(57)【要約】  本願は、太陽電池モジュールとその製造方法を開示する。前記太陽電池モジュールは、順に重ねられた上側ガラス板と、前側接着層と、太陽電池アレイと、裏側接着層と、裏板とを含む。前記裏板は、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい透過率を有する水蒸気絶縁裏板であり；前記太陽電池アレイは、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接されている。本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールは、導電線と電池との接続効果を改善することができ、光電変換効率を保証する。更に、前記上側ガラス板と、前記前側接着層と、前記裏側接着層と、下側ガラス又は金属板は、前記溶接層を効果的に封止して前記電池アレイを保護することができ、太陽電池モジュールの腐食を遅らせ、寿命を延長する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に重ねられた上側ガラス板と、前側接着層と、太陽電池アレイと、裏側接着層と、裏板とを含む太陽電池モジュールであって、前記裏板は、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい透過率を有する水蒸気絶縁裏板であり；前記太陽電池アレイは、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接されており、前記合金は、ＳｎとＢｉを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記水蒸気絶縁裏板が、ガラス又は金属板である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
隣接する電池が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在する金属線によって接続され、前記複数の導電線を形成する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記合金が、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎの少なくとも１つを更に含む請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記合金の全重量に対して、１５〜６０重量パーセントのＢｉ、３０〜７５重量パーセントのＳｎ、０〜２０重量パーセントのＣｕ、０〜４０重量パーセントのＩｎ、０〜３重量パーセントのＡｇ、０〜２０重量パーセントのＳｂ、０〜１０重量パーセントのＰｂ、及び０〜２０重量パーセントのＺｎが存在する請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記合金が、５０％Ｓｎ−４８％Ｂｉ−１．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕ、５８％Ｂｉ−４２％Ｓｎ、及び６５％Ｓｎ−２０％Ｂｉ−１０％Ｐｂ−５％Ｚｎから選択される少なくとも１つである請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記金属線が、前記第１の電池の前面と前記第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し、裏側電極が、前記電池の裏面に設けられ、前記金属線が、前記第２の電池上の前記裏側電極に溶接される請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記金属線が、１０回〜６０回往復方向に延在し；２つの隣接する導電線間の距離が、２．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
金属線が存在する請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
電池が、ｎ×ｍマトリクス形式（ｎは列を表し、ｍは行を表す）で配置され、ｍ−１≧ａ≧１であり；
電池のある行では、前記金属線が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在し；電池の２つの隣接する行では、前記金属線が、ａ番目の行における電池の表面と（ａ＋１）番目の行における電池の表面との間を往復方向に延在する請求項１から９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
電池のある行では、前記金属線が、前記第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する前記第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；
前記電池の２つの隣接する行では、前記金属線が、前記ａ番目の行の端部における前記電池の前面と前記（ａ＋１）番目の行の端部における前記電池の裏面との間を往復方向に延在して、前記２つの隣接する行の電池を直列に接続し；ある行における隣接する電池間を往復方向に延在する金属線が存在し；隣接する行における電池間を往復方向に延在する金属線が存在する請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記電池と接続される前に、前記金属線が緊張した状態で往復方向に延在する請求項１から１１のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記前側接着層と前記裏側接着層が、シリカゲルである請求項１から１２のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記水蒸気絶縁裏板が、内部の白色反射性コーティングで被覆されている請求項１から１３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記上側ガラス板と前記水蒸気絶縁裏板の周囲が、ブチルゴム又はポリイソブチレンゴムのシーラントをクランプすることによって封止される請求項１から１４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記上側ガラス板と前記水蒸気絶縁裏板の周囲が、Ｕ字形フレームを介してシリカゲル若しくはブチルゴム又は両面粘着テープによって固定され、前記上側ガラス板と前記水蒸気絶縁裏板の周囲と前記Ｕ字形フレームとの間にシーラントが充填される請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記前面接着層が、前記導電線に直接接触しており、前記隣接する導電線間に充填される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記金属線が、第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；前記前側接着層が、前記第１の電池の前記前面で前記導電線と直接接触しており、前記第１の電池の前記前面で隣接する前記導電線間に充填され；前記裏側接着層が、前記第２の電池の前記裏面で前記導電線と直接接触しており、前記第２の電池の前記裏面で隣接する前記導電線間に充填される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
前記電池が、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有し；前記太陽電池モジュールが、電池６０個当たり３８０ｍΩ〜４４０ｍΩの直列抵抗を有する請求項１から１８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項２０】
前記電池が、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有し；前記太陽電池モジュールが、電池６０個当たり３７．５Ｖ〜３８．５Ｖの開放電圧及び８．９Ａ〜９．４Ａの短絡電流を有する請求項１から１９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項２１】
０．７９〜０．８２のフィルファクタを有する請求項１から２０のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項２２】
前記電池が、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有し；前記太陽電池モジュールが、電池６０個当たり３１．５Ｖ〜３２Ｖの動作電圧及び８．４Ａ〜８．６Ａの動作電流を有する請求項１から２１のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】
前記電池が、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有し；前記太陽電池モジュールが、１６．５％〜１７．４％の変換効率及び電池６０個当たり２６５Ｗ〜２８０Ｗ
の電力を有する請求項１から２２のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項２４】
太陽電池モジュールを製造する方法であって、
電池の前面が前側接着層に面し、その裏面が裏側接着層に面するように、上側ガラス板、前記前側接着層、電池アレイ、前記裏側接着層、及び水蒸気絶縁裏板を順に重ねることと、それらを積層して太陽電池モジュールを得ることと、を含み、
前記太陽電池アレイが、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接されており、前記合金は、ＳｎとＢｉを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
隣接する電池が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在する金属線によって接続され、複数の導電線を形成し；前記金属線が、前記第１の電池の前面上の二次グリッド線及び前記第２の電池の裏面上の裏側電極に溶接される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
金属線が存在する請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記金属線が、緊張した状態で往復方向に延在する請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記電池が、ｎ×ｍマトリクス形式（ｎは列を表し、ｍは行を表す）で配置され；
電池のある行において、前記金属線が第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在し；電池の２つの隣接する行において、前記金属線がａ番目の行における電池の表面と（ａ＋１）番目の行における電池の表面との間を往復方向に延在し、ｍ−１≧ａ≧１であり；電池の２つの隣接する行において、前記金属線が前記ａ番目の行の端部における電池の表面と前記（ａ＋１）番目の行の端部における電池の表面との間を往復方向に延在し、前記ａ番目の行の端部及び前記（ａ＋１）番目の行の端部が、前記マトリクス形式の同じ側に位置する請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
ある行における隣接する電池間を往復方向に延在する金属線が存在し；隣接する行における電池間を往復方向に延在する金属線が存在する請求項２４から２８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、太陽電池の分野、より具体的には、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】
従来の電池アレイの主な構造は、電池の銀の一次グリッド線が、隣接する電池の裏面に溶接されており、一次グリッド線を作製するペーストの主成分が、高価な銀であり、溶接ストリップが、主に、Ｓｎ−Ｐｂ合金でメッキされた銅線であり、通常のモジュールは、封入膜としてＥＶＡを用い、裏板としてポリマーを用いており、長期的には幾つかの欠陥を引き起こす。
【０００３】
