JP5116836B2 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。

近年、太陽電池の市場拡大に伴い、高温下、低温下などの種々の環境に耐え得る太陽電池モジュールが求められている。太陽電池モジュールは、一般に、透光性基板、透光性基板上に設けられる、太陽電池素子間をインナーリードで電気的に接続してなる太陽電池ストリング、および太陽電池ストリング上に設けられる裏面シートで構成されている。

太陽電池モジュールの耐久性を阻害する原因の一つに、太陽電池素子とインナーリードとの接合部の剥離が挙げられる。このような剥離が生じると、太陽電池素子とインナーリードとの接触面積が減少し、接合部における抵抗損失が増大し、太陽電池モジュールの出力低下が引き起こされる。

このような課題を解決するために、例えば、特開平２−２９５１７４号公報（特許文献１）では、太陽電池素子間を接続するインナーリードに撓みを設けることにより、熱ストレスを吸収し、太陽電池素子からのインナーリードの剥離を抑制する技術が提案されている。

本発明の目的は、太陽電池素子からのインナーリードの剥離が抑制された、耐久性に優れた太陽電池モジュール、およびその製造方法を提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子と、隣り合う太陽電池素子を跨ぐように配置され、前記隣り合う太陽電池素子を電気的に接続するインナーリードと、前記インナーリードと前記太陽電池素子との間に介在されるように配置される接合材と、を有する太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを覆う封止材と、前記インナーリードの太陽電池素子接合側に設けられ、かつ前記接合材の非接合領域に配置される、前記封止材よりも熱膨張率の低い樹脂材と、を有する。

上記太陽電池モジュールは、インナーリードの太陽電池素子接合側に設けられ、インナーリードと太陽電池素子との間に介在される接合材の非接合領域に、封止材より熱膨張率が低い樹脂材（接合保護樹脂材）を配置することによって、例えば、インナーリードと太陽電池素子との間の接合材の非接合領域に封止材が入りこむことを抑制する。これにより、封止材が接合材の非接合領域に入り込んだ状態において、太陽電池モジュールを使用した場合に、封止材が熱膨張・熱収縮を繰り返すことによって生じる、太陽電池素子からのインナーリードの剥離が抑制される。すなわち、耐久性に優れた太陽電池モジュールが得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール２０の分解斜視図である。 インナーリード２による複数の太陽電池素子１同士の接続の様子を示す図である。 太陽電池モジュール２０において２つの太陽電池素子１が隣り合う部分の拡大断面図である。 接合材の非接合領域１０の一部のみが接合保護樹脂材１１によって塞がれた状態を示す図である。 製造装置１００の外観斜視図である。 製造装置１００において太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定する様子を説明するための分解斜視図である。 太陽電池素子１とインナーリード２との接合を行う様子と接合保護樹脂材１１の付着を行う様子とを示す断面図である。 太陽電池素子１と接触する側の端部にテーパー１１９を有するように開口部１１２が形成された第二の固定部材１０６を例示する断面図である。 第１の実施の形態の変形例に係る、製造装置１００において太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定する様子を説明するための分解斜視図である。 製造装置２００の外観斜視図である。 製造装置２００において太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定する様子を説明するための分解斜視図である。 第２の実施形態に係る、太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定した状態と、接合保護樹脂材１１の付着を行う様子とを示す断面図である。 第３の実施形態に係る、太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定した状態で接合保護樹脂材１１の付着を行う様子を示す断面図である。

＜第１の実施形態＞
≪太陽電池モジュールの概略構成≫
本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール２０は、図１および図２に示すように、平面的に配置された複数の太陽電池素子１をインナーリード２で接続してなる太陽電池ストリング３を封止材４で封入し、この封入体を透光性基板５と裏面シート（裏面保護フィルム）６との間に配置されてなる。

本実施形態の太陽電池素子１は、出力取出電極であるＮ電極（負電極）７ａとＰ電極（正電極）７ｂとがともに非受光面側（裏面側）に設けられた、バックコンタクト型（ＢＣ型）の構造を有している。

太陽電池素子１としては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜太陽電池、結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスシリコンを形成した太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、あるいはＣｄＴｅ太陽電池などが用いられる。これらの中でも、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜太陽電池、または結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスシリコンを形成した太陽電池が好適に使用される。太陽電池素子１の厚さは、例えば１５０μｍ〜２５０μｍ程度である。

インナーリード２としては、例えば銅やアルミニウムのような低抵抗配線材などが用いられる。この低抵抗配線材の表面に、メッキやディッピングにより２０μｍ〜７０μｍ程度の厚みではんだコートしたものを、適当な長さに切断して用いてもよい。なお、図２においては、略直線状のインナーリード２を例示しているが、太陽電池素子１との接合部以外の部分が太陽電池素子１と接触しないように屈曲部や切欠き部を設けたインナーリード２を用いてもよい。係る屈曲部や切り欠き部を有するインナーリード２を用いた場合、太陽電池モジュール２０を設置した状態において、温度変化により生じる、熱膨張・収縮による応力が緩和される。

