JP2006013406A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の太陽電池装置を備えた太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module including a plurality of solar cell devices.
一般に、太陽電池装置の光入射側の面(以下、受光面と称する)には集電極が設けられている。集電極は、光入射により生成された光キャリアを収集するための複数の細いフィンガー電極部と、収集された光キャリアを外部へ取り出すための比較的太いバスバー電極部とにより構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Generally, a collector electrode is provided on a light incident side surface (hereinafter referred to as a light receiving surface) of a solar cell device. The collector electrode is composed of a plurality of thin finger electrode portions for collecting light carriers generated by light incidence and a relatively thick bus bar electrode portion for taking out the collected light carriers to the outside (for example, , See Patent Document 1).
このような集電極は、例えば、銀ペーストを受光面にスクリーン印刷することにより形成される。太陽電池装置の受光面とは反対側の面(以下、裏面と称する)にも、同様にして集電極が形成される。 Such a collector electrode is formed, for example, by screen-printing a silver paste on the light receiving surface. A collector electrode is similarly formed on the surface opposite to the light receiving surface of the solar cell device (hereinafter referred to as the back surface).
また、複数の太陽電池装置を接続することにより太陽電池モジュールが構成される(例えば、特許文献2参照)。太陽電池モジュールを作製する際には、隣接する太陽電池装置を直列に接続するために、各太陽電池装置の集電極のバスバー電極部にはんだコート銅箔等からなるタブ電極が接合される。この場合、タブ電極のはんだとバスバー電極部の銀ペーストとの接合部(界面部分)では、銀とはんだとが合金化している。それにより、良好な電気的接触を得ることができる。
上記の従来の太陽電池装置においては、バスバー電極部およびタブ電極はフィンガー電極部より太く設計されている。そのため、バスバー電極部およびタブ電極による光学損失はフィンガー電極部に比べて無視できない程大きい。 In the conventional solar cell device described above, the bus bar electrode portion and the tab electrode are designed to be thicker than the finger electrode portion. Therefore, the optical loss due to the bus bar electrode portion and the tab electrode is so large that it cannot be ignored compared to the finger electrode portion.
特許文献3には、太陽電池装置の表面電極に断面三角形状のリード線を設けることによって光学損失を低減する方法が提案されている。
図10は、従来の太陽電池装置の表面電極部の構造を示す模式的断面図である。図10に示すように、表面電極部100は、シリコン基板101、表面電極102、導電性接着剤103および断面三角形状のリード線104から構成される。表面電極部100に入射した光は、経路105に示すように、リード線104の傾斜側壁106で反射し受光面107に入射する。これにより、表面電極部100での光学損失を減少させることができる。なお、図10に示す構成においては、表面電極部100に入射する光の全てを受光面107に入射させるためには、リード線104の底角θを45°以上に設定すればよい。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the surface electrode portion of a conventional solar cell device. As shown in FIG. 10, the
上記のようなリード線104の構造をタブ電極に適用することにより太陽電池モジュールのタブ電極による光学損失を低減することが考えられる。
It can be considered that the optical loss due to the tab electrode of the solar cell module is reduced by applying the structure of the
しかしながら、上記のようなリード線104の構造をタブ電極に適用した場合、次のような問題が生じる。
However, when the structure of the
図11は従来の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。一般に、電力用の太陽電池モジュールは、図11に示すように、隣接するように配置された複数の太陽電池装置111を備える。各太陽電池装置111の表面(受光面)および裏面にタブ電極112がそれぞれ接続され、複数の太陽電池装置111の受光面側に透光性部材113が配設され、複数の太陽電池装置111の裏面側に裏面部材114が配設され、透光性部材113と裏面部材114との間に透光性樹脂115が充填される。一端部側の太陽電池装置111に接続されるタブ電極112が透光性樹脂115から外部に引き出され、他端部側の太陽電池装置111に接続されるタブ電極112が透光性樹脂115から外部に引き出されている。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a conventional solar cell module. Generally, a solar cell module for electric power includes a plurality of
図10に示すリード線104の構造をタブ電極112に適用する場合、タブ電極112に入射する光の全てを太陽電池装置111の受光面に入射させるためには、タブ電極112の底角を45°以上にする必要がある。そのため、タブ電極112の厚さが増加し、太陽電池装置111と透光性部材113との間の距離が大きくなる。その結果、透光性樹脂115の充填量を増やさなければならず、製造コストが高くなる。
When the structure of the
また、通常、コスト削減のためにタブ電極112は長さ方向の全体にわたって断面三角形状に形成されると考えられる。その場合、隣接する太陽電池装置111の裏面にタブ電極112の三角形状の頂点部分が接触するため、太陽電池装置111とタブ電極112との接触面積が小さくなり、確実な接着が困難となる。
Further, it is generally considered that the
さらに、タブ電極112の厚さが増加すると、タブ電極112の剛性が高くなる。はんだ付けなどによってタブ電極112をバスバー電極部に接合する場合、接合後の冷却過程において太陽電池装置111とタブ電極112との熱膨張係数の違いから太陽電池装置111とタブ電極112との間に引張応力が発生する。タブ電極112の剛性が高いと、太陽電池装置111に対する引張応力が大きくなるため、太陽電池装置111の反りが大きくなる。この結果、タブ電極112の剥がれおよび太陽電池装置111の割れが発生する。
Further, as the thickness of the
また、急激な温度変化が生じた場合には、各太陽電池装置111およびタブ電極112の熱膨張および熱収縮に起因して太陽電池装置111間で応力が発生する。タブ電極112の剛性が高いと、その応力を緩和できない。そのため、太陽電池装置111とタブ電極112との間の密着性低下あるいはタブ電極112の剥がれ等が生じ、太陽電池装置111の特性低下が生じる。
Further, when a sudden temperature change occurs, stress is generated between the
本発明の目的は、特性低下を防止しつつタブ電極での光学損失を低減することができる太陽電池モジュールを提供することである。 The objective of this invention is providing the solar cell module which can reduce the optical loss in a tab electrode, preventing a characteristic fall.
