JPH01293671A - 太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は太陽電池装置、特に複数の太陽電池素子をイ
ンターコネクタにより直列あるいは並列接続するように
した太陽電池装置に関する。

（従来の技術〕 第４図は太陽電池素子にインターコネクタが接続された
従来の太陽電池装置を示す断面図である。

太１１ｊｉｔｌｉ池セル２の受光面２ａ上の一部に外部
接続用電極である第１電極３が設けられている一方、太
ｌｌｌ電池セル２の他方面２ｂ上に第２電極４が設けら
れている。そして、光が受光面２ａを通過して太陽電池
セル２中に入射されると、この太陽電池セル２中で起電
力が発生し、その起電力は第１および第２ｔ１！極３，
４を介して太陽電池素子１の外部に出力される。・ また、太陽電池素子１の使用態様に応じて複数の太陽電
池素子１をインターコネクタ５を用いて相互に接続する
。例えば、１つの太陽電池素子１により出力される電位
が所望の電位よりも低い場合には、適当な数の太１電池
素子１をＡＱからなるインターコネクタ５により直列接
続することにより所望電位を取り出している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような太陽電池装置における電極とイ
ンターコネクタとの接合方法として、従来はんだ付けが
主に用いられてきた。しかしながら、例えば、上記の太
陽電池素子を人工衛星に搭載し°Ｃ使用する場合があり
、この場合には太陽電池装置の周辺温度は激しく変化す
る。したがって、電極３とインターコネクタ５とを接合
しているはんだ層にも同様の温度変化が与えら、そのよ
うな使用環境下における熱ナイクルによりはんだ層にス
トレスが発生する。また、経年変化によりはんだ自身が
変質する。そのため、電極３とインターコネクタ５との
接合をはんだ付けにより行うと、上記の理由からはんだ
の電気的１機械的特性が低下するという問題がある。

この問題を回避するため、最近では、電極３とインター
コネクタ５を直接、溶接により接合する方法がとられて
いる。その溶接方法としては、太１ｆｆｉ池装置の場合
、パラレルギャップ方式と呼ばれる方法が一般的である
。ところで、電極３とインターコネクタ５を溶接により
接合する場合に特に注意しなけらばならないことは、太
陽電池素子１に影響を与えないことである。また、溶接
された電極−インターコネクタ間の電気的および機械的
特性が安定していることが要求される。

そこで、電極３とインターコネクタ５とを溶接した場合
の太陽電池素子１の機械的特性を評価をすべく、電極と
インターコネクタとが溶接された太陽電池装置の強度を
実際に調べてみた。太陽電池装置の強度の測定は、第５
図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、第１電極３とイン
ターコネクタ５（幅：２Ｎ１．厚み：３５声）の一部５
ａとを溶接し、インターコネクタ５のうち溶接されてい
ない部分５ｂを第１１！極３面に対して４５°の角度を
なすように折り曲げ、この状態でインターコネクタ５を
１０履／分の割合いで引張り、太陽電池装置が破壊され
た時のその引張り強度を調べることにより行った。第６
図は上記強度測定を２００個の太陽電池装置に対し行い
、その測定結果を示すものである。同図において、横軸
は太陽電池装置が破壊された時にインターコネクタに加
えられている力（以下「引張強度」という）を示し、縦
軸はその引張強度における破壊の度数を示している。同
図かられかる特徴的なことは、引張強度が３００〜１４
０Ｇ（ａ）間でばらついていることであり、引張強度に
対する安定性に欠けていることである。また、通常、イ
ンターコネクタ５−太１１ｆｆｉ池素子１間の接合強度
として要求される値に比べて非常に低い値（３００〜４
００）を示すものがある。したがって、実使用中にイン
ターコネクタ５に８００（１））程度の力が加わると、
一定の確率で太陽電池装置が破壊されて太陽電池装置が
使用不可能となるという問題が生じる。

なお、太陽電池装置の破壊を防止する方法として、以下
に述べるような種々の方法が考えられるが、実際には採
用が困難である。以下に、その破壊防止方法およびそれ
らが採用されない理由について順を追って説明する。

