JP6301894B2 - 太陽電池モジュール、そのリペア方法及びリペア装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池を複数個接続させた太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールのリペア方法及びそのリペア装置に関する。

太陽電池は、ｐｎ接合を成している半導体基板、エミッタ、後面電界層、及びエミッタ/後面電界層を界面に半導体基板に接続された電極を備えている。

このように構成される太陽電池は、インターコネクタと呼ばれるワイヤーで隣接した複数の太陽電池を電気的に接続させストリング（ string ） を構成し、再度、複数のストリングを接続させ太陽電池モジュールを構成する。

このように、複数の太陽電池を電気的に接続させる過程を現場ではボシン（busing）工程と呼ばれ、ボシン工程が終わった後、太陽電池に欠陥がないかどうかＥＬ（Electronic L μｍineccence）検査を実施する。ＥＬ検査は、太陽電池が電源電圧の供給を受けると光を発生する特性を利用して太陽電池の品質を検査する方法をいう。

このＥＬ検査において不良として検査された太陽電池は、新しい太陽電池に交換する、これをリペアリング（repairing）と称する。

一方、これまでは太陽電池を互いに電気的に接続させるとき、１．５ｍｍ内外の大きさを有するインターコネクタで隣接した太陽電池を電気的に接続させた。一般的に、隣接した二つの太陽電池を接続するためには、約３つのインターコネクタが使用される。

インターコネクタを太陽電池に接続するために、今までの太陽電池は、１．５（ｍｍ）前後の線幅を有するバス電極を含めて構成される。

このバス電極は、電荷を収集するフィンガー電極と電気的に接続されており、フィンガー電極と同一物質である銀（Ag）で作られるので、生産者の立場では、太陽電池の製造コストを高める原因として作用する。また、光が入射される太陽電池の前面に広い幅のインターコネクタとバス電極が複数存在すると、受光面が減少するしかなく、インターコネクタにより部分的に影となる領域が生じ、太陽電池の効率が落ちることになる。

本発明の目的は、このような技術的背景から創案されたもので、新しいタイプの太陽電池モジュールと、このモジュールのリペア（repair）の方法を提供することにある。

好適な一実施の形態では、互いに隣接する複数の太陽電池が１０以上の複数の配線材により互いに接続される太陽電池モジュールにおける、不良の太陽電池をリペアする方法において、前記不良太陽電池と正常の太陽電池との間を電気的に接続している複数の配線材をカットした位置が前面から見えないように、前記太陽電池モジュールの後面（裏面）でカットし、前記正常な太陽電池の従来の配線材を形成する段階と、前記正常な太陽電池の前記カットされた従来の配線材と、新しい太陽電池に接続されているリペア用配線材とが交差するように接続バーを太陽電池モジュールの後面に位置させる段階と、前記従来の配線材と、前記リペア用配線材及び前記接続バーとを電気的に接続させる段階を含む。

好ましくは、前記電気的に接続させる段階は、前記従来の配線材と、前記リペア用配線材及び前記接続バーをはんだ（soldering）させ、互いに電気的に接続されており、前記接続バーは、前記配線材から成っている。

前記複数の配線材のそれぞれは、金属材質のコア層と、少なくともＰｂ、Ｓｎの一つを含むはんだ（solder）が前記コア層をコーティングしているコーティング層を含んで構成される。

前記新しい太陽電池の後面は、後面電極を含まないマージン領域と、マージン領域を含まないセル領域を含み、好ましくは前記カット位置は、前記マージン領域に位置する。

好ましく、前記接続バーは、前記マージン領域において、前記従来の配線材の全てと、前記リペア用配線材の全てとそれぞれ交差している。

好ましく、前記従来の配線材は、前記リペア用配線材と平行であるが、同一線上にはない。

好ましくは、前記はんだ付け段階は、前記太陽電池の後面からホットプレートでリペア用配線材と、前記従来の配線材と、前記接続バーを固定した状態で、前記太陽電池の前面に、前記ホットプレートと向き合うように位置する赤外線ランプで加熱して行われる。

また、本発明の他の実施の形態では、不良の太陽電池と新しい太陽電池とを交換するリペア方法を実現するリペア装置を開示し、このリペア装置は、太陽電池モジュールを支持するステージと、正常な太陽電池の従前配線材と、この隣接して並行するように配置されるリペア用配線材、そしてこれらと交差するように位置する接続バーを前記リペア用太陽電池のワイヤリング領域に固定させた状態でこれらを所定温度以上に加熱してはんだ付けさせるスタンパを含む。

好ましくは、リペア装置は、前記新しい太陽電池のワイヤリング領域を間に置いて、前記スタンパと向き合うように位置する紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される光を、前記ワイヤリング領域に焦点を当てるガイド部材をさらに含む。

