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1. (WO2019003892) SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL MODULE
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明 細 書

発明の名称 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002  

発明の概要

0003   0004  

図面の簡単な説明

0005  

発明を実施するための形態

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087  

符号の説明

0088  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

明 細 書

発明の名称 : 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

技術分野

[0001]
 本開示は、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 特開昭63-30163号公報には、薄膜太陽電池モジュールが記載されている。この薄膜太陽電池モジュールにおいては、2つの基板が互いに向かい合って配置されており、その両基板の互いに向かい合う面に、それぞれ薄膜太陽電池が形成されている。

発明の概要

[0003]
 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法が開示される。一実施の形態において、太陽電池モジュールは第1板部、第2板部、第1太陽電池部、第2太陽電池部、第1配線、第2配線および充填部を備える。第1板部および第2板部は互いに向かい合って配置される。第1太陽電池部は第1板部と第2板部との間に位置する。第2太陽電池部は第1太陽電池部と第2板部との間に位置する。第1配線は第1太陽電池部と電気的に接続しており、平面視において第1太陽電池部と隣り合う位置で第1板部に固定されている状態で位置している。第2配線は第2太陽電池部と電気的に接続しており、平面視において第1太陽電池部と隣り合う位置で第1板部に固定されている状態で位置している。充填部は第1板部と第2板部との間に充填されている状態で位置している。
[0004]
 一実施の形態において、太陽電池モジュールの製造方法は第1工程から第8工程を備える。第1工程において、第1板部の上に第1太陽電池部を配置する。第2工程において、第1工程の後に、第1太陽電池部と電気的に接続される第1配線を、第1太陽電池部と隣り合う位置で、第1板部に固定する。第3工程において、第2工程の後に、第1充填材を第1太陽電池部の上に配置する。第4工程において、第3工程の後に、第1充填材の上に第2太陽電池部を配置する。第5工程において、第4工程の後に、第2太陽電池部に電気的に接続される第2配線を、第1太陽電池部と隣り合う位置で、第1板部に固定する。第6工程において、第5工程の後に、第2充填材を第2太陽電池部の上に配置する。第7工程において、第6工程の後に、第2充填材の上に第2板部を配置する。第8工程において、第7工程の後に、第1充填材および第2充填材を加熱によって溶融するラミネート処理を行って、第1板部と第2板部との間に充填部を形成する。

図面の簡単な説明

[0005]
[図1] 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す平面図である。
[図2] 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図3] 太陽電池モジュールの製造方法の一例を示すフローチャートである。
[図4] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図5] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図6] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図7] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図8] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図9] 太陽電池モジュールの製造途中の様子を概略的に例示する断面図である。
[図10] 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図11] 太陽電池モジュールの配線の接合部分の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図12] 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図13] 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図14] 太陽電池モジュールの端部の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[図15] 太陽電池モジュールの構成の一例を概略的に示す断面図である。

