JP4738149B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は太陽電池素子同士を、インナーリードで接続した太陽電池モジュールに関する。

太陽電池素子の一般的な構造を図１０に示す。図１０（ａ）は太陽電池素子Ｓの断面の構造を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の太陽電池素子Ｓを組み合わせて構成した従来の太陽電池モジュールＴである。また、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の太陽電池モジュールＴの内部構造の部分拡大図である。図９は、電極形状の一例を示す図であり、図９（ａ）は太陽電池素子Ｓの受光面側（表面）、図９（ｂ）は太陽電池素子Ｓの非受光面側（裏面）である。

このような太陽電池素子Ｓは次のようにして作製される。

まず、厚み０．２〜０．５ｍｍ程度、大きさ１００〜１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型半導体の半導体基板１を準備する。そして、半導体基板１にｎ型を呈する拡散層２を設け、ｐ型の半導体基板１との間にｐｎ接合を形成する。このような拡散層２は、半導体基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）中で加熱することによって、半導体基板１の表面部全体にｎ型不純物であるリン原子を拡散させて、厚み０．２〜０．５μｍ程度の拡散層２として形成することができる。その後、側面部と底面部の拡散層の部分を除去する。

太陽電池素子Ｓの受光面側には、例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜３が形成される。このような反射防止膜３は、例えばプラズマＣＶＤ法等で形成され、パッシベーション膜としての機能も有する。

そして、半導体基板１の表面に銀ペーストを、裏面にはアルミニウムペーストおよび銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極４および裏面電極５を同時に形成する。

図９（ａ）に示されるように表面電極４は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極４ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極４ｂとから構成される。また、図９（ｂ）に示されるように裏面電極５は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂからなる。

裏面集電電極５ｂは、アルミニウムペーストをスクリーン印刷法で塗布して焼き付けることによって形成され、このときに半導体基板１中にシリコンの半導体基板１に対してｐ型不純物元素として作用するアルミニウムが拡散して、高濃度の裏面電界領域６が形成される。この裏面電界領域６はＢＳＦ層（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）と呼ばれ、裏面での少数キャリア再結合を防止しキャリアの収集効率を向上させ、太陽電池特性を向上させる働きがある。また、表面バスバー電極４ａ、表面フィンガー電極４ｂ、裏面バスバー電極５ａは銀ペーストをスクリーン印刷法で塗布して焼成する方法によって形成される。なお、表面電極４は、反射防止膜３の電極に相当する部分をエッチング除去して形成される場合と、もしくは反射防止膜４の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成される場合とがある。

また、これら太陽電池素子Ｓの電極部には出力を外部に取り出すための配線を容易にするためや、電極の耐久性を維持するために半田が被覆される場合もあり、この半田の被覆には、ディップ法、噴流式等が採用されている。

太陽電池素子一枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な出力が取り出せるようにする必要がある。太陽電池モジュールの一例として、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）の太陽電池素子Ｓを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹを示す。

図１０（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｓは、インナーリード１７によって電気的に接続される。インナーリード１７を太陽電池素子Ｓの表面バスバー電極４ａと裏面バスバー電極５ａの部分的、全長もしくは複数箇所をホットエアー、半田ごてなどの熱溶着や超音波により接続し、太陽電池素子Ｓ同士を接続している。このインナーリード１７としては、例えば、その表面全体に２０〜７０μｍ程度の半田を被覆した厚さ５０〜５００μｍ程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いる。

その後、透光性パネル８と裏面保護材１０の間にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材９で気密に封入されて、太陽電池モジュールＴを構成している。太陽電池モジュールＴの出力は、出力配線１１を経て端子ボックス１２に接続されている。図１０（ｃ）に、図１０（ｂ）の太陽電池モジュールＴの内部構造の部分拡大図を示す。

図１０（ｃ）に示すように、太陽電池素子Ｓ１の表面バスバー電極４ａと、隣接する太陽電池素子Ｓ２の裏面バスバー電極５ａとをインナーリード１７によって接続して、複数の太陽電池素子Ｓ同士が電気的に接続されている。一般的にインナーリード１７は厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度の銅箔等の全面を半田被覆したものを用いており、このインナーリード１７と太陽電池素子Ｓのバスバー電極（４ａ、５ａ）を加熱し、部分的、全長もしくは複数箇所で圧着させることにより太陽電池素子Ｓとインナーリード１７とを半田によって接続する。
特開平１１−１８６５７２号公報 特開２００２−３５９３８８号公報

上述のように、複数の太陽電池素子Ｓをインナーリード１７により接続し、実用的な出力を外部に取り出す太陽電池モジュールＴはインナーリード１７の抵抗により、出力が低下する。そのため、太陽電池モジュールＴの出力向上をさせるためには、インナーリード１７の抵抗を下げる必要があり、その一つの方法としてインナーリード１７の断面積を大きくすることが有効である。

また、太陽電池素子Ｓの受光面側においては、受光面積を減らさないためにインナーリード１７の幅方向を大きくせずに、高さ方向を大きくすることにより断面積を大きくする必要がある。