好ましくは、前記スタンパーの底面には、前記接続バー収容する縦溝と前記従来の配線材と前記リペア用配線材を一緒に収容する横溝が形成されている。

好ましくは、新しい太陽電池の後面は、電極と接続されていないマージン領域と、マージン領域以外のセル領域と、前記マージン領域に含まれるワイヤリング領域を含む。

この太陽電池モジュールは、半導体基板と、前記半導体基板の前面に形成された前面電極と前記半導体基板の後面に形成された後面電極を含む複数の太陽電池と、それぞれが前記第１方向に延長し、前記複数の太陽電池を第１方向に互いに直列接続する複数の配線材を、を含み、前記配線材は、前記複数の太陽電池の内、互いに隣接した各太陽電池の前面電極と前記後面電極を直接接続し、前記複数の太陽電池の内、少なくとも一つの太陽電池は、隣接した太陽電池の前面電極に接続された配線材が前記接続バーを介して前記少なくとも一つの太陽電池の後面電極に接続された配線材に接続される。

ここで、接続バーは、前記少なくとも一つの太陽電池の後面の一端部に隣接して位置し、前記配線材の長さ方向である第１方向と交差する第２方向に延長し、前記隣接した太陽電池の前面電極に接続された配線材と前記少なくとも一つの太陽電池の後面電極に接続された配線材は、前記接続バーにそれぞれボンディングされることがある。

また、配線材は円形断面であり、前記複数の太陽電池それぞれの前面電極または後面電極のそれぞれに接続された配線材の数は６個〜１８個で形成することができる。

また,接続バーの材質は、配線材の材質と同じ材質からなり、接続バーの線幅は、配線材の線幅と同じで有り得る。しかし、これとは異なり、接続バーの線幅は、前記配線材の線幅と異なったり、他の形態を有することも可能である。

好ましくは、前記配線材は、金属材質のコア層とＰｂ、Ｓｎのようなはんだ（solder）が前記コア層をコーティングしているコーティング層を含んで構成される。

前記いずれか一つの太陽電池の後面は、前記配線材の長さ方向に、前記後面電極がないマージン領域とマージン領域を除外したセル領域に分けられ、接続バーは、前記マージン領域で、従来の配線材、そしてリペア用配線材とはんだ付けされている。

好ましくは、前記接続バーは、前記マージン領域にのみ位置している。

好ましくは、前記従来の配線材は、前記リペア用配線材とは、平行であり、同一線上には位置しない。

本発明によれば、従来のようなバス電極を構成せずに配線材と電極を接続することにより、前述した問題点を解決する。

また、本発明の製造方法によれば、従来の配線材とリペア用配線材がマージン領域でワイヤリングが行われるので、太陽電池モジュールをパッケージングした場合、前面でリペアされた部分が見えず、デザインの質を落とさない。

また、従来の配線材とリペア用配線材が接続バーを媒介として互に接続されるため、作業工数を減少させることができるだけでなく、はんだ付けを容易にすることができる利点がある。

本発明に係る太陽電池モジュールの第１の実施の形態を説明するための図である。複数の太陽電池が配線材によって互いに電気的に接続されて太陽電池モジュールを構成した一例の平面を示す面である。 太陽電池モジュールの全体を示す図である。 図２のＡーＡ線方向に沿った断面を示す図である。 図１の変形実施の形態を説明するための図である。 配線材を示す図である。 不良の太陽電池をリペアする方法を示すフローチャートである。 図６に示したリペア方法の模式図である。 配線材をカットする位置を説明する図である。 従来の配線材とリペア用配線材をワイヤリングする方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係るリペア方法を実現するリペア装置を概略的に示す図である。 スタンパーの底面を示す図である。 スタンパーがワイヤリング領域に位置する平面姿を概略的に示す図である。 太陽電池を挟んでスタンパと向き合ように紫外線ランプがさらに含む図である。

この明細書に添付された図面は、発明を容易に説明するために図式化したものを示すので、添付された図面は、実際とは異なる場合がある。
以下で説明される実施の形態は、好ましい一形態であるだけで、本願発明をすべて示すものではない。特に、以下の実施の形態を介して説明されている各構成要素を選択的に取捨選択し、これらを結合して作成された実施の形態もまた、各構成要素は、既に説明されたものであるから、これもまた本願発明に属するものである。

また、以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。説明において、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰り返さない。

図１は、複数の太陽電池が配線材によって互いに電気的に接続されて太陽電池モジュールを構成した一例の平面図であり、図１においては、配線材１２５によって太陽電池１００が６ ＊ １０マトリックス配列をなすように互いに接続された様子を例示している。

図１においては、１０つの太陽電池１００が互いに接続されて一つのストリングを構成し、また、６つのストリングが接続されて太陽電池モジュールを構成したことを例示する。

互いに隣接した太陽電池１００は、複数の配線材１２５で互いに電気的に接続されるが、二つの太陽電池で配線材の片側は最初の太陽電池の前面に位置する前面電極（図示せず）に接続されており、もう一方は、太陽電池の後面に位置する後面電極（図示せず）に接続されている。

配線材１２５の断面は円形で有り得、従来よりも細い太さを有しており、隣接した二つの太陽電池を接続するとき、８個乃至１８個用いることができる。つまり、複数の太陽電池のそれぞれの前面電極または後面電極のそれぞれに接続された配線材１２５の数は、６個〜１８個に形成することができる。

