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WO2011077575A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール Download PDF

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WO2011077575A1
WO2011077575A1 PCT/JP2009/071689 JP2009071689W WO2011077575A1 WO 2011077575 A1 WO2011077575 A1 WO 2011077575A1 JP 2009071689 W JP2009071689 W JP 2009071689W WO 2011077575 A1 WO2011077575 A1 WO 2011077575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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solar cell
connection tab
back surface
connection
tab
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2009/071689
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English (en)
French (fr)
Inventor
陽一郎 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to DE112009005480T priority patent/DE112009005480T5/de
Priority to US13/505,237 priority patent/US20120211050A1/en
Priority to CN200980162379.3A priority patent/CN102668113B/zh
Priority to JP2011547184A priority patent/JP5383827B2/ja
Priority to TW099105601A priority patent/TWI462311B/zh
Publication of WO2011077575A1 publication Critical patent/WO2011077575A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/215—Geometries of grid contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • H10F19/904—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the shapes of the structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • the power generation cost of solar power generation is still high, and further reduction in power generation cost is necessary for the spread of solar power generation.
  • the substrate occupies most of the costs.
  • wafer prices have risen due to a shortage of silicon (Si) raw materials for solar cells, and solar cell manufacturers have addressed this problem by using thinner wafers.
  • Si silicon
  • the formation of the BSF layer using the Al paste described above is also a factor that hinders the thinning of the wafer. This is due to the difference in thermal expansion coefficient between Al and Si at the time of firing, causing the problem that the warpage of the cell increases as the wafer becomes thinner, and cracks occur during modularization. It is.
  • back electrodes for solar cells of this type a point contact where electrodes are connected to the back surface of the wafer in a point manner, and a comb-shaped electrode where electrodes are provided in a comb shape on the back surface of the wafer.
  • Comb electrodes are considered to be mainstream because of their high nature.
  • the power generation cost is explained from the viewpoint of the reliability of the solar cell module. For example, assuming that the solar cell module output is constant, if the lifetime of the solar cell module is extended from 10 years to 20 years, the power generation cost is halved. Thus, the power generation cost can also be reduced by improving the long-term reliability of the solar cell module.
  • a-Si amorphous silicon
  • individual solar cells are interconnected and modularized after the fabrication of the solar cells. Since the voltage of one solar cell is as low as about 0.5V to 1V, a plurality of solar cells are formed with a flat conductive wire called a tab (or ribbon) or a metal foil called an interconnector so that a high voltage can be obtained. Cells are connected in series.
  • a terrestrial solar cell uses a tab because the current per solar cell is large, and the stress applied to this tab has a great influence on the long-term reliability of the solar cell module. That is, since the solar cell module is installed outdoors, the temperature of the solar cell module changes cyclically, and the tab repeatedly expands and contracts. This causes the tab to undergo metal fatigue and eventually break. Therefore, alleviating the stress on the tab is effective for improving the long-term reliability of the solar cell module.
  • Patent Document 1 a technique for providing play in the tab by devising a connection portion between the solar battery cell and the tab
  • Patent Document 2 a technique for using a unique shaped interconnector
  • Patent Document 3 A technique using a three-dimensionally bent interconnector (see, for example, Patent Document 3) has been proposed.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 cells are connected using an interconnector.
  • the ground solar cell has a large extraction current, when an interconnector is used, the resistance increases and the resistance loss increases. For this reason, it is difficult to apply the interconnector in the ground solar cell from the viewpoint of the characteristics of the solar cell.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a solar cell module excellent in long-term reliability and power generation cost.
  • the solar cell module according to the present invention is the first in which the in-plane directions are substantially the same and adjacent in the first direction and have connection electrodes on the light receiving surface and the back surface.
  • a solar cell module in which one solar cell and a second solar cell are electrically connected in series by a connection tab made of a conductive material, the connection electrode on the back surface of the first solar cell serving as the connection tab And the second solar cell while being electrically connected to the connection electrode on the light-receiving surface of the second solar cell and the first connection tab extending to the back surface side of the second solar cell.
  • a second connection tab having a folded portion that extends and bends on the first solar cell side of the cell to the back surface side of the second solar cell.
  • the tab and the second connection tab are in an overlapping region where the first connection tab and the second connection tab overlap on the back surface side of the second solar battery cell, and in the first direction than the overlapping region. Are connected in a narrow connection area.
  • connection tab is increased, and as a result, the stress on the connection tab due to the cyclic change of the module temperature is relieved, and the breakage of the connection tab due to the thermal stress can be prevented. As a result, it is possible to improve the performance and reduce the power generation cost.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing, in an enlarged manner, a connecting portion of solar cells constituting the solar cell module according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view showing the connecting portion in FIG.
  • FIG. 3A is a plan view of the light receiving surface side of the solar battery cell constituting the solar battery module according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-2 is a plan view of the solar cell constituting the solar cell module according to the embodiment of the present invention on the side opposite to the light receiving surface (back surface).
  • FIG. 3-3 is a cross-sectional view of a principal part showing the configuration of the solar battery cell according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a plan view of the light receiving surface side of the solar battery cell constituting the solar battery module according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3-2 is a plan view of the solar cell constituting the solar cell module
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a case where the connection portion is provided on the entire back surface side of the solar battery cell in the folded portion of the connection tab.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a conventional solar cell module connection method in which solar cell modules are connected to each other with a single connection tab.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where the connection tabs are three-dimensionally bent and connected between solar cells.
