布线及使用了该布线的太阳能电池单元和太阳能电池模块的制作方法

本发明涉及一种布线及使用了该布线的太阳能电池单元和太阳能电池模块。

背景技术：

在将多个太阳能电池单元相互串联而成的太阳能电池模块中，使太阳能电池单元彼此电连接起来的布线，通常使用由涂布了焊料的带状铜等制成的、被称为所谓的扁平材料的接头线(tabline)。

当作为布线使用扁平状的接头线时，在将电池单元彼此焊接起来之际，通常会产生200℃以上的高温，因此有时电池单元产生翘曲。另外，扁平状的布线缺乏柔软性，即刚性高，由于在电池单元与布线、或者该布线与封装电池单元的封装材料之间的界面处产生的应力，也有时会使电池单元产生翘曲，从而导致长期可靠性下降。

对此，在专利文献1中公开了一种使接头线与太阳能电池单元的集电电极一体化的覆盖导线，并且记载了在该覆盖导线中使用向绝缘性树脂添加金属粉末而得到的导电性树脂的构造。

专利文献1：日本公开专利公报特开2016-186842号公报

技术实现要素：

本发明涉及一种输送在太阳能电池单元产生的载流子的布线，该布线包括将多根金属丝(wire)汇集起来而成的集合线、以及绝缘性树脂体，所述绝缘性树脂体封装所述集合线，并且通过被赋予能量而产生粘接性。

本发明涉及一种通过使本发明的布线连接起来而构成的太阳能电池单元，所述布线是收集所述载流子的集电线，在所述集电线的被赋予能量且被加压的部分，仅所述金属丝成为与所述太阳能电池单元电连接的电连接部分。

本发明涉及一种通过所述集电线将本发明的太阳能电池单元电连接起来而成的太阳能电池模块。

附图说明

图1是示出使用了实施方式所涉及的成为布线的集电线的双面电极型太阳能电池单元及包括该双面电极型太阳能电池单元的太阳能电池模块的示意性局部剖视图。

图2是示出使用了实施方式所涉及的成为布线的集电线的背面电极型太阳能电池单元及包括该背面电极型太阳能电池单元的太阳能电池模块的示意性局部剖视图。

图3是示出实施方式所涉及的双面电极型太阳能电池单元之一例的示意性局部剖视图。

图4是示出实施方式所涉及的背面电极型太阳能电池单元之一例的示意性局部剖视图。

图5是示出实施方式所涉及的成为布线的集电线的俯视图及沿v-v线剖开的剖视图。

图6是示出实施方式所涉及的集电线与连接部件连接的方法中的一个工序的剖视图。

图7是示出实施方式所涉及的集电线与连接部件连接的方法中的另一个工序的剖视图。

图8是示出实施方式所涉及的集电线与连接部件连接起来的状态的剖视图。

图9是示出通过第一实施方案的集电线连接而成的背面电极型太阳能电池单元的俯视图。

图10是将图9的连接区域a放大后的局部俯视图。

图11是示出通过第二实施方案的集电线连接而成的背面电极型太阳能电池单元的俯视图。

图12是将图11的区域b放大后的局部俯视图。

图13是将图12的区域c放大后的局部剖视图。

图14是示出通过第二实施方案的集电线连接而成的背面电极型太阳能电池单元的俯视图。

图15是示出通过第三实施方案的集电线连接而成的双面电极型太阳能电池单元的示意性俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

(太阳能电池模块)

图1及图2示意性示出包括通过实施方式所涉及的集电线50而相互连接起来的多个太阳能电池单元10(10a/10b)的太阳能电池模块1(1a/1b)的一部分。图1是使用了双面电极型太阳能电池单元10a的情况下的剖视图，图2是使用了背面电极型太阳能电池单元10b的情况下的剖视图。需要说明的是，图1及图2是重点示出使用集电线50将多个太阳能电池单元10(10a/10b)彼此电连接起来的连接方式的图。

