(57)【要約】【課題】太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減し、太陽電池素子とリボンワイヤとの間の導電性を向上させることにより、太陽電池モジュールの出力効率を向上させる、太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による太陽電池モジュールの製造方法は、ソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる段階（Ｓ１１０）と、前記カーボンナノチューブを含むソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する段階（Ｓ１２０）と、前記ソルダリングフラックスにより前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続する段階（Ｓ１３０）とを含む。【選択図】図１
2013236080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる段階と、
前記カーボンナノチューブを含むソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する段階と、
前記ソルダリングフラックスにより前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続する段階と
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２】
前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及びナノチューブロープの少なくとも１つを含む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の製造方法。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブは、アームチェア型カーボンナノチューブ及びジグザグ型カーボンナノチューブの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記インターコネクタは、リボンワイヤを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数の太陽電池素子と、
前記太陽電池素子を接続するインターコネクタと、
前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続するソルダリングフラックスとを含み、
前記ソルダリングフラックスは、カーボンナノチューブを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及びナノチューブロープの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブは、アームチェア型カーボンナノチューブ及びジグザグ型カーボンナノチューブの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記インターコネクタは、リボンワイヤを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一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、結晶型シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の結晶型シリコン太陽電池モジュールの製造方法は、単位素子であるシリコン太陽電池素子を直列接続する段階と、ガラス／封止材／太陽電池素子／封止材／背面保護シートの順に積層して高温で成形を行う段階と、外部端子であるジャンクションボックスを取り付ける段階とを含む。ここで、太陽電池素子を直列接続する際には、太陽電池素子とリボンワイヤとを物理的に接触させ、その後高温に加熱して半田付けする。
【０００３】
すなわち、鉛又は錫がめっきされた銅線のリボンワイヤを太陽電池素子に半田付けすることにより、太陽電池素子とリボンワイヤとを接続する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述の接続された太陽電池は、モジュール化した後、セル効率に対する出力損失が約５％となる。
【０００５】
よって、太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減し、太陽電池素子とリボンワイヤとの間の導電性を向上させることにより、太陽電池モジュールの出力効率を向上させる方法を導入する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前述した問題を解決する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
具体的には、本発明は、太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、太陽電池素子とリボンワイヤとの間の導電性を向上させる方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、太陽電池モジュールの出力効率を向上させる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による太陽電池モジュールの製造方法は、ソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる段階と、前記カーボンナノチューブを含むソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する段階と、前記ソルダリングフラックスにより前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続する段階とを含んでもよい。
【００１１】
本発明の他の態様による太陽電池モジュールの製造方法は、前記カーボンナノチューブが、単層（single-walled）カーボンナノチューブ、二層（double-walled）カーボンナノチューブ、多層（multi-walled）カーボンナノチューブ及びナノチューブロープ（rope）の少なくとも１つを含んでもよい。
【００１２】
本発明のさらに他の態様による太陽電池モジュールの製造方法は、前記カーボンナノチューブが、アームチェア型カーボンナノチューブ及びジグザグ型カーボンナノチューブの少なくとも一方を含んでもよい。
【００１３】
本発明のさらに他の態様による太陽電池モジュールの製造方法は、前記インターコネクタが、リボンワイヤを含んでもよい。
【００１４】
本発明の一態様による太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子と、前記太陽電池素子を接続するインターコネクタと、前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続するソルダリングフラックスとを含み、前記ソルダリングフラックスが、カーボンナノチューブを含んでもよい。
【００１５】
本発明の他の態様による太陽電池モジュールは、前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及びナノチューブロープの少なくとも１つを含んでもよい。
【００１６】