  • FIG. 7-1 is a plan view of a principal part showing an example of a back electrode pattern in the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 7-2 is a cross-sectional view of a principal part showing an example of a back electrode pattern in the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an enlarged connection portion of the solar cells 11 and 21 constituting the solar cell module according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view showing the connection portion R in FIG. is there.
  • 3A is a plan view of the light receiving surface side of the solar cells 11 and 21 constituting the solar cell module according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 3-2 is the solar cell according to the embodiment of the present invention. It is a top view on the opposite side (back surface) from the light-receiving surface of the photovoltaic cells 11 and 21 which comprise a module.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an enlarged connection portion of the solar cells 11 and 21 constituting the solar cell module according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view showing the connection
  • FIG. 3-3 is a cross-sectional view of the principal part showing the configuration of solar cells 11 and 21 according to the embodiment of the present invention.
  • 1 corresponds to a cross section taken along line AA in FIG. 3-1.
  • FIG. 3-3 corresponds to a cross section taken along line BB in FIG. 3-1.
  • the antireflection film 3 made of a silicon nitride film is formed on the light-receiving surface side of the semiconductor substrate 10 that has a photoelectric conversion function and has a pn junction.
  • Semiconductor substrate 10 has an impurity diffusion layer (n-type impurity diffusion layer) 2 formed by phosphorous diffusion on the light-receiving surface side of semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type silicon.
  • a p-type single crystal or polycrystalline silicon substrate can be used as the semiconductor substrate 1.
  • the substrate is not limited to this, and an n-type silicon substrate may be used.
  • the antireflection film 3 may be a silicon oxide film.
  • corrugation may be formed in the surface by the side of the light-receiving surface of the semiconductor substrate 1 of a photovoltaic cell as a texture structure. The micro unevenness increases the area for absorbing light from the outside on the light receiving surface, suppresses the reflectance on the light receiving surface, and has a structure for confining light.
  • the light receiving surface electrode 5 a plurality of elongated light receiving surface grid electrodes 51 are arranged in the in-plane direction of the light receiving surface of the semiconductor substrate 1, and the light receiving surface bus electrode 52 electrically connected to the light receiving surface grid electrode 51 is a semiconductor.
  • the light receiving surface of the substrate 1 is provided so as to be substantially orthogonal to the light receiving surface grid electrode 51 in the in-plane direction, and is electrically connected to the impurity diffusion layer 2 at the bottom.
  • a back surface insulating film 4 that is an insulating film is provided on the entire back surface (surface opposite to the light receiving surface) of the semiconductor substrate 10.
  • a back surface insulating film 4 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 10.
  • defects on the back surface of the silicon substrate can be inactivated.
  • a silicon nitride film or a silicon oxide film is used for the back surface insulating film 4.
  • a back electrode 6 having a comb shape made of an electrode material containing silver and glass, for example, a silver (Ag) -aluminum (Al) alloy. However, it is provided through the back surface insulating film 4 and electrically connected to the semiconductor substrate 1.
  • the back surface electrode 6 a plurality of elongated back surface grid electrodes 61 are provided side by side in the in-plane direction of the back surface of the semiconductor substrate 1, and the back surface bus electrode 62 electrically connected to the back surface grid electrode 61 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 1. It is provided so as to be substantially orthogonal to the back surface grid electrode 61 in the in-plane direction, and is electrically connected to the semiconductor substrate 1 at the bottom surface. In FIG. 1, a part of the configuration of the solar battery cell is omitted.
  • connection tab 71 is connected on the light receiving surface bus electrode 52 of the solar battery cell 21 along the longitudinal direction of the light receiving surface bus electrode 52.
  • the connection tab 71 is made of a material having a high conductivity, for example, a metal whose main component is copper.
  • the connection tab 71 is fixed on the light-receiving surface bus electrode 52 by solder coated on the entire surface.
  • the dimensions (width and thickness) of the connection tab 71 are not particularly limited, and are appropriately set according to various conditions such as the dimension of the light-receiving surface bus electrode 52.
  • connection tab 71 has a folded portion in the solar battery cell 11. That is, it extends from the outer edge portion of the solar battery cell 21 toward the solar battery cell 11, is bent in the thickness direction of the solar battery cell 21, and further in the in-plane direction of the back surface of the solar battery cell 21 on the back surface of the solar battery cell 21. It is bent. That is, one end of the connection tab 71 on the solar cell 11 side is bent into a substantially U-shape at the outer edge portion of the solar cell 21.
  • returning part bent by the substantially U shape is shown here, this folding
  • connection tab 72 is connected to the back bus electrode 62 of the solar battery cell 11 along the longitudinal direction of the back bus electrode 62.
  • the connection tab 72 is made of a material having a high conductivity, for example, a metal whose main component is copper.
  • the connection tab 72 is fixed on the back surface bus electrode 62 by solder coated on the entire surface.
  • the dimensions (width and thickness) of the connection tab 71 are not particularly limited, and are appropriately set according to various conditions such as the dimension of the light-receiving surface bus electrode 52.
  • One end of the connection tab 72 extends from the outer edge portion of the solar battery cell 11 to the lower part of the back surface side of the solar battery cell 21 toward the solar battery cell 21.
  • connection tab 71 and the connection tab 72 are connected on the back side of the solar battery cell 21.