图1所示的太阳能电池模块1a中安装有在一个主面上布置了n侧电极(或p侧电极)且在另一个主面上布置了p侧电极(或n侧电极)的双面电极型太阳能电池单元10a，双面电极型太阳能电池单元10a彼此通过集电线50以串联方式电连接。集电线50是布线之一例。这些串联起来的双面电极型太阳能电池单元10a的两个主面被封装材料2封装起来。另外，在封装材料2的表面(受光面)布置有受光面保护部件3，另一方面，在封装材料2的背面布置有背面保护部件4。

图2所示的太阳能电池模块1b中安装有在一个主面上布置了电分离开的n侧电极及p侧电极的背面电极型太阳能电池单元10b，背面电极型太阳能电池单元10b彼此通过集电线50以串联方式电连接。更详细而言，一个太阳能电池单元10b的n侧电极与和其相邻的另一个太阳能电池单元10b的p侧电极以串联方式电连接。这些串联起来的背面电极型太阳能电池单元10b被封装材料2封装起来。另外，在封装材料2的受光面布置有受光面保护部件3，另一方面，在封装材料2的背面布置有背面保护部件4。

封装材料2例如能够使用乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(eva)、乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯/三烯丙基异氰脲酸酯(evat)、聚乙烯醇缩丁醛酯(pvb)、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、或者硅酮树脂等透光性树脂。

受光面保护部件3并没有被特别加以限定，但优选采用具有透光性且耐紫外光性的材料。例如，能够使用玻璃、或丙烯酸树脂或者聚碳酸酯树脂等透明树脂。

背面保护部件4并没有被特别加以限定，但优选采用防止水等浸入即阻水性高的材料。例如，能够使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、烯烃类树脂、含氟树脂、或者含硅酮树脂等树脂膜与铝箔等金属箔的层叠体。

图3示意性示出双面电极型太阳能电池单元10a的剖面之一例。如图3所示，双面电极型太阳能电池单元10a例如包括通过在p型硅基板12的表面堆积n型杂质扩散层(n型半导体层)11而形成的半导体基板13。这样的半导体基板13具有pn结，例如在表面(受光面)侧布置有由n型硅形成的n型半导体层11，在其背面侧布置有p型硅基板12。需要说明的是，也可以在半导体基板13的表面侧形成有防止所接收到的光反射的防反射膜14。另外，与n型半导体层11导通的n侧电极15作为例如网格状电极选择性地设置在该n型半导体层11上，与p型硅基板12导通的p侧电极16例如整面地设置在p型硅基板12上。需要说明的是，在双面电极型太阳能电池单元10a中，并不局限于以p型硅基板12为主体的半导体基板13，例如，也可以采用通过在n型硅基板的表面堆积p型半导体层而形成的半导体基板。另外，布置于受光面侧的硅基板或半导体层的导电型的种类可以是p型，也可以是n型。需要说明的是，关于导电型，例如若将p型设为第一导电型，则也可以将n型称为第二导电型。总之，将相反的导电型中的一者称为第一导电型，将另一者称为第二导电型。

接着，图4示意性示出背面电极型太阳能电池单元10b的剖面结构之一例。如图4所示，背面电极型太阳能电池单元10b例如包括成为光电转换部的n型硅基板23。在该n型硅基板23的作为一个主面的背面(与受光面相反)侧，例如，将梳子形状的n型半导体层21和梳子形状的p型半导体层22布置成使彼此的梳背部分相向且使彼此的梳齿部分交替地啮合。另外，在n型半导体层21设置有n侧电极15(15a、15b)。在p型半导体层22设置有p侧电极16(16a、16b)。

电极15、16分别优选包括透明导电性氧化物制成的透明导电膜15a、16a和金属膜15b、16b的层叠体。作为透明导电性氧化物，例如能够单独或混合地使用氧化锌、氧化铟或氧化锡等。从导电性及光学特性、以及长期可靠性的观点出发，优选以氧化铟为主要成分的铟类氧化物，其中，尤其优选以氧化铟锡(indiumtinoxide：ito)为主要成分。