第１に、裏板が、一定の水蒸気透過率を有するポリマー材料から形成されるので、環境中の水分及び腐食性ガスがモジュールに侵入し、次いで、電池及び溶接ストリップを腐食し、モジュールの寿命を低減することがある。第２に、良好な性能を有するＴＰＴ裏板はコストが高く、一方、通常の非Ｔｅｄｌｅｒ下側ガラス又は金属板は、黄変し、ひび割れ、埃を発生する傾向があり、モジュールの効率及び儒教に影響を及ぼし、モジュール上にはっきりとした縞が形成されるに至る。第３に、ポリマー材料は耐摩耗性に乏しいので、風が強く埃が多い地域では、裏板上のアンチエージング層が摩耗し易く、ＰＥＴ層（又は銅機能層）が露出する。ＰＥＴ層は摩耗し易いので、モジュール全体の耐摩耗性を弱める。第４に、裏板が可撓性材料から形成され、元来、電池を物理的に保護しないので、押圧されたり衝撃を与えられたりしたときに、ひび割れが起こる傾向がある。第５に、ＥＶＡは、ＵＶ吸収剤と共に添加されるが、このＵＶ吸収剤は、長期間の曝露において徐々に劣化する。ＵＶ光と水分の作用下で、ＥＶＡは、劣化し黄変し、モジュールの電力出力を低減すると共に低分子（例えば、酢酸）を生成し、これが溶接ストリップと電池を腐食し、モジュールの寿命と効率を低減する。
【０００４】
更に、電池と溶接ストリップは、通常、Ｓｎ−Ｐｂ合金によって溶接されるので、Ｐｂ（環境によくない材料）の存在により環境汚染を引き起こし得、広範な応用を妨げている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願は、以下の事実及び問題に対する出願人の発見及び理解に基づいている。
【０００６】
関連技術では、太陽電池の一次グリッド線及び二次グリッド線は、高価な銀ペーストで作製されているので、一次グリッド線及び二次グリッド線の製造プロセスが複雑になり、コストも高くなる。電池をモジュールに接続するとき、電池の前面上の一次グリッド線を、はんだストリップによって別の隣接する電池の裏側電極に溶接する。その結果、一次グリッド線の溶接が複雑になり、電池の製造コストが高くなる。
【０００７】
しかし、関連技術では、通常２本の一次グリッド線が電池の前面に設けられ、電池の前面に銀ペーストを塗布することによって形成される。一次グリッド線は、幅が広いので（例えば、最高で２ｍｍを超える）、大量の銀を消費し、コストが高くなる。
【０００８】
その結果、コスト低下及び遮光面積の低減の観点から、関連技術では、電池上に印刷される銀の一次グリッド線を金属線、例えば、銅線に置き換えている。銅線を二次グリッド線に溶接して電流を出力させる。銀の一次グリッド線を使用していないので、コストを著しく削減することができる。銅線は、遮光面積を低減するために直径を小さくしてあるので、銅線の数を最高１０本まで増加させることができる。この種の電池は、従来の太陽電池における銀の一次グリッド線及びはんだストリップが金属線に置き換えられている、一次グリッド線を有しない電池と呼ぶことができる。
【０００９】
太陽電池の分野では、太陽電池の構造は複雑ではないが、各部品が極めて重要である。一次グリッド線の生産は、遮光面積、導電性、設備、プロセス、コスト等の様々な面を考慮するので、太陽電池技術における困難且つ優先すべき問題となる。市場では、２００７年に当業者の多大な努力によって２本の一次グリッド線を備える太陽電池が３本の一次グリッド線を備える太陽電池に置き換えられている。幾つかの工場では、２０１４年前後に４本の一次グリッド線を備える太陽電池が考え出された。多重一次グリッド線の概念が近年提唱されているが、成熟した製品は全く存在していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、電池上に一次グリッド線もはんだストリップも設ける必要がないのでコストがより低い、一次グリッド線を有しない太陽電池を提供する。一次グリッド線を有しない太陽電池は、大量生産用に商業化することができ、特に低コストで、単純な設備で容易に製造でき、更に、高い光電変換効率を有することができる。関連技術に開示される一次グリッド線を有しない太陽電池に関して、金属線を電池に溶接することができる。金属線は比較的細いので、比較的大きな応力が存在し、その結果、金属線と電池との間の結合力が高度に要求され、これに対応して、溶接層が高度に要求される。関連技術では、Ｓｎ−Ｐｂ合金が通常用いられるが、この合金は、環境に優しい材料ではないＰｂにより、環境を汚染することがある。長期に亘る研究の後、本開示の発明者は、Ｓｎ−Ｂｉ合金が良好な応用範囲を有することを見い出した。Ｓｎ−Ｂｉ合金はコストは低いが、長期使用において、通常のモジュールの金属線が１ヶ月未満で薄黒くなる傾向があるという重大な欠陥を有する。試験及び分析から、ＳｎＢｉは、非常に容易に酸化され、このことは、この合金が実際の製品に適用できないことを示しているが、ＳｎＢｉ合金はコスト及び汚染が低いため、プロセスに利用可能な溶接層の合金組成物となっている。
【００１１】
Ｓｎ−Ｂｉ合金とＳｎ−Ｐｂ合金の分極曲線を示す図１５を参照する。試験条件は、希酢酸（ｐＨ値は、約６である）に浸漬する試験サンプルの面積が約２０ｍｍ２である；Ｓｎを比較電極として用いる（即ち、金属Ｓｎが参照電極である）；及びＳｎ−ＢｉとＳｎ−Ｐｂの各リサーチ電極の面積が約０．２ｍｍ２であることを含む。図１５において、ｘ座標は、電圧（単位：Ｖ）を表し、ｙ座標は、電流（単位：ｍＡ）を表し、順電圧セグメントでは、同一分極電圧下で発生する分極電流が大きいほど、合金はより酸化され易くなる。
【００１２】
分極曲線についての分析により、同一条件下で、Ｓｎ−Ｂｉ合金（図１５におけるラインａで表される）は、Ｓｎ−Ｐｂ合金（図１５におけるラインｂで表される）よりも酸化されにくい。即ち、Ｓｎ−Ｐｂ合金よりも、Ｓｎ−Ｂｉ合金は、安定であり、Ｓｎ−Ｂｉ合金は、低い水蒸気透過率を有する。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ合金が一般に当技術分野における溶接に用いられているが、本発明に係る太陽電池においては、より高い安定性を有するＳｎ−Ｂｉ合金を溶接に用いることができる。理論的に言えば、Ｓｎ−Ｐｂ合金による溶接に用いられる裏板は、溶接に用いられるＳｎ−Ｂｉ合金の抗酸化要件を完全に充足することができる。
【００１３】
しかし、長期に亘る研究の後、本願の発明者は、湿気のある環境では、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度がＳｎ−Ｐｂ合金の酸化速度よりも高いことを見い出した。したがって、発明者は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度と裏板の水分透過性能に関して鋭意研究を行った結果、裏板の水蒸気透過率が０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも高い場合は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度が水蒸気透過率の上昇に伴って急激に上昇すること；裏板の水蒸気透過率が０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい場合は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度が水蒸気透過率の変化に伴って大幅に変化することがないことが分かった。
【００１４】
結果として、水蒸気透過率が０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい材料を、裏板に選択している。これは、Ｓｎ−Ｂｉ合金が酸化されるのを効果的に防止することができ、環境中の水分及び腐食ガスが太陽電池の内部に入ることができず、一般的な封入条件での酸化によるＳｎ−Ｂｉ合金の変色化及び暗色化を避けることができ、太陽電池の寿命が影響されない。Ｓｎ−Ｂｉ合金は、効果的に変色から保護され、太陽電池の腐食を低減し、その寿命を延長する。
【００１５】
本願は、関連技術における既存の問題のうちの少なくとも１つをある程度解決することに努める。
【００１６】
したがって、本願は、低コストで容易に製造され、光電変換効率が改善された太陽電池モジュールを提供する。
【００１７】
本願は、更に、太陽電池モジュールを製造する方法を提供する。
【００１８】
本願の実施形態の第１の態様によれば、太陽電池モジュールは、順に重ねられた上側ガラス板と、前側接着層と、太陽電池アレイと、裏側接着層と、裏板とを含む。前記裏板は、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい透過率を有する水蒸気絶縁裏板であり；前記太陽電池アレイは、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接される。
【００１９】
本願の実施形態に係る太陽電池モジュールにおいては、電池上の二次グリッド線と導電線は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって溶接されており、導電線と電池を接続する効果が改善し、光電変換効率が保証される。驚くべきことに、この種の溶接層は、水蒸気絶縁裏板により良好に適用することができる。上側ガラス板と、前側接着層と、裏側接着層と、水蒸気絶縁裏板（例えば、ガラス又は金属板）は、溶接層を効果的に封止して、変色の現象を回避することができると共に電池アレイを保護することができ、太陽電池モジュールの腐食を遅らせ、低コストで寿命を延長する。
【００２０】
本願の実施形態の第２の態様によれば、太陽電池モジュールを製造する方法であって、電池の前面が前側接着層に面し、その裏面が、裏側接着層に面するように、上側ガラス板、前側接着層、電池アレイ、裏側接着層、及び水蒸気絶縁裏板を順に重ねることと；それらを積層して太陽電池モジュールを得ることとを含み、太陽電池アレイが、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る太陽電池アレイの長手方向断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る太陽電池アレイの横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る導電線を形成するための金属線の概略図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態に係る太陽電池アレイの平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る往復方向に延在している金属線の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池アレイの２個の電池の概略図である。
【図９】図９は、図８に係る２個の電池を金属線を介して接続することにより形成された太陽電池アレイの模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略図である。
【図１１】図１１は、図１０に係る太陽電池モジュールの部分断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態に係る太陽電池アレイの概略図である。
【図１３】図１３は、本願に係る太陽電池モジュールの組み立ての模式図である。
【図１４】図１４は、比較例１における緊張した状態での金属線の模式図である。
【図１５】図１５は、Ｓｎ−Ｂｉ合金とＳｎ−Ｐｂ合金の分極曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を詳細に説明し、実施形態の例を図面で示す。図中、同一の又は類似の参照番号は、同一の若しくは類似の部材又は同一の若しくは類似の機能を有する部材を示すために用いられる。図面を参照して本明細書に記載する実施形態は、本発明を説明するために使用される例示的なものであり、本発明を限定するものであると解釈してはならない。
【００２３】
本願における技術用語の一部は、明確性及び説明の便宜上、本明細書に詳述される。
【００２４】
「電池３１」という用語は、電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面上に設けられている二次グリッド線３１２と、前記電池基板３１１の裏面に設けられている背後電界３１３と、前記背後電界３１３上に設けられている裏側電極３１４とを含む。したがって、二次グリッド線３１２は、電池３１の二次グリッド線３１２と呼ぶことができ、背後電界３１３は、電池３１の背後電界３１３と呼ぶことができ、裏側電極３１４は、電池３１の裏側電極３１４と呼ぶことができる。
【００２５】
「電池基板３１１」は、例えば、シリコンチップをフェルティング、拡散、エッジエッチング、及び窒化ケイ素層沈着のプロセスに付すことによって得られる中間生成物であってよい。しかし、本願における電池基板３１１は、シリコンチップによって形成されるものに限定されず、薄膜太陽電池基板又は任意の他の好適な太陽電池基板３１１を含むと理解すべきである。