第1の発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも一面側に集電極を有する複数の太陽電池装置と、隣接する太陽電池装置の集電極間に接続されるタブ電極と、複数の太陽電池装置のタブ電極側に配置される透光性部材とを備え、タブ電極の少なくとも透光性部材側の面に凹凸が形成され、凹凸は、タブ電極の幅方向の断面において複数の山形形状を有するものである。 A solar cell module according to a first invention includes a plurality of solar cell devices having a collector electrode on at least one surface side, a tab electrode connected between collector electrodes of adjacent solar cell devices, and a tab of the plurality of solar cell devices A translucent member disposed on the electrode side, and irregularities are formed on at least the translucent member side surface of the tab electrode, the irregularities having a plurality of chevron shapes in the cross-section in the width direction of the tab electrode. is there.
第1の発明に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池装置の少なくとも一面側に集電極が設けられ、隣接する太陽電池装置の集電極間にタブ電極が接続され、太陽電池装置のタブ電極側に透光性部材が配置され、さらにタブ電極の幅方向における断面が複数の山形形状を有する凹凸がタブ電極の少なくとも透光性部材側の面に形成されている。 In the solar cell module according to the first invention, the collector electrode is provided on at least one surface side of the solar cell device, the tab electrode is connected between the collector electrodes of the adjacent solar cell devices, and on the tab electrode side of the solar cell device. The translucent member is disposed, and the tab electrode has uneven portions having a plurality of chevron-shaped cross sections in the width direction on at least the surface of the tab electrode on the translucent member side.
この場合、透光性部材を通過してタブ電極に入射した光は凹凸の表面で反射し、さらにその反射した光は透光性部材と空気との界面で反射し、太陽電池装置に入射する。これにより、タブ電極での光学損失を低減することができる。 In this case, the light that has passed through the translucent member and entered the tab electrode is reflected by the uneven surface, and the reflected light is reflected by the interface between the translucent member and air and enters the solar cell device. . Thereby, the optical loss in a tab electrode can be reduced.
また、タブ電極の幅方向における断面は複数の山形形状を有するので、各山形形状の大きさを小さくすることができる。それにより、タブ電極の厚さが小さくなり、タブ電極の剛性が小さくなるので、はんだ付けなどにより太陽電池装置とタブ電極とを接着する際に生じる太陽電池装置とタブ電極との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置の反りを抑えることができ、太陽電池装置の割れおよびタブ電極の剥がれを防止することができる。 Moreover, since the cross section in the width direction of the tab electrode has a plurality of chevron shapes, the size of each chevron shape can be reduced. As a result, the thickness of the tab electrode is reduced and the rigidity of the tab electrode is reduced. Therefore, the tensile stress between the solar cell device and the tab electrode generated when the solar cell device and the tab electrode are bonded by soldering or the like. Can be relaxed. As a result, warpage of the solar cell device can be suppressed, and cracking of the solar cell device and peeling of the tab electrode can be prevented.
また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置間の応力をタブ電極の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置の特性低下を防止することができる。 Moreover, it becomes possible to relieve the stress between the solar cell devices caused by a rapid temperature change by bending the tab electrode. As a result, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the solar cell device.
また、タブ電極の少なくとも透光性部材側の面には凹凸が形成されているので、太陽電池装置の集電極にタブ電極を接着する際に、タブ電極と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置の集電極とタブ電極の透光性部材側の面との間の接着強度を増加させることができる。 Further, since the unevenness is formed on at least the surface of the tab electrode on the light transmitting member side, when the tab electrode is bonded to the collector electrode of the solar cell device, the bonding area between the tab electrode and the adhesive material is increased. . Thereby, the adhesive strength between the collector electrode of a solar cell apparatus and the surface at the side of the translucent member of a tab electrode can be increased.
さらに、タブ電極と透光性部材との間に樹脂等を充填する場合、タブ電極の厚さが小さくなることにより、太陽電池装置と透光性部材との間の距離が小さくなるので、樹脂等の充填量を少なくすることができる。その結果、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。 Further, when a resin or the like is filled between the tab electrode and the translucent member, the distance between the solar cell device and the translucent member is reduced by reducing the thickness of the tab electrode. It is possible to reduce the filling amount. As a result, the manufacturing cost of the solar cell module can be reduced.
凹凸は、タブ電極の幅方向および長さ方向に並ぶように設けられた複数の凸部または凹部からなってもよい。 The unevenness may consist of a plurality of convex portions or concave portions provided so as to be arranged in the width direction and the length direction of the tab electrode.
この場合、各凸部または各凹部と隣接する他の凸部または凹部との間に幅方向に延びる谷状部が形成される。それにより、タブ電極が曲がり易くなるので、太陽電池装置簡に発生する応力をさらに効率よく緩和することができる。 In this case, a valley-like portion extending in the width direction is formed between each convex portion or each concave portion and another adjacent convex portion or concave portion. Thereby, since the tab electrode is easily bent, the stress generated in the solar cell device can be more efficiently reduced.
複数の凸部または凹部の各々は、略角錐形状または略円錐形状を有してもよい。 Each of the plurality of convex portions or concave portions may have a substantially pyramid shape or a substantially conical shape.
この場合、略角錐形状または略円錐形状の側面の傾斜角を調整することにより、複数の凸部または凹部で反射する光を透光性部材と空気との界面で全反射させることができる。それにより、太陽電池装置に入射する光の量を増加させることができ、太陽電池モジュールの出力を向上させることができる。 In this case, the light reflected by the plurality of convex portions or concave portions can be totally reflected at the interface between the translucent member and air by adjusting the inclination angle of the side surface of the substantially pyramid shape or the substantially conical shape. Thereby, the quantity of the light which injects into a solar cell apparatus can be increased, and the output of a solar cell module can be improved.
