(57)【要約】【課題】発電効率の向上を図る太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】多接合型の太陽電池モジュールであって、外光を受光して発電する発電層ＧＬと、発電層ＧＬの受光面側に設けられたセル基板ＴＳと、セル基板ＴＳにて受光面よりも外光の進行側にのみ設けられた電極ＰＥ、ＮＥとを備え、セル基板ＴＳには、少なくとも一部の外光を発電層ＧＬに導くようにセル基板ＴＳの一部を除去した除去部ＬＧが設けられる。かかる構成によれば、除去部ＬＧを設けない場合と比べて、基板の除去厚さに応じてセル基板ＴＳによる光の吸収が抑制される。また、セル基板ＴＳの両面に電極ＰＥ、ＮＥを設ける場合と比べて、電極ＰＥ、ＮＥによる光の反射が抑制される。【選択図】図１
2013058704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多接合型の太陽電池モジュールであって、
外光を受光して発電する発電層と、
前記発電層の受光面側に設けられたセル基板と、
前記セル基板にて前記受光面よりも外光の進行側にのみ設けられた電極と
を備え、
前記セル基板には、少なくとも一部の外光を前記発電層に導くように前記セル基板の一部を除去した除去部が設けられる太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記除去部が、前記セル基板を貫通する孔として設けられる、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記除去部が、前記発電層の前記受光面に隣接する前記セル基板を完全に除去して設けられる、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記電極が、前記発電層の前記受光面とは反対側の面に設けられた表面電極と、前記セル基板の発電層形成面側の面に前記発電層を取り囲んで設けられた周囲電極とからなり、
前記除去部が、さらに周囲電極に隣接する前記セル基板を除去せずに設けられる、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記除去部には、透明樹脂が充填される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記透明樹脂が、所定の透過率、粘度、および硬化収縮率の特性を有する材料からなる、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記セル基板が、外光を直接受光する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記セル基板の発電層形成面側の面を支持する光透過支持基板をさらに備え、
前記光透過支持基板には、少なくとも一方の面に印刷された導電材料が設けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記光透過支持基板が前記セル基板に超音波接合される、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記発電層、前記セル基板、および前記電極を備えるトップセルと、
前記トップセルの下層に設けられ、前記トップセル側に面した発電層形成面を有する第２のセル基板と、前記第２のセル基板の前記発電層形成面に設けられた第２の発電層とを備える下層セルと、
前記発電層の前記受光面とは反対側の面と前記第２の発電層の前記発電層形成面とは反対側の面とに、同一の形状および配置でそれぞれ設けられた表面電極と、
前記セル基板の前記発電層形成面と前記第２のセル基板の前記発電層形成面とにそれぞれ設けられた周囲電極と
を備える、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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール、特に多接合型の太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１０−１８６８２２号公報に開示されるように、発電特性の異なる複数の電池セル（トップセル、ミドルセル、ボトムセルなど）を積層して接合した多接合型の太陽電池モジュールが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８６８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多接合型の太陽電池モジュールでは、セル基板の上面、つまり受光面側に発電層が形成されている。