(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上に形成された太陽電池素子に電気的に接続された出力端子と、
前記出力端子及びこの下に位置する前記基板を貫通する開穴と、
前記基板の裏面上において、前記開穴を被う金属箔と、
前記出力端子と前記金属箔とを電気的に接続する前記開穴内に配置される導電材料と、
前記基板の裏面側において、前記金属箔上に半田を介して接続されたリード線とを備え、
前記リード線は前記金属箔上において、前記導電材料下でない位置に接続されることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記金属箔を含めて前記基板の裏面を被覆する保護樹脂膜を具備し、
前記リード線が設けられる箇所の前記保護樹脂膜は除去されることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
基板の表面に形成された太陽電池素子と電気的に接続された出力端子および前記基板を貫通する開穴を設ける工程と、
前記基板の裏面上において、前記開穴を被う金属箔を設置する工程と、
前記開穴内に導電材料を配置して前記出力端子と前記金属箔とを電気的に接続する工程と、
前記基板の裏面側において、前記導電材料下でない位置の前記金属箔上に、リード線を半田を介して接続する工程とを備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記金属箔を含めて前記基板の裏面は保護樹脂膜により被覆され、
前記リード線を接続する工程では、
前記金属箔を被覆する前記保護樹脂膜を溶融させながら、前記リード線を前記金属箔に接続することを特徴とする請求項３記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池素子からの出力を取り出すための太陽電池出力領域の構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池出力領域には、図９に示す構造が採用されており、以下の方法で製造される。図において、３０１は樹脂材料からなる絶縁基板であり、この基板３０１上に導電性ペ−スト３０２、金属電極層３０３、アモルファスシリコン半導体層３０４、透明導電膜層３０５、導電性ペースト３０６及び銅ペースト３０７（厚さ約１０〜５０μｍ）が積層形成され、この部分が太陽電池の出力端子３００として機能する。その後、この太陽電池の出力端子３００を通って、基板３０１を貫通する開穴３０８を設ける。そして、銅ペースト３０７上において、開穴３０８を被う金属箔３０９（厚さ約５０〜３０００μｍ）を半田層３１０（約１００〜１０００μｍ）を介して半田付けする。
【０００３】
次に、出力端子３００を含む基板３０１上に熱可塑性樹脂からなる接着層（図示せず）が片面に被着されたフィルム体からなる保護樹脂膜３１１を、熱圧着して形成する。その後、太陽電池全体を裏返して、開穴３０８内において、半田３１２を介して、リード線３１３を金属箔３０９に半田付けする。以上の工程で、従来の太陽電池出力端子領域が完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の太陽電池出力領域には、以下の問題点がある。
▲１▼太陽電池全体を裏返して、リード線３１３を金属箔３０９に半田付けするとき、半田の熱が金属箔３０９に伝達し、金属箔３０９に被着した保護樹脂膜３１１が熱で溶融する。
▲２▼半田層３１０及び金属箔３０９からなる積層体の厚さ、半田層３１０、金属箔３０９及び銅ペースト３０７からなる積層体の厚さが大きいので、この部分（図９においてＸと示す）の段差が大きく、保護樹脂膜３１１が剥離し易い。この剥離は、太陽電池の受光面側に位置するので、外観上望ましくない。
▲３▼太陽電池の発電面積を拡大するために、非発電部分である開穴３０８は小さいほど望ましいものの、小さい開穴３０８内でのリード線３１３の半田付けは作業性が悪い。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するために成されたものであり、太陽電池素子からの出力を基板の裏面側に導くものであって、リード線を半田付けしても保護樹脂膜の溶融がなく、保護樹脂膜の剥離がなく、半田付けの作業性が良好な太陽電池出力領域、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の表面上に形成された太陽電池素子に電気的に接続された出力端子と、前記出力端子及びこの下に位置する前記基板を貫通する開穴と、前記基板の裏面上において、前記開穴を被う金属箔と、前記出力端子と前記金属箔とを電気的に接続する前記開穴内に配置される導電材料と、前記基板の裏面側において、前記金属箔上に半田を介して接続されたリード線とを備え、前記リード線は前記金属箔上において、前記導電材料下でない位置に接続されることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下に、本発明の第１実施例である太陽電池について、図１〜５を用いて詳細に説明する。図１は、本実施例の製造途中を示す図であり、特開平７−２３１０１５号公報に開示の内容と、同様の内容である。図において、１０は可撓性を有するポリイミド等の耐熱性樹脂からなるフィルムの基板で、厚さ約１０〜２０００μｍである。