そのためには、まず破壊の原理から述べる必要がある。

第５図に示す構成において、インターコネクタ５に力が
加わった際の太陽電池装置の破壊は、太陽電池セル２と
第１電極３との間で起こる。

その理由は、太陽電池セル２−第１ｉｔ極３間の接合強
度が第１電極３−インターコネクタ５ｍの接合強度より
もかなり低いからである。したがって、破壊防止の第１
の方法としては、太陽電池セル２−第１電極３間の接合
強度を高めることが考えられる。ところで、太陽電池セ
ル２−第１Ｎ極３間の接合強度は、一般に、シンター等
の方法を用いて相互拡散させることにより安定させてい
るので、シンター温度を高くすることにより太陽電池セ
ル２−第１Ｎ極３ｆｆｌｌの接合強度を高められる。し
かしながらその一方で、耐放射性繰向上の観点から太ｌ
ｉＩｗ１池素子１においては、太陽電池セル２中のｐ−
ｎ接合（図示省略）の深さを浅く設定することが要請さ
れており、シンター温度を高く設定すると、第１電極３
を構成する電極材料がｐ−ｎ接合部に拡散して接合短絡
等の問題が発生する。そのため、シンター温度により太
陽電池セル２−第１電極３間の接合強度を高めるという
第１の方法を採用することは、太ｌ！Ｉ！池素子１の特
性上好ましくない。

一方、第６図に示すように、従来の太陽電池装置におい
て引張強度がばらつく主な原因は、溶接部における力の
集中化にあると考えられる。すなわち、第１電極３表面
およびインターコネクタ５表面は必ずしも平坦ではなく
、また、溶接の境界も−直線になるわけではない。この
ことは第５図（ｂ）に示す溶接部６の形状からよくわか
る。第５（ｂ）図に示されているように、溶接の境界Ｂ
は一直線でなく、この溶接の境界Ｂに力が加わると、溶
接部６の一部Ａにその力が集中する。したがって、イン
ターコネクタ５に引張力が加わった場合、溶接部６全体
に力が加わるよりむしろ溶接部６の一部Ａに力が集中的
に加わると考えられる。このような場合、その溶接部６
の一部Ａに対応する太陽電池セル２−第１電極３問にそ
の力が集中して、まず溶接部６の一部Ａに対応するその
剥離が太陽電池セル２−第１電極３１！ｌが剥離し、さ
らに太陽電池セル２−第１電極３間全体に伝播して、つ
いには、太陽電池セル２と第１電極３が完全に剥離され
て太陽電池素子１が破壊される。この様なとき、太陽電
池セル２−第１電極３間の接合強度が均一に保たれてい
たとしても、面積の狭い部分に力が集中した場合、引張
強度は低い値を示すことになる。すなわち、従来の太陽
電池装置の構成においては、第１１１１極３−インター
コネクタ５間の溶接部６の形状、とくに、溶接の境界Ｂ
における溶接部６の形状により太陽電池装置の引張強度
が変化するため、引張強度がばらつく。

そこで、破壊防止の第２の方法として第１１１極３の表
面を平坦にすること、また第３の方法として第１電極３
の厚みを大きくすることが考えられる。すなわら、第ｉ
ｉｔ極３の表面を平坦にすれば、溶接の境界Ｂが一直線
となるような良好な溶接部６が得られ、インターコネク
タ５から第１電極３−インターコネクタ５間の溶接部６
に加わる力の集中化を防止することができる。しかしな
がら、第１電極３表面の凹凸については、例えばＧａＡ
Ｓ太陽電池で、液相エピタキシャル成長法を用いる場合
、太陽電池セル２表面の凹凸は避けがたいため、第１電
極３の電極形成においても電極３表面に凹凸が生じない
ように制御することは不可能である。したがって、第１
電極３の表面を平坦化するという第２の方法は、実現不
可能である。−方、第３の方法として第１１！極３を厚
くすれば、仮にインターコネクタ５から第１電極３−イ
ンク−コネクタ５間の溶接部６に加わる力が溶接部６の
一部Ａに集中したとしても、第１１！極３内でその力を
分散させて太陽電池セル２−第１電極３間の接合部に加
えられることができる。しかしながら、第１１１極３を
厚（すると、太陽電池セル２に加わるストレスも増加し
、機械的、′Ｒ電気的も大きな影響を及ぼすので、この
方法を採用するのも不適当である。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもの
で、シンター温度を轟く設定したり、外部接続用電極の
表面平坦化や厚み増加といった方法を一切採用せずに、
ばらつきの少ない安定した引張強度が得られる太陽電池
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、複数の太陽電池素子をインターコネクタに
より相互に電気的に接続するようにした太陽電池装置に
おいて、前記太陽電池素子の外部接続用電極に緩衝層を
介して前記インターコネクタを接続している。