このため、発電層を通過した光の一部は、半導体材料からなるセル基板で吸収され、光の吸収損失が生じる。また、表裏面電極型セルでは、セル基板の上下両面に電極が設けられている。このため、セル基板を透過した光の一部は、セル基板の下面に位置する光反射性材料からなる電極で反射され、光の反射損失が生じる。よって、光の吸収損失および反射損失により電池モジュールの発電効率が低下する場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、光の吸収損失および反射損失による発電効率の低下を抑制可能な太陽電池モジュールを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、多接合型の太陽電池モジュールであって、外光を受光して発電する発電層と、発電層の受光面側に設けられたセル基板と、セル基板にて受光面よりも外光の進行側にのみ設けられた電極とを備え、セル基板には、少なくとも一部の外光を発電層に導くようにセル基板の一部を除去した除去部が設けられる太陽電池モジュールが提供される。
【０００７】
このような太陽電池モジュールによれば、セル基板の一部を除去して除去部が設けられ、この除去部を通じて少なくとも一部の外光が発電層に導かれるので、除去部を設けない場合と比べて、基板の除去厚さに応じてセル基板による光の吸収が抑制される。また、セル基板にて受光面よりも外光の進行側にのみ電極が設けられるので、セル基板の両面に電極を設ける場合と比べて、電極による光の反射が抑制される。よって、光の吸収損失および反射損失による発電効率の低下を抑制できる。
【０００８】
また、除去部が、セル基板を貫通する孔として設けられてもよい。かかる構成によれば、セル基板を貫通する孔からなる除去部を通じて少なくとも一部の外光が発電層に導かれるので、除去部を設けない場合と比べて、セル基板による光の吸収をさらに抑制できる。
【０００９】
また、除去部が、発電層の受光面に隣接するセル基板を完全に除去して設けられてもよい。かかる構成によれば、発電層に対して垂直に入射する全ての外光がセル基板を通過せずに発電層に導かれる。よって、セル基板による光の吸収損失を大幅に抑制できる。
【００１０】
また、電極が、発電層の受光面とは反対側の面に設けられた表面電極と、セル基板の発電層形成面側の面に発電層を取り囲んで設けられた周囲電極とからなり、除去部が、さらに周囲電極に隣接するセル基板を除去せずに設けられてもよい。かかる構成によれば、周囲電極に隣接するセル基板が除去されないので、周囲電極を含む発電薄膜層の機械的強度を維持できる。
【００１１】
また、除去部には、透明樹脂が充填されてもよい。かかる構成によれば、除去部が透明樹脂で充填されるので、除去部の機能を維持しつつ、発電薄膜層の機械的強度を補強できる。
【００１２】
また、透明樹脂が、所定の透過率、粘度、および硬化収縮率の特性を有する材料からなってもよい。かかる構成によれば、透明樹脂の透過性により除去部の機能を維持しながら、透明樹脂の粘性および硬化収縮性により発電薄膜層の機械的強度を補強できる。
【００１３】
また、セル基板が、外光を直接受光してもよい。ここで、一般的な太陽電池モジュールでは、トップセルの上面、つまり電池モジュールの受光面側にトップ支持ガラス（光透過支持基板）が設けられている。この場合、空気層−ガラス層間での屈折率の大きな変化（約１．０から約１．５へ変化）により、トップ支持ガラスに入射する一部の外光がガラス面で反射し、光の反射損失が生じる。しかし、かかる構成によれば、セル基板が外光を直接受光する、つまりトップ支持ガラスを介さずに外光を受光する。よって、一般的な太陽電池モジュールと比べて、発電層に到達するまでの光路上で屈折率の変化が抑制されるので、屈折率の変化による光の反射損失を抑制できる。
【００１４】
また、太陽電池モジュールが、セル基板の発電層形成面側の面を支持する光透過支持基板をさらに備え、光透過支持基板には、少なくとも一方の面に印刷された導電材料が設けられてもよい。かかる構成によれば、光透過支持基板に導電材料が印刷されるので、配線形態を簡略化できる。
【００１５】
また、光透過支持基板がセル基板に超音波接合されてもよい。かかる構成によれば、光透過支持基板とセル基板とが超音波接合されるので、接合点が強固となり接合不良が生じ難い。
【００１６】