本発明のさらに他の態様による太陽電池モジュールは、前記カーボンナノチューブが、アームチェア型カーボンナノチューブ及びジグザグ型カーボンナノチューブの少なくとも一方を含んでもよい。
【００１７】
本発明のさらに他の態様による太陽電池モジュールは、前記インターコネクタが、リボンワイヤを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本明細書の開示により、前述した従来技術の問題が解決される。
具体的には、本明細書の開示により、太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減する方法を使用者に提供することができる。
また、本明細書の開示により、太陽電池素子とリボンワイヤとの間の導電性を向上させる方法を使用者に提供することができる。
【００１９】
さらに、本明細書の開示により、太陽電池モジュールの出力効率を向上させる方法を使用者に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によるソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する方法、及び太陽電池素子とインターコネクタとを接続する方法を示す図である。
【図４】太陽電池素子とインターコネクタとを接続する方法の他の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による方法により製造されたシリコン太陽電池モジュールを示す図である。
【図６】シリコン太陽電池モジュールを用いて太陽光発電（Photovoltaic Power Generation）を行う方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で使用される技術用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されるものであり、本発明を限定するものではない。また、本明細書で使用される技術用語は、本明細書において特に断らない限り、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に一般的に理解される意味で解釈されるべきであり、非常に包括的な意味で解釈されたり、非常に狭い意味で解釈されたりしてはならない。さらに、本明細書で使用される技術用語が本発明の思想を正確に表現できない間違った技術用語である場合は、当業者が正しく理解できる技術用語で代替して理解すべきである。さらに、本発明で使用される一般的な用語は、辞書の定義に従って、又は前後の文脈によって解釈されなければならず、非常に狭い意味で解釈されてはならない。
【００２２】
そして、本明細書で使用される単数の表現は、特に断らない限り、複数の表現を含む。本出願において、「構成される」や「含む」などの用語は、明細書に記載された様々な構成要素又は段階の全てを必ず含むものと解釈されてはならず、そのうち一部の構成要素又は段階を含まないこともあり、追加の構成要素又は段階をさらに含むこともあるものと解釈されるべきである。
【００２３】
また、本明細書で使用される構成要素の接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするために付与又は混用されるものであり、それ自体が有意性や有用性を有するものではない。
【００２４】
さらに、本明細書で使用される第１、第２などのように序数を含む用語は様々な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語により限定されるものではない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から外れない限り、第１構成要素は第２構成要素と命名してもよく、同様に、第２構成要素は第１構成要素と命名してもよい。
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するが、図面番号に関係なく同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２６】
また、本発明を説明するにあたって、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。なお、添付図面は本発明の思想を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本発明の思想が制限されるように解釈されてはならないことに留意すべきである。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
【００２８】
本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの製造方法は、ソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる段階（Ｓ１１０）を含んでもよい。
【００２９】
図２は本発明の一実施形態によるソルダリングフラックスにカーボンナノチューブを分散させる方法を示す図である。
【００３０】
図２の（ｂ）に示すように、ソルダリングフラックス２０にカーボンナノチューブ２２を均一に分散させることができる。
【００３１】
図２の（ａ）を参照すると、カーボンナノチューブ２２は、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及びナノチューブロープの少なくとも１つを含んでもよい。当該カーボンナノチューブの分類は結合数による分類である。
【００３２】
また、カーボンナノチューブ２２は、アームチェア型カーボンナノチューブ及びジグザグ型カーボンナノチューブの少なくとも一方を含んでもよい。当該カーボンナノチューブの分類は原子配列による分類である。
【００３３】
ここで、カーボンナノチューブ２２が分散したソルダリングフラックス２０は、非常に高い導電性を有する。
【００３４】
一方、本発明の一実施形態によれば、太陽電池モジュールの製造方法は、前記カーボンナノチューブを含むソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する段階（Ｓ１２０）をさらに含んでもよい。また、太陽電池モジュールの製造方法は、前記ソルダリングフラックスにより前記太陽電池素子と前記インターコネクタとを接続する段階（Ｓ１３０）をさらに含んでもよい。
【００３５】
図３は本発明の一実施形態によるソルダリングフラックスを太陽電池素子のインターコネクタ接続部に噴射する方法、及び太陽電池素子とインターコネクタとを接続する方法を示す図である。
【００３６】
図３を参照すると、太陽電池素子３０を直列接続するために太陽電池素子３０の配置を固定してもよい。そして、太陽電池素子３０とインターコネクタ４０とが接続されるべき部位（リボン接続部）に前記カーボンナノチューブを含むソルダリングフラックス２０を均一に噴射してもよい。さらに、ソルダリングフラックス２０が噴射されている位置にインターコネクタ４０を整列し、太陽電池素子３０とインターコネクタ４０とがソルダリングフラックス２０を媒介として接続されるようにする。このとき、接触抵抗が相対的に低減されるため、太陽電池モジュールの出力が向上する。
【００３７】
一方、インターコネクタ４０は、太陽電池モジュールにおいて用いられるリボンワイヤであってもよい。
【００３８】
図４は太陽電池素子とインターコネクタとを接続する方法の他の例を示す図である。
