(57)【要約】      （修正有）【課題】引出し線を半田付けする際に、表側導通層と半導体層に熱的影響が及びにくい太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】取出線１２０に、少なくとも裏側導通層に臨む側が絶縁材６６で被覆された引出線６２が、分離ライン１３３及びコンタクトライン１３２の上方を横切って複数の太陽電池セルの裏側導通層１１４上に載設された状態で接続された太陽電池モジュールにおいて、引出線６２は、絶縁材６６がコンタクトライン１３２を跨いだ状態で裏側導通層１１４上に載設される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、表側導通層、半導体層及び裏側導通層を含む複数の太陽電池セルが分離ラインを介して並設され、隣接する太陽電池セル同士が、前記半導体層を貫通するコンタクトラインを前記裏側導通層で埋めることにより接続され、前記太陽電池セルのうち電流の取出箇所に位置する太陽電池セルの裏側導通層上に取出線が接続されるとともに、この取出線に、少なくとも裏側導通層に臨む側が絶縁材で被覆された引出線が、前記分離ライン及びコンタクトラインの上方を横切って前記複数の太陽電池セルの裏側導通層上に載設された状態で接続された太陽電池モジュールにおいて、
前記引出線は、前記絶縁材がコンタクトラインを跨いだ状態で前記裏側導通層上に載設されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記引出線は、前記裏側導通層に臨む側のみが前記絶縁材で被覆されたこと
を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記引出線は、前記裏側導通層に臨む側及びその反対側の両方が前記絶縁材で被覆されたこと
を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
基板上に表側導通層を形成し、該表側導通層を分離した後、該表側導通層の上に半導体層を形成し、該半導体層にコンタクトラインを形成した後、前記半導体層の上に前記コンタクトラインを埋める裏側導通層を形成し、前記半導体層及び前記裏側導通層を分離する分離ラインを形成することにより、直列に接続された複数の太陽電池セルを作成するセル作成工程と、
前記太陽電池セルのうち電流の取出箇所に位置する太陽電池セルの裏側導通層上に、取出線を接続する取出線接続工程と、
前記取出線を、前記分離ライン及びコンタクトラインの上方を横切って前記複数の太陽電池セルの裏側導通層上に載設し、少なくとも裏側導通層に臨む側が絶縁材で被覆された引出線と接続する引出線接続工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法において、
前記引出線接続工程において、前記取出線と前記引出線とを、前記絶縁材が前記コンタクトラインを跨いだ状態で接続する
ことを特徴とする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、太陽電池モジュール、特に薄膜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】
建物の屋根等に敷設された複数枚の太陽電池モジュールにより発電する太陽光発電システムが一般に普及している。このような太陽電池発電システムにおいて、各太陽電池モジュールは、隣接して敷設された他の太陽電池モジュールと、引出線を介して電気的に接続されている。
【０００３】
薄膜太陽電池モジュールの太陽電池セル１１５は、図３（ｇ）に示すように、ガラス基板など透光性及び絶縁性を備えた基板１１１上に、透明導電膜（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）からなる表側導通層１１２と、光電変換用の半導体層１１３と、Ａｇを含む裏面電極膜である裏側導通層１１４とが真空装置等によってこの順番に積層されて形成されている。このように形成された太陽電池セル１１５は、図９（ａ）に示すように細長い短冊状であり、隣接するこの太陽電池セル１１５，１１５同士が、半導体層１１３を貫通するコンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めることにより接続されることで、複数の太陽電池セル１１５が基板１１１上で直列に接続された太陽電池ストリング１１６が構成されている。
【０００４】
このような太陽電池ストリング１１６には、図９（ａ）に示すように、電流を取り出すため、その一端部の太陽電池セル１１５の裏側導通層１１４にバスバーと呼ばれる正側取出線（正極集電部）１２０が、その他端部の太陽電池セル１１５の裏側導通層１１４にバスバーと呼ばれる負側取出線（負極集電部）１２１が、それぞれ接続される。