另外，在各半导体层21、22中，将形成在梳背部分上的电极称为母线电极，将形成在梳齿部分上的电极称为指状电极。

需要说明的是，也可以在n型硅基板23的表面(受光面)上形成防反射膜18。在防反射膜18上例如布置有透明玻璃，以作为保护n型硅基板23的保护透明板19。另外，背面电极型太阳能电池单元10b所包含的晶体基板不限于n型硅基板23，例如也可以采用p型硅基板。

另外，图3及图4中使用的太阳能电池单元10a、10b的种类并没有被特别加以限定，可以是硅类(薄膜类、晶体类等)、化合物类、或者有机类(染料敏化、有机薄膜等)中的任一种。另外，电极15的类型(双面型、背面型等)也没有被特别加以限定。

(集电线)

图5示出实施方式所涉及的集电线50。在图5中，左图是集电线50的俯视图(平面部分图)，右图是沿左图的v-v线剖开的剖视图。如图5所示，实施方式所涉及的集电线50包括将多根金属丝汇集起来而成的集合线52、以及封装该集合线52且通过被赋予能量而产生粘接性的绝缘性树脂体51。

集电线50是收集或输送太阳能电池单元10所产生的载流子的布线。该集合线52只要是将多根金属丝汇集起来而形成的即可，例如，可以是将多根金属丝编织而成的编织线，也可以是搓捻金属丝而成的捻线。

作为所赋予的能量的示例，可以是热能或光(紫外光)能。因此，绝缘性树脂体51是热固性树脂或光(紫外线)固化树脂。作为绝缘性树脂体51的材料，能够使用环氧树脂、聚氨酯树脂、苯氧基树脂、或者丙烯酸树脂。另外，在将实施方式所涉及的集电线50用于太阳能电池单元10a、10b等时，为了改善与电极或其他布线的粘接性及润湿性，也可以向绝缘性树脂体51添加硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂或者铝酸盐类偶联剂等改性材料。此外，为了控制弹性模量及粘性，也可以将丙烯酸橡胶、硅橡胶、或者聚氨酯等橡胶成分添加到绝缘性树脂体51中。

实施方式所涉及的集电线50没有必要一定要在集合线52的延长方向的整个范围内都被绝缘性树脂体51覆盖，也没有必要在集合线52的整个圆周方向上都被绝缘性树脂体51覆盖。即，根据应用部位或规格，只要集电线50的与电极等必要的连接对象相连接的部分至少被绝缘性树脂体51覆盖住即可。

需要说明的是，在集合线52是将多根金属丝编织而成的编织线或搓捻多根金属丝而成的捻线的情况下，绝缘性树脂体51填埋金属丝彼此之间的间隙的至少一部分。

另外，在绝缘性树脂体51使用光固化树脂的情况下，当该树脂在固化前的流动性较高时，也可以进行临时固化处理(预固化处理)，以便能够由绝缘性树脂体51本身保持集合线52。

(集电线的连接方法)

图6～图8示出实施方式所涉及的集电线50的连接方法。需要说明的是，为了方便，在图7及图8中放大地示出了图6中的集电线50。

首先，如图6所示，在相当于电极焊盘等的导电性连接部件(连接对象物)54的规定位置处，布置集电线50。

接着，如图7所示，针对集电线50的与连接部件54上的连接区域重叠的重叠部分，一边赋予规定的能量，一边使用加压夹具56进行加压。规定的能量是指，在集电线50的绝缘性树脂体51为热固性树脂的情况下，例如加热到150℃左右。加热单元为加热灯或加热器等，并没有被特别加以限定。另外，也可以如烙铁那样，加压夹具56本身具有加热单元。在集电线50的绝缘性树脂体51为紫外线固化树脂的情况下，紫外线的波长并没有被特别加以限定，例如能够使用波长大约为200nm以上且400nm以下的紫外光。另外，作为加压时的压力，最大值小于10mpa，其最小值为集电线50与连接部件54以低电阻导通的压力。作为一例，能够例举出0.6mpa以上且1.0mpa以下。

需要说明的是，在使用导电性膜或导电性粘接剂等将太阳能电池单元的电极与导电性布线电连接起来的情况下，通常，包含在导电性膜等中的金属颗粒彼此物理接触而成为一系列导通线，其必须架设在电极与导电性布线之间。因此，导电性膜等需要10mpa左右的高压。