インナーリード２の大きさは特に制限されない。例えば、一般的な１５０ｍｍ角程度の多結晶シリコン太陽電池を太陽電池素子１として使用する場合、インナーリード２は、幅が１ｍｍ〜３ｍｍ程度、厚さが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、長さが２５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度である。

インナーリード２は、隣り合う太陽電池素子１の境界部を跨ぐように配置され、隣り合う太陽電池素子１を電気的に接続する。具体的には、太陽電池素子１に配置される電極に接合される。例えば、図２においては、一方の太陽電池素子１ａのＮ電極７ａと、太陽電池素子１ａと隣り合う太陽電池素子１ｂのＰ電極７ｂとを一直線上に位置するように配置し、これらのＮ電極７ａおよびＰ電極７ｂに略直線状のインナーリード２を配置して接続される。太陽電池素子１における電極パターンは、太陽電池素子１の配置とインナーリード２の形状とに応じて適宜設定すればよい。

封止材４として用いる樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの透明な熱硬化性樹脂を用いるのが好適である。あるいは、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化の特性を持たせた樹脂を用いてもよい。例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂やＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）などが利用可能である。

図３に示すように、太陽電池素子１とインナーリード２との接合部９は、太陽電池素子１、具体的には、太陽電池素子１上に配置される電極とインナーリード２とを、接合材８により接続されている。このように、接合材８は、インナーリード２と太陽電池素子１との間に介在されるように配置されている。接合材８としては、はんだ（例えば、共晶はんだ、鉛フリーはんだ）などが好適に用いられる。なお、図３においては、屈曲部を有するインナーリード２が用いられている。なお、本明細書で用いる接合材の接合領域は、具体的には、太陽電池素子とインナーリードとが接合材により接合されている領域のことであり、接合材の非接合領域は、太陽電池素子とインナーリードとが接合材により接合されていない領域のことである。

本実施形態に係る太陽電池モジュール２０は、さらに、インナーリード２の太陽電池素子接合側であって、接合材８の非接合領域１０（以下、単に非接合領域１０という）に、封止材４よりも熱膨張率の低い接合保護樹脂材１１が配置される。この接合保護樹脂材１１は、封止材４が太陽電池素子１とインナーリード２との間の接合材８の非接合領域１０に入り込むことを抑制するためである。したがって、接合保護樹脂材１１は、少なくともインナーリード２と前記太陽電池素子１との間に配置されることが好ましい。封止材４が非接合領域１０に入り込むことをさらに抑制する観点から、太陽電池素子１とインナーリード２との両方に接触するように接合保護樹脂材１１を配置することが好ましい。これにより、非接合領域１０は接合保護樹脂材１１によって塞がれた状態となる。本実施形態に係る太陽電池モジュール２０においては、このように接合保護樹脂材１１が封止材４の非接合領域１０の進入を抑制することにより、非接合領域１０に侵入した封止材４が熱膨張・熱収縮を繰り返すことによって引き起こし得るインナーリード２の太陽電池素子１からの剥離が抑制される。例えば、封止材４としてＥＶＡを用いる場合、接合保護樹脂材１１としては、（ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂）などが用いられる。なお、接合保護樹脂材１１としてＵＶ硬化樹脂を用いる場合、吐出させた未硬化の接合保護樹脂材１１に対し紫外線を数秒〜数十秒間照射すれば硬化するので、高い生産効率が得られる。あるいは、接合保護樹脂材１１として、熱硬化性樹脂を用いることもできる。

なお、非接合領域１０においては、特に太陽電池素子１の側端部１ｅに近い場所ほど封止材４が入り込みやすいので、少なくともこの部分を接合保護樹脂材１１にて塞ぐことが特に好ましい。図３においては、非接合領域１０の全体が接合保護樹脂材１１によって塞がれた場合を例示している。図４は、非接合領域１０の一部のみが接合保護樹脂材１１によって塞がれ、接合材８と接合保護樹脂材１１との間に空隙１２が存在する場合を例示している。図４に示す場合においても、非接合領域１０への封止材の侵入は十分に抑制される。なお、太陽電池素子の側端部１ｅとは、太陽電池素子の主面における側部または端部のことをいう。

好ましくは、図３に示すように、接合保護樹脂材１１は、インナーリード上（太陽電池素子接合側）であって、隣り合う太陽電池素子１の境界部近傍に形成される隣り合う接合材８の接合領域の間に、連続して配置される。これにより、封止材４が充填される際に、インナーリード２に沿ってそれぞれの太陽電池素子１の非接合領域１０に封止材４が侵入することを、効果的に抑制することができる。

