專利名稱：太陽能電池模塊以及太陽能電池模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有通過由導(dǎo)電體連接形成于相鄰的太陽能電池的表面上的集電極， 而相互連接的多個太陽能電池單元的太陽能電池模塊以及太陽能電池模塊的制造方法。
背景技術(shù)：
由于太陽能電池能夠?qū)⒆鳛榍鍧嵡胰≈槐M的能源的太陽光直接轉(zhuǎn)換為電，所以 作為新能源而被期待。當(dāng)將這樣的太陽能電池用作房屋或樓房等的電源的時候，由于一個太陽能電池單 元的輸出小，為幾W，所以通常通過串聯(lián)或并聯(lián)地連接多個太陽能電池單元，而制作成能夠 將輸出提高至數(shù)百W的太陽能電池模塊進行使用。圖1是表示現(xiàn)有的太陽能電池模塊的一 部分的圖。圖2是圖1的X-X’截面圖。多個太陽能電池單元101彼此之間，通過使用布線 141連接形成在各太陽能電池單元101的表面上的集電極(指狀電極111或母線電極121)， 而電連接。集電極印刷成與布線141的寬度大致相同以上的寬度。在此，如圖2所示，布線141是用錫、銀、銅等焊料141b對銅等的低電阻體141a的 周圍覆蓋涂層的導(dǎo)電體。此外，太陽能電池單元101，在玻璃、透光性塑料那樣的具有透光性 的表面部件和由聚對苯二甲酸乙酯等的樹脂薄膜、鋼板或玻璃板等構(gòu)成的背面部件之間， 通過EVA等的具有透光性的填充材料進行密封。在此，例如作為銅箔的布線141和由結(jié)晶 類硅基板構(gòu)成的太陽能電池單元101的線膨脹系數(shù)分別為17. 8ppm/°C、4. 2ppm/°C，差異為 4倍以上。因此，在利用焊接將布線141與在太陽能電池單元101上形成的母線電極121連 接時，由于加熱、冷卻所引起的原材料各自的膨脹、收縮程度不同。其結(jié)果，在太陽能電池單 元101中產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，而產(chǎn)生單元破裂或電極剝離等。特別是，隨著以降低太陽能電池單 元的制造成本為目的而使該太陽能電池單元的厚度變薄，該問題變得嚴重，存在由于太陽 能電池單元的破裂等引起的制造成品率降低的問題。另外，在通過增加布線的厚度而降低布線的串聯(lián)電阻，以提高太陽能電池模塊的 輸出的情況下，也同樣地存在容易發(fā)生太陽能電池單元的彎曲的問題。另外，作為太陽能電池單元的模塊化中的布線的粘結(jié)方法，以往使用可靠性高且 操作性良好的具有熔點183°C的共晶點的鉛和錫的共晶焊料，但近年來從環(huán)境保護的對策 出發(fā)，逐漸替換成不含鉛的焊料材料。而且，現(xiàn)在多使用具有熔點217°C的共晶點的錫和銀 和銅的共晶焊料。在使用錫和銀和銅的共晶焊料的焊接作業(yè)中一般進行左右的加熱。 因此，與現(xiàn)有的鉛錫共晶焊料相比大致高出30°C以上的作業(yè)溫度，越發(fā)難以解決上述太陽 能電池單元的彎曲問題。已經(jīng)提出了以解除由于增厚布線所使用的銅箔而產(chǎn)生的太陽能電池單元的破裂 問題為目的的太陽能電池裝置(例如參照專利文獻1)。
該提案的太陽能電池裝置，在用布線連接多個太陽能電池的太陽能電池裝置中， 在預(yù)先將長度大致相同的布線焊接到太陽能電池單元上之后，通過其它的布線將連接在太 陽能電池單元的受光面?zhèn)群头词芄饷鎮(zhèn)鹊牟季€彼此連接起來。根據(jù)該方法，分別將布線連接在受光面?zhèn)群头词芄饷鎮(zhèn)?，然后將這些布線彼此連 接。因而，通過布線的熱膨脹和收縮在太陽能電池單元施加的壓縮應(yīng)力，僅為一個太陽能電 池單元的份。其結(jié)果，彼此相鄰的太陽能電池單元不會相互拉伸，能夠消除太陽能電池單元 的破裂。專利文獻1 日本特開2002-359388號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述專利文獻1中，使得在一個太陽能電池單元施加的壓縮應(yīng)力為一個 太陽能電池單元份，來消除單元破裂。因而，如果減薄太陽能電池單元的基板，則存在即使 一個電池份的應(yīng)力也可能會由于基板的彎曲而產(chǎn)生單元破裂。