JPH07302923A

JPH07302923A - 光起電力素子

Info

Publication number: JPH07302923A
Application number: JP6092691A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuzuki; 幸司都築; Yoshifumi Takeyama; 祥史竹山; Kenji Takada; 健司高田; Tatsuo Fujisaki; 達雄藤崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】屋外で使用する際の耐久性をアップした、信
頼性の高い光起電力素子、すなわち太陽電池モジュール
を提供する。【構成】光起電力素子ごとに、少なくとも１個のバイ
パスダイオードが設置された光起電力素子において、該
バイパスダイオードがフラットダイオードであり、該バ
イパスダイオードのリード線が２枚の金属箔材からな
り、かつ該バイパスダイオードと該金属箔材が接続材を
介して接続されている。また、該金属箔材のうち少なく
とも１枚は突出部を有しているか、もしくは切込と突出
部の両方とを有しており、該突出部を用いて複数個の光
起電力素子が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールな
どに用いる光起電力素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、温室効果すなわちＣＯ₂の増加に
よる地球の温暖化が問題となっており、ＣＯ₂を排出し
ないクリーンなエネルギー源開発への要求がますます高
まっている。

【０００３】このようなエネルギー源の１つである原子
力発電では、放射性廃棄物の問題が解決されておらず、
より安全性の高いクリーンなエネルギー源が望まれてい
る。

【０００４】将来期待されているクリーンなエネルギー
源の中でも、太陽電池はそのクリーンさと安全性と取扱
い易さという面から非常に注目されている。

【０００５】特に各種太陽電池の中でも、アモルファス
シリコン太陽電池は、変換効率こそ結晶系の太陽電池に
及ばないものの、大面積化が容易であること、光吸収係
数が大きいため薄膜で動作が可能なことなど、結晶系太
陽電池にはない優れた特徴をもっているため、将来が有
望視されている太陽電池の１つである。

【０００６】通常バッテリー対応型の太陽電池は、１枚
の太陽電池セルだけでは出力電圧が不足しているため
に、複数個の太陽電池セルを直列に接続して使用する。

【０００７】しかし、このような複数個のセルを直列接
続して動作させる形態では、次のような問題がある。建
物の影や降雪等により、セルの一部が太陽光から遮られ
て発電しなくなった場合、正常に発電している他の素子
からの総発生電圧が、逆方向電圧という形で各素子に直
接印加されることである。この逆方向電圧が素子の耐圧
を越える値になると、素子が破壊してしまう可能性が高
まる。これを避けるためには、直列接続した各素子ごと
に、素子と並列で逆の方向にダイオードを結線する方法
が公知である。

【０００８】図６（ａ）は、従来の太陽電池モジュール
における接続形態の概略図である。これは、３個の太陽
電池素子を直列接続した後に、バイパスダイオードを接
続した一例である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に
おけるＸ−Ｘ’部分の断面図である。

【０００９】図６に示した太陽電池素子６００は、基体
６０１の上に下部電極層６０２を、下部電極層６０２の
上に半導体層６０３を、さらに半導体層６０３の上に上
部電極層６０４を順次積層して作製した。

【００１０】さらに、上部電極６０４の表面上には、上
部電極６０４の収集電極である集電電極６０６が形成さ
れた後、集電電極６０６のさらなる収集電極であるバス
バー電極６０７を集電電極６０６上に載置してある。ま
た、集電電極６０６とバスバー電極６０７とは、導電性
接着剤６０８で電気的に接続することにより、上部電極
層６０４からの引き出し電極が作製される。

【００１１】一方、下部電極層６０２からの引き出し電
極は、太陽電池素子６００における導電性基体の一部を
機械的な方法で露出させた部分６１０に、銅のような金
属体６１１をスポット溶接もしくは半田付け等の方法で
接続することにより作製される。

【００１２】次に、１つの太陽電池素子６００のバスバ
ー電極６０７と、これに隣接する太陽電池素子の基板か
らの引き出し電極である金属体６１１とを、銅箔（接続
部材）を用いて接続することにより、各太陽電池素子を
電気的に直列化する。また、各太陽電池素子６００で
は、バスバー電極６０７と導電性基体から引き出された
金属体６１１との間に、バイパスダイオード６３０が、
半田付け等により接続される。以上の各接続により、太
陽電池モジュールは完成する。

【００１３】しかし、上記のような太陽電池モジュール
では、次に示す２つの問題があった。

【００１４】（１）接続部材とバイパスダイオードとを
個別に接続する方法は、作業が煩雑であり、量産ライン
化が難しい。

【００１５】（２）一般に入手可能なバイパスダイオー
ドは、その周囲にカバー樹脂と円柱状のリード線を有し
ているため、比較的大きな形状となってしまう。このた
め、後工程でＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）など
のような充填材で太陽電池素子を封入した際、バイパス
ダイオードの部分だけ表面から盛り上がってしまい、太
陽電池モジュールの平面性が悪くなる。