【００２６】
言い換えれば、電池３１は、シリコンチップと、前記シリコンチップの表面上の幾つかの処理層と、シャイニー面上の二次グリッド線と、シェイディー面上の背後電界３１３及び裏側電極３１４とを含むか、又は前面電極を全く有しない他の種類の他の等価な太陽電池を含む。例えば、各種のフィルム電池、例えば、ａ−Ｓｉフィルム電池、ＣｄＴｅ太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、及びナノ−ＴｉＯ２色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）などを含む。
【００２７】
「電池ユニット」という用語は、電池３１と、金属線Ｓによって構成される導電線３２とを含む。
【００２８】
「太陽電池アレイ３０」という用語は、複数の電池３１と、隣接する電池３１を接続し且つ金属線Ｓによって構成される導電線３２とを含む。言い換えれば、太陽電池アレイ３０は、導電線３２によって接続された複数の電池３１で形成される。
【００２９】
太陽電池アレイ３０では、金属線Ｓが電池ユニットの導電線３２を構成し、隣接する電池３１の表面間に延在するが、これは、金属線Ｓが隣接する電池３１の前面間に延在していてもよく、又は第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在していてもよいという広い意味で理解すべきである。金属線Ｓが第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在している場合、導電線３２は、電池３１の前面上に延在し且つ電池３１の二次グリッド線３１２と電気的に接続されている前側導電線３２Ａと、電池３１の裏面上に延在し且つ電池３１の裏側電極３１４と電気的に接続されている裏側導電線３２Ｂとを含んでいてよい。隣接する電池３１間の金属線Ｓの一部は、接続導電線と呼ばれることもある。
【００３０】
本願では、電池基板３１１、電池３１、電池ユニット、電池アレイ３０、及び太陽電池モジュールは、説明の便宜的なもの過ぎず、本発明を限定すると解釈すべきではない。
【００３１】
本願に開示される全ての範囲は、端点を含み、個別であっても組み合わせてもよい。範囲の端点及び任意の値は正確な範囲又は値に限定されるものではなく、前記範囲又は値に近接する値も含むと理解すべきである。
【００３２】
本願では、「上」及び「下」等の配向に関する用語は、特に指定しない限り、通常、以下に論じる図面に示す通りの配向「上」又は「下」を指し、「前面」とは、実際の適用において、光に面する太陽電池モジュールの表面、即ち、シャイニー面を指し、一方、「裏面」とは、実際の適用において、光に対して背側になる太陽電池モジュールの表面を指す。
【００３３】
以下では、図面を参照しつつ、本願の実施形態に係る太陽電池モジュール１００について説明する。
【００３４】
図１〜図１３に示す通り、本願の実施形態に係る太陽電池モジュールは、順に重ねられた上側ガラス板１０と、前側接着層２０と、太陽電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、水蒸気絶縁裏板５０とを含み；前記水蒸気絶縁裏板５０は、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、好ましくは、水透過率が０であり且つ空気透過率が０であり；太陽電池アレイ３０が複数の電池３１と導電線３２とを含み、隣接する電池３１が導電線３２によって接続されており；電池３１の前面に、二次グリッド線３１２が設けられており、導電線３２は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって二次グリッド線３１２に溶接される。
【００３５】
言い換えれば、本願の実施形態に係る太陽電池モジュールは、上から下に順に、上側ガラス板１０と、前側接着層２０と、太陽電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、水蒸気絶縁裏板５０とを含む。前記太陽電池アレイは、少なくとも２個の電池３１からなり、隣接する２個の電池３１は、複数の導電線３２によって接続されている。導電線３２は、主にＳｎとＢｉを含む合金である溶接層によって、電池３１の前面上の二次グリッド線３１２に溶接される。
【００３６】
導電線３２は、二次グリッド線３１２に溶接され、太陽電池モジュールにおいてドリフトすることがなく、溶接が不十分ということもないので、比較的高い光電変換効率が得られる。
【００３７】
本願の実施形態に係る太陽電池モジュールでは、水蒸気絶縁裏板５０は、ガラス又は金属板であってよく、金属板は、アルミニウム板であってよい。
【００３８】
なお、本願は、密閉されたガラス製の上側及び下側層、並びに水蒸気絶縁裏板を採用し、水分及び腐食ガスが内部に入るのを防止する点に注目されたい。導電線３２と二次グリッド線３１２を溶接するための溶接層は、低融点を有し且つＳｎ及びＢｉを含む合金を用いる。ここで、溶接ストリップの表面上において、Ｂｉの腐食耐性はＳｎよりも低い。通常のパッキング条件下では、前記合金は、酸化により変色して黒色となり、モジュールの寿命に影響を及ぼす。本願は、完全に封止された構造を有するので、Ｓｎ−Ｂｉ合金の色変化を防止し、電池アレイ３０の腐食を低下させ、電池アレイ３０を効果的に保護し、モジュールの腐食を低減し、モジュールの寿命を延長することができる。
【００３９】
したがって、本願の実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、電池３１上の二次グリッド線３１２と導電線３２が、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって接続され、導電線３２と電池３１を接続する効果が改善し、光電変換効率が保証される。上側ガラス板１０と、前側接着層２０と、裏側接着層４０と、水蒸気絶縁裏板５０は、溶接層を効果的に封止して電池アレイを保護することができ、太陽電池モジュールの腐食を遅らせ、寿命を延長する。
【００４０】
本願の実施形態によれば、太陽電池アレイ３０は、複数の電池３１を含み、隣接する電池３１は、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在する金属線によって接続され、複数の導電線３２を形成する。二次グリッド線３１２は、電池３１の前面に設けられ、導電線３２は、二次グリッド線３１２に溶接される。
【００４１】
電池ユニットは、電池３１と、前記電池３１の表面上に延在する金属線Ｓによって構成される導電線３２とによって形成される。言い換えれば、本願の実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、複数の電池ユニットで形成され；複数の電池の導電線３２は、電池３１の表面間を往復方向に延在する金属線Ｓによって形成される。
【００４２】
本願における用語「往復方向に延在する」は、「蛇行（ｗｉｎｄｉｎｇ）」と呼ばれることもあり、金属線Ｓが往復方向の経路に沿って電池３１の表面間に延在することを指すと理解すべきである。
【００４３】
本願では、「金属線Ｓが電池３１の表面間を往復方向に延在する」ことを広い意味で理解すべきである。例えば、金属線Ｓは、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在していてもよく；金属線Ｓは、第１の電池３１の表面から所定の数の中間の電池３１の表面を通って最後の電池３１の表面まで延在していてもよく、次いで、前記最後の電池３１の表面から所定の数の中間の電池３１の表面を通って前記第１の電池３１の表面まで戻り、このように往復方向に延在する。
【００４４】
更に、電池３１が金属線Ｓによって並列に接続される場合、金属線Ｓは、電池の前面上に延在し得、その結果、金属線Ｓが前側導電線３２Ａを構成する。或いは、第１の金属線Ｓが電池の前面間を往復方向に延在し、第２の金属線Ｓが電池の裏面間を往復方向に延在し、その結果、第１の金属線Ｓが前側導電線３２Ａを構成し、第２の金属線Ｓが裏側導電線３２Ｂを構成する。
【００４５】
電池３１が金属線Ｓによって直列に接続される場合、金属線Ｓは第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間に延在していてよく、その結果、第１の電池３１の前面上に延在する金属線Ｓの一部が前側導電線３２Ａを構成し、第２の電池３１の裏面上に延在する金属線Ｓの一部が裏側導電線３２Ｂを構成する。本願では、特に指定しない限り、導電線３２は、前側導電線３２Ａ、裏側導電線３２Ｂ、又はこれらの組合せであると理解され得る。
【００４６】
用語「往復方向に延在する」とは、金属線Ｓが１回往復方向に延在して導電線３２を形成することであり、２本の導電線３２は、１本の金属線Ｓを蛇行させることによって形成されると理解され得、例えば、２本の隣接する導電線は、Ｕ字形構造又はＶ字形構造を形成するが、本開示は前記に限定されるものではない。
【００４７】
本願の実施形態に係る太陽電池アレイ３０では、電池の複数の導電線３２は、往復方向に延在する金属線Ｓによって構成され；隣接する電池３１は、導電線３２によって接続される。したがって、電池の導電線３２は、必ずしも高価な銀ペーストで作製する必要はないので、電池を接続するためにはんだストリップを用いることなしに簡単に製造することができる。金属線Ｓを二次グリッド線及び裏側電極と接続することは容易且つ簡便であり、その結果、電池のコストが著しく削減される。
【００４８】
更に、導電線３２が往復方向に延在する金属線Ｓによって構成されるので、導電線３２の幅（即ち、電池上における金属線の突出部の幅）を減少させ、それによって、導電線３２の遮光面積を減少させることができる。更に、導電線３２の数は容易に調整することができるので、銀ペーストで作製された導電線と比べて導電線３２の抵抗が低下し、光電変換の効率が改善される。金属線Ｓは往復方向に延在して導電線を形成するので、電池アレイ３０を用いて太陽電池モジュール１００を製造するとき、金属線Ｓが移動しにくくなる、即ち、金属線が容易には「ドリフト」しないので、光電変換効率に悪影響を与えるのではなく、むしろ更に改善する。
【００４９】
本発明の実施形態では、二次グリッド線３１２及び短グリッド線３３が電池３１の前面に設けられ；二次グリッド線３１２は、導電線３２と交差する中央二次グリッド線３１２２と導電線３２と交差しない縁部二次グリッド線３１２１とを含み；短グリッド線３３は、縁部二次グリッド線３１２１と接続され且つ導電線３２又は少なくとも１本の中央二次グリッド線３１２２と接続されている。
【００５０】
本願は、導電線３２によって接続されている太陽電池に関する。短グリッド線３３は、導電線３２と電池３１との間の接続の精度の問題を解決して電流のロスを回避するために、電池３１の前面上に設けられる。このプロセスは単純且つ実現が容易であるので、コストを著しく削減することができる。
【００５１】
電池基板３１１の側面に位置する二次グリッド線３１２は、２つの部分を含み、一方は、導電線３２と交差し且つ電池基板３１１の中央位置に位置して中央二次グリッド線３１２２を形成する二次グリッド線３１２の部分であり、他方は、導電線３２と交差せず且つ導電線３２から離れた側の縁部に位置して縁部二次グリッド線３１２１を形成する二次グリッド線３１２の部分である。
【００５２】
縁部二次グリッド線３１２１は、導電線３２又は少なくとも１本の中央二次グリッド線３１２２と接続される短グリッド線３３を備える。電流のロスを回避するために、短グリッド線３３は、導電線３２を蛇行させたときに届かない電池３１の縁部に位置する。
【００５３】
或いは、電池３１と接続した後に曲がり目で金属線を切断する。
【００５４】
好ましくは、短グリッド線３３は、中央二次グリッド線３１２２に最も近い縁部二次グリッド線３１２１と接続される。
【００５５】
本願の幾つかの他の特定の実施形態では、短グリッド線３３は導電線３２と接続される。好ましくは、電池３１の前面における短グリッド線３３及び金属線は、往復方向の延在によって形成される曲がり目で接続される。縁部で溶接部分が破損する可能性を低減し、更に、金属線と電池との結合力を強化するために、追加の溶接点を添加してもよい。本明細書において曲がり目における接続とは、短グリッド線３３が曲がり目との交差点を有することであると理解することができ、即ち、短グリッド線３３は曲がり目では終端しない。
【００５６】