発明を実施するための形態

[0006]
 実施の形態.
 以下、実施形態の各例ならびに各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係などは適宜変更され得る。
[0007]
 <太陽電池モジュール>
 図1および図2は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す図である。図1は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す平面図であり、図2は、太陽電池モジュール100の構成の一例を概略的に示す断面図である。
[0008]
 図2に例示するように、太陽電池モジュール100は、板部51,52と、第1太陽電池部1と、第2太陽電池部2と、配線31,32,41,42と、充填部61とを備えている。なお図1では、第1太陽電池部1に関連する構成の一例が示されている。
[0009]
 板部(第1板部)51は、太陽電池モジュール100の表面側に配置される。板部51は例えば平板状の形状を有しており、この場合、基板とも呼ばれる。よって以下では、板部51を基板51とも呼ぶ。基板51は、太陽電池モジュール100が光電変換の対象とする光の波長帯域についての透光性を有している。この波長帯域に可視光が含まれている場合には、基板51は透明となる。この基板51に含まれる主な材料としては、例えばガラスなどの透明性の絶縁材料が採用され得る。外光(例えば太陽光)は基板51を透過して太陽電池モジュール100の内部へと入射される。以下では、太陽電池モジュール100が光電変換の対象とする光の波長帯域に可視光が含まれる場合について述べる。
[0010]
 図1および図2には、XYZ座標が付記されている。このXYZ座標において、X軸およびY軸は基板51の一主面51aに平行に配置され、Z軸は基板51の一主面51aに垂直に配置されている。以下では、Z軸方向の一方側を+Z側とも呼び、Z軸方向の他方側を-Z側とも呼ぶ。X軸およびY軸についても同様である。
[0011]
 基板51は例えば平板状を有している。基板51の+Z側の一主面は太陽電池モジュール100の表面を形成し得る。基板51の厚さは、例えば、1[mm]以上で且つ3[mm]以下程度であってよい。図1の例においては、基板51は平面視において(つまり、Z軸方向から見て)長方形の形状を有している。図1の例では、X軸は基板51の長辺に沿って配置されている。
[0012]
 板部(第2板部)52は太陽電池モジュール100の裏面側に配置される。例えば、板部52は長方形の板状形状を有していてもよい。以下では、板部52を基板52とも呼ぶ。基板52の-Z側の一主面は太陽電池モジュール100の裏面を形成し得る。基板52の厚さは、例えば、1[mm]以上で且つ3[mm]以下程度であってよい。基板52は透明であってもよく、あるいは、非透明であってもよい。基板52に含まれる主な材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、ポリカーボネート等の樹脂および金属等が採用され得る。例えば、金属製の基板上に絶縁性の被膜が被覆されたものが、基板52として採用されても良い。
[0013]
 基板51,52はZ軸方向において互いに向かい合って配置されている。例えば基板51,52は互いに略平行に配置される。基板51,52の間には、第1太陽電池部1、第2太陽電池部2、配線31,32,41,42および充填部61が位置している。
[0014]
 第1太陽電池部1および第2太陽電池部2はZ軸方向において互いに向かい合って配置されている。図2の例においては、第1太陽電池部1は第2太陽電池部2に対して基板51側に位置している。つまり、第2太陽電池部2は第1太陽電池部1と基板52との間に位置している。基板51側に位置する第1太陽電池部1はトップセルとも呼ばれ、基板52側に位置する第2太陽電池部2はボトムセルとも呼ばれる。
[0015]
 外光は基板51を透過して第1太陽電池部1に入射する。第1太陽電池部1はこの外光の一部を電力に変換する。第1太陽電池部1を透過した外光は第2太陽電池部2に入射する。第2太陽電池部2はこの外光の一部を電力に変換する。
[0016]
 第1太陽電池部1は、配線(第1配線)31,32の一端がそれぞれ接続される状態で位置している。これらの配線31,32は基板51,52の間で引き回されつつ、太陽電池モジュール100の外部へと引き出される状態で位置している。図2に例示するように、配線31,32は、基板52に形成された貫通孔521を通って外部へと引き出されていてもよい。この貫通孔521は、基板52の+Z側の一主面と-Z側の一主面とに通じる孔である。第1太陽電池部1に発生する電力は配線31,32を介して太陽電池モジュール100の外部へと出力される。
[0017]
 第2太陽電池部2は、配線(第2配線)41,42の一端がそれぞれ接続されている状態で位置している。配線41,42は基板51,52の間において、それぞれ配線31,32と接続されている。第2太陽電池部2に発生する電力は配線41,42および配線31,32を介して、太陽電池モジュール100の外部へと出力される。
[0018]
 基板51,52の間には、充填部61が設けられている。充填部61は第1太陽電池部1、第2太陽電池部2および配線31,32,41,42に密着しつつ、基板51,52の間に充填されている状態で位置している。充填部61は、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2が光電変換の対象とする波長帯域についての透光性を有しており、また電気的な絶縁性も有している。充填部61の材料としては、例えばEVA(Ethylene-Vinyl Acetate)などの樹脂を採用し得る。基板51の-Z側の一主面51aと、基板52の+Z側の一主面との間の距離は、例えば、0.5[mm]以上、且つ、5[mm]以下程度に設定され得る。
[0019]
 図2に例示するように、基板51,52の周縁部の間を封止する封止部62が設けられていてもよい。封止部62は充填部61を囲うように、且つ、基板52の+Z側の一主面から基板51の-Z側の一主面51aまでの領域に亘って、位置している。封止部62は気密性および電気的な絶縁性を有している。例えば封止部62の材料としては主にブチルゴム等の樹脂が採用され得る。これにより、太陽電池モジュール100の側面における遮水性を向上することができ、太陽電池モジュール100の信頼性を向上することができる。
[0020]
 また図2に例示するように、配線31,32の引き出し口(図2の例においては貫通孔521)の内部には、封止部63が位置していてもよい。封止部63は気密性および電気的な絶縁性を有している。例えば封止部63の材料としては主にブチルゴム等の樹脂が採用され得る。これにより、引き出し口における遮水性を向上することができ、太陽電池モジュール100の信頼性を向上することができる。
[0021]
 この太陽電池モジュール100によれば、第1太陽電池部1によって光電変換されなかった光が第2太陽電池部2によって光電変換されるので、変換効率を向上することができる。
[0022]
 <太陽電池部>