また、太陽電池モジュールが、発電層、セル基板、および電極を備えるトップセルと、トップセルの下層に設けられ、トップセル側に面した発電層形成面を有する第２のセル基板と、第２のセル基板の発電層形成面に設けられた第２の発電層とを備える下層セルと、発電層の受光面とは反対側の面と第２の発電層の発電層形成面とは反対側の面とに、同一の形状および配置でそれぞれ設けられた表面電極と、セル基板の発電層形成面と第２のセル基板の発電層形成面とにそれぞれ設けられた周囲電極とを備えてもよい。かかる構成によれば、プレーナ型のトップセルおよび下層セルでは、表面電極が同一の形状および配置で設けられるので、電極による光の反射損失を最小限に抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、光の吸収損失および反射損失による発電効率の低下を抑制可能な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】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図２】太陽モジュールのトップセルの構成例を示す概略断面図である。
【図３】図１に示した太陽電池モジュールのトップセルを示す概略図である。
【図４】図１に示した太陽電池モジュールのトップセルの変形例を示す概略図である。
【図５】図４に示した太陽電池モジュールのトップセルの変形例を示す概略図である。
【図６】図４に示した太陽電池モジュールのトップセルの基板除去方法を示す概略断面図である。
【図７】図１に示した太陽電池モジュールの積層構造を示す概略断面図である。
【図８】図７に示した太陽電池モジュールの接合方法を示す概略断面図である。
【図９】図７に示した太陽電池モジュールの接合例を示す概略図である。
【図１０】図７に示した太陽電池モジュールの接合例を示す概略図である。
【図１１】従来の多接合型の太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図１２】一般的な基板除去方法を示す概略断面図である。
【図１３】一般的な多接合型の太陽電池モジュールの接合方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、図１、図２および図１１を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。図２は、太陽電池モジュールのトップセルＴＣの構成例を示す図である。図１１は、従来の多接合型の太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールは、発電特性の異なる複数の電池セルを積層して接合した多接合型の太陽電池モジュールである。太陽電池モジュールは、配線基板ＣＳ、ボトムセルＢＣ、ボトム支持ガラスＢＧ、ミドルセルＭＣ、ミドル支持ガラスＭＧ、トップセルＴＣの各層を接着層ＣＬを介して積層してなる。なお、多接合型の太陽電池モジュールは、トップセルＴＣとボトムセルＢＣの組合せ、またはこの組合せに複数のミドルセルＭＣを組み合わせて構成されてもよい。
【００２１】
図１に示す太陽電池モジュールでは、ミドル支持ガラスＭＧ上にトップセルＴＣのセル基板ＴＳが設けられる。セル基板ＴＳは、外光を直接受光する（図１では、セル基板ＴＳの上面で受光する。）。セル基板ＴＳには、発電層ＧＬの受光面（図１では、発電層ＧＬの上面）よりも外光の進行側（図１では、受光面よりも下側）に、発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられる。つまり、トップセルＴＣは、セル基板ＴＳの下面側に正電極ＰＥおよび負電極ＮＥが設けられたプレーナ型セルとして構成される。なお、プレーナ型セルとは、セル基板の片面側に正電極ＰＥおよび負電極ＮＥを配置したセルをいう。発電層ＧＬは、セル基板ＴＳの下面に設けられ、正（周囲）電極ＰＥは、発電層ＧＬの周囲でセル基板ＴＳの下面に設けられ、負（表面）電極ＮＥは、発電層ＧＬの下面に設けられる。
【００２２】
セル基板ＴＳには、セル基板ＴＳの一部を除去して除去部ＬＧが設けられる。以下では、セル基板ＴＳを貫通する孔として除去部ＬＧを設ける場合について説明する。この場合、少なくとも一部の外光は、セル基板ＴＳを透過せずに発電層ＧＬに直接導かれる。しかし、除去部ＬＧは、セル基板ＴＳを貫通しない凹部として設けられてもよい。
【００２３】
セル基板ＴＳは、例えば、ヒ化ガリウム、ゲルマニウムなどの半導体材料からなり、セル基板ＴＳの発電層形成面には、セル基板ＴＳの半導体材料から、例えば、ヒ化ガリウム、インジウム、リン化ガリウムなどからなる発電層ＧＬが形成される。電極ＰＥ、ＮＥは、例えば、銀、金、アルミニウムなどの導電材料からなる。なお、ガラス基板ＴＧは、光を透過しつつセル基板ＴＳを支持する他の光透過支持基板で置換されてもよい。
【００２４】