以下、図２〜図５を参照して複数の配線材によって太陽電池がどのように接続されているかどうか詳細に説明する。以下の説明においては、図１に示した太陽電池モジュールの内、互いに隣接している３つの太陽電池のみを択一的に選択してボシンされたものを説明する。

図２は、３つの太陽電池が配線材によって互いに接続された全体像を示す斜視図、図３は図２のＡーＡ線方向に沿った断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線方向に沿った断面図、図５は配線材を示す。

図２乃至図５に示されたような、この実施の形態の太陽電池モジュールは、互いに隣り合うように配置された複数の太陽電池を複数の配線材１２５が接続している。配線材１２５は、隣接した二つの太陽電池の内、第１太陽電池Ｃ１の前面に形成された前面電極１１３に電気的に接続されており、また、第１太陽電池Ｃ１に隣接した第２太陽電池Ｃ２の後面に形成された後面電極１１５に接続されている。

この実施の形態において、太陽電池は、半導体基板１１１の前面と後面にそれぞれ電極が位置する構造をなしているもので説明するが、以下の実施の形態は、一つの例示であるだけで、特別な制限がない限り、知られた全ての構造の太陽電池にも同じように実現することができる。

太陽電池は、薄い厚さを有する多面体形状を有しており、横と縦の大きさが約１５６（ｍｍ）＊ １５６（ｍｍ）であり、厚さは１５０（μｍ）〜 ２００（μｍ）である。他の幅、他の厚さも利用できる。

光が入射する面である前面には、前面電極１１３が位置して配線材１２５と接続される。この前面電極１１３は、半導体基板１１１と反対される導電性の電荷を収集する。一例においては、半導体基板１１１がｐ型半導体基板であれば、前面電極１１３は、電子を収集する。

前面電極１１３は、配線材１２５の長さ方向と交差する方向に長く形成されており、隣接したものと並行するように配列されて全体的にストライプ配列を成している。

半導体基板１１１は、ｐｎ接合を成しており、第１導電性不純物を含めてｎ型またはｐ型半導体基板で構成されている。

この半導体基板１１１の後面には、前面電極１１３と交差する方向に後面電極１１５が形成されている。後面電極１１５は、前面電極１１３と反対される導電性の電荷を収集する。

一例において、後面電極１１５は、島状の電極で、配線材の長さ方向に島形を有する複数の電極が存在して配線材１２５と接続される。

半導体基板１１１と、前面電極１１３/後面電極１１５の間には、電位障壁を下げるエミッタ層と後面電界部、そして電荷が表面から再結合することを防止するパッシベーション膜に存在するが、図面では、この構成を省略した。

このような構成を有する太陽電池は、配線材１２５によって隣接した二つの太陽電池が接続される。

配線材１２５は、図５の（Ａ）で例示するところのようなワイヤ形状を成している。図５において（Ｂ）は、配線材１２５の断面形状を示す。

示されたような、配線材１２５は、コーティング層１２５ａがコア層１２５ｂを薄い厚さ（１２μｍ内外）でコーティングした断面を有し、全体３００（μｍ）−５００（μｍ）の厚さを有する。

コア層１２５ｂは、導電性が良いＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌのような導電性が良い金属材質であり、コーティング層１２５ａは、Ｐｂ、ＳｎまたはＳｎＩｎ、ＳｎＢｉ、ＳｎＰｂ、Ｓｎ、ＳｎＣｕＡｇ、ＳｎＣｕのような化学式を有する金属物質、特にはんだを含んでおり、はんだ付け（soldering）が可能である。

隣接した二つの太陽電池を接続する際に、この配線材１２５は、半導体基板が１５６（ｍｍ）＊ １５６（ｍｍ）大きさを有する場合に、６個−１８個使用されるが、基板の大きさや電極の線幅、厚さ、ピッチなどを変数として調整される。

以上の説明は、配線材１２５が、断面が円形であるワイヤ形状であることを基礎にしたが、断面が長方形、楕円形など多様な形状を有することができる。

このような配線材１２５は、隣接した二つの太陽電池を接続させるが、一方は、第１太陽電池Ｃ１の前面電極１１３に接続され、他方は第２太陽電池Ｃ２の後面電極１１５に接続される。電極と配線材を接続させる一形態は、材料を溶かして溶融結合させるはんだ付けである。

この実施の形態において、前面電極１１３と配線材１２５が交差する地点には、選択的にパッド部１４０が、さらに位置している。パッド部１４０は、前面電極１１３と配線材１２５が交差する領域を広げ配線材１２５を前面電極１１３に接続時の接触抵抗を低減し、配線材１２５と、前面電極１１３間の結合力を高める。

はんだ付け方法の一例は、配線材１２５を隣接した二つの太陽電池の前面と後面にそれぞれ位置させ、配線材１２５が前面電極１１３及び後面電極１１５とそれぞれ対向させ、この状態で配線材１２５のコーティング層１２５ａを溶融温度以上で数秒間加熱することである。これにより、コーティング層１２５ａが溶融されたが冷やしながら配線材１２５が電極に付着される。

