(57)【要約】【課題】裏面集電電極とタブとを安定して確実に接合して信頼性の高い太陽電池モジュールを製造できる太陽電池モジュールの製造方法を得ること。【解決手段】はんだがコーティングされた第１タブにおける一面上の一端側の領域に複数の凸形状部を形成する工程と、第１タブの凸形状部の上面に、太陽電池素子の裏面に形成された裏面集電電極の表面を接触させて、第１タブの一端側の領域上に太陽電池素子を配置する工程とを含む。また、はんだがコーティングされた第２タブを太陽電池素子の受光面に形成された受光面集電電極上に重ねて配置する工程と、太陽電池素子と第１タブと第２タブとを挟み込む応力を印加した状態で、太陽電池素子と第１タブと第２タブとを加熱して裏面集電電極と第１タブとの間のはんだを溶融させることにより、裏面集電電極と凸形状部と、および受光面集電電極と第２タブと、をはんだ付け接合させる工程とを含む。【選択図】図９
2016213350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タブで接続された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
表面にはんだがコーティングされた第１タブにおける一面上の一端側の領域に複数の凸形状部を形成する第１工程と、
前記第１タブの前記凸形状部の上面に、前記太陽電池素子の裏面に形成された裏面集電電極の表面を接触させて、前記前記第１タブの一端側の領域上に前記太陽電池素子を配置する第２工程と、
表面にはんだがコーティングされた第２タブを前記太陽電池素子の受光面に形成された受光面集電電極上に重ねて配置する第３工程と、
前記太陽電池素子と前記第１タブと前記第２タブとを挟み込む応力を印加した状態で、前記太陽電池素子と前記第１タブと前記第２タブとを加熱して前記裏面集電電極と前記第１タブとの間のはんだを溶融させることにより、前記裏面集電電極と前記凸形状部と、および前記受光面集電電極と前記第２タブと、をはんだ付け接合させる第４工程と、
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】
前記第１工程では、前記凸形状部の高さを、前記裏面集電電極上に形成された合金部の前記裏面集電電極からの高さよりも高くし、
前記第２工程では、前記裏面集電電極の表面であって、前記裏面集電電極の対向する外周縁部上に形成された前記合金部間の領域を、前記第１タブの前記凸形状部の上面に接触させること、
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】
前記第１工程では、前記第１タブおよび前記第２タブにおける一面上の一端側の領域において、前記凸形状部間の領域であって、前記太陽電池素子の裏面に形成された裏面電極に対向する領域に複数の第２凸形状部を形成し、
前記第２工程では、前記第２凸形状部を前記裏面電極に対向させるとともに前記裏面電極から離間させて、前記前記第１タブの一端側の領域上に前記太陽電池素子を配置すること、
を特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記第１工程では、第１タブおよび第２タブを成形して前記凸形状部を形成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第１工程では、第１タブおよび第２タブにおける一面上にはんだが塗布されることにより前記凸形状部を形成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
タブで接続された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造装置であって、
前記タブと前記太陽電池素子との接合が行われる接合ステージと、
表面にはんだがコーティングされた第１タブにおける一面上の一端側の領域に複数の凸形状部を形成する凸形状部形成部と、
前記接合ステージ上に配置された前記第１タブの前記凸形状部の上面に、前記太陽電池素子の裏面に形成された裏面集電電極の表面を接触させて、前記第１タブの一端側の領域上に前記太陽電池素子を配置する太陽電池素子搬送部と、
前記接合ステージ上に前記第１タブを配置するとともに、表面にはんだがコーティングされた第２タブを前記太陽電池素子の受光面に形成された受光面集電電極上に重ねて配置するタブ搬送部と、
前記第２タブに対して応力を印加して前記太陽電池素子と前記第１タブと前記第２タブとを押さえるタブ押さえ部と、
前記太陽電池素子と前記第１タブと前記第２タブとを加熱して前記裏面集電電極と前記第１タブとの間のはんだを溶融させることにより、前記裏面集電電極と前記凸形状部と、および前記受光面集電電極と前記第２タブと、をはんだ付け接合させる加熱部と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項７】
前記凸形状部形成部は、前記凸形状部の高さを、前記裏面集電電極上に形成された合金部の前記裏面集電電極からの高さよりも高く形成し、
前記太陽電池素子搬送部は、前記裏面集電電極の表面であって、前記裏面集電電極の対向する外周縁部上に形成された前記合金部間の領域を、前記第１タブの前記凸形状部の上面に接触させること、
を特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池素子がタブで連結された太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、予め表面にはんだが設けられたタブリードを太陽電池素子に配置した状態でこのはんだを溶融温度まで加熱することによりタブリードを固定して、太陽電池素子が電気的に直列に接続された太陽電池モジュールを製造する装置および方法が開示されている。
