(57)【要約】【課題】信頼性を向上させることができる。【解決手段】熱硬化型の第１フィンガー部４ａと、熱硬化型の第１バスバー部４ｂと、を備えた太陽電池１であって、前記第１バスバー部４ｂは、中央部の幅が端部の幅より狭い太陽電池１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化型の第１フィンガー部と、熱硬化型の第１バスバー部と、を備えた太陽電池であって、
前記第１バスバー部は、中央部の幅が端部の幅より狭い太陽電池。
【請求項２】
前記熱硬化型の第１バスバー部は、１ｗｔ％以上の樹脂を含む請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記太陽電池は受光面及び裏面を有し、
前記第１フィンガー部と前記第１バスバー部と、が前記裏面にあり、
熱硬化型の第２フィンガー部と、熱硬化型の第２バスバー部と、が前記受光面にあって、前記第２バスバー部は、中央部の幅と端部の幅が同等である請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第２フィンガー部の本数が前記第１フィンガー部の本数より少なく、
前記第２バスバー部の幅が前記第１バスバー部の中央部の幅より狭い請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
熱硬化型の第１フィンガー部と、熱硬化型の第１バスバー部と、前記第１バスバー部に接続された配線材と、を備えた太陽電池モジュールであって、
前記第１バスバー部は、中央部の幅が端部の幅より狭く、
前記配線材は、半田により前記第１バスバー部と接続される太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記配線材と前記第１バスバー部の側面との間には、前記半田によるフィレットを有する請求項５記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記第１バスバー部の中央部の幅は、前記配線材の幅より広い請求項５又は６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記太陽電池モジュールは、受光面及び裏面を有する太陽電池を含み、
前記第１フィンガー部と前記第１バスバー部と、が前記裏面にあり、
熱硬化型の第２フィンガー部と、熱硬化型の第２バスバー部と、が前記受光面にあって、前記第２バスバー部は、中央部の幅と端部の幅が同等である請求項５〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第２フィンガー部の本数が前記第１フィンガー部の本数より少なく、
前記第２バスバー部の幅が前記第１バスバー部の中央部の幅より狭い請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記太陽電池は、凹凸構造を有した半導体基板を含み、
前記第１バスバー部の厚さが前記凹凸構造の凹凸差より大きい請求項８〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷が小さいエネルギー源として、太陽電池が大いに注目されている。太陽電池の一例として、下記の特許文献１に示されるように、太陽電池のバスバー部の幅が一定の電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３７３６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、バスバー部の幅が一定の電極であるため、バスバー部と太陽電池との間で応力が発生し、長期の信頼性を鑑みた際に太陽電池がその応力の影響を受ける恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る太陽電池は、熱硬化型の第１フィンガー部と、熱硬化型の第１バスバー部と、を備えた太陽電池であって、前記第１バスバー部は、中央部の幅が端部の幅より狭い。
【０００６】
本発明に係る太陽電池モジュールは、熱硬化型の第１フィンガー部と、熱硬化型の第１バスバー部と、前記第１バスバー部に接続された配線材と、を備えた太陽電池モジュールであって、前記第１バスバー部は、中央部の幅が端部の幅より狭く、前記配線材は、半田により前記第１バスバー部と接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る太陽電池および太陽電池モジュールは、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池の受光面側平面図と裏面側平面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側平面図と裏面側平面図である。