【００１６】上記問題点を解決する方法は、公知資料
（特開平５−２９１６０２号）に開示されており、その
内容は以下の通りである。

【００１７】（１）バイパスダイオードには、比較的厚
さの小さなフラットダイオード（チップダイオード）を
使用する。

【００１８】（２）各太陽電池素子を直列接続するため
の配線材と、上記のバイパスダイオードとを交互に接
続した部材をあらかじめ用意する。（３）上記（２）の部材を用いて、各太陽電池素子の間
を接続して、太陽電池モジュールは作製される。

【００１９】図７は、上記の太陽電池モジュールの接続
形態を説明する概略図である。

【００２０】図７（ａ）は太陽電池素子を３個配列した
平面図であり、図７（ｂ）は直列接続用の配線材とバイ
パスダイオードとをあらかじめ接続した部材の平面図で
ある。図７（ｃ）は、図７（ａ）の各太陽電池素子と図
７（ｂ）の部材とを接続したときの平面図である。

【００２１】図７に示した太陽電池素子３００は、導電
性基体上に、下部電極層、半導体層、上部電極層を順次
積層したものである。これらの太陽電池素子では、上部
電極層と下部電極層の電気的な分離を完全におこなうた
めに、上部電極層の一部分７０６を取り除いた後、上部
電極の表面上に、上部電極の収集電極である集電電極７
０１が作製される。

【００２２】次に、集電電極７０１のさらなる収集電極
であるバスバー電極７０２を集電電極７０１上に載置し
た後、導電性接着剤７０７で集電電極７０１とバスバー
電極７０２を電気的に接続することにより、上部電極層
からの引き出し電極を得る。

【００２３】また、バスバー電極７０２と導電性基板と
の電気的分離を確実にするために、太陽電池素子７００
の端部とバスバー電極７０２との間には、絶縁テープ７
０９が設けてある。

【００２４】一方、下部電極からの電気的な取り出し
は、太陽電池素子７００の導電性基体の一部を露出させ
た部分７０８に、銅などのような金属体７０３をスポッ
ト溶接などのような方法で接続することにより行われ
る。

【００２５】また、バイパスダイオード７１０と直列接
続用の金属体７１１は、図７（ｂ）のようにあらかじめ
接続しておき、図７（ｃ）のように載置し、半田あるい
は溶接等により電気的に接続される。

【００２６】上記の方法を用いると、直列接続部材とバ
イパスダイオードとが一体構造であるため、あらかじめ
別工程で作製しておくことが可能であり、作業工程を単
純化できることから、量産ラインの構築がしやすくなっ
た。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように接続され
た太陽電池モジュールは、通常建物の屋根の上などの屋
外で使用されるために、日々風雨にさらされ、絶えず外
部からの応力をうける。すなわち、太陽電池モジュール
は、応力がかかるたびにたわみを生じ、全体としては繰
り返しの曲げ応力を何年にもわたって受けることにな
る。また、そのたわみ量は、外部からの応力に柔軟性を
有する、ステンレス等の可撓性基板を使用した太陽電池
モジュールほど顕著である。

【００２８】繰り返しの曲げ応力を長期にわたって受け
た場合、太陽電池モジュール内では、直列接続部材およ
びバイパスダイオード部分に応力が集中する。このとき
発生する問題を、以下に示す。

【００２９】（１）直列接続部材の変形により、ひび割
れや破断等が発生して、太陽電池特性が低下する。

【００３０】（２）バイパスダイオードに割れが生じ
て、ダイオード特性が破壊される。

【００３１】（３）バイパスダイオードと直列接続部材
との接続部（主に半田）がはずれて、接点不良の状態と
なる。

【００３２】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ことにより、価格が安く、作製が容易で、かつ信頼性の
高い太陽電池モジュールを提供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子
は、光起電力素子ごとに、少なくとも１個のバイパスダ
イオードが設置された光起電力素子において、該バイパ
スダイオードがフラットダイオードであり、該バイパス
ダイオードのリード線が２枚の金属箔材からなり、かつ
該バイパスダイオードと該金属箔材が接続材を介して接
続されていることを特徴とする。

【００３４】本発明の光起電力素子では、該金属箔材の
うち少なくとも１枚は突出部を有しており、該突出部を
用いて複数個の光起電力素子が接続されていることを特
徴とする。

【００３５】また、本発明の光起電力素子では、該金属
箔材のうち少なくとも１枚は切込と突出部の両方とを有
しており、該突出部を用いて複数個の光起電力素子が接
続されていることを特徴とする。