本願の実施形態によれば、短グリッド線３３は、二次グリッド線３１２に対して垂直である。短グリッド線３３は、好ましくは、電池３１のシャイニー面において導電線３２の屈曲部分（縁部に近接する端部）と電気的に接続される。より好ましくは、少なくとも１本の短グリッド線３３が、各屈曲部分に対応して設けられる。
【００５７】
導電線３２の屈曲部分と電池３１の縁部との間の距離は通常短いので、短グリッド線３３は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２．４ｍｍ〜７ｍｍの長さ、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの幅、及び０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍの厚みを有する。３本〜４０本、好ましくは６本〜２０本の短グリッド線が存在する。
【００５８】
短グリッド線３３は、電池３１のシャイニー面上に二次グリッド線３１２と同様に配置してよい。例えば、短グリッド線３３は、前側二次グリッド線３１２１と同じスクリーン版（銀ペーストで作製してよい）でシルクスクリーン印刷によって二次グリッド線３１２と共に印刷してよい。
【００５９】
或いは、電池３１と接続した後に曲がり目で金属線を切断する。電池３１と溶接した後に曲がり目で金属線を切断して、複数の独立した導電線３２を形成する。
【００６０】
電池３１と溶接した後に曲がり目で金属線を切断して、複数の導電線３２に分離することにより、電池間の応力及び金属線と電池との継ぎ目における剥離強度を低減し、太陽電池アレイ３０の光電変換効率を更に改善することができる。
【００６１】
好ましくは、合金の全重量に対して、１５〜６０重量パーセントのＢｉ、３０〜７５重量パーセントのＳｎ、０〜２０重量パーセントのＣｕ、０〜４０重量パーセントのＩｎ、０〜３重量パーセントのＡｇ、０〜２０重量パーセントのＳｂ、０〜１０重量パーセントのＰｂ、及び０〜２０重量パーセントのＺｎが存在する。
【００６２】
更に、前記合金は、５０％Ｓｎ−４８％Ｂｉ−１．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕ、５８％Ｂｉ−４２％Ｓｎ、及び６５％Ｓｎ−２０％Ｂｉ−１０％Ｐｂ−５％Ｚｎから選択される少なくとも１つであってよい。
【００６３】
当業者であれば、同一条件下で、Ｓｎ−Ｂｉ合金（図１５におけるラインａで表される）は、Ｓｎ−Ｐｂ合金（図１５におけるラインｂで表される）よりも酸化されにくいことを理解できよう。即ち、Ｓｎ−Ｐｂ合金よりも、Ｓｎ−Ｂｉ合金は、安定であり、Ｓｎ−Ｂｉ合金は、低い水蒸気透過率を有する。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ合金が一般に当技術分野における溶接に用いられているが、本発明に係る太陽電池においては、より高い安定性を有するＳｎ−Ｂｉ合金を溶接に用いることができる。理論的に言えば、Ｓｎ−Ｐｂ合金による溶接に用いられる裏板は、溶接に用いられるＳｎ−Ｂｉ合金の抗酸化要件を完全に充足することができる。
【００６４】
しかし、長期に亘る研究の後、本願の発明者は、湿気のある環境では、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度がＳｎ−Ｐｂ合金の酸化速度よりも高いことを見い出した。したがって、発明者は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度と裏板の水分透過性能に関して鋭意研究を行った結果、裏板の水蒸気透過率が０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも高い場合は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度が水蒸気透過率の上昇に伴って急激に上昇すること；裏板の水蒸気透過率が０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい場合は、Ｓｎ−Ｂｉ合金の酸化速度が水蒸気透過率の変化に伴って大幅に変化することがないことが分かった。
【００６５】
Ｓｎ−Ｂｉ合金が酸化され易いという問題を解決するために、本願は、密閉されたガラス製の上側及び下側層、並びに０．１ｍｇ／ｍ２／日未満の水蒸気透過率を有する水蒸気絶縁裏板を採用し、Ｓｎ−Ｂｉ合金材料の酸化を避けて、水分及び腐食ガスが太陽電池の内部に入るのを防止し、通常のパッキング条件下における酸化によるＳｎ−Ｂｉ合金の色変化及び黒色化を防止する。結果として、Ｓｎ−Ｂｉ合金を効果的に保護することができ；電池アレイ３０の腐食が低減されて電池アレイ３０を効果的に保護し；モジュールの腐食が遅れ、モジュールの寿命が延長される。
【００６６】
具体的には、本願の好ましい実施形態によれば、二次グリッド線３１２と導電線３２は、二次グリッド線３１２上に設けられる又は金属線を被覆する溶接層によって接続される。或いは、溶接層は、電池３１の二次グリッド線３１２及び／又は裏側電極３１４に導電線３２が接触する位置に設けられる。より好ましくは、溶接層は、導電層３２が電池３１の二次グリッド線３１２に接触する位置、及びその裏側電極３１４に接触する位置にそれぞれ設けられる。溶接層は、二次グリッド線３１２と裏側電極３１４にのみ適用してもよいし、導電線３２にも適用してもよい。
【００６７】
電池アレイ３０において、溶接層の厚みと導電線（前側導電線３２Ａと裏側導電線３２Ｂを含む）の直径との比は、（０．０２〜０．５）：１である。
【００６８】
本願において、導電線３２（前側導電線３２Ａと裏側導電線３２Ｂを含む）が電池３１の二次グリッド線３１２及び／又は裏側電極３１４に接触する位置に設けられる位置に溶接層が存在する場合、導電線３２は、金属線であってもよい。前記金属線は、当技術分野における従来のものであることができ、例えば、銅線などが挙げられる。
【００６９】
ある実施形態では、導電線（前側導電線３２Ａと裏側導電線３２Ｂを含む）は、金属線と、前記金属線を被覆する低融点を有する合金層とを含む。前記合金層は、完全に又は部分的に前記金属線を被覆してもよい。合金層が部分的に金属線を被覆する場合、前記合金層は、電池３１の二次グリッド線３１２及び／又は裏側電極３１４に前記合金層が溶接される位置に形成されることが好ましい。合金層が完全に金属線を被覆する場合、前記合金層は、金属線の周囲を円状に被覆してもよい。合金層の厚みは、比較的広い範囲内にあることができる。好ましくは、合金層は、１μｍ〜１００μｍの厚みを有し、より好ましくは、１μｍ〜３０μｍの厚みを有する。低融点を有する合金層を形成するための合金は、１００℃〜２００℃であることができる低融点を有する従来の合金であることができる。好ましくは、前記合金は、例えば、４０重量パーセントのＳｎ、５５重量パーセントのＢｉ、及び５重量パーセントのＰｂ（即ち、Ｓｎ４０％−Ｂｉ５５％−Ｐｂ５％）を含有するＢｉ−Ｓｎ−Ｐｂ合金である。低融点を有する合金層の厚みは、０．００１ｍｍ〜０．０６ｍｍであることができる。導電線３２は、０．０１ｍｍ２〜０．５ｍｍ２の断面積を有することができる。金属線は、当技術分野における従来のものであることができ、例えば、銅線などが挙げられる。
【００７０】
電池アレイ３０において、電池３１は、当技術分野における従来の電池３１であることができ、例えば、多結晶シリコン電池３１であることができる。電池３１のシャイニー面上の二次グリッド線３１２は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びスズ合金であることができる。二次グリッド線３１２は、４０μｍ〜８０μｍの幅を有し、５μｍ〜２０μｍの厚みを有し；５０〜１２０本の二次グリッド線が存在し、隣接する二次グリッド線間の距離は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。電池３１の裏面上の裏側電極３１４は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びスズ合金から形成することができる。裏側電極３１４は、通常、リボン状パターンであり、１ｍｍ〜４ｍｍの幅を有し、５μｍ〜２０μｍの厚みを有する。
【００７１】
以下では、図面に関連する本願の特定の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について説明する。
【００７２】
本願の特定の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について、図１〜図３を参照して説明する。
【００７３】
図１〜３に示す実施形態では、太陽電池アレイ３０における２個の電池を示す。言い換えれば、金属線Ｓによって構成される導電線３２を介して互いに接続されている２個の電池３１を示す。
【００７４】
電池３１は、電池基板３１１と、前記電池基板３１１の前面上に設けられている二次グリッド線３１２（前側二次グリッド線３１２Ａ）と、前記電池基板３１１の裏面上に設けられている背後電界３１３と、背後電界３１３上に設けられている裏側電極３１４とを含むと理解することができる。本願では、特に指定しない限り、裏側電極３１４は、例えば、銀ペーストによって印刷される従来の電池の裏側電極であってもよく、電池基板の前面上の二次グリッド線と同様の裏側二次グリッド線３１２Ｂであってもよく、複数の分離した溶接部分であってよいことを理解することができる。二次グリッド線は、特に指定しない限り、電池基板３１１の前面上の二次グリッド線３１２を指す。
【００７５】
図１〜図３に示す通り、実施形態における太陽電池アレイは、２個の電池３１Ａ、３１Ｂ（説明の便宜上、それぞれ第１の電池３１Ａ及び第２の電池３１Ｂと呼ぶ）を含む。金属線Ｓは、第１の電池３１Ａの前面（シャイニー面、即ち、図２の上面）と第２の電池３１Ｂの裏面との間を往復方向に延在し、その結果、金属線Ｓは、第１の電池３１Ａの前側導電線及び第２の電池３１Ｂの裏側導電線を構成する。金属線Ｓは、第１の電池３１Ａの二次グリッド線と電気的に接続され（例えば、溶接されるか又は導電性接着剤によって結合され）、且つ第２の電池３１Ｂの裏側電極と電気的に接続される。
【００７６】
本願のある実施形態では、裏側電極３１４が電池基材３１１の表面上に設けられ、金属線が裏側電極３１４に溶接される。
【００７７】
即ち、この実施形態では、前側二次グリッド線３１２Ａが、その裏面に裏側電極３１４が設けられた電池基材３１１の前面上に設けられる。導電線３２は、電池基材３１１の前面に位置し、前側二次グリッド線３１２Ａに溶接される。電池基材３１１の裏面に位置する場合、導電線３２は、電池基材３１１の裏面上の裏側電極３１４に溶接される。
【００７８】
幾つかの実施形態では、金属線は、第１の電池３１Ａと第２の電池３１Ｂとの間を１０回〜６０回往復方向に延在する。好ましくは、図１に示す通り、金属線は、１２回往復方向に延在して２４本の導電線を形成し、金属線は１本しか存在しない。言い換えれば、１本の金属線が１２回往復方向に延在して２４本の導電線を形成し、隣接する導電線間の距離は、２．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であってよい。この実施形態では、従来の電池と比べて導電線の数が増加し、その結果、二次グリッド線と電流が通る導電線との間の距離が減少して、抵抗が低下し、光電変換効率が改善される。図１に示す実施形態では、金属線を蛇行させる便宜上、隣接する導電線がＵ字形構造を形成する。或いは、本願は、前記に限定されるものではない。例えば、隣接する導電線は、Ｖ字形構造を形成する。
【００７９】
より好ましくは、図４に示す通り、金属線Ｓは、金属線本体３２１と、前記金属線本体の外面を被覆する溶接層３２２とを含む。金属線は、溶接層によって二次グリッド線及び／又は裏側電極に溶接され、その結果、金属を二次グリッド線及び／又は裏側電極と電気的に接続することが簡便になり、且つ接続プロセスにおける金属線のドリフトを回避することが簡便になり、光電変換効率が保証される。無論、金属と電池基板との電気的接続は、太陽電池モジュールの積層プロセス中又は前に実施してよいが、後者が好ましい。
【００８０】
本願では、金属線Ｓとは、電池３１上で往復方向に延在して導電線３２を形成するための金属線を指し；導電線３２は、金属線本体３２１と前記金属線本体３２１を被覆する溶接層３２２とを含む。即ち、金属線Ｓは、金属線本体３２１と前記金属線本体３２１を被覆する溶接層３２２とからなることに留意すべきである。本願の実施形態では、特に指定しない限り、金属線は、電池上を往復方向に延在して導電線３２を形成する金属線Ｓを表す。
【００８１】