図２には、図１に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの構成例が示されている。図２（ａ）には、トップセルＴＣの平面図が示され、図２（ｂ）には、トップセルＴＣの断面構成が示されている。セル基板ＴＳは、亜鉛Ｚｎを添加されたｐ型のヒ化ガリウムｐ−ＧａＡｓ層からなる。
【００２５】
セル基板ＴＳの下面には、亜鉛Ｚｎを添加されたｐ型のヒ化ガリウム層ｐ−ＧａＡｓを介して発電層ＧＬが設けられる。発電層ＧＬは、亜鉛Ｚｎを添加されたｐ型のリン化ガリウムインジウムｐ−ＩｎＧａＰ層と、シリコンＳｉを添加されたｎ型のリン化ガリウムインジウムｎ−ＩｎＧａＰ層とからなる。
【００２６】
セル基板ＴＳの下面、発電層ＧＬの周囲には、金Ａｕ／亜鉛Ｚｎ層からなる正（周囲）電極ＰＥが設けられる。発電層ＧＬの下面には、シリコンＳｉを添加されたｎ型のリン化インジウムアルミニウムｎ−ＡｌＩｎＰ層と、シリコンＳｉを添加されたｎ型のヒ化ガリウムｎ−ＧａＡｓ層を介して、金Ａｕ／ゲルマニウムＧｅ／ニッケルＮｉ層からなる負（表面）電極ＮＥが設けられる。
【００２７】
一方、図１１に示すように、従来の多接合型の太陽電池モジュールは、配線基板ＣＳ、ボトムセルＢＣ、ボトム支持ガラスＢＧ、ミドルセルＭＣ、ミドル支持ガラスＭＧ、トップセルＴＣ、トップ支持ガラスＴＧの各層を接着層ＣＬを介して積層してなる。図１１には、トップセルＴＣについて、電極ＰＥ、ＮＥを上面側に配置したプレーナ型セルの構成（ａ）と、電極ＰＥ、ＮＥを上下面に配置した表裏面電極型セルの構成（ｂ）とが示されている。
【００２８】
プレーナ型セルでは、ミドル支持ガラスＭＧ上にトップセルＴＣのセル基板ＴＳが設けられ、セル基板ＴＳ上に発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられ、セル基板ＴＳ上にトップ支持ガラスＴＧが設けられる。正（周囲）電極ＰＥは、発電層ＧＬの周囲でセル基板ＴＳ上に設けられ、負（表面）電極ＮＥは、発電層ＧＬ上に設けられる。
【００２９】
表裏面電極型セルでは、ミドル支持ガラスＭＧとトップ支持ガラスＴＧとの間に、トップセルＴＣのセル基板ＴＳが設けられ、セル基板ＴＳの上下に発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられる。発電層ＧＬは、セル基板ＴＳ上に設けられ、正電極ＰＥは、発電層ＧＬ上に設けられ、負電極ＮＥは、セル基板ＴＳ下に設けられる。なお、表裏面電極型セルとは、セル基板の一面に正電極ＰＥを配置し、他面に負電極ＮＥを配置したセルをいう。
【００３０】
このような従来の構成では、電池モジュールに入射する外光は、トップ支持ガラスＴＧの上面で受光される。この場合、トップ支持ガラスＴＧで受光された光の一部は、空気層−ガラス層間の屈折率の大きな変化により、Ｌ１で示すように、トップ支持ガラスＴＧの上面で反射し、入射光の反射損失が生じる。例えば、出願人等の実験によれば、屈折率の変化は、入射光の約４％に相当する反射損失をもたらす。
【００３１】
また、トップ支持ガラスＴＧを透過した光の一部は、Ｌ２で示すように、半導体材料からなるセル基板ＴＳで吸収される。例えば、ヒ化ガリウムからなるセル基板ＴＳでは、特に−８７０ｎモジュールの波長を伴う光が吸収され、下層セルへの透過量が減少する。さらに、表裏面電極型セルでは、セル基板ＴＳを透過した光の一部は、Ｌ３で示すように、セル基板ＴＳの下面の電極（例えば負電極ＮＥ）で反射され、入射光の反射損失が生じる。
【００３２】
よって、屈折率の変化による光の反射損失、セル基板ＴＳによる光の吸収損失、電極ＰＥ、ＮＥによる光の反射損失に起因して、電池モジュールの発電効率が低下してしまう。このため、出願人等は、前述したような従来の多接合型の太陽電池モジュールの欠点を解消するために、図１および図２を参照して説明したように、太陽電池モジュールのトップセルＴＣの構成を改良した。
【００３３】
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールによれば、トップ支持ガラスＴＧを設けないので、外光は、Ｌ１´で示すように、トップ支持ガラスＴＧを介さずに除去部ＬＧを通じて、発電層ＧＬに導かれる。よって、トップ支持ガラスＴＧを設ける場合と比べて、発電層ＧＬに到達するまでの光路上で屈折率の変化が抑制されるので、屈折率の変化による光の反射損失を抑制できる。
【００３４】