【０００３】
このような製造方法においては、具体的には、太陽電池素子の表面集電電極と裏面集電電極とにフラックスが塗布される。そして、裏面集電電極が第１のタブと重なるように、処理対象となる太陽電池素子が配置される。つぎに、処理対象となる太陽電池素子の表面集電電極に第２のタブが重ねて配置される。そして、処理対象となる太陽電池素子の表面電極に重ねられた第２のタブを、押し付け装置によって押さえつけた状態で加熱する。これにより、タブに予め供給されているはんだによって第２のタブと表面集電電極とをはんだ付け接合させ、かつ、第１のタブと裏面集電電極とをはんだ付け接合させる。
【０００４】
以上の工程を繰り返すことで、複数の太陽電池素子が電気的に直列に接続されたストリングが製造される。製造されたストリングは、別のステージに搬出され、既定数のストリングを並列させて互いに電気的に接続することで太陽電池モジュールが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、太陽電池素子の裏面には、裏面電極とＢＳＦ（Back  Surface  Field）層との形成のために、全面に裏面電極が設けられており、裏面電極と裏面集電電極とが重なって合金部が形成されている。太陽電池素子の裏面側においては、太陽電池素子において発電された電気は、主に裏面電極に流れ、さらに裏面電極から裏面集電電極に集電される。また、太陽電池素子において発電された電気においては、裏面集電電極に直接流れる電気もある。ここで、合金部と裏面集電電極との間には段差が形成されており、合金部の高さが裏面集電電極の高さよりも高くなっている。このため、第２のタブを裏面集電電極にはんだ付け接合する際に裏面集電電極とタブとを安定して接触させることができず、裏面集電電極とタブとの接合が安定しないため、裏面集電電極とタブとの接合の信頼性が低くなり、太陽電池モジュールの信頼性が低くなる、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、裏面集電電極とタブとを安定して確実に接合して信頼性の高い太陽電池モジュールを製造できる太陽電池モジュールの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、タブで接続された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、表面にはんだがコーティングされた第１タブにおける一面上の一端側の領域に複数の凸形状部を形成する第１工程と、第１タブの凸形状部の上面に、太陽電池素子の裏面に形成された裏面集電電極の表面を接触させて、第１タブの一端側の領域上に太陽電池素子を配置する第２工程と、を含む。また、表面にはんだがコーティングされた第２タブを太陽電池素子の受光面に形成された受光面集電電極上に重ねて配置する第３工程と、太陽電池素子と第１タブと第２タブとを挟み込む応力を印加した状態で、太陽電池素子と第１タブと第２タブとを加熱して裏面集電電極と第１タブとの間のはんだを溶融させることにより、裏面集電電極と凸形状部と、および受光面集電電極と第２タブと、をはんだ付け接合させる第４工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、裏面集電電極とタブとを安定して確実に接合して信頼性の高い太陽電池モジュールを製造できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを示す要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリングを受光面側から見た斜視図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子を受光面側から見た平面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子を裏面側から見た平面図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子の断面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリングにおける太陽電池素子の裏面集電電極にタブが接合された状態を示した平面図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリングにおける太陽電池素子の裏面集電電極にタブが接合された状態を示した要部断面図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子の裏面に形成された合金部を示す要部平面図
【図９】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１にかかるタブの凸形状部の形成方法を示す要部側面図
【図１１】本発明の実施の形態１にかかるタブの凸形状部の形成方法を示す要部側面図
【図１２】本発明の実施の形態１にかかるタブの凸形状部の他の形成方法を示す要部側面図
【図１３】本発明の実施の形態１にかかるタブの凸形状部の他の形成方法を示す要部側面図
【図１４】本発明の実施の形態１にかかる第１タブが接合ステージ上に配置される工程を示す側面図
【図１５】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子が接合ステージ上に配置される工程を示す側面図
【図１６】本発明の実施の形態１にかかる第１タブにおける凸形状部が裏面集電電極と接触した状態を示す側面図
【図１７】本発明の実施の形態１にかかる第２タブが太陽電池素子上に配置される工程を示す側面図