幾つかの実施形態では、好ましくは、金属線本体３２１は銅線である。無論、金属線Ｓも銅線であってよい。言い換えれば、金属線は溶接層３２２を含まないが、本願はこれに限定されるものではない。例えば、金属線本体３２１はアルミニウム線であってよい。好ましくは、金属線Ｓは円形断面を有し、その結果、より多くの太陽光が電池基板に到達することができ、光電変換効率が更に改善される。
【００８２】
幾つかの実施形態では、好ましくは、金属線が電池と接触する前、金属線は緊張した状態で延在している、即ち、金属線は真っ直ぐになっている。金属線を電池の二次グリッド線及び裏側電極と接続した後、太陽電池モジュールを製造するときの導電線のドリフトを更に回避し、光電変換効率を保証するために、金属線を緊張した状態から解放してよい。
【００８３】
図５は、本発明の別の実施形態に係る太陽電池アレイの概略図である。図５に示す通り、金属線は、第１の電池３１Ａの前面と第２の電池３１Ｂの前面との間を往復方向に延在し、その結果、金属線が第１の電池３１Ａの前側導電線及び第２の電池３１Ｂの前側導電線を構成する。このようにして、第１の電池３１Ａ及び第２の電池は並列に接続される。無論、好ましくは、往復方向に延在している別の金属線によって構成される裏側導電線を介して第１の電池３１Ａの裏側電極及び第２の電池３１Ｂの裏側電極を接続できることが理解され得る。或いは、第１の電池３１Ａの裏側電極及び第２の電池３１Ｂの裏側電極は、従来の方法で接続してもよい。
【００８４】
本願の別の実施形態に係る太陽電池アレイ３０について、図６を参照して説明する。
【００８５】
本願の実施形態に係る太陽電池アレイ３０は、ｎ×ｍ個の電池３１を含む。言い換えれば、複数の電池３１は、ｎ×ｍマトリクス形式で配置され、ｎは列を表し、ｍは行を表す。より具体的には、実施形態では、３６個の電池３１が６列及び６行で配置される、即ち、ｎ＝ｍ＝６である。本願はこれに限定されるものではないと理解することができる。例えば、列数及び行数は異なっていてもよい。説明の便宜上、図６では、左右方向において、１つの行における電池３１を、順に第１の電池３１、第２の電池３１、第３の電池３１、第４の電池３１、第５の電池３１、及び第６の電池３１と呼び；上下方向において、電池３１の列を、順に電池３１の第１の列、電池３１の第２の列、電池３１の第３の列、電池３１の第４の列、電池３１の第５の列、及び電池３１の第６の列と呼ぶ。
【００８６】
電池３１のある行では、金属線は、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在し；電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行における電池の表面との間を往復方向に延在し、ｍ−１≧ａ≧１である。
【００８７】
図６に示す通り、具体例では、電池３１のある行では、１つの行における電池を直列に接続するために、金属線は第１の電池３１の前面と第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の前面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の裏面との間を往復方向に延在して、２つの隣接する行の電池３１を直列に接続する。
【００８８】
より好ましくは、電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の表面との間を往復方向に延在し、ａ番目の行の端部及び（ａ＋１）番目の行の端部は、マトリクス形式の同じ側に位置し、図６に示す通り、その右側に位置する。
【００８９】
より具体的には、図６に示す実施形態では、１番目の行では、第１の金属線が第１の電池３１の前面と第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第２の金属線が第２の電池３１の前面と第３の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第３の金属線が第３の電池３１の前面と第４の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第４の金属線が第４の電池３１の前面と第５の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第５の金属線が第５の電池３１の前面と第６の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。このようにして、１番目の行における隣接する電池３１は、対応する金属線によって直列に接続される。
【００９０】
第６の金属線は、１番目の行における第６の電池３１の前面と２番目の行における第６の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し、その結果、１番目の行と２番目の行とが直列に接続される。第７の金属線は、２番目の行における第６の電池３１の前面と２番目の行における第５の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；第８の金属線は、２番目の行における第５の電池３１の前面と２番目の行における第４の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し；これは第１１の金属線が２番目の行における第２の電池３１の前面と２番目の行における第１の電池３１の裏面との間を往復方向に延在するまで続き、次いで、第１２の金属線は、２番目の行における第１の電池３１の前面と３番目の行における第１の電池３１の裏面との間を往復方向に延在し、その結果、２番目の行と３番目の行とが直列に接続される。順次、３番目の行と４番目の行とが直列に接続され、４番目の行と５番目の行とが直列に接続され、５番目の行と６番目の行とが直列に接続され、その結果、電池アレイ３０が製造される。この実施形態では、バスバーは、それぞれ、１番目の行における第１の電池３１の左側及び６番目の行における第１の電池３１の左側に設けられ；第１のバスバーは、１番目の行における第１の電池３１の左側から延出する導電線と接続され、第２のバスバーは、６番目の行における第１の電池３１の左側から延出する導電線と接続される。
【００９１】
上に述べた通り、本願の実施形態における電池は、導電線によって直列に接続され、即ち、１番目の行、２番目の行、３番目の行、４番目の行、５番目の行、及び６番目の行が、導電線によって直列に接続される。或いは、図に示す通り、２番目の行と３番目の行、及び４番目の行と５番目の行は、光スポット効果を回避するために、それぞれ、ダイオードと並列に接続されてよい。ダイオードは、例えば、バスバーによって、当業者に一般的に知られている方法で接続してよい。
【００９２】
しかし、本願は、前記に限定されるものではない。例えば、１番目の行と２番目の行とを直列に接続し、３番目の行と４番目の行とを直列に接続し、５番目の行と６番目の行とを直列に接続してよく、一方、２番目の行と３番目の行とを並列に接続し、４番目の行と５番目の行とを並列に接続する。かかる場合、バスバーをそれぞれ対応する行の左側又は右側に設けてよい。
【００９３】
或いは、同じ行における電池３１を並列に接続してもよい。例えば、金属線は、１番目の行における第１の電池３１の前面から２番目の行における電池３１の前面を通って６番目の行まで往復方向に延在する。
【００９４】
本願のある実施形態では、二次グリッド線３１２は、４０μｍ〜８０μｍの幅を有し、５μｍ〜２０μｍの厚みを有し；５０〜１２０本の二次グリッド線が存在し、隣接する二次グリッド線間の距離は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。この構造において、二次グリッド線３１２は、より良好に導電線３２に溶接することができ、光電変換効率が向上する。
【００９５】
好ましくは、前側接着層２０と裏側接着層４０はシリカゲルであり、これは、従来のＥＶＡ封入に比べて、ＥＶＡ紫外吸収剤によって吸収される紫外光を電気エネルギーに変換することができ、太陽電池モジュールの出力を上げる。更に、新しいタイプのパッキングフィルムは、ＵＶ照射下で安定であり、良好な耐候性を有するので、酢酸マイクロ分子に分解されて電池を腐食することがない。加えて、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい水蒸気透過率を有する水蒸気絶縁裏板が用いられ、電池上の二次グリッド線は、ＳｎとＢｉを含む合金の溶接層によって導電線に接続され、これにより、導電線と電池を接続する効果を効率的に改善することができ、光電変換効率が保証される。
【００９６】
シリコーン膜モジュールに用いられるシリカゲルは、熱可塑性フィルム構造を有し、これは、室温で固体であり、温度上昇に伴って徐々に軟化する。透明液状シリカゲルは、２成分シリカゲルであり、２つの成分が１：１の比で混合されており、７０℃〜１３０℃で積層することにより、熱硬化した透明シリカゲルに固化される。積層温度は低く、これにより、省エネルギーを可能となり、ラミネータの寿命を延長できる。本発明の太陽電池モジュールにおける上側ガラス板１０と裏板は、剛直なガラスから形成され、高分子材料の従来の裏板よりも、被覆及び積層がより容易である。使用時のモジュールの温度は、８０℃〜１００℃に達する場合があり、この温度では、熱可塑性フィルムは軟化するので、一定の移動性を有する。しかし、熱硬化膜は、この欠点を有さないので、モジュールはより良好な温度耐性を有する。
【００９７】
図１０に示すように、更に、水蒸気絶縁裏板５０は、内部の白色反射性コーティング５１で被覆されている。本願では、水蒸気絶縁裏板は、内部の白色反射性コーティング５１で被覆されており、電池３１のギャップを通る光が反射されるので、パッケージングロスを低下させることができる。
【００９８】
本願では、ガラス又は金属板を裏板として用い、これは、従来の高分子板に比べて、優れた腐食耐性と、耐候性と、耐摩耗性とを有する。このような場合、内部の電子要素は、外部環境から完全に分離され、モジュールの寿命が延長される。
【００９９】
好ましい実施形態では、上側ガラス板１０と水蒸気絶縁裏板５０は、ブチルゴム又はポリイソブチレンゴムのシーラントを、その周囲にクランプすることによって封止される。
【０１００】
本願では、低水分透過性のブチルゴム又はポリイソブチレンゴムが、ガラスの２つの層の最外周の内側に用いられるので、元の太陽電池モジュールの縁部が外部のパッキング材料に曝露されるという問題を解決する。更に、ガラスの上側及び下側層は、堅く結合されるので、外部環境からの水分を遮断し、腐食性ガスがモジュール内に侵入するのを防止でき、モジュールの劣化を遅らせ、その寿命を延長する。
【０１０１】
更に、好ましくは、上側ガラス板１０と水蒸気絶縁裏板５０の周囲は、Ｕ字形フレーム６０を介してシリカゲル若しくはブチルゴム又は両面粘着テープによって固定され、上側ガラス板１０と水蒸気絶縁裏板５０の周囲とＵ字形フレーム６０との間にシーラントが充填される。
【０１０２】
本願では、ガラスの２つの層の周囲が、シリカゲル若しくはブチルゴム又は両面粘着テープによりＵ字形フレームを固定する。前記フレームは、アルミニウム又は高分子材料から形成される。そのような場合、剛直なガラスの角部が応力により欠ける傾向があり、安全性が低く、輸送及び組み立て時のリスクが高い。Ｕ字形剛直フレームによる保護により、二重ガラスモジュールの縁部及び角部は、より高い耐衝撃性とより良好な封止効果を有する。
【０１０３】
図１３に示すように、本願の実施形態に係る太陽電池モジュールは、更に、上側ガラス板１０と水蒸気絶縁裏板５０の縁部に設けられるジャンクションボックス７０を含む。
【０１０４】
本願では、ジャンクションボックス７０は、太陽電池モジュールの裏面の開口穴又は溝にではなく、太陽電池モジュールの縁部に設けられるので、硬い部分を形成せずに裏側ガラスの全体構造を維持することができ、安全性が改善される。加えて、従来のモジュールに比べて、ジャンクションボックス７０の配列は、太陽電池モジュール内部のバスバーの数と、外部ケーブルの長さを低減することができ、これにより、コストが削減され、抵抗が低下し、電力出力が上昇する。
【０１０５】
本願の太陽電池モジュールの製造プロセスでは、先ず導電線３２を電池上の二次グリッド線３２及び裏側電極に接着又は溶接することができ、次いで、それらは、重ねられ、積層される。
【０１０６】