凹凸は、タブ電極の長さ方向に延びるように設けられた複数の凸部からなってもよい。 The unevenness may consist of a plurality of protrusions provided so as to extend in the length direction of the tab electrode.
この場合、タブ電極に入射した光が長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内で反射することがない。それにより、タブ電極で反射してさらに透光性部材と空気との界面で反射した光が、再度タブ電極に入射することなく太陽電池装置に入射する。その結果、タブ電極での光学損失をより低減することができる。 In this case, the light incident on the tab electrode is not reflected in a plane including the length direction and perpendicular to the upper surface of the tab electrode. Thereby, the light reflected by the tab electrode and further reflected by the interface between the translucent member and the air enters the solar cell device again without entering the tab electrode. As a result, the optical loss at the tab electrode can be further reduced.
凹凸は、タブ電極の両面に形成されてもよい。 The unevenness may be formed on both sides of the tab electrode.
この場合、一の太陽電池装置の集電極にタブ電極の一面を接着する際にタブ電極と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、他の太陽電池装置の集電極にタブ電極の他面を接着する際にタブ電極と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、一の太陽電池装置とタブ電極の一面との間の接着強度を増加させるとともに、他の太陽電池装置とタブ電極の他面との間の接着強度を増加させることができる。 In this case, when one surface of the tab electrode is bonded to the collector electrode of one solar cell device, the bonding area between the tab electrode and the adhesive material increases, and the other surface of the tab electrode is attached to the collector electrode of another solar cell device. When bonding, the bonding area between the tab electrode and the bonding material increases. Thereby, the adhesive strength between one solar cell device and one surface of the tab electrode can be increased, and the adhesive strength between another solar cell device and the other surface of the tab electrode can be increased.
複数の山形形状の各々は三角形状を有し、透光性部材の屈折率N1、空気の屈折率N2および三角形状の底角φが下記式(1)の関係を満足してもよい。 Each of the plurality of chevron shapes may have a triangular shape, and the refractive index N1 of the translucent member, the refractive index N2 of air, and the triangular base angle φ may satisfy the relationship of the following formula (1).
2φ≧sin-1 (N2/N1)・・・(1)
この場合、タブ電極に入射し、複数の凸部または凹部で反射する光を透光性部材と空気との界面で全反射させることができる。これにより、太陽電池装置に入射する光の量を増加させることができ、太陽電池モジュールの出力を向上させることができる。
2φ ≧ sin −1 (N2 / N1) (1)
In this case, light incident on the tab electrode and reflected by the plurality of convex portions or concave portions can be totally reflected at the interface between the translucent member and air. Thereby, the quantity of the light which injects into a solar cell apparatus can be increased, and the output of a solar cell module can be improved.
本発明によれば、特性低下を防止しつつタブ電極での光学損失を低減することができる。また、太陽電池装置の割れおよびタブ電極の剥がれを防止することができる。さらに、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。 According to the present invention, it is possible to reduce optical loss at the tab electrode while preventing characteristic deterioration. Moreover, the crack of a solar cell apparatus and peeling of a tab electrode can be prevented. Furthermore, the manufacturing cost of the solar cell module can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す模式的断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール10は、隣接するように配置された複数の太陽電池装置1を備える。各太陽電池装置1の表面(受光面)および裏面にタブ電極2がそれぞれ接続され、複数の太陽電池装置1の受光面側に透光性部材3が配設され、複数の太陽電池装置1の裏面側に裏面部材4が配設され、透光性部材3と裏面部材4との間に透光性樹脂5が充填される。一端部側の太陽電池装置1に接続されるタブ電極2が透光性樹脂5から外部に引き出され、他端部側の太陽電池装置1に接続されるタブ電極2が透光性樹脂5から外部に引き出されている。
As shown in FIG. 1, a
タブ電極2としては、例えばはんだコート銅箔等の導電性材料を用いることができる。タブ電極2の詳細は後述する。透光性部材3としては、透明ガラス、透明フィルム等を用いることができる。裏面部材4は、例えばアルミニウムをフッ化ビニルフィルムで挟んだ構造を有する。透光性樹脂5としては、EVA(エチレン酢酸ビニル)等を用いることができる。
As the