此外，如果增厚布線的厚度， 則產(chǎn)生單元破裂的可能性會進一步提高。因此，本發(fā)明鑒于上述課題，其目的在于提供一種能夠抑制伴隨著太陽能電池單 元的薄型化或布線的厚度的增大而變得更顯著的彎曲應(yīng)力、單元破裂和電極剝離等的發(fā)生 的太陽能電池模塊和太陽能電池模塊的制造方法。本發(fā)明的第一特征在于，一種太陽能電池模塊，其具備多個太陽能電池單元，該多 個太陽能電池單元通過由導(dǎo)電體連接形成在相鄰的太陽能電池單元的表面上的集電極，而 相互連接，其中，集電極埋入在導(dǎo)電體中，太陽能電池單元和導(dǎo)電體通過樹脂接合。根據(jù)第一特征涉及的太陽能電池模塊，作為集電極和導(dǎo)電體的粘接材料，由于使 用可在比通過焊接的合金接合低的溫度下進行粘接的樹脂，所以能夠抑制伴隨著太陽能電 池單元的薄型化或布線的厚度的增大而變得更顯著的彎曲應(yīng)力、單元破裂和電極剝離等的 發(fā)生。此外，在第一特征涉及的太陽能電池模塊中，優(yōu)選樹脂覆蓋集電極的側(cè)面。根據(jù)該太陽能電池模塊，能夠進一步抑制彎曲應(yīng)力、單元破裂和電極剝離等的發(fā) 生，能夠防止水分的侵入。此外，在第一特征涉及的太陽能電池模塊中，優(yōu)選在樹脂中含有微粒子。根據(jù)該太陽能電池模塊，由于樹脂覆蓋集電極的周邊，并且粘接導(dǎo)電體和太陽能 電池單元，所以能夠防止水分的侵入，能夠提高導(dǎo)電體的粘接性。本發(fā)明的第二特征在于，一種太陽能電池模塊的制造方法，包括在太陽能電池單 元的表面上形成集電極的工序；以覆蓋集電極的方式配置樹脂的工序；在樹脂上配置與在 相鄰的太陽能電池單元的表面上形成的集電極連接的導(dǎo)電體的工序；和在從導(dǎo)電體上部向 太陽能電池單元的方向施加壓力的同時，加熱該太陽能電池單元的工序。根據(jù)第二特征涉及的太陽能電池模塊的制造方法，作為集電極和導(dǎo)電體的粘接材 料，由于使用可在比通過焊接的合金接合低的溫度下進行粘接的樹脂，所以能夠抑制伴隨 著太陽能電池單元的薄型化或布線的厚度的增大而變得更顯著的彎曲應(yīng)力、單元破裂和電 極剝離等的發(fā)生。此外，在第二特征涉及的太陽能電池模塊的制造方法中，在加熱時，優(yōu)選導(dǎo)電體比集電極軟。根據(jù)該太陽能電池模塊的制造方法，集電極易于埋入導(dǎo)電體內(nèi)部，能夠進一步提 高集電極和導(dǎo)電體的粘接性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠抑制伴隨著太陽能電池單元的薄型化或布 線的厚度的增大而變得更顯著的彎曲應(yīng)力、單元破裂和電極剝離等的發(fā)生的太陽能電池模 塊和太陽能電池模塊的制造方法。


圖1是表示現(xiàn)有的太陽能電池模塊的俯視圖。
圖2是圖1的Χ-Χ’截面的放大圖。
圖3是表示本實施方式涉及的太陽能電池模塊的俯視圖。
圖4是圖1的Α-Α’截面的放大圖。
圖5是圖1的Β-Β’截面的放大圖。
圖6是圖1的C-C’截面的放大圖。
圖7是圖1的D-D’截面的放大圖。
圖8是用于說明本實施方式涉及的太陽能電池模塊的制造方法的截面圖。
圖9是表示其它的實施方式涉及的太陽能電池模塊的俯視圖。
圖10是圖7的Ε-Ε，截面的放大圖。
圖11是圖7的F-F，截面的放大圖。
圖12是圖7的G-G，截面的放大圖。
圖13是圖7的Η-Η’截面的放大圖。
圖14是表示實施例涉及的電阻值的圖表。
圖15是表示實施例涉及的布線的剝離強度的圖表。
圖16是表示實施例涉及的太陽能電池特性的圖表。
圖17是表示實施例涉及的耐濕試驗后的太陽能電池特性的圖表。
圖18是表示實施例涉及的溫度循環(huán)試驗后的太陽能電池特性的圖表。
