JP4183363B2

JP4183363B2 - Manufacturing method of solar cell module

Info

Publication number: JP4183363B2
Application number: JP2000093606A
Authority: JP
Inventors: 正樹島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001284614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池モジュールの電力取り出し部分の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題への関心の高まりと共に、太陽光発電システムへの関心が高まっている。これらいわゆる電力用太陽光発電システムは長期間屋外で使用されることから、従来民生用と呼ばれていた室内使用を前提とした小電力用の太陽電池の形態とは異なり、太陽電池パネル、いわゆる太陽電池モジュールの設計、製造には注意を払う必要がある。
【０００３】
一般的な太陽電池装置は、ガラス基板上に、透明導電膜、内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉからなる非晶質半導体層及び裏面金属電極膜をこの順序で積層して形成されている。そして、これら太陽電池装置を屋外の屋根などに設置して電力用として用いるために、裏面金属電極膜上に、水がしみ込まないよう、防水・防湿のためのエポキシ系樹脂コートが施されている。
【０００４】
また、太陽電池モジュールから電力を取り出すためには、太陽電池装置の電極に対して配線を接続する必要がある。そこで、電力取り出し且つ上記の封止の目的を達成するために、通常、配線タブと呼ばれる帯状の配線材料が用いられる。
【０００５】
従来の太陽電池モジュールの太陽電池部分の構造を図５に示す。この太陽電池装置は、ガラス基板１上に、透明導電膜２、内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉからなる非晶質半導体層３及び裏面金属４がこの順序で積層形成されている。そして、太陽電池モジュールを形成する際には、一部に開口部６を有し、裏面電極４が露出するようにエポキシ系樹脂封止材料をスクリーン印刷によって塗布し、加熱処理することによって硬化させて樹脂コート５を設ける。この樹脂コート５は、太陽電池装置の裏面電極４の保護層の役割を果たす。そして、裏面電極４側の電極取り出し部分については、開口部６から露出した裏面電極４に対して配線タブを半田付けすることにより、電気的に接続する。
【０００６】
また、住宅用に太陽電池モジュールを用いる場合には、屋根材として太陽電池モジュールを使用する用途がある。かかる用途の場合、樹脂コートの裏面側に更に補強や耐火性の目的からエチレンビニールアセテート（ＥＶＡ）等の封止材を用いて金属板を接着している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した配線タブを太陽電池装置の構成材料である電極に接続する際には、その電極材料の半田への濡れ性が不十分なために、例えば、電極表面を機械的に荒らした上で、手作業で一ヶ所ごとに半田付けすることが必要となる。このため、製造時における生産性の低下、人件費コストの上昇により、製品コストを押し上げる大きな要因となっていた。
【０００８】
また、裏面樹脂コート５の厚みは１５μｍ程度である。また、配線タブの厚みは４０〜８０μｍ程度である。この構造において、上記したように、補強や耐火性の目的から金属板に貼り付けるタイプの太陽電池モジュールの場合、配線タブの半田部の盛り上がりは少なくとも１ｍｍ以下である必要がある。なぜなら、半田部が盛り上がっていると、エチレンビニールアセテート（ＥＶＡ）等の封止材を用いて金属板を接着した際などにそこの箇所で絶縁不良を起こす可能性が高くなるからである。
【０００９】
一方、従来の方法では、高温対応の半田を電極上につけてその上に脂入り半田を少量載せ、半田付きのタブを載せて上から押さえつけて配線タブをつけている。この作業において、高温対応の半田を下地におくのは信頼性の向上のためである。すなわち、半田付きタブを手作業で押さえつけるときに溶けないようにするためである。
【００１０】
このように、従来太陽電池モジュール構造では、裏面電極と半田の濡れ性が良くないため、超音波半田ごて等の手法を用いる必要があり、作業が煩雑なものであった。
【００１１】
そこで、この発明は、面倒な配線作業を自動化も可能なものとし、生産性向上、製造コスト削減が可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点を解決するために、支持基板に第１の導電膜、光起電力層となる半導体層、第２の導電膜が形成され、前記第２の導電膜を樹脂封止材で被覆し、前記樹脂封止材に設けられた開口部を介して第２の導電膜と配線タブが接続される太陽電池モジュールの製造方法において、前記樹脂封止材を、前記第２の導電膜との間に電解銅箔を挟み込んだ状態で硬化すると共に、前記開口部を前記電解銅箔を露出するように設け、前記配線タブを前記開口部から露出する前記電解銅箔に半田によって接続することを特徴とする。
【００１４】
表面処理された金属箔は、半田に対する濡れ性が良いため、手作業による半田付によらなくても、熱圧着によって容易に電気的接続が取れる。従って、太陽電池モジュール製造が容易になり、自動化も可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。この実施の形態で形成した太陽電池モジュールは、ガラス基板型アモルファスシリコン太陽電池を用いて構成した太陽電池モジュールである。