本発明の特定の実施形態では、太陽電池モジュール１００は、上側カバー板１０と、前側接着層２０と、電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、水蒸気絶縁裏板５０とを含む。電池アレイ３０は、複数の電池３１を含み、隣接する電池３１は複数の導電線３２によって接続される。導電線３２は、隣接する電池の表面間を往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される。導電線３２は、二次グリッド線に溶接される。前側接着層２０は導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する。
【０１０７】
即ち、本願に係る太陽電池モジュール１００は、上下方向に沿って順に重ねられている上側カバー板１０と、前側接着層２０と、電池アレイ３０と、裏側接着層４０と、裏板５０とを含む。電池アレイ３０は、複数の電池３１と複数の電池３１を接続するための導電線３２とを含む。導電線は、２個の隣接する電池３１の表面間を往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される。
【０１０８】
導電線３２は、電池３１と電気的に接続され、ここで、電池３１上の前側接着層２０は導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填し、その結果、導電線３２の酸化を防ぎ且つ光電変換効率を保証するために、前側接着層２０が導電線３２を固定し、導電線３２を外界からの空気及び水分と分離することができる。
【０１０９】
したがって、本願の実施形態に係る太陽電池モジュール１００では、コストを削減するために、従来の一次グリッド線及びはんだストリップを、往復方向に延在する金属線Ｓによって構成される導電線３２に置き換える。金属線Ｓを往復方向に延在させて、金属線Ｓの自由端の数を低減し、金属線Ｓを配置するためのスペースを節約する、即ち、スペースによる制約を受けなくする。往復方向に延在する金属線によって構成される導電線３２の数は、著しく増加させることができ、これは、製造が容易であるので、大量生産に好適である。前側接着層２０は、導電線３２と直接接触し、隣接する導電線３２間を充填するので、導電線を空気及び水分から有効に隔離して導電線３２の酸化を防ぎ、光電変換効率を保証することができる。
【０１１０】
本願の幾つかの特定の実施形態では、金属線Ｓは、第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；前側接着層２０は、第１の電池３１の前面において導電線と直接接触し、第１の電池３１の前面において隣接する導電線３２間を充填し；裏側接着層４０は、第２の電池３１の裏面において導電線３２と直接接触し、第２の電池３１の裏面において隣接する導電線３２間を充填する。
【０１１１】
言い換えれば、本願では、隣接する２つの電池３１は金属線Ｓによって接続される。隣接する２つの電池３１では、第１の電池３１の前面が金属線Ｓと接続され、第２の電池３１の裏面が金属線Ｓと接続される。
【０１１２】
前面が金属線Ｓと接続されている第１の電池３１上の前側接着層２０は、第１の電池３１の前面上において金属線Ｓと直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する。裏面が金属線Ｓと接続されている第２の電池３１上の裏側接着層４０は、第２の電池３１の裏面上において金属線Ｓと直接接触し、隣接する導電線３２間を充填する（図２に示す通り）。
【０１１３】
その結果、本願に係る太陽電池モジュール１００では、太陽電池モジュール１００の光電変換効率を更に保証するために、前側接着層２０が電池３１の一部の前面上の導電線３２を外界から隔離することができるだけでなく、裏側接着層４０が電池３１の一部の裏面上の導電線３２を外界から隔離することもできる。
【０１１４】
本願の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する通常の電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３８０ｍΩ〜４４０ｍΩの直列抵抗を有する。本願は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。７２個の電池が存在する場合、太陽電池モジュールの直列抵抗は、４５６ｍΩ〜５２８ｍΩであり、電池の電気性能がより優れている。
【０１１５】
本願の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する通常の電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３７．５Ｖ〜３８．５Ｖの開放電圧を有する。本願は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。短絡電流は、８．９Ａ〜９．４Ａであり、電池の数は関係ない。
【０１１６】
本願の幾つかの特定の実施形態では、太陽電池モジュールは、０．７９〜０．８２のフィルファクタを有し、これは、電池の寸法及び数とは無関係であり、電池の電気性能に影響を与え得る。
【０１１７】
本願の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する通常の電池の場合、太陽電池モジュールは、電池６０個当たり３１．５Ｖ〜３２Ｖの動作電圧を有する。本開示は、６０個の電池に限定されるものではなく、３０個の電池、７２個の電池等であってもよい。動作電流は、８．４Ａ〜８．６Ａであり、電池の数は関係ない。
【０１１８】
本願の幾つかの特定の実施形態では、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの寸法を有する通常の電池の場合、太陽電池モジュールは、１６．５％〜１７．４％の変換効率を有し、電池６０個当たり２６５Ｗ〜２８０Ｗの電力を有する。
【０１１９】
以下では、本願の実施形態に係る太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。
【０１２０】
具体的には、本発明の実施形態に係る方法は、以下の工程を含む：
電池３１の前面が前側接着層２０に面し、その裏面が裏側接着層４０に面するように、上側ガラス板１０、前側接着層２０、電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び水蒸気絶縁裏板５０を順に重ね、をれらを積層して太陽電池モジュール１００を得る工程であって、太陽電池アレイ３０が複数の電池３１と導電線３２を含み、隣接する電池が導電線によって接続される。電池３１の前面には、二次グリッド線３１２が設けられており、導電線３２は、ＳｎとＢｉを含む合金を含む溶接層によって二次グリッド線３１２に溶接される。
【０１２１】
前側接着層２０と裏側接着層４０は、当技術分野において一般的に用いられる接着層である。好ましくは、前側接着層２０と裏側接着層４０は、熱硬化性シリカゲルである。本願では、熱硬化性シリカゲルは、当技術分野における従来製品を用いて、又はよく知られた調製方法で得ることができる。
【０１２２】
本願の実施形態に係る方法は、太陽アレイ３０を調製する工程と、上側カバー板１０、前側接着層２０、電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び水蒸気絶縁裏板５０を順に重ねる工程と、それらを積層して太陽電池モジュール１００を得る工程とを含む。前記方法は、他の工程、例えば、シーラントによって上側カバー板１０と水蒸気絶縁裏板５０との間のギャップを封止する工程、及びＵ字形フレームによって前記部品を互いに固定する工程を更に含むことが理解され得るが、これら工程は、当業者に公知であるので、本明細書において詳細には記載しない。
【０１２３】
具体的には、太陽アレイ３０の調製は、電池３１の表面を往復方向に延在し、電池３１の表面と電気的に接続されている金属線によって複数の導電線を形成して、隣接する電池３１を複数の導電線によって接続して電池アレイ３０を構成する工程を含む。
【０１２４】
具体的には、図７に示す通り、金属線は、緊張した状態で１２回往復方向に延在する。図８に示す通り、第１の電池３１Ａ及び第２の電池３１Ｂを調製する。図９に示す通り、第１の電池３１Ａの前面を金属線と接続し、第２の電池３１Ｂの裏面を金属線と接続し、その結果、電池アレイ３０が形成される。図９は、２つの電池３１を示す。電池アレイ３０が複数の電池３１を有する場合、往復方向に延在している金属線が、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面とを接続する、即ち、金属線によって第１の電池３１の二次グリッド線を第２の電池３１の裏側電極に接続する。金属線は、金属線の２つの端部で２つのクリップによって緊張状態とされ、往復方向に延在する。
【０１２５】
図９に示す実施形態では、隣接する電池は直列に接続される。前記の通り、隣接する電池は、実際の要件に基づいて金属線によって並列に接続されてもよい。
【０１２６】
得られた電池アレイ３０に、上側カバー板１０、前側接着層２０、裏側接着層４０、及び下側ガラス又は金属板５０を順に重ね、ここでは、電池３１の前面が前側接着層２０に面し、その裏面が裏側接着層４０に面する。そして、それらを積層して太陽電池モジュール１００を得る。積層するとき又は積層する前に、金属線を電池３１に溶接してもよいことが理解され得る。
【０１２７】
本願の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造プロセスでは、金属線は、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を緊張状態で往復方向に延在する。導電線３２は、電池３１の前面上の二次グリッド線に接続される前側導電線３２Ａと、電池３１の裏面上の二次グリッド線に接続される裏側導電線３２Ｂとを含む。金属線は、１０回〜６０回往復方向に延在する。２本の隣接する導電線間の距離は、２．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であり、２本の隣接する導電線は、Ｕ字形構造又はＶ字形構造を形成する。
【０１２８】
或いは、金属線が存在する。電池３１は、ｎ×ｍマトリクス形式で配置され、ｎは列を表し、ｍは行を表す。電池３１のある行では、金属線は、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在し；電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行における電池３１の表面との間を往復方向に延在し、ｍ−１≧ａ≧１である。
【０１２９】
好ましくは、電池３１の２つの隣接する行では、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の表面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の表面との間を往復方向に延在する。ここで、ａ番目の行の端部と（ａ＋１）番目の行の端部は、マトリクス形式の同じ側に位置する。
【０１３０】
更に、電池３１のある行では、金属線は、第１の電池３１の前面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。電池３１の２つの隣接する行において、金属線は、ａ番目の行の端部における電池３１の前面と（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の裏面との間を往復方向に延在して、２つの隣接する行の電池３１を直列に接続する。
【０１３１】
本願の幾つかの特定の実施形態では、ある行における隣接する電池３１間を往復方向に延在する金属線が存在し、隣接する行における電池３１間を往復方向に延在する金属線が存在する。前記金属線は、銅線であり、円形断面を有する。
【０１３２】
言い換えれば、本願の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、以下の２つの工程を含む：
（１）少なくとも電池をマトリクス形式に配置する工程であって、導電線が、第１の電池３１の表面と前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１の表面との間を往復方向に延在して、折り畳まれた形状を形成し、第１の電池３１のシャイニー面上の二次グリッド線が導電線に溶接され、第２の電池３１の裏面上の裏側電極が導電線に溶接される工程；及び
（２）電池３１の前面が前側接着層２０に面し、その裏面が裏側接着層４０に面するように、上側ガラス板１０、前側接着層２０、工程（１）で得られた電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び水蒸気絶縁裏板５０を上から下に順に重ね、それらを積層する工程。
