JP5485434B1

JP5485434B1 - 太陽電池セル

Info

Publication number: JP5485434B1
Application number: JP2013040100A
Authority: JP
Inventors: 海彬郭; 勇蒋
Original assignee: 海彬郭
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JP2014168025A

Abstract

【課題】太陽電池セルに１つまたは複数の受光面を設け、受光面を構成するフィンガー電極の配置の仕方、バスバー電極の太さを変えることにより受光面積を増加させ、１枚当たりの太陽電池セルの出力の向上を図る。また、太さの異なるバスバー電極を用いることで銀の使用量を減らすことができ、低コストの太陽電池セルを提供する。
【解決手段】シリコン基板１０の受光面に、複数のフィンガー電極３０と、フィンガー電極３０にほぼ直交して配置されるバスバー電極４０からなる複数の電気回路２０が形成された太陽電池セル１であって、１又は１以上の受光面と、１又は１以上の前記受光面に設けられる複数本のフィンガー電極３０と、フィンガー電極３０にほぼ直交し、細い部分と太い部分とが互いに連設したバスバー電極４０から構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルに関し、特に、１つもしくは複数の受光面を有し、受光面積を増加させるためにフィンガー電極及びバスバー電極の配置を工夫した太陽電池セルに関する。

太陽電池は、クリーンでほぼ無尽蔵なエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、環境に優しい新しいエネルギー源として注目されている。このような太陽電池をエネルギー源として用いる場合、太陽電池セル１個当たりの出力は数Ｗ程度であることから、太陽電池セル単体で用いるのではなく、複数の太陽電池セルを行列状に配列し、これらを電気的に直列に接続させることで出力を１００Ｗ以上に高めた太陽電池モジュールとして用いるのが一般的である。

近年環境問題が取りざたされるなか、このような太陽電池に対して低コストで高変換率の太陽電池モジュールが求められており、その手段として電極面積を減少させ受光面積を増加させるといったことが検討されている。ところが、電極面積を減少させるためにフィンガー電極を細線化させると、電極内での抵抗が上昇しロスが発生するといった問題がある。

そこで、特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、バスバー電極の本数を増やし、フィンガー電極の長さを短くすることによって抵抗値を下げるといったことが検討されている。
この太陽電池モジュールによれば、透光性パネルと裏面保護材との間に、互いに電気的に接続された、複数枚の板状の太陽電池素子を配するとともに、これらの間隙を充填材で充填してなるものであって、太陽電池素子は受光面側に出力取出用の３本のバスバー電極と、このバスバー電極に直交する複数のフィンガー電極とを含んでなる受光面電極を有し、バスバー電極はその幅が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、かつフィンガー電極はその幅が０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下としたので、出力が高く高効率の太陽電池モジュールを得ることができる、としている。

特許第４９５３５６２号公報

しかしながら、太陽電池は電極部分で使用する材料に多大なコストがかかるほか、さらなる高変換効率の増加が求められており、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、電極の抵抗値を下げる構成となっているものの、受光面積を増やし出力を増加させるといったことはなされておらず、また、バスバー電極を増やした場合におけるバスバー電極に用いる銀ペーストの使用量を抑える工夫もされていない。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、様々なフィンガー電極の配置方法とバスバー電極の太さを変えることで受光面積の増加と電極に用いる銀ペーストの使用量を抑えた低コストの太陽電池セルを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の太陽電池セルは、１のシリコン基板の受光面に、略長方形状かつ、該略長方形状の内面に櫛状に配置される複数本のフィンガー電極と、該フィンガー電極にほぼ直交し、細い部分と太い部分とが互いに連設したバスバー電極からなる電気回路が複数形成された太陽電池セルにおいて、前記フィンガー電極は、太さが０．０１〜０．２ｍｍで０．１〜５ｍｍの間隔で前記太陽電池セルのサイズに合わせて６０〜２００本もしくは１００〜３００本の割合で櫛状に配置され、該フィンガー電極の両端は前記略長方形状の長さ方向の辺と電気的に接続されるとともに、前記複数の電気回路は、互いに電気的に接続されていないことを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池セルに１つもしくは１以上の受光面を設け、受光面を構成するフィンガー電極の配置の仕方、バスバー電極の太さを変えることにより受光面積を増加させ、１枚当たりの太陽電池セルの出力の向上を図ることができる。また、太さの異なるバスバー電極を用いることで銀ペーストの使用量を減らすことができ、低コストで太陽電池セルを提供することができる。