さらに、接合保護樹脂材１１は、着色剤を含んでもよい。着色剤として、酸化チタンやコバルト系酸化物などの金属酸化物や、金属粉などの無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、レーキ系の有機顔料などが挙げられる。特に、図３に示すように、接合保護樹脂材１１をインナーリード２の上に連続させて配置する場合には、接合保護樹脂材１１に太陽電池素子１の受光面の色と類似の色を呈する着色剤を含むようにすることにより、インナーリード２の光の反射を抑制し、太陽電池モジュール２０の外観を向上させる効果が得られる。

以上のように、本実施の形態によれば、太陽電池素子１とインナーリード２との間であって、接合材８による接合がなされていない非接合領域１０に、封止材４よりも熱膨張率の低い接合保護樹脂材１１を介在させることで、非接合領域１０に封止材４が入り込むことを抑制するので、係る熱膨張や熱収縮による封止材４の侵入に起因した、太陽電池素子１からのインナーリード２の剥離（接合領域の減少）が好適に抑制される。

≪太陽電池モジュールの製造方法≫
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール２０の製造方法について説明する。この製造方法は、複数の太陽電池素子１とインナーリード２とを接合材８を介した状態で当接固定させる工程と、接合材８を加熱溶融させることによって、太陽電池素子１とインナーリード２とを接合する工程と、インナーリードの太陽電池素子接合側であって、かつ前記接合材の非接合領域１０に、前記封止材よりも熱膨張率の低い樹脂を付着させる工程と、を包含し、さらに太陽電池素子１とインナーリードとが電気的に接続された太陽電池ストリング３を封止材４により封止した状態で透光性基板５と裏面シート６との間で挟持しこれらを一体化させる工程を包含し得る。上記固定工程、上記接合工程、および上記付着工程については、図５に示すような製造装置１００が用いられる。

製造装置１００は、主に、上記固定工程を行う固定手段１１０と、上記接合工程を行う加熱手段１２０と、付着工程を行う付着手段１３０とから構成されている。なお、以降の説明において、製造装置１００における保持固定の対象となる太陽電池素子１とインナーリード２とを併せて保持対象Ａとも称する。

固定手段１１０は、図５および図６に示すように、第一の固定部材１１１と、第二の固定部材１１２と、押圧プレート１１３とを主として備える。第一の固定部材１１１には、貫通孔１１４が列状に形成されており、押圧プレート１１３上には、貫通孔１１４を挿通するような押さえ棒１１５が貫通孔１１４に対応して配設されている。また、第二の固定部材１１２には、付着工程の際に用いられる開口部１１６が設けられている。

第一の固定部材１１１は、第二の固定部材１１２との間で保持対象Ａを挟持する際に、保持対象Ａを下方から支持する。第一の固定部材１１１の材料としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属、軽金属、セラミック板などが用いられる。

なお、太陽電池素子１の裏面電極（Ｎ電極７ａおよびＰ電極７ｂ）との間で生じる熱ストレスを緩和することを目的として、図７に示すような断面視波状のインナーリード２を用いる場合は、第一の固定部材１１１の挟持面１１１ａの断面形状も、インナーリード２の断面形状は波状が好ましい。

第一の固定部材１１１は、例えば、保持対象Ａを挟持する挟持面１１１ａの四方端部の近傍に、第二の固定部材１１２を案内するためのガイド１１１ｇを設けてもよい。

さらに、第一の固定部材１１１の挟持面１１１ａからその反対面にかけて形成される貫通孔１１４は、押圧プレート１１３上に配設される押さえ棒１１５を挿通させるための孔であり、インナーリード２の配置位置に対応させて形成される。図６においては、直線状のインナーリード２に対応させて、貫通孔１１５も直線状に配列される。係る貫通孔１１５の配列は、接合の際のインナーリード２の位置決めに利用可能である。

第一の固定部材１１１が押圧プレート１１３の上に載置される際には、押さえ棒１１５が対応する貫通孔１１４に挿通されるとともに、図７に示すように、押さえ棒１１５の先端が挟持面１１１ａから突出するようになっている。これにより、第一の固定部材１１１と第二の固定部材１１２とによって保持対象Ａを挟持した挟持体が押圧プレート１１３の上に載置されると、第一の固定部材１１１に代わり、棒状部材である押さえ棒１１５がインナーリード２を支持するようになる。なお、押さえ棒１１５はバネを備えていることが好ましい。バネにより、インナーリード２が太陽電池素子１に向かって適切な力で押し付けられるようになる。

第二の固定部材１１２は、保持対象Ａの上方に配置される部材である。第二の固定部材１１２は、加熱手段１２０において発生させた熱を接合材８へ効率よく与えることができる材料にて構成される。例えば、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料のほか、加熱手段１２０の構成によっては、ガラスなどの光透過性が高い材料も用いることができる。例えば、加熱手段１２０として赤外線照射装置を用いる場合であれば、赤外線を効率良く透過する部材、例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス及び石英ガラスなどのガラス材料で第二の固定部材１１２を構成することが好ましい。特に、表面に傷が生じて赤外線の透過率が低下することを抑制する観点からは、強化ガラスを用いるのが好ましい。