【０１３３】
工程（１）において、好ましくは、電池３１の２つの隣接する行では、導電線は、ａ番目の行の電池３１の表面から（ａ＋１）番目の行の電池３１の表面まで延在し、より好ましくは、導電線は、ａ番目の行の端部における電池３１の前面から（ａ＋１）番目の行の端部における電池３１の裏面まで延在する。
【０１３４】
ある実施形態では、更に好ましくは、電池３１のある行では、導電線は、第１の電池３１のシャイニー面から前記第１の電池３１に隣接する第２の電池３１のシェイディー面まで延在し、電池３１の２つの隣接する行では、導電線は、ａ番目の行の端部における電池３１のシャイニー面から（ａ＋１）番目の行の端部に近傍の電池３１の裏面まで延在する。
【０１３５】
工程（１）において、導電線は、同じ行の電池３１間を蛇行状に配置される、及び／又は導電線は、電池３１の２つの隣接する行間を蛇行状に配置される。最も好ましくは、導電線は、同じ行の電池３１間及び電池３１の２つの隣接する行間の両方で蛇行状に配置される。
【０１３６】
前記太陽電池モジュールの製造方法において、導電線、二次グリッド線、金属線、低融点を有する合金層、接着層、上側ガラス板、及び水蒸気絶縁裏板は、前記した通りである。
【０１３７】
積層プロセスをラミネータで行うことができ、これは、２つの段階、即ち、低温での真空化とホットプレスを含むことができる。
【０１３８】
前記太陽電池モジュールの製造方法において、溶接プロセスは、当技術分野における従来の溶接方法であってよい。好ましくは、溶接方法は、高周波溶接又は遠赤外溶接を意味する非接触であり、電池３１と複数の導電線との溶接を行い、不十分な溶接を避け、導電線のドリフトを防ぐ。
【０１３９】
本願の幾つかの特定の実施形態では、マウンティングブロック８０は、水蒸気絶縁裏板５０の裏面に結合され、上側ガラス板１０、前側接着層２０、電池アレイ３０、裏側接着層４０、及び水蒸気絶縁裏板５０が順に重ねられた後に、フレームに固定される。
【０１４０】
本願では、太陽電池モジュールは、従来のモジュールのフレーム又は両側からクランプされる二重ガラスモジュールの縁部とは異なる方法でマウントされる。本願では、モジュールの裏面は、高強度で結合される４個のマウンティングブロックを採用し、これらのマウンティングブロックは、ボルトでフレームに固定される。そのような場合、モジュールにかかる応力は均一となり、耐荷力がより安全且つ高信頼性で向上される。
【０１４１】
本願では、太陽電池アレイ３０は、従来のモジュールと異なる方法で接続される。即ち、導電線を有しない２つの電池が、低融点を有する合金で被覆された１本の細い銅線によって接続される。低融点を有する合金で被覆された細い銅線は、従来のシリコン電池の導電線及びはんだストリップに置き換わり、引き出し線がない端部でバスバーの数を減らすと理解することができる。低融点を有する合金で被覆された細い銅線は、便宜上、導電線と称する。電池は、前面スクリーン印刷の従来の第１工程−電池上にボトムグリッド線（一般に、細グリッド線と呼ぶ）を製造することを維持する。次いで、導電線は、各種方法で曲げられ、細グリッド線と垂直な複数のグリッド線になり、細グリッド線を被覆し、導電性交差グリッド構造を形成する。導電線の従来の技術に比べて、銅線は円形断面を有するので、銅線で形成されるモジュールは、より小さなシェイディー面を有し、これにより、抵抗ロスを低減でき、モジュールの合計電力を上げることができる。２０〜３０本の導電線が集中して配置されるので、導電線と細グリッド線との間に多数の接点が存在し、ウェハのひび割れが微かに又は僅かに生じる位置での電流の流路を最適化し、ひび割れによるロスが低減される。より重要なこととして、導電線が銅線から形成されるので、銀材料の消費が減少する。
【実施例】
【０１４２】
実施例１
実施例１を用いて、本願に係る太陽電池モジュール１００及びその製造方法について説明する。
【０１４３】
（１）導電線の製造
銅線を、５０％Ｓｎ−４８％Ｂｉ−１．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（融点：１６０℃）の合金層に付着させる。前記銅線は、０．０４ｍｍ２の断面を有し、合金層は、１６μｍの厚みを有する。このようにして、導電線を得る。
【０１４４】
（２）太陽電池モジュール１００の製造
１，６３０ｍｍ×９８０ｍｍ×０．５ｍｍのＰＯＥ接着層を提供し（融点：６５℃）、対応して１，６５０ｍｍ×１，０００ｍｍ×３ｍｍのガラス板及び１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×０．２１ｍｍの多結晶質シリコン電池３１を提供する。電池３１は、９１本の二次グリッド線（銀、幅６０μｍ、厚み９μｍ）を有し、前記二次グリッド線は、それぞれ、長手方向において電池３１を実質的に貫通し、隣接する二次グリッド線間の距離は１．７ｍｍである。電池３１は、その裏面に５個の裏側電極（スズ、幅１．５ｍｍ、厚み１０μｍ）を有する。各裏側電極は、長手方向に電池３１を実質的に貫通し、隣接する裏側電極間の距離は３１ｍｍである。
【０１４５】
６０個の電池３１をマトリクス形式（６行×１０列）で配置する。ある行における隣接する２つの電池３１では、金属線が、緊張した状態で第１の電池３１の前面と第２の電池３１の裏面との間を往復方向に延在する。例えば、ピンを２つの列に設け、同じ列の各ピンは、互いに離間させる。このような場合、金属線は、ピンの２つの列間を往復方向の延在する。または、金属線は、その２つの端部における２つのクリップから緊張した状態で往復方向に延在し、１５本の平行な導電線を形成する。第１の電池３１の二次グリッド線を導電線に溶接し、第２の電池３１の裏側電極を１８０℃の溶接温度で導電線に溶接する。平行な隣接する導電線間の距離は、９．９ｍｍである。このように、１０個の電池を直列に接続して１行にし、直列に接続された６行の電池を直列に接続して電池アレイにする。電池３１に面する上側ガラス板１０と下側ガラス板（水蒸気透過率０ｍｇ／ｍｍ２＊日）の表面は、シリカゲルで被覆され、次いでブチルゴム封止ゴムストリップがシリカゲルの周りに配される。次いで、上側ガラス板と、マトリクス形式で配置され、金属線に溶接されている複数の電池と、下側ガラス板とを上下方向に順に重ね、ここでは、電池３１のシャイニー面は導電線と直接接触する前側接着層２０に面し；電池３１のシェイディー面は裏側接着層４０に面し；最後に、これらをラミネータにおいて積層し、ここでは、前側接着層２０が隣接する導電線３２間を充填する。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１４６】
実施例２
実施例２と実施例１との相違は、電池３１がマトリクス形式に配置され、２つの隣接する電池において、図１４に示されるように、線引による１５本の平行な金属線を、各金属線の端部のクリップを介して緊張させ、電池がクリップの２Ｎの緊張で平坦にされる点にある。１５本の平行な金属線のそれぞれは、第１の電池３１の前面上の二次グリッド線にそれぞれ溶接され、第２の電池３１の裏面上の裏側電極に溶接される。平行な隣接する導電線間の距離は、９．９ｍｍである。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１４７】
比較例１
比較例１と比較例１との相違は、電池をマトリクス形式で配置することにある。１５本の直列に接続された金属線を透明接着層において糊付けし、この金属線を太陽電池に取り付ける。隣接する２つの電池では、金属線が第１の電池の前面と第２の電池の裏面とを接続する。次いで、上側ガラス板と、上側ＰＯＥ接着層と、第１の透明接着層と、マトリクス形式で配置され、金属線に溶接されている複数の電池と、第２の透明接着層と、下側ＰＯＥ接着層と、下側ガラス板とを上下方向に順に重ねる。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１４８】
比較例２
比較例２と実施例１との相違は、裏板が、ガラス板に代えてＰＥＴ板を用いる点であり、太陽電池モジュールを得る。
【０１４９】
実施例３
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、２０本の導電線が往復方向の延在によって形成され、平行な導電線間の距離が７ｍｍである点が実施例１と比べて異なっている。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１５０】
実施例４
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、合金層がＳｎ４０％−Ｂｉ５５％−Ｐｂ５％（融点：１２５℃）である点が実施例１と比べて異なっている。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１５１】
実施例５
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、合金層が５８％Ｂｉ−４２％Ｓｎである点が実施例１と比べて異なっている。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１５２】
実施例６
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、合金層が６５％Ｓｎ−２０％Ｂｉ−１０％Ｐｂ−５％Ｚｎである点が実施例１と比べて異なっている。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１５３】
実施例７
実施例３に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、２つの隣接する行の電池を接続するために、導電線がａ番目の行（ａ≧１）の端部において電池のシャイニー面から延出して（ａ＋１）番目の行の隣接する端部において電池３１の裏面と電気的接続を形成するように、隣接する２つの電池の行において電池アレイを接続する点が実施例３と比べて異なっている。２つの隣接する行の電池３１を接続するための導電線は、前記２つの行において隣接する電池３１を接続するための導電線に対して垂直に配置される。このようにして、太陽電池モジュールを得る。
【０１５４】
実施例８
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が０ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有するアルミニウム板である点が実施例１と比べて異なっている。
【０１５５】
実施例９
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が、２．５ｍｍの厚みを有し、０ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有する半強化ガラスである点が実施例１と比べて異なっている。
【０１５６】
実施例１０
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が、ＴＰＴの２層と、前記ＴＰＴの２層間にクランプされた０．１ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有するＰＩＢゴム層とからなる点が実施例１と比べて異なっている。
【０１５７】
実施例１１
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が、ＴＰＴの２層と、前記ＴＰＴの２層間にクランプされた０．０１ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有するＰＩＢゴム層とからなる点が実施例１と比べて異なっている。
【０１５８】
比較例３
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が、２，２７０ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有するＴＰＴ裏板である点が実施例１と比べて異なっている。
【０１５９】
比較例４
実施例１に記載の方法に従って太陽電池モジュールを製造するが、裏板が、２，４００ｍｇ／ｍｍ２＊日の水蒸気透過率を有するＴＰＴ裏板である点が実施例１と比べて異なっている。
【０１６０】
性能試験
ダンプヒートエージング（高温及び高湿）：高温高湿試験チャンバで試験（８５℃／８５％ＲＨ）；
試験物：実施形態及び比較例で得られる太陽電池モジュール  ダンプヒートエージングの試験結果を表１に示す。
【０１６１】
【表１】
2017537469.tif 000003