しかしながら、インナーリード１７とバスバー電極（４ａ、５ａ）とは、加熱させて電気的に接続しているため、インナーリード１７（銅箔、半田等）と太陽電池素子（シリコン、銀、アルミ等）間の熱膨張係数の差から応力が発生し、インナーリード１７の断面積を大きくした場合においてはこの応力の影響が大きくなるために、半導体基板からの電極の剥がれ、電極からのインナーリード１７の外れ、太陽電池素子の割れ、反り等の問題が大きく、透光性パネル、裏面保護材、充填材による封止等の後工程にいたる前に不良となり、簡単にインナーリード１７の厚みを厚くすることができない。

また、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、バスバー電極（４ａ、５ａ）を設けずにインナーリード１７を表面フィンガー電極４ｂに接続したり、インナーリード１７の先端部をバスバー電極（４ａ、５ａ）の端部、一箇所に接続してる。このような場合も応力を抑制できないため、半導体基板からの電極の剥がれ、電極からのインナーリード１７の外れ、太陽電池素子の割れ、反り等の問題を充分に抑制することができなかった。

また、特に、太陽電池モジュールＴは通常、野外に設置されるため日々の温度サイクルによる収縮、膨張が繰り返される。このときの熱応力差がストレスとなり電極の剥がれが起こり易くなり、電極の剥がれが生じることによって電気抵抗が増大し、必要な出力を取り出すことができなくなる。

特許文献２には複数の太陽電池素子をインナーリード１７で接続した太陽電池モジュールＴにおいて、太陽電池素子Ｓの表面電極４と裏面電極５に別々のインナーリード１７を接続し、第一の太陽電池素子Ｓ１の表面側に接続されたインナーリード１７と隣接する第二の太陽電池素子Ｓ２の裏面側に接続されたインナーリード１７を接続し、裏面側に接続されるインナーリード１７の厚みが表面側に接続されるインナーリード１７の厚みよりも薄くすることが開示されている。しかしながら、この場合においても表面電極４に接続されるインナーリード１７の厚みが大きいと、バスバー電極（４ａ、５ａ）とインナーリード１７を加熱させて電気的に接続する場合や、日々の温度サイクルによる収縮、膨張によって表面電極側で電極の剥がれが生じ、電気抵抗が増大するといった問題を解決することができない。その結果、必要な出力を取り出すことができなくなる。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子Ｓのバスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやインナーリード１７の外れを抑制しつつ、外部に取り出す出力を向上させることのできる太陽電池モジュールＴを提供することを目的とする。

また本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極が設けられた太陽電池素子と、前記バスバー電極の略全長において電
気的に接続されたインナーリードと、を備えた太陽電池モジュールであって、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑとの比Ｑ／Ｐが、前記インナーリードの先端部で最も小さく、前記インナーリードの先端部とは反対側の接続端部において、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑが略同一となる部分を有することを特徴とする。

また、前記比Ｑ／Ｐは、前記先端部に向かって徐々に小さくなることを特徴とする。またさらに、前記バスバー電極の幅Ｐは前記インナーリードの前記接続端部から前記先端部に向かって広くなることを特徴とする。

前記バスバー電極と前記インナーリードとは、半田で被覆されていないバスバー電極に、半田で被覆されたインナーリードの該半田を溶融させて接着することによって、電気的に接続されることを特徴とする。

また本発明の太陽電池モジュールは、受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極が設けられた太陽電池素子と、前記バスバー電極の略全長において電気的に接続されたインナーリードと、を備えた太陽電池モジュールであって、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑとの比Ｑ／Ｐが、前記インナーリードの先端部で最も小さく、前記インナーリードの先端部とは反対側の接続端部において、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑが略同一となる部分を有する。

このような構成を有する本発明によれば、バスバー電極とインナーリードとの電気的な接続に際して加えられる熱、または、日々の温度サイクルなどによって、バスバー電極及びインナーリードに収縮、膨張が生じても、インナーリードの先端部に生じる熱応力が軽減されるため、太陽電池素子の半導体基板からバスバー電極が剥がれたり、バスバー電極からインナーリードが外れたりすることを抑制できる。

以下、本発明の太陽電池モジュールを添付図面に基づき詳細に説明する。

図３（ａ）は、本発明の太陽電池モジュールＹにかかる太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図である。また、図２は、本発明に係る電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。

図２、図３（ａ）において、１は半導体基板、２は拡散層、３は反射防止膜、４は表面電極、４ａは表面バスバー電極、４ｂは表面フィンガー電極、５は裏面電極、５ａは裏面バスバー電極、５ｂは裏面集電電極、６は裏面電界領域を示す。

太陽電池素子Ｘの受光面側である反射防止膜３の側から光が入射すると、主にｐ型半導体である半導体基板１のバルク領域で吸収・光電変換されて電子−正孔対（電子キャリアおよび正孔キャリア）が生成される。この光励起起源の電子キャリアおよび正孔キャリア（光生成キャリア）によって、太陽電池素子Ｘの受光面側（表面）に設けられた表面電極４と、非受光面側（裏側）に設けられた裏面電極５との間に光起電力を生ずる。なお、反射防止膜３は反射防止膜となる膜の屈折率と膜厚とによって所望の光波長領域で反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、太陽電池素子Ｘの光電流密度Ｊｓｃを向上させる。

