JP5591146B2 - 配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。

２１世紀を迎えて化石エネルギーの価格上昇問題や大気中の二酸化炭素の増加による地球温暖化問題が顕著化している。このため、いわゆる自然エネルギーの開発が望まれている。その中でも、特に太陽電池による太陽光発電の普及が、各国政府のエネルギー政策の後押しもあって発展中である。

従来の太陽電池は、シリコン等の基板材料の受光面とその反対側の裏面に各々電極を形成した両面電極を有する太陽電池セルが主流である。一方、近年は基板材料の裏面にｐ型用電極およびｎ型用電極の両方が形成された裏面電極のみを有する太陽電池セル（以下、裏面電極型太陽電池セルと呼ぶ）も実用化されつつある。

これに対応して、電気的絶縁性を有する絶縁性基材の表面上に電気的導電性を有する配線材料がパターニングされた絶縁シートを用いて、絶縁シートの配線材料上に裏面電極型太陽電池セルの電極を電気的に接続する太陽電池モジュールが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

上述の特許文献１に記載されている太陽電池モジュールは、以下のようにして作製される。まず、高分子材料等からなる絶縁性基材の表面に銅やアルミニウム等の金属箔を貼り合わせる。つぎに、該金属箔の不要部をエッチングすることによって、絶縁性基材の上にパターニングされた配線を形成する。

つぎに、絶縁性基材上にパターニングされた配線と裏面電極型太陽電池セルの電極とを導電性接着剤を用いて接合することにより、裏面電極型太陽電池セルを絶縁性基材上の配線と電気的に接続して、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材とを一体化する。そして、絶縁性基材に一体化された裏面電極型太陽電池セルと、透明基材との間、および該裏面電極型太陽電池セルと裏面保護のためのシートとの間に各々封止材料を配置し、加熱しながら圧着処理を行うことにより太陽電池モジュールが作製される。

裏面電極型太陽電池セルは、ｐ型用電極とｎ型用電極との間に所定の間隔を空けて形成される。各々の電極数をなるべく多く形成した方が取り出せる電流が増加することより、ｐ型用電極とｎ型用電極との間隔は極力短いことが好ましい。したがって、これに対応して絶縁性基材上にパターニングされるｐ型用配線とｎ型用配線との配線間隔も極力短くする必要がある。

米国特許第５９５１７８６号明細書 特開２０１０−１５７５３０号公報

しかしながら、主に高分子材料からなる絶縁性基材は、封止材料を加熱・圧着する処理の際に熱収縮等の変形が発生し易い。また、主に金属箔からなる配線材料は、同処理によって伸長等の変形が発生し易い。

近年では、大出力の太陽電池モジュールの要請が多くなっている。太陽電池モジュールの大出力化の実現においては、絶縁性基材の大型化は避けては通れない。しかし、太陽電池モジュールの面積が大きくなるほど上述したような加熱処理による変形が大きくなり、絶縁性基材上に形成される配線の寸法公差も大きくなる。したがって、絶縁性基材を大型化した場合には、絶縁性基材上にパターニングされるｐ型用配線とｎ型用配線との絶縁性を維持するために両配線の間隔を短くできないという問題があった。

また、上記のような問題を解決するために、配線がパターニングされた絶縁シートを小型化して、１枚の絶縁シート上に設置する裏面電極型太陽電池セルの枚数を９枚または６枚とし、このシートを複数枚組み合わせて大型の絶縁シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュールを製作することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

しかしながら、このような特許文献２の形態においても、本質的には上述した特許文献１の問題として指摘した熱による変形が依然として発生する。すなわち、絶縁シートの小型化によって変形量が減少する一方で、配線間の距離も縮められているため、絶縁性が維持されない場合が起こらないと断じる事はできない。

また、特許文献２の形態では、小型化した絶縁シートを一旦作製し、該絶縁シートを更に接続して太陽電池モジュールを作製することになる。この場合は、配線を備えた絶縁シート上に１枚の太陽電池モジュールに必要な太陽電池セルを一斉に配置して作製する場合と比べると、工数が増加する。このため、特許文献２の形態は、製造工程的にも、コスト的にも、さらに製造時間的にも負担が大きくなり、不利になる。