 第1太陽電池部1は例えば薄膜型の太陽電池であって、基板51の一主面51aに形成された状態で位置し得る。第1太陽電池部1は複数の第1光電変換セル10を有している。複数の第1光電変換セル10は、例えばY軸方向に並んで形成されており、相互に電気的に接続される状態で位置している。例えば複数の第1光電変換セル10は相互に直列に接続される状態で位置し得る。図2の例においては、模式的に5つの第1光電変換セル10が示されているものの、その個数は任意である。
[0023]
 第1光電変換セル10は積層半導体12と電極11,13とを有している。積層半導体12はいわゆる光電変換層であって、例えば、第1導電型(例えばn型)の半導体および第1導電型とは反対の第2導電型(例えばp型)の半導体を含んでいる。これらの半導体の接合部では、光電変換が行われ、発生した電子および正孔がそれぞれ電極11,13へと流れる。あるいは、積層半導体12は、例えば、第1導電型の半導体、第2導電型の半導体および真性半導体(i型の半導体)を含んでいてもよい。真性半導体は第1導電型の半導体および第2導電型の半導体の間に位置する。真性半導体では、光電変換が行われ、発生した電子および正孔がそれぞれ第1導電型の半導体および第2導電型の半導体を経由してそれぞれ電極11,13へと流れる。この場合、第1導電型の半導体および第2導電型の半導体は輸送層として機能できる。
[0024]
 積層半導体12の具体例としては、例えばシリコン系の太陽電池、化合物系の太陽電池またはその他のタイプの太陽電池で用いられる光電変換層が採用され得る。シリコン系の太陽電池には、例えば、アモルファスシリコンを用いた太陽電池が含まれ得る。化合物系の太陽電池には、例えば、CIS、CIGS、カドミウムテルル(CdTe)またはペロブスカイト構造を有する化合物等の化合物半導体が用いられた太陽電池が含まれ得る。その他のタイプの太陽電池には、例えば有機系または色素増感系などの太陽電池が含まれ得る。
[0025]
 積層半導体12において生成された電力は、電極11,13から出力される。図2に例示するように、電極11,13は積層半導体12をZ軸方向において挟む状態で位置していてもよい。具体的には、電極11は積層半導体12の+Z側の一主面と接する状態で位置しており、電極13は積層半導体12の-Z側の一主面と接する状態で位置していてもよい。なお図2の例においては、電極11は基板51の-Z側の一主面51aに形成される。電極11,13は、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2の光電変換の対象となる光の波長帯域についての透光性を有する電極(例えば透明電極(TCO:Transparent Conductive Oxide))であってよい。具体的な一例として、電極11,13はITO(Indium Tin Oxide)、酸化亜鉛または酸化スズなどの透明導電材料で形成され得る。このような電極11,13は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などの成膜方法を用いて形成され得る。
[0026]
 第1光電変換セル10のサイズはその太陽電池の種類によって相違するものの、例えば、積層半導体12の幅(Y軸方向に沿う幅)は、1[mm]以上且つ100[mm]以下程度に設定され得る。積層半導体12の厚みは、例えば、0.3[μm]以上且つ1[μm]以下程度に設定され得る。電極11および電極13の幅(Y軸方向に沿う幅)も、例えば、1[mm]以上且つ100[mm]以下程度に設定され得る。また、積層半導体12同士の間隔(隙間)の幅(Y軸方向に沿う幅)は、例えば1[μm]以上且つ100[μm]以下程度に設定され得る。
[0027]
 図2の例においては、ある第1光電変換セル10の電極11は、当該第1光電変換セル10と隣り合う第1光電変換セル10の電極13と、電気的に接続されている状態で位置している。具体的には、第1光電変換セル10Aの電極11は、この第1光電変換セル10Aに隣り合う第1光電変換セル10Bの電極13と接続されている状態で位置している。つまり、複数の第1光電変換セル10は電極11,13によって、相互に直列に接続される状態で位置している。
[0028]
 図2の例においては、-Y側の端に位置する第1光電変換セル10の電極11は、配線31に電気的に接続されている状態で位置している。具体的には、電極11の-Z側の主面は配線31の端部の+Z側の主面に接しており、これらが導通可能に固定されている状態で位置している。これらの固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。+Y側の端に位置する第1光電変換セル10の電極13は、接続用電極14を介して配線32に接続されている状態で位置している。接続用電極14は例えば電極11と同じ材料で基板51の一主面51aに形成される。接続用電極14の-Z側の主面は配線32の端部の+Z側の主面に接しており、これらが導通可能に固定されている状態で位置している。これらの固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。
[0029]
 以上のように、複数の第1光電変換セル10は配線31,32の間において相互に直列に接続される状態で位置している。配線31,32は複数の第1光電変換セル10の一組から電力を取り出すための出力用の配線として機能する。つまり、配線31,32は第1太陽電池部1の電力取り出し用の配線(出力用の配線)として機能する。ここでは、配線31は正極の配線として機能し、配線32は負極の配線として機能するものとする。
[0030]
 第2太陽電池部2は例えば結晶型の太陽電池であって、複数の第2光電変換セル20を備えている。複数の第2光電変換セル20はXY平面において互いに隣り合って配置される。複数の第2光電変換セル20は相互に電気的に接続される状態で位置している。例えば複数の第2光電変換セル20は相互に直列に接続された状態で位置し得る。図2の例においては、模式的に2つの第2光電変換セル20が示されているものの、その個数は任意である。
[0031]
 例えば第2光電変換セル20は積層半導体と一対の電極とを備えている。積層半導体は例えば結晶型の太陽電池で用いられる光電変換層を採用できる。結晶型の太陽電池には、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはヘテロ接合型などのシリコン系の太陽電池あるいはIII-V族系統の化合物系の太陽電池が含まれ得る。この積層半導体の厚みは、例えば、100[μm]~数[mm]程度に設定され得る。
[0032]
 積層半導体は一対の電極によって挟まれ得る。具体的には、一対の電極の一方(以下、表面電極と呼ぶ)は積層半導体の+Z側の一主面と接し、他方(以下、裏面電極と呼ぶ)は積層半導体の-Z側の一主面に接している状態で位置している。
[0033]
 隣り合う第2光電変換セル20は、配線21によって相互に直列に接続されている状態で位置している。例えば配線21の一端は、1つの第2光電変換セル20の表面電極に接続し、配線21の他端は、当該1つの第2光電変換セル20と隣り合う第2光電変換セル20の裏面電極に接続される状態で位置している。配線21と電極との固定は、例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。これにより、第2光電変換セル20が互いに直列に接続される。この直列接続構造の両端に位置する第2光電変換セル20では、配線21と接続していない電極が、それぞれ配線41,42に接続される状態で位置している。配線41,42の各々と電極との固定は、例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。