また、裏面電極５の裏面集電電極５ｂは、通常、半導体基板であるシリコンに対して、ｐ型不純物元素として作用するアルミニウムを用いて形成されるので、シリコン基板の裏面側表層部にｐ^＋領域となった裏面電界領域６を形成する。裏面電界領域６は、ＢＳＦ（Back Surface Field）領域とも呼ばれ、半導体基板１の裏面近くで光生成キャリアにより再結合に起因する発電効率の低下を防ぐ。そのため半導体基板１の裏面近くで発生した光生成キャリアが、この電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度が増加する。この結果、光電流密度Ｊｓｃが向上し、またこの裏面電界領域６では少数キャリア（電子）密度が低減されるので、裏面電極５に接する領域でのダイオード電流量（暗電流量）を低減する働きをすることで、開放電圧Ｖｏｃが向上する。

そして、図３（ｃ）に示すように受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極（４ａ、５ａ）が設けられた太陽電池素子同士を直列に接続する場合には、第一太陽電池素子Ｘ１の受光面側のバスバー電極４ａと、略同一平面上に間隙を空けて配置された第二太陽電池素子Ｘ２の非受光面側のバスバー電極５ａと、をインナーリード７により電気的に接続する。

本発明において、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極（４ａ、５ａ）が設けられた太陽電池素子Ｘと、図３（ｂ）に示すように、このバスバー電極（４ａ、５ａ）に対して電気的に接続されたインナーリード７と、を備えた太陽電池モジュールＹである。このとき、インナーリード７は、バスバー電極（４ａ、５ａ）の接続方向と同方向に、バスバー電極の略全長で重ね合わされて接続される。

また、このバスバー電極（４ａ、５ａ）と重ね合わされた接続部において、インナーリードの先端部で最も薄くなるようにする、また、接続部のうちバスバー電極（４ａ、５ａ）の幅Ｐ、インナーリード７の幅Ｑは同一箇所で測定したときに、バスバー電極の幅Ｐとインナーリードの幅Ｑとの比Ｑ／Ｐが、インナーリードの先端部Ａで最も小さくく、前記インナーリードの先端部とは反対側の接続端部において、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑが略同一となる部分を有する。この点の詳細については後述する。

インナーリード７をこのような構造とすることで、インナーリード７と、バスバー電極（４ａ、５ａ）を加熱させて電気的に接続した場合や、また日々の温度サイクルによる収縮、膨張が繰り返された場合でも、インナーリード７（銅箔）と、バスバー電極（４ａ、５ａ）（銀等）の間で、熱膨張係数の差に伴う応力の影響としてインナーリード７の先端部Ａに集中することを防ぐことができる。このように、電極の剥がれやインナーリード７の外れの起点となりやすいインナーリード７の先端部Ａにおいて熱応力の影響を受けにくいため、半導体基板１からのバスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやバスバー電極（４ａ、５ａ）からのインナーリード７の外れが生じることを抑制できる。したがって、バスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれ、インナーリード７の外れに起因する電気抵抗の増加を防止できるため、電気出力の低下を抑えることができる。

ここで、本発明に係る太陽電池モジュールＹの製造工程を説明する。まず、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなるｐ型の半導体基板１を準備する。この半導体基板１は、ボロン（Ｂ）などの一導電型半導体不純物を１×１０^１６〜１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度含有し、比抵抗０．２〜２．０Ω・ｃｍ程度の基板である。単結晶シリコン基板の場合は引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコン基板の場合は鋳造法などによって形成される。多結晶シリコン基板は、大量生産が可能であり、製造コスト面で単結晶シリコン基板よりも有利である。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを１０ｃｍ×１０ｃｍまたは１５ｃｍ×１５ｃｍ等、適当な大きさに切断して５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下の厚みにスライスして半導体基板１とする。

その後、基板の切断面を清浄化するために表面をＮａＯＨやＫＯＨあるいは、フッ酸やフッ硝酸などでごく微量エッチングする。

さらに、光を有効に基板内に取り込むためにドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて、半導体基板の受光面側となる表面に微小な突起を形成するのが望ましい。

次に、半導体基板１を拡散炉中に配置して、オキシ塩化リンなどの不純物元素を含むガス中で熱処理することによって、半導体基板１の表面部分にリン原子を拡散させてシート抵抗が３０〜３００Ω／□程度、厚みが０．２〜０．５μｍ程度のｎ型の導電型を呈する拡散層２を形成する。

そして、半導体基板１の表面側のみにｎ型拡散層２を残して他の部分を除去した後、純水で洗浄する。この半導体基板１の表面側以外のｎ型拡散層２の除去は、例えば半導体基板１の表面側にレジスト膜を塗布し、フッ酸と硝酸の混合液を用いてエッチング除去した後、レジスト膜を除去することなどにより行う。

さらに、半導体基板１の表面側に反射防止膜３を形成する。この反射防止膜３は例えば窒化シリコン膜などから成り、例えばシランとアンモニアとの混合ガスをグロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマＣＶＤ法などで形成される。この反射防止膜３は、半導体基板１との屈折率差などを考慮して、屈折率が１．８〜２．３程度になるように形成され、厚み５００〜１０００Å程度の厚みに形成される。この窒化シリコン膜は、形成の際に、パッシベーション効果があり、反射防止の機能と併せて、太陽電池の電気特性を向上させる効果がある。