不过，实施方式所涉及的集电线50并不具有金属颗粒，而是内置有将金属丝编织而成的集合线52，因此无需使金属颗粒物理接触，集电线50在上述那样的0.6mpa以上且1.0mpa以下的比较低的压力下架设在电极与导电性布线之间。

接着，图8示出集电线50中的绝缘性树脂体51固化后的状态。如该图8所示，集电线50的绝缘性树脂体51被压接且固化，从而与连接部件54的表面连接。在该情况下，集电线50所包含的位于集合线52的下部(加压方向的前端)的金属丝与连接部件54接触。由此，集电线50与连接部件54相互导通。

即，在集电线50的被赋予能量且被加压的部分，仅金属丝成为与连接部件54(进而太阳能电池单元10)电连接的电连接部分。另一方面，换言之，在集电线50的被赋予能量且被加压的部分，仅绝缘性树脂体51成为与连接部件54(进而太阳能电池单元10)物理性粘接的物理性粘接部分。

这样一来，通过有选择地对实施方式所涉及的集电线50的与连接部件54的连接区域相向的部分进行加压，从而集电线50与该连接部件54有选择地连接起来。因此，集电线50的没有与连接部件54粘接且没有电连接起来的部分就与连接部件54绝缘。即，集电线50的既没有与连接部件54粘接也没有电连接的部分保持柔软性。

而且，无需另外准备焊料等粘接材料，因此材料费用减少，制造时的生产量提高。另外，由于未使用焊料，因此没有焊料渗入编织线等中，可防止集电线50因焊料而产生刚性化。另外，在进行使用了编织线的互连时，该编织线被绝缘性树脂体51封装起来，因此难以开卷，作业性提高，并且也防止了与所接近的其他电极等的短路。

进而，实施方式所涉及的集电线50在金属制成的集合线52整个被绝缘性树脂体51封装起来的情况下，不与大气直接接触，难以生锈，因此作为布线的长期保管性优异。另外，布线后的可靠性也变高。

(第一实施方案)

以下，在图9及图10中，作为第一实施方案，示出使用了实施方式所涉及的集电线50的背面电极型太阳能电池单元10b1、10b2。这里，图9及图10是与受光面相反的一侧的面即背面的俯视图。

如图9所示，第一实施方案在具有彼此相同规格的背面电极型第一太阳能电池单元10b1与背面电极型第二太阳能电池单元10b2的电连接中使用了集电线50。这样一来，将通过集电线50将多个太阳能电池单元10b1、10b2以串联方式电连接起来的方式称为电池串10c。通常，电池串10c是通过将大约十五个太阳能电池单元10连接起来而构成的。这里，图示出其一部分。

图10示出图9所示的连接区域a的局部放大图。如图10所示，将集电线50的两端部布置在第一太阳能电池单元10b1和第二太阳能电池单元10b2各自的电极焊盘(未图示)上，之后，如上所述，例如使用烙铁56，通过加热及加压使它们粘接而电连接起来。此时烙铁56的加热温度也可以设定在180℃以下。

根据第一实施方案，集电线50包括集合线52和封装该集合线52的绝缘性树脂体51，因此，由于这些部件的柔软性而能够减轻在太阳能电池单元10b产生的翘曲及应力形变等，因而长期可靠性提高。

需要说明的是，如图10所示，就集电线50而言，利用烙铁56通过加热及加压被粘接而电连接起来的连接部分以外的区域的右绝缘性树脂体51也可以不必固化。在隔着封装材料2由受光面保护部件3及背面保护部件4夹住多个太阳能电池单元10b的状态下对该多个太阳能电池单元10b进行加热压接而封装时，绝缘性树脂体51整体固化。

另外，在该第一实施方案中，利用集电线50使多个太阳能电池单元10b实现串状化，从而可抑制该电池串10c整体翘曲。例如，当将原本存在翘曲的太阳能电池单元形成为串状时，在单元彼此的电连接中使用了现有的扁平线的情况下，则要加上每个太阳能电池单元的翘曲。