【０００５】
さらに、正側取出線１２０には、その中央の接続部１２７に、外部へ電流を送るための正側引出線（正極リード線）１２２が接続され、負側取出線１２１には、その中央の接続部１２７に、外部へ電流を送るための負側引出線（負極リード線）１２３が接続される。ここで、正側引出線１２２と負側引出線１２３とは、それぞれの両側が絶縁材１２６で被覆される。取出線１２０、１２１と引出線１２２、１２３との接続は、一般に半田付けにより行われる。以下、太陽電池モジュールの語は、引出線と接続された太陽電池ストリングを指すものとして用いる。
【０００６】
この半田付けによって、太陽電池モジュール１１０の裏面は、図９（ｂ）示すように、複数の裏側導通層１１４上に、正側引出線１２２と負側引出線１２３とが、分離ライン１３３の上方を横切って載設された状態になる。
【０００７】
この半田付けの工程において、半田付け装置から送り出された半田が、送り出された方向と反対の方向（図７（ｂ）の矢符参照）に流出する虞がある。この流出した半田が分離ライン１３３に流入すると分離ライン１３３両側の太陽電池セル１１５、１１５同士をショートさせる。
【０００８】
そこで従来、絶縁材１２６が分離ライン１３３を跨いだ状態で引出線１２２、１２３を裏側導通層１１４上に載設して、接続部１２７近くの分離ライン１３３を絶縁材１２６で被覆し、これによって、流出した半田が分離ライン１３３に流入することを防止していた（図７（ｂ）及び図８参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図８に示すように、上記従来の技術では、コンタクトライン１３２上に半田１５０が流入する虞がある。この場合、コンタクトライン１３２を埋める裏側導通層１１４はＡｇを含んでおり熱伝導性が大きいため、半田１５０の熱がコンタクトライン１３２を介して、表側導通層１１２と半導体層１１３との界面１４１に伝わる。すると、表側導通層１１２と半導体層１１３とは熱膨張率が異なるために、界面１４１において熱応力が発生する。その応力を原因として、両層１１２、１１３が界面１４１で分離する（剥がれる）場合があった。
【００１０】
なお、太陽電池ストリング１１６は、コンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めてなるため、図４に示すように、コンタクトライン１３２上に凹部１０が生じる虞がある。このような凹部１０に半田が流入した場合は、半田１５０と界面１４１とがコンタクトライン１３２を介してより近接するため、界面１４１に伝わる熱が増加し、界面１４１で発生する熱応力が増大する。このため、上記界面１４１での分離（剥がれ）の課題は一層顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、基板上に、表側導通層、半導体層及び裏側導通層を含む複数の太陽電池セルが分離ラインを介して並設され、隣接する太陽電池セル同士が、前記半導体層を貫通するコンタクトラインを前記裏側導通層で埋めることにより接続され、前記太陽電池セルのうち電流の取出箇所に位置する太陽電池セルの裏側導通層上に取出線が接続されるとともに、この取出線に、少なくとも裏側導通層に臨む側が絶縁材で被覆された引出線が、前記分離ライン及びコンタクトラインの上方を横切って前記複数の太陽電池セルの裏側導通層上に載設された状態で接続された太陽電池モジュールにおいて、前記引出線は、前記絶縁材がコンタクトラインを跨いだ状態で前記裏側導通層上に載設されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、基板上に表側導通層を形成し、該表側導通層を分離した後、該表側導通層の上に半導体層を形成し、該半導体層にコンタクトラインを形成した後、前記半導体層の上に前記コンタクトラインを埋める裏側導通層を形成し、前記半導体層及び前記裏側導通層を分離する分離ラインを形成することにより、直列に接続された複数の太陽電池セルを作成するセル作成工程と、前記太陽電池セルのうち電流の取出箇所に位置する太陽電池セルの裏側導通層上に、取出線を接続する取出線接続工程と、前記取出線を、前記分離ライン及びコンタクトラインの上方を横切って前記複数の太陽電池セルの裏側導通層上に載設し、少なくとも裏側導通層に臨む側が絶縁材で被覆された引出線と接続する引出線接続工程と、を含む太陽電池モジュールの製造方法において、前記引出線接続工程において、前記取出線と前記引出線とを、前記絶縁材が前記コンタクトラインを跨いだ状態で接続することを特徴とする。
【００１３】