【図１８】本発明の実施の形態１において太陽電池素子に第１タブおよび第２タブをはんだ付けする工程を示す側面図
【図１９】本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造装置の概略構成を示すブロック図
【図２０】本発明の実施の形態２にかかるタブが太陽電池素子の裏面集電電極に接合された状態を示した要部断面図
【図２１】本発明の実施の形態３にかかるタブが太陽電池素子の裏面集電電極に接合された状態を示した要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、図面を見易くするために、平面図または側面図であってもハッチングを付す場合があり、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１を示す要部断面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリング１０を受光面側から見た斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子２０を受光面側から見た平面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子２０を裏面側から見た平面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子２０の断面図である。図５では、図３および図４におけるＡ−Ａ断面を示している。
【００１３】
図６は、本実施の形態１にかかる太陽電池ストリング１０における太陽電池素子２０の裏面集電電極３０にタブ１４が接合された状態を示した平面図である。図７は、本実施の形態１にかかる太陽電池ストリング１０における太陽電池素子２０の裏面集電電極３０にタブ１４が接合された状態を示した要部断面図であり、図６におけるＢ−Ｂ線に沿った要部断面図である。図８は、本実施の形態１にかかる太陽電池素子２０の裏面に形成された合金部３２を示す要部平面図である。なお、図１においては、太陽電池モジュール１の全体像を示しており、図示の関係上、詳細な構成は他の図面で示している。
【００１４】
実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１は、図１に示すように太陽電池素子２０が接続線であるタブ１４によって接続された太陽電池ストリング１０、太陽電池モジュール１の受光面側である表面側に配置された受光面側保護部材１１、太陽電池モジュール１の受光面と対向する裏面側に配置された裏面側保護部材１２および太陽電池ストリング１０を封止する封止部材１３を含んで構成されている。そして、太陽電池ストリング１０が、受光面側保護部材１１と裏面側保護部材１２との間に挟持された封止部材１３の中に封止されている。この太陽電池モジュール１では、受光面側保護部材１１側から光Ｌが入射する。
【００１５】
太陽電池素子２０は、図３〜図５に示されるように、光電変換機能を有する太陽電池基板であってｐｎ接合を有する半導体基板２１と、半導体基板２１の受光面側である表面に形成されて受光面での入射光の反射を防止する反射防止膜２４と、半導体基板２１の表面において半導体基板２１に導通して形成された第１電極である受光面側電極２５と、半導体基板２１の受光面と対向する裏面に形成された第２電極である裏面側電極２８と、を備える。
【００１６】
半導体基板２１は、第１の導電型であるｐ型結晶シリコン基板２２と、該ｐ型結晶シリコン基板２２の表面の導電型が反転した第２の導電型であるｎ型不純物拡散層２３とを有し、これらによりｐｎ接合が構成されている。反射防止膜２４は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）またはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）などの窒化膜からなる。
【００１７】
受光面側電極２５としては、ｎ型不純物拡散層２３から光生成キャリアを集電する長尺細長の細線電極２６と、タブ１４と接合されるとともに該細線電極２６から光生成キャリアを集電する受光面集電電極２７とが設けられる。細線電極２６は、半導体基板２１の受光面側に複数並べて設けられる。受光面集電電極２７は、細線電極２６と導通するとともに細線電極２６と直交して設けられる。細線電極２６および受光面集電電極２７は、銀を含むペースト電極であり、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層２３に電気的に接続している。
【００１８】
一方、半導体基板２１の裏面側には、該半導体基板２１に電気的に接続した裏面側電極２８が設けられている。裏面側電極２８としては、半導体基板２１から光生成キャリアを集電する裏面電極２９と、タブ１４と接合されるとともに該裏面電極２９から光生成キャリアを集電する裏面集電電極３０とが設けられている。裏面電極２９は、半導体基板２１の裏面において、外周縁部を除いたほぼ全面に設けられている。裏面集電電極３０は、裏面電極２９と導通して設けられている。裏面集電電極３０は、四角形状を有し、半導体基板２１の面方向において受光面集電電極２７に対応する位置に、受光面集電電極２７の延伸方向に沿って既定の間隔をおいて分散配置されている。なお、裏面集電電極３０の形状は、四角形状に限定されない。裏面集電電極３０の配列されている方向は、太陽電池素子２０が配列されている方向と同方向である。裏面集電電極３０は、銀を含むペースト電極であり、底面部において半導体基板２１に電気的に接続している。裏面電極２９は、アルミニウムを含むペースト電極であり、底面部において半導体基板２１に電気的に接続している。
【００１９】