【００１６】
その構造は太陽電池部分に関しては図１に示すように、ガラス基板１上に表面透明電極２が形成される。そして、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ３１、真性（ｉ型）ａ−Ｓｉ：Ｈ３２、ｎ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ３３からなる非晶質半導体層３がプラズマＣＶＤ法などにより形成される。非晶質半導体層３上に裏面電極４が設けられる。
【００１７】
この実施の形態においては、表面透明電極２の材料としては、酸化錫（Ｓｎ０₂）を、裏面電極４の材料としては、銀（Ａｇ）を用いている。
【００１８】
この発明の太陽電池モジュールの構造を図２及び図３に示す。図２は斜視図、図３は図２のＡ−Ａ’線断面図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、裏面電極４と樹脂コート材料５の間に、厚さ２００ミクロンの電解金属として電解銅箔７を挟み込み、従来構造と同様に、一部に開口部６を持たせ、裏面電極４と樹脂コート材料の間に挟まれた電解銅箔７が露出するようにして、樹脂コート材料を硬化させて、樹脂コート５を形成している。電解銅箔７は微視的に見ると表面形状が凹凸となっており、半田に対する濡れ性が非常によい。そのため、配線タブについている半田が溶けるのに必要な熱を加えて電解銅箔７に押しつけるだけで、容易に電気的接続が取れる。すなわち、熱圧着で両者の電気的接続が得られる。
【００２０】
ここで、電解金属とは、電鋳法で作製された銅、ニッケル、鉄等の厚さ１０〜５００μｍ程度の金属箔、またはこれらの合金からなる金属箔のことである。この実施形態では、電鋳法で作製された電解銅箔を用いた。
【００２１】
電鋳法とは、例えば「湿式プロセスハンドブック」（財団法人新世代研究所、１９９６年３月２２日発行、ｐ１０８〜１２３）に記載されている如く、一般に電解浴にドラムを浸漬し、ドラム上に厚く金属を電析させ、その電析物をドラムより剥離させて、それを製品、または複製物とする方法である。電鋳法で銅箔を作製する場合、電鋳法に利用される銅電解液は、一般に２００ｇ／ｌの硫酸銅を含む酸性硫酸銅である。この酸性硫酸銅を満たした電解浴のなかに、チタン、ステンレス鋼などで作られたドラムを一部浸し、そのドラム表面上に電析させ、それを連続的に剥離して帯状の銅箔を製造する。陽極には不溶性陽極（鉛、アンチモン）を用い、電解浴中の銅イオンの減少は銅を化学的に溶解させて補給することによって行われる。
【００２２】
このような電鋳法で作製された電鋳箔は圧延による箔と異なり、結晶が面に対して垂直に生成されるため、電鋳法で作成された電解金属には、十点平均粗さ（Ｒｚ）０．１〜１０μｍ程度の凹凸形状が形成される。
【００２３】
この電鋳法においては、使用する電解液を変えることにより、ニッケル、鉄を同様に作成できる。例えば、ニッケルはスルファミン酸ニッケルを用いた電解浴中にドラムを浸漬して形成でき、また鉄は塩化第一鉄やスルファミン酸第一鉄を用いた電解浴中にドラムを浸漬して形成することができる。
【００２４】
この発明により、太陽電池モジュール一枚当たりの配線タブ付け作業時間は、例えば約９０cm×３０ｃｍの太陽電池モジュールでは従来平均で３分かかっていたものが、機械的に一括で行えるため１５秒程度と大幅に短縮できる。又、太陽電池モジュールの性能についても、信頼性試験の結果、従来のものと比較して何ら遜色ないことが確認できる。
【００２５】
裏面に耐火・補強のために金属板を設ける場合は、図４に示すように、上記のように熱圧着により、電解銅箔７に配線タブ１１を接続した裏面側にＥＶＡからなるシート１２を載置し、減圧下で熱プレスを施すことにより、金属板１３と一体化される。
【００２６】
上記した作業においても、この発明によれば、半田接続部分を薄くすることができ、絶縁不良などの発生が低減する。また、手作業でなく機械化が可能になることにより、低温で溶ける半田を用いることができる。このため、下地の太陽電池へのダメージの低減、スループットの向上などの利点もある。
【００２７】
なお、上記した実施の形態については、ガラス基板型アモルファスシリコン太陽電池モジュールの裏面電極側の取り出し部に本発明を用いた例を示したが、全く同様にして表面電極側の電極取り出し部分にも適用することが可能である。
【００２８】
また、金属基板・フィルム基板などを用いた、いわゆるサブストレート型の太陽電池モジュールの電極取り出し部分に適用することももちろん可能である。
【００２９】
さらには、太陽電池構成材料はアモルファスシリコンに限ったことではなく、アモルファスシリコンゲルマニウム、アモルファスシリコンカーバイド、あるいは微結晶シリコン、微結晶シリコンゲルマニウムなどの非単結晶シリコン系材料を用いた太陽電池モジュールに関しても、効果は全く同様である。
【００３０】
同様に、裏面電極材料として、ＡｌやＴｉ、Ｍｏ等のような材料であっても、本発明の効果は変わらない。又、本実施の形態では、最も簡便に手にはいる電解銅箔を用いた例を挙げたが、その他の金属箔、例えばニッケル箔等でもその効果は同等である。
【００３１】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明に従って、太陽電池モジュールの電極取り出し部分の製造時の生産性を大幅に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の太陽電池モジュールの太陽電池部分を示す断面図である。