図１（ａ）は実施例１の太陽電池セルの構成を示した平面図であり、図１（ｂ）は、太陽電池セルの裏面側の構成を示した平面図である。複数の太陽電池セルが電気的に接続された状態を示した断面図である。実施例２に係る太陽電池セルの構成を示した図である。実施例３に係る太陽電池セルの構成を示した図である。実施例４に係る太陽電池セルの構成を示した図である。実施例５に係る太陽電池セルの構成を示した図である。実施例６に係る太陽電池セルの構成を示した図である。実施例７で示す太陽電池セルの構成を示した図である。

次に図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の太陽電池セルの受光面の構成を示した平面図であり、図１（ｂ）は、太陽電池セルの裏面の構成を示した平面図である。
図１（ａ）に示すように、太陽電池セル１は、６インチ又は８インチサイズの正方形状で単結晶や多結晶のシリコン基板１０から構成されている。このシリコン基板１０の受光面には、複数の電気回路２０を有し、この電気回路２０には銀ペーストをスクリーンプリント法等によって集電するためのフィンガー電極３０と、フィンガー電極３０で集電された電気をさらに集電するバスバー電極４０が形成されている。
なお、本実施形態において、図示する太陽電池セル１の縦を幅方向とし、横を長さ方向とする。図示された太陽電池セル１には、幅方向に沿って電気回路２０が並設されており、上段から電気回路２０ａ、中段は電気回路２０ｂ、下段を電気回路２０ｃとする。

電気回路２０は、長方形状フィンガー電極３１とその内面に櫛状に配置された細線状フィンガー電極３２と、細線状のフィンガー電極３２と直交するようにして電気回路２０の長さ方向の全長に渡ってバスバー電極４０がほぼ平行に配置されている。

細線状フィンガー電極３２は、太さが０．０１〜０．２ｍｍで長方形状フィンガー電極３１の中に、６インチサイズの太陽電池セル１では６０〜２００本の割合で、８インチサイズの太陽電池セル１では１００〜３００本の割合で細線状フィンガー電極３２が配置されている。このように、太陽電池セル１のサイズによって配置するフィンガー電極２０の本数が異なるが、多すぎると、受光面積が減少するため発電量が低下し、少なすぎると隣接するフィンガー電極２０同士の間隔が空きすぎて発電をすることができなくなってしまう問題ある。従って、上記した各サイズにおける本数が適当であり最適な発電を行うことができる。また、それぞれのサイズで細線状フィンガー電極３２は、０．１〜５ｍｍの間隔で配置されている。そして、細線状フィンガー電極３２の両端は、長方形状フィンガー電極３１の長さ方向の辺と電気的に接続されている。バスバー電極４０は、太陽電池セル１の長さ方向に向かって一定の間隔で太さが異なる構成で、０．０１〜１ｍｍで、太い電極部分は１〜３ｍｍとなっている。

また、図示するように、バスバー電極４０の上面のほぼ全長に渡って、受光面タブ線５０が重ねて接合されている。この受光面タブ線５０は、シリコン基板１０同士を直列に接続するために、太陽電池セル１よりも外側に延長している延長部５０ａを有している。そして、受光面タブ線５０は、太陽電池用出力リード線として一般的に使用されるはんだめっきされた銅線である。

また、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の裏面は、アルミニウムペーストで形成されており、銀ペーストで形成される裏面タブ線６０が配置されている。裏面タブ線６０は、太陽電池セル１の全長に渡って直線状にかつ、断続的に配置されている。

実施例１に係る太陽電池セル１では、長方形フィンガー電極３１と細線状フィンガー電極３２とで集電することができる。長方形フィンガー電極３１で集電された電気は、細線状フィンガー電極３２を介してバスバー電極４０へ送られる。
このように、長方形フィンガー電極３１と細線状フィンガー電極３２とで集電することができるため、受光面１枚当たりの集電量を増加させることができる。

また、バスバー電極４０は、一定間隔で太さが異なっているが細くなっている部分では、その分、受光面積を増加させることができる。また、太さが異なっても集電能力が変わらないことからバスバー電極４０の材料となる銀ペーストの使用量を減らすことができるため、コストを低減させることができる。

図２は、併設された太陽電池セルが接続されている状態を示した断面図である。
図示するように、受光面から隣接するシリコン基板１０の裏面に潜り込む受光面タブ線５０の延長部５０ａが、隣接するシリコン基板２０の裏面タブ線６０と電気的に接続され直列に接続されている。