また、半導体基板２１の裏面においては、図５に示すように裏面集電電極３０の上面の外周縁部および端面に接する合金部３２が形成されている。合金部３２は、裏面集電電極３０よりも厚みが厚い凸形状に形成されている。このため、合金部３２と裏面集電電極３０との間には段差が形成されている。一例として、裏面集電電極３０の上面からの合金部３２の突出高さは、３０μｍ程度である。また、半導体基板２１の裏面の表層には、アルミニウムの高濃度不純物を含んだＢＳＦ層であるｐ＋層３１が形成されている。
【００２０】
つぎに、太陽電池ストリング１０の構成について説明する。太陽電池ストリング１０は、図２に示すように既定の配列方向に配列された複数の太陽電池素子２０と、タブ１４とを有する。複数の太陽電池素子２０は、既定の配列方向において既定の距離だけ離間して同一平面上に規則的に配列されている。複数枚、たとえば１０枚の太陽電池素子２０同士が、図１に示すようにタブ１４によって電気的に直列に接続されて、短い太陽電池ストリング１５を構成している。
【００２１】
隣接する太陽電池素子２０同士は、一方の太陽電池素子２０の受光面集電電極２７と、他方の裏面集電電極３０とに、導電性のタブ１４がはんだ付けされて電気的に接続されている。タブ１４は、銅線などの良導体からなる細長い帯形状の線材１７の表面にあらかじめＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等のはんだ１８がコーティングされている。
【００２２】
そして、図２に示すように、短い太陽電池ストリング１５から導出したタブ１４を出力リードフレーム１６にはんだ付けすることで、複数本、たとえば５本の短い太陽電池ストリング１５が電気的に連結されて、１つの長い太陽電池ストリング１０が構成されている。出力リードフレーム１６は、銅などの良導体の表面にあらかじめＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等のはんだがコーティングされている。
【００２３】
太陽電池素子２０の裏面側電極２８は、裏面集電電極３０の外周縁部に裏面電極２９を重ねて印刷して形成される。このため、裏面側電極２８においては、図７および図８に示したように裏面集電電極３０の上面の外周縁部および端面に接する合金部３２が形成されている。また、合金部３２は、裏面集電電極３０において、裏面集電電極３０の配列された方向における両端側に形成されている。そして、合金部３２は、裏面集電電極３０よりも厚みが厚い凸形状に形成されている。
【００２４】
そこで、太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合されたタブ１４は、太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合されている部分が、裏面集電電極３０側に突出した第１凸形状部１４ａとされている。第１凸形状部１４ａは、タブ１４の幅方向における全幅にわたって設けられている。タブ１４は、該タブ１４の表面のはんだによって、第１凸形状部１４ａの上面が裏面集電電極３０の表面に接合されている。第１凸形状部１４ａの上面は、平坦面を有しており、裏面集電電極３０の表面と良好な接続状態が実現されている。
【００２５】
第１凸形状部１４ａは、太陽電池素子２０の面方向において合金部３２から離間するとともに、タブ１４の幅方向における全幅にわたって設けられている。また、第１凸形状部１４ａの高さは、合金部３２の裏面集電電極３０の表面からの高さよりも高く設定されている。これにより、合金部３２は、タブ１４と接触することが無く、タブ１４から離間した状態とされている。すなわち、タブ１４は、第１凸形状部１４ａのみが太陽電池素子２０の裏面と接触している。したがって、タブ１４における第１凸形状部１４ａ以外の部分は、合金部３２を含む太陽電池素子２０の裏面とは接触していない。
【００２６】
なお、第１凸形状部１４ａは、裏面集電電極３０に適切に接合可能な平坦部を有していれば、凸形状の角部が丸みを有していても構わない。なお、図７においては、理解の容易のため、後述する裏面集電電極３０とタブ１４との接合工程に対して、裏面集電電極３０とタブ１４との上下を逆にして示している。
【００２７】
つぎに、太陽電池モジュールの製造方法、特に太陽電池ストリングの製造方法について説明する。図９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【００２８】
（太陽電池素子の作製）
まず、ステップＳ１０において、公知の方法により上述した複数の太陽電池素子２０が作製される。なお、太陽電池素子２０は、半導体基板を用いた一般的なバルク型の太陽電池素子の製造方法により作製されればよく、詳細な説明は省略する。ただし、受光面側電極２５および裏面側電極２８の形成方法の一例を以下に記す。
【００２９】
まず、受光面側電極２５の形成用の銀の混入したペーストが、ｐｎ接合を有する半導体基板２１の受光面に櫛形に、すなわち細線電極２６と受光面集電電極２７との形状にスクリーン印刷により印刷される。
【００３０】
つぎに、裏面集電電極３０の形成用の銀の混入したペーストが、半導体基板２１の裏面にスクリーン印刷により印刷される。銀の混入したペーストは、半導体基板２１の裏面における、半導体基板２１の面方向において受光面集電電極２７に対応する位置に、受光面集電電極２７の延伸方向に沿って既定の間隔をおいて分散した四角形状に印刷される。
【００３１】