図2は、図1に示す太陽電池装置1の平面図である。図2に示すように、太陽電池装置1は略正方形状を有するn型単結晶シリコンウエハ11を備える。n型単結晶シリコンウエハ11の主面側に、後述する非晶質シリコン膜を介してITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電膜からなる受光面電極12が形成されている。受光面電極12上には、ストライプ状の複数のバスバー電極部13が互いに平行に形成され、バスバー電極部13と直交するようにストライプ状の複数のフィンガー電極部14が互いに平行に形成されている。バスバー電極部13およびフィンガー電極部14が集電極15を構成する。
FIG. 2 is a plan view of the
集電極15は、例えばAg(銀)等の導電性粒子を含む導電性ペーストにより形成される。
The
図3は、図1に示す太陽電池装置1の模式的断面図である。図3に示すように、n型単結晶シリコンウエハ11の主面上にi型非晶質シリコン膜21およびp型非晶質シリコン膜22が順に形成されている。n型単結晶シリコンウエハ11、i型非晶質シリコン膜21およびp型非晶質シリコン膜22が光電変換層を形成し、n型単結晶シリコンウエハ11が主たる発電層となる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
p型非晶質シリコン膜22上に、受光面電極12が形成されている。図2に示したように、受光面電極12上には複数のバスバー電極部13および複数のフィンガー電極部14からなる集電極15が形成されている。
On the p-type
また、n型単結晶シリコンウエハ11の裏面には、i型非晶質シリコン膜23およびn型非晶質シリコン膜24が順に形成されている。n型非晶質シリコン膜24上にITO等の透明導電膜からなる受光面電極25が形成され、受光面電極25上に複数のバスバー電極部13および複数のフィンガー電極部14からなる集電極15が形成されている。裏面側の集電極15は、図2に示した主面側の集電極15と同様に、複数のバスバー電極部13および複数のフィンガー電極部14からなる。
An i-type
本実施の形態の太陽電池装置1は、pn接合特性を改善するためにn型単結晶シリコンウエハ11とp型非晶質シリコン膜22との間にi型非晶質シリコン膜21を設けたHIT型構造を有するとともに、裏面でのキャリアの再結合を防止するためにn型単結晶シリコンウエハ11の裏面にi型非晶質シリコン膜23およびn型非晶質シリコン膜24を設けたBSF(Back Surface Field)構造を有する。
In the
本実施の形態の太陽電池装置1においては、n型単結晶シリコンウエハ11の主面側の受光面電極12および裏面側の受光面電極25がそれぞれ受光面となる。n型単結晶シリコンウエハ11において発生したキャリアは、光電流として主面側および裏面側の受光面電極12,25に拡散し、集電極15で収集される。
In the
なお、裏面側の電極としては、集電極15の代わりに受光面電極25上の全面面に形成された電極を用いてよい。
In addition, as an electrode on the back surface side, an electrode formed on the entire surface of the light receiving
図1に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池装置1は隣接する他の太陽電池装置1にタブ電極2により接続される。タブ電極2の一端部の下面は、各太陽電池装置1の受光面側のバスバー電極部13にはんだにより接合される。タブ電極2の他端部の上面は、他の太陽電池装置1の裏面側のバスバー電極部13にはんだにより接合される。このようにして、複数の太陽電池装置1が直列に接続される。
As shown in FIG. 1, in the solar cell module according to the present embodiment,
図4は図1のタブ電極2の一例を示す拡大平面図である。図5(a)は図4のタブ電極2のA−A線断面図、図5(b)は図5(a)の一部の拡大図、図5(c)は図4のタブ電極2のB−B線断面図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing an example of the
図4の例では、タブ電極2の上面全体に複数の四角錘形状の凸部41からなる凹凸が形成される。複数の凸部41は、タブ電極2の長さ方向および幅方向に並ぶように設けられている。図5に示すように、各凸部41の縦断面は、底角φの三角形状を有する。
In the example of FIG. 4, irregularities including a plurality of quadrangular pyramidal
図6は、タブ電極2に入射する光の経路を説明するための図である。本実施の形態に係る太陽電池モジュール10においては、透光性部材3側から入射した光L1の一部は、タブ電極2に入射し、凸部41の表面で斜め上方に反射し、透光性樹脂5および透光性部材3を通過して透光性部材3と空気との界面で反射する。透光性部材3と空気との界面で反射した光は、透光性部材3および透光性樹脂5を通過して受光面電極12に入射する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a path of light incident on the
このとき、透光性部材3の屈折率をN1とし、空気の屈折率をN2とすると、透光性部材3と空気との間で光を全反射させるための条件はスネルの法則により次式で表すことができる。
At this time, if the refractive index of the
2φ≧sin-1 (N2/N1)・・・(1)
すなわち、上式(1)によりタブ電極2での反射光を透光性部材3と空気との界面で全反射させるために必要な凸部41の縦断面の底角φの最低値が決定される。なお、本実施の形態においては、透光性部材3として屈折率1.5の透明ガラスを用いた場合、空気の屈折率を1.0とすると、式(1)より、凸部41の縦断面の底角φの最低値は21°となる。
2φ ≧ sin −1 (N2 / N1) (1)
That is, the minimum value of the base angle φ of the vertical section of the
本実施の形態に係る太陽電池モジュール10においては、図6に示すように、タブ電極2で反射した光が透光性部材3と空気との界面で全反射し、受光面電極12に再入射する。これにより、太陽電池モジュール10の出力を向上させることができる。なお、タブ電極2の光が入射する側の面をAg、Al(アルミニウム)等の高反射金属で被覆することにより、さらに出力を向上させることができる。
In the
また、タブ電極2の上面に複数の凸部41が形成されるので、各凸部41の高さを低くすることができる。それにより、タブ電極2の厚さを薄くすることができるので、タブ電極2と透光性部材3との間の距離が小さくなる。その結果、透光性樹脂5の充填量が少なくなり、太陽電池モジュール10の製造コストを低減することができる。
Moreover, since the several
また、タブ電極2の厚さが薄くなることにより、タブ電極2の剛性が低くなる。それにより、はんだ付けなどにより太陽電池装置1とタブ電極2とを接合する際に生じる太陽電池装置1とタブ電極2との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置1の反りを抑えることができ、太陽電池装置1の割れおよびタブ電極2の剥がれを防止することができる。
Moreover, the rigidity of the
また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置1間の応力をタブ電極2の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置1の特性低下を防止することができる。
Further, the stress between the
特に、複数の凸部41がタブ電極2の長さ方向および幅方向に並ぶように形成されているので、各凸部41と隣接する他の凸部41との間に幅方向に延びる谷状部が形成される。それにより、タブ電極2が谷状部でさらに曲がり易くなるので、太陽電池装置1間の応力を十分に緩和することができる。