  • the connection tab 71 and the connection tab 72 are fixed as shown in FIG. 2 by a connection portion 73 in which a part of the solder coated on the entire surface is melted and cooled. That is, the connection tab 71 and the connection tab 72 have an overlapping region on the back surface side of the solar battery cell 21.
  • the connection tab 71 and the connection tab 72 are connected by the connection part 73 provided in the connection area
  • connection tab 71 and the connection tab 72 are thus connected on the back surface side of the solar cell 21, whereby the solar cell 11 and the solar cell 21 are connected.
  • the connection tab 71 and the connection tab 72 are electrically connected in series.
  • connection tab 71 and the connection tab 72 In order to connect the connection tab 71 and the connection tab 72 at the connection portion 73 in this way, the connection tab 71 and the connection tab 72 that are bent as shown in FIG. Only a part of 72 (or either one) is heated to melt the solder coated on the surface of the tab. Then, the connection tab 71 and the connection tab 72 are connected to each other by the connection portion 73 in which a part of the solder coated on the entire surface is melted and cooled by abutting and bonding the connection tab 71 and the connection tab 72. . Further, the connection tab 71 and the connection tab 72 may be connected by providing a connection portion 73 by welding.
  • the solar cells 11 and 21 are produced by a known method.
  • the two photovoltaic cells 11 and 21 are shown here as a photovoltaic cell which comprises a photovoltaic module for easy description, the photovoltaic cell which comprises a photovoltaic module is not limited to this, and many A solar cell module can be configured by connecting the solar cells.
  • connection tab 71 connected to the light-receiving surface bus electrode 52 of the solar cell 21 is bent toward the back surface side of the solar cell 21 at the folded portion.
  • the tip of the connection tab 71 is connected to the connection tab 72 connected to the back surface bus electrode 62 of the solar battery cell 11.
  • “ ⁇ ” is set shorter than “Z”.
  • the play of the connection tab 71 in FIG. 1, that is, the length of the connection tab 71 not connected to the light-receiving surface bus electrode 52 is “X + Y + Z ⁇ ”.
  • connection portion 73 is the length of the connection portion 73 in the longitudinal direction of the connection tab 72 (connection tab 71) in the in-plane direction of the solar battery cell 11 (solar battery cell 21).
  • X is an extension length of the connection tab 71 from the light receiving surface bus electrode 52 on the light receiving surface side of the solar battery cell 21 in the folded portion.
  • Y is the length of the connection tab 71 in the thickness direction of the solar battery cell 21 in the folded portion.
  • Z is the folded length of the connection tab 71 on the back surface side of the solar battery cell 21 in the folded portion.
  • connection tab 71 By setting “ ⁇ ” shorter than “Z” and setting the play of the connection tab 71 to “X + Y + Z ⁇ ”, the play of the connection tab 71 is increased, and the thermal expansion and contraction of the solar cell module are increased. Even when thermal stress is applied to the connection tab 71 and the connection tab 72, the thermal stress can be reduced. For example, when the space between the solar battery cell 11 and the solar battery cell 21 is expanded due to thermal contraction of the solar battery module, tensile stress is applied to the connection tab 71 and the connection tab 72. That is, stress is applied to the connection tab 71 and the connection tab 72 in the pulling direction.
  • connection tab 71 by providing the play of the connection tab 71 as described above, this thermal stress is relieved by the play on the back side of the connection tab 71, and the connection tab 71 and the connection tab 72 are pulled by the stress in the pulling direction. Can be prevented.
  • the connection tab 71 connected to the light receiving surface electrode 5 of the solar battery cell 21 is bent to the back surface side of the solar battery cell 21 and interconnected with the connection tab 72, thereby increasing play of the connection tab 71.
  • the stress on the connection tab 71 and the connection tab 72 due to the cyclic change in the module temperature is alleviated, and the connection tabs 71 and 72 can be prevented from being broken due to thermal stress with a simple configuration. Thereby, the long-term reliability of the solar cell module can be improved and the power generation cost can be reduced.
  • the back electrode is a comb-shaped electrode provided in a comb shape, the productivity is higher than that of a solar cell module having a point contact structure similarly provided with a back surface insulating film.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a case where the connection portion 73 is provided on the entire back surface side of the solar battery cell 21 in the folded portion.
  • the entire folded portion of the connection tab 71 is folded in the longitudinal direction of the connection tab 72 (connection tab 71) in the in-plane direction of the solar battery cell 11 (solar battery cell 21).
  • Z ⁇ ′
  • the play of the connection tab 71 becomes “X + Y”
  • the stress on the connection tab 71 and the connection tab 72 due to the cyclic change of the module temperature cannot be sufficiently reduced.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional solar cell module connection method in which the solar cell modules are connected to each other by a single connection tab 71.
  • a tensile stress is applied to the connection tab 71 and the connection is established.
  • the tab 71 is stressed in the pulling direction. Then, the connection tab 71 is broken by this stress.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where the connection tab 72 is three-dimensionally bent between the solar battery cell 11 and the solar battery cell 21 to connect the connection tab 71 and the connection tab 72.
  • a problem occurs in the connection between the tabs. That is, the connection tab 72 is coated with solder, and when the connection tab 72 is bent to be connected, the bent portion of the connection tab 72 is connected by the soldering heat, and a desired structure is easily produced. It is not possible.
