および裏面アルミニウム電極４５と、金属フィルム１２と、の良好な電気的接合を実現できる。
【００９０】
比較例１．
比較例１では、上記のｎ型太陽電池セル１０ｎにおける構成部のｎ型とｐ型とが逆とされたｐ型太陽電池セルを１０列×５行に並べて、一般的に用いられている太陽電池モジュールを作製した。ｐ型太陽電池セルは、外径が１５６ｍｍ角、厚さが１７５μｍであり、ｐ型シリコン基板の受光面に設けられたｎ型不純物拡散層が負極とされ、ｐ型シリコン基板の裏面が正極とされている。ｐ型太陽電池セルの受光面側には、銀ペーストを印刷焼成により形成した複数のグリッド電極およびグリッド電極に直交する方向に延びる４本のバス電極が設けられている。ｐ型太陽電池セルの裏面側は、上記のｎ型太陽電池セル１０ｎと同様に裏面アルミニウム電極が全面に形成され、その上に４本のバス電極が形成されている。
【００９１】
同じ行において隣り合うｐ型太陽電池セル同士は、一方のｐ型太陽電池セルの受光面側のバス電極と他方のｐ型太陽電池セルの裏面側のバス電極とに４本のタブ線をはんだ付けすることで電気的に直列に相互接続されている。タブ線は、はんだコートされた銅線であり、はんだを溶融することでバス電極に接合されている。タブ線は、隣り合うｐ型太陽電池セル間で、受光面側から裏面側に渡すために大きく曲げられて配置されている。また、隣り合う列の端部のｐ型太陽電池セル同士は、はんだコートされた銅線である横タブにより電気的に直列に相互接続されている。これにより、すべてのｐ型太陽電池セルが電気的に直列接続されている。
【００９２】
比較例２．
比較例１と同じｐ型太陽電池セルのみを１０列×５行に並べたことと、ｐ型太陽電池セルの上に厚さ０．４ｍｍのＥＶＡ封止材を載せ、さらに厚さ０．２ｍｍのＰＥＴバックシートを載せて真空熱ラミネータで加圧および加熱することにより熱圧着したこと以外は、実施例１と同様にして、マルチワイヤー方式により太陽電池モジュールを作製した。
【００９３】
比較例３．
金属ワイヤー線１１として「直径０．２ｍｍの７本のはんだメッキ銅線」の代わりに、「直径１．０ｍｍの６本のはんだメッキ銅線」を使用したこと以外は、比較例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、比較例３の太陽電池モジュールとした。
【００９４】
比較例４．
金属ワイヤー線１１として「直径０．２ｍｍの７本のはんだメッキ銅線」の代わりに、「直径０．１５ｍｍの７本のはんだメッキ銅線」を使用したこと以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、比較例４の太陽電池モジュールとした。
【００９５】
比較例５．
金属ワイヤー線１１として「直径０．２ｍｍの７本のはんだメッキ銅線」の代わりに、「直径１．５ｍｍの６本のはんだメッキ銅線」を使用したこと以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、比較例５の太陽電池モジュールとした。
【００９６】
（評価試験）
上記のようにして作製した実施例１から実施例４および比較例１から比較例５の太陽電池モジュールについて、ソーラシュミレータを用いて初期最大出力を測定した。さらに、−４０℃と１０５℃との２つの温度におけるヒートサイクル試験を１０００サイクル実施し、ヒートサイクル試験後における各太陽電池モジュールのヒートサイクル後最大出力を測定した。実施例１から実施例４および比較例１から比較例５の太陽電池モジュールの測定結果を図２７に示す。図２７は、実施例１から実施例４および比較例１から比較例５の太陽電池モジュールの評価試験の結果を示す図である。
【００９７】
実施例１の太陽電池モジュールは、隣り合うｎ型太陽電池セル１０ｎとｐ型太陽電池セル１０ｐとの間で、受光面側から裏面側に金属ワイヤ一線１１を渡す必要が無く、バス電極を使用しないためバス電極への位置合わせも不要である。このため、実施例１の太陽電池モジュールは、金属ワイヤー線１１の接続不良、すなわち金属ワイヤ一線１１が外れることがなくなっている。また、実施例１の太陽電池モジュールは、マルチワイヤー方式を採用することにより、比較例１の太陽電池モジュールの初期最大出力の１．１２５倍となり、光電変換効率が１２．５％向上した。
【００９８】
実施例２の太陽電池モジュールは、金属ワイヤー線１１の直径および本数が異なること以外は実施例１の太陽電池モジュールと同様の構成を有する。このため、実施例２の太陽電池モジュールは、金属ワイヤー線１１の接続不良がなくなっている。また、実施例２の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュールと同様に、マルチワイヤー方式を採用することにより比較例１の太陽電池モジュールの初期最大出力の１．１倍となり、光電変換効率が１０．０％向上した。