【００３６】さらに、本発明の光起電力素子では、該全
属箔材における該突出部が、接続に使用されていること
を特徴とする。

【００３７】また、本発明の光起電力素子では、該金属
箔材がビッカース硬度７０以下のものを使用することを
特徴とする。

【００３８】

【作用】本発明では、バイパスダイオードを、比較的厚
さの小さなフラットダイオード（チップダイオード）と
したため、後工程においてＥＶＡ（エチレンビニルアセ
テート）などのような充填材を用いて光起電力素子を封
入した際、バイパスダイオードの部分だけ表面から盛り
上がる現象はなくなり、光起電力素子をモジュール化し
たときの平面性が改善する。

【００３９】同時に、本発明では、バイパスダイオード
のリード線が２枚の金属箔材からなり、かつバイパスダ
イオードと金属箔材が接続材を介して接続する構造とし
たことにより、光起電力素子のモジュールにたわみが生
じて、接続部に曲げによる応力がかかった場合でも、応
力を緩和することができる。

【００４０】さらに、本発明では、金属箔材のうち少な
くとも１枚は突出部を有しており、この突出部を用いて
複数個の光起電力素子が接続されていることにより、直
接的には突出部で応力が分散され、バイパスダイオード
部分にかかる応力が低減でき、割れ等の破壊を生じなく
なる。さらには、金属箔材部分の幅が太くなるために、
箔材自体の引っ張りや曲げに対する強さが増し、金属箔
材のひび割れ、破断が生じにくくなる。

【００４１】また、本発明では、金属箔材のうち少なく
とも１枚は切り込みと突出部の両方とを有しており、該
突出部を用いて複数個の光起電力素子が接続されている
ことにより、切り込み部分がストレスループとなって応
力が吸収されるため、バイパスダイオード部にかかる応
力を低減できる。

【００４２】さらには、本発明では、上記両形態におい
て、突出部を接続に用いて固定することにより、機械的
強度が増すためにさらに効果が認められる。

【００４３】最後に、本発明では、金属箔材として、ビ
ッカース硬度７０以下の非常に柔らかい材料を用いるこ
とにより、金属箔材自体の繰り返し曲げに対する粘り強
さが増すので、金属箔の破断に対する強度が増す。

【００４４】

【実施態様例】以下、本発明の実施態様例を、図１を参
照しながら説明する。

【００４５】図１は、本発明の太陽電池モジュールの接
続形態を説明する概略図である。

【００４６】図１（ａ）は太陽電池素子を３個配列した
平面図であり、図１（ｂ）は直列接続用の配線材とバイ
パスダイオードとをあらかじめ接続した部材の平面図で
ある。図１（ｃ）は、図１（ａ）の各太陽電池素子と図
１（ｂ）の部材とを接続したときの平面図である。ま
た、図１（ｄ）は図１（ａ）におけるＸ−Ｘ’部分の断
面図である。

【００４７】図１に示した太陽電池素子１００は、導電
性基体上に、下部電極層１０２、半導体層１０３、上部
電極層１０４を順次積層したものである。これらの太陽
電池素子では、上部電極層と下部電極層の電気的な分離
を完全におこなうために、上部電極層の一部分１０５を
取り除いた後、上部電極の表面上に、上部電極の収集電
極である集電電極１０６が作製される。

【００４８】次に、集電電極１０６のさらなる収集電極
であるバスバー電極１０７を集電電極１０６上に載置し
た後、導電性接着剤１０８で集電電極１０６とバスバー
電極１０７を電気的に接続することにより、上部電極層
からの引き出し電極を得る。

【００４９】また、バスバー電極１０７と導電性基板と
の電気的分離を確実にするために、太陽電池素子１００
の端部とバスバー電極１０７との間には、絶縁テープ１
０９が設けてある。

【００５０】一方、下部電極からの電気的な取り出し
は、太陽電池素子１００の導電性基体の一部を露出させ
た部分１１０に、銅などのような金属体１１１をスポッ
ト溶接などのような方法で接続することにより行われ
る。

【００５１】また、バイパスダイオード１１３と直列接
続用の金属体１１１は、図１（ｂ）に示すようにあらか
じめ接続しておく。

【００５２】次に、図１（ａ）の太陽電池素子に図１
（ｂ）のバイパスダイオード部材を図１（ｃ）のように
載置し、半田あるいは溶接等の方法で電気的に接続す
る。

【００５３】（バイパスダイオード）本発明に使用され
るバイパスダイオードの種類、性能、大きさ、形状は、
太陽電池素子の大きさや、使用する電流、接続形態等に
より様々であるが、特に限定されるものではない。た
だ、太陽電池の平面性を考慮すると、できるだけ小さな
形状で、厚みの薄いものがよい。すなわち、チップダイ
オードやフラットダイオードがより好ましい。

【００５４】（金属箔材）本発明に使用される、バイパ
スダイオードのリード線ともなる金属箔材を選定をする
場合には、以下の３点を考慮する必要がある。

【００５５】（１）電流のパス部分である。

【００５６】（２）半田付けをしたい。

【００５７】（３）打ち抜き方法で、型を作製したい。

【００５８】従って、導電性が良くて、半田付けが可能
で、加工の容易な銀、銅、錫、鉛、ニッケル等の金属を
用いることができるが、これに限定されることはなく、
銀メッキ銅、半田メッキ銅等のメッキした金属を用いて
も構わない。また、その形状についても特に限定はな
く、突出部がどこにあっても構わないし、２つの金属箔
材の一方だけではなく、両方にあっても問題はない。