そして、半導体基板１の表面に銀ペーストを、裏面にはアルミニウムペーストおよび銀ペーストを塗布して焼成することにより、表面電極４および裏面電極５を同時に形成する。

図２（ａ）に示されるように表面電極４は表面から出力を取り出すための表面バスバー電極４ａと、これに直交するように設けられた集電用の表面フィンガー電極４ｂとから構成される。また、図２（ｂ）に示されるように裏面電極５は裏面から出力を取り出すための裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂからなる。

裏面集電電極５ｂはアルミニウム粉末と有機ビヒクルとガラスフリットをアルミニウム１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にしたアルミニウムペーストを、例えばスクリーン印刷法で塗布し、乾燥後に６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。このときに半導体基板１中にアルミニウムが拡散して、裏面で発生したキャリアが再結合することを防ぐ裏面電界領域６が形成される。裏面電界領域６は、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）領域とも呼ばれ、半導体基板１の裏面近くで光生成キャリアの再結合による効率の低下を防ぐ。そのため半導体基板１の裏面近くで発生した光生成キャリアが、この電界によって加速される結果、電力が有効に取り出されることとなり、特に長波長の光感度が増加する。この結果、光電流密度Ｊｓｃが向上し、またこの裏面電界領域６では少数キャリア（電子）密度が低減されるので、裏面電極５に接する領域でのダイオード電流量（暗電流量）を低減する働きをすることで、開放電圧Ｖｏｃが向上する。

また、表面バスバー電極４ａ、表面フィンガー電極４ｂ、裏面バスバー電極５ａは、銀粉末と有機ビヒクルとガラスフリットを銀１００重量部に対してそれぞれ１０〜３０重量部、０．１〜５重量部を添加してペースト状にした銀ペーストを、例えばスクリーン印刷法で塗布、乾燥後に６００〜８００℃で１〜３０分程度焼成することにより焼き付けられる。なお、塗布法としては、スクリーン印刷法以外の周知の方法を用いても構わない。また、表面電極４は、反射防止膜３の電極に相当する部分をエッチング除去して形成してもよいし、もしくは反射防止膜３の上から、ファイアースルーという手法によって直接形成してもよい。

出力取り出し用の裏面バスバー電極５ａを形成した後、裏面集電電極５ｂを裏面バスバー電極５ａの一部を覆わないように形成する。なお、この裏面バスバー電極５ａと裏面集電電極５ｂを形成する順番はこの逆でもよい。また、裏面電極５においては上記構造をとらず、表面電極４と同様の銀を主成分とするバスバー電極とフィンガー電極で構成された構造としてもよい。

太陽電池素子一枚では発生する出力が小さいため、複数の太陽電池素子をインナーリード７によって組み合わせて電気的に接続する必要がある。本発明の太陽電池モジュールの一例として、図３（ｂ）に、図３（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹを示す。

図３（ｂ）に示すように、複数の太陽電池素子Ｘは、インナーリード７によって電気的に接続され、透光性パネル８と裏面保護材１０の間にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材９で気密に封入されて、太陽電池モジュールＹを構成している。太陽電池モジュールＹの出力は、出力配線１１を経て端子ボックス１２に接続されている。図３（ｃ）に、図３（ｂ）の太陽電池モジュールＹの内部構造の部分拡大図を示す。

ここで、図３（ｃ）に示すように、受光面側に表面バスバー電極４ａを備えた第一太陽電池素子Ｘ１と、略同一平面状に間隙を空けて、非受光面側に裏面バスバー電極５ａを備えた第二太陽電池素子Ｘ２を配置する。インナーリード７によって、この間隙を介して第一太陽電池素子Ｘ１の受光面側の表面バスバー電極４ａと、第二太陽電池素子Ｘ２の非受光面側の裏面バスバー電極５ａとを電気的に接続させる。

インナーリード７を表面バスバー電極４ａと裏面バスバー電極５ａの部分的、全長もしくは複数箇所をホットエアーなどの熱溶着により接続して、太陽電池素子Ｘ同士を接続している。インナーリード７としては、例えば、その表面全体に２０〜７０μｍ程度の半田を被覆した厚さ５０〜４００μｍ程度の銅箔を所定の長さに切断したものを用いることが好ましい。

また、インナーリード７を構成する銅箔の最大厚みは５０μｍ以上４００μｍ未満であればよく、厚みが増加することでインナーリード７の電気抵抗が抑えられ、太陽電池モジュールＹの出力特性が向上するが、４００μｍ以上においては太陽電池モジュールＹの出力特性の向上が見られず、熱応力による影響が大きくなるため好ましくない。

また、予め太陽電池素子Ｘのバスバー電極（４ａ、５ａ）の表面には半田を被覆しておかず、インナーリード７に被覆されている半田を溶融させることにより、太陽電池素子Ｘとインナーリード７を接続することが望ましい。このように、予め半田被覆していないバスバー電極（４ａ、５ａ）に対してインナーリード７を電気的に接続するという比較的両者間の接着強度を十分に確保できない場合であっても、太陽電池素子の半導体基板からバスバー電極（４ａ、５ａ）が剥がれたり、バスバー電極（４ａ、５ａ）からインナーリード７が外れたりすることを効果的に抑制することができる。