つぎに、裏面電極２９の形成用のアルミニウムの混入したペーストが、半導体基板２１の裏面における、外周縁部および銀の混入したペーストの印刷位置を除いた全面にスクリーン印刷により印刷される。ただし、裏面集電電極３０と裏面電極２９との電気的接続を確実に行うために、四角形状に印刷された銀の混入したペーストの外周縁部にアルミニウムの混入したペーストが重ねて印刷される。なお、アルミニウムの混入したペーストと銀の混入したペーストとの印刷の順番を逆にしてもよい。この場合は、アルミニウムの混入したペーストは、銀の混入したペーストを印刷する領域に開口部を設けて印刷される。そして、銀の混入したペーストは、開口部内および開口部の周縁に印刷されたアルミニウムの混入したペーストに重ねて印刷される。
【００３２】
その後、印刷されたペーストに焼成処理を実施することによって、受光面側電極２５と裏面側電極２８とが形成される。このとき、合金部３２も形成される。
【００３３】
（タブの凸形状部の形成）
つぎに、ステップＳ２０において、タブ１４の第１凸形状部１４ａの形成が行われる。まず、細長い帯形状の銅の線材の表面にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだがコーティングされた長いタブ材が、既定の長さに切断される。そして、切断されたタブ材において、太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合される一端側の領域に対して、図７に示したように太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合する凸形状部を形成するための成形が行われる。第１凸形状部１４ａは、タブ１４の幅方向における全幅にわたって設けられる。成形後のタブ１４の第１凸形状部１４ａの上面は、少なくとも中央領域が平坦面とされている。
【００３４】
その後、図１に示すように、隣接する太陽電池素子２０の一方の太陽電池素子２０の受光面側と他方の太陽電池素子２０の裏面側とを接続できるように、切断されたタブ材の長手方向の中央部に段差をつける成形が行われる。このような処理を繰り返すことにより、複数のタブ１４が得られる。
【００３５】
第１凸形状部１４ａは、タブ１４が太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合される際に、裏面集電電極３０の分散配置に対応した位置に、既定の間隔で形成される。タブ１４の第１凸形状部１４ａの高さは、合金部３２の裏面集電電極３０の表面からの高さよりも高く形成される。タブ１４の第１凸形状部１４ａの高さと、合金部３２の裏面集電電極３０の表面からの高さとの差は、３０μｍ以上程度とされることが好ましい。この差が３０μｍ未満の場合には、タブ１４の第１凸形状部１４ａと裏面集電電極３０との接触が困難となる。なお、これらの数値は、太陽電池素子２０とタブ１４との接合の試作を繰り返すことにより、適切な範囲に設定することができる。
【００３６】
また、タブ１４の長手方向における第１凸形状部１４ａの長さは、第１凸形状部１４ａが合金部３２と接触しないように、裏面集電電極３０における該裏面集電電極３０の配列方向における長さよりも短く形成される。第１凸形状部１４ａの長さと、裏面集電電極３０の配列方向における長さとの差は、３ｍｍ未満程度とされることが好ましい。この差が３ｍｍより大の場合には、第１凸形状部１４ａが合金部３２と接触することがあるため、第１凸形状部１４ａと裏面集電電極３０との接触が困難となる。なお、これらの数値は、太陽電池素子２０とタブ１４との接合の試作を繰り返すことにより、適切な範囲に設定することができる。
【００３７】
凹凸形状の形成は、分割型とプレス機とを備える凸形状部形成部５３において、切断されたタブ材４３を、分割型を用いてプレス成形することにより行うことができる。すなわち、切断されたタブ材４３を、図１０に示すように凹部４１ａを有する下型４１と、下型４１の凹部４１ａに対応する位置に凸部４２ａを有する上型４２と、の間に配置する。そして、切断されたタブ材４３を図１１に示すように下型４１と上型４２との間で図示しないプレス器によりプレスすることにより、第１凸形状部１４ａを形成してタブ１４を得ることができる。図１０は、本発明の実施の形態１にかかるタブ１４の第１凸形状部１４ａの形成方法を示す要部側面図である。図１１は、本発明の実施の形態１にかかるタブ１４の第１凸形状部１４ａの形成方法を示す要部側面図である。
【００３８】
また、凹凸形状の形成は、上記の方法以外の方法によっても実施可能である。たとえば切断されたタブ材４３を、図１２に示すように突き上げピン４５を内蔵した接合ステージ４４と、突き上げピン４５に対応する位置に凹部４７を有する型４６と、の間に配置する。そして、図１３に示すように、型４６が浮かないように図示しない押さえ部より上部から型４６に応力を印加した状態で、突き上げピン４５を接合ステージ４４から上部に突出させて突き上げることにより、第１凸形状部１４ａを形成してタブ１４を得ることができる。図１２は、本発明の実施の形態１にかかるタブ１４の第１凸形状部１４ａの他の形成方法を示す要部側面図である。図１３は、本発明の実施の形態１にかかるタブ１４の第１凸形状部１４ａの他の形成方法を示す要部側面図である。
【００３９】
（第１タブの配置）
つぎに、ステップＳ３０において、図１４に示すように、太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合される２本の第１タブ１４−１が、接合ステージ５４上に配置される。図１４は、本発明の実施の形態１にかかる第１タブ１４−１が接合ステージ５４上に配置される工程を示す側面図である。接合ステージ５４は、太陽電池素子２０へのタブ１４の接合が行われるステージである。２本の第１タブ１４−１は、タブ搬送部５５に吸着保持されて搬送され、第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂが接合ステージ５４の上面に当接した状態で、接合ステージ５４上の既定の位置に載置される。２本の第１タブ１４−１は、第１凸形状部１４ａが形成された面を上向きにして載置される。２本の第１タブ１４−１は、接続される太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に対応する位置に、長手方向を平行にして配置される。