【図２】この発明の太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】この発明の太陽電池モジュールを金属板と一体化する場合を示す斜視図である。
【図５】従来の太陽電池モジュールの太陽電池部分の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ガラス基板
２表面透明電極
３非晶質半導体層
４裏面電極
５樹脂コート
６開口部
７電解銅箔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell module, and more particularly to a structure of a power extraction portion of the solar cell module.
[0002]
[Prior art]
In recent years, interest in solar power generation systems has increased along with increased interest in global environmental issues. Since these so-called solar power generation systems for electric power are used outdoors for a long period of time, they are different from the forms of solar cells for small electric power that have been used for indoor use, which are conventionally called consumer use. Care must be taken in the design and manufacture of solar cell modules.
[0003]
A typical solar cell device is formed by laminating a transparent conductive film, an amorphous semiconductor layer made of a-Si having a pin junction inside, and a back metal electrode film in this order on a glass substrate. In order to install these solar cell devices on an outdoor roof or the like and use them for electric power, an epoxy resin coat for waterproofing and moisture proofing is applied on the back surface metal electrode film so that water does not penetrate. .
[0004]
Moreover, in order to take out electric power from a solar cell module, it is necessary to connect wiring with respect to the electrode of a solar cell apparatus. Therefore, in order to achieve power extraction and the above-described sealing purposes, a belt-like wiring material called a wiring tab is usually used.
[0005]
The structure of the solar cell portion of the conventional solar cell module is shown in FIG. In this solar cell device, a transparent conductive film 2, an amorphous semiconductor layer 3 made of a-Si having a pin junction inside, and a back metal 4 are laminated on a glass substrate 1 in this order. And when forming a solar cell module, it has an opening 6 in a part, and an epoxy resin sealing material is applied by screen printing so that the back electrode 4 is exposed, and is cured by heat treatment. The resin coat 5 is provided. This resin coat 5 serves as a protective layer for the back electrode 4 of the solar cell device. The electrode extraction portion on the back electrode 4 side is electrically connected by soldering a wiring tab to the back electrode 4 exposed from the opening 6.