In particular, since the plurality of
さらに、タブ電極2の上面全体に複数の凸部41が形成されているので、太陽電池装置1の裏面側にタブ電極2の上面を接着する際に、タブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置1の裏面とタブ電極2の上面との間の接着強度を増加させることができる。
Furthermore, since the plurality of
上記の例においては、タブ電極2の上面に複数の四角錘形状の凸部41を設けたが、四角錘以外の三角錐形状、六角錘形状、八角錘形状等の他の角錐形状、円錐形状その他の形状の凸部を設けてもよい。また、タブ電極2の上面に複数の凸部41の代わりに、上記の角錐形状、円錐形状その他の形状の複数の凹部を設けてもよい。また、上記の例においては、凹凸の断面の山形形状が三角形状からなるが、山形形状が曲線状の斜辺を有する略三角形状であってもよい。
In the above example, a plurality of quadrangular pyramid-shaped
さらに、タブ電極2の両面に複数の凸部41を形成してもよい。この場合、太陽電池装置1の裏面側にタブ電極2の上面を接着する際に、タブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、太陽電池装置1の受光面側にタブ電極2の下面を接触する際にタブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置1の裏面とタブ電極2の上面との間の接着強度を増加させるとともに、太陽電池装置1の受光面とタブ電極2の下面との間の接着強度を増加させることができる。
Further, a plurality of
また、上記の例においては、太陽電池装置1はHIT型構造を有するが、結晶シリコン型構造を有してもよい。
In the above example, the
図7は図1のタブ電極2の他の例を示す拡大平面図である。図8(a)は図7のタブ電極2のC−C線断面図、図8(b)は図8(a)の一部の拡大図、図8(c)は図7のタブ電極2のD−D線断面図である。
FIG. 7 is an enlarged plan view showing another example of the
図7の例では、タブ電極2の上面全体に、幅方向の断面において三角形状を有しかつ長さ方向に平行に延びるように複数の凸部71からなる凹凸が形成される。図8に示すように、各凸部71の縦断面は、底角φの三角形状を有する。
In the example of FIG. 7, the upper and lower surfaces of the
図9は、タブ電極2に入射する光の経路を説明するための図である。本実施の形態に係る太陽電池モジュール10においては、透光性部材3側から入射した光L2の一部は、タブ電極2に入射し、凸部71の表面で斜め上方に反射し、透光性樹脂5および透光性部材3を通過して透光性部材3と空気との界面で反射する。透光性部材3と空気との界面で反射した光は、透光性部材3および透光性樹脂5を通過して受光面電極12に入射する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a path of light incident on the
このとき、透光性部材3の屈折率をN1とし、空気の屈折率をN2とすると、透光性部材3と空気との間で光を全反射させるための条件はスネルの法則により上述した式(1)で表すことができる。
At this time, if the refractive index of the
すなわち、式(1)によりタブ電極2での反射光を透光性部材3と空気との界面で全反射させるために必要な凸部71の縦断面の底角φの最低値が決定される。なお、本実施の形態においては、透光性部材3として屈折率1.5の透明ガラスを用いた場合、空気の屈折率を1.0とすると、式(1)より、凸部71の縦断面の底角φの最低値は21°となる。
That is, the minimum value of the base angle φ of the longitudinal section of the
本実施の形態に係る太陽電池モジュール10においては、図9に示すように、タブ電極2で反射した光が透光性部材3と空気との界面で全反射し、受光面電極12に再入射する。これにより、太陽電池モジュールの10の出力を向上させることができる。
In the
また、凸部71は長さ方向に延びるように形成されているので、タブ電極2に入射した光が長さ方向を含みかつタブ電極2の上面に垂直な面内で反射することがない。これにより、タブ電極2で反射した光が透光性部材3と空気との界面で反射し、再度タブ電極2に入射することなく、受光面電極12に入射する。この結果、タブ電極2での光学損失をより低減することが可能となる。
Further, since the
また、タブ電極2の上面に複数の凸部71が形成されるので、各凸部71の高さを低くすることができる。それにより、タブ電極2の厚さを薄くすることができるのでタブ電極2と透光性部材3との間の距離が小さくなる。その結果、透光性樹脂5の充填量が少なくなり、太陽電池モジュール10の製造コストを下げることができる。
Moreover, since the several
また、タブ電極2の厚さが薄くなることにより、タブ電極2の剛性が低くなる。それにより、はんだ付けなどにより太陽電池装置1とタブ電極2とを接合する際に生じる太陽電池装置1とタブ電極2との間の引張応力を緩和することができる。その結果、太陽電池装置1の反りを抑えることができ、太陽電池装置1の割れおよびタブ電極2の剥がれを防止することができる。
Moreover, the rigidity of the
また、急激な温度変化によって生じる太陽電池装置1間の応力をタブ電極2の曲がりによって緩和することが可能となる。その結果、太陽電池装置1の特性低下を防止することができる。
Further, the stress between the
さらに、タブ電極2の上面全体に凸部71を複数形成しているので、太陽電池装置1の裏面側にタブ電極2の上面を接着する際に、タブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置1とタブ電極2との間の接着強度を増加させることができる。
Furthermore, since the plurality of
上記の例においては、タブ電極2の複数の凸部71の幅方向の断面が直線状の斜辺を有する三角形状からなるが、凸部71の幅方向の断面が曲線状の斜辺を有する略三角形状であってもよい。
In the above example, the cross section in the width direction of the plurality of
また、上記の例においては、複数の凸部71が平行かつ直線状に延びているが、複数の凸部71は必ずしも並行でなくてもよく、また曲線状に延びていてもよい。
In the above example, the plurality of
さらに、タブ電極2の両面に複数の凸部71を形成してもよい。この場合、太陽電池装置1の裏面側にタブ電極2の上面を接着する際に、タブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなるとともに、太陽電池装置1の受光面側にタブ電極2の下面を接触する際にタブ電極2と接着材料との接着面積が大きくなる。これにより、太陽電池装置1の裏面とタブ電極2の上面との間の接着強度を増加させるとともに、太陽電池装置1の受光面とタブ電極2の下面との間の接着強度を増加させることができる。
Further, a plurality of
また、上記の例においては、太陽電池装置1はHIT型構造を有するが、結晶シリコン型構造を有してもよい。
In the above example, the
(実施例1)
実施例1では、図1〜図4に示した構造を有する太陽電池モジュールを以下の条件で作製した。
Example 1
In Example 1, a solar cell module having the structure shown in FIGS. 1 to 4 was produced under the following conditions.