具體實施例方式接著，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。在以下附圖的記載中，對相同或類 似的部分標注相同或類似的符號。但是，附圖是示意性的附圖，要注意各尺寸的比率與現(xiàn)實 的不同。因而，要參照以下的說明判斷具體的尺寸等。此外，當(dāng)然在附圖相互之間也包含相 互的尺寸的關(guān)系和比率不同的部分。(太陽能電池模塊)參照圖3 圖7對本實施方式涉及的太陽能電池模塊進行說明。圖3是太陽能電 池模塊中的太陽能電池單元的俯視圖，圖4 7分別是圖3的A-A’截面圖、B-B'截面圖、 C-C'截面圖、D-D’截面圖。本實施方式涉及的太陽能電池單元1由厚度0. 15mm左右的單晶硅或多晶硅等的 結(jié)晶類半導(dǎo)體構(gòu)成，是一邊為125mm的大致正方形。在該太陽能電池單元1內(nèi)，存在η型區(qū) 域和P型區(qū)域，在η型區(qū)域和ρ型區(qū)域的界面部分形成有半導(dǎo)體結(jié)部。除此之外，也可以采用具有如下結(jié)構(gòu)即所謂的HIT構(gòu)造的太陽能電池單元1，即，在單晶硅基板和非晶質(zhì)硅層之 間夾入實際上本征的非晶質(zhì)硅層，降低在其界面的缺陷，改善了異質(zhì)結(jié)界面的特性。在太陽能電池單元1的η型區(qū)域的受光面?zhèn)缺砻?以下稱為“受光面”)部分，形 成有受光面集電極。該受光面集電極由與布線(導(dǎo)電體)41連接的母線電極21和指狀電 極11構(gòu)成，指狀電極11與母線電極21交叉、分支而形成。母線電極21跨越太陽能電池單 元1的大致全長而形成兩個。指狀電極11與母線電極21交叉，跨越太陽能電池單元1的 大致整個區(qū)域而形成多個。母線電極21例如形成為0.3mm左右的寬度。指狀電極11例如 以0. Imm左右的寬度，并形成60個左右。這樣的受光面集電極例如通過絲網(wǎng)印刷銀漿并以 一百幾十度的溫度使其固化而形成。如圖4所示，在太陽能電池單元1的背面?zhèn)鹊谋砻?以下稱為“背面)也同樣地設(shè) 置有背面集電極。該背面集電極也由與布線(導(dǎo)電體)42連接的母線電極22和指狀電極 12(參照圖5)構(gòu)成，指狀電極12與母線電極22交叉、分支而形成多個。母線電極22跨越 太陽能電池單元1的大致全長而形成兩個，指狀電極12與母線電極22交叉，跨越太陽能電 池單元1的大致整個區(qū)域而形成多個。母線電極22例如形成為0.3mm左右的寬度。指狀 電極12例如以0. Imm左右的寬度，并形成100個左右。太陽能電池單元1的背面?zhèn)?，由?可以不考慮受光面積的減少，所以能夠形成比受光面集電極多的指狀電極，能夠減少在背 面集電極側(cè)的電阻損失。這樣的背面集電極例如通過絲網(wǎng)印刷銀漿并以一百幾十度的溫度 使其固化而形成。布線41、42通過粘接劑31、32分別粘接在受光面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊哪妇€電極21、22 上。粘接劑31、32以環(huán)氧樹脂為主成分，包含有交聯(lián)促進劑，以使得在180°C的加熱下能夠 迅速促進交聯(lián)，在15秒左右完成固化。該粘接劑31、32的厚度為0. 01 0. 05mm,寬度考慮 入射光的遮蔽，優(yōu)選為與布線41的寬度相同以下。在該實施方式中，作為粘接劑31、32，使 用寬度1. 5mm、厚度0. 02mm的帶狀薄膜片。另外，作為粘接劑31、32，對使用以環(huán)氧樹脂為 主成分的粘接劑進行了說明，但也可以是能夠在比焊接低的溫度、優(yōu)選以200°C以下的溫度 下進行粘接的、不明顯妨礙生產(chǎn)率那樣的在20秒鐘左右完成固化的粘接劑。例如除了固化 溫度低、能夠?qū)釕?yīng)力的減輕作出貢獻的丙烯酸類樹脂、柔軟性高的聚氨脂類等的熱固化 性樹脂粘接劑之外，也能夠使用EVA樹脂類、合成橡膠等的熱可塑性粘接劑、能夠進行低溫 下的接合作業(yè)的環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、或聚氨脂樹脂為主劑混合固化劑而粘接的兩種液 體反應(yīng)類粘接劑等。此外，在由樹脂構(gòu)成的粘接劑中，也可以含有微粒子。微粒子為2 30 μ πιΦ，優(yōu)選 為平均粒徑IOym左右的大小。作為微粒子，能夠使用鎳、帶有金涂層的鎳、或者在塑料中 混合涂層有導(dǎo)電性金屬例如金等的粒子的物質(zhì)。