[0006]
Moreover, when using a solar cell module for housing | casing, there exists an application which uses a solar cell module as a roofing material. In the case of such applications, a metal plate is bonded to the back side of the resin coat using a sealing material such as ethylene vinyl acetate (EVA) for the purpose of further reinforcement and fire resistance.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When connecting the wiring tab described above to the electrode that is the constituent material of the solar cell device, because the wettability of the electrode material to the solder is insufficient, for example, after mechanically roughing the electrode surface, It is necessary to solder each location manually. For this reason, it has become a major factor that pushes up the product cost due to a decrease in productivity at the time of manufacturing and an increase in labor cost.
[0008]
Moreover, the thickness of the back surface resin coat 5 is about 15 μm. Moreover, the thickness of the wiring tab is about 40 to 80 μm. In this structure, as described above, in the case of a solar cell module of a type that is attached to a metal plate for the purpose of reinforcement or fire resistance, the rise of the solder portion of the wiring tab needs to be at least 1 mm or less. This is because if the solder portion is raised, there is a high possibility that an insulation failure will occur at that location when a metal plate is bonded using a sealing material such as ethylene vinyl acetate (EVA).
[0009]
On the other hand, in the conventional method, solder corresponding to high temperature is applied on the electrode, a small amount of grease-containing solder is placed on the electrode, a tab with solder is placed and pressed from above, and a wiring tab is attached. In this operation, the solder for high temperature is placed on the ground to improve the reliability. That is, in order to prevent melting when the soldered tab is manually pressed.
[0010]
Thus, in the conventional solar cell module structure, since the wettability between the back electrode and the solder is not good, it is necessary to use a technique such as an ultrasonic soldering iron, and the work is complicated.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell module that can automate troublesome wiring work and can improve productivity and reduce manufacturing costs.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a support substrate in which a first conductive film, a semiconductor layer to be a photovoltaic layer, and a second conductive film are formed, and the second conductive film is resin-sealed. In the method of manufacturing a solar cell module that is covered with a material and is connected to the second conductive film and the wiring tab through an opening provided in the resin sealing material , the resin sealing material is with curing in a state of sandwiching the electrolytic copper foil between the conductive film, the only set to an opening exposing the electrolytic copper foil, solder on the electrolytic copper foil to expose the wiring tabs from the opening It is characterized by connecting by .
[0014]
Since the surface-treated metal foil has good wettability with respect to solder, electrical connection can be easily made by thermocompression bonding without using manual soldering. Therefore, the solar cell module can be easily manufactured and can be automated.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The solar cell module formed in this embodiment is a solar cell module configured using a glass substrate type amorphous silicon solar cell.
[0016]
As for the structure of the solar cell portion, as shown in FIG. 1, a surface transparent electrode 2 is formed on a glass substrate 1. Then, an amorphous semiconductor layer 3 made of p-type a-SiC: H31, intrinsic (i-type) a-Si: H32, and n-type a-SiC: H33 is formed by a plasma CVD method or the like. A back electrode 4 is provided on the amorphous semiconductor layer 3.
[0017]
In this embodiment, tin oxide (SnO ₂ ) is used as the material of the surface transparent electrode 2, and silver (Ag) is used as the material of the back electrode 4.
[0018]
The structure of the solar cell module of the present invention is shown in FIGS. 2 is a perspective view, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[0019]
As shown in FIGS. 2 and 3, an electrolytic copper foil 7 is sandwiched between the back electrode 4 and the resin coating material 5 as an electrolytic metal having a thickness of 200 microns, and an opening 6 is partially formed in the same manner as in the conventional structure. The resin coat material is cured to form the resin coat 5 so that the electrolytic copper foil 7 sandwiched between the back electrode 4 and the resin coat material is exposed. When viewed microscopically, the surface of the electrolytic copper foil 7 is uneven, and the wettability to solder is very good. Therefore, an electrical connection can be easily made by simply applying heat necessary for melting the solder attached to the wiring tab and pressing it against the electrolytic copper foil 7. That is, electrical connection between the two can be obtained by thermocompression bonding.
[0020]
Here, the electrolytic metal is a metal foil made of an electroforming method such as copper, nickel, iron or the like having a thickness of about 10 to 500 μm or an alloy thereof. In this embodiment, an electrolytic copper foil produced by an electroforming method was used.