【００５９】（太陽電池素子）本発明で用いられる太陽
電池素子は、可撓性を有することが望まれるアモルファ
スシリコン系太陽電池に好適に適用できるものである。
しかし、同様の構成は、アモルファス系以外の、単結晶
シリコン系、多結晶シリコン系あるいはシリコン以外の
半導体を用いた太陽電池、ショットキー接合型の太陽電
池においても適用可能である。

【００６０】（基体）基体１０１はアモルファスシリコ
ンのような薄膜の太陽電池の場合に、半導体層を機械的
に支持する部材であり、かつ電極としても使われる。従
って、基体１０１は、半導体層１０３を成膜する時の加
熱温度に耐える耐熱性が要求されるが導電性のものでも
電気絶縁性のものでもよい。

【００６１】導電性の材料としては、例えばＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、
Ｐｔ、Ｐｂ等の金属またはこれらの合金、例えば真ちゅ
う、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカーボンシ
ート、亜鉛メッキ鋼板が挙げらる。また、電気絶縁性材
料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボ
ネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ
アミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフ
ィルムまたはシートまたはこれらとガラスファイバー、
カーボンファイバー、ほう素ファイバー、金属繊維等と
の複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表
面に異種材質の金属薄膜及び／またはＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ
₄、Ａｌ₂Ｏ ₃、ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸
着法、鍍金法等により表面コーテイング処理を行ったも
のおよび、ガラス、セラミックス等が挙げられる。

【００６２】（下部電極）下部電極１０２は、半導体層
で発生した電力を取り出すための一方の電極であり、半
導体層に対してはオーミックコンタクトとなるような仕
事関数を持つことが要求される。材料としては、例えば
Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、ステンレス、真ちゅう、ニクロム、Ｓ
ｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＩＴＯ等のいわゆる金属単
体または合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等が用
いられる。下部電極１０２の表面は平滑であることが好
ましいが、光の乱反射を起こさせる場合には、その表面
にテクスチャー処理をしてもよい。また、基体１０１が
導電性であるときは下部電極１０２は特に設ける必要は
ない。

【００６３】下部電極の作製方法は、例えばメッキ、蒸
着、スパッタ等の方法を用いる。

【００６４】（半導体層）半導体層１０３としては、薄
膜太陽電池として一般に使用される公知の半導体物質を
使用することができる。本発明に用いられる太陽電池素
子の半導体層としては、例えばｐｉｎ接合非晶質シリコ
ン層、ｐｎ接合多結晶シリコン層、ＣｕＩｎＳｅ₂／Ｃ
ｄＳ等の化合物半導体層が挙げられる。上記半導体層の
作製方法としては、半導体層が非晶質シリコン層の場合
は、シランガス等の薄膜を形成する原材料ガスを、プラ
ズマ放電を発生させるプラズマＣＶＤ等に導入すること
により作製することができる。また、半導体層がｐｎ接
合多結晶シリコン層の場合は、例えば溶融シリコンから
薄膜を形成する方法がある。また、半導体層がＣｕＩｎ
Ｓｅ₂／ＣｄＳの場合は、電子ビーム蒸着法、スパッタ
リング法、電析法等の方法で形成される。

【００６５】（上部電極）上部電極１０４は、半導体層
で発生した起電力を取り出すための電極であり、下部電
極１０２と対をなすためのものである。上部電極１０４
は、アモルファスシリコンのようにシート抵抗が高い半
導体の場合に必要であり、結晶系の太陽電池ではシート
抵抗が低いため特に必要とはしない。また、上部電極１
０４は、光入射側に位置するため、透明であることが必
要で、透明電極と呼ばれることもある。上部電極１０４
は、太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率よ
く吸収させるために光の透過率が８５％以上であること
が望ましく、さらに、電気的には光で発生した電流を半
導体層に対し横方向に流れるようにするためにシート抵
抗値は１００Ω／□以下であることが望ましい。このよ
うな特性を備えた材料としては、例えばＳｎＯ₂、Ｉｎ₂
Ｏ₃、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＣｄＳｎＯ₄、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃
＋ＳｎＯ₂）などの金属酸化物が挙げられる。

【００６６】（集電電極）集電電極１０６は、一般的に
は櫛状に形成され、半導体層や上部電極のシート抵抗の
値から好適な幅やピッチが決定される。集電電極は比抵
抗が低く太陽電池の直列抵抗とならないことが要求さ
れ、好ましい比抵抗としては１０^-2Ωｃｍ〜１０^-6Ωｃ
ｍである。集電電極の材料としては、例えばＴｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｔ等
の金属またはこれらの合金や半田が用いられる。一般的
には、金属粉末と高分子樹脂バインダーがペースト状に
なった金属ペーストが用いられているが、これに限られ
たものではない。