  • a material that is not soldered is sandwiched between the bent portions of the connection tab 72 to connect the tabs so that the bent portions are not connected, or the tabs are bent after connecting the tabs. It is necessary to use a method. However, these methods are time consuming and have problems with productivity, and are not practical.
  • the back surface of the solar battery cell 21 is covered with the back surface insulating film 4. For this reason, even if the connection tab 71 is bent to the back surface side of the solar battery cell 21 and interconnected with the connection tab 72, the solar battery cell 21 and the connection tab 71 are not connected, and the solar battery cell 21 Insulation between the back surface and the connection tab 71 is maintained and play of the connection tab 71 is ensured. If the bent end of the connection tab 71 is in contact with the back electrode 6, the pattern of the back electrode 6 (the back grid electrode 61, the back bus electrode 62) is changed as shown in FIGS. 7-1 and 7-2. It can be solved by changing it, and it does not become a big problem. That is, as shown in FIGS.
  • FIG. 7-1 is a main part plan view showing an example of a pattern of the back electrode 6 (back grid electrode 61, back bus electrode 62) in the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 7-2 is a main part sectional view showing an example of a pattern of the back electrode 6 (back grid electrode 61, back bus electrode 62) in the solar cell module according to the present embodiment. It corresponds to a cross section along CC.
  • connection tab 71 connected to the light-receiving surface electrode 5 of the solar cell 21 is bent to the back surface side of the solar cell 21 and interconnected with the connection tab 72. I do.
  • the play of the connection tab 71 is increased.
  • the stress on the connection tab 71 and the connection tab 72 due to the cyclic change in the module temperature is alleviated, and the connection tabs 71 and 72 are broken due to thermal stress with a simple configuration. Can be prevented. Therefore, according to the solar cell module according to the present embodiment, a solar cell module excellent in long-term reliability and power generation cost can be obtained.
  • connection tab 71 and the connection tab 72 are greatly different in that they exist on the back surface of the solar cell 21, and the book obtained thereby is named. The effect cannot be obtained in Patent Document 3.
  • connection tab 71 is bent through the solar battery cell 21, it is possible to avoid the problem that the tab bent portion is connected when the tab is connected to the tab as shown in FIG.
  • a solar cell is assumed in which a pn junction is formed by diffusing an n-type dopant on the light-receiving surface side of the p-type semiconductor substrate 1, but on the light-receiving surface side of the n-type semiconductor substrate. It is also possible to use a solar cell in which a pn junction is formed by diffusing a p-type dopant. Also in this case, the effect of the present invention can be obtained.