[0034]
 以上のように、複数の第2光電変換セル20は配線41,42の間において相互に直列に接続される状態で位置している。配線41,42は複数の第2光電変換セル20の一組から電力を取り出すための出力用の配線として機能する。つまり、配線41,42は第2太陽電池部2の電力取り出し用の配線(出力用の配線)として機能する。ここでは、配線41は正極の配線として機能し、配線42は負極の配線として機能するものとする。
[0035]
 図2に例示するように、配線41,42はそれぞれ配線31,32と接続されても構わない。この構造によれば、第1太陽電池部1と第2太陽電池部2とが互いに並列に接続される。
[0036]
 なお上述の具体例にかかる第1太陽電池部1および第2太陽電池部2の各々において、光電変換セルが相互に直列に接続された状態で位置していた。しかるに、各々において、光電変換セルは相互に並列に接続された状態で位置してもよく、あるいは、直列接続された光電変換セルの複数組が相互に並列に接続された状態で位置しても構わない。
[0037]
 <出力用配線>
 配線31,32,41,42は例えば帯状の板形状を有していてもよい。配線31,32,41,42の材料としては、例えば銅あるいはアルミニウム等の導電性を有する金属等が採用され得る。ここでは、配線31,32,41,42の形状として、例えば、0.1[mm]以上且つ0.5[mm]以下の程度の厚みと、2[mm]以上且つ10[mm]以下程度の幅とを有する帯状の板形状が採用され得る。
[0038]
 図2を参照して、配線31,32は平面視において第1太陽電池部1と隣り合う位置で基板51の-Z側の一主面51aに固定されている状態で位置している。言い換えれば、配線31,32は平面視において第1太陽電池部1とは異なる位置で基板51の一主面51aに固定されている状態で位置している。以下、具体的な一例について詳述する。
[0039]
 配線31はその幅方向がX軸方向に沿う姿勢で配置される。図2の例においては、配線31は電極11の-Z側の一主面から-Y側に延在し、続けて基板51側へと屈曲して延在し、続けて-Y側に屈曲して、基板51の一主面51aに沿って延在している状態で位置している。なお実際は、電極11は配線31の厚みに比べて薄いので、配線31は図2に示すような明確な段差を伴って延在するのではなく、配線31はその厚み方向に弾性変形して滑らかに電極11の-Z側の主面から基板51の一主面51aへと延在し得る。
[0040]
 配線31は、基板51の一主面51a上において、例えばX軸方向を折り目として屈曲して、基板52側へと延在し、貫通孔521を介して太陽電池モジュール100の外部へと延在する状態で位置している。配線31は、基板51の一主面51aに沿って延在する部分(以下、固定部分とも呼ぶ)において、基板51に固定される状態で位置している。この固定は、例えば半田または接着剤などを用いて行われ得る。
[0041]
 配線32もその幅方向がX軸方向に沿う姿勢で配置される。図2の例においては、配線32は、例えば、接続用電極14の-Z側の一主面から+Y側に延在し、続けて基板51側へと屈曲して延在し、続けて+Y側に屈曲して、基板51の-Z側の一主面51aに沿って延在した状態で位置している。なお実際は、接続用電極14は配線32の厚みに比べて薄いので、配線32はその厚み方向に弾性変形して滑らかに延在し得る。配線32は基板51の一主面51a上において、例えばX軸方向を折り目として基板52側へと屈曲してZ軸方向に延在し、続けて-Y側に屈曲して、第2太陽電池部2と基板52との間を-Y側に延在し、続けて基板52側に屈曲して貫通孔521を介して外部へと延在している状態で位置している。この配線32も、基板51の一主面51aに沿って延在する部分(以下、固定部分とも呼ぶ)において、基板51に固定される状態で位置している。この固定は、例えば半田または接着剤などを用いて行われ得る。
[0042]
 配線41,42も平面視において第1太陽電池部1と隣り合う位置で、基板51の一主面51aに固定される状態で位置している。言い換えれば、配線41,42は平面視において第1太陽電池部1とは異なる位置で、基板51の一主面51aに固定される状態で位置している。以下、具体的な一例について説明する。
[0043]
 配線41もその幅方向がX軸方向に沿う姿勢で配置される。図2の例においては、配線41は、第2太陽電池部2の直列接続構造の一端に位置する第2光電変換セル20から-Y側に延在し、続けて基板51側に屈曲して延在しており、基板51に固定される状態で位置している。配線41は基板51の一主面51aの上で配線31と電気的に接続される状態で位置している。配線41は基板51の一主面51aに直接に固定された状態で位置していてもよい。この固定は、例えば半田または接着剤などを用いて行われ得る。またこの場合、基板51の一主面51aにおいて配線31,41が引き回されて適宜の位置で相互に電気的に接続される状態で位置している。あるいは、配線41は配線31に導通可能に固定された状態で位置してもよい。この固定は、半田または導電性の接着剤などを用いて行われ得る。この場合、配線41は配線31の固定部分を介して間接的に基板51に固定されることとなる。
[0044]
 配線42もその幅方向がX軸方向に沿う姿勢で配置される。図2の例においては、配線42は、当該直列接続構造の他端に位置する第2光電変換セル20から+Y側に延在し、続けて基板51側に屈曲して延在し、基板51に固定される状態で位置している。配線42は基板51の一主面51aの上で配線32と電気的に接続される状態で位置している。配線42は基板51の一主面51aに直接に固定された状態で位置していてもよい。この固定は半田または接着剤を用いて行われ得る。またこの場合、基板51の一主面51aにおいて配線32,42が引き回されて適宜に位置で相互に電気的に接続される。あるいは、配線42は配線32の固定部分に導通可能に固定された状態で位置していてもよい。この固定方法は配線41と同様である。この場合、配線42は配線32の固定部分を介して間接的に基板51に固定されることになる。
[0045]
 以下では、簡単のために、配線41,42がそれぞれ配線31,32に導通可能に固定される場合について説明する。
[0046]
 <製造方法>
 太陽電池モジュール100の製造方法の一例を図3~8を参照して説明する。図3は製造方法の一例を示すフローチャートであり、図4~図8は、太陽電池モジュール100の製造途中の様子の一例を概略的に示す図である。
[0047]
 まずステップST1にて、基板51の一主面51aの上に第1太陽電池部1を配置する(図4も参照)。例えば薄膜型の太陽電池が第1太陽電池部1として基板51の一主面51aの上に形成される。具体的には、電極11と接続用電極14との一組、積層半導体12および電極13がこの順に形成される。これにより、第1太陽電池部1は基板51に固定される。