【００６７】（バスバー電極）バスバー電極１０７は、
集電電極１０６を流れる電流を更に一端に集めるための
電極である。電極材料としては、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｃ
ｕ等の金属やこれらの合金からなるものを用いることが
でき、形態としてはワイヤー状、箔状のものを貼りつけ
たりしている。箔状のものとしては、例えば銅箔や、あ
るいは銅箔に錫メッキしたもので、場合によっては接着
剤付きのものが用いられる。

【００６８】

【実施例】以下本発明の一実施例を、図１〜図５を参照
して説明する。

【００６９】（実施例１）本実施例では、基体としてス
テンレス基板を用いた非晶質シリコン太陽電池の場合を
具体的に説明する。

【００７０】ステンレス基板としては、表面を洗浄した
厚さ０．１ｍｍのステンレススチール箔を用いた。この
ステンレススチール箔上には、下部電極として、５００
０ÅのＺｎＯ膜が、スパッタリング法で基体温度３５０
℃にて作製された。

【００７１】次に、ＺｎＯ膜の表面上には、光電変換層
として、表１に示した３層からなるｐｉｎ接合半導体層
が作製された。このときの基体温度は、３層とも２５０
℃に維持してあり、かつ３層は連続的に作製された。

【００７２】

【表１】さらに半導体層上には、上部電極層１０４として、７０
０ÅのＩＴＯ透明電極膜が、酸素雰囲気下、基体温度２
００℃で、ＩｎとＳｎを抵抗加熱蒸着することにより作
製された。

【００７３】上記のプロセスにより多層膜が形成された
ロール状ステンレス基板は、切断加工により、各太陽電
池素子に分割した。このようにして、図１（ａ）に示し
た３枚の太陽電池素子１００を得た。

【００７４】次に、ＩＴＯのエッチング材（例えばＦｅ
Ｃｌ）含有ペーストを、太陽電池素子１００の表面上
へ、パターン１０５のようにスクリーン印刷した。その
後、純水洗浄することにより、ＩＴＯ層の一部を除去し
上部電極と下部電極の電気的な分離を確実にした。

【００７５】さらに、各太陽電池素子の非有効発電領域
の一部分のおいて、ＩＴＯ層、ａ−Ｓｉ層及び下部電極
層をグラインダーで除去して、ステンレス基板面１１０
を露出させることにより、下部電極層からの引き出し電
極を作製した。さらに、その場所へ、厚さ１００μｍの
銅箔１１１をスポット溶接にて接続した。

【００７６】また、ＩＴＯ層上には、０．３ｍｍ幅の集
電電極１０６が、銀ペーストをスクリーン印刷してから
オーブンで焼成することにより作製された。

【００７７】次に、後述のバスバー電極１０７と下部電
極との絶縁を確実にするために、基板露出面と隣接する
部分に、ポリイミドの絶縁テープ１０９を貼付した。

【００７８】その後、各太陽電池素子１００は、それぞ
れが接触することのないように配置された（図１
（ａ））。

【００７９】一方、ダイオードリボン（図１（ｂ））
は、２つのリード線の部材１１２を用いて、チップダイ
オード１１３をはさみ込むように半田付けすることで作
製した。このチップダイオードとしては、例えば、一辺
２．５ｍｍ、厚み２５０μｍのメサ型シリコンチップダ
イオード（ＧＩ社製）が好ましい。また、２つのリード
線の部材は、厚み１００μｍの銅箔から打ち抜きによっ
て作製して、片方の銅箔にはＴ字型の突出部を設けてあ
る。銅箔の幅は５ｍｍとし、突出部は３ｍｍとした。上
記の方法で作製したダイオードリボンの厚みは、５００
μｍであった。また、ダイオードに半田付けされる部分
の銅箔の幅は、１．８ｍｍとした。

【００８０】次に、錫メッキ銅からなるバスバー電極１
０７は、集電電極１０６であるところの銀電極と直交さ
せる形で載置された。その後、銀電極との交点には、接
着性銀インク１０８が点下されて、銀電極すなわち集電
電極１０６とバスバー電極１０７は、電気的に接続され
た。

【００８１】最後に、上記にて用意したダイオードリボ
ン（図１（ｂ））は、太陽電池素子（図１（ａ））の上
に図１（ｃ）のように載置された後、銅箔１１１及びバ
スバー電極１０７との交差部分は半田付けによって接続
された。このようにして、太陽電池素子の直列接続とダ
イオード接続は完成する。

【００８２】上記の構造体とすることにより、ダイオー
ドリボンは予め作製可能となり、さらにそのリード線部
が接続部材の役割をも兼用可能となった。その結果、太
陽電池素子の直列接続、および太陽電池素子とダイオー
ドリボン間のダイオード接続の作業性が非常に簡易にな
り、半田付けの回数も減らすことができる。