また、少なくとも一部の外光は、Ｌ２´で示すように、セル基板ＴＳを透過せずに、貫通孔として設けられた除去部ＬＧを通じて、ミドルセルＭＣ、ボトムセルＢＣなどの下層セルに導かれる。よって、セル基板ＴＳによる光の吸収損失を抑制できる。なお、除去部ＬＧが凹部として設けられる場合でも、基板の除去厚さに応じてセル基板ＴＳによる光の吸収損失を抑制できる。さらに、セル基板ＴＳの片面側、受光面よりも外光の進行側にのみ電極ＰＥ、ＮＥが設けられるので、セル基板ＴＳの両面に電極ＰＥ、ＮＥが設けられる場合と比べて、電極ＰＥ、ＮＥ（特に電極ＮＥ）による光の反射が生じ難くなる。よって、電極ＰＥ、ＮＥ（特に電極ＮＥ）による光の反射損失を抑制できる。
【００３５】
これにより、屈折率の変化による光の反射損失、セル基板ＴＳによる光の吸収損失、電極ＰＥ、ＮＥによる光の反射損失に起因して生じる電池モジュールの発電効率の低下を抑制でき、電池モジュールの発電効率を向上できる。また、トップ支持ガラスＴＧを必要としない点、除去された基板材料の一部を再利用できる点により、従来の多接合型の太陽電池モジュールと比べて電池モジュールの生産性も向上できる。
【００３６】
つぎに、図３および図４を参照して、図１に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの変形例について説明する。図３は、図１に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣを示す概略図（横断図（ａ）、平面図（ｂ））である。図４は、図１に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの変形例を示す概略図（横断図（ａ）、平面図（ｂ））である。
【００３７】
図３に示すように、図１に示した太陽電池モジュールでは、発電層ＧＬの受光面（図３では発電層ＧＬの下側の面）に隣接してセル基板ＴＳの一部が残存するように、除去部ＬＧが設けられている。よって、除去部ＬＧは、発電層ＧＬの受光面よりも小さな平面形状を有している。このようなトップセルＴＣの構成では、発電層ＧＬに到達すべき外光（図３では発電層ＧＬの下方から到達する）の一部は、発電層ＧＬの直下に残存するセル基板ＴＳで吸収され、よって電池モジュールの発電効率が低下する。
【００３８】
一方、図４に示すように、変形例に係るトップセルＴＣでは、発電層ＧＬの受光面（図４では発電層ＧＬの下側の面）に隣接してセル基板ＴＳが残存していない。つまり、除去部ＬＧは、発電層ＧＬの受光面に隣接するセル基板ＴＳを完全に除去して設けられる。よって、除去部ＬＧは、発電層ＧＬの受光面と同一の平面形状を有している。ただし、発電層ＧＬの受光面側には、周囲電極ＰＥに隣接してセル基板ＴＳが残存している。
【００３９】
このようなトップセルＴＣの変形例によれば、発電層ＧＬに対して垂直に入射する全ての外光がセル基板ＴＳを通過せずに発電層ＧＬに直接導かれ、よってセル基板ＴＳによる光の吸収損失を大幅に抑制できる。また、周囲電極ＰＥの直下に残存するセル基板ＴＳにより、周囲電極ＰＥを含む発電薄膜層の機械的強度を維持できる。
【００４０】
つぎに、図５を参照して、図４に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの変形例について説明する。図５は、図４に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣ（ａ）と、その変形例（ｂ）を示す概略図である。
【００４１】
図５に示すように、変形例に係るトップセルＴＣでは、セル基板ＴＳに設けられた除去部ＬＧに透明樹脂ＴＲが充填される。なお、図５には、発電層ＧＬの受光面に隣接してセル基板ＴＳが残存していない場合（図４参照）について示しているが、セル基板ＴＳの一部が残存する場合（図１、図３参照）にも同様に適用できる。
【００４２】
ここで、透明樹脂ＴＲは、孔または凹部を介して外光を発電層ＧＬに導くという除去部ＬＧの機能を維持しながら、発電薄膜層の機械的強度を向上させうるような、高透過率、低粘度、低硬化収縮率の特性を有する材料からなる。透明樹脂ＴＲは、例えば、９９．０％以上の内部透過率、１０００モジュールＰａ・ｓ以下の粘度、および５．０％以下の低硬化収縮率を有していることが好ましい。
【００４３】
内部透過率は、空気層−樹脂層間の屈折率の変化を極力抑制することで、除去部ＬＧの機能を維持するように決定される。粘度は、除去部ＬＧに対する透明樹脂ＴＲの充填性を確保できるように決定される。硬化収縮率は、硬化収縮時の発電薄膜層の損傷（割れ、除去など）を抑制できるように決定される。
【００４４】