【００４０】
以下の説明では、ステップＳ３０において太陽電池素子２０の裏面側に設置されるタブ１４と、ステップＳ５０において太陽電池素子２０の受光面側に設置されるタブ１４とを区別するために、太陽電池素子２０の裏面側に設置されるタブ１４を第１タブ１４−１、太陽電池素子２０の受光面側に設置されるタブ１４を第２タブ１４−２として区別する。なお、これらは、太陽電池ストリング１０の製造工程を説明する上で便宜上区別しているだけであり、第１タブ１４−１と第２タブ１４−２とが異なるものであるわけではない。
【００４１】
（太陽電池素子の配置）
つぎに、ステップＳ４０において、図１５に示すように、太陽電池素子２０が接合ステージ５４上に配置される。図１５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池素子２０が接合ステージ５４上に配置される工程を示す側面図である。太陽電池素子２０は、太陽電池素子搬送部５６に吸着保持されて搬送され、接合ステージ５４上における２本の第１タブ１４−１の直上に位置する既定の位置に、受光面側を上にした状態で配置される。
【００４２】
このとき、太陽電池素子２０の２本の裏面集電電極３０が、接合ステージ５４上に配置された２本の第１タブ１４−１の延在方向と平行方向に、第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂ上に重ねられる。そして、太陽電池素子２０は、図１６に示すように２本の第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａの上面のみを裏面集電電極３０と接触させて重ねられる。図１６は、本発明の実施の形態１にかかる第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａが裏面集電電極３０と接触した状態を示す側面図である。すなわち、合金部３２は、タブ１４と接触することが無く、タブ１４から離間した状態とされている。したがって、タブ１４における第１凸形状部１４ａ以外の部分は、合金部３２を含む太陽電池素子２０の裏面とは接触していない。
【００４３】
（第２タブの配置）
つぎに、ステップＳ５０において、図１７に示すように、太陽電池素子２０の受光面集電電極２７に接合される新たな２本の第２タブ１４−２が、太陽電池素子２０上に配置される。図１７は、本発明の実施の形態１にかかる第２タブ１４−２が太陽電池素子２０上に配置される工程を示す側面図である。２本の第２タブ１４−２は、タブ搬送部５５に吸着保持されて搬送され、第１凸形状部１４ａが形成されていない他端側の領域１４ｃが太陽電池素子２０の受光面集電電極２７に重なった状態で太陽電池素子２０上に配置される。また、２本の第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂは、接合ステージ５４の表面に当接して配置される。
【００４４】
なお、上記においては説明を省略しているが、第１タブ１４−１、第２タブ１４−２、受光面集電電極２７および裏面集電電極３０には、適切なタイミングでフラックスが塗布される。
【００４５】
（太陽電池素子とタブとのはんだ付けによる接合）
つぎに、ステップＳ６０において、太陽電池素子２０の受光面側と裏面側を加熱して、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とを接着させ、また第２タブ１４−２と受光面集電電極２７とを接着させる。すなわち、具体的には、第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂと裏面集電電極３０とを、第１タブ１４−１に予めコーティングされていたはんだによってはんだ付け接合させる。より具体的には、第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａと裏面集電電極３０とを、はんだ付け接合させる。また、第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成されていない他端側の領域１４ｃと、受光面集電電極２７とを、第２タブ１４−２に予めコーティングされていたはんだによってはんだ付け接合させる。
【００４６】
図１８に示すように、上述したはんだによる接合は、接合ステージ５４において行われる。太陽電池素子２０の受光面上に配置された第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成されていない他端側の領域１４ｃを、タブ押さえ部５７で上方から押さえ込む。図１８は、本発明の実施の形態１において太陽電池素子２０に第１タブ１４−１および第２タブ１４−２をはんだ付けする工程を示す側面図である。これにより、第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成されていない他端側の領域１４ｃ、太陽電池素子２０および第１タブ１４−１における第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂが、タブ押さえ部５７と接合ステージ５４とに挟み込まれる。ここで、タブ押さえ部５７は、図示しない駆動手段によって上下方向に移動可能とされて２本の第２タブ１４−２の上方に配置された複数のピン部材５８により構成されている。ピン部材５８は、太陽電池素子２０の面方向において裏面集電電極３０に対応する位置に荷重をかけて、第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成されていない他端側の領域１４ｃを上方から押さえ込む。