そして、特許文献１、特許文献２の何れの場合においても、太陽電池セルと絶縁シート上の配線との接続には主に導電性接着剤を使用している。このため、太陽電池セルと絶縁シート上の配線との接続の抵抗値が従来の半田接続の場合と比べて高く、電流損失の度合が大きくなる、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの作製において配線間の絶縁性を保持するとともに、大型の太陽電池モジュールが製作可能な配線を備える配線付き絶縁シート、この絶縁シートを用いて作製した太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート、この太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートを用いて作製した太陽電池モジュール、およびこれらの製造方法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、本発明にかかる配線付き絶縁シートは、複数の太陽電池セルの電極が電気的に接続される配線を備えた配線付き絶縁シートであって、常温時においては表面に粘着性を有するとともに加熱することにより収縮して前記表面の粘着性が失われるとともに前記加熱後に温度が下がることにより粘着性が復活する樹脂からなる絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一面側における前記太陽電池セルの形状に対応した複数の単位領域内に前記電極のパターンに対応したパターンに形成された電極接続用配線と、前記単位領域内に形成された前記電極接続用配線同士を電気的に接続する配線接続部と、が一体化されて、前記絶縁性基材の一面側における前記絶縁性基材の面方向に沿った面のみに当接して形成された配線と、を備え、前記絶縁性基材の表面の粘着性によって前記配線が前記絶縁性基材の表面に接着されていること、を特徴とする。

本発明によれば、太陽電池モジュールの作製において配線間の絶縁性を保持するとともに、大型の太陽電池モジュールが製作可能な配線を備える配線付き絶縁シート、この絶縁シートを用いて作製した太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートおよび太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。

図１−１は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シートの概略構成を示す図である。 図１−２は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シートの概略構成を示す要部断面図である。 図２−１は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シートにおける配線のパターンの一例を示す模式図である。 図２−２は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シートにおける配線のパターンの一例を拡大して示す図であり、図２−１の一部を拡大した図である。 図３−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートの概略構成を示す図である。 図３−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートの概略構成を示す要部断面図である。 図４は、本発明の実施の形態にかかる裏面電極型太陽電池セルの概略構成を示す要部断面図である。 図５は、本発明の実施の形態にかかる裏面電極型太陽電池セルの半導体基板の裏面の平面図である。 図６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断面図である。 図７−１は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図７−２は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図７−３は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 図７−４は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。

以下に、本発明にかかる配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートとその製造方法、太陽電池モジュールおよびその製造方法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。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。

実施の形態
以下では、製造工程に沿った順で本発明の実施の形態を説明する。図１−１は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０の概略構成を示す図である。図１−２は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０の概略構成を示す要部断面図である。図１−２は、図１−１の線分Ａ−Ａ’における要部断面図である。

本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０は、絶縁性基材１と、電極接続用配線と該電極接続用配線を接続する接続部とが一体化されて絶縁性基材１上に配置された配線２とを備える。

通常、絶縁性基材の材質としては、電気絶縁性の高い材質であればよく、代表的な素材としては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリビニルフルオライドやポリイミド等が挙げられる。しかしながら、本実施の形態にかかる絶縁性基材１は、高い電気絶縁性を有するだけでなく、後述するように太陽電池モジュールを作製する際に絶縁性基材１自体がいわゆる封止材としての役割を有するものである。

したがって、絶縁性基材１の材質は、高い電気絶縁性を有し、且つ太陽電池モジュールを作製する際に絶縁性基材１自体がいわゆる封止材として使用可能な材質とされる。ここで、封止材として使用可能とは、太陽電池モジュールの作製時（ラミネート処理時）に所望の形状に変形可能な熱硬化性材料からなることである。

このような条件を満たす代表的な素材としては、たとえばエチレンビニルアセテート系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびゴム系樹脂などが挙げられる。絶縁性基材１の材料として、これらのうち、少なくとも1種類の材料を使用することができる。なお、これらの材料は、加熱処理によって硬化・収縮する性質を有する。絶縁性基材１がこのような材料からなることにより、太陽電池モジュールの作製時に、別途封止材を準備する必要はない。

なお、たとえばエチレンビニルアセテート系樹脂でも多種多様の組成のものが存在する。しかし、絶縁性基材１の材料の組成に関しても、封止材として所望の特性を有していれば特に限定されるものではない。また、絶縁性基材１の厚みは特に限定されるものでなく、代表的な厚みとしてはたとえば２００μｍ以上８００μｍ以下であればよい。

