JP6145884B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池に関する。

近年、環境負荷が小さなエネルギー源として、太陽電池モジュールに対する注目が高まってきている。太陽電池モジュールは、例えば特許文献１などに記載のように、配線材により電気的に接続された複数の太陽電池を備えている。

特開２００９−２６６８４８号公報

通常、太陽電池と配線材とでは熱膨張率が異なる。このため、太陽電池モジュールの温度が変化すると、太陽電池と配線材との間に応力が加わり、配線材が太陽電池から剥離してしまう虞がある。

本発明の目的は、配線材の太陽電池からの剥離が抑制された太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、配線材と、接着層とを備える。太陽電池は、光電変換部と、第１及び第２の電極とを有する。第１及び第２の電極は、光電変換部の上に配されている。配線材は、隣り合う太陽電池のうちの一方の太陽電池の第１の電極と、他方の太陽電池の第２の電極とを電気的に接続している。接着層は、配線材と太陽電池とを接着している。配線材は、絶縁性基板と、絶縁性基板に設けられた配線とを有する。第１及び第２の電極は、それぞれ、複数のフィンガー部を有する。配線は、接着層により太陽電池に接着されている被接着部を有する。被接着部は、フィンガー部の上と、光電変換部のフィンガー部が設けられていない部分の上とに跨がって設けられている。

本発明に係る太陽電池は、光電変換部と、第１及び第２の電極とを備えている。第１及び第２の電極は、光電変換部の上に配されている。第１及び第２の電極は、配線材と接着層を介して接続される。第１及び第２の電極のそれぞれは、複数のフィンガー部と、線状の第１のバスバー部と、第２のバスバー部とを有する。第１のバスバー部は、複数のフィンガー部の少なくともひとつに電気的に接続されている。第２のバスバー部は、複数のフィンガー部のうちの第１のバスバー部に接続されていないフィンガー部に電気的に接続されている。第２のバスバー部は、第１のバスバー部の延びる方向における第１のバスバー部の外側に配されている。第１のバスバー部の電気抵抗は、第２のバスバー部の電気抵抗より高い。

本発明によれば、配線材の太陽電池からの剥離が抑制された太陽電池モジュールを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図２は、本発明の一実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図３は、本発明の一実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図４は、図３のＩＶ部分の略図的裏面図である。 図５は、図４の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。 図６は、図３の破線で示す領域ＶＩの略図的拡大図である。 図７は、変形例における太陽電池ストリングの一部分を拡大した略図的裏面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１の略図的断面図である。太陽電池モジュール１は、太陽電池ストリング１０を備えている。太陽電池ストリング１０は、受光面側に位置する第１の保護部材１１と、裏面側に位置する第２の保護部材１２との間に配されている。第１の保護部材１１と第２の保護部材１２との間には、充填材層１３が設けられている。太陽電池ストリング１０は、充填材層１３によって封止されている。

第１の保護部材１１は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。第２の保護部材１２は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。充填材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリウレタン(ＰＵ)などの樹脂により構成することができる。

太陽電池ストリング１０は、第１の方向（ｘ方向）に沿って配された複数の太陽電池２０を備えている。複数の太陽電池２０のそれぞれは、光電変換部２３を有する。光電変換部２３は、受光した際に電子や正孔等のキャリアを生成させるものである。

光電変換部２３は、例えば、一の導電型を有する半導体基板と、半導体基板の表面の一部の上に配されており、他の導電型を有する第１の半導体層と、半導体基板の表面の第１の半導体層が配されていない部分の少なくとも一部の上に配されており、一の導電型を有する第２の半導体層とを有していてもよい。この場合、第１及び第２の半導体層のそれぞれと半導体基板との間に、実質的に真性なｉ型半導体層が配されていてもよい。また、光電変換部２３は、例えば、一の導電型を有し、ｐ型ドーパント拡散領域とｎ型ドーパント拡散領域とが設けられた半導体基板により構成されていてもよい。

光電変換部２３の上には、第１及び第２の電極２１，２２が配されている。具体的には、第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、光電変換部２３の一の主面２３ａの上に配されている。より具体的には、光電変換部２３の主面２３ａには、ｐ型表面とｎ型表面とが含まれている。ｐ型表面及びｎ型表面のうちの一方の上に第１の電極２１が配されており、他方の上に第２の電極２２が配されている。

第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、くし歯状に設けられている。第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、複数のフィンガー部２１ａ、２２ａと、バスバー部２１ｂ、２２ｂとを有する。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａのそれぞれは、第１の方向（ｘ方向）に沿って延びている。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａは、第１の方向（ｘ方向）に対して垂直な第２の方向（ｙ方向）に沿って相互に間隔をおいて配されている。