代案的な例においては、配線材１２５は、電極に導電性接着剤で付着されることもある。導電性接着剤は、エポキシ（epoxy）系合成樹脂またはシリコン系合成樹脂にＮｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、ＳｎＩｎ、ＳｎＢｉ、ＳｎＰｂ、Ｓｎ、ＳｎＣｕＡｇ、ＳｎＣｕと表記される導電性粒子（conductive particle）が含まれる物質として、液状で熱を加えると熱硬化される物質である。

一方、太陽電池を配線材で互に接続させることを現業ではボシン（busing）すると言って、前述したように、太陽電池モジュールをボシンした後は、外部環境で用いられるようにパッケージング（packaging）をすることになるが、このパッケージング工程は、配線材で、互いに接続された太陽電池を封止材、透明基板にパッケージング（packaging）する過程をいう。

パッケージングが行われた場合に、太陽電池に欠陥が発生しても、これをリペアすることができないので、パッケージング、すぐ前の段階でＥＬ検査が行われ、このＥＬ検査で不良であることが判明した太陽電池は、新しい太陽電池に交換がされる。

以下の説明では、複数の配線材によって互いに接続された３つの太陽電池の内、中間に位置している太陽電池で欠陥があり、これをリペアする場合を例として説明する。

図６は、不良の太陽電池をリペアする方法を示すフローチャートであり、図７は、これの模式図である。

図６に例示するような、リペア方法は、大きくＥＬ検査を実施して、モジュールの内、不良太陽電池を見つける工程（Ｓ１０）と、不良太陽電池をモジュールから分離する工程（Ｓ２０）と、リペア用太陽電池（又は新しい太陽電池）を不良太陽電池の代わりにモジュールに接続する工程（Ｓ３０）に分けられる。

図７の内、（Ａ）及び（Ｂ）は、Ｓ２０の工程を模式的に示しており、（Ｃ）及び（Ｄ）は、Ｓ３０の工程を模式的に示す。

そして、図８は、Ｓ２０段階で配線材をカットする位置を説明する図であり、図９は、従来の配線材とリペア用配線材をワイヤーリング（wiring）する方法を説明する図である。

以下、この図面を参照して、Ｓ２０とＳ３０の工程について具体的に説明する。

まず、Ｓ２０工程において、不良太陽電池（ＥＣ）をモジュールから分離する方法について説明する。

不良太陽電池（ＥＣ）は、第１及び第２配線材（１２５ａ、１２５ｂ）によって前に位置した第１太陽電池（Ｅ１）と後に位置した第２太陽電池（Ｅ２）にそれぞれ電気的に接続されている。

第１配線材１２５ａは、第１太陽電池（Ｅ１）の前面と不良太陽電池（ＥＣ）の後面にそれぞれ位置する前面電極１１３と後面電極１１５を接続しており、第２配線材１２５ｂは、不良太陽電池（ＥＣ）の前面と第２太陽電池（Ｅ２）の後面にそれぞれ位置する前面電極１１３と後面電極１１５を接続している。

したがって、不良太陽電池（ＥＣ）をモジュールから分離するためには、第１及び第２配線材（１２５ａ、１２５ｂ）の全てをカットすべきなので、切断された位置が見えないように、第１配線材１２５ａは、第１カット位置（Ｐ１）でカットがされ、第２配線材１２５ｂは、第２カット位置（Ｐ２）からカットが行われる。他の実施例においては、太陽電池の後面にカット一が示されているが、１以上のカット位置は太陽電池の前面にもありうる。

カット位置をさらに詳細に説明するために、図８を参照する。図８は、第１カット位置（Ｐ１）を説明する図である。第２カット位置（Ｐ２）もまた太陽電池が違うだけで、その位置は、第１カット位置（Ｐ１）と同一であるので、第２カット位置（Ｐ２）に対しては第１カット位置（Ｐ１）を説明するものに代わる。

図８において、不良太陽電池（ＥＣ）は、後面に基づいて、第１配線材１２５ａの長さ方向にセル領域（ＣＡ）とセル領域を除外したマージン領域（ＭＡ）に分けられる。マージン領域（ＭＡ）は、不良太陽電池（ＥＣ）の端（Ｅｄ）から後面電極１１５の端（１１５Ｅ）までを示し、このマージン領域（ＭＡ）を除外した残りの領域がセル領域（ＣＡ）である。マージン領域（ＭＡ）では配線材は、後面電極１１５と接続されていない。

そして、セル領域（ＣＡ）から第１配線材１２５ａは、後面電極１１５に半田付け（soldering）されている。

この内、第１カット位置（Ｐ１）は、マージン領域（ＭＡ）に位置し、可能な限り後面電極１１５の端（１１５Ｅ）の近くに位置することが望ましい。このように、第１カット位置（Ｐ１）がマージン領域（ＭＡ）で存在する場合、リペアがマージン領域（ＭＡ）で行われるので、リペアされた部分がマージン領域（ＭＡ）によって包まれて、モジュールがパッケージされた後、外から見えないという利点がある。

そして、セル領域（ＣＡ）から第１配線材１２５ａは、後面電極１１５と半田付けされているので、物理的に後面電極１１５と、第１配線材１２５ａを分離させない限り、カットすることが事実上不可能である。