第二の固定部材１１２の自重を、第一の固定部材１１１との間で保持対象Ａの固定に利用する場合には、太陽電池素子１にクラックなどを生じさせない重さを有する第二の固定部材１１２を用いるようにすることが好ましい。例えば、太陽電池素子１に加わる応力が０．７５ｇ／ｃｍ²〜２．５ｇ／ｃｍ²となるような厚みを有する第二の固定部材１１２が用いられる。なお、第二の固定部材１１２は、位置ずれが生じない範囲で上述の要件よりも軽くてもよい。

また、第二の固定部材１１２には、図５および図６に示すように、開口部１１６が設けられている。開口部１１６は、第一の固定部材１１１と第二の固定部材１１２との間で保持対象Ａを挟持した際に、隣り合う太陽電池素子１の側端部１ｅの近傍（つまりは接合保護樹脂材１１の付着対象部位）が位置する箇所に、設けられてなる。開口部１１６は、太陽電池素子１とインナーリード２との非接合領域１０への接合保護樹脂材１１の付着処理を行うために設けられる。

開口部１１６が設けられていることにより、第一の固定部材１１１と第二の固定部材１１２との間で保持対象Ａを挟持している状態でも保持対象Ａの一部が露出することから、保持対象Ａが周囲の雰囲気に接することによって冷却される冷却効果を得ることができる。例えば、開口部１１６からの保持対象Ａの露出部分の温度よりも雰囲気温度の方が低い場合には、接合材８を加熱溶融させることによって太陽電池素子１とインナーリード２とを接合する際にインナーリード２の熱膨張・収縮に伴って残留する応力を、低減することができる。なお、係る冷却効果を高めることを目的として、開口部１１６を接合保護樹脂材１１の付着対象部位が露出する箇所以外にを設けてもよい。係る場合、加熱後の放熱に要する時間が短縮されるので、太陽電池モジュール２０の生産効率が向上する。

なお、太陽電池素子１の挟持に支障が生じない限り、開口部１１６の形状および大きさは、特に限定されるものではない。例えば、図５および図６においては、開口部１１６が単純な円柱状を有する場合を例示している。

一方、図８に示すようにテーパー１１７を有する開口部１１６であってもよい。この場合、開口部１１６の周辺で太陽電池素子１に加わるせん断力が低減される。なお、第二の固定部材１１２の開口部１１６の大きさおよび形状によって、太陽電池素子１に加わる応力を調整するようにしてもよい。

押圧プレート１１３の材料としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属、軽金属、セラミック板などが用いられる。

係る構成を有する製造装置１００において、保持対象Ａである太陽電池素子１とインナーリード２との保持固定を行うにあたっては、まず、太陽電池素子１とインナーリード２との間であって、両者の接合対象位置（接合領域となる位置）に、あらかじめ溶融前の接合材８を介在させる。これは、例えばインナーリード２に予め被覆されたはんだを用いてもよいし、あるいはインナーリード２の接合位置にはんだペーストを新たに塗布してもよい。なお、はんだ付けを良好にするため、太陽電池素子１の接合対象位置であるＮ電極７ａおよびＰ電極７ｂに、あらかじめフラックスを塗布しておくようにしてもよい。そして、第一の固定部材１１１の上に接合材８を介在させた保持対象Ａを載置し、その上からガイド１１１ｇに沿って第二の固定部材１１２を載置することによって、該保持対象Ａを上下から挟持する。そして、これにより得られた挟持体を、押圧プレート１１３の上に載置する。挟持体が押圧プレート１１３の上に載置された後は、押さえ棒１１６と第二の固定部材１１２とによって保持対象Ａが挟持される。

加熱手段１２０は、太陽電池素子１とインナーリード２との間に介在されるはんだなどの接合材８を溶融させる目的で設けられる。これによって、太陽電池素子１とインナーリード２とが接合される。加熱手段１２０は、保持対象Ａが、押圧プレート１１３の押さえ棒１１５と第二の固定部材１１２とによって保持されている状態で、接合材８を加熱溶融できるように設けられる。また、図５に示すように、加熱手段１２０は、レール１４０にて案内されることで水平方向に移動自在なアーム１４１に付設されてなる。

加熱手段１２０としては、例えば、赤外線照射装置、赤外線と同様に高いエネルギー密度を有する半導体レーザーやＹＡＧレーザーなどのレーザー光を照射する照射装置（レーザー光源）、熱風印加装置、昇温機構を備える挟持装置などが挙げられる。複数の加熱手段１０８を併用することによって生産効率を高めることがより好ましい。