(太陽電池装置の作製)
まず、100mm角および厚さ200μmのn型単結晶シリコンウエハの表面にNaOHを含むアルカリ水溶液を用いた異方性エッチング加工により微細凹凸を形成した。その後、n型単結晶シリコンウエハを洗浄し、表面の不純物を除去した。
(Production of solar cell device)
First, fine irregularities were formed on the surface of a 100 mm square and 200 μm thick n-type single crystal silicon wafer by anisotropic etching using an alkaline aqueous solution containing NaOH. Thereafter, the n-type single crystal silicon wafer was cleaned to remove impurities on the surface.
次に、RFプラズマCVD(化学的気相堆積)法によりn型単結晶シリコンウエハの主面上に厚さ5nmのi型非晶質シリコン膜および厚さ5nmのp型非晶質シリコン膜を順に形成した。また、RFプラズマCVD法によりn型単結晶シリコンウエハの裏面に厚さ30nmのi型結晶質シリコン膜および厚さ30nmのn型結晶質シリコン膜を順に形成した。その後、スパッタリング法により主面のp型非晶質シリコン膜上および裏面のn型結晶質シリコン膜上にそれぞれ100nmのITO膜を形成した。 Next, an i-type amorphous silicon film having a thickness of 5 nm and a p-type amorphous silicon film having a thickness of 5 nm are formed on the main surface of the n-type single crystal silicon wafer by RF plasma CVD (chemical vapor deposition). Formed in order. Further, an i-type crystalline silicon film having a thickness of 30 nm and an n-type crystalline silicon film having a thickness of 30 nm were sequentially formed on the back surface of the n-type single crystal silicon wafer by RF plasma CVD. Thereafter, an ITO film of 100 nm was formed on the p-type amorphous silicon film on the main surface and the n-type crystalline silicon film on the back surface by sputtering.
次に、エポキシ樹脂にAgの微粉末を練り込んだAgペーストをスクリーン印刷法により主面側および裏面側のITO膜上に印刷し、その後、Agペーストを150℃〜250℃で熱硬化させた。Agペーストのパターンは、互いに平行に延びるストライプ状の複数のフィンガー電極部と、それらのフィンガー電極部に直交しかつ互いに平行に延びるストライプ状の2本のバスバー電極部とからなる。フィンガー電極部のピッチは2mmとした。 Next, an Ag paste obtained by kneading Ag fine powder in an epoxy resin was printed on the ITO film on the main surface side and the back surface side by a screen printing method, and then the Ag paste was thermally cured at 150 ° C. to 250 ° C. . The Ag paste pattern is composed of a plurality of stripe-shaped finger electrode portions extending in parallel to each other and two stripe-shaped bus bar electrode portions extending perpendicularly to the finger electrode portions and parallel to each other. The pitch of the finger electrode portions was 2 mm.
さらに、両面のバスバー電極部にはんだペーストをスクリーン印刷した後、200℃〜300℃で加熱溶融させることにより、バスバー電極部にはんだ層を形成した。このようにして、複数の太陽電池装置を作製した。 Furthermore, after solder paste was screen-printed on the bus bar electrode portions on both sides, a solder layer was formed on the bus bar electrode portions by heating and melting at 200 ° C. to 300 ° C. In this way, a plurality of solar cell devices were produced.
(タブ電極の作製)
幅1mm、厚さ150μmおよび長さ200mmの銅箔の一面にプレス加工により底辺100μmおよび高さ20μmの四角錘を隙間なく形成することにより、図4に示す構造を有する複数のタブ電極を作製した。
(Production of tab electrode)
A plurality of tab electrodes having the structure shown in FIG. 4 were prepared by forming a square pyramid having a base of 100 μm and a height of 20 μm without gaps on one surface of a copper foil having a width of 1 mm, a thickness of 150 μm, and a length of 200 mm. .
(太陽電池モジュールの作製)
上記の複数の太陽電池装置およびタブ電極を用いて、図1に示す構造を有する太陽電池モジュールを作製した。裏面部材、透光性樹脂、タブ電極によって接続された2個の太陽電池装置、透光性樹脂および透光性部材を順に積層し、減圧下において100℃〜150℃で加熱することにより圧着した。透光性部材としては、透明ガラスを用いた。裏面部材としては、アルミニウムをフッ化ビニルフィルムで挟んだ構造を有するシートを用いた。透光性樹脂としては、EVAを用いた。 (比較例1)
比較例1では、タブ電極の構造を除いて実施例1と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。
(Production of solar cell module)
A solar cell module having the structure shown in FIG. 1 was produced using the plurality of solar cell devices and tab electrodes. The back member, the translucent resin, the two solar cell devices connected by the tab electrode, the translucent resin, and the translucent member are laminated in order, and are bonded by heating at 100 ° C. to 150 ° C. under reduced pressure. . Transparent glass was used as the translucent member. As the back member, a sheet having a structure in which aluminum was sandwiched between vinyl fluoride films was used. EVA was used as the translucent resin. (Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a solar cell module having the same structure as in Example 1 except for the structure of the tab electrode was produced.
比較例1においては、銅線材をプレス加工し、図10に示したリード線104と同様の断面構造を有する幅1mm、厚さ0.6mmおよび底角50°のタブ電極を作製した。
In Comparative Example 1, a copper wire was pressed to produce a tab electrode having a width of 1 mm, a thickness of 0.6 mm, and a bottom angle of 50 ° having the same cross-sectional structure as the
(比較例2)
比較例2では、タブ電極の構造を除いて実施例1と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a solar cell module having the same structure as Example 1 except for the structure of the tab electrode was produced.