このように、それぞれマージン領域（ＭＡ）に位置する第１カット位置（Ｐ１）と第２カット位置（Ｐ２）から第１配線材１２５ａと第２配線材１２５ｂをカットして不良太陽電池（ＥＣ ）をモジュールから分離した後は、新しい太陽電池（ＥＮ）をモジュールに接続することになる。

このカット工程（Ｓ２０）は、作業者によって手作業で行われるか、または、システム化された設備によって行われることができる。

以下、Ｓ３０の工程について説明する。

リペア用太陽電池（ＥＮ）を第１及び第２太陽電池（Ｅ１、Ｅ２）と接続する場合は、図９に示すように、接続バー４１が用いることができる。このような接続バー４１は、少なくとも一つの太陽電池、すなわちリペア用太陽電池（ＥＮ）の後面の内、いずれか一先端に隣接して位置し、配線材（１２５ａ、１１５’）の長さ方向である第１方向と交差する第２方向に長く伸びて配置することができる。

このような接続バー４１には、隣接した太陽電池（Ｅ１）の前面電極１１３に接続された配線材１２５ａと、少なくとも一つの太陽電池［すなわち、リペア用太陽電池（ＥＮ）]の後面電極１１５に接続された配線材１１５’が、それぞれボンディングされることができる。

このような接続バー４１は、従来の太陽電池（Ｅ１、Ｅ２）でカットして、残された従来の配線材（１２５ａ、１２５ｂ）とリペア用太陽電池（ＥＮ）に付着しているリペア用配線材（１１３’ 、１１５’）を互いに接続させるワイヤーリング（wiring）作業を簡素化させることができ、リペア用配線材（１１３’ 、１１５’）と従来の配線材（１２５ａ、１２５ｂ）の間の結合力を高めてくれる役割をする。ここで、図７の（ｃ）に示されたように、リペア用太陽電池（ＥＮ）は、前面電極１１３に接続されるリペア用前面配線材１１３’と後面電極１１３に接続されているリペア用の後面配線材１１５’が含まれてある。

リペア用前面配線材１１３’は、第２太陽電池（Ｅ２）のマージン領域（ＭＡ）で第２太陽電池（Ｅ２）の後面電極１１５に接続されていた従来の第２配線材１２５ｂと接続される。そして、リペア用後面配線材１１５ ’は、リペア用太陽電池（ＥＮ）のマージン領域（ＭＡ）で第１太陽電池（Ｅ１）の前面電極１１３に接続されていた従来の第１配線材１２５ａと接続されることにより、リペア用太陽電池（ＥＮ）は、モジュールに接続される。

図９は、従来の第１配線材１２５ａとリペア用の後面配線材１１５ ’を接続させ、リペア用太陽電池（ＥＮ）を第１太陽電池（Ｅ１）に接続させるワイヤーリング方法を説明する図である。従来第２配線材１２５ｂとリペア用前面配線材１１３ ’を接続させリペア用太陽電池（ＥＮ）を第２太陽電池（Ｅ２）に接続することも、第１太陽電池（Ｅ１）と新しい太陽電池（ＥＮ）を接続する方法と同じなので、以下の説明に代える。

図９で例示するように、マージン領域（ＭＡ）でリペア用の後面配線材１１５ ’と、第１配線材１２５ａを接続バー４１と交差するように位置させる。

ここで、接続バー４１の材質は、配線材の材質と同じ材質で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定される必要はなく、はんだを溶かして母材を溶融結合させるはんだ付け（soldering）が可能なものであれば何を使用してもよい。

このような接続バー４１の線幅は、配線材（１２５ａ、１１５’）の線幅と同じで有り得る。しかし、これとは異なり、接続バー４１の線幅は、配線材（１２５ａ、１１５’）の線幅と異なったり、他の形態を有することも可能である。

好ましい一形態では、リペア用の後面配線材１１５’と従来の第１配線材１２５ａが重なる部分はマージン領域（ＭＡ）内でのみ存在するように位置させることが望ましい。そして、リペア用の後面配線材１１５ ’と従来の第１配線材１２５ａは、同一線上に位置することが良いが、接続バー４１によってリペア用の後面配線材１１５’と従来の第１配線材１２５ａは、接続されるので、必ずこのようにアラインさせる必要はない。

このように、リペア用の後面配線材１１５ ’と従来の第１配線材１２５ａを接続バー４１と交差するように位置させると、リペア用の後面配線材１１５’と従来の第１配線材１２５ａそして、接続バー４１が交差する交差点（ＣＰ）が形成され、この交差点（ＣＰ）を溶融温度以上に加熱して、リペア用の後面配線材１１５ ’と従来の第１配線材１２５ａをワイヤーリングする。

前述したように、リペア用の後面配線材１１５ ’と従来の第１配線材１２５ａ、そして接続バー４１は、すべてコーティング層１２５ａがはんだ物質で構成されているので、これらが溶融温度以上に露出される場合に、はんだ物質が溶融され、冷却しながら互いに電気的に接続される。