【００９９】
実施例３の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュールと同様のマルチワイヤー方式を採用している。このため、実施例３の太陽電池モジュールは、金属ワイヤー線１１の接続不良がなくなっている。また、実施例３の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュールと同様に、マルチワイヤー方式を採用することにより比較例１の太陽電池モジュールの初期最大出力の１．１２５倍となり、光電変換効率が１２．５％向上した。
【０１００】
実施例４の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュールと同様のマルチワイヤー方式を採用している。このため、実施例４の太陽電池モジュールは、金属ワイヤー線１１の接続不良がなくなっている。また、実施例４の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュールと同様に、マルチワイヤー方式を採用することにより比較例１の太陽電池モジュールの初期最大出力の１．１２５倍となり、光電変換効率が１２．５％向上した。
【０１０１】
上記のように、実施例１，２，３，４の太陽電池モジュールは、初期最大出力も高く、ヒートサイクル後における最大出力の低下も認められない。一方、比較例１，２，３，４，５の太陽電池モジュールではヒートサイクル後に大幅な最大出力の低下が認められた。
【０１０２】
比較例１の太陽電池モジュールは、マルチワイヤー方式を採用した実施例と比較して、初期最大出力が低かった。この結果よりマルチワイヤー方式が発電効率の向上に有効であることがわかる。解析の結果、比較例１の太陽電池モジュールは、ヒートサイクル後のセル割れが見られなかったことから信頼性は良好であると考えられる。
【０１０３】
また、解析の結果、比較例２および比較例３の太陽電池モジュールでは、ヒートサイクル後に太陽電池モジュールのセル割れが２００カ所以上に発生しており、初期最大出力が低いことの主要因であると考えられる。
【０１０４】
比較例４の太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールのセル割れは認められなかった。これは、金属ワイヤー線１１の直径が細すぎるために、金属ワイヤー線１１の接続不良が発生しているため、すなわち金属ワイヤー線１１がグリッド電極から外れているために、金属ワイヤー線１１に起因したセル割れが発生していないと考えられる。
【０１０５】
また、比較例４の太陽電池モジュールは、ヒートサイクル後の最大出力の解析結果から、金属ワイヤー線１１とグリッド電極との接続不良により、すなわち金属ワイヤー線１１がグリッド電極から外れていることにより、出力が低下していることがわかった。比較例４の太陽電池モジュールのセル割れが認められなかった理由は、接続不良に伴う応力緩和によると考えられる。
【０１０６】
比較例５の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールのセル割れは５０ヶ所に留まっていたが、初期最大出力が低かった。解析の結果、比較例５の太陽電池モジュールは、実施例１の太陽電池モジュール同様にマルチワイヤー方式を採用しているが、金属ワイヤー線が太すぎるために、太陽電池セルに入射する太陽光が少なくなり、太陽電池セルの光電変換効率が低下したことが初期最大出力が低いことの主要因であると考えられる。
【０１０７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  太陽電池モジュール、１０  太陽電池セル、１０ｎ  ｎ型太陽電池セル、１０ｐ  ｐ型太陽電池セル、１１  金属ワイヤー線、１２  金属フィルム、１３  横タブ線、２１  ガラス基板、２２  封止材、２２ａ  封止材シート、２３  バックシート、２４  電極一体型バックシート、２５，６４，６６  積層体、３１  ｎ型シリコン層、３２  ｐ型不純物拡散層、３３，４３，５３  空乏層、３４，４４，５４  グリッド電極、３５，４５，５５  裏面アルミニウム電極、４１  ｐ型シリコン層、４２  ｎ型不純物拡散層、４６  裏面パッシベーション膜、４６ａ  コンタクトホール、４７  合金層、４８  裏面電界層、５１  ｐ型シリコン層、５２  ｎ型不純物拡散層、５６  反射コーティング層、６１  粘着層、６２  太陽電池アレイ、６５  積層バックシート、６５ａ  内側バックシート層、６５ｂ  外側バックシート層。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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