複数のフィンガー部２１ａは、バスバー部２１ｂに電気的に接続されている。バスバー部２１ｂは、複数のフィンガー部２１ａのｘ方向における一方側に配されている。バスバー部２１ｂは、太陽電池２０のｘ方向における一方側端部において、ｙ方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。バスバー部２１ｂは、第１のバスバー部２１ｂ−１と第２のバスバー部２１ｂ−２とを有するが、詳細な構成については後述する。

複数のフィンガー部２２ａは、バスバー部２２ｂに電気的に接続されている。バスバー部２２ｂは、複数のフィンガー部２２ａのｘ方向における他方側に配されている。バスバー部２２ｂは、太陽電池２０のｘ方向における他方側端部において、ｙ方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。バスバー部２２ｂは、第３のバスバー部２２ｂ−１と第４のバスバー部２２ｂ−２とを有するが、詳細な構成については後述する。

図３及び図４に示すように、複数の太陽電池２０は、配線材３０によって電気的に接続されている。具体的には、第１の方向（ｘ方向）において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とが配線材３０によって電気的に接続されている。

配線材３０と太陽電池２０とは、図５に示す接着層４０によって接着されている。接着層４０は、例えば、樹脂接着剤の硬化物を含んでいてもよい。接着層４０は、樹脂接着剤の硬化物により構成されていてもよいし、樹脂接着剤の硬化物と、硬化物中に分散した導電性粒子とを含んでいてもよい。

配線材３０は、絶縁性基板３１と、絶縁性基板３１に設けられた配線３２とを有する。配線３２は、第１の方向（ｘ方向）において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とを電気的に接続している。ここでは、配線３２は、絶縁性基板３１の太陽電池２０側に主面の上に設けられている例について説明する。但し、配線３２の一部は、例えば、絶縁性基板３１の内部に設けられていてもよい。

絶縁性基板３１は、可撓性を有していてもよい。絶縁性基板３１は、例えば、樹脂、セラミック等の絶縁材料により構成することができる。

配線３２は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ等の金属や、これらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金により構成することができる。

配線３２は、接着層４０により太陽電池２０に接着されている被接着部３２ａを有する。被接着部３２ａは、フィンガー部２１ａ、２２ａの上と、光電変換部２３のフィンガー部２１ａ、２２ａが設けられていない部分の上とに跨がって設けられている。このため、アンカー効果により被接着部３２ａと太陽電池２０との接着力が高められている。従って、配線材３０が太陽電池２０から剥離しにくい。その結果、高い信頼性を実現することができる。複数の被接着部３２ａのすべてがフィンガー部２１ａ、２２ａの上と、光電変換部２３のフィンガー部２１ａ、２２ａが設けられていない部分の上とに跨がって設けられている必要は必ずしもない。

図６は、図３の破線で示す領域ＶＩの略図的拡大図であって、バスバー部２１ｂ、バスバー部２２ｂの詳細な構成を示す図である。なお、説明の便宜上、配線３２に覆われているフィンガー部２１ａ、２２ａ、およびバスバー部２１ｂ、２２ｂについても、配線３２で覆われていない部分と同様に実線で示し、絶縁性基板３１の記載は省略している。

バスバー部２１ｂは第１のバスバー部２１ｂ−１と第２のバスバー部２１ｂ−２とを有する。図６では第１のバスバー部２１ｂ−１と第２のバスバー部２１ｂ−２の境界を破線で示しているが、第１のバスバー部２１ｂ−１と第２のバスバー部２１ｂ−２とは連続的に形成された電極である。第１のバスバー部２１ｂ−１は、バスバー部２１ｂの延びる方向であるｙ方向における中央部に配されている。一方、第２のバスバー部２１ｂ−２は、ｙ方向における両端部に配されている。即ち、第２のバスバー部２１ｂ−２は、第１のバスバー部２１ｂ−１の延びる方向であるｙ方向における第１のバスバー部２１ｂ−１の外側に配されている。

第２のバスバー部２１ｂ−２は、複数のフィンガー部２１ａのうちのｙ方向における端部側に配された少なくともひとつのフィンガー部２１ａに電気的に接続されている。第２のバスバー部２１ｂ−２は、配線３２の被接着部３２ａおよび配線３２の被接着部３２ａのうちのｙ方向における端部に位置する斜辺部３２ｂに電気的に接続されている。第２のバスバー部２１ｂ−２は、複数のフィンガー部２１ａのうちのｙ方向における端部に配された少なくともひとつのフィンガー部２１ａの電流を収集する。

第１のバスバー部２１ｂ−１は、複数のフィンガー部２１ａのうちの第２のバスバー部２１ｂ−２に接続されていないｙ方向における中央部に位置するフィンガー部２１ａに電気的に接続されている。第１のバスバー部２１ｂ−１の電気抵抗は、第２のバスバー部２１ｂ−２の電気抵抗より高い。第１のバスバー部２１ｂ−１及び第２のバスバー部２１ｂ−２の厚みは等しく、第１のバスバー部２１ｂ−１の幅は、第２のバスバー部２１ｂ−２の幅よりも小さい。

