JP6684278B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
入射面の面方位が(100)で、厚みが200μmの6インチn型単結晶シリコン基板をアセトン中で洗浄した後、2重量%のHF水溶液に5分間浸漬して表面の酸化シリコン層を除去し、超純水によるリンスを2回行った。この基板を、75℃に保持した5/15重量%のKOH/イソプロピルアルコール水溶液に15分間浸漬した。その後、2重量%のHF水溶液に5分間浸漬し、超純水によるリンスを2回行い、常温で乾燥させた。原子間力顕微鏡(AFM)により単結晶シリコン基板の表面観察を行ったところ、両面に四角錐状のテクスチャ構造が形成されており、その算術平均粗さは2100nmであった。
(金属電極の形成)
受光面のITO層上に、銀ペーストをスクリーン印刷し、図3Bに示すように、フィンガー電極およびバスバー電極からなるグリッド状の受光面金属電極を形成した。裏面のITO層上には金属電極を設けず、裏面透明電極層が最表面となるように太陽電池を構成した。
金属箔(厚さ36μmの銅箔)を矩形に切り出し、太陽電池の裏面のITO層に接触させた。金属箔は、隣接するセルとのインターコネクションを行う辺ではセルの端部よりも外側に露出した突出部が存在し、他の3辺では、太陽電池の端部よりも金属箔の端部が0.5mm内側に位置するように配置した。
受光面保護材として厚さ4mmの白板ガラス、受光面封止材および裏面封止材として厚さ400μmのEVAシート、バックシートとしてPETフィルムを準備し、2枚のEVAシートの間にストリング集合体を挟持して、150℃で20分間ラミネートを実施し、太陽電池モジュールを得た。
(金属電極の形成)
受光面のITO層上に、実施例1と同様にグリッド状の金属電極を形成した。さらに、裏面のITO層上に、スクリーン印刷により、直径30〜70μmのドット状の金属電極(緩衝電極)を形成した。ドット状金属電極は、1mm間隔で三角格子状に配置した。
実施例1と同様に、太陽電池の裏面に金属箔を配置してインターコネクションを行い、ストリング集合体を作製し、封止を行った。封止後のモジュールの断面を確認したところ、緩衝電極の配置周期で金属箔に変形が確認された。緩衝電極の周囲200μm〜300μm以内の領域では、金属箔は裏面透明電極層に接触しておらず、それより離れた領域では、金属箔と裏面透明電極層との物理的接触が確認された。
PETフィルム上に54枚(9×6)の金属箔を並べて貼り合わせた配線シートを用いた。配線シートのPETフィルムおよび金属箔には、PETフィルムと金属箔とが重なる領域において、25mm間隔の正方格子状に開口が設けられていた。PETフィルムおよび金属箔に設けられた開口の直径は、いずれも300μmであった。この配線シート上に、実施例2と同様に裏面にドット状緩衝電極を設けたセルを配置して、受光面のバスバー電極および金属箔の突出部に接続部材をはんだ付けすることにより、インターコネクションを実施した。
金属箔の開口の直径が800μmである配線シートを用いた。それ以外は実施例3と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例5では、配線材のPETフィルムが、金属箔が配置された領域に加えて、接続部材と金属箔の接続箇所(インターコネクション箇所)、および金属箔が設けられていないセル間の隙間の領域にも開口部を有していた。インターコネクション箇所の開口部は、インターコネクション箇所を囲むように設けられており、金属箔が配置された領域の端部より外側に開口が達していた。この開口部上に配置された金属箔に、絶族部材をはんだ付けしてインターコネクションを実施した(図13参照)。それ以外は、実施例4と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例1よりも大きなサイズで切り出された金属箔を用いた。金属箔は、隣接するセルとのインターコネクションを行う辺以外の3辺においても、セルの端部よりも外側に約0.5mmはみ出して配置されていた。それ以外は実施例1と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
受光面のITO層上に、実施例1と同様にグリッド状の金属電極を形成した。さらに、裏面のITO層上もグリッド状の金属電極を形成した。裏面側のバスバー電極の本数は受光面側と同一(3本)であり、フィンガー電極の本数は受光面側の3倍とした。太陽電池の裏面に接するように金属箔を配置し、裏面グリッド電極のバスバー電極と金属箔とを導電性接着剤を用いて接着し、両者を固定した。それ以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
比較例1と同様に、受光面および裏面の両面にグリッド状の金属電極を形成した。比較例1の導電性接着剤に代えて、エポキシ系の絶縁性接着剤を用いて裏面のバスバー電極と金属箔とを接着した。突出部以外の金属箔の全面にエポキシ系接着剤を塗布し、150〜160℃程度の加熱状態で太陽電池の裏面に圧着することにより、金属電極と金属箔とを接着した。この例では、裏面透明電極層に対して凸構造となっている金属電極(バスバー電極およびフィンガー電極)が、圧着によりエポキシ樹脂層を突き破り、金属電極と金属箔とが接触した状態で周囲のエポキシ樹脂が硬化するため、金属電極と金属箔とが接触状態で両者が接着される。
比較例1と同様に、受光面および裏面の両面にグリッド状の金属電極を形成した。金属箔を用いずに、受光面のバスバーと、隣接するセルの裏面のバスバーとを、接続部材にはんだ接続して、隣接するセル間の電気的接続を行った。それ以外は比較例1と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