比較例2のタブ電極としては、幅1mm、厚さ150μmおよび長さ200mmの銅箔を加工せずに用いた。 As the tab electrode of Comparative Example 2, a copper foil having a width of 1 mm, a thickness of 150 μm, and a length of 200 mm was used without being processed.
(評価1)
実施例1および比較例1において作製したタブ電極のプレス加工後の最大厚さを表1に示す。
(Evaluation 1)
Table 1 shows the maximum thickness after pressing of the tab electrodes produced in Example 1 and Comparative Example 1.
表1に示すように、実施例1のタブ電極の厚さは比較例1のタブ電極の厚さに比べて十分に小さいことが分かる。 As shown in Table 1, it can be seen that the thickness of the tab electrode of Example 1 is sufficiently smaller than the thickness of the tab electrode of Comparative Example 1.
(評価2)
実施例1および比較例1において、タブ電極を太陽電池装置の受光面に接着したときの剥がれおよび太陽電池装置の割れの発生率の比較を行った。測定結果を表2に示す。
(Evaluation 2)
In Example 1 and Comparative Example 1, the occurrence rates of peeling and cracking of the solar cell device when the tab electrode was bonded to the light receiving surface of the solar cell device were compared. The measurement results are shown in Table 2.
表2に示すように、実施例1の太陽電池装置における不良発生率は比較例1の太陽電池装置に比べて十分に低くなった。 As shown in Table 2, the defect occurrence rate in the solar cell device of Example 1 was sufficiently lower than that of the solar cell device of Comparative Example 1.
比較例1の太陽電池装置においては、タブ電極の厚さが大きく剛性が高いため、太陽電池装置の反りが大きくなり不良発生率が高くなったと考えられる。 In the solar cell device of Comparative Example 1, the thickness of the tab electrode is large and the rigidity is high. Therefore, it is considered that the warpage of the solar cell device is large and the defect occurrence rate is high.
これに対して、実施例1の太陽電池装置においては、タブ電極の厚さが十分に小さく剛性が低いため、太陽電池装置の反りを抑えることができ、不良発生率が低くなったと考えられる。 On the other hand, in the solar cell device of Example 1, since the thickness of the tab electrode is sufficiently small and the rigidity is low, the warpage of the solar cell device can be suppressed, and the defect occurrence rate is considered to be low.
(評価3)
実施例1および比較例1の太陽電池モジュールについて、温度サイクル試験を行い、出力変化を比較した。この温度サイクル試験では、太陽電池モジュールを−40℃と90℃とに冷却および加熱するサイクルを200回繰り返した。上記の温度サイクルの前後において、太陽電池モジュールの出力をソーラーシミュレータで測定した。照射条件としては、AM1.5の照射光を垂直入射させた。測定温度は25℃とした。測定結果を表3に示す。
(Evaluation 3)
About the solar cell module of Example 1 and Comparative Example 1, the temperature cycle test was done and the output change was compared. In this temperature cycle test, the cycle of cooling and heating the solar cell module to −40 ° C. and 90 ° C. was repeated 200 times. Before and after the above temperature cycle, the output of the solar cell module was measured with a solar simulator. As irradiation conditions, AM1.5 irradiation light was incident vertically. The measurement temperature was 25 ° C. Table 3 shows the measurement results.
表3に示すように、実施例1の太陽電池モジュールの特性低下率は比較例1の太陽電池モジュールに比べて十分に低くなった。 As shown in Table 3, the characteristic reduction rate of the solar cell module of Example 1 was sufficiently lower than that of the solar cell module of Comparative Example 1.
比較例1の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の厚さが大きく剛性が高いため、熱膨張または熱収縮によって生じた太陽電池装置間の応力を緩和できず、特性低下率が高くなったと考えられる。 In the solar cell module of Comparative Example 1, the thickness of the tab electrode is large and the rigidity is high. Therefore, the stress between the solar cell devices caused by thermal expansion or thermal contraction cannot be relieved, and the characteristic deterioration rate is considered to be high. .
これに対して、実施例1の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の厚さが十分に小さく剛性が低いため、太陽電池装置間に発生した応力を緩和することができ、特性低下率を大幅に減少することができたと考えられる。 On the other hand, in the solar cell module of Example 1, since the thickness of the tab electrode is sufficiently small and the rigidity is low, the stress generated between the solar cell devices can be relieved, and the characteristic deterioration rate is greatly increased. It is thought that it was able to decrease.
(評価4)
実施例1、比較例1および比較例2において、太陽電池装置の裏面とタブ電極の加工面とを接着し、接着強度の比較を行った。接着強度の測定においては、タブ電極の加工面を太陽電池装置の裏面に接着し、タブ電極を直角に折り曲げた後、タブ電極を太陽電池装置に対して垂直に引っ張った。測定結果を表4に示す。表4においては、比較例2における接着強度を1として実施例1および比較例1の接着強度を規格化している。
(Evaluation 4)
In Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the back surface of the solar cell device and the processed surface of the tab electrode were bonded, and the adhesive strength was compared. In the measurement of the adhesive strength, the processed surface of the tab electrode was bonded to the back surface of the solar cell device, the tab electrode was bent at a right angle, and then the tab electrode was pulled perpendicular to the solar cell device. Table 4 shows the measurement results. In Table 4, the adhesive strength in Example 1 and Comparative Example 1 is normalized by setting the adhesive strength in Comparative Example 2 to 1.