[0048]
 次にステップST2にて、図5に示されるように、配線311,321を固定する。配線311,321はそれぞれ配線31,32の一部である。配線311の一端は第1太陽電池部1と電気的に接続される。具体的には図2も参照して、配線311の一端は-Y側の端に位置する第1光電変換セル10の電極11に導通可能に固定される。配線311と電極11との固定は例えば半田または導電性の接着剤などにより行われる。半田による固定は例えば超音波半田によって行われてもよい。配線311は第1太陽電池部1よりも外周側(例えば-Y側)において基板51側に屈曲しており、基板51の一主面51aに沿って延在している。配線311はこの基板51に沿って延在する固定部分311a(図5参照)において、基板51の一主面51aに固定される。この固定は例えば半田または接着剤などを用いて行われる。
[0049]
 配線321の一端は第1太陽電池部1と電気的に接続される。具体的には、配線321の一端は、例えば、+Y側の端に位置する第1太陽電池部1の接続用電極14に導通可能に固定される(図2も参照)。配線321と接続用電極14との固定は、例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われる。また配線321は第1太陽電池部1よりも外周側(例えば+Y側)において基板51側に屈曲しており、基板51の一主面51aに沿って延在している。配線321はこの基板51の一主面51aに沿って延在する固定部分321a(図5参照)において、基板51の一主面51aに固定される。この固定は例えば半田または接着剤などを用いて行われる。
[0050]
 次にステップST3にて、図6に示されるように、溶融して充填部61の一部となる充填材である第1シート611を配置する。具体的には、第1太陽電池部1および配線311,321を覆う領域に第1シート611を配置する。この第1シート611には、配線311,321とZ軸方向において対向する領域において、孔611aが形成されていてもよい。孔611aは第1シート611をZ軸方向に貫通する孔である。この孔611aは、後述のように、配線41,42を基板51の一主面51aに固定するために形成される。なお第1シート611には、孔611aに替えて、切り欠き等が形成されてもよい。
[0051]
 次にステップST4にて、図7に示されるように、配線41,42が取り付けられた第2太陽電池部2を第1シート611の上に配置する。
[0052]
 次にステップST5にて、第1太陽電池部1よりも外周側の位置(具体的には第1シート611の孔611aと対向する位置)で、配線41を基板51に固定する。例えば配線41の端部を配線311の固定部分311aに導通可能に固定する。この固定は例えば半田または導電性の接着剤を用いて行われる。配線42も同様に基板51に固定する。例えば配線42の端部を配線321の固定部分321aに導通可能に固定する。このように配線41,42が基板51に固定されることにより、第2太陽電池部2が基板51に対して固定される。
[0053]
 次に配線312,322を固定する。具体的には、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2よりも外周側において、配線312を、第1シート611を貫通させて、配線311に導通可能に固定する。この固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われる。この配線311,312は配線31を形成する。なお配線31は必ずしも別体の配線311,312から形成される必要がなく、一体の配線材によって形成されても構わない。
[0054]
 同様に、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2よりも外周側において、配線322を配線321に導通可能に固定する。この固定は例えば半田または導電性の接着剤などを用いて行われる。この配線321,322は配線32を形成する。なお配線32は必ずしも別体の配線321,322によって形成される必要がなく、一体の配線材によって形成されてもよい。
[0055]
 次にステップST6にて、図8に示すように、溶融して充填部61の残りの一部となる充填材である第2シート612と、溶融して封止部62となる第3シート621とを配置する。具体的には、第2シート612を、第2太陽電池部2を覆う領域に配置する。この第2シートには、配線312,322を貫通させるための孔または切り欠きが形成されていてもよい。また第3シート621を基板51の周縁部に沿った環状の部分に配置する。例えば、基板51の周縁部に沿った環状の部分の上に、加熱によって溶融または半溶融状態とされた封止部62となる樹脂が直接に塗布されることで、第3シート621が形成されてもよい。
[0056]
 次にステップST7にて、基板52を配置する。具体的には、配線31,32が基板52の貫通孔521を通るように、第2シート612および第3シート621の上に基板52を配置する。そして、溶融して封止部63となる樹脂631を基板52の貫通孔521の内部に配置する。
[0057]
 これにより、第1太陽電池部1、第2太陽電池部2、配線31,32,41,42、第1シート611、第2シート612、第3シート621、樹脂631および基板51,52を含む構造体101が形成される。
[0058]
 次に、ステップST8にて、構造体101を対象としたラミネート処理を行う。ラミネート装置(ラミネータ)が用いられて、構造体101が一体化される。例えばラミネータでは、チャンバー内のヒータ盤上に構造体101が載置され、チャンバー内が50Paから150Pa程度まで減圧されつつ、構造体101が100℃から200℃程度まで加熱される。このとき、第1シート611、第2シート612、第3シート621および樹脂631が加熱によって溶融されて流動可能な状態となる。この状態で、構造体101がダイヤフラムシート等によって押圧されることで、構造体101が一体化した状態となる。これにより、基板51,52の間に充填された充填部61が形成され、且つ、充填部61よりも外周側の環状の領域において封止部62が充填された状態となり、図9に示す太陽電池モジュール100が形成される。
[0059]
 このラミネート処理では、例えば、減圧下で構造体101の一体化が行われる。このため、例えば、溶融状態の第1シート611、第2シート612、第3シート621および樹脂631のそれぞれに気泡が入り難い。その結果、例えば、充填部61および封止部62,63による遮水性が向上し得る。
[0060]
 さて、この太陽電池モジュール100によれば、ラミネート処理(ステップST8)を行う際には、第1太陽電池部1は基板51に固定され、第2太陽電池部2は配線41,42を介して基板51に固定されている。したがって、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2の相対的な位置が基板51を介在して固定されている。したがって、ラミネート処理において構造体101に力(例えばダイヤフラムシート等による力)が作用しても、第1太陽電池部1と第2太陽電池部2との間の位置ずれが生じにくい。
[0061]