この時、リペア用の後面配線材１１５ ’と従来の第１配線材１２５ａは、接続バー４１を介してはんだ付けが行われるので、複数の配線材を必ずアラインさせる必要がない。前述したように、従来の第１配線材１２５ａは、８〜１８個で成っており、これに合わせてリペア用の後面配線材１１５ ’もまた同じ数で構成されている。したがって、接続バー４１がない場合は、６〜１８個の配線材を一つずつアラインさせてはんだ付けをすべきか、この実施の形態では、接続バー４１を用いて、これらの問題を解決している。

また、前述したようにリペアはマージン領域（ＭＡ）で行われるので、前面から見たときに、リペアされた部分は、太陽電池によって隠れ見えないので、リペアのために受光面が減ったり、リペアのためにデザインの質が落ちるなどの問題を防止することができる。

このように、本発明に係る太陽電池モジュールは、あわせて、図９に示すように、複数の太陽電池の内、少なくとも一つの太陽電池がリペアされることができる。この時、複数の太陽電池を第１方向に互いに直列接続する複数の配線材（１２５ａ、１１５’）は、第１方向（図面で縦方向）に長く位置することができる。

したがって、このようにリペアされた少なくとも一つの太陽電池の後面と、重なる部分であるマージン領域（ＭＡ）には、リペアされた少なくとも一つの太陽電池に接続された複数のリペア用配線材１１５’とリペアされた少なくとも一つの太陽電池と隣接した太陽電池に接続された複数の従来の配線材１２５ａの先端が位置することができる。

さらに、リペアされた少なくとも一つの太陽電池の後面のマージン領域（ＭＡ）には、接続バー４１が、従来の配線材１２５ａとリペア用配線材１１５’とそれぞれ交差するように第２方向に長く位置して互いにはんだ付けされることができる。

この時、接続バー４１は、図９に示すように、マージン領域（ＭＡ）にのみ位置することができる。図９においては、接続バー４１がリペアされた少なくとも一つの太陽電池の後面のマージン領域（ＭＡ）にのみ位置した場合のみ一例として示したが、リペアされた少なくとも一つの太陽電池と隣接した太陽電池（一例として、図７の（ｄ）のＥ２）のマージン領域（ＭＡ）にも同じように位置することができる。

図１０は、前述したリペア方法を実現するリペア装置を模式的に示したものであり、図１１は、スタンパーの底面を示す図である。

図１０及び図１１において、この装置は、太陽電池モジュール４００を支持するステージ２００と、配線材をワイヤーリングするスタンパー３００を含んでいる。太陽電池モジュール４００で斜線を引いた部分４１０は、不良の太陽電池を例示する。

ステージ２００は、太陽電池モジュール４００を支持するための構成として、平坦な床面を有している。太陽電池モジュール４００は、この床面の上に乗せられる。このステージ２００は、真空吸着装置をさらに含むことができ、真空吸着装置は、周知のように真空ポンプに接続された複数のホールがステージの床面に形成されており、真空ポンプが動作することにより、複数のホールに真空圧が発生して太陽電池モジュール４００をさらに安定に支持できるようにする。

スタンパー３００は、ステージ２００上で３次元の動きが可能となるように構成されており、平坦な床面３０１を含んでいる。このスタンパー３００は、ワイヤーリングに必要な熱源を供給する構成として、ホットプレートが好ましく使用することができる。周知のように、ホットプレートは電気加熱方式で加熱される加熱機であり、加熱温度は約摂氏２００度前後をなす。一般的なはんだの溶融温度は、摂氏２００度より低くて、スタンパー３００ではんだを加熱して配線材をワイヤーリングすることができる。

スタンパー３００の底面３０１は刺形の溝をさらに含むことができる。前述したような、マージン領域（ＭＡ）でリペア用配線材と従来の配線材が隣に並行するように配置され、これらと交差するように接続バーが位置する。一方、スタンパー３００は、これらを加熱する間、これらもやはり固定しているべきで、溝は、これらを安定的に固定することができるようにし、また、これらの間の整列が歪むことを防止することができる。

図１１において例示するように、溝は１つの縦溝３０１ａと配線材の数、以上の説明によると、１２個の横溝３０１ｂを含んでいる。

縦溝３０１ａには、接続バー４１のみ収容される反面、横溝３０１ｂには、隣に並行するように位置する、従来の配線材とリペア用配線材を同時に収容することになる。したがって、縦溝３０１ａの幅が横溝３０１ｂの幅より小さいことがある。

以下、このようなリペアリング装置を用いて、前述したような太陽電池モジュールをリペアリングする方法について説明する。図１２は、スタンパーがワイヤーリング領域に位置する平面姿を示す。

太陽電池モジュール４００をステージ２００上にのせた状態で、不良太陽電池４１０に接続されている配線材を、前述したような第１カット位置と第２カット位置でそれぞれ切断して不良太陽電池４１０を太陽電池モジュール４００から分離する。