以下に、本発明の特徴部分であるインナーリード７の形状について詳細に説明する。

≪参考例≫
まず、本発明にかかる太陽電池モジュールの参考例では、インナーリード７の厚みは、
先端部で最も薄くなるように構成される。

図１に本発明の太陽電池モジュールＹにおけるインナーリード７の参考例を示す断面模式図を示す。図１において、１は半導体基板、４ａは表面バスバー電極、５ａは裏面バスバー電極、７ａはインナーリード、Ｌはバスバー電極上に位置するインナーリードの範囲、Ｌ_ＡはＬの先端から１５％の範囲、ＡはＬ_Ａを示す先端部、ＢはＬのうち先端部Ａを除く主部を示す。

以後、本文中の説明において、インナーリード７の先端部Ａとは図１に示されるように、バスバー電極（４ａ、５ａ）上に位置するインナーリード７の範囲Ｌにおいて、インナーリード７の範囲Ｌの先端から１５％の範囲にある部分Ｌ_Ａを先端部Ａとする。また、主部Ｂとはインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）が電気的に接続された部分のうち、先端部Ａ以外の任意の部分を指すこととする。

尚、インナーリード７の厚みはマイクロメーターを用いて測定することができ、先端部で最も薄くとは先端部Ａ内の任意の５点を測定した平均値ａが、主部Ｂ内におけるインナーリード７の範囲Ｌの１５％の範囲から任意の５点を測定した平均値ｂと比較した際に、ａ＜ｂとなることを意味する。

電気的な観点から考えれば、インナーリード７の接続方向の先端部Ａに対して略直交する平面で切断したときの断面積を小さくすることはインナーリード７の抵抗を増大させ、その結果、太陽電池モジュールＹの電気出力を低下させることとなる。しかしながら、図１にインナーリードの参考例を示すように、バスバー電極（４ａ、５ａ）に電気的に接続されたインナーリード７の部分のうち、インナーリード７の先端部Ａとインナーリードの主部Ｂにおいては、バスバー電極（４ａ、５ａ）から得られる電流の流れる量は先端部Ａのほうが主部Ｂに比べて小さい。

本発明の参考例におけるインナーリード７では、バスバー電極（４ａ、５ａ）の接続方向と同方向に、バスバー電極の略全長で重ね合わせて接続することにより、抵抗損失を充分に抑えるとともに、接着面積を十分保持してバスバー電極（４ａ、５ａ）からインナーリード７が外れるのを抑制することができる。

ここでいう、インナーリード７をバスバー電極（４ａ、５ａ）に略全長で重ね合わせるとは、例えば、図８（ａ）のようにバスバー電極（４ａ、５ａ）とインナーリード７ｂの先端を合わせてもよいし、図８（ｂ）のようにインナーリード７ｂの先端をバスバー電極（４ａ、５ａ）の全長Ｍに対して先端から１５％以下の範囲Ｍ_Ａ内にずらして設けても構わない。また、図８（ｃ）のようにバスバー電極（４ａ、５ａ）が島状に形成された場合は最両端の島状電極を結んだ距離をバスバー電極（４ａ、５ａ）の全長Ｍとする。このようにバスバー電極（４ａ、５ａ）とインナーリード７ｂの先端を合わせずにずらすことで、バスバー電極（４ａ、５ａ）の先端にかかる応力を軽減できるため、結果として太陽電池素子の割れ等を抑制できる。

そして、主部Ｂから先端部Ａに向かう方向にインナーリード７ｂの厚みを薄くしている、言い換えれば、先端部Ａから主部Ｂに向かう方向にインナーリード７の厚みを厚くすることにより、電流の流れる量が小さい先端部Ａではインナーリード７の断面積が小さくてもインナーリード７の抵抗による損失は小さく、また、電流の流れる量が大きい主部Ｂではインナーリード７の断面積を大きくしているので、インナーリード７の抵抗を減少させることによりインナーリード７の抵抗による損失を抑えることができる。

このように、本発明の参考例を実施するにあたり、インナーリード７の形状による太陽電池モジュールＹの出力特性の低下の影響は少ない。

また、インナーリード７では、バスバー電極（４ａ、５ａ）の接続方向と同方向に、バスバー電極の略全長で重ね合わせて接続することにより、インナーリード７がバスバー電極（４ａ、５ａ）から外れるといった問題を抑制することができる。そして、上記のようにインナーリード７の接続方向の先端部Ａの厚みを薄くすることで、この先端部Ａに集中してかかる熱応力を緩和することができるため、半導体基板１からバスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれを減少させることができ、さらにインナーリード７がバスバー電極（４ａ、５ａ）からより外れにくくすることもできる。ゆえに、バスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやインナーリード７の外れに起因する電気抵抗の増加を防止できる。その結果、バスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやインナーリード７の外れがなく、出力電力を維持できることにより太陽電池モジュールＹとしての出力を向上させることができる。

≪第一実施形態≫
次に、本発明に係る太陽電池モジュールの第一実施形態では、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅Ｐとインナーリード７の幅Ｑとの比Ｑ／Ｐが、インナーリード７の先端部で最も小さく、前記インナーリードの先端部とは反対側の接続端部において、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑが略同一となる部分を有する。