【００４７】
そして、タブ押さえ部５７の上方に配置された加熱部５９によって、太陽電池素子２０と第１タブ１４−１と第２タブ１４−２とを加熱して、第１タブ１４−１および第２タブ１４−２に予め供給されていたはんだを溶融させる。その後、加熱部５９による加熱を停止して、溶融したはんだを凝固させることで、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０、および第２タブ１４−２と受光面集電電極２７とがそれぞれはんだ付け接合される。上述した加熱は、加熱部５９として赤外線ランプヒータによって赤外線を照射することにより行うことができる。
【００４８】
ここで、本実施の形態１では、上述したように２本の第１タブ１４−１における裏面集電電極３０に対向する部分に、太陽電池素子２０の面方向において合金部３２から離間するとともに、合金部３２に対向する部分に比べて凸とされた第１凸形状部１４ａを備える。そして、第１タブ１４−１の第１凸形状部１４ａの高さは、合金部３２の裏面集電電極３０の表面からの高さよりも高く形成されている。これにより、裏面集電電極３０から突出した合金部３２の凸部と第１タブ１４−１との接触を避けることができ、タブ押さえ部５７が第２タブ１４−２を押さえる荷重が小さくても、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とが安定して接触し、タブ押さえ部５７が第２タブ１４−２を押さえる荷重を低減でき、太陽電池素子２０に加える荷重を抑制することができる。
【００４９】
太陽電池素子２０には、裏面集電電極３０から突出した合金部３２があるため、第１凸形状部１４ａを有していないタブを用いる際には、タブが裏面集電電極３０から浮いてタブと裏面集電電極３０との間には隙間が生じる。そして、タブ押さえ部５７により太陽電池素子２０の受光面側から荷重を加えなければ、タブと裏面集電電極３０とが接触することはない。タブ押さえ部５７の荷重が小さい場合には、タブと裏面集電電極３０とが接触せず、タブと裏面集電電極３０との正常な接合が行えない場合がある。また、タブ押さえ部５７の荷重が太陽電池素子２０の耐荷重よりも大きい場合には、必然的に太陽電池素子２０に加わる荷重が過大となり、太陽電池素子２０が破損するおそれがある。
【００５０】
しかしながら、本実施の形態１では、上述したように第１タブ１４−１が第１凸形状部１４ａを有するため、少ない荷重で第２タブ１４−２を押さえつつ、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とを安定して接触させることができ、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０との安定したはんだ付け接合が可能である。
【００５１】
なお、上述したピン部材５８に加えて、図１２に示した突き上げピン４５を用いて第１タブ１４−１の第１凸形状部１４ａを接合ステージ５４側から支持または押圧してもよい。
【００５２】
つぎに、接合ステージ５４の表面に当接して配置された第２タブ１４−２における第１凸形状部１４ａが形成された一端側の領域１４ｂ上に新たな太陽電池素子２０を配置し、上記と同様の処理を繰り返すことにより、複数の太陽電池素子２０が電気的に直列に接続された短い太陽電池ストリング１５が作製される。そして、短い太陽電池ストリング１５から導出したタブ１４を出力リードフレーム１６にはんだ付けすることで、１つの長い太陽電池ストリング１０が作製される。
【００５３】
また、上述したステップＳ３０からステップＳ５０を繰り返し実施して、複数の太陽電池素子２０に対して第１タブ１４−１および第２タブ１４−２を配置した状態で、複数の太陽電池素子２０に対して一括して同時にステップＳ６０の接合処理を行ってもよい。
【００５４】
なお、太陽電池ストリング１０の形成後には、該太陽電池ストリング１０を、受光面側保護部材１１、裏面側保護部材１２および封止部材１３を用いて封止する工程が含まれるが、この工程については一般的な工程で行えばよく、詳細な説明を省略する。
【００５５】
また、上記においては太陽電池素子２０の面方向における形状が四角形状の裏面集電電極３０について説明したが、裏面集電電極３０の形状は四角形状に限定されず、種々の形状を採用することが可能である。この場合も、第１タブ１４−１の第１凸形状部１４ａは、裏面集電電極３０の形状に対応して形成される合金部３２に接触しない形状とされればよい。
【００５６】
また、上記においては、合金部３２が、裏面集電電極３０の配列された方向における両端側に形成されている場合について説明した。合金部３２が裏面集電電極３０の上面の全ての外周縁部および全ての端面に接して形成されている場合でも、裏面集電電極３０と接合される際に、太陽電池素子２０の面方向において合金部３２から離間するとともに、合金部３２に対向する部分に比べて凸とされた凸形状部を裏面集電電極３０に対向する部分に備えたタブを用いればよい。そして、タブの凸形状部の高さは、合金部３２の裏面集電電極３０の表面からの高さよりも高く形成される。これにより、上述した第１タブ１４−１を用いる場合と同様の効果が得られる。
【００５７】
図１９は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造装置５０の概略構成を示すブロック図である。太陽電池モジュール製造装置５０は、上述した凸形状部形成部５３、接合ステージ５４、タブ搬送部５５、太陽電池素子搬送部５６、タブ押さえ部５７、加熱部５９の他に、タブ搬送部５５等に上述した動作を行わせる制御プログラムが記憶される記憶部５１と、記憶部５１に記憶された制御プログラムに従ってタブ搬送部５５等の構成部を制御して動作させる制御部５２とを備える。