表4に示すように、実施例1のタブ電極と太陽電池装置との接着強度は、比較例1および比較例2のタブ電極と太陽電池装置との接着強度に比べて高くなった。これは、実施例1においては、タブ電極の上面全体に複数の四角錘が形成されているので、タブ電極と接着材料との接触面積が大きくなったためである。 As shown in Table 4, the adhesive strength between the tab electrode of Example 1 and the solar cell device was higher than the adhesive strength between the tab electrode of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and the solar cell device. This is because in Example 1, a plurality of square pyramids are formed on the entire upper surface of the tab electrode, so that the contact area between the tab electrode and the adhesive material is increased.
(評価5)
実施例1および比較例2の太陽電池モジュールにおいて、短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxの比較を行った。測定結果を表5に示す。
(Evaluation 5)
In the solar cell modules of Example 1 and Comparative Example 2, the short circuit current Isc and the maximum output Pmax were compared. Table 5 shows the measurement results.
表5に示すように、実施例1の太陽電池モジュールの短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxは比較例2の太陽電池モジュールの短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxに比べて高くなった。これは、実施例1の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極の上面全体に複数の四角錘が形成されたことにより、タブ電極への入射光が効率よく太陽電池装置の受光面に再入射したためだと考えられる。 As shown in Table 5, the short circuit current Isc and the maximum output Pmax of the solar cell module of Example 1 were higher than the short circuit current Isc and the maximum output Pmax of the solar cell module of Comparative Example 2. This is because, in the solar cell module of Example 1, a plurality of square weights were formed on the entire upper surface of the tab electrode, so that the incident light on the tab electrode efficiently re-entered the light receiving surface of the solar cell device. it is conceivable that.
(実施例2)
実施例2では、タブ電極の構造を除いて実施例1と同じ構造を有する太陽電池モジュールを作製した。
(Example 2)
In Example 2, a solar cell module having the same structure as Example 1 except for the structure of the tab electrode was produced.
実施例2においては、幅1mm、厚さ150μmおよび長さ200mmの銅箔の一面にプレス加工により幅方向の断面において底辺100μmおよび高さ20μmの三角形状を有しかつ長さ方向に延びる凸部を隙間なく形成することにより、図7に示す構造を有するタブ電極を作製した。 In Example 2, a convex portion having a triangular shape with a base of 100 μm and a height of 20 μm in a cross section in the width direction is formed on one surface of a copper foil having a width of 1 mm, a thickness of 150 μm, and a length of 200 mm, and extending in the length direction The tab electrode having the structure shown in FIG. 7 was produced.
(評価6)
実施例1および実施例2の太陽電池モジュールにおいて、短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxの比較を行った。測定結果を表6に示す。
(Evaluation 6)
In the solar cell modules of Example 1 and Example 2, the short circuit current Isc and the maximum output Pmax were compared. Table 6 shows the measurement results.
表6に示すように、実施例2の太陽電池モジュールの短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxは実施例1の太陽電池モジュールの短絡電流Iscおよび最大出力Pmaxに比べて高くなった。 As shown in Table 6, the short circuit current Isc and the maximum output Pmax of the solar cell module of Example 2 were higher than the short circuit current Isc and the maximum output Pmax of the solar cell module of Example 1.
実施例1の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極に入射した光の一部は、タブ電極の長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内に反射する。この反射光は、透光性部材と空気との界面で反射され、タブ電極に再入射する。 In the solar cell module of Example 1, a part of the light incident on the tab electrode is reflected in a plane including the length direction of the tab electrode and perpendicular to the upper surface of the tab electrode. This reflected light is reflected at the interface between the translucent member and air and reenters the tab electrode.
これに対して、実施例2の太陽電池モジュールにおいては、タブ電極に入射した光がタブ電極の長さ方向を含みかつタブ電極の上面に垂直な面内に反射することがない。これにより、タブ電極へ入射した光が再びタブ電極へ入射することがなく太陽電池装置に入射する。この結果、タブ電極での光学損失をより低減することができたと考えられる。 On the other hand, in the solar cell module of Example 2, the light incident on the tab electrode is not reflected in a plane including the length direction of the tab electrode and perpendicular to the upper surface of the tab electrode. Thereby, the light incident on the tab electrode is incident on the solar cell device again without entering the tab electrode. As a result, it is considered that the optical loss at the tab electrode could be further reduced.
本発明に係る太陽電池モジュールは、種々の電源等に利用することができる。 The solar cell module according to the present invention can be used for various power sources and the like.
1 太陽電池装置
2 タブ電極
3 透光性部材
4 裏面部材
5 透光性樹脂
11 n型単結晶シリコンウエハ
12 受光面電極
13 バスバー電極部
14 フィンガー電極部
15 集電極
21 i型非晶質シリコンウエハ
22 p型非晶質シリコンウエハ
23 i型非晶質シリコンウエハ
24 n型非晶質シリコンウエハ
41,71 凸部
L1,L2 光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
隣接する前記太陽電池装置の前記集電極間に接続されるタブ電極と、
前記複数の太陽電池装置の前記タブ電極側に配置される透光性部材とを備え、
前記タブ電極の少なくとも前記透光性部材側の面に凹凸が形成され、
前記凹凸は、前記タブ電極の幅方向の断面において複数の山形形状を有することを特徴とする太陽電池モジュール。 A plurality of solar cell devices having collector electrodes on at least one side;
A tab electrode connected between the collector electrodes of the adjacent solar cell devices;
A translucent member disposed on the tab electrode side of the plurality of solar cell devices,
Concavities and convexities are formed on at least the surface of the translucent member of the tab electrode,
The said unevenness | corrugation has a some mountain shape in the cross section of the width direction of the said tab electrode, The solar cell module characterized by the above-mentioned.
2φ≧sin-1 (N2/N1)
の関係を満足する請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 Each of the plurality of chevron shapes has a triangular shape, and the refractive index N1, the refractive index N2 of air, and the base angle φ of the triangular shape are:
2φ ≧ sin −1 (N2 / N1)
The solar cell module according to any one of claims 1 to 5, which satisfies the relationship:
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