【図４】図３のＡＡ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池、太陽電池モジュールについて以下で詳細に説明する。
【００１０】
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
（太陽電池）
図１〜２を参照しながら、本発明の一実施形態に係る太陽電池１について説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、太陽電池１の受光面側平面図であり、図１（ｂ）は、裏面側平面図である。
【００１３】
太陽電池１の受光面側には、光電変換部２上に形成された熱硬化型のフィンガー部３ａと熱硬化型のバスバー部３ｂとからなる受光面側電極３を備えている。フィンガー部３ａは、光電変換部２で発生した電子又は正孔の一方のキャリアを収集する電極であって、厚さが２０〜６０μｍ、幅が５０〜１００μｍ、ピッチが１〜３ｍｍで例えば６０本設けられる。バスバー部３ｂは、フィンガー部３ａで収集したキャリアを集める電極であって、厚さが２０〜６０μｍ、幅が１〜２μｍで例えば２本設けられている。ここで、上述した幅とは電極幅を意味する。つまり、フィンガー部３ａにあってはフィンガー部３ａの短手方向の幅を意味し、バスバー部３ｂにあってはバスバー部３ｂの短手方向の幅を意味する。なお、本実施形態では、後述するフィンガー部４ａとバスバー部４ｂとは説明が前後するが、フィンガー部３ａを第２フィンガー部、バスバー部３ｂを第２バスバー部と定義する。また、熱硬化型のフィンガー部３ａおよびバスバー部３ｂとは、銀量９０〜９９ｗｔ％、樹脂量１〜１０ｗｔ％で、例えば、一定量の樹脂が含有する中（例えば、１０％の樹脂が含有）、銀量が樹脂量の９倍であり、断面形状が例えば、角が丸まっていると共に、受光面側電極３の側面と太陽電池１との間にテイル部を有した略台形状のものを意味する。ここで、テイル部とは、電極３の側面の上底から下底に向かって丸み帯びたアーネシの曲線を有することを意味する。
【００１４】
一方、太陽電池１の裏面側には、光電変換部２上に形成された熱硬化型のフィンガー部４ａと熱硬化型のバスバー部４ｂとからなる裏面側電極を備えている。フィンガー部４ａは、光電変換部２で発生した電子又は正孔の他方のキャリアを収集する電極であって、厚さが１０〜６０μｍ、幅が５０〜１５０μｍ、ピッチが０．２〜３ｍｍで例えば２００本設けられる。フィンガー部４ａは、裏面側であるため、光を受光し難い面であることと抵抗の低減の関係からフィンガー部３ａより本数を多くしている。バスバー部４ｂは、フィンガー部４ａで発生したキャリアを集める電極であって、幅が異なる中央部と端部とで構成されている。中央部は、厚さが１０〜３０μｍ、幅が０．５〜２ｍｍ、端部は、厚さが１０〜３０μｍ、幅が１〜３ｍｍである。バスバー部４ｂは、各々が端部から中央部に向かって細くなるようなくびれ形状のくびれ部分を有している。例えば、端部が厚さ１０〜３０μｍ、幅１〜３ｍｍ、中央部が厚さ１０〜３０μｍ、幅０．５〜２ｍｍである。ここで、上述した幅とは電極幅を意味する。つまり、フィンガー部４ａにあってはフィンガー部４ａの短手方向の幅を意味し、バスバー部４ｂにあってはバスバー部４ｂの短手方向の幅を意味する。なお、本実施形態では、フィンガー部４ａを第１フィンガー部、バスバー部４ｂを第１バスバー部と定義する。また、熱硬化型のフィンガー部４ａおよびバスバー部４ｂとは、銀量９０〜９９ｗｔ％、樹脂量１〜１０ｗｔ％、例えば、一定量の樹脂が含有する中、銀量が樹脂量の９倍であり、断面形状が例えば、角が丸まっていると共に、電極４の側面と太陽電池１との間にテイル部を有した略台形状のものを意味する。ここで、テイル部とは、裏面側電極４の側面の上底から下底に向かって丸み帯びたアーネシの曲線を有することを意味する。
【００１５】
なお、本実施形態では、バスバー部４ｂは長手方向及び短手方向に対して対称形となっている。
【００１６】
次に、図２を参照しながら、太陽電池１の断面構成について以下で説明する。
【００１７】
図２は、太陽電池１の断面図であって、図１のＡＡ断面図である。
【００１８】
太陽電池１は、上述した通り、光電変換部２と、受光面側電極と、裏面側電極とを備える。ここでは、受光面側電極としてバスバー部３ｂが図示されており、裏面側電極としてバスバー部４ｂの中央部が図示されている。
【００１９】
光電変換部２は、テクスチャー構造を備えた構成である。テクスチャー構造とは、光電変換部２上に設けられた凹凸形状である。例えば、その凹凸差１０μｍであり、凸部と凸部の間隔が１５μｍである。なお凹部と凹部との間隔が１５μｍである。
【００２０】
光電変換部２は、ｎ型の結晶性シリコン基板２ａの受光面側に、真性の非晶質シリコン層２ｂと、ｐ型の非晶質シリコン層２ｃと、透明導電層２ｄとをこの順で有している。