図２−１は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０における配線２のパターンの一例を示す模式図である。図２−２は、本発明の実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０における配線２のパターンの一例を拡大して示す図であり、図２−１の一部を拡大した図である。

配線２は、単位領域Ｕ内にｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとを有する。単位領域Ｕは、配線付き絶縁シート１０において１つの裏面電極型太陽電池セルが接続される領域である。配線付き絶縁シート１０には、該配線付き絶縁シート１０に接続される裏面電極型太陽電池セルの数だけ、この単位領域Ｕが縦横両方向にマトリクス状に複数設けられている。

ｎ型電極接続用配線２ａは、裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極と電気的に接続する配線であり、第１の櫛形形状に形成されている。ｐ型電極接続用配線２ｂは、裏面電極型太陽電池セルのｐ型用電極と電気的に接続する配線であり、第２の櫛形形状に形成されている。そして、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとは、櫛形形状においてそれぞれ櫛歯に相当する部分が１本ずつ交互に所定の間隔を空けて噛み合わさるように配置されている。すなわち、第１の櫛形形状において櫛歯に相当するｎ型電極接続用配線２ａの１本１本と、第２の櫛形形状において櫛歯に相当するｐ型電極接続用配線２ｂの１本１本とが１本ずつ交互に所定の間隔を空けて噛み合わさるように配置されている。

また、隣接する単位領域Ｕに配置されたｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとは、配線接続部２ｃにより単位領域Ｕを跨いで電気的に接続されている。すなわち、配線接続部２ｃは、隣接する単位領域Ｕのうち一方の単位領域Ｕ内に形成された櫛形形状のｎ型電極接続用配線２ａと、他方の単位領域Ｕ内に形成された櫛形形状のｐ型電極接続用配線２ｂとを電気的に接続する。

なお、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとのパターンは、裏面電極型太陽電池セルの電極パターンに対応して設定される。したがって、配線２のパターンは、図２−１および図２−２に示されるパターンに限定されるものではなく、裏面電極型太陽電池セルの電極形状に合わせて適宜変更設定される。

配線２の材質としては、電気導電性を有する材質のものであれば特に限定されるものでない。配線２の材質として使用できる代表的な素材としては、たとえば銅、銀、アルミニウム等が挙げられ、これらのうちの１種類、または複数種類のものを同時に使用することができる。配線２の厚みに関しても特に限定されるものではなく、代表的な厚みとしてはたとえば５０μｍ以上３００μｍ以下であればよい。

つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０の製造方法について説明する。まず、略正方形状の所定の大きさを有する略正方形状の絶縁性基材１を用意する。

つぎに、所定のパターンの配線２を形成する。配線２のパターンは、絶縁性基材１の大きさにあわせた一様な面積を有する金属箔等から、配線２のパターン以外の不要な部分をエッチング除去することにより形成することができる。また、配線２のパターンは、金属箔等から型抜き等の方法で配線２のパターン以外の不要な部分を除去して形成してもよい。また、金属箔等からレーザーのようなエネルギー光線を用いてカッティングすることにより配線２のパターンを形成してもよい。

つぎに、このようにして形成された配線２を絶縁性基材１の表面に接着剤により接着する。配線２と絶縁性基材１との接着にあたっては、絶縁性基材１の表面が粘着性を有するため、わずかな量の接着剤の使用で可能である。たとえば、配線２が絶縁性基材１上で位置ずれを起こさないように、たとえば配線接続部２ｃと、単位領域Ｕ内の四隅および中央のみを接着剤により接着し、その他の部分は絶縁性基材１の表面の粘着性により配線２と絶縁性基材１とを接着する。この際に使用される代表的な接着剤としては、たとえば水性接着剤やでんぷん系接着剤が挙げられる。以上の工程を実施することにより、本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０が形成される。

つぎに、本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０を用いて構成される太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０について説明する。図３−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０の概略構成を示す図である。図３−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０の概略構成を示す要部断面図である。図３−２は、図３−１の線分Ｂ−Ｂ’における要部断面図である。

本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０は、配線付き絶縁シート１０上に裏面電極型太陽電池セル３０が接合されたものである。すなわち、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０は、配線付き絶縁シート１０の配線２上に、裏面電極型太陽電池セル３０の電極が金属ペーストを用いて接合されることにより構成されている。