[0021]
As described in, for example, the “Wet Process Handbook” (New Generation Research Institute, issued on March 22, 1996, p. 108 to 123), electroforming is generally performed by immersing a drum in an electrolytic bath. In this method, a metal is electrodeposited thickly, and the electrodeposit is peeled off from the drum to make it a product or a replica. When producing copper foil by an electroforming method, the copper electrolyte solution utilized for an electroforming method is generally an acidic copper sulfate containing 200 g / l copper sulfate. Part of a drum made of titanium, stainless steel, etc., is immersed in the electrolytic bath filled with acidic copper sulfate, electrodeposited on the drum surface, and continuously stripped to form a strip-shaped copper foil. To manufacture. An insoluble anode (lead, antimony) is used as the anode, and the reduction of copper ions in the electrolytic bath is performed by chemically dissolving and replenishing copper.
[0022]
Unlike the rolled foil, the electroformed foil produced by such an electroforming method produces crystals perpendicular to the surface, so the electrolytic metal produced by the electroforming method has an average roughness of 10 points. An uneven shape of (Rz) 0.1 to 10 μm is formed.
[0023]
In this electroforming method, nickel and iron can be similarly produced by changing the electrolyte used. For example, nickel can be formed by dipping a drum in an electrolytic bath using nickel sulfamate, and iron can be formed by dipping a drum in an electrolytic bath using ferrous chloride or ferrous sulfamate. Can do.
[0024]
According to the present invention, the wiring tab attaching time per solar cell module is about 15 seconds because, for example, a solar cell module of about 90 cm × 30 cm, which conventionally takes 3 minutes on average, can be mechanically performed collectively. Can be greatly shortened. Further, as a result of the reliability test, it can be confirmed that the performance of the solar cell module is comparable to the conventional one.
[0025]
When a metal plate is provided on the back side for fire resistance and reinforcement, as shown in FIG. 4, a sheet 12 made of EVA is attached to the back side where the wiring tab 11 is connected to the electrolytic copper foil 7 by thermocompression bonding as described above. It is mounted and integrated with the metal plate 13 by applying a heat press under reduced pressure.
[0026]
Also in the above-described operation, according to the present invention, the solder connection portion can be thinned, and the occurrence of insulation failure or the like is reduced. In addition, by allowing mechanization instead of manual work, solder that melts at a low temperature can be used. For this reason, there are also advantages such as reduced damage to the underlying solar cell and improved throughput.
[0027]
In addition, about the above-mentioned embodiment, although the example which used this invention for the extraction part by the side of a back surface electrode of a glass substrate type | mold amorphous silicon solar cell module was shown, it is applied to the electrode extraction part by the side of a surface electrode in exactly the same way. It is possible to apply.
[0028]
Of course, the present invention can also be applied to an electrode extraction portion of a so-called substrate type solar cell module using a metal substrate or a film substrate.
[0029]
Furthermore, the solar cell constituent material is not limited to amorphous silicon, but also relates to a solar cell module using amorphous silicon germanium, amorphous silicon carbide, or non-single crystalline silicon-based material such as microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium. The effect is exactly the same.
[0030]
Similarly, even if the back electrode material is a material such as Al, Ti, or Mo, the effect of the present invention does not change. In the present embodiment, the example using the electrolytic copper foil that is most easily obtained is given, but the effect is equivalent to other metal foils such as nickel foil.
[0031]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the present invention, the productivity at the time of manufacturing the electrode extraction portion of the solar cell module could be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solar cell portion of a solar cell module of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a solar cell module of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a case where the solar cell module of the present invention is integrated with a metal plate.
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a solar cell portion of a conventional solar cell module.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Surface transparent electrode 3 Amorphous semiconductor layer 4 Back surface electrode 5 Resin coat 6 Opening 7 Electrolytic copper foil

Claims

A first conductive film, a semiconductor layer to be a photovoltaic layer, and a second conductive film are formed on a supporting substrate, and the second conductive film is covered with a resin sealing material, and is provided on the resin sealing material. In the method for manufacturing a solar cell module in which the second conductive film and the wiring tab are connected via the opened opening, the electrolytic sealing foil is sandwiched between the resin sealing material and the second conductive film. with curing in the production of solar cell modules, wherein the only set to an opening exposing the electrolytic copper foil, is connected by soldering to the electrolytic copper foil to expose the wiring tabs from the opening Way .