 したがって、太陽電池モジュール100において第1太陽電池部1と第2太陽電池部2との相対的な位置精度を向上できる。もし第1太陽電池部1と第2太陽電池部2との間に位置ずれが生じると、本来なら第2太陽電池部2へ入射すべき外光が第1太陽電池部1(例えば配線31,32)で遮光され得る。この場合、第2太陽電池部2での変換効率を低下させる。これに対して、太陽電池モジュール100では、当該位置ずれを抑制できるので、当該位置ずれに起因する太陽電池モジュール100の変換効率の低下を抑制することができる。
[0062]
 また配線31が第1太陽電池部1のみならず基板51に固定されていることで、配線31と、基板51および第1太陽電池部1の一組との間の固定力を向上できる。よって、衝撃等があっても配線31が剥離しにくい。配線32,41,42についても同様である。
[0063]
 また配線41は第1太陽電池部1よりも外周側において、配線31に導通可能に固定されている。つまり、配線41は平面視において第1太陽電池部1と隣り合う位置で配線31に固定されている。本実施の形態とは異なって、もし配線41が、電極11とZ軸方向で対向する位置において、配線31に固定されていると、例えばラミネート処理の際に、配線41からの力が配線31と電極11との接合部に伝達されやすく、配線31が第1太陽電池部1から剥離しやすい。これに対して、本実施の形態では、配線41が平面視において第1太陽電池部1と隣り合う位置で配線31に固定されているので、配線41からの力は電極11と配線31との間の接合部に伝達されにくい。よって、配線31は第1太陽電池部1から剥離しにくい。この剥離は太陽電池モジュール100の機能不全に直結するところ、そのような機能不全を抑制することができる。配線32,42についても同様である。
[0064]
 なお上述の例では、第1太陽電池部1として薄膜型の太陽電池を例示し、第2太陽電池部2として結晶型の太陽電池を例示したが、これに限らず、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2に採用する太陽電池の種類は適宜に変更可能である。例えば第1太陽電池部1および第2太陽電池部2のいずれにも結晶型の太陽電池を採用してもよく、あるいは、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2のいずれにも薄膜型の太陽電池を採用してもよい。
[0065]
 また上述の例では、配線31,32は第1太陽電池部1からY軸方向に延在しており、第1太陽電池部1よりもY軸方向の両外側で基板51に固定されていた。しかしながら、配線31,32の引き回しは必ずしもこれに限らない。例えば配線31,32は第1太陽電池部1からX軸方向に延在して、第1太陽電池部1よりもX軸方向の外側で基板51に固定されていてもよい。配線41,42も同様である。要するに、配線31,32,41,42の引き回しは適宜に設計でき、また、配線31,32,41,42は第1太陽電池部1と隣り合う適宜の位置で基板51に固定されればよい。
[0066]
 <出力用配線の形状>
 図10は、太陽電池モジュール100Aの構成の一例を概略的に示す断面図である。図10では、太陽電池モジュール100Aの端部のみが示されている。太陽電池モジュール100Aは配線41の形状という点で太陽電池モジュール100と相違する。
[0067]
 図10に例示する太陽電池モジュール100Aにおいては、配線41は、基板51の厚み方向(Z軸方向)に沿って弾性変形可能な弾性形状を有している。具体的には、配線41は帯状の板形状を有しており、板バネ形状を有している。配線41の材料の一例および厚みの一例は上述した通りである。図10の例においては、配線41は基板51と第2太陽電池部2との間において湾曲しながら延在している状態で位置している。具体的には、例えば配線41はその幅方向がX軸方向に沿うように配置されている。例えば、配線41は第2太陽電池部2よりも-Y側の位置Pにおいて、配線41の幅方向(X軸方向)を折り目として基板51側へと屈曲しており、当該位置Pと基板51との間において、湾曲部分411を有している。この湾曲部分411は例えば-Y側に膨らむように湾曲している状態で位置している。言い換えれば、湾曲部分411は、湾曲部分411の両端よりも湾曲部分411の中央部が例えば-Y側に位置するように、湾曲している状態で位置している。このような配線41は、いわゆる板バネと同様の原理によって、良好な弾性を有する。なお湾曲部分411は-Y側に膨らむ必要は無く、水平方向(XY平面方向)の一方側に膨らんでいればよい。
[0068]
 配線41が良好な弾性を有するので、太陽電池モジュール100Aの温度上昇に起因して、配線41が基板51から離れる方向に熱応力が生じたとしても、配線41が当該応力に沿って弾性変形することができるので、この応力を吸収でき、配線41は基板51から剥離しにくい。つまり、配線41の剥離を抑制することができる。
[0069]
 また、図10の例においては、配線41の湾曲部分411の一端は配線31の固定部分311aの上に位置している。よって、湾曲部分411は配線31の固定部分311aの延在方向(水平方向)に傾斜して交差する状態で位置している。換言すれば、配線41は配線31の固定部分311aから、Z軸方向に対して傾斜して延在している。これによれば、配線41が配線31の固定部分311aからZ軸方向に沿って延在する構造に比して、配線41の熱応力に起因して配線31,41の接合部に作用するZ軸方向の力を低減することができる。つまり、配線41が固定部分311aとの当接部において斜めに傾斜しているので、配線41が固定部分311aに対して作用する力のZ軸成分を低減できる。これにより、配線41の剥離を抑制できる。
[0070]
 なお太陽電池モジュール100としては、配線41が湾曲しているものの、組み立て前の配線41は直線的に延在した状態で位置していてもよい。ラミネート処理において、基板51,52の間隔が所定の間隔となるように調整される際に、配線41が押圧されることで弾性変形して湾曲部分411を形成しても構わない。またラミネート処理において、配線41が弾性変形できれば、配線41の長さについての設計上の誤差が大きくても、この誤差を吸収することができる。
[0071]
 図11は、配線31,41の接合部付近の概略的な構成の一例を拡大して示す断面図である。図11に示すように、配線41の端部412(基板51側の端部)は基板51の一主面51aに沿って延在した状態で位置していてもよい。言い換えれば、端部412の厚み方向が基板51の厚み方向(Z軸方向)に沿うように、端部412が位置していてもよい。端部412の長さ(Y軸方向に沿う長さ)は例えば2[mm]以上且つ40[mm]以下程度に設定され得る。
[0072]
 配線41はこの端部412において配線31の固定部分311aに導通可能に固定された状態で位置していてもよい。具体的には、配線41の端部412の+Z側の主面が配線31の固定部分311aの-Z側の主面に接しており、当該接合面において配線31,41が導通可能に固定される状態で位置している。配線41の端部412が基板51の一主面51aに沿って延在していれば、端部412と固定部分311aとの接合面積を増加させることができる。よって、配線31,41をより強固に固定できる。
[0073]