図４は、本実施の形態にかかる裏面電極型太陽電池セル３０の概略構成を示す要部断面図である。図４に示される裏面電極型太陽電池セル３０は、半導体基板３１と、反射防止膜３２と、パッシベーション膜３３とを備えて構成される。半導体基板３１は、たとえばｎ型またはｐ型の導電型を有するシリコン基板などの半導体基板である。半導体基板３１としては、たとえばｎ型またはｐ型の導電型を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなるシリコン基板などを用いることができる。

反射防止膜３２は、裏面電極型太陽電池セル３０の受光面となる半導体基板３１の凹凸表面上に形成されている。反射防止膜３２としては、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜などを用いることができる。

パッシベーション膜３３は、裏面電極型太陽電池セル３０の裏面となる半導体基板３１の裏面に形成されている。パッシベーション膜３３としては、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、または酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜と窒化シリコン（ＳｉＮ）膜との積層体などを用いることができる。

半導体基板３１の裏面には、たとえばリンなどのｎ型不純物が拡散して形成されたｎ型不純物拡散領域３４とたとえばボロンなどのｐ型不純物が拡散して形成されたｐ型不純物拡散領域３５とが所定の間隔を空けて交互に形成されている。また、半導体基板３１の裏面のパッシベーション膜３３には、ｎ型不純物拡散領域３４とｐ型不純物拡散領域３５とに対応した位置にコンタクトホールが設けられている。そして、コンタクトホールを通してｎ型不純物拡散領域３４に電気的に接続するｎ型用電極３６およびｐ型不純物拡散領域３５に電気的に接続するｐ型用電極３７がそれぞれ半導体基板３１の裏面に設けられている。ｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７としては、たとえば銀などの金属からなる電極を用いることができる。

半導体基板３１がｎ型またはｐ型のいずれの導電型を有する場合でも、ｎ型不純物拡散領域３４およびｐ型不純物拡散領域３５はそれぞれ半導体基板３１と接合している。したがって、ｎ型またはｐ型の導電型を有する半導体基板３１の裏面側では、ｎ型不純物拡散領域３４またはｐ型不純物拡散領域３５と半導体基板３１との界面において複数のｐｎ接合が形成される。なお、半導体基板３１の導電型を問わず、近接するｎ型不純物拡散領域３４とｐ型不純物拡散領域３５との接触によりｐｎ接合が形成されてもよい。

図５は、裏面電極型太陽電池セル３０の半導体基板３１の裏面の平面図である。図５に示すように、ｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７のパターンは、配線付き絶縁シート１０の配線２のパターンに対応している。すなわち、ｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７はそれぞれ櫛形状に形成されている。そして、櫛形状のｎ型用電極３６の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用電極３７の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に所定の間隔を空けて噛み合わさるようにｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７が配置されている。

なお、裏面電極型太陽電池セル３０の裏面のｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７のそれぞれの形状および配置は、図５に示される構成に限定されず、配線付き絶縁シート１０の配線２のパターンにそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。たとえば、ｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７は、それぞれ所定の間隔を空けてライン状に配置されたドット状の電極として形成されてもよい。

つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０の製造方法について説明する。まず、公知の方法で裏面電極型太陽電池セル３０を作製する。また、上述した方法で配線付き絶縁シート１０を作製する。

つぎに、配線２を上向きにして配線付き絶縁シート１０を配置し、裏面電極型太陽電池セル３０の接続用の金属ペーストを配線２上に塗布する。ペーストの塗布方法については、スクリーン印刷等の印刷法によって行ってもよく、噴射ノズル等を用いた直接描画法で行ってもよい。また、配線２のパターンは裏面電極型太陽電池セル３０の電極パターンと同一形状であることから、裏面電極型太陽電池セル３０の電極パターンと同一に成型した型を型押しすることにより、金属ペーストをスタンプして塗布してもよい。

ここで用いる金属ペーストは、比較的低温で接続が形成される低温焼結型のものであり、加熱処理温度としては２００℃以下、好ましくは１００℃〜１５０℃の処理で接続される。処理時間は、概ね１０分以内で反応が完了する。２００℃以下の低温加熱による接続可能な金属ペーストを用いることにより、絶縁性基材１はその形状をほぼ留めおくことができ、加熱後も本来の基材としての機能を果たすことが可能である。また、１００℃未満の加熱では、配線２と裏面電極型太陽電池セル３０の接着性が不十分で、かつ電気的な接合も不十分となるため好ましくない。

