WO2013161069A1 - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell module and a method for manufacturing the solar cell module.
- solar cells examples include single crystal solar cells, polycrystalline solar cells, amorphous solar cells, and the like, or combinations thereof. Usually, a plurality of solar cells are connected in series or in parallel and used as a solar cell module.
- the solar cell module 100 has a structure in which a plurality of solar cells 10 are connected by tabs 12.
- the tab 12 connects the first electrode 14 on the light receiving surface side of the solar battery cell 10 and the second electrode 16 on the back surface side of the adjacent solar battery cell 10.
- the tab 12 has a bent portion 12 a in order to provide a step corresponding to the thickness of the solar battery cell 10.
- One aspect of the present invention is a solar cell module including a plurality of solar cells and a tab connecting the plurality of solar cells, and the tab is another region in the peripheral portion of the solar cell.
- the region has a smaller crystal grain size.
- Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a solar cell module, wherein the first step of making the crystal grain size of a partial region of the tab smaller than the other region, and the region where the crystal grain size is made small are solar. And a second step of connecting the plurality of solar battery cells with tabs so as to be arranged at the peripheral edge of the battery cell.
- the tab in a solar cell module including solar cells connected by a tab, the tab can be prevented from being damaged, and the reliability of the solar cell module can be improved.
- the solar cell module 200 in the embodiment of the present invention includes a solar cell 20, a tab 22, an adhesive 24, a first protection member 26, and a second protection.
- the member 28 and the filler 30 are included.
- FIG. 1 is a plan view of the solar cell module 200 viewed from the light receiving surface side
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
- the “light receiving surface” is one of the main surfaces of the solar battery cell 20 and means a surface on which light from the outside is mainly incident. For example, 50% to 100% of the light incident on the solar battery cell 20 enters from the light receiving surface side.
- the “back surface” is one of the main surfaces of the solar battery cell 20 and means a surface opposite to the light receiving surface.
- the solar battery cell 20 receives light such as sunlight to generate carriers (electrons and holes), a first electrode 20b provided on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 20a, And a second electrode 20c provided on the back surface of the photoelectric conversion unit 20a.
- the first electrode 20 b and the second electrode 20 c include fingers provided in a comb shape so as to intersect the extending direction of the tab 22 and bus bars connecting the fingers.
- the bus bar is provided to cover the tab 22.
- the fingers and bus bars are formed, for example, by screen-printing a conductive paste in which a conductive filler such as silver (Ag) is dispersed in a binder resin in a desired pattern on a transparent conductive layer.
- a metal film such as a silver (Ag) thin film may be formed on substantially the entire back surface of the photoelectric conversion unit 20a to form the second electrode 20c.
- carriers generated by the photoelectric conversion unit 20 a are collected by the first electrode 20 b and the second electrode 20 c.
- the photoelectric conversion unit 20a includes a substrate made of a semiconductor material such as crystalline silicon, gallium arsenide (GaAs), or indium phosphorus (InP).
- the structure of the photoelectric conversion unit 20a is not particularly limited, but in the present embodiment, it will be described as a structure having a heterojunction of an n-type single crystal silicon substrate and amorphous silicon.
- the photoelectric conversion unit 20a includes, for example, an i-type amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon layer doped with boron (B) or the like on a light-receiving surface of an n-type single crystal silicon substrate, indium oxide or the like.
- the transparent conductive layers made of a photoconductive oxide are stacked in this order.
- an i-type amorphous silicon layer, an n-type amorphous silicon layer doped with phosphorus (P) or the like, and a transparent conductive layer are laminated in this order.
- the adjacent solar battery cells 20 are connected by a tab 22.
- a tab 22 for example, a ribbon-like metal foil such as copper can be used.
- the tab 22 connects the first electrode 20b of the solar battery cell 20 and the second electrode 20c of the adjacent solar battery cell 20.
- the tab 22 is bonded to the bus bar of the first electrode 20b of one solar battery cell 20 and the bus bar of the second electrode 20c of the other solar battery cell 20 with an adhesive 24, for example.
- the adhesive 24 include a conductive adhesive paste (SCP) in which conductive particles are dispersed in a thermosetting adhesive containing an adhesive resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a urethane resin, or a conductive adhesive. It can be a film (SCF).
- an anisotropic conductive adhesive having low conductivity in the in-plane direction of the solar battery cell 20 and high conductivity in the film thickness direction may be used.
- FIG. 1st electrode 20b and the 2nd electrode 20c, and the tab 22 may be connected with a solder material, without using the adhesive agent 24.