【００８３】さらに、直列接続まで終了した太陽電池素
子群に、接着層としてＥＶＡ（エチレンビニルアセテー
ト）、表面保護層としてＥＴＦＥ（４ふっ化エチレンと
エチレンの共重合体）を用いて、真空ラミネーターで上
記樹脂フィルムを加熱圧着して、モジュール化すること
により太陽電池モジュールは完成する。

【００８４】上記モジュールに対して、繰り返しの曲げ
試験を行ったところ、ＳＥＲＩ規定の１万サイクルでは
接続部の銅箔、ダイオード共に変化はなかった。また、
太陽電池の効率、Ｒｓ等の特性も試験前後で変化はなか
った。さらに、銅箔に異常をきたすまで試験を行ったと
ころ、約３万５千サイクルでひび割れを生じたが、規定
サイクルを優に越えており、Ｔ宇型の突出部を設けるこ
とで十分な効果が見られた。

【００８５】（比較例１）比較のために、図７で示した
従来例（バイパスダイオードのリード部である金属箔材
にＴ字型の突出部がないタイプ）の太陽電池素子群につ
いても、実施例１と同様のモジュール化を行い、同様の
繰り返し曲げ試験を行った。

【００８６】その結果、約１万サイクルで太陽電池の効
率、Ｒｓ等の特性的には変化はなかった。しかし、３直
列の太陽電池素子群のうち、中央の太陽電池素子に接続
したバイパスダイオードにおいて割れが発生した。

【００８７】（実施例２）本実施例では、実施例１のダ
イオードリボン図１（ｂ）に代えて、図２（ａ）を用い
た。銅箔にある突出部の反対側に、切り込みを設けた点
が異なる。他の点は、実施例１と同様とした。

【００８８】まず、実施例１と同様の銅箔、チップダイ
オード（ＧＩ社製）２０４を用いて、図２（ａ）に示す
ようなダイオードリボンを作製した。

【００８９】銅箔２０１、２０２は、基本的には幅５ｍ
ｍ、厚み１００μｍと実施例１の構成と同じであるが、
銅箔２０２については、幅３ｍｍのＴ字の突出部２０５
とその突出部の反対側に深さ３ｍｍの切り込み２０４を
設けた。これらの銅箔は、どんなに複雑な形状であって
も打ち抜きにより簡単に作ることができる。でき上がり
のダイオードリボンの厚みは５００μｍであった。

【００９０】上記ダイオードリボンを太陽電池素子の上
に図２（ｂ）のように載置した後、銅箔及びバスバー電
極との交差部分を半田付けにより接続した。

【００９１】さらにこれらを実施例１と全く同様の方法
でモジュール化した。

【００９２】本例では、上記にて作製した太陽電池モジ
ュールに対して、繰り返し曲げ試験を行ったところ、Ｓ
ＥＲＩ規定の１万サイクルでは接続部の銅箔、ダイオー
ド共に変化はなく、かつ太陽電池の効率、Ｒｓ等の特性
的にも試験後に劣化はないという結果が得られた。さら
に、銅箔に異常をきたすまで試験を行ったところ、約５
万２千サイクルでひび割れを生じた。実施例１と同様
に、規定サイクルはクリアーしているが、切り込みをつ
けた場合の方が、切り込みを設けず突出部のみを有する
銅箔を使用する場合よりも、耐久性の点で優れており、
切り込みが応力緩和に有効であることが明らかとなっ
た。

【００９３】ここで、図２（ａ）の銅箔２０２の形状に
ついては、一例を示したが、例えば切込の形状とか切り
込み深さ等に何ら限定はなく、またその位置関係にも何
の制約もない。

【００９４】（実施例３）本実施例では、実施例１、比
較例１、実施例２で使用したダイオードリボン形態を、
金属箔材として厚み１２０μｍの半田メッキ銅に代えて
作製した。

【００９５】他の点は、実施例１と同様とした。

【００９６】このようにして作製した太陽電池モジュー
ルに対して、実施例１と同様に繰り返し曲げ試験を行っ
た。

【００９７】繰り返し曲げ試験をそれぞれ１万サイクル
ずつ行ったところ、比較例１と同様に作製したサンプル
（突出部分も切り込みもない場合）だけが、半田メッキ
銅箔にひび割れを生じ、Ｒｓが数％上昇した。他の２つ
のサンプル、すなわち実施例１と実施例２と同様に作製
したサンプルについては、半田メッキ銅箔には何ら変化
はなく、太陽電池としての特性も劣化は見られなかっ
た。

【００９８】（実施例４）本実施例では、実施例１が下
部電極からの取り出し部に銅箔を接続してあるのに代え
て、銅箔は用いず、下部電極からの取り出し部３０８を
グラインダーで削ったままの状態にダイオードリボンの
突出部を接続した点が異なる。

