专利名称：太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法
技术领域：
本发明涉及具有通过由导电体连接形成于相邻的太阳能电池的表面上的集电极， 而相互连接的多个太阳能电池单元的太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法。
背景技术：
由于太阳能电池能够将作为清洁且取之不尽的能源的太阳光直接转换为电，所以 作为新能源而被期待。当将这样的太阳能电池用作房屋或楼房等的电源的时候，由于一个太阳能电池单 元的输出小，为几W，所以通常通过串联或并联地连接多个太阳能电池单元，而制作成能够 将输出提高至数百W的太阳能电池模块进行使用。图1是表示现有的太阳能电池模块的一 部分的图。图2是图1的X-X’截面图。多个太阳能电池单元101彼此之间，通过使用布线 141连接形成在各太阳能电池单元101的表面上的集电极(指状电极111或母线电极121)， 而电连接。集电极印刷成与布线141的宽度大致相同以上的宽度。在此，如图2所示，布线141是用锡、银、铜等焊料141b对铜等的低电阻体141a的 周围覆盖涂层的导电体。此外，太阳能电池单元101，在玻璃、透光性塑料那样的具有透光性 的表面部件和由聚对苯二甲酸乙酯等的树脂薄膜、钢板或玻璃板等构成的背面部件之间， 通过EVA等的具有透光性的填充材料进行密封。在此，例如作为铜箔的布线141和由结晶 类硅基板构成的太阳能电池单元101的线膨胀系数分别为17. 8ppm/°C、4. 2ppm/°C，差异为 4倍以上。因此，在利用焊接将布线141与在太阳能电池单元101上形成的母线电极121连 接时，由于加热、冷却所引起的原材料各自的膨胀、收缩程度不同。其结果，在太阳能电池单 元101中产生弯曲应力，而产生单元破裂或电极剥离等。特别是，随着以降低太阳能电池单 元的制造成本为目的而使该太阳能电池单元的厚度变薄，该问题变得严重，存在由于太阳 能电池单元的破裂等引起的制造成品率降低的问题。另外，在通过增加布线的厚度而降低布线的串联电阻，以提高太阳能电池模块的 输出的情况下，也同样地存在容易发生太阳能电池单元的弯曲的问题。另外，作为太阳能电池单元的模块化中的布线的粘结方法，以往使用可靠性高且 操作性良好的具有熔点183°C的共晶点的铅和锡的共晶焊料，但近年来从环境保护的对策 出发，逐渐替换成不含铅的焊料材料。而且，现在多使用具有熔点217°C的共晶点的锡和银 和铜的共晶焊料。在使用锡和银和铜的共晶焊料的焊接作业中一般进行左右的加热。 因此，与现有的铅锡共晶焊料相比大致高出30°C以上的作业温度，越发难以解决上述太阳 能电池单元的弯曲问题。已经提出了以解除由于增厚布线所使用的铜箔而产生的太阳能电池单元的破裂 问题为目的的太阳能电池装置(例如参照专利文献1)。
该提案的太阳能电池装置，在用布线连接多个太阳能电池的太阳能电池装置中， 在预先将长度大致相同的布线焊接到太阳能电池单元上之后，通过其它的布线将连接在太 阳能电池单元的受光面侧和反受光面侧的布线彼此连接起来。根据该方法，分别将布线连接在受光面侧和反受光面侧，然后将这些布线彼此连 接。因而，通过布线的热膨胀和收缩在太阳能电池单元施加的压缩应力，仅为一个太阳能电 池单元的份。其结果，彼此相邻的太阳能电池单元不会相互拉伸，能够消除太阳能电池单元 的破裂。专利文献1 日本特开2002-359388号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1中，使得在一个太阳能电池单元施加的压缩应力为一个 太阳能电池单元份，来消除单元破裂。因而，如果减薄太阳能电池单元的基板，则存在即使 一个电池份的应力也可能会由于基板的弯曲而产生单元破裂。此外，如果增厚布线的厚度， 则产生单元破裂的可能性会进一步提高。因此，本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种能够抑制伴随着太阳能电池单 元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生 的太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法。本发明的第一特征在于，一种太阳能电池模块，其具备多个太阳能电池单元，该多 个太阳能电池单元通过由导电体连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的集电极，而 相互连接，其中，集电极埋入在导电体中，太阳能电池单元和导电体通过树脂接合。根据第一特征涉及的太阳能电池模块，作为集电极和导电体的粘接材料，由于使 用可在比通过焊接的合金接合低的温度下进行粘接的树脂，所以能够抑制伴随着太阳能电 池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的 发生。此外，在第一特征涉及的太阳能电池模块中，优选树脂覆盖集电极的侧面。