  • the solar cell module according to the present invention is useful for realizing a solar cell module excellent in long-term reliability and power generation cost.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　接続タブとして、前記第１太陽電池セル１１の裏面の接続電極６２に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セル２１の裏面側まで延在する第１接続タブと７２、前記第２太陽電池セル２１の受光面の接続電極５２に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セル２１の前記第１太陽電池セル１１側において前記第２太陽電池セル２１の裏面側まで延在して折り曲げられた折り返し部を有する第２接続タブ７１と、を有し、前記第１接続タブ７１と前記第２接続タブ７２とは、前記第２太陽電池セル２１の裏面側で前記第１接続タブ７２と前記第２接続タブ２１とが重なる重なり領域内であって前記第１の方向において前記重なり領域よりも狭い接続領域で接続されている。

Description

太陽電池モジュール
　本発明は、太陽電池モジュールに関する。
　太陽光発電の発電コストは未だに高く、太陽光発電の普及のためには更なる発電コストの削減が必要である。発電コストの削減には大きく分けて、「光電変換効率の向上」、「材料コスト、製造コストの削減」「太陽電池モジュールの信頼性向上」の３つの手段がある。
　太陽電池の光電変換効率の向上技術には様々なものがあるが、現在の結晶系シリコン（Ｓｉ）太陽電池のほとんどは、使用する基板と同じ導電型の高濃度拡散層を裏面に設け、この接合の持つ内蔵電界によって裏面のキャリアの再結合を抑制するという技術が採用されている。この構造をＢＳＦ（Back　Surface　Field）構造と呼び、裏面の拡散層はＢＳＦ層と呼ばれる。一般に、ｐ型ウェハを使用し、裏面にアルミニウム（Ａｌ）ペーストを印刷・焼成することでＡｌを拡散してＢＳＦ層を形成している。
　次に材料コストの観点から太陽電池を見てみると、コストの大半は基板（ウェハ）が占める。近年、太陽電池用シリコン（Ｓｉ）原料の不足によりウェハ価格が高騰したこともあり、太陽電池メーカーはより薄いウェハを使用することでこの問題に対応してきた。しかしながら、上述したＡｌペーストを用いたＢＳＦ層の形成は、ウェハの薄型化を阻害する要因にもなっている。これは、焼成時のＡｌとＳｉとの熱膨張率の差に起因して、ウェハの薄型化が進むにつれてセルの反りが大きくなり、モジュール化の際に割れが発生する、という問題が生じるからである。
　このため、現在、裏面のパッシベーションをＢＳＦから絶縁膜に換えた技術の開発が進められており、今後の太陽電池は裏面を絶縁膜によりパッシベートしたものが主流となると考えられる。このようなタイプの太陽電池の裏面電極は、ウェハの裏面に電極がポイント的に接続するポイントコンタクトと、ウェハの裏面に電極が櫛形に設けられた櫛型電極との２つが存在するが、生産性の高さから櫛型電極が主流になると考えられる。
　最後に太陽電池モジュールの信頼性の観点から発電コストについて説明する。例えば太陽電池モジュール出力が一定であると仮定した場合、太陽電池モジュールの寿命が１０年から２０年に延びれば、発電コストは１／２になる。このように太陽電池モジュールの長期信頼性の向上によっても、発電コストを下げることができる。
　アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）系太陽電池を代表とする集積型薄膜太陽電池以外の太陽電池では、太陽電池セルの作製完了後に個々の太陽電池セルを相互接続してモジュール化がなされる。太陽電池セル１枚の電圧は０．５Ｖ～１Ｖ程度と小さいため、高い電圧が得られるよう太陽電池セルをタブ（もしくはリボン）と呼ばれる平板の導線やインターコネクタと呼ばれる金属箔で複数の太陽電池セルが直列接続される。
　地上用太陽電池では太陽電池セル１枚当りの電流が大きいためタブが用いられるが、このタブにかかるストレスは太陽電池モジュールの長期信頼性に大きな影響を与えている。すなわち、太陽電池モジュールは屋外に設置されるため、太陽電池モジュールの温度は循環的に変化し、タブは膨張、収縮を繰り返す。これによりタブが金属疲労を起こし、最終的には破断する。したがって、タブのストレスを緩和させることが太陽電池モジュールの長期信頼性の向上には有効である。
　これに対して、太陽電池セルとタブとの接続箇所の工夫によりタブに遊びを設ける技術（たとえば、特許文献１参照）、特異形状のインターコネクタを利用する技術（たとえば、特許文献２参照）、立体的に折り曲げたインターコネクタを利用する技術（たとえば、特許文献３参照）などが提案されている。
特表２００９－５１８８２８号公報 特開平６－１９６７４４号公報 特開２００８－２２７０８５号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、電流の流れる経路が大幅に延びるため、モジュール全体での抵抗損失が増加する。抵抗損失の増加はモジュールの曲線因子（ＦＦ）の低下を招くため、結果として、モジュールの変換効率を低下させるという問題が生じる。
　また、特許文献２および特許文献３ではインターコネクタを利用してセルを接続している。しかし、地上用太陽電池は取り出し電流が大きいため、インターコネクタを用いた場合には抵抗が大きくなり抵抗損失が増加する。このため、太陽電池の特性の観点からは、地上用太陽電池におけるインターコネクタの適用は難しい。
　一方、特許文献３におけるセルとセルとの間でインターコネクタを立体的に折り曲げるというアイデアをタブへ適用することは難しいことではない。そこで、セルとセルとの間でタブを立体的に折り曲げて接続すると仮定する。この場合は、タブとタブとの接続に問題が生じると考えられる。すなわち、タブにはハンダがコートされており、タブを折り曲げて接続しようとすると、タブの折り曲げ部自体がハンダ付けの熱で接続され、簡単には所望の構造を作製することはできない。所望の構造を作ろうとする場合は、たとえばタブの折り曲げ部にハンダ付けされない材質を挟み込んで折り曲げ部が接続されないようにタブ同士を接続する、もしくはタブ同士を接続した後にタブを曲げる、という方法を使用しなければならない。しかし、これらの方法は手間が掛かり生産性に問題があり、実用的ではない。