透明樹脂ＴＲとしては、例えば以下の樹脂材料が適用される。なお、各樹脂材料について、括弧書きで屈折率の参考値が併記されている。アクリレート（単官能）としては、フェノールＥＯ変性アクリレート（１．５１４）、ノニフェノールＥＯ変性アクリレート（１．５０７）、ノニフェノールＰＯ変性アクリレート（１．５０１）、２−エチルヘキシルＥＯ変性アクリレート（１．４９３）、Ｎ−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフルタイミド（１．５０６）が挙げられる。アクリレート（２官能）としては、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート（１．５０２）、ビスフェノールＦＥＯ変性ジアクリレート（１．５３９）、ビスフェノールＡＥＯ変性ジアクリレート（１．５３６）、ポリプロピレングリコールジアクリレート（１．４５５）、ポリエチレングリコールジアクリレート（１．４６９）が挙げられる。アクリレート（多官能）ＴモジュールＰＴＡ系としては、トリメチロールプロハントリアクリレート（１．４８０）、トリメチロールプロパンＰＯ変性トリアクリレート（１．４６６）、トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート（１．４７６）が挙げられる。
【００４５】
このようなトップセルＴＣの変形例によれば、透明樹脂ＴＲの透過性により除去部ＬＧの機能を維持しながら、透明樹脂ＴＲの粘性および硬化収縮性により発電薄膜層の機械的強度を補強できる。
【００４６】
つぎに、図６および図１２を参照して、図４に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの基板除去方法について説明する。図６には、図４に示した太陽電池モジュールのトップセルＴＣの基板除去方法を示す概略断面図である。図１２は、一般的な基板除去方法を示す概略断面図である。図１２には、ドライエッチング（ａ）およびウェットエッチング（ｂ）をそれぞれ用いた２つの基板除去方法が示されている。
【００４７】
基板除去方法では、通常、発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられたセル基板ＴＳのうち、側面と除去部ＬＧを設ける部分以外の下面とをレジスト保護ＲＰした状態でエッチング工程が行われる。
【００４８】
しかし、図６に示す基板除去方法では、まず、セル基板ＴＳの下面の中央から発電層ＧＬに向けてセル基板ＴＳを貫通する含浸孔Ｈが設けられる（ａ）。つぎに、セル基板ＴＳの側面とともに、さらに下面のうち含浸孔Ｈの孔口以外の部分をレジスト保護ＲＰした状態で、セル基板ＴＳの下面からエッチャントに含浸させ、Ｄ３の方向でエッチャントを導入する（ｂ）。すると、エッチャントとの反応は、含浸孔Ｈの孔面を通じて側方（Ｄ４の方向）へ等方的に進行する（ｃ）。そして、所定時間が経過すると、セル基板ＴＳをエッチャントから取り出して、エッチャントとの反応を停止させる（ｄ）。なお、含浸孔Ｈは、セル基板の下面全体をレジスト保護した状態で、レジスト保護膜ＲＰおよびセル基板ＴＳを貫通して設けられてもよい。
【００４９】
一方、図１２（ａ）に示すドライエッチングを用いた一般的な方法では、セル基板ＴＳの下面から反応性ガスに反応させ、Ｄ１の方向で反応を進行させる。しかし、この方法では、反応が発電層ＧＬまで及ぶ場合があり、この場合、発電層ＧＬの界面ＢＦが荒れ、発電層ＧＬが損傷したり、発電性能が低下したりする虞がある。
【００５０】
図１２（ｂ）に示すウェットエッチングを用いた一般的な方法では、セル基板ＴＳの下面からエッチャントに含浸させ、Ｄ２の方向で反応を進行させる。しかし、この方法では、エッチング時間が所定時間より短いと、発電層ＧＬの直下の基板ＴＳの一部（特に、開口ＬＧの上縁部）が除去されずに残存したり、エッチング時間が所定時間より長いと、周囲電極ＰＥの直下の基板ＴＳの一部（特に、開口ＬＧの下縁部）が除去されたりする場合がある。
【００５１】
これは、いずれの方法でも、セル基板ＴＳの下面のうち保護ＲＰされていない比較的大きな領域を通じてエッチャントとの反応が進行するので、反応の進行速度に局所的な差異が生じ易くなり、反応が等方的に進行し難いためであると考えられる。
【００５２】
しかし、図６を参照して説明した基板除去方法によれば、エッチャントとの反応が含浸孔Ｈの孔面に相当する比較的小さな領域を通じて等方的に進行するので、発電層ＧＬの界面ＢＦの荒れ、または除去の過不足を生じることなしに、除去部ＬＧが設けられるセル基板ＴＳの一部を除去できる。なお、図６では、発電層ＧＬの直下のセル基板ＴＳを完全に除去する場合（図４参照）について示しているが、発電層ＧＬの直下にセル基板ＴＳの一部を残存させる場合（図１、図３参照）についても同様に適用される。この場合、エッチャントへのセル基板ＴＳの含浸時間が適宜調整される。