金属ペーストに使用される代表的な導電性材料としては、たとえば銀、銅、金、白金やパラジウム等が挙げられる。金属ペーストには、これらの内から１種類、または複数種類のものを同時に使用することができる。なお、金属ペーストは裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７に塗布しても構わない。

つぎに、金属ペーストが塗布された配線２に裏面電極型太陽電池セル３０の裏面を対向させた状態で裏面電極型太陽電池セル３０を単位領域Ｕに位置合わせして、配線付き絶縁シート１０上に裏面電極型太陽電池セル３０に載置する。ここで、裏面電極型太陽電池セル３０の位置合わせでは、ｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７のパターンを配線付き絶縁シート１０の配線２に合わせる。すなわち、裏面電極型太陽電池セル３０における櫛形状のｎ型用電極３６の櫛歯に相当する部分と、配線付き絶縁シート１０の櫛形状のｎ型電極接続用配線２ａの櫛歯に相当する部分とが重ね合わされる。また、裏面電極型太陽電池セル３０における櫛形状のｐ型用電極３７の櫛歯に相当する部分と、配線付き絶縁シート１０の櫛形状のｐ型電極接続用配線２ｂの櫛歯に相当する部分とが重ね合わされる。

裏面電極型太陽電池セル３０を配線付き絶縁シート１０上に載置した状態で、金属ペーストに適した温度および加熱時間で加熱処理を行う。この熱処理により、裏面電極型太陽電池セル３０のｎ型用電極３６およびｐ型用電極３７と、配線付き絶縁シート１０の配線２とが金属ペーストを介して電気的に接続されて裏面電極型太陽電池セル３０と配線付き絶縁シート１０とが接合される。

ここで、本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０と裏面電極型太陽電池セル３０との接合に関しては、前述のように、配線２における単位領域Ｕ内の四隅および中央と、配線接続部２ｃとのみを接着剤により接着しており、絶縁性基材１の表面の粘着性に依るところが大きい。

上述のような加熱処理を施した場合、配線２は金属ペーストの接着性により、裏面電極型太陽電池セル３０と一体化した強固な構造体を形成する。一方、絶縁性基材１は、加熱処理によって硬化・収縮する性質を有する。このため、上記の加熱処理によって絶縁性基材１の表面の粘着性が失われ、収縮（伸長）率の違いによって配線２と絶縁性基材１との密着性が喪失する。すなわち、加熱処理中においては、配線２と裏面電極型太陽電池セル３０と接合された一体化した構造体が形成されるが、該構造体は絶縁性基材１とは接合されていない。

そして、密着性を喪失した絶縁性基材１は、加熱処理が終了して温度が下がることによって絶縁性基材１が熱収縮して表面の粘着性が復活する。これにより、構造体は、加熱処理後の熱収縮によって所定の寸法に戻った絶縁性基材１と、絶縁性基材１の表面の粘着性により、再び接着される。ここで、上述の処理条件内では、絶縁性基材１の形状の変化は大きくはなく、初期の絶縁性基材１としての形状をほぼ留めている。

これにより、加熱処理による絶縁性基材１の変形による寸法公差を気にすることなく配線２の寸法に関して最適な設計を行うことができる。すなわち、大型の太陽電池モジュールを作製するために絶縁性基材１を大型化した場合であっても、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとの寸法公差を大きくすることなく、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとの間において充分な絶縁性を保持することができる。

また、絶縁性基材１と配線２との接着は、その殆どが絶縁性基材１の表面の粘着性により行われており、一部のみを水性接着剤やでんぷん系接着剤を用いて接着している。このため、絶縁性基材１と配線２との接続に導電性接着剤などを用いた場合のように接続の抵抗値の増加することが無く、電流損失の増加が生じない。

以上の工程により、所定の枚数の裏面電極型太陽電池セル３０を配線付き絶縁シート１０にマトリクス状に接合させることにより、図３−１および図３−２に示される本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０が作製される。

なお、本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０は、後述する太陽電池モジュールへの利用を想定して実施の形態を説明してきたが、一般的な太陽電池モジュールに使用するような、多数の太陽電池セル枚数に必ずしも限定されるものではない。すなわち、太陽電池セルの使用枚数には制限が無いと同時に、太陽電池セルそのものの大きさにも制限が無い。したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０において、より小型の同シートを作製することにより、携帯電話等のポータブルデバイスの補助電源等として応用することが可能である。