図４に本発明の太陽電池モジュールにおけるインナーリード７の第一実施形態を表す平面模式図を示す。図４において１は半導体基板、４ａは表面バスバー電極、５ａは裏面バスバー電極、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆはインナーリード、Ｌはバスバー電極上に位置するインナーリードの範囲、Ｌ_ＡはＬの先端から１５％の範囲、ＡはＬ_Ａを示す先端部、ＢはＬのうち先端部Ａを除く主部、Ｐはバスバー電極の幅、Ｑはインナーリードの幅、Ｐ_Ａは先端部Ａにおけるバスバー電極の幅、Ｑ_Ａは先端部Ａにおけるインナーリードの幅を示す。

尚、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅Ｐとインナーリード７の幅Ｑはノギスを用いて測定することができ、比Ｑ／Ｐが先端部で最も小さくなるとは先端部Ａ内の任意の５点を測定した平均値ａが、主部Ｂ内におけるインナーリード７の範囲Ｌの１５％の範囲から任意の５点を測定した平均値ｂと比較した際に、ａ＜ｂとなることを意味する。

第一実施形態においてもバスバー電極（４ａ、５ａ）に電気的に接続されたインナーリード７の部分のうち、インナーリード７の先端部Ａとインナーリードの主部Ｂにおいては、バスバー電極（４ａ、５ａ）から得られる電流の流れる量は先端部Ａのほうが主部Ｂに比べて小さい。

その結果、インナーリード７では、バスバー電極（４ａ、５ａ）の接続方向と同方向に、バスバー電極の略全長で重ね合わせて接続することにより、抵抗損失を充分に抑えることができ、尚且つバスバー電極（４ａ、５ａ）の幅Ｐとインナーリード７の幅Ｑの比Ｑ／Ｐを小さくする、つまりバスバー電極（４ａ、５ａ）の幅に対してインナーリード７の幅をより狭くすることで、この先端部Ａに集中してかかる熱応力を緩和することができる。

そして、この先端部Ａに集中してかかる熱応力を緩和することができるため、半導体基板１からバスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれを減少させることができ、さらにインナーリード７がバスバー電極（４ａ、５ａ）からより外れにくくすることもできる。

ゆえに、バスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやインナーリード７の外れに起因する電気抵抗の増加を防止できる。その結果、バスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれやインナーリード７の外れがなく、出力電力を維持でき、太陽電池モジュールＹとしての出力を向上させることができる。

さらに上述した本発明に係る参考例、第二実施形態について組み合わせることで、より一層の効果を得ることができることは言うまでもない。

また、図１（ａ）、図４（ａ）、（ｂ）のようにインナーリードの厚み、または幅を連続的に変化させてもよいし、また図１（ｂ）、図４（ｃ）、（ｄ）のようにインナーリードの厚み、または幅を部位によって段階的に変化させてもよい。後者の場合において、図１（ｂ）は先端部と、その他の場所で略同一の厚み、または幅の部分が存在する。この場合においても、インナーリード７の先端部の厚みがインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）とが電気的に接続する部分で、最小厚みであればかまわない。そして、図４（ｃ）、図４（ｄ）についても同様にインナーリード先端部と同じ幅の部分があってもかまわないが、インナーリード７の先端部の幅Ｑ_Ａとインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）とが電気的に接続する部分で、バスバー電極の幅Ｐ_Ａとの比Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａの値が接続部の同一箇所で最小であればよい。特に、図４（ｂ）、（ｄ）においては１回の切断により両端側に同じ形状を形成することが容易にできるため、使用されない部分ができることもなく、さらに作業が煩雑になることもないため、生産性を低下させることもない。

また、インナーリード７の先端部の幅Ｑ_Ａとインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）とが電気的に接続する部分で、バスバー電極の幅Ｐ_Ａとの比Ｑ_Ａ／Ｐ_Ａの値が接続部の同一箇所で最小であればよいため、図１１（ａ）に示されるように、インナーリード７の幅を変化させずに、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅を先端部Ａにおいて広くしてもいいし、図１１（ｂ）のようにインナーリード７の幅を先端部Ａにおいて狭くし、さらに、バスバー電極５ａの幅を先端部Ａにおいて広くしてもよい。特に、電極ペーストをスクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンサー法、スパッタ法、蒸着法等の周知の形成方法により形成したバスバー電極（４ａ、５ａ）では、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅を容易に変化させることが可能である。また、熱応力を緩和するために、必要以上にインナーリード７の先端部Ａの幅を細くすると抵抗損失が大きくなるため、抵抗損失を考慮したインナーリード７の設計する必要が生じるが、インナーリード７の先端部Ａにおけるバスバー電極（４ａ、５ａ）電極の幅を広げることによって、抵抗損失を抑えることができ、さらに熱応力を緩和し、半導体基板１からバスバー電極（４ａ、５ａ）の剥がれを減少させることができる。

また、半導体基板１の端部にインナーリードの接続位置を設けると、接続の際に半導体基板１が割れやすいという問題があるが、インナーリード７上記構造であれば、特に表面バスバー電極４ａにおいて、インナーリードの先端をバスバー電極４ａの先端から４〜１５ｍｍ程度離して接続しても、抵抗損失を抑えることができ、剥がれ、割れ等の問題を抑えることができる。