このため、特許文献３の技術も、地上用太陽電池には適用しにくいと考えられる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期信頼性および発電コストに優れた太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールは、それぞれの面内方向を略同一として第１の方向において隣接するとともに接続電極を受光面および裏面に有する第１太陽電池セルおよび第２太陽電池セルが、導電材料からなる接続タブにより電気的に直列に接続された太陽電池モジュールであって、前記接続タブとして、前記第１太陽電池セルの裏面の接続電極に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セルの裏面側まで延在する第１接続タブと、前記第２太陽電池セルの受光面の接続電極に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セルの前記第１太陽電池セル側において前記第２太陽電池セルの裏面側まで延在して折り曲げられた折り返し部を有する第２接続タブと、を有し、前記第１接続タブと前記第２接続タブとは、前記第２太陽電池セルの裏面側で前記第１接続タブと前記第２接続タブとが重なる重なり領域内であって前記第１の方向において前記重なり領域よりも狭い接続領域で接続されていること、を特徴とする。
　本発明によれば、接続タブの遊びが増え、その結果モジュール温度の循環的変化による接続タブへのストレスが緩和され、熱ストレスに起因した接続タブの破断を防止することができるため、長期信頼性を向上させて発電コストの低減が可能である、という効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの接続部を拡大して示す模式図であり、図１における接続部を拡大して示す図である。 図３－１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの受光面側の平面図である。 図３－２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの受光面と反対側（裏面）の平面図である。 図３－３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの構成を示す要部断面図である。 図４は、接続タブの折り返し部における太陽電池セルの裏面側の全体に接続部を設けた場合を示す模式図である。 図５は、一本の接続タブで太陽電池モジュール同士を接続する従来の太陽電池モジュールの接続方法を示す模式図である。 図６は、太陽電池セル間で接続タブを立体的に折り曲げて接続する場合を示す模式図である。 図７－１は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールにおける裏面電極のパターンの一例を示す要部平面図である。 図７－２は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールにおける裏面電極のパターンの一例を示す要部断面図である。
　以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に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において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
実施の形態
　図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル１１、２１の接続部を拡大して示す模式図であり、図１における接続部Ｒを拡大して示す図である。図３－１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル１１、２１の受光面側の平面図、図３－２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル１１、２１の受光面と反対側（裏面）の平面図である。図３－３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル１１、２１の構成を示す要部断面図である。なお、図１は、図３－１の線分Ａ－Ａにおける断面に相当する。また、図３－３は、図３－１の線分Ｂ－Ｂにおける断面に相当する。
　本実施の形態にかかる太陽電池セル１１、２１においては、光電変換機能を有する太陽電池基板であってｐｎ接合を有する半導体基板１０の受光面側に、シリコン窒化膜よりなる反射防止膜３が形成されている。半導体基板１０は、たとえばｐ型シリコンからなる半導体基板１の受光面側に、リン拡散によって不純物拡散層（ｎ型不純物拡散層）２が形成されている。
　半導体基板１としてはｐ型の単結晶もしくは多結晶のシリコン基板を用いることができる。なお、基板はこれに限定されるものではなく、ｎ型のシリコン基板を用いてもよい。また、反射防止膜３には、シリコン酸化膜を用いてもよい。また、太陽電池セルの半導体基板１の受光面側の表面には、テクスチャー構造として微小凹凸が形成されていてもよい。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
　また、半導体基板１の受光面側には、銀、ガラスを含む電極材料により構成される櫛型を呈する受光面電極５が、反射防止膜３を突き抜けて不純物拡散層（ｎ型不純物拡散層）２に電気的に接続して設けられている。受光面電極５としては、半導体基板１の受光面の面内方向において長尺細長の受光面グリッド電極５１が複数並べて設けられ、またこの受光面グリッド電極５１と導通する受光面バス電極５２が半導体基板１の受光面の面内方向において該受光面グリッド電極５１と略直交するように設けられており、それぞれ底面部において不純物拡散層２に電気的に接続している。
　一方、半導体基板１０の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたって絶縁膜である裏面絶縁膜４が設けられている。半導体基板１０の裏面には裏面絶縁膜４を設けることにより、シリコン基板の裏面の欠陥を不活性化させることができる。裏面絶縁膜４には、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜が用いられる。
　また、半導体基板１０の裏面（受光面と反対側の面）には、銀、ガラスを含む電極材料、たとえば銀（Ａｇ）－アルミニウム（Ａｌ）系合金により構成される櫛型を呈する裏面電極６が、裏面絶縁膜４を突き抜けて半導体基板１に電気的に接続して設けられている。裏面電極６としては、半導体基板１の裏面の面内方向において長尺細長の裏面グリッド電極６１が複数並べて設けられ、またこの裏面グリッド電極６１と導通する裏面バス電極６２が半導体基板１の裏面の面内方向において該裏面グリッド電極６１と略直交するように設けられており、それぞれ底面部において半導体基板１に電気的に接続している。なお、図１では、太陽電池セルの構成の一部を省略してある。