 また図11の例示では、端部412はその基端側において湾曲部分411の一端と連続している状態で位置している。具体的には、湾曲部分411の基板51側の一端は端部412の一端(基端)に連続している状態で位置している。この形状によれば、配線41の湾曲部分411に対して-Z側からの力が作用したとしても、その力は配線41の端部412に対して基端側から作用する。端部412も弾性変形することができるので、端部412の基端部が配線31から剥離したとしても、端部412の先端部は配線31への固定を維持し得る。したがって、配線41の剥離を抑制しやすい。
[0074]
 この観点では、配線41は例えば図12に示す形状を有していてもよい。配線41は、位置PからZ軸方向に沿って延在する直線部分413と、直線部分413の端(位置Pとは反対側の端)と端部412の基端との間に位置する湾曲部分414と、を有していてもよい。湾曲部分414は直線部分413の当該端から基板51に近づくにつれて、例えば+Y側に湾曲して延在している状態で位置している。端部412は、湾曲部分414の端(直線部分413とは反対側の端)から+Y側に延在している状態で位置している。これによっても、図11の配線41と同様に、配線41の剥離を抑制することができる。
[0075]
 また図11に示すように、配線41は、端部412のうち先端側の領域412aにおいて、配線31の固定部分311aと導通可能に固定された状態で位置しており、端部412のうち基端側の領域412bは配線31の固定部分311aに固定された状態で位置していなくてもよい。言い換えれば、配線41の端部412は先端側の領域412aにおいて配線31を介して基板51に固定された状態で位置しており、基端側の領域412bにおいて配線31および基板51に固定された状態で位置していなくてもよい。領域412aの長さは例えば2[mm]以上且つ20[mm]以下程度に設定され得る。領域412bの長さは例えば1[mm]以上且つ20[mm]以下程度に設定され得る。これによれば、端部412のうち領域412bに相当する部分が弾性変形できるので、湾曲部分411に-Z側の力が生じても、これが端部412のうち領域412aに伝達されにくく、配線41の剥離を抑制することができる。
[0076]
 図13は太陽電池モジュール100Aの他の一例を概略的に示す図である。図13に例示するように、配線41は、交互に反対側に膨らむ複数の湾曲部分411を有していてもよい。図13の例においては、配線41は2つの湾曲部分411を有している。2つの湾曲部分411は、その一端同士が連結されてZ軸方向で連続している状態で位置している。2つの湾曲部分411のうち基板51側に位置する湾曲部分411は+Y側に膨らむように湾曲した状態で位置しており、基板52側に位置する湾曲部分411は-Y側に膨らむように湾曲している状態で位置している。このような配線41も良好な弾性を有する。よって配線41の剥離を抑制できる。
[0077]
 なお湾曲部分411の数は3以上であってもよい。この場合、配線41は、複数の湾曲部分411において、蛇行しながら全体としてZ軸方向に延在することとなる。このような配線41も良好な弾性を有する。
[0078]
 図14は太陽電池モジュール100Aの他の一例を概略的に示す図である。図14に例示するように、配線41はジグザグに延在した状態で位置していてもよい。例えば配線41は位置Pから基板51へと向かって短い直線部分がぎざぎざに屈曲しながら延在している状態で位置している。具体的には例えば、配線41は、その幅方向がX軸方向に沿うように配置され、Z軸方向における異なる位置でX軸方向を折り目として交互に反対側に折り曲げられる状態で位置している。言い換えれば、配線41は、位置Pと基板51との間において、複数の直線部分415と、直線部分415を連結する屈曲部分416とを有している。Z軸方向で隣り合う直線部分415の一方は、Z軸方向に対して+Y側に傾斜し、他方は、Z軸方向に対して+Y側に傾斜している状態で位置している。このような配線41も良好な弾性を有する。よって配線41の剥離を抑制できる。
[0079]
 なお図14の例示では、配線41は位置Pから基板51へ向かって交互に反対側に屈曲しながら延在しているものの、その屈曲部分416の数は1つであってもよい。言い換えれば、配線41は、位置Pと基板51との間に2つの直線部分415と、当該2つの直線部分415を連結する1つの屈曲部分416とを有していてもよい。これによっても、配線41は良好な弾性を有するので、配線41の剥離を抑制できる。
[0080]
 また上述の例では、配線41の形状について説明したものの、配線42についても同様である。
[0081]
 <光電変換セル>
 図15は太陽電池モジュール100Bの構成の一例を概略的に示す断面図である。太陽電池モジュール100Bは基板51と第1太陽電池部1とが互いに離れているという点で、太陽電池モジュール100と相違している。
[0082]
 第1太陽電池部1は例えば結晶型の太陽電池である。第1太陽電池部1として結晶型の太陽電池を採用する場合、図15に例示するように、第1太陽電池部1と基板51との間には、充填部61の一部が介在していてもよい。この場合であっても、配線31,32,41,42は基板51に固定される状態で位置している。したがって、この構造であっても、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2は基板51に固定される。
[0083]
 したがって、太陽電池モジュール100と同様に、ラミネート処理において第1太陽電池部1と第2太陽電池部2との間の位置ずれを抑制することができる。また配線31,32,41,42が基板51にも固定されるので、太陽電池モジュール100と同様に、これらの剥離も抑制できる。
[0084]
 なお図10から図14を参照して説明した配線41の形状は配線31,32にも適用できる。これによれば、熱応力に起因した配線31,32の剥離を抑制することができる。
[0085]
 また上述の例では、配線31,32が基板51の一主面51aに固定された状態で位置し、配線41,42がそれぞれ配線31,32に導通可能に固定された状態で位置しているものの、必ずしもこれに限らない。配線41,42が基板51の一主面51aに固定された状態で位置し、配線31,32がそれぞれ配線41,42に導通可能に固定された状態で位置してもよい。
[0086]
 また上述の例では、配線31,32,41,42が基板51に固定された状態で位置しているものの、必ずしもこれに限らない。配線31,32,41,42は基板52に固定された状態で位置していても構わない。この場合も、第1太陽電池部1および第2太陽電池部2は基板52に固定されるので、ラミネート処理において第1太陽電池部1と第2太陽電池部2との間の位置ずれを抑制できる。また、配線31,32,41,42が基板52に固定されるので、これらの剥離も抑制できる。
[0087]
 以上のように、太陽電池モジュールおよびその製造方法は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この開示がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない多数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