このようにコンタクトライン上を引出線の絶縁材で被覆することにより、コンタクトライン上に半田が流入することを防止できる。したがって、半田の熱がコンタクトラインを介して表側導通層と半導体層との界面へ伝わり、該界面において表側導通層と半導体層との熱膨張率の相違により熱応力が生じ、その結果、両層が該界面で分離する（剥がれる）といった虞がない。
【００１４】
上記した太陽電池モジュールにおいて、前記引出線は、前記裏側導通層に臨む側のみが前記絶縁材で被覆されてもよい。
【００１５】
この場合、引出線の両側が被覆される場合に比して、製造に使用される絶縁材が少なくなり、太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。また、引出線の片側の被覆を省くため、太陽電池モジュールを薄型化できる。
【００１６】
上記した太陽電池モジュールにおいて、前記引出線は、前記裏側導通層に臨む側及びその反対側の両方が前記絶縁材で被覆されてもよい。
【００１７】
この場合、引出線の片側のみが被覆される場合に比して、太陽電池モジュールのより高い絶縁性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コンタクトライン上に半田が流入することを防止できる。したがって、半田の熱がコンタクトラインを介して表側導通層と半導体層との界面へ伝わり、該界面において表側導通層と半導体層との熱膨張率の相違により熱応力が生じ、その結果、両層が該界面で分離する（剥がれる）といった虞がない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールにおける引出線の載設状態を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールのコンタクトライン上に凹部が生じた場合における引出線の載設状態を示す部分断面図である。
【図３】一般的な太陽電池ストリングの積層方法を示す部分断面図である。
【図４】コンタクトライン上に凹部が生じた場合におけるコンタクトライン付近の部分拡大断面図である。
【図５】本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を説明する斜視図であり、（ａ），（ｂ）は製造工程の２つの場面を示している。
【図６】図５の太陽電池モジュールがラミネート封止される状態を示す斜視図である。
【図７】太陽電池モジュールの取出線と引出線との接続部についての部分平面図であり、（ａ）は本発明の太陽電池モジュールに係るもの、（ｂ）は従来の太陽電池モジュールに係るものである。なお、（ａ），（ｂ）における矢印は、引出線が半田付けされる際に半田が流れる虞のある方向（半田が送り出される方向と反対の方向）を表す。
【図８】従来の太陽電池モジュールにおける引出線の載設状態を示す部分断面図である。
【図９】従来の太陽電池モジュールの一例を説明する斜視図であり、（ａ），（ｂ）は製造工程の２つの場面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について、図１から図７（ａ）までを参照して説明する。なお、太陽電池モジュールの語は、引出線と接続された太陽電池ストリングを指すものとして用いる。
【００２１】
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールにおける引出線の載設状態を示す部分断面図である。図２は、本発明に係る太陽電池モジュールのコンタクトライン上に凹部が生じた場合における引出線の載設状態を示す部分断面図である。図３は、一般的な太陽電池ストリングの積層方法を示す部分断面図である。図４は、コンタクトライン上に凹部が生じた場合におけるコンタクトライン付近の部分拡大断面図である。図５は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を説明する斜視図である。図６は、図５の太陽電池モジュールがラミネート封止される状態を示す斜視図である。図７（ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの取出線と引出線との接続部についての部分平面図である。
【００２２】
本発明の太陽電池モジュール１１は、基板１１１上に、表側導通層１１２、半導体層１１３及び裏側導通層１１４を含む複数の太陽電池セル１１５が分離ライン１３３を介して並設されている。これらの隣接する太陽電池セル１１５同士が、半導体層１１３を貫通するコンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めることにより接続されている。太陽電池セル１１５のうち電流の取出箇所に位置する太陽電池セル１１５の裏側導通層１１７、１１８上に取出線１２０、１２１が接続されている。この取出線１２０、１２１に、少なくとも裏側導通層１１４に臨む側が絶縁材６６で被覆された引出線６２、６３が、分離ライン１３３及びコンタクトライン１３２の上方を横切って複数の太陽電池セル１１５の裏側導通層１１４上に載設された状態で接続されている。引出線６２、６３は、絶縁材６６がコンタクトライン１３２を跨いだ状態で裏側導通層１１４上に載設されている。以下、半導体層１１３を貫通するコンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めることにより隣接する太陽電池セル１１５同士が接続されたものを太陽電池ストリング１１６と呼ぶ。