此外，布線41、42是寬度2. 0mm、厚度0. 15mm的導(dǎo)電體。布線41、42由作為芯材的 銅箔41a，和作為芯材的表面層的軟導(dǎo)電體41b構(gòu)成。軟導(dǎo)電體41b通過在銅箔41a的表面 上鍍厚度IOym左右的錫而形成。布線41、42在相互相鄰的太陽能電池單元1之間折曲地 使用。另外，在本實施方式中，作為構(gòu)成布線41、42的軟導(dǎo)電體41b材料使用錫，但基本上 優(yōu)選是比集電極(母線電極21或指狀電極11)軟的導(dǎo)電體，且使用在樹脂粘接劑固化的溫 度下軟化的材料。具體而言，如表1所示，也能夠使用包含降低了熔點的共晶焊料，軟的導(dǎo)
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[表 1]
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池模塊，通過由導(dǎo)電體連接形成在相鄰的太陽能電池單元的表面上的 集電極而相互電連接，該太陽能電池模塊的特征在于所述導(dǎo)電體通過由樹脂構(gòu)成的粘接劑接合在所述太陽能電池單元的表面， 所述集電極和所述導(dǎo)電體通過直接接合而電接合。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于 所述集電極包括指狀電極，所述指狀電極通過與導(dǎo)電體直接接合而電接合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其特征在于 在所述粘接劑中含有微粒子。
4.一種太陽能電池模塊的制造方法，其包括使用由樹脂構(gòu)成的粘接劑，在太陽能電池 單元的表面上形成的集電極上接合導(dǎo)電體的工序，該太陽能電池模塊的制造方法的特征在 于，包括通過向所述太陽能電池單元的方向在所述導(dǎo)電體上施加壓力，使所述粘接劑從所述集 電極和所述導(dǎo)電體的粘接界面流動排出，使所述集電極與所述導(dǎo)電體直接接合而電接合的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于 所述集電極包括指狀電極， 使所述指狀電極與所述導(dǎo)電體直接接合而電連接。
6.如權(quán)利要求4或5所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于 中含有微粒子。
7.如權(quán)利要求4或5所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于 劑，使用預(yù)先整形為帶狀薄膜片的形態(tài)的粘接劑。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于 作為所述粘接劑，使用預(yù)先整形為帶狀薄膜片的形態(tài)的粘接劑。
9.如權(quán)利要求4或5所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于 劑，使用漿狀的粘接劑。
10.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于作為所述粘接劑， 使用漿狀的粘接劑。在所述粘接劑 作為所述粘接作為所述粘接
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池模塊以及太陽能電池模塊的制造方法。太陽能電池模塊，其具備多個太陽能電池單元，該多個太陽能電池單元通過由布線(41a、41b)連接形成在相鄰的太陽能電池單元的表面上的母線電極(21)，而相互連接。母線電極(21)埋入在布線(41b)中，太陽能電池單元(1)和布線(41b)通過樹脂接合。
文檔編號H01L31/0224GK102122677SQ201110034938
公開日2011年7月13日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者岡本重之, 吉嶺幸弘, 角村泰史 申請人:三洋電機株式會社