【０００８】
５０ａ〜５０ｃは基板１０上に形成された複数の発電領域、６０ａ〜６０ｃは基板１０上の発電領域５０ａ〜５０ｃ毎に分割配置された第１電極層である。これら第１電極層５０ａ〜５０ｃは、厚さ約０．１〜１．０μｍで、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅等の単層構造、又は、基板１０側よりアルミニウム／チタンの積層構造、基板１０側よりタングステン／アルミニウム／チタンの積層構造等の金属膜からなり、基板１０上に金属膜を全面形成した後レーザビームを照射して、発電領域５０ａ〜５０ｃ間及び発電領域５０ｃの右端に分割溝７１（幅約２０〜１００μｍ）を、更に、基板１０の外周部内側近傍の全周に外周溝７２（幅約２０〜１００μｍ）を形成することにより分割配置されたものである。
【０００９】
８１は分割溝７１にこの両側の金属膜にまたがって配置された絶縁ペースト、８２は外周溝７２にこの両側の金属膜にまたがって配置された絶縁ペースト、８３は第１電極層６０ａ〜６０ｃ各々の左端でこれら各々の上に形成された絶縁ペーストである。これら絶縁ペースト８１、８２、８３は、ポリイミド、又は、フェノ−ル系のバインダーに二酸化シリコン等の無機材料の粉末（粒径約１．５〜７．０μｍ）を含むもので、スクリーン印刷法によりパタ−ニングされた後、２５０〜３００℃で焼成され、高さ約１０〜５０μｍ、幅約０．４〜０．６ｍｍに形成される。
【００１０】
９０ａ〜９０ｃは第１電極層６０ａ〜６０ｃ上に分割配置されたアモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマニウム等をｐｎまたはｐｉｎに積層した半導体光活性層（厚さ約０．３〜１．０μｍ）、１００ａ〜１００ｃは半導体光活性層９０ａ〜９０ｃ上に分割配置された酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）等の透明 導電膜からなる第２電極層（厚さ約０．３〜１．０μｍ）で、全面形成された半導体光活性層上に透明導電膜を全面形成して、絶縁ペースト８２、８３上にレーザビームを照射して、分割溝１０２、１０３を形成することより、半導体光活性層９０ａ〜９０ｃ、第２電極層１００ａ〜１００ｃを各々分割配置する。
【００１１】
また、各発電領域５０ａ〜５０ｃは、隣り合う発電領域と電気的接続を行うために、第１電極層６０ｂ、６０ｃの左端で、第１電極層６０ｂ、６０ｃと基板１０との間に銀ペースト等からなる導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃを配置している。これら導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃ上に配置した半導体光活性層９０ａ、９０ｂ、及び第２電極層１００ａ、１００ｂ上からレーザビームを照射することにより、導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃと、第２電極層１００ａ、１００ｂが各々溶着され電気的に接続され、各発電領域５０ａ〜５０ｃに対応した各太陽電池素子が直列に接続される。ここで、導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃは、ポリイミド又はフェノール系のバインダーに銀、ニッケル又はアルミニウム等の粉末（粒径約３〜７μｍ）を含むもので、スクリーン印刷によりパターニングされた後、２５０〜３００℃で焼成され、高さ約１０〜５０μｍ、幅約０．４〜０．６ｍｍに形成される。
【００１２】
１２０は、発電領域５０ａ〜５０ｃの配列方向に平行な複数の枝部分１２１とこれら枝部分１２１の右端で連続している幹部分１２２からなる集電極で、この幹部分１２２は導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃの上方に位置して、帯状である。また、右端に位置する集電極１２０の幹部分は、後述する出力端子１３０ｃが兼用している。
【００１３】
次に、配列方向の左端に位置する太陽電池出力領域において、６０ａｔは第１電極層６０ａより延出する第１電極延出部、１１０ａｔは第１電極延出部６０ａｔと基板１０との間に配置され、左辺と平行に延在する帯状の導電ペーストである。９０ａｔは導電ペースト１１０ａｔの上方に形成された半導体光活性層と同一工程、同一材料で形成された半導体膜、１００ａｔは半導体膜９０ａｔ上に形成されたこれとほぼ同一形状であり、第２電極層と同一工程、同一材料で形成された透明導電膜からなる第２電極パッドである。ここで、導電ペースト１１０ａｔと第２電極パッド１００ａｔは、電気的接続を取るために、第２電極パッド１００ａｔ上よりレーザービームを照射して溶着されている。１３０ａは、第２電極パッド１００ａｔ上に形成された左辺と平行に延在する導電ペーストからなる出力端子であり、上記の導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃと同一材料、同一の形成方法である。