本実施形態のように、接合材８による接合の対象が、インナーリード２との接合部の位置決め精度が求められるバックコンタクト型の太陽電池素子１である場合、加熱手段１２０としては、力学的な負荷が小さい赤外線照射装置を用いることが好ましい。特に、第二の固定部材１１２がガラスで構成される場合であれば、赤外線照射装置としては、ガラスを透過する近赤外線を照射可能なものを用いることが好ましい。近赤外線の照射は、被加熱物に高いエネルギー密度を与え、比較的短時間で被加熱物の温度を上昇させるという作用効果を有していることから、接合材８の加熱溶融を近赤外線によって行った場合には、加工速度の向上と電力消費量の低減とが実現される。近赤外線の光源としては、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが利用可能である。

加熱手段１２０は、第二の固定部材１１２の上方から保持対象Ａの接合対象位置に向けて（接合対象位置の上に設けられた開口部１１６に向けて）近赤外線を照射し、第二の固定部材１１２を通じて太陽電池素子１の裏面側に位置する接合材８を加熱溶融させることによって、太陽電池素子１（厳密にはそのＮ電極７ａおよびＰ電極７ｂ）とインナーリード２とを接合させる。

図７（ａ）に示すように、第二の固定部材１１２の上方に備わる加熱手段１２０からの近赤外線の照射と該加熱手段１２０の移動とを繰り返すことにより、あるいは、加熱手段１２０を水平方向に移動させつつ近赤外線を連続的に照射することにより、複数の接合対象位置において順次に接合材８を加熱溶融させ、太陽電池素子１とインナーリード２との接合部を形成することができる。

本実施形態においては、このように、太陽電池素子１とインナーリード２との接合部の形成を、太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定した状態で行うので、両者の熱膨張係数の差によって接合位置のずれが発生することが抑制される。

熱風印加装置を用いる場合には、太陽電池素子１およびインナーリード２が熱風と直接に接触するように、第二の固定部材１１２の開口部１１６を大きくすることによってインナーリード２の露出部を増やすことが好ましい。

昇温機構を備える挟持装置を用いて太陽電池素子１を両面から挟持した状態で加熱する場合には、挟持装置による受光面と裏面の挟持位置を合わせることによって、挟持位置のズレに起因するせん断力によって太陽電池素子１が破損することを抑制することが好ましい。

付着手段１３０は、樹脂吐出手段１３１と、カメラ１３２と、ＵＶ照射手段１３３とを主として備える。図５に示すように、これらの構成要素は、レール１４０にて案内されることで水平方向に移動自在なアーム１４１に、付設されてなる。これにより、各構成要素は、レール１４０に案内されることにより水平方向に移動可能とされてなる。なお、図５においては、共通するアーム１４１にこれらの構成要素が付設されてなる態様を示しているが、これは必須ではなく、それぞれの構成要素に対応させて個別の移動手段が設けられる態様であってもよい。

樹脂吐出手段１３１は、例えばインクジェットヘッドである。例えば、インクジェットヘッドとしては、電極パターニングの塗装などに用いられる高精細出力が可能なものを用いることが好適である。樹脂吐出手段１３１は、図示しない樹脂供給部から供給される未硬化の接合保護樹脂材１１を、押圧プレート１１３上に保持固定されている保持対象Ａの吐出対象位置に対して吐出させる。具体的には、第二の固定部材１１２に設けられた開口部１１６において、太陽電池素子１の両端の非接合領域１０近傍あるいはさらにその間に露出しているインナーリード２に対し、樹脂吐出手段１３１は接合保護樹脂材１１を吐出し、これを付着させる。

係る樹脂吐出手段１３１は、保持対象Ａに非接触の状態でその吐出対象位置に対し接合保護樹脂材１１を吐出するので、係る吐出の間、インナーリード２にはほとんど外力が作用しない。すなわち、樹脂吐出手段１３１をインクジェットヘッドにより構成することは、太陽電池素子１とインナーリード２との接合部９の破損を防止する点において好適である。

なお、本実施の形態のように、バックコンタクト型の太陽電池素子１を複数接続して太陽電池モジュール２０を形成する場合、図５に示すように、接続に用いる個々のインナーリード２は同一の高さ位置において太陽電池素子１と接合されるので、樹脂吐出手段１３１の吐出対象位置も一定の高さ位置にあることになる。従って、本実施の形態の場合、一般には高さ方向の制御が複雑なインクジェットヘッドを樹脂吐出手段１３１として用いているにもかかわらず、その高さ方向の制御は簡素化される。

カメラ１３２は、樹脂吐出手段１３１の吐出対象位置を特定する際に用いられる。例えば、カメラ１３２によって得られる撮像画像に基づいてインナーリード２の位置を検出し、係る検出結果に従って樹脂吐出手段１３１からの接合保護樹脂材１１の吐出位置を決定するようにすることで、接合保護樹脂材１１を非接合領域１０に精度よく付着させることができる。