符号の説明

[0088]
 1 第1太陽電池部
 2 第2太陽電池部
 31,32 第1配線(配線)
 41,42 第2配線(配線)
 412 端部
 51 第1板部(板部、基板)
 52 第2板部(板部、基板)
 61 充填部
 100,100A,100B 太陽電池モジュール

請求の範囲

[請求項1]
 太陽電池モジュールであって、
 互いに向かい合って配置される第1板部および第2板部と、
 前記第1板部と前記第2板部との間に位置する第1太陽電池部と、
 前記第1太陽電池部と前記第2板部との間に位置する第2太陽電池部と、
 前記第1太陽電池部と電気的に接続しており、平面視において前記第1太陽電池部と隣り合う位置で前記第1板部に固定されている状態で位置している第1配線と、
 前記第2太陽電池部と電気的に接続しており、平面視において前記第1太陽電池部と隣り合う位置で前記第1板部に固定されている状態で位置している第2配線と、
 前記第1板部と前記第2板部との間に充填されている状態で位置している充填部と
を備える、太陽電池モジュール。
[請求項2]
 請求項1に記載の太陽電池モジュールであって、
 前記第2配線は前記第1板部の厚み方向に弾性変形可能である、太陽電池モジュール。
[請求項3]
 請求項2に記載の太陽電池モジュールであって、
 前記第2配線は、
 板状の形状を有しており、
 前記第1板部から前記厚み方向に対して傾斜した方向に延在する状態で位置している、太陽電池モジュール。
[請求項4]
 請求項2または請求項3に記載の太陽電池モジュールであって、
 前記第2配線は板状の形状を有しており、
 前記第2配線の前記第1板部側の端部は、前記第1板部に沿って延在する状態で位置しており、
 前記第2配線は前記端部において前記第1板部に固定される状態で位置している、太陽電池モジュール。
[請求項5]
 請求項4に記載の太陽電池モジュールであって、
 前記第2配線の前記端部は先端側の領域において前記第1板部に固定され、基端側の領域において前記第1板部に固定されない、太陽電池モジュール。
[請求項6]
 太陽電池モジュールの製造方法であって、
 第1板部の上に第1太陽電池部を配置する第1工程と、
 前記第1工程の後に、前記第1太陽電池部と電気的に接続される第1配線を、前記第1太陽電池部と隣り合う位置で、前記第1板部に固定する第2工程と、
 前記第2工程の後に、第1充填材を前記第1太陽電池部の上に配置する第3工程と、
 前記第3工程の後に、前記第1充填材の上に第2太陽電池部を配置する第4工程と、
 前記第4工程の後に、前記第2太陽電池部に電気的に接続される第2配線を、前記第1太陽電池部と隣り合う位置で、前記第1板部に固定する第5工程と、
 前記第5工程の後に、第2充填材を前記第2太陽電池部の上に配置する第6工程と、
 前記第6工程の後に、前記第2充填材の上に第2板部を配置する第7工程と、
 前記第7工程の後に、前記第1充填材および前記第2充填材を加熱によって溶融するラミネート処理を行って、前記第1板部と前記第2板部との間に充填部を形成する第8工程と
を備える、太陽電池モジュールの製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]