【００１４】
一方、配列方向の右端に位置する太陽電池出力領域において、６０ｃｔは発電領域５０ｃの第１電極膜３ｃの右側に位置する島状の第１電極パッド、１１０ｃｔは第１電極パッド６０ｃｔと基板１０との間に配置され、右辺と平行に延在する帯状の導電ペーストである。９０ｃｔは半導体光活性層９０ｃから延在し、導電ペースト６０ｃｔの上方に形成された半導体膜、１００ｃｔは第２電極層１００ｃから延在し、半導体膜９０ｃｔ上に形成された第２電極延出部である。ここで、電気抵抗を下げ集電効率を向上させるために、導電ペースト１１０ｃｔと第２電極延出部１００ｃｔとは、第２電極延出部１００ｃｔ上よりレーザービームを照射して溶着され、電気接続している。１３０ｃは、第２電極延出部１００ｃｔ上に形成された左辺と平行に延在する帯状の導電ペーストからなる出力端子であり、上記の導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃと同一材料、同一の形成方法である。
次に、本発明の特徴である太陽電池出力領域の製造方法について、以下に説明する。図２〜５は、太陽電池の左下に位置する太陽電池出力領域の製造工程を説明する図であり、右下の太陽電池出力領域の製造工程もこれと同一であるので、省略する。
【００１５】
図２に示す工程においては、太陽電池の出力端子１３０ａを通って、基板１０を貫通する略円形（直径約１ｍｍ）の開穴２１０を設ける。
【００１６】
次に、図３に示す工程においては、基板１０の裏面側において、開穴２１０を被う矩形状の金属箔２２０を設置し、これを被うように矩形状の粘着テープ２３０を配置して、金属箔２２０を固定する。この粘着テープ２３０は、膜厚約３０μｍのポリエチレンテレフタレ−トフィルム（＝ＰＥＴ）の片面に粘着層を有するもので、透明である。ここで、金属箔２２０は、表面が半田めっきされた銅からなり、半田めっきの厚さは約２μｍ、金属箔２２０のトータル膜厚は約８０μｍである。また、金属箔は厚さが約５０〜３０００μｍのものが採用可能である。
【００１７】
そして、基板１０表面側より、開穴２１０内に導電ペーストからなる導電材料２４０を配置することによって、出力端子１３０ａと金属箔２２０とを電気的に接続する。ここで導電材料２４０は、上記の導電ペースト１１０ｂ、１１０ｃと同一材料であり、ディスペンサ−にて配置される。
【００１８】
次に、図４に示す工程において、太陽電池上の全面、基板１０の裏面全面に、フィルム状の透明な表面保護樹脂膜２５１、裏面保護樹脂膜２５２を形成する。この保護樹脂膜２５１、２５２は、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）、フッ素樹脂材料等からなる厚さ約２５〜１０００μｍのフィルム体であり、熱可塑性樹脂からなる接着層（図示せず）が片面に被着されており、熱ローラ間を通過させることによって、表面樹脂保護膜２５１、裏面樹脂保護膜２５２を同時にラミネ−トして形成する。また、このラミネート法に代わって、加熱しながら真空中で圧着する真空熱圧着法を用いて形成してもよい。そして、接着層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（＝ＥＶＡ）、ポリビニルブチラ−ル（＝ＰＶＢ）等を利用することができる。
【００１９】
また、基板１０の外周部からの水分進入を低減するため、表面保護樹脂膜２５１、裏面保護樹脂膜２５２を基板１０よりも大面積として、基板１０の外側で両保護樹脂膜同士が密着する構造としてもよい。
【００２０】
次に、図５に示す工程においては、基板１０の裏面側において、金属箔２２０上で、導電材料２４０下でない位置の裏面保護樹脂膜２５２に、半田ごてを当てながら半田を溶かすことにより、この部分の裏面保護膜２５２、粘着テープ２３０の材料を溶融させ、蒸発又は除去して、リード線用開穴２５３を設けると同時に、半田部材２６０を形成する。その後あるいは半田部材２６０を形成すると同時に、この半田部材２６０に、リード線２７０を半田付けすることにより、本実施例は完成する。
【００２１】
以上の本実施例においては、導電材料２４０下でない位置の金属箔２２０上に、リード線２７０が半田付けされているので、半田付け作業時の振動、衝撃が直接、金属箔２２０と導電材料２４０との結合界面に伝わることがないので、ここで結合が破壊されることなく、従って、導通不良となることもない。また、仮に、導電材料下の位置の金属箔にリード線を半田付けするなら、金属材料を含む導電材料、金属箔は熱伝導が良好なので、熱が表面側の表面保護樹脂膜に伝わって、表面保護樹脂膜が溶融することが危惧されるが、本実施例では、導電材料２４０下でない位置の金属箔２２０上にリード線２７０が半田付けされているので、半田の熱が表面保護樹脂膜２５１まで伝わることが少ない。
【００２２】
また、本実施例においては、基板１０裏面側に金属箔２２０が粘着テープ２３０により固定されているので、従来の技術のように金属箔を半田層（約１００〜１０００μｍ）を介して半田付けする場合より、本実施例の金属箔２２０による段差部（図においてＹと示す）は小さく、この段差部Ｙにより、裏面保護樹脂膜２５２が剥離することは少ない。更に、本実施例においては、段差部Ｙに粘着テープ２３０が配置されて、この段差部Ｙを埋めることになるので、この部分での裏面保護樹脂膜２５２の剥離が少ない。