【００９９】他の点は、実施例１と同様とした。

【０１００】図３（ｂ）には、本実施例で使用するダイ
オードリボンを示している。金属箔材３１１、３１２に
は、実施例１で用いたものと同じ幅５ｍｍ、厚さ１００
μｍの銅箔を使用し、バイパスダイオード３１３も同様
のチップダイオードを用いた。

【０１０１】銅箔３１２については、箔の右端に１ｃｍ
長のＴ字型突出部３１５を有しており、その反対側に深
さ３ｍｍの切り込みを有している。

【０１０２】用意したダイオードリボンを図３（ｃ）の
ように載置した後、金属箔材の突出部分３１５と太陽電
池素子の３０８とをスポット溶接にて接続した。また、
ダイオードリボンの３１５部分と隣接するダイオードリ
ボンの３１１部分を半田付けした。

【０１０３】本例では、上記のように、突出部を下部電
極の取り出し部に接続したことにより、部品数も少なく
でき、作業工程も短くでき、低コスト化がはかれる。

【０１０４】さらにこれらの太陽電池素子群を実施例１
と同様の方法でモジュール化し、繰り返し曲げ試験を行
ったところ、１万サイクルでは何の異常も見られなかっ
た。また、１０万サイクル後においても、何の異常も現
れなかった。

【０１０５】従って、ダイオードのリード部である金属
箔材の一部を、太陽電池素子群の一部に接続することに
より、曲げの応力を素子全体で受けることができるの
で、ダイオード部に加わる応力は低減され、耐久性の点
でさらに優れた特性を示すようになった。

【０１０６】（実施例５）本実施例では、実施例１で使
用したダイオードリボン形態において、焼きなまし時間
を変えた銅箔を用いた点が異なる。

【０１０７】他の点は、実施例１と同様とした。

【０１０８】銅箔の焼きなまし時間を変えて、表２に示
す５種類の硬度の異なる銅箔を用意した。なお、Ｈｖは
ビッカース硬度である

【０１０９】

【表２】上記の５つの銅箔を用いて、他の点は実施例１と全く同
様にして太陽電池モジュールを作製し、繰り返し曲げ試
験を行った。

【０１１０】その結果を、表１および図４に示す。図４
における横軸は銅のビッカース硬さであり、縦軸はひび
割れ等の異常をきたすまでの繰り返し曲げ回数である。

【０１１１】Ｔ字型の突出部を設けた効果によって、い
ずれのサンプルもＳＥＲＩ規格の１万回を越えている。

【０１１２】また、本例では、ビッカース硬度が７０以
上の銅箔のとき５万サイクル以下でひび割れを生じるの
に対して、ビッカース硬度が７０以下になると急激に耐
久性が良くなり、ビッカース硬度５０のサンプルでは、
１０万回でもひび割れを生じないという結果が得られ
た。

【０１１３】以上のことから、金属箔材にビッカース硬
度７０以下の軟質な材料を用いることにより、繰り返し
曲げに対する耐久性を伸ばすことが可能である。

【０１１４】（実施例６）本実施例では、実施例１でも
作製したＩＴＯ層をエッチングした領域に、さらに後述
する硬質銅箔を設けた点が異なる。

【０１１５】他の点は、実施例１と同様とした。

【０１１６】図５を用いて、本発明の第６の実施例につ
いて以下説明する。

【０１１７】２枚の太陽電池素子５００は、実施例１と
全く同様に作製した。

【０１１８】まず、ＩＴＯのエッチング材（ＦｅＣ
ｌ₃）含有ペーストを５０１のパターンにスクリーン印
刷した後、純水洗浄することにより、ＩＴＯ層の一部を
エッチングして上部電極と下部電極の電気的な分離を確
実にした。次に、エッチング領域のすぐ外側にポリイミ
ドの絶縁テープを貼付し（不図示）、さらにそのテープ
上に厚さ１００μｍの硬質銅箔５０２を両面テープによ
り貼付した（図５（ａ））。この段階で銅箔５０２は、
電気的に浮遊状態になっている。

【０１１９】さらにその硬質銅箔５０２に平行で、かつ
すぐ外側の位置に厚さ１００μｍの硬質銅箔５０３を超
音波溶接により図５（ａ）のように接続し、下部電極か
らの取り出しとした。

【０１２０】また、２枚の銅箔５０３の右端部を図５
（ａ）に示すようにポリイミド絶縁テープ５０４で覆い
隠しておいた。

【０１２１】ここで、直径１００μｍの銅ワイヤーに銀
ペーストを２０μｍ厚でコート、乾燥した銀コートワイ
ヤーを用意した。そのワイヤーを図５（ａ）のように配
置し、１気圧の圧力を加えながら１５０℃で２０秒間プ
レスして太陽電池素子の有効領域との接着を行い、集電
電極５０５とした。