なお、図３（ｃ）に示すように、受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極（４ａ、５ａ）が設けられた太陽電池素子同士を直列に接続する場合には、第一太陽電池素子Ｘ１の受光面側のバスバー電極４ａと、略同一平面上に間隙を空けて配置された第二太陽電池素子Ｘ２の非受光面側のバスバー電極５ａと、をインナーリード７により電気的に接続する。このとき、第一太陽電池素子Ｘ１と第二太陽電池Ｘ２の間隙においてインナーリード７は折れ曲げられ、それぞれのバスバー電極（４ａ、５ａ）に接続されるため、インナーリード７はそれぞれのバスバー電極（４ａ、５ａ）に対して外れる方向に応力が働く。特に、インナーリード７が折り曲げられる位置に近い場所においては、弾性変形したインナーリード７の復元力が働くため、インナーリード７がバスバー電極（４ａ、５ａ）から外れやすい。しかしながら、本発明に係るインナーリード７を用いた場合、インナーリード７が折り曲げられる位置に近い場所においてはインナーリード７の幅をバスバー電極（４ａ、５ａ）の幅とほぼ同じぐらいの幅をもたせることで、バスバー電極（４ａ、５ａ）との接着面積が広くなり、その結果インナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）との接着強度も向上し、太陽電池モジュールＹの信頼性を保つことが可能となる。

≪変形例≫
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。以下に、上記実施形態の変形例を例示する。

＜変形例１＞
さらに、図７に本発明に係るインナーリードの参考例を示す。

図７（ａ）に示すように、複数のほぼ同じ厚みまたは幅のインナーリード（７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ）を用意し、段階的にずらして繋げて形成してもよいし、図７（ｂ）に示されるように、それぞれの厚みまたは幅の異なるインナーリード（７ｍ、７ｎ、７ｏ、７ｐ）を繋げて形成してもよい。

図７（ａ）に示すように、複数のほぼ同じ厚みまたは幅のインナーリード（７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ）を用いることによって、インナーリード（７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ）を繋げて形成される。このインナーリード（７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ）を以下では７ｉ〜７ｌとして表記することとする。インナーリード７αの接続方向の先端部Ａに向かってインナーリード７αと略直交する平面で切断し、その厚み、または幅がインナーリード７ｉ〜７ｌの接続方向の先端部Ａに向かって小さくなるようにする。その結果、上述した効果をより顕著に得ることができる。なぜならば、インナーリード７ｉ〜７ｌの先端部Ａにかかる熱応力については、インナーリード７ｉ〜７ｌの先端部Ａの厚みを減少させる、または、接続部のうち同一箇所においてバスバー電極（４ａ、５ａ）の幅Ｐとインナーリード７の幅Ｑの比がＱ／Ｐを減少させることによって、インナーリード７ｉ〜７ｌとバスバー電極（４ａ、５ａ）を加熱して電気的に接続する際や、日々の温度サイクルによる膨張、収縮によってバスバー電極（４ａ、５ａ）にかかる熱応力をインナーリード７ｉ〜７ｌの接続方向の先端部Ａに向かうほど軽減することができ、電極の剥がれやインナーリード７ｉ〜７ｌの外れの起点となりやすいインナーリード７ｉ〜７ｌの先端部Ａにおいて上記問題の発生を抑制することができるからである。

＜変形例２＞
また、図５に本発明に係る太陽電池素子Ｘの電極形状の変形例を示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように３本以上のバスバー電極（４ａ、５ａ）により形成されている場合、本発明の効果は顕著となる。

なぜならば、バスバー電極（４ａ、５ａ）は集電用電極により集められた電流を外部に取り出すので、電極の抵抗損失を抑えるために１．５〜２．０ｍｍ程度の幅を有する。２本のバスバー電極（４ａ、５ａ）に比べ３本以上のバスバー電極（４ａ、５ａ）を形成した場合、１本に流れる電流量を抑えることができるため、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅を細くしても電極による抵抗損失を抑えることができるからである。

しかしながら、バスバー電極（４ａ、５ａ）の幅が細くなることでインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）との接触面積が小さくなるため、２本のバスバー電極（４ａ、５ａ）のときに比べインナーリード７の先端部Ａが外れると、そこを起点としてインナーリード７全体が外れる可能性がある。これを解決するために、インナーリード７の全体の幅を広くしバスバー電極（４ａ、５ａ）との接触面積を増加させることで、電極強度は改善されるが、太陽電池素子の受光面積が減少してしまうため得られる電流が減少してしまう。

そこで、本発明に係るインナーリード７はバスバー電極（４ａ、５ａ）と接続部において、インナーリード７の接続方向の先端部Ａに向かってインナーリード７の厚みを小さくする、または接続部のうち同一箇所においてバスバー電極の幅Ｐとインナーリードの幅Ｑとの比Ｑ／Ｐを小さくする。そうすることで、バスバー電極（４ａ、５ａ）とインナーリード７を加熱させて電気的に接続する場合や、日々の温度サイクルによる収縮、膨張によってインナーリード７の先端部Ａに生じる熱応力を抑えることができる。ゆえに、インナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）との接触面積を大きくしなくても、バスバー電極（４ａ、５ａ）からインナーリード７が外れることを抑制できる。