つぎに、本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を用いて構成される太陽電池モジュール４０について説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール４０の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール４０は、透明基板４１と裏面シート４２との間に狭持された封止材である透明樹脂４３の中に太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０が封止されている。

透明基板４１、受光面側に配置されて太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を保護する受光面側保護部材である。透明基板４１としては、太陽光線に対して透光性を有する透明な基板であればよく、材質は特に限定されるものではない。透明基板４１として使用可能な代表的な材料としては、たとえばガラス基板等が挙げられる。

裏面シート４２は、受光面と反対側に配置されて太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を保護する裏面側保護部材である。裏面シート４２としては、太陽電池モジュールを保護するために充分な強度、耐湿性や耐候性を有するものであれば、材質は特に限定されるものではない。裏面シート４２として使用可能な代表的な材料としては、ポリエステル系、ポリビニル系、ポリカーボネート系やポリイミド系等が挙げられる。裏面シート４２には、これらの内から１種類、または複数種類のものを同時に使用することができる。

つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかる太陽電池モジュール４０の製造方法について図７−１〜図７−４を参照して説明する。まず、上述した方法で太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を作製する。図７−１〜図７−４は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール４０の製造方法を示す断面図である。

つぎに、透明基板４１を設置し、該透明基板４１上に透明樹脂４４を設置する（図７−１）。ここで使用する透明樹脂４４は、太陽光線に対して透光性を有する透明な樹脂であれば、材質は特に限定されるものではない。このような透明基板４１に使用可能な代表的なものとしては、たとえばエチレンビニルアセテート系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびゴム系樹脂などが挙げられる。透明樹脂４４には、これらの内から１種類、または複数種類のものを同時に使用することができる。また、透明樹脂４４は、配線付き絶縁シート１０の絶縁性基材１と同一の種類であってもよく、また異なる種類であってもよい。ここで、絶縁性基材１は、封止材の機能を兼ねるため、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０と裏面シート４２間に、別途封止材を準備する必要はない。

つぎに、絶縁性基材１が上になるように太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を透明樹脂４４上に設置し（図７−２）、さらにその上に裏面シート４２を配置する（図７−３）。そして、これらを圧着させた状態で加熱処理することにより、透明樹脂４４と絶縁性基材１とが一体化して形成された透明樹脂４３中に太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０が封止された太陽電池モジュール４０が作製される（図７−４）。

太陽電池モジュールを作製する際の加熱および圧着処理は、たとえばラミネーターと呼称される真空加熱・圧着装置を使用することが好ましい。ラミネーターの使用により、透明樹脂４４や絶縁性基材１を加熱変形させて、これらを熱硬化させることによって一体化させ、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を透明樹脂４３中に封止することができる。

真空加熱・圧着では、文字通り大気圧よりも減圧で加熱・圧着させており、これを用いることによって、透明基板４１と透明樹脂４４間、透明樹脂４４と太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０間、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０と裏面シート４２間のいずれの間にも空隙や気泡が残留しにくくなり、各々が均一な圧力にて圧着される。真空加熱・圧着処理の条件としては、使用される透明樹脂４４および絶縁性基材１の材質にも依るが、代表的な温度としては２００℃以下、好ましくは１５０℃〜２００℃で処理される。

したがって、太陽電池モジュール４０を作製する際には、まず本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０と裏面電極型太陽電池セル３０との接合を１００℃〜１５０℃の範囲で行って、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を作製し、更に透明基板４１、透明樹脂４４、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０、裏面シート４２を１５０℃〜２００℃の範囲で真空加熱・圧着する。

以上の工程により、図６に示される本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール４０が作製される。

また、裏面シート４２は、太陽電池モジュール４０を保護するために充分な強度、耐湿性や耐候性を向上させるため、樹脂材料だけでなく金属箔材料を貼り合せた複合材料、または光の反射効果が大きい金属や屈折率の大きい材料を蒸着等によって付けたものを使用することもできる。

また、太陽電池モジュール４０では、ラミネートされた端面の密着性を向上させ、外部からの水分等の浸入を防ぐために、端面をゴム系樹脂製のテープ等で保護することもできる。ゴム系樹脂の代表的な材質としては、ブチルゴム等が挙げられる。

また、構造体として容易に取扱うため、太陽電池モジュール４０の外周を金属製のフレームで囲うこともできる。金属製のフレームの代表的な材質としては、アルミニウム（合金）等が挙げられる。