ＵＶ照射手段１３３は、接合保護樹脂材１１としてＵＶ硬化樹脂が用いられる場合に、樹脂吐出手段１３１から吐出された後の未硬化の接合保護樹脂材１１に対し紫外光を照射することによって、これを硬化させる手段として備わる。ＵＶ照射手段１３３は、例えば水銀ランプなどによって実現される。吐出させた未硬化の接合保護樹脂材に対しＵＶ照射手段１３３から紫外線を数秒〜数十秒間照射すれば接合保護樹脂材は硬化するので、高い生産効率が得られる。

加熱手段１２０により接合材８の加熱溶融を行った後、接合保護樹脂材１１を非接合領域１０に付着させるにあたっては、カメラ１３２による撮像により吐出位置を決定しつつ、図７（ｂ）に示すように、第二の固定部材１１２の上方に備わる樹脂吐出手段１３１から、開口部１１６内の非接合領域１０およびインナーリード２の露出部に対し接合保護樹脂材１１を吐出させる。これによって、接合保護樹脂材１１を精度よく非接合領域１０に付着させることができる。

なお、接合保護樹脂材１１として熱硬化性樹脂を用いる場合には、吐出後に熱風乾燥を行うための手段が適宜設けられればよい。

接合保護樹脂材１１を付着させる手法としては、上述の樹脂吐出手段１３１を利用する態様の他に、ハケ塗り、ディスペンサー、ハンコ、テープ貼り付けのなど手法が利用可能である。例えば、テープ貼り付けは、乾燥や硬化などの別工程を有しない簡素な手法であるため、接合保護樹脂材１１の付着位置に高い精度が要求されない場合には好ましい。

以上のように、本実施形態においては、製造装置１００を用い、太陽電池素子１とインナーリード２とを保持固定した状態を保ちつつ、接合材８の加熱溶融による両者の接合と、非接合領域１０への接合保護樹脂材１１の付着とを一の装置によって行うようにしている。

これにより、接合時の熱によって太陽電池素子１が変形することが抑制される。また、接合保護樹脂材を付着させない場合、接合処理後の搬送の際に、太陽電池素子１の位置ずれが生じうるが、本実施の形態によれば、係る位置ずれが抑制される。これにより、インナーリード２の接続位置のズレによって生じるリーク電流もしくは短絡が抑制されるので、太陽電池素子１とインナーリード２との接合の信頼性が向上する。

しかも、接合保護樹脂材１１の付着工程を、接合材８の加熱溶融による太陽電池素子とインナーリードとの接合工程よりも後で行うようにしているので、加熱されたインナーリード２が熱膨張・熱収縮することによって、付着させた接合保護樹脂材１１への亀裂や剥離の発生が低減される。

＜第一の実施の形態の変形例＞
第一の固定部材１１１においては、保持対象Ａを挟持する挟持面１１１ａに、図示しない所定の気孔を設け、該気孔を通じて負圧を発生させる機構を設けることが好ましい。第一の固定部材１１１と第二の固定部材１１２との間に保持対象Ａを挟持させた状態で挟持面１１１ａに負圧を与えると、保持対象Ａが挟持面１１１ａに吸着固定される。これにより、保持対象Ａの位置ズレが抑制される。

あるいはまた、第一の固定部材１１１においては、挟持面１１１ａに、外方と通気可能な図示しない排気溝や排気孔を設けることが好ましい。これによって、保持対象Ａを保持した後、あらかじめ接合対象位置に介在させてあった接合材８を加熱溶融させる際に生じるフラックスガスを外方に排出させることができ、フラックスガスの付着による各部材の汚れを抑制することができる。これは、不良率を低減させる効果がある。より効率的にフラックスガスを排出するために、例えば、第一の固定部材１１１の外側に、上述の排気溝や排気孔から排出されるガスを吸気する機構を別途設けてもよい。

生産効率を高める観点からは、接合材８の加熱溶融を行うに先立ち、接合材８あるいはその周囲があらかじめ所定温度になるように予熱しておくことが好ましい。例えば、押圧プレート１１３、第一の固定部材１１１あるいは第二の固定部材１１２に、予熱装置を組み込むようにすることで、これは実現される。雰囲気温度が低い場合、太陽電池素子１とインナーリード２とを接続するために加えられた熱の一部が周囲に放出されることにより接合不良が発生することがあるが、予熱を行うことにより、係る不良が効果的に抑制される。

図９に示す第一の固定部材１１１には、インナーリード２を嵌合可能な溝１１７が形成されてなる。係る溝１１７は、インナーリード２の厚みよりも大きな深さにて形成されてなる。また、図９においては、図示しないが、溝１１７の底面から反対面にかけて、貫通孔１１５が設けられる。