【００２３】
また、本発明の第２実施例を、図６を用いて説明する。なお、第１実施例と同一のものについては説明を省略し、相違するものについてのみ説明する。本実施例は、第１実施例とは違う金属箔２２０の固着方法を開示するもので、図において、金属箔２２０は、導電材料２４０と接触する部分を除いて、接着層２８０を介して、基板１０に固着されている。なお、本実施例においては、金属箔２２０及び接着層２８０からなる積層体による段差部（図においてＺと示す）ができるが、裏面保護樹脂膜２５２の接着層と、基板１０が同じ樹脂同士なので密着力が良好で、この段差部Ｚによる裏面保護樹脂膜２５２の剥離は発生しにくい。
【００２４】
更には、本発明の第３実施例を、図７〜８を用いて説明する。なお、第１実施例と同一のものについては説明を省略し、相違するものについてのみ説明する。また、左端の太陽電池出力領域と、右端の太陽電池出力領域とは構造が同一であるので、図８にて左端の太陽電池出力領域の断面構造のみを説明する。図７に示すように、基板１０の側辺と平行に延在するする出力端子１３０ａ、１３０ｃ各々において、３ケ所に基板１０を貫通する開穴２１１を設けてある。基板１０の裏面側において、開穴２１１を被い、出力端子１３０ａ、１３０ｃと略同一の長さの帯状の金属箔２２１を設置し、これを被うように帯状の粘着テープ２３１を配置して、金属箔２２１を固定している。以上の構造により、電気抵抗が小さい金属箔２２１が複数の導電材料２４１を通じて出力端子１３０ａ、１３０ｃと電気接続することになるので、抵抗損失を低減することができ、効率良く出力を取り出すことができる。また、たとえ一部の導電材料２４１と金属箔２２１との電気接続が不良となっても、残りの導電材料２４１と金属箔２２１との電気接続が良好であれば、出力を取り出すことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成であり、基板表面上の出力端子からの出力を、裏面側より取り出すことができる。
【００２６】
そして、金属箔が基板の裏面側に設置されていることより、リード線を金属箔上に半田付けするとき、表面側の保護樹脂膜が熱で溶融することはない。
【００２７】
また、出力端子の表面上には金属箔がなく、従って、本明細書の従来の技術で記載した金属箔の段差により表面保護樹脂の剥離が発生せず、外観が良好である。
【００２８】
更に、リード線を金属箔上のいずれかの場所に半田付けするだけなので、本明細書の従来の技術で記載したように半田付け場所が限られることなく、半田付けの作業性が良い。そして、半田付けの作業を更に容易にするために、金属箔を大面積のものにしても、金属箔が裏面側に配置されているので、表面側の太陽電池の発電面積が小さくなることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の第１製造工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の第２製造工程を示す図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部背面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１実施例の第３製造工程を示す図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部背面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の第４製造工程を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１実施例の第５製造工程を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第２実施例示す要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図９】従来の太陽電池出力領域を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
１３０ａ、１３０ｃ  出力端子
２１０、２１１  開穴
２２０、２２１  金属箔
２４０、２４１  導電材料
２５１  表面保護樹脂膜
２７０  リード線
【図１】
0003889470.tif 000002
【図２】
0003889470.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003889470.tif 000005
【図５】
0003889470.tif 000006
【図６】
0003889470.tif 000007
【図７】
0003889470.tif 000008
【図８】
0003889470.tif 000009
【図９】
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