- the tab 22 has a bent portion 22a in order to provide a step corresponding to the thickness of the solar battery cell 20. That is, the bent portion 22a is structurally equivalent to the thickness of the solar battery cell 20 in order to connect the first electrode 20b and the second electrode 20c so that the adjacent solar battery cells 20 are arranged in the same plane. It is provided so that a relief is formed.
- the first protective member 26 is a member provided to protect the light receiving surface side of the solar battery cell 20. Since the 1st protection member 26 is provided in the light-receiving surface side of the photovoltaic cell 20, it is comprised from the transparent member which permeate
- the second protection member 28 is a member provided to protect the back side of the solar battery cell 20. As the second protective member 28, a glass plate, a resin plate, a resin film, or the like can be used as in the first protective member 26.
- the 2nd protection member 28 is good also as an opaque board and a film.
- the second protective member 28 for example, a laminated film such as a resin film having an aluminum foil or the like inside may be used.
- the first protective member 26 and the second protective member 28 are bonded to the first electrode 20 b and the second electrode 20 c of the solar battery cell 20 using the filler 30, respectively.
- the crystal grains of the tab 22 in the peripheral region of the solar battery cell 20 are made smaller than those in other regions.
- the peripheral region of the solar battery cell 20 is at least a part of the region between the bent portion 22a of the tab 22 and the bent portion 22a in the peripheral portion of the solar battery cell 20. Since the stress tends to concentrate on the crystal grains of the bent portion 22a of the tab 22 when expansion and contraction occurs in the solar cell module 100, it is more preferable to make the crystal grains smaller than the crystal grains in other regions.
- the other region is at least a part of the region other than the peripheral region of the solar battery cell 20. Another area
- region is good also as an area
- the size of the crystal grains is an average area of a region surrounded by the grain boundaries of the crystal grains of the tab 22 observed with an optical microscope, a scanning electron microscope, or the like. That the crystal grain is smaller than the other region means that the average size of the crystal grain in the corresponding region is 1 ⁇ 2 or less of the average size of the crystal grain in the other region.
- the resistance of a metal to fatigue fracture improves as the crystal grains become smaller. Therefore, it is possible to prevent the tab 22 from being fatigued and destroyed in the peripheral region of the solar battery cell 20 by providing the peripheral region of the solar battery cell 20 with the crystal grains smaller than the other regions. In particular, when the solar cell module 100 expands or contracts, it is possible to suppress the tab 22 from being fatigued and destroyed near the bent portion 22a of the tab 22 where stress is likely to concentrate.
- the tab 22 is a metal foil such as copper processed into a ribbon shape.
- a region for reducing the crystal grains is pressed.
- a tab 22 having uniform crystal grains throughout is prepared (FIG. 3A).
- region which makes a crystal grain small is mechanically pressed with the press machine 40 (FIG.3 (b), (c)).
- region to press-process is made to become an at least one part area
- a bent portion 22 a is formed on the tab 22.
- the bent portion 22 a can be formed by pressing a corresponding portion of the tab 22.
- the tab 22 having the region 22b in which the crystal grains are reduced as described above is prepared (FIG. 4A).
- the tab 22 is pressed by the press machine 44 to form the bent portion 22a (FIG. 4B).
- the bent portion 22 a is formed so that the region 22 b in which the crystal grains are reduced is located in the peripheral region of the solar battery cell 20.
- the bent portion 22a is formed in the tab 22 (FIG. 4C).
- the grain size of the crystal grains around the bent portion can be reduced by repeating the press forming to form the bent portion.
- a tab 22 having uniform crystal grains throughout is prepared (FIG. 5A).
- the tab 22 is pressed by the press machine 44 to form the bent portion 22a (FIGS. 5B and 5C).
- the tab 22 is plastically deformed to form the bent portion 22a, and the crystal grains in the area around the bent portion 22a are reduced.
- press working is performed so as to bend the bent portion 22a in the opposite direction (FIGS. 5D and 5E).
- the convex side of the bent portion 22a formed in FIG. 5B is pressed so that it becomes a concave surface in FIG. 5D, and the concave surface becomes a convex surface in FIG. 5D. Processing. By repeating such pressing, the crystal grains in the peripheral region of the bent portion 22a are made smaller.
- the tab 22 in which the crystal grains are made smaller in the peripheral region of the solar battery cell 20 than in other regions can be formed.
- the solar battery cell 20 can be formed by applying a conventional manufacturing method, and therefore a wiring method using the tab 22 which is a characteristic part will be described.
- the adhesive 24 is disposed on the bus bars of the first electrode 20b and the second electrode 20c.