このような第一の固定部材１１１を用いる場合、太陽電池素子１とインナーリード２とを接合するにあたっては、インナーリード２を溝１１７に嵌め込んだ第一の固定部材１１１と第二の固定部材１１２とによって太陽電池素子１が挟持される。係る第一の固定部材１１１を用いる場合も、挟持体が押圧プレート１１３上に載置されると、それぞれの押さえ棒１１５が対応する貫通孔１１４に挿通されるとともに、図８に示すように、押さえ棒１１５の先端が挟持面１１１ａから突出するようになっている。

これにより、挟持体を押圧プレート１１３に載置する前には太陽電池素子１とインナーリード２とは当接せず、挟持体が押圧プレート１１３に載置されてはじめて太陽電池素子１とインナーリード２とが当接するので、太陽電池素子１およびインナーリード２に押圧負荷が加わる時間が短縮できるほか、接合処理前に太陽電池素子１とインナーリード２とに不要な負荷を与えて破壊してしまうことが好適に抑制される。

第二の固定部材１１２において保持対象Ａを挟持する挟持面には、エンボス加工を施しておくのが好ましい。一方、第二の固定部材１１２の上面には、反射塗料を塗布するなどして遮光性を付与しておくことが好ましい。これらによって、太陽電池素子１とインナーリード２とを接合する際の太陽電池素子１の温度分布を適切に制御することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態として、素子の両面に電極を有する太陽電池素子１を用いて太陽電池モジュールを構成する場合について説明する。より詳細には、本実施形態に係る太陽電池素子１は、一方の面に受光面電極（図示省略）を有し、他方の面に裏面電極（図示省略）を有するものとする。係る場合、隣り合う太陽電池素子１を接合するには、一方の受光面電極と他方の裏面電極とをインナーリード２によって接続する必要がある。このような態様にてインナーリード２を配置する場合には、太陽電池素子１に対するインナーリード２の応力を両面で均衡させる観点から、両面におけるインナーリード２の形状を同じにすることが好ましい。例えば、一方に配置されるインナーリード２の形状を直線状にする場合には、他方に位置されるインナーリード２の形状も同様に直線状にする（図１１および図１２参照）。あるいは、一方のインナーリード２を波状にする場合には、他方のインナーリード２も波状にして、両面における波の位置が一致するようにする。このようにすると、インナーリード２からの応力が太陽電池素子１の両面で均衡するので、太陽電池素子１に反りなどの変形が生じることが抑制される。

以下、本実施形態において実現される、太陽電池素子１とインナーリード２との接合と、非接合領域１０への接合保護樹脂材の付着とについて、これに用いる製造装置２００を含め、説明する。なお、以下においては、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を奏する構成要素については詳細な説明を省略する。

製造装置２００は、製造装置１００と同様に、太陽電池素子１とインナーリード２との接合と、接合保護樹脂材１１の付着とを行う際に使用される。製造装置２００も、製造装置１００と同様に、保持対象Ａを保持固定するための構成要素として、第一の固定部材１１１と、第二の固定部材１１２と、押圧プレート１１３とを主として備える。これらはいずれも、基本的には第１の実施形態と同様の材質からなるが、接合対象とする太陽電池素子１の構造の相違に応じて、その構造は異なっている。

第一の固定部材１１１においては、挟持面１１１ａのインナーリード２の配置位置に、インナーリード２を嵌合可能な溝１１７がインナーリード２の厚みと同じ深さに形成されてなる。また、溝１１７の底面から反対面にかけて、貫通孔１１５が設けられてなる。

そして、押圧プレート１１３には、係る貫通孔１１４の配置位置に対応させて、押さえ棒１１５（第１の押さえ棒１１５ａ）が形成されてなる。

また、第二の固定部材１１２には、太陽電池素子１の受光面側に位置するインナーリード２全体が露出するように、第１実施形態よりも大きな開口部１１６が設けられている。

係る構成を有する製造装置２００において、保持対象Ａである太陽電池素子１とインナーリード２との保持固定を行う場合も、まず、太陽電池素子１とインナーリード２との間であって、両者の接合対象位置に、あらかじめ接合材８、例えば、溶融前のはんだ（図示せず）を介在させたうえで、第一の固定部材１１１の上に保持対象Ａを載置し、その上から第二の固定部材１１２を載置することによって、該保持対象Ａを上下から挟持する。そして、これにより得られた挟持体を、押圧プレート１１３の上に載置する。