根据该太阳能电池模块，能够进一步抑制弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发 生，能够防止水分的侵入。此外，在第一特征涉及的太阳能电池模块中，优选在树脂中含有微粒子。根据该太阳能电池模块，由于树脂覆盖集电极的周边，并且粘接导电体和太阳能 电池单元，所以能够防止水分的侵入，能够提高导电体的粘接性。本发明的第二特征在于，一种太阳能电池模块的制造方法，包括在太阳能电池单 元的表面上形成集电极的工序；以覆盖集电极的方式配置树脂的工序；在树脂上配置与在 相邻的太阳能电池单元的表面上形成的集电极连接的导电体的工序；和在从导电体上部向 太阳能电池单元的方向施加压力的同时，加热该太阳能电池单元的工序。根据第二特征涉及的太阳能电池模块的制造方法，作为集电极和导电体的粘接材 料，由于使用可在比通过焊接的合金接合低的温度下进行粘接的树脂，所以能够抑制伴随 着太阳能电池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电 极剥离等的发生。此外，在第二特征涉及的太阳能电池模块的制造方法中，在加热时，优选导电体比集电极软。根据该太阳能电池模块的制造方法，集电极易于埋入导电体内部，能够进一步提 高集电极和导电体的粘接性。如上所述，根据本发明，提供一种能够抑制伴随着太阳能电池单元的薄型化或布 线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生的太阳能电池模 块和太阳能电池模块的制造方法。
图1是表示现有的太阳能电池模块的俯视图。
图2是图1的Χ-Χ’截面的放大图。
图3是表示本实施方式涉及的太阳能电池模块的俯视图。
图4是图1的Α-Α’截面的放大图。
图5是图1的Β-Β’截面的放大图。
图6是图1的C-C’截面的放大图。
图7是图1的D-D’截面的放大图。
图8是用于说明本实施方式涉及的太阳能电池模块的制造方法的截面图。
图9是表示其它的实施方式涉及的太阳能电池模块的俯视图。
图10是图7的Ε-Ε，截面的放大图。
图11是图7的F-F，截面的放大图。
图12是图7的G-G，截面的放大图。
图13是图7的Η-Η’截面的放大图。
图14是表示实施例涉及的电阻值的图表。
图15是表示实施例涉及的布线的剥离强度的图表。
图16是表示实施例涉及的太阳能电池特性的图表。
图17是表示实施例涉及的耐湿试验后的太阳能电池特性的图表。
图18是表示实施例涉及的温度循环试验后的太阳能电池特性的图表。
具体实施例方式接着，利用附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图的记载中，对相同或类 似的部分标注相同或类似的符号。但是，附图是示意性的附图，要注意各尺寸的比率与现实 的不同。因而，要参照以下的说明判断具体的尺寸等。此外，当然在附图相互之间也包含相 互的尺寸的关系和比率不同的部分。(太阳能电池模块)参照图3 图7对本实施方式涉及的太阳能电池模块进行说明。图3是太阳能电 池模块中的太阳能电池单元的俯视图，图4 7分别是图3的A-A’截面图、B-B'截面图、 C-C'截面图、D-D’截面图。本实施方式涉及的太阳能电池单元1由厚度0. 15mm左右的单晶硅或多晶硅等的 结晶类半导体构成，是一边为125mm的大致正方形。在该太阳能电池单元1内，存在η型区 域和P型区域，在η型区域和ρ型区域的界面部分形成有半导体结部。除此之外，也可以采用具有如下结构即所谓的HIT构造的太阳能电池单元1，即，在单晶硅基板和非晶质硅层之 间夹入实际上本征的非晶质硅层，降低在其界面的缺陷，改善了异质结界面的特性。在太阳能电池单元1的η型区域的受光面侧表面(以下称为“受光面”)部分，形 成有受光面集电极。该受光面集电极由与布线(导电体)41连接的母线电极21和指状电 极11构成，指状电极11与母线电极21交叉、分支而形成。母线电极21跨越太阳能电池单 元1的大致全长而形成两个。指状电极11与母线电极21交叉，跨越太阳能电池单元1的 大致整个区域而形成多个。母线电极21例如形成为0.3mm左右的宽度。指状电极11例如 以0. Imm左右的宽度，并形成60个左右。这样的受光面集电极例如通过丝网印刷银浆并以 一百几十度的温度使其固化而形成。如图4所示，在太阳能电池单元1的背面侧的表面(以下称为“背面)也同样地设 置有背面集电极。该背面集电极也由与布线(导电体)42连接的母线电极22和指状电极 12(参照图5)构成，指状电极12与母线电极22交叉、分支而形成多个。母线电极22跨越 太阳能电池单元1的大致全长而形成两个，指状电极12与母线电极22交叉，跨越太阳能电 池单元1的大致整个区域而形成多个。母线电极22例如形成为0.3mm左右的宽度。指状 电极12例如以0. Imm左右的宽度，并形成100个左右。太阳能电池单元1的背面侧，由于 可以不考虑受光面积的减少，所以能够形成比受光面集电极多的指状电极，能够减少在背 面集电极侧的电阻损失。这样的背面集电极例如通过丝网印刷银浆并以一百几十度的温度 使其固化而形成。