【０１２２】さらに、硬質銅箔５０２と集電電極５０５
とを電気的に接続するために、銅箔５０６上の集電電極
５０５の上に銀ペーストをドッテイングし、オープンで
硬化した。これによって、銅箔５０２は上部電極からの
取り出し電極となりえる。

【０１２３】次に、１辺３．５ｍｍ、厚み２５０μｍの
プレーナー型シリコンチップダイオード５１０を用意し
た。また、厚み１００μｍの銅箔から打ち抜きによって
リード線の部材５１１、５１２を用意し、リード部材５
１２にはＴ宇型の突出部５１３と先端にＲのついた切り
込み５１４を設けた。銅箔の幅は５ｍｍであり、Ｔ字型
の突出部５１３は３ｍｍ、切り込み部分５１４は深さ３
ｍｍとした。これらの銅リード部材を用いて、チップダ
イオード５１０をはさみ込むように半田付けし、図５
（ｂ）に示すようなダイオードリボンを作成した。でき
上がりのダイオードリボンの厚みは５００μｍであっ
た。

【０１２４】ここで、作製したダイオードリボンを図５
（ｂ）のようにポリイミドの絶縁テープ５０４上に載置
したあと、Ｘ、Ｙ、Ｚ部をそれぞれ半田付けした。これ
によってＸ−Ｙ間接続は各太陽電池素子のバイパスダイ
オードの接続になっており、また、Ｙ−Ｚ間は隣接素子
との直列接続になっている。また、本構成では１つの太
陽電池素子に対して、バイパスダイオードは２個設置さ
れている。

【０１２５】本例では、上記のように、図５（ａ）に示
したような電極構成の場合でも、図５（ｂ）のようなダ
イオードリボンによって、接続が簡単となり、作業工程
も短くできため、低コスト化がはかれる。

【０１２６】また、実施例１と同様にモジュールにして
繰り返し曲げ試験を行ったところ、１０万回でも問題は
なかった。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、曲げの応力に強く、容易に製造でき、低コ
ストな光起電力素子がえられる。従って、本発明によ
り、屋外で使用する際の耐久性をアップでき、信頼性の
高い太陽電池モジュールを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例および実施例１を説明する
概略図である。

【図２】本発明の実施例２を説明する概略図である。

【図３】本発明の実施例４を説明する概略図である。

【図４】本発明の実施例５を説明する概略図であり、銅
のビッカース硬さと繰り返し曲げ回数の関係を示すグラ
フである。

【図５】本発明の実施例６を説明する概略図である。

【図６】従来の太陽電池モジュールの接続形態の概略図
である。

【図７】従来の太陽電池モジュールの他の接続形態を説
明する概略図である。

【符号の説明】

１００、３００、５００、６００、７００太陽電池素
子、１０１、６０１基板、１０２、６０２下部電極層、１０３、６０３半導体層、１０４、６０４上部電極層、１０５、３０６、６０５、７０６上部電極層の一部、１０６、３０１、６０６、７０１集電電極、１０７、３０２、６０７、７０２バスバー電極、１０８、３０７、６０８、７０７導電性接着剤、１０９、３０９、５０４、７０９絶縁テープ、１１０、３０８、７０８基板の露出部分、１１１、６１１、７０３金属体、１１２、２０１、２０２、３１１、３１２、７１１金
属箔体、１１３、２０３、３１３、５１０、６３０、７１０バ
イパスダイオード、２０４、３１５、５１３Ｔ字型の突出部、２０５、３１４、５１４切り込み部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤崎達雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光起電力素子ごとに、少なくとも１個のバ
イパスダイオードが設置された光起電力素子において、
該バイパスダイオードがフラットダイオードであり、該
バイパスダイオードのリード線が２枚の金属箔材からな
り、かつ該バイパスダイオードと該金属箔材が接続材を
介して接続されていることを特徴とする光起電力素子
【請求項２】該金属箔材が、金、銀、銅、鉛または錫の
うち少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする請求
項１に記載の光起電力素子
【請求項３】該金属箔材の厚みが、５０μｍ〜２００μ
ｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光起
電力素子
【請求項４】該金属箔材のビッカース硬度が、７０以下
のものを使用することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の光起電力素子
【請求項５】該接続材が、半田の中に金属微粒子を分散
させたものであることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれか１項に記載の光起電力素子
【請求項６】該金属箔材と該バイパスダイオードとを、
該接続材が接続する部分の接触面積が、該フラットダイ
オード面積の５０％以上９０％以下であることを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光起電力素
子
【請求項７】該金属箔材のうち少なくとも１枚は突出部
を有しており、該突出部を用いて複数個の光起電力素子
が接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１項に記載の光起電力素子
【請求項８】該金属箔材のうち少なくとも１枚は切込と
突出部の両方とを有しており、該突出部を用いて複数個
の光起電力素子が接続されていることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか１項に記載の光起電力素子
【請求項９】該全属箔材における該突出部が、接続に使
用されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の
光起電力素子