＜参考例３＞
バスバー電極（４ａ、５ａ）において、インナーリード７の先端部Ａに向かう方向にバスバー電極（４ａ、５ａ）の厚みを小さくしてもよい。これは、バスバー電極（４ａ、５ａ）の場合においてもインナーリード７の先端部Ａに位置する部分のほうが、インナーリード７の主部Ｂに位置する部分に比べて流れる電流量が小さいため、抵抗による損失が大きくなることはない。しかし、バスバー電極（４ａ、５ａ）は集電電極（４ｂ、５ｂ）より集められた電流が流れるため、抵抗損失が起こらない範囲で厚みを変化させたほうがよい。

＜変形例４＞
そして、実施形態においてはインナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）を半田によって接続したが半田に限られることはなく、導電材の粉末などが入った接着剤でも好適に使用できる。

＜その他＞
なお、インナーリード７とバスバー電極（４ａ、５ａ）とが重ね合わされて接続されるとともに、このバスバー電極（４ａ、５ａ）と重ね合わされた箇所を、インナーリード７の先端部で最も小さくなるようにすれば図１、図４に示した形状以外でもかまわない。例えば、インナーリード７の変形例を図６に示す。

図６（ａ）に示すように、インナーリード７の先端部Ａと主部Ｂとを比較した場合に、インナーリード７の厚みが、インナーリード７の抵抗による損失が起こらない程度のインナーリード７の厚みの大きさの違いであれば先端部に向かって必ずしも小さくなる必要はない。図６（ｂ）の場合においても同様である。

また、インナーリード７の先端部に向かう方向にインナーリード７の厚み、幅が小さくなっている場合のインナーリード７の形状としては、図１、図４に示した形状以外でも特に問題はない。

（ａ）、（ｂ）は本発明の太陽電池モジュールにおけるインナーリードの参考例を示す断面模式図である。 太陽電池素子Ｘの電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。 （ａ）は本発明の参考例の太陽電池素子Ｘの断面の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の太陽電池素子Ｘを組み合わせて構成した太陽電池モジュールＹであり、（ｃ）は、（ｂ）の太陽電池モジュールＹの内部構造の部分拡大図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の太陽電池モジュールにおけるインナーリードの第一実施形態を示す平面模式図である。 太陽電池素子Ｘの電極形状の変形例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。 （ａ）、（ｂ）インナーリードの変形例であり、（ａ）は変形例の一例を示す断面模式図である。（ｂ）は、変形例の一例を示す平面模式図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の参考例の太陽電池モジュールにおけるインナーリードの変形例を示す。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の参考例の太陽電池モジュールにおけるインナーリードの変形例を示す断面模式図である。 太陽電池素子Ｓの電極形状の一例を示す図であり、（ａ）は受光面側（表面）、（ｂ）は非受光面側（裏面）である。 （ａ）は従来の太陽電池素子Ｓの断面の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の太陽電池素子Ｓを組み合わせて構成した従来の太陽電池モジュールＴであり、（ｃ）は、（ｂ）の太陽電池モジュールＴの内部構造の部分拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の太陽電池モジュールにおけるインナーリードの他の実施形態を示す平面模式図である。

符号の説明

１ ：半導体基板
２ ：拡散層
３ ：反射防止膜
４ ：表面電極
４ａ：表面バスバー電極
４ｂ：表面フィンガー電極
５ ：裏面電極
５ａ：裏面バスバー電極
５ｂ：裏面集電電極
６ ：裏面電界領域
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ、７ｍ、７ｎ、７ｏ、７ｐ：インナーリード
８ ：透光性パネル
９ ：充填材
１０：裏面保護材
１１：出力配線
１２：端子ボックス
１７：従来のインナーリード
Ａ ：インナーリード先端部
Ｂ ：インナーリード主部
Ｌ ：バスバー電極上に位置するインナーリード
Ｌ_Ａ：Ｌにおいてインナーリードの先端から１５％の範囲
Ｑ ：インナーリードとバスバー電極との接続部のうちインナーリードの幅
Ｑ_Ａ：インナーリード先端部Ａにおけるインナーリードの幅
Ｐ ：インナーリードとバスバー電極との接続部のうちバスバー電極の幅
Ｐ_Ａ：インナーリード先端部Ａにおけるバスバー電極の幅
Ｍ ：バスバー電極の全長
Ｍ_Ａ：Ｍにおいてバスバー電極の先端から１５％の範囲
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：太陽電池素子
Ｙ、Ｔ：太陽電池モジュール

Claims (4)

1. 受光面側及び／又は非受光面側に出力を取り出すためのバスバー電極が設けられた太陽電池素子と、前記バスバー電極の略全長において電気的に接続されたインナーリードと、を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑとの比Ｑ／Ｐが、前記インナーリードの先端部で最も小さく、
   前記インナーリードの先端部とは反対側の接続端部において、前記バスバー電極の幅Ｐと前記インナーリードの幅Ｑが略同一となる部分を有する太陽電池モジュール。
2. 前記比Ｑ／Ｐは、前記先端部に向かって徐々に小さくなる請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記バスバー電極の幅Ｐは前記インナーリードの前記接続端部から前記先端部に向かって広くなる請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記バスバー電極と前記インナーリードとは、半田で被覆されていないバスバー電極に、半田で被覆されたインナーリードの該半田を溶融させて接着することによって、電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

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