相对于此，在使用实施方式所涉及的集电线50的情况下，并不是简单地加上每个太阳能电池单元的翘曲，而是各太阳能电池单元的翘曲通过柔性集电线50而在单元彼此之间得到减弱。因此，作为电池串10c的翘曲量大幅度减少。即，在制作电池串10c之后，当着眼于一个太阳能电池单元10b时，与使用现有的扁平线的情况相比，在使用该实施方式所涉及的集电线50的情况下，可抑制每个单元的翘曲。

而且，在集电线50中未使用焊料，因此相对于太阳能电池单元10b1、10b2的紧贴性不依赖于焊料的润湿性。集电线50通过绝缘性树脂体51粘接，因此相对于太阳能电池单元10b1、10b2的物理紧贴性变高。另外，集电线50以比焊料低的温度进行连接，而且在比导电性膜(cf：conductivefilm)低的压力下进行连接。因此，能够减轻温度及压力对太阳能电池单元10b1、10b2造成的损害。例如，可防止在太阳能电池单元10b1、10b2产生的裂纹，还可抑制电极剥落。

(第二实施方案)

以下，在图11～图13中，作为第二实施方案，示出使用了实施方式所涉及的集电线50的背面电极型太阳能电池单元10b1、10b2。这里，图11及图12也示出与受光面相反的一侧的面即背面的平面，图13也示出将与受光面相反的一侧的面即背面朝上而得到的剖面。

如图11所示，第二实施方案在具有彼此相同规格的背面电极型第一太阳能电池单元10b1与背面电极型第二太阳能电池单元10b2的电连接中使用了集电线50。图12为示出图11所示的区域b的局部放大图，图13为示出图12所示的区域c的局部剖视图。如图12及图13(也参照图4的说明)所示，在第一太阳能电池单元10b1及第二太阳能电池单元10b2中，在n型硅基板23的背面上，交替地排列有成为多个指状电极的n侧电极15(15a、15b)和成为多个指状电极的p侧电极16(16a、16b)。多根集电线50将第一太阳能电池单元10b1与第二太阳能电池单元10b2以串联方式电连接起来。即，各集电线50在第一太阳能电池单元10b1中仅与多个n侧电极15连接，在第二太阳能电池单元10b2中仅与多个p侧电极16连接。这里，作为各n侧电极15及各p侧电极16能够使用金属(例如铜(cu)或银(ag))、或者透明电极(例如氧化铟锡(ito))。这里，构成n侧电极15及p侧电极16的金属膜15b、16b是通过溅射法、印刷法或电镀法等形成的。金属膜15b、16b也可以为单层构造或层叠构造。金属膜15b、16b的膜厚并没有被特别加以限定，不过例如优选为50nm以上且3μm以下。

这样一来，通过将实施方式所涉及的集电线50用于太阳能电池单元10b1、10b2的电连接，而能够消除太阳能电池单元10b所产生的载流子(电子/空穴)的寿命较短的焊盘区域，并且能够实现单元彼此之间连接的低电阻化。其结果是，能够提高作为太阳能电池模块的电气特性。

另外，如图13所示，在第二太阳能电池单元10b2的情况下，在各根集电线50的与各p侧电极(指状电极)16相向的对置部分同时或依次加压，并且进行加热或者照射紫外光。即，向集电线50的与各p侧电极16对置的对置部分任意赋予适当的能量。在各根集电线50的被赋予了能量的部位，绝缘性树脂体51熔融而使得被封装起来的集合线52与各p侧电极16电连接。因此，绝缘性树脂体51与太阳能电池单元10b物理性粘接的物理性粘接部分成为多个点状。

此时，在各集电线50的没有被赋予能量的部分，保持集合线52被绝缘性树脂体51封装的状态不变，因而例如与n侧电极15维持绝缘状态。因此，如果在太阳能电池单元10b中，与绝缘性树脂体51粘接的区域的一部分的导电性为p型(第一导电型)，则可以说在太阳能电池单元10b中，没有与绝缘性树脂体51粘接的区域的至少一部分的导电性为n型(第二导电型)。