【００２３】
−太陽電池ストリングの積層方法−
まず図３（ａ）に示すように、ガラス基板など透光性及び絶縁性を備えた基板１１１上に、表側導通層１１２として、例えばＳｎＯ2（酸化錫）を熱ＣＶＤ法等で形成する。次に、ＹＡＧレーザの基本波等を用いて表側導通層１１２のパターニングを行う。次に、図３（ｂ）に示すようにレーザ光を基板１１１面から入射させることにより、表側導通層１１２を短冊状に分離して、分離ライン１３１を形成する。
【００２４】
次に、これを純水で超音波洗浄し、図３（ｃ）に示すように半導体層１１３を形成する。半導体層１１３としては、例えば、ａ−Ｓｉ：ｐ層、ａ−Ｓｉ：ｉ層、ａ−Ｓｉ：ｎ層からなる層を成膜する。次に、例えばＹＡＧレーザの第二高調波やＹＶＯ4レーザを用いて、半導体層１１３をレーザでパターニングする。レーザ光を基板１１１面から入射させることにより、図３（ｄ）に示すように、半導体層１１３を短冊状に分離し、表側導通層１１２と裏側導通層１１４とを電気的に接続するためのコンタクトライン１３２を形成する。
【００２５】
次に、マグネトロンスパッタ法等により、図３（ｅ）に示すように、裏側導通層１１４としてＺｎＯ（酸化亜鉛）／Ａｇを成膜する。なお、ＺｎＯの代わりに、ＩＴＯやＳｎＯ2等の透光性が高い膜を用いても良い。また、裏側導通層１１４において上記のＺｎＯ等の透明性導電膜は割愛しても構わないが、高い変換効率を得るためにはあった方が望ましい。次に、裏側導通層１１４をレーザでパターニングする。レーザ光を基板１１１面から入射させることにより、図３（ｆ）に示すように裏側導通層１１４を短冊状に分離し、分離ライン１３３を形成する。この際、レーザによる表側導通層１１２へのダメージを避けるため、表側導通層１１２をよく透過するＹＡＧレーザの第二高調波やＹＶＯ4レーザを使用する。また、表側導通層１１２へのダメージを最小限に抑え、かつ、裏側導通層１１４加工後に銀電極にバリが発生するのを抑制するように、加工条件が選択されることが好ましい。
【００２６】
最後に、太陽電池ストリングの絶縁性を確保するためや枠を取り付ける領域を確保するために、図３（ｇ）に示すように、基板１１１の周縁部１１９上の表側導通層１１２、半導体層１１３及び裏側導通層１１４をレーザで除去する。
【００２７】
こうして、図３（ｇ）及び図５に示す太陽電池ストリング１１６が形成される。なお、図５において、太陽電池セル１１５は、太陽電池ストリング１１６の分離ライン１３３により分離された短冊状部分で表される。
【００２８】
上記の積層方法により、基板１１１上に、表側導通層１１２、半導体層１１３及び裏側導通層１１４を含む複数の太陽電池セル１１５が分離ライン１３３を介して並設される。隣接する太陽電池セル１１５同士は、半導体層１１３を貫通するコンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めたことにより互いに接続されている。
【００２９】
−取出線の構成−
図５（ａ）に示すように、太陽電池ストリング１１６には、その一端部の太陽電池セル１１５の裏側導通層１１７に銅板である正側取出線（正極集電部）１２０が、その他端部の太陽電池セル１１５の裏側導通層１１８に銅板である負側取出線（負極集電部）１２１が、それぞれ接続される。この接続は、半田付け、導電性ペーストなどにより行われる。これら裏側導通層１１７、１１８が電流の取出箇所になる。
【００３０】
−引出線の全体構成−
図５（ａ）に示すように、正側取出線１２０中央の接続部６７には、正側引出線（正極リード線）６２端部の入力リード部６２ｂが接続される。負側取出線１２１中央の接続部６７には、負側引出線（負極リード線）端部の入力リード部６３ｂが接続される。正側引出線６２、負側引出線６３は、両側を絶縁材６６で被覆されたフラットケーブルである。正側引出線６２と負側引出線６３とは、それぞれの入力リード部６２ｂ、６３ｂを背向させた状態で、太陽電池ストリング１１６裏面に分離ライン１３３の上方を直線状に横切って載設される。ここで、引出線６２、６３と太陽電池セル１１５との間には絶縁材６６が介在されているので、これら引出線６２、６３が、太陽電池セル１１５、１１５同士をショートさせることはない。なお、本実施形態では、引出線６２、６３はその両側が絶縁材６６で被覆されているが、必ずしもこのような形態である必要はなく、引出線６２、６３は少なくとも裏側導通層１１４に臨む側が絶縁材６６で被覆されていればよい。