次に示す各実施例においては、受光面積を増加させるために様々なフィンガー電極３０の形状を示すものである。

（実施例２）
図３は、実施例２に係る太陽電池セルの構成を示した平面図である。
図示するように、電気回路２０ａ〜２０ｃには、縦長の矩形状に形成された矩形状フィンガー電極３３がそれぞれの電気回路２０ａ〜２０ｃの全長に渡って複数配置されている。この矩形状フィンガー電極３３では、その周辺および矩形状の中からでも集電が可能である。

（実施例３）
図４は、実施例３に係る太陽電池セルの構成を示した平面図である。
図示するように、実施例３で示す太陽電池セル１は、電気回路２０ａ〜２０ｃには、上記実施例１と同様に櫛状に細線状フィンガー電極３２が配置されている。さらに、上段の電気回路２０ａと下段の電気回路２０ｃにおいては、受光面の全長に渡って直線状フィンガー電極３４が細線状フィンガー電極３２の一端と電気的に接続されている。
上段の電気回路２０ａと下段の電気回路２０ｃとでは、直線状フィンガー電極３４と細線状フィンガー電極３２とで集電し、中段の電気回路２０ｂでは、細線状フィンガー電極３２が集電する。

（実施例４）
図５は、実施例４に係る太陽電池セルの構成を示した図である。
図示するように実施例４で示す太陽電池セル１は、電気回路２０ａ〜２０ｃには、櫛状に細線状フィンガー電極３２は配置されている。この構成では、細線状フィンガー電極３２が集電し、バスバー電極４０へ電気を送ることができる。

（実施例５）
図６は、実施例５に係る太陽電池セルの構成を示した図である。
図示するように実施例５で示す太陽電池セル１は、電気回路２０ａ〜２０ｃには櫛状に細線状フィンガー電極３２が配置されており、上段及び下段の電気回路２０ａ，２０ｃには、直線状フィンガー電極３４が、細線状フィンガー電極３２の一端と電気的に接続されている。また、細線状フィンガー電極３２は、一つ置きに電気回路２０ａ〜２０ｃの細線状フィンガー電極３２と電気的に接続されている。
このような構成により、直線状フィンガー電極３４が集電した電気は細線状フィンガー３２を介してバスバー電極４０へ送ることができる。また、細線状フィンガー電極３２は、集電した電気を直近のバスバー電極４０へ送ることができる。

（実施例６）
図７は、実施例６で示す太陽電池セル１の構成を示した図である。
図示するように実施例６で示す太陽電池セル１は、太陽電池セル１の全幅に渡って枠取りされたＨ形状フィンガー電極３５が全長に渡って複数配置されている。上段の電気回路２０ａ及び下段の電気回路２０ｃでは、矩形状フィンガー電極３３がＨ形状フィンガー電極３５の間に配置されている。中段の電気回路２０ｂでは、矩形状フィンガー電極３２がＨ形状フィンガー電極３５の内側と間に配置されている。
このような構成からＨ形状フィンガー電極３５では、図示するように、その周辺および内面から集電することができ、矩形状フィンガー電極３２では、その周辺および内面から集電することができる。

（実施例７）
図８は、実施例７で示す太陽電池セル１の構成を示した図である。
図示するように、実施例７で示す太陽電池セル１は、対角線の長さが１９０〜２２０ｍｍの大きさで、４つの角がそれぞれ面取り状である矩形状である。この形状は、鋳造法によるシリコンのインゴットが小さい場合に採用される形状である。なお、この形状の太陽電池セル１であっても、配置されるフィンガー電極３０及びバスバー電極４０は、上記した実施例１〜６と同様の形状およびパターンを採用することができる。

１太陽電池セル
１０シリコン基板
２０、２０ａ〜２０ｃ電気回路
３０フィンガー電極
３１長方形フィンガー電極
３２細線状フィンガー電極
３３矩形状フィンガー電極
３４直線状フィンガー電極
３５Ｈ形状フィンガー電極
４０バスバー電極
５０受光面タブ線
５０ａ延長部
６０裏面タブ線

Claims

１のシリコン基板の受光面に、略長方形状かつ、該略長方形状の内面に櫛状に配置される複数本のフィンガー電極と、該フィンガー電極にほぼ直交し、細い部分と太い部分とが互いに連設したバスバー電極からなる電気回路が複数形成された太陽電池セルにおいて、
前記フィンガー電極は、太さが０．０１〜０．２ｍｍで０．１〜５ｍｍの間隔で前記太陽電池セルのサイズに合わせて６０〜２００本もしくは１００〜３００本の割合で櫛状に配置され、該フィンガー電極の両端は前記略長方形状の長さ方向の辺と電気的に接続されるとともに、前記複数の電気回路は、互いに電気的に接続されていないことを特徴とする太陽電池セル。