より具体的には、第１のバスバー部２１ｂ−１の幅は、フィンガー部２１ａと同程度である。第１のバスバー部２１ｂ−１の幅を狭くすることで、キャリアの再結合による消失、特に少数キャリアの再結合による消失を抑制することができる。その結果、改善された光電変換効率を得ることができる。

被接着部３２ａのうちのｙ方向における端部に位置する斜辺部３２ｂの端辺は、ｘ方向に対して傾斜している。この斜辺部３２ｂを設けることによって、配線３２と第２のバスバー部２１ｂ−２の接触する面積を大きくすることができ、電気抵抗を低下させることができる。

第３のバスバー部２２ｂ−１および第４のバスバー部２２ｂ−２は、第１のバスバー部２１ｂ−１および第２のバスバー部２１ｂと同様に構成することができる。

なお、本実施形態では、第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれがバスバー部２１ｂ、２２ｂを含む例について説明した。但し、本発明において、第１及び第２の電極は、複数のフィンガー部を有するものであれば、その効果を得ることができる。例えば、図７に示す変形例では、第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、複数のフィンガー部２１ａ、２２ａにより構成されている所謂バスバーレスの電極である。

詳述すると、変形例では、図６記載の第１のバスバー部２１ｂ−１および第３のバスバー部２２ｂ−１がなく、第２のバスバー部２１ｂ−２および第４のバスバー部２２ｂ−２を有する構成となっている。本変形例のように、長辺および短辺を有する略八角形の半導体基板である場合には、隣接する太陽電池２０と対向する長辺の周辺にはバスバー部を設けず、短辺の周辺にはバスバー部を設ける構成とすることができる。このとき、第２のバスバー部２１ｂ−２および第４のバスバー部２２ｂ−２の近傍のフィンガー部２１ａ、２２ａはバスバー部２１ｂ、２２ｂに接続されるが、その他のフィンガー部は、バスバー部２１ｂ、２２ｂに接続されない。このような場合であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。

また、この変形例のように、第１及び第２の電極２１，２２をバスバーレスの電極とすることにより、キャリアの再結合による消失、特に少数キャリアの再結合による消失をさらに抑制することができる。その結果、改善された光電変換効率を得ることができる。

なお、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…太陽電池モジュール
２０…太陽電池
２１…第１の電極
２２…第２の電極
２１ａ、２２ａ…フィンガー部
２１ｂ、２２ｂ…バスバー部
２３…光電変換部
２３ａ…光電変換部の主面
３０…配線材
３１…絶縁性基板
３２…配線
３２ａ…被接着部
４０…接着層

Claims (4)

1. 光電変換部と、前記光電変換部の上に配された第１及び第２の電極とを有する複数の太陽電池と、
   第１の方向に沿って配された隣り合う前記太陽電池のうちの一方の太陽電池の前記第１の電極と、他方の太陽電池の前記第２の電極とを電気的に接続している配線材と、
   樹脂接着剤の硬化物と前記硬化物中に分散された導電性微粒子を含み、前記配線材と前記太陽電池とを接着している接着層と、
   を備え、
   前記第１及び第２の電極は、それぞれ、前記第１の方向に沿って延びた複数の第１のフィンガー部および前記第１の方向に沿って延びた複数の第２のフィンガー部と、前記複数の第１のフィンガー部に電気的に接続された線状の第１のバスバー部と、前記複数の第２のフィンガー部に電気的に接続されており、かつ、前記第１のバスバー部の延びる方向における前記第１のバスバー部の外側に配された第２のバスバー部とを有し、
   前記配線材は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられた配線とを有し、前記一方の太陽電池の前記第１の電極の前記第２のバスバー部と、前記他方の太陽電池の前記第２の電極の前記第２のバスバー部とは、前記配線で覆われる部分と前記配線で覆われていない部分とを有するように配置され、
   前記配線は、前記接着層により前記太陽電池の前記複数の第１のフィンガー部に接着されている被接着部を有し、
   前記被接着部は、前記第１のフィンガー部の上と、前記光電変換部の前記第１のフィンガー部が設けられていない部分の上とに跨がって設けられている、太陽電池モジュール。
2. 前記第１及び第２の電極は、共に、前記光電変換部の一の主面の上に配されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記第１のバスバー部の電気抵抗は、前記第２のバスバー部の電気抵抗より高い、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記第１のバスバー部の幅は、前記第２のバスバー部の幅よりも小さい、請求項３に記載の太陽電池モジュール。

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