（作用） この発明においては、緩ｍｍがインターコネクタから太
陽電池素子に加わる力を分散させるので、前記インター
コネクタより前記太陽電池素子に加わる力が常に均一な
ものとなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る太陽電池装置の一実施例を示す
断面図である。この実施例が第４図に示す従来例と異な
る点は、この実施例においては、第１′１１極３とイン
ターコネクタ５との間にインターコネクタ５と同質の材
質からなる緩衝層７が設けられている点である。第１電
極３−緩衝１７問およびインターコネクタ５−１１１層
７１！Ｉはそれぞれ従来と同様、溶接により接合されて
いる。なお、この実施例の他の構成は従来例の構成と同
一である。

第２図は、第１図に示す構成を有する２００個の太陽電
池装置に対し従来と同様の方法で引張強度を測定した結
果を示す図である。同図において、横軸はおよび縦軸は
第６図と同じである。第２図と第６図を比較してわかる
ように、本実施例においては太１１１１池装ｄの引張強
度のばらつきは、従来例に比べて小さくなっており、太
陽電池装置の引張強度の安定化が図られている。

第３図は、この発明により引張強度のばらつきが抑えら
れる原理を説明するための説明図である。

上記のように、第１電極３とインターコネクタ５との闇
に緩Ｉｊ層７を備えることにより、インターコネクタ５
に加えられた引張力が緩衝層７により分散されて、第ｉ
′Ｆｉ極３−緩衝層７間の溶接面９全体に加えられる。

したがって、太陽電池セル２−第１？ｌ極３間に加わる
力も均一なものとなる。

また、個々の太陽電池素子１においてインターコネクタ
５−！１ｉ１１７間の溶接部８の形状が溶接状態により
変化してインターコネクタ５から緩衝層７に加わる力の
状態が異なったとしても、常に、その力は緩衝層７によ
り分散されて第１電極３−緩衝層７間の溶接面９全体に
均一に加わる。

以上のように、第１電極３とインターコネクタ５との間
に緩衝層７を設けたことにより、常に、インターコネク
タ５に加えられた引張力が太陽電、池セル２−第１電極
３間の接合面に均一に加わるので、引張強度のばらつき
が抑えられる。

なお、上記の実施例では、緩衝１１７をインターコネク
タ５と同質の材質、すなわちＡＱにより構成する場合に
ついて説明したが、ＡＱの代わりにＡＬＪ等の導電性材
料により構成してもよい。

また、緩衝層７の厚みとしては１０ＩＲ以上が好ましい
が、５虜程度であっても本実施例と同様の効果が認めら
れた。

〔発明の効果〕

以上、この発明によれば、太陽電池素子゛の外部接続用
電極にｍ＊層をを介してインターコネクタを接続したた
め、前記インターコネクタから前記太陽電池素子に加わ
る力を緩衝層により分散させて前記太陽電池装置の引張
強度のばらつきを低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る太陽電池装置の一実施例を示す
断面図、第２図はこの発明の一実施例による太陽電池装
置の引張強度の分布を示す図、第３図はこの発明により
引張強度のばらつきが抑えられる原理を説明するための
説明図、第４図は従来の太陽電池装置を示す断面図、第
５図は第４図に示す従来の太陽電池装置の引張強度がば
らつく原因を説明するための説明図、第６図は従来の太
陽電池装置の引張強度の分布を示す図である。 図において、１は太陽電池素子、３は第１’ｌ極、５は
インターコネクタ、７は緩衝層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の太陽電池素子をインターコネクタにより相
   互に電気的に接続するようにした太陽電池装置において
   、 前記太陽電池素子の外部接続用電極に緩衝層を介して前
   記インターコネクタを接続したことを特徴とする太陽電
   池装置。