　また、太陽電池セル２１の受光面バス電極５２上には、該受光面バス電極５２の長手方向に沿って接続タブ７１が接続されている。接続タブ７１は、導電率の高い材料、たとえば銅を主成分とする金属により構成される。接続タブ７１は、その全面にコートされた半田により受光面バス電極５２上に固定されている。また、接続タブ７１の寸法（幅、厚み）は、特に制限されず、受光面バス電極５２の寸法等の諸条件に合わせて適宜設定される。
　そして、接続タブ７１の一端は、太陽電池セル１１において折り返し部を有する。すなわち、太陽電池セル２１の外縁部から太陽電池セル１１側に延在し、太陽電池セル２１の厚み方向に折り曲げられ、さらに太陽電池セル２１の裏面において太陽電池セル２１の裏面の面内方向に折り曲げられている。すなわち、接続タブ７１の太陽電池セル１１側の一端は、太陽電池セル２１の外縁部において略コの字型に折り曲げられている。なお、ここでは、略コの字型に折り曲げられた折り返し部を示しているが、この折り返し部は、円弧状とされてもよい。
　一方、太陽電池セル１１の裏面バス電極６２上には、該裏面バス電極６２の長手方向に沿って接続タブ７２が接続されている。接続タブ７２は、導電率の高い材料、たとえば銅を主成分とする金属により構成される。接続タブ７２は、その全面にコートされた半田により裏面バス電極６２上に固定されている。また、接続タブ７１の寸法（幅、厚み）は、特に制限されず、受光面バス電極５２の寸法等の諸条件に合わせて適宜設定される。そして接続タブ７２の一端は、太陽電池セル１１の外縁部から太陽電池セル２１の裏面側の下部まで太陽電池セル２１側に延在している。
　そして、接続タブ７１と接続タブ７２とは、太陽電池セル２１の裏面側において接続されている。接続タブ７１と接続タブ７２とは、それらの全面にコートされた半田の一部が溶融・冷却された接続部７３により、図２に示すように固定されている。すなわち、接続タブ７１と接続タブ７２とは太陽電池セル２１の裏面側において重なり領域を有する。そして、この重なり領域内であって接続タブ７１（接続タブ７２）の長手方向において重なり領域よりも狭い接続領域に設けられた接続部７３により接続タブ７１と接続タブ７２とが接続されている。本実施の形態にかかる太陽電池モジュールにおいては、このように、接続タブ７１と接続タブ７２とが太陽電池セル２１の裏面側において接続されることにより、太陽電池セル１１と太陽電池セル２１とが接続タブ７１と接続タブ７２とを介して電気的に直列接続されている。
　このように接続タブ７１と接続タブ７２とを接続部７３において接続するには、図１に示すように折り曲げられた接続タブ７１と接続タブ７２とを対向配置した後、接続タブ７１と接続タブ７２との（またはどちらか一方の）一部のみを加熱してタブの表面にコートされた半田を溶融する。そして、接続タブ７１と接続タブ７２とを当接させて貼り付けることで全面にコートされた半田の一部が溶融・冷却された接続部７３により接続タブ７１と接続タブ７２とが接続される。また、接続タブ７１と接続タブ７２とは、溶接により接続部７３を設けて接続されてもよい。なお、太陽電池セル１１、２１は公知の方法により作製される。
　なお、ここでは説明の容易のため太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルとして２つの太陽電池セル１１、２１を示しているが、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルはこれに限定されず、多数の太陽電池セルを接続して太陽電池モジュールを構成することができる。
　本実施の形態にかかる太陽電池モジュールでは、上述したように太陽電池セル２１の受光面バス電極５２に接続された接続タブ７１が折り返し部において該太陽電池セル２１の裏面側へ折り曲げられ、折り曲げられた接続タブ７１の先端部が、太陽電池セル１１の裏面バス電極６２に接続された接続タブ７２と接続されている。そして、図１、図２に示すように、「α」は、「Ｚ」よりも短く設定されている。例えば、図１において接続タブ７１の遊び、すなわち受光面バス電極５２と接続されていない接続タブ７１の長さは、「Ｘ＋Ｙ＋Ｚ－α」である。
　ここで、「α」は、太陽電池セル１１（太陽電池セル２１）の面内方向の接続タブ７２（接続タブ７１）の長手方向における接続部７３の長さである。「Ｘ」は、折り返し部における太陽電池セル２１の受光面側での接続タブ７１の受光面バス電極５２からの延在長さである。「Ｙ」は、折り返し部における太陽電池セル２１の厚み方向における接続タブ７１の長さである。「Ｚ」は、折り返し部における太陽電池セル２１の裏面側での接続タブ７１の折り返し長さである。
　このように、「α」を「Ｚ」よりも短く設定して接続タブ７１の遊びを「Ｘ＋Ｙ＋Ｚ－α」とすることにより接続タブ７１の遊びが増え、太陽電池モジュールの熱膨張や熱収縮により接続タブ７１および接続タブ７２に熱ストレスが掛かった場合においてもこの熱ストレスを緩和することができる。たとえば太陽電池モジュールの熱収縮により太陽電池セル１１と太陽電池セル２１との間隔が広がると、接続タブ７１および接続タブ７２に引っ張りストレスが掛かる。すなわち、接続タブ７１および接続タブ７２には引っ張られる方向に応力が掛かる。
　そこで、上記のような接続タブ７１の遊びを設けておくことにより、この熱ストレスを接続タブ７１の裏面側での遊びにより緩和し、接続タブ７１および接続タブ７２が引っ張られる方向の応力により破断することを防止することができる。このように、太陽電池セル２１の受光面電極５に接続された接続タブ７１を該太陽電池セル２１の裏面側に折り曲げて接続タブ７２と相互接続を行うことで、接続タブ７１の遊びが増え、その結果モジュール温度の循環的変化による接続タブ７１および接続タブ７２へのストレスが緩和され、簡便な構成で熱ストレスに起因した接続タブ７１、７２の破断を防止することができる。これにより、太陽電池モジュールの長期信頼性を向上し、発電コストを下げることが可能となる。
　また、この方法によれば、特許文献１のように電流の流れる経路が極端に延びるわけではないので、直列抵抗の増加によるFFの低下を抑制でき、変換効率の高い太陽電池モジュールが得られる。
　また、裏面電極が櫛形に設けられた櫛型電極とされているため、同様に裏面絶縁膜を備えるポイントコンタクト構造の太陽電池モジュールよりも生産性が高い。
　図４は、折り返し部における太陽電池セル２１の裏面側の全体に接続部７３を設けた場合を示す模式図である。接続部７３が、図４に示すように太陽電池セル１１（太陽電池セル２１）の面内方向の接続タブ７２（接続タブ７１）の長手方向において、折り曲げられた接続タブ７１の折り返し部の全体にまで及んでしまう（Ｚ＝α’）と、接続タブ７１の遊びは「Ｘ＋Ｙ」となり、モジュール温度の循環的変化による接続タブ７１および接続タブ７２へのストレスを十分に緩和することができない。
　また、図５は、一本の接続タブ７１で太陽電池モジュール同士を接続する従来の太陽電池モジュールの接続方法を示す模式図である。この場合は、実質的に接続タブ７１に遊びが無いため、たとえば太陽電池モジュールの熱収縮により太陽電池セル１１と太陽電池セル２１との間隔が広がると、接続タブ７１に引っ張りストレスが掛かり、接続タブ７１には引っ張られる方向に応力が掛かる。そして、この応力により接続タブ７１が破断する。