【００５３】
つぎに、図７を参照して、太陽電池モジュールの積層構造について説明する。図７は、図１に示した太陽電池モジュールの積層構造を示す概略断面図である。
【００５４】
図７に示す太陽電池モジュールは、配線基板ＣＳ、ボトムセルＢＣ、ボトム支持ガラスＢＧ、ミドルセルＭＣ、ミドル支持ガラスＭＧ、トップセルＴＣの各層を積層してなる。ミドル支持ガラスＭＧ上にトップセルＴＣのセル基板ＴＳが設けられる。トップセルＴＣについては、図１に示した太陽電池モジュールと同様に構成される。
【００５５】
ミドルセルＭＣについては、ボトム支持ガラスＢＧとミドル支持ガラスＭＧとの間にミドルセルＭＣのセル基板ＭＳが設けられる。ミドルセルＭＣのセル基板ＭＳは、ミドルセルＭＣの発電層ＧＬを形成するための発電層形成面（ミドル基板ＭＳの上面）を有し、発電層形成面には、発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられる。ミドルセルＭＣの発電層ＧＬは、ミドルセルＭＣのセル基板ＭＳの上面に設けられ、正（周囲）電極ＰＥは、ミドルセルＭＣの発電層ＧＬの周囲でミドルセルＭＣのセル基板ＭＳの上面に設けられ、負（表面）電極ＮＥは、ミドルセルＭＣの発電層ＧＬの上面に設けられる。
【００５６】
ボトムセルＢＣについては、配線基板ＣＳとボトム支持ガラスＢＧとの間にボトムセルＢＣのセル基板ＢＳが設けられる。ボトムセルＢＣのセル基板ＢＳは、ボトムセルＢＣの発電層ＧＬを形成するための発電層形成面（ボトム基板ＢＳの上面）を有し、発電層形成面には、発電層ＧＬおよび電極ＰＥ、ＮＥが設けられる。ボトムセルＢＣの発電層ＧＬは、ボトムセルＢＣのセル基板ＢＳの上面に設けられ、正（周囲）電極ＰＥは、ボトムセルＢＣの発電層ＧＬの周囲でボトムセルＢＣのセル基板ＢＳの上面に設けられ、負（表面）電極ＮＥは、ボトムセルＢＣの発電層ＧＬの上面に設けられる。
【００５７】
このような積層構造によれば、トップセルＴＣ、ミドルセルＭＣ、およびボトムセルＢＣは、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣのセル基板ＴＳ、ＭＳ、ＢＳの片面側に正電極ＰＥおよび負電極ＮＥが設けられたプレーナ型セルとして構成される。これにより、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣのセル基板ＴＳ、ＭＳ、ＢＳでは、基板ＴＳ、ＭＳ、ＢＳ上の同一面から配線を引き出し可能となる。よって、表裏面電極型セルを用いる場合と比べて、配線の簡略化、電池モジュール全体の小型化および低コスト化が実現される。
【００５８】
また、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣのセル基板ＴＳ、ＭＳ、ＢＳでは、負電極ＮＥの形状および配置が同一に構成される。つまり、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣの負電極ＮＥは、電池モジュールの上面方向または下面方向に投影されると、それらの投影面が互いにほぼ一致するように構成される。これにより、電池モジュール全体において、電極ＰＥ、ＮＥによる光の反射が生じ難くなる。よって、電極による光の反射損失を最小限に抑制できる。
【００５９】
つぎに、図８〜図１０および図１３を参照して、太陽電池モジュールの接合方法について説明する。図８は、図７に示した太陽電池モジュールの接合方法を示す概略断面図である。図９および図１０は、図７に示した太陽電池モジュールの接合例を示す概略図である。図９は、接合前のトップセルＴＣのセル基板ＴＳおよびミドル支持ガラスＭＧを示し、図１０は、接合後のセル基板ＴＳおよび支持ガラスＭＧを示している。図１３は、一般的な多接合型の太陽電池モジュールの接合方法を示す概略断面図である。
【００６０】
図８に示す太陽電池モジュールの接合方法では、導電材料を表面に印刷した支持ガラスＭＧ´、ＢＧ´を各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣ間に挿入して接合することで、配線材料ＣＭを用いずに電極ＰＥ、ＮＥの引き出しを実現する。
【００６１】
図８に示す太陽電池モジュールは、配線基板ＣＳ、ボトムセルＢＣ、電極機能付きボトム支持ガラスＢＧ´、ミドルセルＭＣ、電極機能付きミドル支持ガラスＭＧ´、トップセルＴＣの各層を積層してなる。電極機能付きの各支持ガラスＭＧ´、ＢＧ´には、金、銀、アルミニウムなどの導電材料からなる電極ＰＥ、ＮＥが印刷されている。電極機能付きの各支持ガラスＭＧ´、ＢＧ´は、プレーナ型セル間に挿入されて超音波接合ＵＢされる。