【００３１】
一方、正側引出線６２他端部の出力リード部６２ａは、太陽電池モジュール１１のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池モジュール１１の面から立ち上げるように（例えば、面に対して垂直方向に）折り曲げられる。同様に、負側引出線６３他端部の出力リード部６３ａは、太陽電池モジュール１１のほぼ中央部に位置し、かつ太陽電池モジュール１１の面から立ち上げるように（例えば、面に対して垂直方向に）折り曲げられる（図５（ｂ）参照）。
−接続部付近における引出線の載設状態−
図１及び図７（ａ）に示すように、引出線６２（６３）は、引出線６２（６３）を被覆する絶縁材６６が取出線１２０（１２１）と引出線６２（６３）との接続部６７に隣接するコンタクトライン１３２を跨いだ状態で、裏側導通層１１４上に載設される。
【００３２】
このように、裏側導通層１１４でコンタクトライン１３２上を、引出線６２（６３）の絶縁材６６で被覆する。これにより、図１に示すように、コンタクトライン１３２上に半田５０が流入することを防止できる。したがって、半田５０の熱がコンタクトライン１３２を介して表側導通層１１２と半導体層１１３との界面１４１へ伝わる虞がなく、界面１４１において表側導通層１１２と半導体層１１３との熱膨張率の相違により熱応力が生じ、その結果、両層１１２、１１３が界面１４１で分離する（剥がれる）といった虞がない。
【００３３】
なお、上述した太陽電池ストリング１１６は、コンタクトライン１３２を裏側導通層１１４で埋めてなるため、図４に示すように、裏側導通層１１４であってコンタクトライン１３２の上に位置する部分の表面に凹部１０が生じる虞がある。
【００３４】
このような凹部１０が生じた場合であっても、凹部１０は、図２に示すように、絶縁材６６で被覆されるため、凹部１０に半田５０が流入することを防止できる。したがって、半田５０の熱がコンタクトライン１３２を介して表側導通層１１２と半導体層１１３との界面１４１へ伝わる虞がなく、界面１４１において表側導通層１１２と半導体層１１３との熱膨張率の相違により熱応力が生じ、その結果、両層１１２、１１３が界面１４１で分離する（剥がれる）といった虞がない。
【００３５】
−太陽電池モジュールの封止−
図６に示すように、封止材である封止フィルム１２４と裏面保護材であるバックフィルム１２５とが、それらの開口部１２４ａ，１２４ａ及び開口部１２５ａ，１２５ａから引出線６２、６３の出力リード部６２ａ，６３ａをそれぞれ導出させた状態で、太陽電池モジュール１１の裏全面にラミネート封止される。封止フィルム１２４としては、熱可塑性の高分子フィルムが好ましく、なかでもＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）製やＰＶＢ（ポリビニルブチラール樹脂）製のものなどが好適である。また、バックフィルム１２５としては、防湿性確保のために、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴ（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）の３層構造やＰＶＦ／Ａｌ／ＰＶＦ（ＰＶＦ：ポリフッ化ビニル樹脂フィルム）の３層構造など、防湿層を含む構造を有するものを選択することが好ましい。
【００３６】
このように構成された太陽電池モジュール１１は、バックフィルム１２５からそれぞれ上方に向けて突出された出力リード部６２ａ，６３ａに図示しない端子ボックスが取り付けられて、他の太陽電池モジュールと電気的に接続される。
【符号の説明】
【００３７】
１１        太陽電池モジュール
６２、６３        引出線
６６        絶縁材
１１１      基板
１１２      表側導通層
１１３      半導体層
１１４      裏側導通層
１１５      太陽電池セル
１１７、１１８    電流を取り出す裏面導通層
１２０、１２１    取出線
１３２      コンタクトライン
１３３      分離ライン
【図１】
2013214604.tif 000003
【図２】
2013214604.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013214604.tif 000008
【図７】
2013214604.tif 000009
【図８】
2013214604.tif 000010
【図９】
2013214604.tif 000011