裏面透明電極層と金属箔とを導電性接着剤により接着したこと以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例2と同様に、裏面透明電極層上にドット状緩衝電極を形成し、裏面透明電極層および緩衝電極と金属箔とを導電性接着剤により接着したこと以外は、実施例2と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例および比較例の太陽電池モジュールの初期出力特性を測定した後、JIS C8917に準じて温度サイクル試験を実施した。温度サイクルは、試験槽に太陽電池モジュールを導入した後、85℃で10分保持、80℃/分で−40℃まで降温、−40℃で10分間保持、および80℃/分で85℃まで昇温、を1サイクルとして、200サイクルを実施した。温度サイクル試験後の太陽電池モジュールの出力を測定し、太陽電池モジュールの初期出力に対する温度サイクル試験後の出力の比率(保持率)求めた。太陽電池モジュールの構成、初期発電特性、および温度サイクル試験後の保持率を表1に示す。
2 受光面透明電極層
3 受光面導電型シリコン層
4 受光面真性シリコン層
5 単結晶シリコン基板
6 裏面真性シリコン層
7 裏面導電型シリコン層
8 裏面透明電極層
9 緩衝電極
10 受光面保護材
11 受光面封止材
12 接続部材
13 太陽電池
14 金属箔
141 開口
15 絶縁部材
151,152,153 開口部
16 裏面封止材
17.バックシート
Claims (15)
- 単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板の裏面側に順に設けられた導電型シリコン層および裏面透明電極層とを備える太陽電池;
前記太陽電池を封止する封止材;ならびに
前記太陽電池の裏面透明電極層と前記封止材との間に配置された可撓性の金属箔、
を備え、
前記金属箔は、前記裏面透明電極層に非接着状態で接触しており、
前記太陽電池が前記封止材により封止されることにより、前記金属箔と前記裏面透明電極層との接触状態が保持されている、太陽電池モジュール。 - 前記金属箔は、少なくとも、前記裏面透明電極層と接触する部分が、Sn、Ag、Ni、InおよびCuからなる群から選択される少なくとも一種から構成されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔の厚みが、4〜190μmである、請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池の前記裏面透明電極層上に、複数のドット状緩衝電極が離間して存在しており、
前記金属箔は、前記裏面透明電極層および前記緩衝電極と非接着状態で接触して電気的に接続されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池の裏面側の表面において、前記緩衝電極の存在する領域の面積が、前記裏面透明電極層が露出している領域の面積の1%未満である、請求項4に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔に複数の開口が設けられており、
前記封止材が前記開口を介して、前記太陽電池に接している、請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記金属箔に設けられた開口の直径が100μm〜2000μmであり、最近接の開口同士の間隔が5mm〜100mmである、請求項6に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔が絶縁部材上に固定されており、金属箔の絶縁部材との固定面の反対側の面に、前記太陽電池の前記裏面透明電極層が非接着状態で接触している、請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔に複数の開口が設けられており、
前記絶縁部材は、前記金属箔の開口に対応する位置に第一種開口部を有し、
前記封止材が絶縁部材に設けられた第一種開口部および前記金属箔に設けられた開口を介して、前記太陽電池の裏面に接している、請求項8に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第一種開口部の直径が、前記金属箔に設けられた開口の直径よりも小さい、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁部材は、前記金属箔が配置されていない領域に第二種開口部を有し、
前記封止材が絶縁部材に設けられた第二種開口部を介して、前記太陽電池の側面に接している、請求項8〜10のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池は、受光面にパターン状の金属電極を備え、
隣接する2つの太陽電池は、一方の太陽電池の裏面透明電極に接する金属箔と、他方の太陽電池の受光面の金属電極とが、接続部材と接続されることにより、電気的に接続されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記一方の太陽電池の裏面透明電極に接する金属箔は、前記太陽電池の周縁よりも外側に突出部を有するように配置されており、
前記金属箔の突出部に、前記接続部材が接続されている、請求項12に記載の太陽電池モジュール。 - 太陽電池は平面視矩形状または略矩形状であり、
前記一方の太陽電池の前記他方の太陽電池と隣接する辺に、前記金属箔の突出部が設けられており、前記金属箔は、
前記一方の太陽電池の他の3辺では、前記金属箔が太陽電池の周縁よりも内側に配置されている、請求項13に記載の太陽電池モジュール。 - 前記金属箔が絶縁部材上に固定されており、金属箔の絶縁部材との固定面の反対側の面に、前記太陽電池の前記裏面透明電極層が非接着状態で接触しており、
前記絶縁部材は、前記金属箔の突出部と前記接続部材との接続部分に対応する位置を含む領域に第三種開口部を有する、請求項13または14に記載の太陽電池モジュール。
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