上述したように、本実施の形態においては、太陽電池モジュール４０の作製時に封止材料として使用できる絶縁性の基材である絶縁性基材１と、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂと配線接続部２ｃとが一体化されて絶縁性基材１上に配置された配線２とが接着されることにより、配線付き絶縁シート１０が得られる。この配線付き絶縁シート１０では、裏面電極型太陽電池セル３０同士の電気的接続が簡略化でき、またｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとを確実に絶縁することができる配線付き絶縁シート１０が得られる。また、絶縁性基材１は、太陽電池モジュール４０の作製時おける封止材の機能を兼ねるため、太陽電池モジュール４０の作製を簡略化できる。

また、本実施の形態においては、裏面電極型太陽電池セル３０と絶縁性基材１上の配線２とを金属ペーストで接合する際の加熱処理により、裏面電極型太陽電池セル３０と配線２とが一体化した構造体が形成される。また、絶縁性基材１が硬化・収縮するために、絶縁性基材１の粘着性が一旦失われ、絶縁性基材１と配線２との密着性を喪失する。

すなわち、本実施の形態においては、加熱処理によって裏面電極型太陽電池セル３０と配線２とが構造体を形成する際に、配線２は所定の位置に並べられた裏面電極型太陽電池セル３０と接合・固定され、かつ、絶縁性基材１の硬化・収縮によって粘着性が喪失されるため、配線２自身は変形せずに当初の寸法公差を維持することができる。

その後、密着性を喪失した絶縁性基材１は、加熱処理が終了して温度が下がることによって絶縁性基材１が熱収縮して表面の粘着性が復活する。そして構造体は、絶縁性基材１の表面の粘着性により、所定の寸法に戻った絶縁性基材１と当初の寸法公差を維持した状態で再び接着され、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０が得られる。

これにより、本実施の形態においては、加熱処理による絶縁性基材１の変形による寸法公差を気にすることなく配線２の寸法に関して最適な設計を行うことができる。したがって、大型の太陽電池モジュールを作製するために絶縁性基材１を大型化した場合であっても、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとの寸法公差を大きくすることなく、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとの間において充分な絶縁性を保持することができる。

また、本実施の形態にかかる太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０では、裏面電極型太陽電池セル３０と配線２との接続に導電性接着剤を使用せずに金属ペーストを使用している。このため、裏面電極型太陽電池セル３０と配線２との接続の抵抗値が従来の半田接続と同様に低く抑えられ、電流の損失度合は極めてわずかである。

また、本実施の形態においては、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を裏面シート４２と透明樹脂４４との間に挟み、さらに透明基板４１を重ねてラミネートすることにより、太陽電池モジュール４０が得られる。

また、本実施の形態にかかる配線付き絶縁シート１０、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０を用いることにより、１枚の太陽電池モジュールに必要な太陽電池セルを一斉に配置して太陽電池モジュールを作製することができる。このため、小型化した絶縁シートを一旦作製し、該絶縁シートを更に接続して太陽電池モジュールを作製する場合と比べて製造工程数、コストおよび時間の削減が可能である。

したがって、本実施の形態によれば、ｎ型電極接続用配線２ａとｐ型電極接続用配線２ｂとの間が確実に絶縁され、且つ裏面電極型太陽電池セル３０と配線２との接続に起因した電流損失の少ない、大面積の太陽電池モジュールにも対応可能な高品質の配線付き絶縁シート１０、太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート２０、太陽電池モジュール４０が安価に得られる。

以上のように、本発明にかかる配線付き絶縁シートは、配線間の絶縁性に優れ、且つ電流特性に優れた太陽電池モジュールの実現に有用である。

１ 絶縁性基材
２ 配線
２ａ ｎ型電極接続用配線
２ｂ ｐ型電極接続用配線
２ｃ 配線接続部
１０ 配線付き絶縁シート
２０ 太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート
３０ 裏面電極型太陽電池セル
３１ 半導体基板
３２ 反射防止膜
３３ パッシベーション膜
３４ ｎ型不純物拡散領域
３５ ｐ型不純物拡散領域
３６ ｎ型用電極
３７ ｐ型用電極
４０ 太陽電池モジュール
４１ 透明基板
４２ 裏面シート
４３ 透明樹脂
４４ 透明樹脂
Ｕ 単位領域