【００３９】
図４の（ａ）は太陽電池素子とインターコネクタとが接続される際の側面を示す図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）の上面を示す図である。
【００４０】
図４を参照すると、太陽電池素子３０−１、３０−２、３０−３を直列接続する場合、太陽電池素子３０−１の上面と太陽電池素子３０−２の下面とがインターコネクタ４０を媒介として直列接続されるようにし、また、太陽電池素子３０−２の上面と太陽電池素子３０−３の下面とがインターコネクタ４０を媒介として直列接続されるようにしてもよい。この場合、太陽電池素子のうちインターコネクタが接続される面にフラックスを噴射してもよい。また、インターコネクタのうち太陽電池素子が接続される部位にフラックスを噴射してもよい。
【００４１】
以上のように、本発明は、従来の太陽電池モジュール製造設備の構造を大きく変更することなく適用することができる。また、本発明においては、フラックスに分散させることのできる様々なカーボンナノチューブを用いることにより、太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減することができる。
【００４２】
図５は本発明の一実施形態による方法により製造されたシリコン太陽電池モジュールを示す図である。
【００４３】
シリコン太陽電池モジュールは、表面材５０、充填材６０、太陽電池素子（セル）３０、充填材６０、バックシート表面材７０を含んでもよい。
【００４４】
表面材５０は、低鉄強化ガラスなどで構成されてもよい。また、表面材５０は、光透過度が高く、表面反射損失を低減するための処理が施されていることが好ましい。
【００４５】
充填材６０としては、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）を使用してもよい。充填材６０として使用されるＥＶＡは、破損しやすい太陽電池素子３０を保護するために太陽電池素子３０の前面及び背面と表面材５０、７０との間に挿入される物質である。ＥＶＡシートは、紫外線に長時間さらされる場合、変色して防湿性が低下するなどの問題が生じ得るため、モジュール化する際にＥＶＡシートの特性に適した工程を採用することにより、モジュール寿命を延ばし、信頼性を確保することが重要である。
【００４６】
バックシート表面材７０は、太陽電池モジュールの背面に位置するものであって、各層間の接着力がよく、かつ取り扱いが簡単でなければならず、背面から浸透する湿気を遮断して太陽電池素子３０を外部環境から保護しなければならない。
【００４７】
一方、太陽電池素子３０は、インターコネクタ４０により互いに接続されるようにしてもよい。インターコネクタ４０は、金属リボンであってもよい。
【００４８】
また、太陽電池モジュールは、ブチルゴムなどのシール材８０、アルミニウムなどの外装９０をさらに含んでもよい。
【００４９】
一方、太陽電池モジュールは、電流量と電圧に応じてモジュール全体の出力量が決定される。前記電流量は、単位素子であるシリコン太陽電池素子の面積に比例する。また、前記電圧は、太陽電池素子を直列接続することにより増加させることができる。
【００５０】
本発明においては、導電性の非常に高いカーボンナノチューブが分散したソルダリングフラックスを用いて太陽電池素子とインターコネクタ（例えば、金属リボン）とを接続することにより、太陽電池素子及びインターコネクタの導電性が向上し、従って、太陽電池モジュールの出力が向上する。
【００５１】
図６はシリコン太陽電池モジュールを用いて太陽光発電を行う方法の一例を示す図である。
【００５２】
太陽光発電は、太陽光を直接電気に変換して発電を行う方式である。
【００５３】
図６の（ａ）に示すように、半導体のｐｎ接合により構成された太陽電池に半導体の禁止帯幅（バンドギャップエネルギー）より大きなエネルギーを有する太陽光が入射すると、電子正孔対が生成される。そして、ｐｎ接合部に形成された電場により、電子はｎ層に集まり、正孔はｐ層に集まることにより、ｐｎ間に起電力（光起電力）が発生する。このとき、両端の電極に負荷を接続すると電流が流れるのが動作原理である。
【００５４】
図６の（ｂ）を参照すると、このような太陽電池は、必要に応じて直並列に接続して自然環境及び外部の衝撃に長期間耐える構造に製造される。ここで、その最小単位を太陽電池モジュールという。また、実際の使用負荷に合わせてモジュールをアレイ状（太陽電池アレイ）に構成してもよい。さらに、当該アレイパネルは、太陽光住宅などに設置して使用してもよい。
【００５５】
以上説明した本発明の実施形態による方法は、個別に又は組み合わせて用いることができる。また、各実施形態を構成する段階は、他の実施形態を構成する段階と個別に又は組み合わせて用いることができる。
【００５６】
さらに、以上説明した本発明の実施形態による方法は、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせを用いて、コンピュータ（又はそれに類似した装置）可読記録媒体において実現することができる。
【００５７】
ハードウェア的な実現においては、本明細書で説明される方法は、ＡＳＩＣｓ（Application Specific Integrated Circuits）、ＤＳＰｓ（Digital Signal Processors）、ＤＳＰＤｓ（Digital Signal Processing Devices）、ＰＬＤｓ（Programmable Logic Devices）、ＦＰＧＡｓ（Field Programmable Gate Arrays）、プロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、その他の機能実行のための電気的なユニットの少なくとも１つを用いて実現してもよい。
【００５８】
ソフトウェア的な実現においては、本明細書で説明される手順や機能などは、別のソフトウェアモジュールで実現してもよい。ソフトウェアモジュールは、適切なプログラム言語で記述されたソフトウェアコードで実現してもよい。また、ソフトウェアコードは、保存部に保存し、プロセッサにより実行してもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明の権利範囲に含まれる。
【００６０】
本明細書の開示により、前述した従来技術の問題が解決される。
【００６１】
具体的には、本明細書の開示により、太陽電池素子にリボンワイヤを接続する際に発生する抵抗を低減する方法を使用者に提供することができる。
【００６２】
また、本明細書の開示により、太陽電池素子とリボンワイヤとの間の導電性を向上させる方法を使用者に提供することができる。
【００６３】
さらに、本明細書の開示により、太陽電池モジュールの出力効率を向上させる方法を使用者に提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
２０    ソルダリングフラックス
２２    カーボンナノチューブ
３０、３０−１、３０−２、３０−３    太陽電池素子
４０    インターコネクタ
【図１】
2013236080.tif 000003
【図２】
2013236080.tif 000004
【図３】
2013236080.tif 000005
【図４】
2013236080.tif 000006
【図５】
2013236080.tif 000007
【図６】
2013236080.tif 000008