- the tab 22 is bonded to the first electrode 20b and the second electrode 20c, and the adjacent solar cells 20 are connected.
- the bonding is performed so that the region where the crystal grains are smaller than the other region is located in the peripheral region of the solar battery cell 20. And it seals with the 1st protection member 26, the 2nd protection member 28, and the filler 30 as shown in FIG.6 (c).
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
太陽電池には、単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、アモルファス型太陽電池等、又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。通常、複数の太陽電池を直列又は並列に接続して太陽電池モジュールとして使用される。
図7の断面図は、従来の太陽電池モジュール100の構成を示す。太陽電池モジュール100は、複数の太陽電池セル10がタブ12により接続された構造を有する。タブ12は、太陽電池セル10の受光面側の第1電極14と隣り合う太陽電池セル10の裏面側の第2電極16とを接続する。ここで、タブ12は、太陽電池セル10の厚さ分だけ段差を設けるために屈曲部12aを有する。
ところで、太陽電池モジュール100を使用する際に風や熱等によって撓みが生ずることがある。撓みによって太陽電池モジュール100に伸縮が生じ、この伸縮がタブ12に設けられた屈曲部12aに集中し、タブ12が疲労破壊を起こすおそれがある。
本発明の1つの態様は、太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セル間を接続するタブと、を備え、タブは、太陽電池セルの周縁部において他の領域より結晶粒径が小さい領域を有する。
本発明の別の態様は、太陽電池モジュールの製造方法であって、タブの一部の領域の結晶粒径を他の領域より小さくする第1工程と、結晶粒径が小さくされた領域が太陽電池セルの周縁部に配置されるように、タブによって複数の太陽電池セル間を接続する第2工程と、を備える。
本発明によれば、タブで接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールにおいて、タブの破損を防止し、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。
<太陽電池モジュールの構成>
本発明の実施の形態における太陽電池モジュール200は、図1の平面図及び図2の断面図に示すように、太陽電池セル20、タブ22、接着剤24、第1保護部材26、第2保護部材28及び充填材30を含んで構成される。図1は、受光面側からみた太陽電池モジュール200の平面図であり、図2は、図1のラインA-Aに沿った断面模式図である。
本発明の実施の形態における太陽電池モジュール200は、図1の平面図及び図2の断面図に示すように、太陽電池セル20、タブ22、接着剤24、第1保護部材26、第2保護部材28及び充填材30を含んで構成される。図1は、受光面側からみた太陽電池モジュール200の平面図であり、図2は、図1のラインA-Aに沿った断面模式図である。
なお、以下の説明において、「受光面」とは、太陽電池セル20の主面の一つであり、外部からの光が主に入射する面を意味する。例えば、太陽電池セル20に入射する光のうち50%~100%が受光面側から入射する。「裏面」とは、太陽電池セル20の主面の一つであり、受光面と反対側の面を意味する。
太陽電池セル20は、太陽光等の光を受光することでキャリア(電子及び正孔)を生成する光電変換部20aと、光電変換部20aの受光面上に設けられた第1電極20bと、光電変換部20aの裏面上に設けられた第2電極20cとを備える。第1電極20b及び第2電極20cは、図1に示すように、タブ22の延設方向と交差するように櫛状に設けられたフィンガー及びそれを接続するバスバーを備える。バスバーは、タブ22に被われるように設けられる。フィンガー及びバスバーは、例えば、バインダー樹脂中に銀(Ag)等の導電性フィラーが分散した導電性ペーストを透明導電層上に所望のパターンでスクリーン印刷して形成される。なお、太陽電池セル20の裏面側からの光の入射がない場合、光電変換部20aの裏面の略全面上に銀(Ag)薄膜等の金属膜を形成して第2電極20cとしてもよい。太陽電池セル20では、光電変換部20aで生成されたキャリアが第1電極20b及び第2電極20cにより収集される。
光電変換部20aは、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素(GaAs)又はインジウム燐(InP)等の半導体材料からなる基板を有する。光電変換部20aの構造は、特に限定されないが、本実施形態では、n型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する構造であるとして説明する。光電変換部20aは、例えば、n型単結晶シリコン基板の受光面上に、i型非晶質シリコン層、ボロン(B)等がドープされたp型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層されている。また、基板の裏面上に、i型非晶質シリコン層、リン(P)等がドープされたn型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。