表中、「ｏｋ」は、悪い現象（例えば、溶接線の黒ずみなど）が外観に生じないことを表す；電力減衰は、ＤＨ１０００ｈで２％未満、ＤＨ５０００ｈで５％未満である。
「溶接線の黒ずみ」は、溶接線と電池との間の溶接強度が低下し、不十分な溶接点が生じて、モジュールの安全性及び電気的性質に影響を及ぼし得ることを意味する。
【０１６２】
性能試験
ＰＣＴ（ダンプヒートエージング）：高温高湿試験チャンバで試験（１１０℃／１００％ＲＨ／１．５ａｔｍ）；
試験物：太陽電池モジュールとしてパッケージされるサンプル  ＰＣＴのダンプヒートエージングの試験結果を表２に示す。
【０１６３】
【表２】
2017537469.tif 000004
表中、「ｏｋ」は、悪い現象が外観に生じないことを表す；電力減衰は、ＰＣＴ５０ｈで２％未満、ＰＣＴ１００ｈで５％未満である。
【０１６４】
試験例１
（１）太陽電池モジュールにおいて金属線がドリフトするかどうかを肉眼で観察する；
（２）ＩＥＣ９０４−１に開示されている方法に従って、前記実施例及び比較例で製造した太陽電池モジュールを、標準的な試験条件（ＳＴＣ）（光強度１，０００Ｗ／ｍ２、ＡＭ１．５スペクトル、及び２５℃）下でシングルフラッシュシミュレータを用いて試験する。各電池の光電変換効率を記録する。試験結果を表３に示す。
【０１６５】
【表３】
2017537469.tif 000005
【０１６６】
フィルファクタとは、太陽電池モジュールの最大電力点における電力とゼロ抵抗における理論的最大電力との比を指し、理論的最大電力に対する実際の電力の近接度を表す。値が大きいほど、光電変換効率が高い。一般的に、直列抵抗が小さいほど、フィルファクタが大きい。光電変換効率とは、標準的な光条件（光強度１，０００Ｗ／ｍ２）下でモジュールによって光エネルギーが電気エネルギーに変換される比を指す。直列抵抗は、太陽モジュールの内部抵抗と等しく、この値が大きいほど、モジュールの性能が低い。フィルファクタは、モジュールの実際の最大電力と理論的最大電力との比を表し、この値が大きいほど、モジュールの性能が優れている。開放電圧とは、標準的な光条件下における開回路のモジュールの電圧を指す。短絡電流とは、標準的な光条件における短絡回路のモジュールの電流を指す。動作電圧は、標準的な光条件下において最大電力で動作しているモジュールの出力電力である。動作電流は、標準的な光条件下において最大電力で動作しているモジュールの出力電流である。電力は、標準的な光条件下でモジュールが到達可能な最大電力である。
【０１６７】
本願の実施形態に係る太陽電池モジュールでは、金属線がドリフトせず、より高い光電変換効率を得ることができることが、表３から分かる。
【０１６８】
本明細書において、「中心」、「長手方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「内側」、「外側」、「時計回り」、及び「反時計回り」等の用語は、以下に記載するか又は図面に示す配向を指すものと解釈すべきであることを理解すべきである。これら相対的な用語は、説明の便宜上用いるものであり、本発明が特定の配向で構成されたり動作したりすることを必要とするものではない。
【０１６９】
更に、「第１」及び「第２」等の用語は、本明細書において説明の目的で使用されるものであり、相対的な重要性又は意義を示唆又は意味するものでも、指定の技術的機構の数を意味するものでもない。このことから、「第１」及び「第２」によって規定される機構は、１以上のこの機構を含み得る。本発明の説明において、特に指定しない限り、「複数の」とは、２以上を意味する。
【０１７０】
本発明では、特に指定又は限定しない限り、第１の機構が第２の機構の「上」又は「下」に存在する構造は、第１の機構が第２の機構と直接接触している実施形態を含んでいてよく、また、第１の機構及び第２の機構が互いに直接接触してはいないが、これらの間に形成される追加の機構を介して接触している実施形態も含んでいてよい。更に、第２の機構の「上」、「上方」、又は「上部」の第１の機構とは、第１の機構が第２の機構の「上」、「上方」、又は「上部」に真っ直ぐに又は斜めに存在する実施形態を含んでいてよく、又は単に第１の機構が第２の機構よりも高い高さにあることを意味し、一方、第２の機構の「下」、「下方」、又は「下部」の第１の機構とは、第１の機構が第２の機構の「下」、「下方」、又は「下部」に真っ直ぐに又は斜めに存在する実施形態を含んでいてよく、又は単に第１の機構が第２の機構よりも低い高さにあることを意味する。
【０１７１】
本明細書を通じて、「ある実施形態」、「幾つかの実施形態」、又は「幾つかの例」に対する言及は、その実施形態又は例と共に記載される特定の機構、構造、材料、又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じて、これら用語は、必ずしも本発明の同一の実施形態又は例を指すものではない。更に、特定の機構、構造、材料、又は特徴は、１以上の実施形態又は例において任意の好適な方法で組み合わせてもよい。
【０１７２】
本発明の実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに実施形態において変更、改変、代替、及び変形がなされ得ることが、当業者には理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１７３】
１００            電池モジュール
１０              上側ガラス板
２０              前側接着層
３０              電池アレイ
３１              電池
３１Ａ            第１の電池
３１Ｂ            第２の電池
３１１            電池基板
３１２            二次グリッド線
３１２Ａ          前側二次グリッド線
３１２Ｂ          裏側二次グリッド線
３１２１          縁部二次グリッド線
３１２２          中央二次グリッド線
３１２３          溶接部分
３１３            裏側電界
３１４            裏側電極
３２              導電線
３２Ａ            前側導電線
３２Ｂ            裏側導電線
３２１            金属線本体
３２２            溶接層
３３              短グリッド線
４０              裏側接着層
５０              水蒸気絶縁裏板
５１              反射性コーティング
６０              Ｕ字形フレーム
７０              ジャンクションボックス
８０              マウンティングブロック
【図１】
2017537469.tif 000006
【図２】
2017537469.tif 000007
【図３】
2017537469.tif 000008
【図４】
2017537469.tif 000009
【図５】
2017537469.tif 000010
【図６】
2017537469.tif 000011
【図７】
2017537469.tif 000012
【図８】
2017537469.tif 000013
【図９】
2017537469.tif 000014
【図１０】
2017537469.tif 000015
【図１１】
2017537469.tif 000016
【図１２】
2017537469.tif 000017
【図１３】
2017537469.tif 000018
【図１４】
2017537469.tif 000019
【図１５】
2017537469.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月22日(2017.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に重ねられた上側ガラス板と、前側接着層と、太陽電池アレイと、裏側接着層と、裏板とを含む太陽電池モジュールであって、前記裏板は、０．１ｍｇ／ｍ２／日よりも低い又はこれに等しい透過率を有する水蒸気絶縁裏板であり；前記太陽電池アレイは、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接されており、前記合金は、ＳｎとＢｉを含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
隣接する電池が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在する金属線によって接続され、前記複数の導電線を形成する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記合金が、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、及びＺｎの少なくとも１つを更に含む請求項１から２のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記金属線が、前記第１の電池の前面と前記第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し、裏側電極が、前記電池の裏面に設けられ、前記金属線が、前記第２の電池上の前記裏側電極に溶接される請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
金属線が存在する請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記電池と接続される前に、前記金属線が緊張した状態で往復方向に延在する請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記前側接着層と前記裏側接着層が、シリカゲルである請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記上側ガラス板と前記水蒸気絶縁裏板の周囲が、ブチルゴム又はポリイソブチレンゴムのシーラントをクランプすることによって封止される請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記前面接着層が、前記導電線に直接接触しており、前記隣接する導電線間に充填される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記金属線が、第１の電池の前面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の裏面との間を往復方向に延在し；前記前側接着層が、前記第１の電池の前記前面で前記導電線と直接接触しており、前記第１の電池の前記前面で隣接する前記導電線間に充填され；前記裏側接着層が、前記第２の電池の前記裏面で前記導電線と直接接触しており、前記第２の電池の前記裏面で隣接する前記導電線間に充填される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
太陽電池モジュールを製造する方法であって、
電池の前面が前側接着層に面し、その裏面が裏側接着層に面するように、上側ガラス板、前記前側接着層、電池アレイ、前記裏側接着層、及び水蒸気絶縁裏板を順に重ねることと、それらを積層して太陽電池モジュールを得ることと、を含み、
前記太陽電池アレイが、複数の電池と導電線とを含み、隣接する電池が前記導電線によって接続されており；前記電池の前面に、二次グリッド線が設けられており、前記導電線は、合金を含む溶接層によって前記二次グリッド線に溶接されており、前記合金は、ＳｎとＢｉを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
隣接する電池が、第１の電池の表面と前記第１の電池に隣接する第２の電池の表面との間を往復方向に延在する金属線によって接続され、複数の導電線を形成し；前記金属線が、前記第１の電池の前面上の二次グリッド線及び前記第２の電池の裏面上の裏側電極に溶接される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
金属線が存在する請求項１１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記金属線が、緊張した状態で往復方向に延在する請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2017537469.tif 000021
2017537469.tif 000022