このとき、太陽電池モジュール４００をカット位置が見えるように後面が上を向くようにステージ２００に上げておいた方が効率的である。

以降、不良の太陽電池４１０があった所にリペア用太陽電池（ＥＮ）を位置させ、リペア用配線材（ＣＲ）（図７（Ｃ）及び（Ｄ）のように、リペア用太陽電池に接続されている配線材）と従来の配線材（ＣＥ）（図７（Ａ）及び（Ｂ）のように、太陽電池モジュールに残っている配線材）を図９に例示したように位置させ、また、接続バー４１もやはり図９で例示したように位置させる。

この状態において、スタンパー３００をワイヤーリングする位置に移動させた後、下に下降させてリペア用配線材（ＣＲ）、従来の配線材（ＣＥ）と接続バー４１をワイヤーリング領域（ＷＡ）で同時にプレス（pressing）して、これらを固定させる。

一方、スタンパー３００の縦幅（Ｖ）は、マージン領域（ＭＡ）の縦幅よりは小さく、横幅（Ｖｓ）はマージン領域（ＭＡ）の横幅と同じか大きい。したがって、スタンパー３００は、マージン領域（ＭＡ）にのみ位置する状態で、プレッシングと加熱が行われるので、リペアリング過程で高い熱によりにワイヤーリング領域（ＷＡ）以外の領域が物理的に損傷されることを防止することができる。

このとき、加熱温度は、はんだが溶融することができる温度ではんだにより多少の違いはあるが、約２００℃以上で、これらを２−５秒間短く加熱する。このように、加熱時間が短いので、ワイヤーリング領域（ＷＡ）以外の領域の熱的損傷を最小化することができる。

このように加熱をした後、スタンパー３００は、元の位置に移動し、はんだが溶融され、固化されながら、リペア用配線材（ＣＲ）、従来の配線材（ＣＥ）と接続バー４１が互いにはんだ付けされる。

一方、図１３は、太陽電池を挟んでスタンパー３００と向き合ように紫外線ランプ４２０がさらに含まれたものを示す。

図１３において、紫外線ランプ４２０は、ガイド部材４１０をさらに含んで構成されるが、ガイド部材４１０は、紫外線ランプ４２０から発散される熱をワイヤーリング領域（ＷＡ）でフォーカシングさせ加熱を容易にする一方で、ワイヤーリング領域（ＷＡ）以外の他の領域が加熱されることを防止する。一方、紫外線ランプ４２０は、紫外線を対象物に照射して約２００℃まで加熱する構成であるため、ガイド部材４１０は、耐熱性と断熱性がある部材で行われることが望ましい。

このように、紫外線ランプ４２０をさらに含み、配線領域（ＷＡ）を加熱する場合に、スタンパー３００の加熱温度を約１２０℃以下に下げ、加熱時間もまた短縮できるという利点がある。

一方、前述した設備においては、熱源としてスタンパや、赤外線ランプが用いられることを例示するが、これに限定される必要はなく、今まで知られている様々な熱源装置、例えば熱風機のような周知の熱源装置が用いられることもまた可能である。

Claims (21)