【００５８】
上述したように、本実施の形態１においては、第１タブ１４−１における裏面集電電極３０に接合される領域に第１凸形状部１４ａが設けられることにより、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とを安定して接触させることができる。これにより、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とを安定して確実に接合することが可能であり、信頼性の高い適切な接合が行えるため、信頼性の高い太陽電池モジュールが得られる。また、第１タブ１４−１と裏面集電電極３０との接合の際に、太陽電池素子２０へ加える荷重を抑えて第１タブ１４−１と裏面集電電極３０とを接触させることができるので、太陽電池素子２０が破損することを防止することができる。
【００５９】
実施の形態２．
図２０は、本実施の形態２にかかるタブ６１が太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合された状態を示した要部断面図であり、図７に対応する要部断面図である。なお、図２０においては、理解の容易のため、実施の形態１で説明した接合工程に対して、裏面集電電極３０とタブ６１との位置関係について上下を逆にして示している。
【００６０】
本実施の形態２にかかるタブ６１は、上述したタブ１４と同様に第１凸形状部１４ａを有する。さらに、タブ６１は、裏面集電電極３０に接合された際に裏面電極２９に対向する領域に第２凸形状部６１ａが設けられている。第２凸形状部６１ａは、合金部３２とは接触しておらず、太陽電池素子２０の面方向において合金部３２から離間している。また、第２凸形状部６１ａの高さは、第１凸形状部１４ａの高さと同じ高さとされており、裏面集電電極３０よりも高さの低い裏面電極２９から離間している。また、第２凸形状部６１ａは、タブ６１の幅方向における全幅にわたって設けられている。
【００６１】
このような本実施の形態２にかかるタブ６１は、タブ１４と同様に第１凸形状部１４ａを有するため、実施の形態１において説明した効果が得られる。また、本実施の形態２にかかるタブ６１は、第１凸形状部１４ａの他に第２凸形状部６１ａを有するため、タブ６１の延在方向の応力が加わった場合でも、第１凸形状部１４ａおよび第２凸形状部６１ａが伸縮することにより応力を吸収できる。これにより、応力に起因したタブ６１の破損およびタブ６１と裏面集電電極３０との接合の剥離等の不具合の発生を抑制できる。
【００６２】
実施の形態３．
図２１は、本発明の実施の形態３にかかるタブ６２が太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合された状態を示した要部断面図であり、図７に対応する断面図である。実施の形態３にかかるタブ６２は、太陽電池素子２０の裏面集電電極３０に接合される部分が、裏面集電電極３０側に突出した第１凸形状部６２ａとされている。
【００６３】
実施の形態１にかかるタブ１４における第１凸形状部１４ａは、既定の長さに切断されたタブ材４３を成形することにより形成されていた。実施の形態３にかかるタブ６２における第１凸形状部６２ａは、既定の長さに切断されたタブ材４３の一面上に、はんだが塗布されることにより形成されていること以外は、実施の形態１にかかる第１凸形状部１４ａと同じ形状および作用効果を有する。この場合、凸形状部形成部５３は、既定の長さに切断されたタブ材４３の一面上にはんだを塗布して第１凸形状部６２ａを形成可能なはんだ塗布部によって実現される。
【００６４】
このような本実施の形態３にかかるタブ６２は、タブ１４と同じ形状および作用効果を有する第１凸形状部６２ａを有する。したがって、本実施の形態３においても、実施の形態１において説明した効果が得られる。
【００６５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  太陽電池モジュール、１０  太陽電池ストリング、１１  受光面側保護部材、１２  裏面側保護部材、１３  封止部材、１４  タブ、１４ａ  第１凸形状部、１４ｂ  一端側の領域、１４ｃ  他端側の領域、１５  短い太陽電池ストリング、１６  出力リードフレーム、１７  帯形状の線材、１８  はんだ、２０  太陽電池素子、２１  半導体基板、２２  ｐ型結晶シリコン基板、２３  ｎ型不純物拡散層、２４  反射防止膜、２５  受光面側電極、２６  細線電極、２７  受光面集電電極、２８  裏面側電極、２９  裏面電極、３０  裏面集電電極、３１  ｐ＋層、３２  合金部、４１  下型、４１ａ  凹部、４２  上型、４２ａ  凸部、４３  切断されたタブ材、４４  接合ステージ、４５  突き上げピン、４６  型、４７  凹部、５０  太陽電池モジュールの製造装置、５１  記憶部、５２  制御部、５３  凸形状部形成部、５４  接合ステージ、５５  タブ搬送部、５６  太陽電池素子搬送部、５７  タブ押さえ部、５８  ピン部材、５９  加熱部、６１  タブ、６１ａ  第２凸形状部、６２  タブ、６２ａ  第１凸形状部。
【図１】
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【図２】
2016213350.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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