【００２１】
また、光電変換部２は、ｎ型の結晶性シリコン基板２ａの裏面側に、真性の非晶質シリコン層２ｅと、ｎ型の非晶質シリコン層２ｆと、透明導電層２ｇとをこの順で有している。
【００２２】
受光面側のバスバー部３ｂの幅と裏面側のバスバー部４ｂの中央部の幅とを比較すると、バスバー部３ｂの中央部の幅は、バスバー部４ｂの幅よりも狭くなっている。
【００２３】
以上より、本実施形態の太陽電池１は、熱硬化型のフィンガー部４ａおよびバスバー部４ｂからなる電極であるため、バスバー部４ｂの熱応力について中央部の熱応力が高い場合、太陽電池１の反る角度が大きくなってしまう。しかし、バスバー部４ｂの中央部の幅が端部の幅より狭いため、中央部での熱応力を緩和することができる。それは、加熱硬化の際、加熱状態で軟化し、冷却状態で硬化するため、冷却状態において熱収縮による応力が発生する。熱硬化型の電極は、例えば、１００℃以上の温度で加熱することにより硬化する電極である。一方、焼成型の電極は、ガラスフリットを含み、例えば、６００℃以上の温度で加熱することにより焼成する電極である。
【００２４】
バスバー部４ｂは、裏面側にあるため、受光面側に比べて光の受光が少ないので遮光ロスの影響がすくないことと抵抗の低減の関係から、中央部の幅が端部の幅より狭い方が好ましい。特に端部においては、幅が太い方が抵抗の低減の観点から好ましい。
【００２５】
更に、バスバー部４ｂには、一定量の樹脂が含有しているため、バスバー部４ｂの中央部において、熱応力をさらに緩和することができ、太陽電池１の反りを抑制することができる。例えば、バスバー部の幅が違うメッキ電極を用いた場合では、熱応力により、バスバー部の幅の狭い部分を起点として、太陽電池からバスバー部が剥れ易くなってしまう。それは、メッキ電極では、光電変換部２との密着が弱いうえに、熱応力を緩和する力が弱いためである。特に、上述したように、バスバー部４ｂの中央部では、幅が狭い熱硬化型の電極であるため、熱応力を緩和することができる。その結果、バスバー部４ｂの太陽電池１からの剥れや太陽電池の反りを抑制でき、太陽電池１の信頼性が高くすることができる。更に、本実施形態では、一定量の樹脂に対し、その約９倍の銀を含んでいる熱硬化型のバスバー部４ｂであるため、電極として、低い抵抗を保ちつつ、光に対する反射率も高くすることができる。
【００２６】
また、太陽電池１は、裏面側のフィンガー部４ａの本数が受光面側のフィンガー部３ａの本数より多い構成である。このため、太陽電池１が受光面及び裏面のそれぞれのフィンガー部３ａ，４ａ及びバスバー部３ｂ，４ｂから受ける応力の差により、太陽電池１では反りが生じ易い。特に太陽電池１の中央部で反ってしまうと、反りの角度が大きくなってしまう。しかし、本実施形態では、バスバー部４ｂの中央部の幅を端部の幅より狭くしているため、中央部での反りの影響を緩和でき、太陽電池１の反りを低減させることができる。その結果、太陽電池１の信頼性を向上させることができる。なお、熱硬化型のフィンガー部３ａ，４ａおよびバスバー部３ｂ，４ｂが太陽電池１に与える応力の大きさは、これら電極の体積に依存する。
【００２７】
（太陽電池モジュール）
次に、図３〜４を参照しながら、本実施形態に係る太陽電池モジュール５について説明する。
【００２８】
図３（ａ）は、太陽電池モジュール５の受光面側平面図であり、図３（ｂ）は、太陽電池モジュール５の裏面側平面図である。
【００２９】
太陽電池モジュール５の受光面において、バスバー部３ｂは、配線材６に接続されている。バスバー部３ｂは配線材６によって覆われているため、バスバー部３ｂは配線材６から露出しない構成である。
【００３０】
太陽電池モジュール５の裏面側において、バスバー部４ｂは配線材６に接続されている。バスバー部４ｂは、配線材６から露出する構成である。具体的には、バスバー部４ｂの少なくとも中央部の片面が配線材６から露出し、端部の両面が配線材６から露出している。ここで、バスバー部４ｂの中央部の片面とは、バスバー部４ｂの中央部における幅方向の側面を意味する。
【００３１】
図４は、太陽電池モジュール５の断面図であって、図３のＡＡ断面図である
太陽電池モジュール５は、半田７により配線材６がバスバー部３ｂおよびバスバー部４ｂに接続されている。
【００３２】
受光面側においては、配線材６との接続強度の関係から、バスバー部３ｂの幅が配線材６の幅より狭く、バスバー部３ｂと配線材６とが半田７によるフィレットを介して接続されていることが好ましい。本実施形態では、配線材６の幅より狭い幅のバスバー部３ｂの両側面に対して配線材６が半田７によるフィレットを介して接続されている。
【００３３】