　また、図６は、太陽電池セル１１と太陽電池セル２１との間で接続タブ７２を立体的に折り曲げて接続タブ７１と接続タブ７２とを接続する場合を示す模式図である。この場合は、タブとタブとの接続に問題が生じる。すなわち、接続タブ７２にはハンダがコートされており、接続タブ７２を折り曲げて接続しようとすると、接続タブ７２の折り曲げ部自体がハンダ付けの熱で接続され、簡単には所望の構造を作製することはできない。所望の構造を作ろうとする場合は、たとえば接続タブ７２の折り曲げ部にハンダ付けされない材質を挟み込んで折り曲げ部が接続されないようにタブ同士を接続する、もしくはタブ同士を接続した後にタブを曲げる、という方法を用いる必要がある。しかし、これらの方法は手間が掛かり生産性に問題があり、実用的ではない。
　なお、太陽電池セル２１の裏面は裏面絶縁膜４でカバーされている。このため、接続タブ７１が太陽電池セル２１の裏面側に折り曲げられて接続タブ７２と相互接続されても、太陽電池セル２１と接続タブ７１とが接続されることは無く、太陽電池セル２１の裏面と接続タブ７１との絶縁が保たれるとともに接続タブ７１の遊びは確保される。仮に接続タブ７１の折り曲げた先が裏面電極６と接触するのであれば、図７－１および図７－２に示すように、裏面電極６（裏面グリッド電極６１、裏面バス電極６２）のパターンを変更することで解決でき、大きな問題にはならない。すなわち、図７－１および図７－２に示すように、裏面電極６（裏面グリッド電極６１、裏面バス電極６２）のパターンを接続タブ７１の配置領域を避けて設けることで解決できる。図７－１は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールにおける裏面電極６（裏面グリッド電極６１、裏面バス電極６２）のパターンの一例を示す要部平面図である。図７－２は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールにおける裏面電極６（裏面グリッド電極６１、裏面バス電極６２）のパターンの一例を示す要部断面図であり、図７－１の線分Ｃ－Ｃにおける断面に相当する。
　上述したように、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールでは、太陽電池セル２１の受光面電極５に接続された接続タブ７１を該太陽電池セル２１の裏面側に折り曲げて接続タブ７２と相互接続を行う。これにより、接続タブ７１の遊びが増え、その結果モジュール温度の循環的変化による接続タブ７１および接続タブ７２へのストレスが緩和され、簡便な構成で熱ストレスに起因した接続タブ７１、７２の破断を防止することができる。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールによれば、長期信頼性および発電コストに優れた太陽電池モジュールを得ることができる。
　なお、接続タブの折り曲げという点では特許文献３と同様であるが、特許文献３ではセル間にタブの折り曲げ部が存在し、タブとタブとの接合はセル間に存在している。これに対して、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールでは接続タブ７１と接続タブ７２との接合は太陽電池セル２１の裏面に存在している点が大きく異なり、これにより得られる本は名の効果は特許文献３では得られない。また、接続タブ７１は太陽電池セル２１を介して折り曲げられているため、図６に示すような、タブとタブとの接続の際にタブ折り曲げ部が接続されるといった不具合も回避できる。
　また、上記においては、ｐ型の半導体基板１の受光面側にｎ型のドーパントを拡散することによってｐｎ接合を形成した太陽電池を想定しているが、ｎ型の半導体基板の受光面側にｐ型のドーパントを拡散することによってｐｎ接合を形成した太陽電池を用いることもできる。この場合も、本発明の効果を得ることができる。
　以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、長期信頼性および発電コストに優れた太陽電池モジュールの実現に有用である。
　１　半導体基板
　２　不純物拡散層
　３　反射防止膜
　４　裏面絶縁膜
　５　受光面電極
　６　裏面電極
　１０　半導体基板
　１１　太陽電池セル
　２１　太陽電池セル
　５１　受光面グリッド電極
　５２　受光面バス電極
　６１　裏面グリッド電極
　６２　裏面バス電極
　７１　接続タブ
　７２　接続タブ
　７３　接続部

Claims (5)

  1. 　それぞれの面内方向を略同一として第１の方向において隣接するとともに接続電極を受光面および裏面に有する第１太陽電池セルおよび第２太陽電池セルが、導電材料からなる接続タブにより電気的に直列に接続された太陽電池モジュールであって、
    　前記接続タブとして、
    　前記第１太陽電池セルの裏面の接続電極に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セルの裏面側まで延在する第１接続タブと、
    　前記第２太陽電池セルの受光面の接続電極に電気的に接続するとともに前記第２太陽電池セルの前記第１太陽電池セル側において前記第２太陽電池セルの裏面側まで延在して折り曲げられた折り返し部を有する第２接続タブと、
    　を有し、
    　前記第１接続タブと前記第２接続タブとは、前記第２太陽電池セルの裏面側で前記第１接続タブと前記第２接続タブとが重なる重なり領域内であって前記第１の方向において前記重なり領域よりも狭い接続領域で接続されていること、
    　を特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 　前記第２太陽電池セルは、裏面にパッシベーション膜を備えること、
    　を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 　前記第２太陽電池セルの裏面の接続電極は、櫛形状を呈する櫛形電極であること、
    　を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　前記櫛形電極は、前記第２太陽電池セルの裏面側まで折り曲げられた前記第２接続タブの配置領域を除いた領域に設けられていること、
    　を特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　前記折り返し部は、前記第２太陽電池セルの厚み方向において円弧状とされていること、
    　を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
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