布线41、42通过粘接剂31、32分别粘接在受光面侧和背面侧的母线电极21、22 上。粘接剂31、32以环氧树脂为主成分，包含有交联促进剂，以使得在180°C的加热下能够 迅速促进交联，在15秒左右完成固化。该粘接剂31、32的厚度为0. 01 0. 05mm,宽度考虑 入射光的遮蔽，优选为与布线41的宽度相同以下。在该实施方式中，作为粘接剂31、32，使 用宽度1. 5mm、厚度0. 02mm的带状薄膜片。另外，作为粘接剂31、32，对使用以环氧树脂为 主成分的粘接剂进行了说明，但也可以是能够在比焊接低的温度、优选以200°C以下的温度 下进行粘接的、不明显妨碍生产率那样的在20秒钟左右完成固化的粘接剂。例如除了固化 温度低、能够对热应力的减轻作出贡献的丙烯酸类树脂、柔软性高的聚氨脂类等的热固化 性树脂粘接剂之外，也能够使用EVA树脂类、合成橡胶等的热可塑性粘接剂、能够进行低温 下的接合作业的环氧树脂、丙烯酸树脂、或聚氨脂树脂为主剂混合固化剂而粘接的两种液 体反应类粘接剂等。此外，在由树脂构成的粘接剂中，也可以含有微粒子。微粒子为2 30 μ πιΦ，优选 为平均粒径IOym左右的大小。作为微粒子，能够使用镍、带有金涂层的镍、或者在塑料中 混合涂层有导电性金属例如金等的粒子的物质。此外，布线41、42是宽度2. 0mm、厚度0. 15mm的导电体。布线41、42由作为芯材的 铜箔41a，和作为芯材的表面层的软导电体41b构成。软导电体41b通过在铜箔41a的表面 上镀厚度IOym左右的锡而形成。布线41、42在相互相邻的太阳能电池单元1之间折曲地 使用。另外，在本实施方式中，作为构成布线41、42的软导电体41b材料使用锡，但基本上 优选是比集电极(母线电极21或指状电极11)软的导电体，且使用在树脂粘接剂固化的温 度下软化的材料。具体而言，如表1所示，也能够使用包含降低了熔点的共晶焊料，软的导
t牛 ο
[表 1]
权利要求
1.一种太阳能电池模块，通过由导电体连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的 集电极而相互电连接，该太阳能电池模块的特征在于所述导电体通过由树脂构成的粘接剂接合在所述太阳能电池单元的表面， 所述集电极和所述导电体通过直接接合而电接合。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于 所述集电极包括指状电极，所述指状电极通过与导电体直接接合而电接合。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于 在所述粘接剂中含有微粒子。
4.一种太阳能电池模块的制造方法，其包括使用由树脂构成的粘接剂，在太阳能电池 单元的表面上形成的集电极上接合导电体的工序，该太阳能电池模块的制造方法的特征在 于，包括通过向所述太阳能电池单元的方向在所述导电体上施加压力，使所述粘接剂从所述集 电极和所述导电体的粘接界面流动排出，使所述集电极与所述导电体直接接合而电接合的工序。
5.如权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 所述集电极包括指状电极， 使所述指状电极与所述导电体直接接合而电连接。
6.如权利要求4或5所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 中含有微粒子。
7.如权利要求4或5所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 剂，使用预先整形为带状薄膜片的形态的粘接剂。
8.如权利要求6所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 作为所述粘接剂，使用预先整形为带状薄膜片的形态的粘接剂。
9.如权利要求4或5所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于 剂，使用浆状的粘接剂。
10.如权利要求6所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于作为所述粘接剂， 使用浆状的粘接剂。在所述粘接剂 作为所述粘接作为所述粘接
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法。太阳能电池模块，其具备多个太阳能电池单元，该多个太阳能电池单元通过由布线(41a、41b)连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的母线电极(21)，而相互连接。母线电极(21)埋入在布线(41b)中，太阳能电池单元(1)和布线(41b)通过树脂接合。
文档编号H01L31/0224GK102122677SQ201110034938
公开日2011年7月13日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月25日
发明者冈本重之, 吉岭幸弘, 角村泰史 申请人:三洋电机株式会社