需要说明的是，在图13所示的第二太阳能电池单元10b2的情况下，也可以使各p侧电极16的至少与集电线50连接的部分的高度形成得比各n侧电极15的高度高。具体而言，也可以使在各p侧电极16中与集电线50接合的金属膜16b的高度形成得比各n侧电极15的未与集电线50接合的金属膜15b的高度高。反之，在第一太阳能电池单元10b1的情况下，也可以使各n侧电极15的至少与集电线50连接的金属膜15b的高度形成得比各p侧电极16的金属膜16b的高度高，对此并未图示。

需要说明的是，在该第二实施方案中，如图11所示，使各个平面呈长方形的太阳能电池单元10b1、10b2的短边部分彼此相向并将它们连接起来，但如图14所示，作为一个变形例，也可以以使各自的长边部分彼此相向的方式将它们连接起来。

根据第二实施方案，集电线50的除了连接部分以外的区域的绝缘性得以确保。因此，在采用背面电极型太阳能电池单元10b的情况下，能够在一个面上、即在背面上跨越未连接的其他极性的电极而进行连接，因此背面侧的pn图案的设计自由度变高。

需要说明的是，在第二实施方案中，在封装电池串10c的工序之前，需要预先使集电线50所包含的绝缘性树脂体51固化。这是因为当在封装前未预先使绝缘性树脂体51固化时，绝缘性树脂体51就会通过加热压接而熔融，从而可能产生不良情况之故。

(第三实施方案)

以下，在图15中，作为第三实施方案，示出使用了实施方式所涉及的集电线50的双面电极型太阳能电池单元10a1、10a2。

如图15所示，第三实施方案在具有彼此相同规格的双面电极型第一太阳能电池单元10a1与双面电极型第二太阳能电池单元10a2的电连接中使用了集电线50a。在第三实施方案中，作为一例，如图3所示，为在受光面布置了n型半导体层11的双面电极型太阳能电池单元10a1、10a2。因此，各n侧电极15被布置在受光面上。不过，受光面也可以不是n型半导体层11侧，而是p型半导体层12侧。

在第三实施方案中，作为一例，将n侧电极15及p侧电极16(未图示)分别设为由实施方式所涉及的集电线50而实现了一体化的多线电极布线50a。即，如图15所示，布置在第二太阳能电池单元10a2的受光面上的兼作n侧电极15的多线电极布线50a成为布置在第一太阳能电池单元10a1的与受光面相反的一侧的背面上的兼作p侧电极16(未图示)的多线电极布线(也参照图1)。

需要说明的是，在该第三实施方案中，多线电极布线50a也可以在通过印刷法形成作为其基底层的导电性膜之后，布置在所形成的导电性膜上。在该情况下，导电性膜可以是金属(例如铜(cu)或银(ag))，也可以是透明电极(例如氧化铟锡(ito))。另外，关于多线电极布线50a的布置方法，只要赋予压力及能量，使得该多线电极布线50a的与半导体基板13(或导电性膜)连接的连接面整面地与之电连接即可。因此，在第三实施方案中，各多线电极布线50a的与半导体基板13(进而太阳能电池单元10a)物理性粘接的物理性粘接部为线状。

如上所述，由于作为兼作指状电极、接头线及母线的多线电极布线50a，使用了实施方式所涉及的集电线50，因此制造时的生产量提高，并且作为太阳能电池模块的电气特性提高。

－符号说明－

1a、1b太阳能电池模块

2封装材料

3受光面保护部件

4背面保护部件

10a双面电极型太阳能电池单元

10b背面电极型太阳能电池单元

10c电池串

11n型半导体层(n型杂质扩散层)

12p型硅基板

13半导体基板

14防反射膜

15n侧电极

15a透明导电膜

15b金属膜

16p侧电极

16a透明导电膜

16b金属膜

17反射膜

18防反射膜

19保护透明板

21n型半导体层(n型杂质扩散层)

22p型半导体层

23n型硅基板

50集电线(布线)

50a集电线(多线电极布线/布线)

51绝缘性树脂体

52集合线。