太陽電池モジュール200において隣り合う太陽電池セル20間はタブ22によって接続される。タブ22としては、例えば、リボン状の銅等の金属箔を用いることができる。タブ22は、太陽電池セル20の第1電極20bと、隣り合う太陽電池セル20の第2電極20cとを接続する。タブ22は、例えば、一方の太陽電池セル20の第1電極20bのバスバーと他方の太陽電池セル20の第2電極20cのバスバーとに接着剤24により接着される。接着剤24としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂等の接着性の樹脂材料を含む熱硬化型の接着剤に導電性粒子を分散させた導電性接着ペースト(SCP)又は導電性接着フィルム(SCF)とすることができる。また、例えば、太陽電池セル20の面内方向に導電性が低く、膜厚方向に導電性が高い異方導電性接着剤(ACF)を用いてもよい。また、接着剤24を用いず、ハンダ材によって第1電極20b及び第2電極20cとタブ22とを接続してもよい。
タブ22は、太陽電池セル20の厚さ分だけ段差を設けるために屈曲部22aを有する。すなわち、屈曲部22aは、隣り合う太陽電池セル20が同一平面内に配置されるように第1電極20bと第2電極20cとを接続するために太陽電池セル20の厚さ分だけ構造的な逃げが形成されるように設けられる。
第1保護部材26は、太陽電池セル20の受光面側を保護するために設けられる部材である。第1保護部材26は、太陽電池セル20の受光面側に設けられるので、太陽電池セル20において光電変換に利用される波長帯域の光を透過する透明な部材から構成される。第1保護部材26としては、例えば、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。第2保護部材28は、太陽電池セル20の裏面側を保護するために設けられる部材である。第2保護部材28としては、第1保護部材26と同様に、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等を用いることができる。なお、太陽電池セル20の裏面側からの光の入射がない場合、第2保護部材28は、不透明な板体やフィルムとしてもよい。この場合、第2保護部材28としては、例えば、アルミ箔等を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いてもよい。第1保護部材26及び第2保護部材28は、充填材30を用いて太陽電池セル20の第1電極20b及び第2電極20cとそれぞれ接着される。
本実施の形態における太陽電池モジュール200では、太陽電池セル20の周縁領域におけるタブ22の結晶粒が他の領域よりも小さくされる。ここで、太陽電池セル20の周縁領域とは、太陽電池セル20の周縁部におけるタブ22の屈曲部22a及び屈曲部22a間の領域の少なくとも一部の領域である。タブ22の屈曲部22aの結晶粒は、太陽電池モジュール100に伸縮が生じた場合に応力が集中し易いので、他の領域における結晶粒よりも小さくすることがより好ましい。また、他の領域とは、太陽電池セル20の周縁領域以外の少なくとも一部の領域である。他の領域は、例えば、太陽電池セル20の中央付近の領域としてもよい。
ここで、結晶粒の大きさとは、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡等で観察されるタブ22の結晶粒の粒界で囲まれた領域の平均面積である。結晶粒が他の領域より小さいとは、該当領域の結晶粒の平均サイズが他の領域の結晶粒の平均サイズの1/2以下であることを意味する。
一般的に、金属は、結晶粒が小さくなるにつれて疲労破壊に対する耐性が向上する。したがって、太陽電池セル20の周縁領域において他の領域よりも結晶粒が小さい領域を設けることによって、太陽電池セル20の周縁領域においてタブ22が疲労破壊することを抑制することができる。特に、太陽電池モジュール100に伸縮が生じた場合に応力が集中し易いタブ22の屈曲部22a周辺においてタブ22が疲労破壊することを抑制することができる。
<タブの形成方法>
タブ22において結晶粒が他の領域よりも小さい領域を形成する方法について以下に説明する。タブ22は、リボン状に加工された銅等の金属箔である。
タブ22において結晶粒が他の領域よりも小さい領域を形成する方法について以下に説明する。タブ22は、リボン状に加工された銅等の金属箔である。
例えば、図3(a)~図3(c)に示すように、結晶粒を小さくする領域をプレス加工する。まず、全体に亘って均一の結晶粒を有するタブ22を準備する(図3(a))。そして、結晶粒を小さくする領域をプレス加工機40にて機械的にプレスする(図3(b),(c))。プレス加工によって圧力を加えることによって、塑性変形によって金属の硬さが増す加工硬化が生ずる。このとき、プレス加工されて塑性変形した領域22bの結晶粒はタブ22の他の領域の結晶粒より小さくなる。プレス加工する領域は、太陽電池セル20の周縁部における屈曲部22a及び屈曲部22a間の領域の少なくとも一部の領域となるようにする。