1. 前面電極と後面電極が前面と後面にそれぞれ形成された複数の太陽電池が一列に配列され、隣接する太陽電池は、１０個以上の複数の厚さ３００μｍ〜５００μｍでワイヤ形状の配線材によって、前面電極と後面電極が電気的に接続された太陽電池モジュールにおける、不良の太陽電池をリペアする方法において、
   前記不良の太陽電池の前面電極と正常な第１太陽電池の後面電極との間を電気的に接続している第１配線材を切断位置が正面から見えないように、前記第１太陽電池の後面一側の端部において、前記第１配線材を切断し、前記不良の太陽電池の後面電極と、正常な第２太陽電池の前面電極との間を電気的に接続する第２配線材を切断位置が正面から見えないように、前記不良の太陽電池の一側の後面端部から前記第２配線材を切断して前記不良の太陽電池を前記太陽電池モジュールから除去する段階と、
   前記第１太陽電池の切断後に残された第１配線材と、新しい太陽電池の前面電極に接続され、前記第１配線材とは一直線上になく垂直方向で重ならないリペア用配線材とそれぞれ交差するように、第１接続バーを前記第１太陽電池の後面一側の端部に位置させ、
   前記第２太陽電池の切断後に残された第２配線材と、新しい太陽電池の後面電極に接続され、前記第２配線材とは一直線上になく垂直方向で重ならないリペア用配線材と、それぞれ交差するように第２接続バーを前記新しい太陽電池の一側の後面端部に位置させ電気的に接続する段階と、を含む、太陽電池モジュールのリペア方法。
2. 前記電気的に接続させる段階は、前記切断後に残された第１及び第２配線材、前記リペア用配線材と、前記第１接続バーと第２接続バーをそれぞれはんだ（soldering）させ、互いに電気的に接続する、請求項１に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
3. 前記第１及び第２接続バーは、前記複数の配線材と同じ材質で構成された、請求項２に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
4. 前記複数の配線材のそれぞれは、金属材質のコア層と、少なくともＰｂ、Ｓｎの一つを含むはんだ（solder）が前記コア層をコーティングするコーティング層を含む、請求項３に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
5. 前記新しい太陽電池の後面は、後面電極を含まないマージン領域とマージン領域を含まないセル領域を含み、
   前記第１太陽電池の後面の一側端部と前記不良の太陽電池の一側の後面端部は、それぞれ前記マージン領域に位置する、請求項３に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
6. 前記切断後に残された第１及び第２配線材はそれぞれ、前記リペア用配線材とは、平行で、同一線上に位置しない、請求項１に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
7. 前記はんだ付け段階は、前記新しい太陽電池の後面においてホットプレートを用いて前記切断後に残された第１及び第２配線材、リペア用配線材と、前記第１及び第２接続バーを固定した状態で、前記新しい太陽電池の前面で、前記ホットプレートと反対側に位置する赤外線ランプを用いて、前記切断後に残された第１及び第２配線材と、リペア用配線材と、前記第１及び第２接続バーを加熱する段階を含む、請求項２に記載の太陽電池モジュールのリペア方法。
8. 前面電極と後面電極が前面と後面にそれぞれ形成された複数の太陽電池が一列に配列され、前記複数の太陽電池は厚さ３００μｍ〜５００μｍでワイヤ形状の配線材により前面電極と後面電極が電気的に接続された太陽電池モジュールにおいて、
   前記一列に配列された方向に隣接した太陽電池の内、第１太陽電池の前記前面電極とこれに隣接した第２太陽電池の前記後面電極は、１０個以上の前記配線材に直接接続されている正常な領域と、
   前記一列に配列された方向に隣接した太陽電池の内、第３太陽電池の前面電極とこれに隣接した第４太陽電池の後面電極は、前記第３太陽電池の前面電極のみに接合されている切断後に残された第１配線材、前記第４太陽電池の後面電極のみに接合されている切断後に残され、前記第１配線材と一直線上になく垂直方向で重ならない第２配線材、それと前記第４太陽電池の一側の後面端部に位置し、前記切断後に残された第１配線材、前記切断後に残された第２配線材と交差するように配置された接続バーに接合されているリペア領域と、を含む、太陽電池モジュール。
9. 前記配線材は円形断面であり、
   前記複数の太陽電池の前面電極のそれぞれまたは後面電極のそれぞれに接続された配線材の数は６個〜１８個である、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
10. 前記接続バーは、前記複数の配線材と同じ材質で形成され、
    前記接続バーの線幅は、前記複数の配線材の線幅と同一である、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記接続バーの線幅は、前記複数の配線材の線幅と異なる、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記配線材のそれぞれは、金属材質から形成されるコア層と、少なくともＰｂ、Ｓｎの一つを含むはんだ（solder）が前記コア層をコーティングするコーティング層を含む、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
13. 前記第４太陽電池の後面は、前記配線材の長さ方向で、前記後面電極を含まないマージン領域と、マージン領域を含まないセル領域に分けられ、
    前記接続バーは、前記切断後に残された第１配線材と、前記マージン領域内の前記切断後に残された第２配線材とにはんだ付けされている、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
14. 前記接続バーは、前記マージン領域のみに位置する、請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
15. 前記切断後に残された第１配線材と、前記切断後に残された第２配線材とは、平行であって、同一線上に位置しない、請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
16. 前面電極と後面電極がそれぞれ前面と後面に分けて形成された複数の太陽電池が一列に配列され、隣接する太陽電池は、１０以上の複数の厚さ３００μｍ〜５００μｍでワイヤ形状の配線材により前面電極と後面電極が電気的に接続された太陽電池モジュールにおいて不良の太陽電池をリペア用太陽電池に交替するリペア装置において、
    前記太陽電池モジュールを支持するステージと、
    前記リペア用太陽電池と、これに隣接した正常な太陽電池において、前記正常な太陽電池の前面電極のみに接続されている切断後に残された第１配線材と、リペア用太陽電池の内、後面電極のみに接続され、前記第１配線材とは一直線上になく垂直方向で重ならないリペア用配線材と、リペア用太陽電池の一側の後面端部に位置し、前記切断後に残された第１配線材、前記リペア用配線材と交差して配置された接続バーを前記リペア用太陽電池の配線領域に固定させた状態で、これらを一定温度以上に加熱され、ハンダ付けするスタンパーと、を含む、リペア装置。
17. 前記リペア用太陽電池のワイヤリング領域を間に置いて、前記スタンパーと向き合うように位置する紫外線ランプをさらに含む、請求項１６に記載のリペア装置。
18. 前記紫外線ランプから照射される光を、前記ワイヤリング領域にフォーカスするように構成されたガイド部材をさらに含む、請求項１７に記載のリペア装置。
19. 前記スタンパーの底面は、前記接続バーを収容するように構成された縦溝と前記切断後に残された第１配線材と前記リペア用配線材の両方を収容するように構成された横溝を備える、請求項１６に記載のリペア装置。
20. 前記リペア用太陽電池の後面は、前記配線材が電極及びマージン領域以外のセル領域に接続されない前記マージン領域と、前記マージン領域に含まれるワイヤリング領域とを含む、請求項１６に記載のリペア装置。
21. 前記接続バーは、前記配線材と同一の材質で形成される、請求項１６に記載のリペア装置。

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