裏面側においては、受光面側に比べて光の受光が少ないので遮光ロスの影響が少ないことと抵抗の低減の関係から、バスバー４ｂの幅は太い方が好ましい。そのため、バスバー部４ｂの中央部と端部の幅が配線材６より広い。そのようなバスバー部４ｂに配線材６を接続する場合、接続強度の観点からは、バスバー部４ｂに対して配線材６が半田７のフィレットを介して接続されていることが好ましい。本実施形態では、バスバー部４ｂの中央部と端部により形成されたくびれ部分を有するため、バスバー部４ｂの中央部の片側面に半田７のフィレットを形成させて接続させることができる。ここで、片側面の半田７のフィレットとは、バスバー部４ｂの端部と中央部とで構成されたくびれ形状のくびれ部分で形成された半田７によるフィレットである。更にその半田７のフィレットがくびれ部分で形成されているため、半田７のフィレットの接触面積を大きくすることができる。なお、受光面では両側面にフィレットがある。
【００３４】
そして、バスバー部３ｂ，４ｂに配線材６が接続された太陽電池１について、周知のモジュール化構造をとることにより、最終的な太陽電池モジュールとなる。
【００３５】
以上より、本実施形態の太陽電池モジュール５では、上述した太陽電池１の効果はもちろんのこと、配線６とバスバー部３ｂ，４ｂとの間に半田７のフィレットを介して接続しているため、配線材６と太陽電池１との接続強度が向上した太陽電池モジュール５となる。特に太陽電池１の裏面側においては、バスバー部４ｂは端部と中央部とで幅が異なり、中央部のくびれ部で半田７によるフィレットを形成しているため、配線材６と太陽電池１との接続強度が向上する。
【００３６】
また、バスバー部３ｂ，４ｂの厚さがｎ型の結晶性シリコン基板２ａの凹凸差より高くすることで、半田７のフィレットを形成し易くなり、上述した効果を奏し易くなる。
【００３７】
（太陽電池および太陽電池モジュールの製造方法）
太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３８】
光電変換部２は、ｎ型の結晶性シリコン基板２ａを含む。結晶性シリコン基板２ａの受光面側に真性の非晶質シリコン層２ｂと、ｐ型の非晶質シリコン層２ｃとをＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法で形成する。その後、ｎ型の結晶性シリコン基板２ａの裏面側に真性の非晶質シリコン層２ｅと、ｎ型の非晶質シリコン層２ｆとをＣＶＤ法で形成する。なお、この形成順番は逆でも構わない。
【００３９】
その後、ｐ型の非晶質シリコン層２ｃ上に透明導電層２ｄを形成し、ｎ型の非晶質シリコン層２ｆ上に透明導電層２ｇを形成する。この場合も、形成順番はどちらからでも構わない。
【００４０】
そして、透明導電層２ｄ上および透明導電層２ｇ上にスクリーン印刷法により、熱硬化型の銀ペーストを印刷して乾燥させ、受光面側電極と裏面側電極とを形成する。その際、銀量と樹脂量の重量比が約９０：１０となるように、銀ペーストには、銀量が約９０ｗｔ％、樹脂量が約１０ｗｔ％入っている。なお、バスバー部４ｂのくびれ形状は、スクリーン版をくびれ形状にすることにより形成することができる。
【００４１】
次に、太陽電池モジュール５の製造方法について説明する。
【００４２】
半田７を溶融固化することにより、太陽電池１のバスバー部３ｂ，４ｂに配線材６を接続する。その際、周知の半田７の溶融固化工程を用いるが、例えば、熱風と共に配線材６に対しピンを押した状態で半田７の溶融固化をする。そうすると、バスバー部３ｂ，４ｂと配線材６との間で半田７のフィレットが形成される。
【００４３】
そして、その後は、周知のラミネート技術によるモジュール化工程を経て、最終的な太陽電池モジュール５が完成する。
【００４４】
以上の製造方法により、本実施形態の効果を奏する太陽電池および太陽電池モジュールが得られる。
【００４５】
なお、本実施形態において、熱硬化型のバスバー部４ｂとして、一定の樹脂が含まれており、例えば、銀量が樹脂量の９倍（１０％の樹脂が含有）存在するが、バスバー部４ｂに樹脂が含まれていなくても良い。具体的には、６００℃以上で焼成した焼成型の電極でも良い。
【００４６】
受光面側のバスバー部４ｂのくびれ部は、曲線形状を有していても構わない。その際、幅は電極幅を意味する。また、光電変換部２は本実施形態には限定されない。光電変換機能を有するものでありさえすれば良く、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコンなど何でも良い。
【符号の説明】
【００４７】
１  太陽電池、２  光電変換部、３  表面電極、３ａ  フィンガー部、３ｂ  バスバー部、４  裏面電極、４ａ  フィンガー部、４ｂ  バスバー部、５  太陽電池モジュール、６  配線材、７  半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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