次に、タブ22に屈曲部22aを形成する。屈曲部22aは、図4に示すように、タブ22の該当箇所をプレス加工することにより形成することができる。上記のように結晶粒が小さくされた領域22bを有するタブ22を準備する(図4(a))。そして、プレス加工機44にてタブ22をプレスして屈曲部22aを形成する(図4(b))。このとき、結晶粒が小さくされた領域22bが太陽電池セル20の周縁領域に位置するように屈曲部22aを形成する。例えば、屈曲部22a間に亘るように結晶粒が小さくされた領域22bを形成しておくことが好適である。もちろん、結晶粒が小さくされた領域22bが太陽電池セル20の周縁領域に位置するようにすれば、これに限定されるものではない。このようにして、タブ22に屈曲部22aが形成される(図4(c))。
また、図5に示すように、屈曲部を形成するプレス加工を繰り返すことによって、屈曲部周辺の結晶粒の粒径を小さくすることもできる。まず、全体に亘って均一の結晶粒を有するタブ22を準備する(図5(a))。もちろん、結晶粒が小さくされた領域22bを有するタブ22を準備してもよい。そして、プレス加工機44にてタブ22をプレスして屈曲部22aを形成する(図5(b),(c))。このようなプレス加工によりタブ22が塑性変形して屈曲部22aが形成され、屈曲部22a周辺の領域の結晶粒が小さくなる。さらに、屈曲部22aを反対方向に屈曲させるようにプレス加工を行う(図5(d),(e))。すなわち、図5(b)において形成された屈曲部22aの凸側の面が図5(d)において逆に凹側の面となり、凹側の面が逆に凸側の面となるようにプレス加工を行う。このようなプレス加工を繰り返すことによって、屈曲部22a周辺領域の結晶粒がより小さくされる。
このようにして、太陽電池セル20の周縁領域において結晶粒が他の領域よりも小さくされたタブ22を形成することができる。
<太陽電池モジュールの製造方法>
以下、太陽電池モジュール200の製造方法について説明する。太陽電池モジュール200では、太陽電池セル20は従来の製造方法を適用して形成することができるので、特徴部分であるタブ22による配線方法について説明する。
以下、太陽電池モジュール200の製造方法について説明する。太陽電池モジュール200では、太陽電池セル20は従来の製造方法を適用して形成することができるので、特徴部分であるタブ22による配線方法について説明する。
図6(a)に示すように、太陽電池セル20に第1電極20b及び第2電極20cを形成後、第1電極20b及び第2電極20cのバスバー上に接着剤24を配置する。その後、図6(b)に示すように、タブ22を第1電極20b及び第2電極20cに接着し、隣り合う太陽電池セル20を接続する。このとき、他の領域より結晶粒が小さくされた領域が太陽電池セル20の周縁領域に位置するように接着する。そして、図6(c)に示すように、第1保護部材26、第2保護部材28及び充填材30により封止する。
以上のように、本実施の形態の太陽電池モジュール200によれば、タブ22の疲労破壊を抑制し、太陽電池モジュール200の信頼性を向上させることができる。
10 太陽電池セル、12 タブ、12a 屈曲部、14 電極、16 電極、20 太陽電池セル、20a 光電変換部、20b 第1電極、20c 第2電極、22 タブ、22a 屈曲部、22b プレスされた領域、24 接着剤、26 第1保護部材、28 第2保護部材、30 充填材、40,44 プレス加工機、100,200 太陽電池モジュール。
Claims (6)
- 複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セル間を接続するタブと、
を備え、
前記タブは、前記太陽電池セルの周縁部において他の領域より結晶粒径が小さい領域を有する太陽電池モジュール。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールであって、
前記タブは、前記太陽電池セル間に設けられた屈曲部における結晶粒径が前記他の領域の凹凸よりも小さい太陽電池モジュール。 - 請求項2に記載の太陽電池モジュールであって、
前記タブは、前記屈曲部間の結晶粒径が前記他の領域の凹凸より小さい太陽電池モジュール。 - 太陽電池モジュールの製造方法であって、
タブの一部の領域の結晶粒径を他の領域より小さくする第1工程と、
前記結晶粒径が小さくされた領域が太陽電池セルの周縁部に配置されるように、前記タブによって複数の太陽電池セル間を接続する第2工程と、
を備える太陽電池モジュールの製造方法。 - 請求項4に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第1工程は、前記一部の領域に対して曲げ加工を複数回行う太陽電池モジュールの製造方法。 - 請求項4に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記第1工程は、前記一部の領域に対してプレス加工を行う太陽電池モジュールの製造方法。
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/061421 WO2013161069A1 (ja) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013161069A1 true WO2013161069A1 (ja) | 2013-10-31 |
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| WO (1) | WO2013161069A1 (ja) |
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