加えて、本実施の形態においては、開口部１１６を介して上方から第二の押さえ棒１１５ｂによりインナーリード２を太陽電池素子１に向かって押し付けるようにしてもよい。

係る保持固定状態が実現されると、接合材８の加熱溶融による太陽電池素子１とインナーリード２との接合が行われる。本実施形態においても、第１実施形態と同様の加熱手段１０８を用いることができる。ただし、第１の実施形態よりも接合対象位置が広範囲であり、これに対応して開口部１１６も比較的大きいため、はんだへの加熱効果を高めるために、赤外線照射装置や熱風印加装置などの複数の加熱手段１０８を併用することが好ましい。例えば、熱風印加装置は、加熱時の熱分布を平均化させることで、変形により生じる応力を低減させることができる点や、あらかじめ一定温度まで昇温させて生産効率を高める仮加熱（予熱）手段に用いることができるという点から、他の加熱手段との併用を好適に行えることができる。

太陽電池素子１とインナーリード２との接合が得られると、接合保護樹脂材１１を付着させる処理が行われる。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、樹脂吐出手段１３１と、カメラ１３２と、ＵＶ照射手段１３３とによってこれを行うことができる。

ただし、本実施の形態においては、実質的には、開口部１１６において露出しているインナーリード２を吐出対象位置として接合保護樹脂材１１を吐出するようにする。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態として、第２の実施形態とは異なる、太陽電池素子１とインナーリード２との保持固定態様について説明する。

図１３に示すように、本実施形態における太陽電池素子１とインナーリード２の保持固定は、第２の実施形態の押さえ棒１１５ｂの代わりに、第二の固定部材１１２の開口部１１６の短手方向の一方端から他方端へと渡されたワイヤー１５０が用いられる。ワイヤー１５０は、例えばステンレスや真鍮などからなる。

図１３（ｂ）に示すように、ワイヤー１５０は、第二の固定部材１１２の挟持面１１２ａの位置からインナーリード２の厚さ分だけ上方に配置することが好ましい。これによって、第二の固定部材１１２の重量負荷は、インナーリード２に集中せず、太陽電池素子１の全面に分散することになる。なお、バネ性を有するワイヤー１５０を、下に凸に湾曲した状態で第二の固定部材１１２に固定した場合には、ワイヤー１５０からインナーリード２により適切な荷重を与えた状態で、インナーリード２を固定することができる。

接合保護樹脂材１１が着色剤を含んでいる場合、ワイヤー１２０の径を所望の細さに設定することで、美観上の影響を低減することができる。

また、上述のワイヤー１５０あるいはこれに代わる線状部材を、開口部１１６に網目状に設けた場合には、太陽電池素子１に加わる荷重をより効果的に分散できる。

Claims (9)

1. 複数の太陽電池素子と、隣り合う前記太陽電池素子を跨ぐように配置され、隣り合う前記太陽電池素子を電気的に接続するインナーリードと、前記インナーリードと前記太陽電池素子との間に介在されるように配置される接合材と、を有する太陽電池ストリングと、
   前記太陽電池ストリングを覆う封止材と、
   前記インナーリードの太陽電池素子接合側に設けられ、かつ前記接合材の非接合領域に配置される、前記封止材よりも熱膨張率の低い樹脂材と、
   を有する、太陽電池モジュール。
2. 前記樹脂材は、隣り合う前記太陽電池素子の境界部近傍に形成される隣り合う前記接合材の接合領域の間に、連続して配置されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記樹脂材は、少なくとも前記インナーリードと前記太陽電池素子との間に配置される、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記樹脂材は、前記インナーリードおよび前記太陽電池素子の両方に接触している、請求項１から３のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記樹脂材は、着色剤を含む、請求項１から４のいずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記インナーリードは、前記隣り合う太陽電池素子の非受光面同士を互いに接続する、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 複数の太陽電池素子と、隣り合う前記太陽電池素子の境界部を跨ぐように配置され、隣り合う前記太陽電池素子を電気的に接続するインナーリードと、前記インナーリードと前記太陽電池素子との間に介在されるように配置される接合材と、を有する太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを覆う封止材と、前記インナーリードの前記太陽電池素子接合側に設けられ、かつ前記接合材の非接合領域に配置される、前記封止材よりも熱膨張率の低い樹脂材と、を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
   第一の固定部材と開口部を有する第二の固定部材との間で、前記太陽電池素子と前記インナーリードとを前記接合材を介した状態で当接固定させる工程と、
   前記接合材を加熱溶融させることによって、前記太陽電池素子と前記インナーリードとを接合する工程と、
   前記第二の固定部材の開口部において、前記インナーリードの太陽電池素子接合側であって、かつ前記接合材の非接合領域に、前記封止材よりも熱膨張率の低い樹脂を付着させる工程と、
   を包含する、太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記第一の固定部材を貫通して前記インナーリードを下方から支持する複数の棒状部材と前記第二の固定部材とによって挟持することにより、前記複数の太陽電池素子と前記インナーリードとを当接固定させる、請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
9. 前記接合材の加熱溶融を、前記第二の固定部材の上方から赤外線を照射することにより行う、請求項７または８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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