【００６２】
図９には、ミドル支持ガラスＭＧとトップセルＴＣとの接合例を示している。図９（ａ）に示すように、セル基板ＴＳの周囲には、正（周囲）電極ＰＥの配置経路に沿って突起電極ＳＢ（金スタッドバンプ）が数箇所に取り付けられている。また、発電層ＧＬの中央下には、負（表面）電極ＮＥの配置箇所に突起電極ＳＢが取り付けられている。
【００６３】
一方、図９（ｂ）に示すように、支持ガラスＭＧ´の下部には、オーバーハング部ＯＨが設けられている。支持ガラスＭＧ´の周囲には、正電極ＰＥが略逆Ｕ字状の経路に沿って印刷され、オーバーハング部ＯＨに印刷された正端子ＰＴに接続される。また、支持ガラスＭＧ´の中央下には、負電極ＮＥが略Ｌ字状の経路に沿って印刷され、オーバーハング部ＯＨに印刷された負端子ＮＴに接続される。
【００６４】
そして、図１０に示すように、電極機能付き支持ガラスＭＧ´は、正および負電極ＰＥ、ＮＥの配置を位置合わせした状態でセル基板ＴＳ上に重ねられ、突起電極ＳＢを介して超音波接合ＵＢされる。ミドル支持ガラスＭＧ´には、その上面にトップセルＴＣの電極ＰＥ、ＮＥが印刷され、その下面にミドルセルＭＣの電極ＰＥ、ＮＥが印刷され、ボトム支持ガラスＢＧ´には、その下面にボトムセルＢＣの電極ＰＥ、ＮＥが印刷される。そして、トップセルＴＣのセル基板ＴＳとミドル支持ガラスＭＧ´との間、ミドル支持ガラスＭＧ´とミドルセルＭＣのセル基板との間、ボトム支持ガラスＢＧ´とボトムセルＢＣのセル基板ＢＳとの間が超音波接合ＵＢされる。
【００６５】
一方、図１３に示す一般的な多接合型の太陽電池モジュールの接合方法では、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣの正電極ＰＥおよび負電極ＮＥがインターコネクタなどの配線材料ＣＭを用いて配線基板ＣＳ側に引き出される。しかし、このような構成では、各セルＴＣ、ＭＣ、ＢＣから引き出される配線により配線形態が複雑化する。また、配線材料ＣＭが発電層ＧＬを横切るように配置されると、配線材料ＣＭの表面で光が反射し、よって配線材料ＣＭによる反射損失が生じる。
【００６６】
しかし、図８〜図１０に示すような接合方法によれば、支持ガラスＭＧ´、ＢＧ´の少なくとも一方の面に印刷された導電材料が設けられるので、配線材料ＣＭが不要となり配線形態が簡略化される。また、配線材料ＣＭが発電層ＧＬを横切るように配置されないので、配線材料ＣＭによる光の反射損失が抑制される。さらに、セル基板ＴＳ、ＭＳ、ＢＳと支持ガラスＭＧ´、ＢＧ´とが超音波接合されるので、接合点が強固となり接合不良が生じ難い。
【００６７】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る多接合型の太陽電池モジュールによれば、セル基板ＴＳの一部を除去して除去部ＬＧが設けられ、この除去部ＬＧを通じて少なくとも一部の外光が発電層ＧＬに導かれるので、除去部ＬＧを設けない場合と比べて、基板の除去厚さに応じてセル基板ＴＳによる光の吸収が抑制される。また、セル基板ＴＳにて受光面よりも外光の進行側にのみ電極ＰＥ、ＮＥが設けられるので、セル基板ＴＳの両面に電極ＰＥ、ＮＥを設ける場合と比べて、電極ＰＥ、ＮＥ（特に電極ＮＥ）による光の反射が抑制される。よって、光の吸収損失および反射損失による発電効率の低下を抑制できる。
【００６８】
なお、図１〜図１０では、トップセルＴＣのセル基板ＴＳに貫通孔として除去部ＬＧを設ける場合について説明している。しかし、これらの説明は、トップセルＴＣのセル基板ＴＳに凹部として除去部ＬＧを設ける場合についても同様に適用される。
【００６９】
また、図６〜図１０では、トップセルＴＣの発電層ＧＬの直下にセル基板ＴＳの一部が残存するように除去部ＬＧを設ける場合（図１、図３参照）における太陽電池モジュールの基板除去方法、積層構造、および接合方法について説明している。しかし、これらの説明は、発電層ＧＬの直下のセル基板ＴＳを完全に除去するように除去部ＬＧを設ける場合（図４参照）、および除去部ＬＧに透明樹脂ＴＲを充填する場合（図５参照）にも同様に適用される。
【符号の説明】
【００７０】
ＴＣ…トップセル、ＭＣ…ミドルセル、ＢＣ…ボトムセル、ＣＬ…接着層、ＴＳ、ＭＳ、ＢＳ…セル基板、ＣＳ…回路基板、ＴＧ、ＭＧ、ＢＧ…支持ガラス、ＧＬ…発電層、ＰＥ…正電極、ＮＥ…負電極、ＬＧ…除去部
【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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