Claims (11)

1. 複数の太陽電池セルの電極が電気的に接続される配線を備えた配線付き絶縁シートであって、
   常温時においては表面に粘着性を有するとともに加熱することにより収縮して前記表面の粘着性が失われるとともに前記加熱後に温度が下がることにより粘着性が復活する樹脂からなる絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の一面側における前記太陽電池セルの形状に対応した複数の単位領域内に前記電極のパターンに対応したパターンに形成された電極接続用配線と、前記単位領域内に形成された前記電極接続用配線同士を電気的に接続する配線接続部と、が一体化されて、前記絶縁性基材の一面側における前記絶縁性基材の面方向に沿った面のみに当接して形成された配線と、
   を備え、
   前記絶縁性基材の表面の粘着性によって前記配線が前記絶縁性基材の表面に接着されていること、
   を特徴とする配線付き絶縁シート。
2. 前記絶縁性基材が熱硬化性樹脂からなること、
   を特徴とする請求項１に記載の配線付き絶縁シート。
3. 前記絶縁性基材は、エチレンビニルアセテート系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびゴム系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種以上からなること、
   を特徴とする請求項２に記載の配線付き絶縁シート。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の配線付き絶縁シートにおける前記電極接続用配線と、受光面と反対側の裏面のみに電極を有する裏面電極型太陽電池セルの前記電極とが電気的に接続されたこと、
   を特徴とする太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート。
5. 前記電極接続用配線と前記電極とが、加熱温度が２００℃以下の低温焼結型金属ペーストにより接続されていること、
   を特徴とする請求項４に記載の太陽電池セル一体型配線付き絶縁シート。
6. 複数の太陽電池セルの電極が電気的に接続される配線を備えた配線付き絶縁シートの製造方法であって、
   前記電極のパターンに対応したパターンを有する複数の電極接続用配線と、前記電極接続用配線同士を電気的に接続する配線接続部とが一体化された配線パターンを形成する工程と、
   前記配線パターンを、常温時においては表面に粘着性を有するとともに加熱することにより収縮して前記表面の粘着性が失われるとともに前記加熱後に温度が下がることにより粘着性が復活する樹脂からなる絶縁性基材の一面側における前記絶縁性基材の面方向に沿った面のみに当接させて前記粘着性を用いて接着する工程と、
   を含むことを特徴とする配線付き絶縁シートの製造方法。
7. 前記絶縁性基材が熱硬化性樹脂からなること、
   を特徴とする請求項６に記載の配線付き絶縁シートの製造方法。
8. 前記絶縁性基材は、エチレンビニルアセテート系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびゴム系樹脂からなる群より選択される少なくとも一種以上からなること、
   を特徴とする請求項７に記載の配線付き絶縁シートの製造方法。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の配線付き絶縁シートの製造方法により配線付き絶縁シートを作製する配線付き絶縁シート作製工程と、
   前記配線付き絶縁シートにおける前記電極接続用配線と、受光面と反対側の裏面のみに電極を有する裏面電極型太陽電池セルの前記電極とを電気的に接続する接続工程と、
   含み、
   前記接続工程は、
   前記電極接続用配線と前記電極との間に金属ペーストを介在させて前記電極接続用配線と前記電極との位置を合わせた状態で前記配線付き絶縁シートと複数の前記裏面電極型太陽電池セルとを配置する工程と、
   前記配線付き絶縁シートと複数の前記裏面電極型太陽電池セルとを加熱することにより前記電極接続用配線と前記電極とを接合する加熱工程と、
   を有すること、
   を特徴とする太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートの製造方法。
10. 前記金属ペーストは、加熱温度が２００℃以下の低温焼結型金属ペーストであること、
    を特徴とする請求項９に記載の太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートの製造方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートの製造方法により太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートを作製する工程と、
    前記太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートにおける前記裏面電極型太陽電池セルの受光面側に透明封止材を介して受光面側保護部材を配置する工程と、
    前記太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートにおける受光面と反対側の裏面に裏面側保護部材を配置する工程と、
    前記受光面側保護部材と前記太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートと前記裏面側保護部材とを圧着させた状態で加熱して一体化させることにより、前記透明封止材と前記絶縁性基材との間に前記太陽電池セル一体型配線付き絶縁シートが封止された太陽電池モジュールを形成する工程と、
    を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。