太阳能电池器件以及太阳能电池模块

技术领域

本发明涉及太阳能电池器件以及具备该太阳能电池器件的太阳能电池模块。

背景技术

近来，在将两面电极型的太阳能电池单元模块化的情况下，存在不使用导电性的连接线，而使太阳能电池单元的一部分彼此重叠，由此直接进行电连接且物理连接的方式。这种连接方式被称为叠瓦方式，通过叠瓦方式电连接的多个太阳能电池单元被称为太阳能电池串(太阳能电池器件)(例如，参照专利文献1)。

在太阳能电池串(太阳能电池器件)中，能够在太阳能电池模块中的有限的太阳能电池单元安装面积安装更多的太阳能电池单元，用于光电转换的受光面积增加，从而提高太阳能电池模块的输出。另外，在太阳能电池串(太阳能电池器件)中，在太阳能电池单元之间不产生间隙，从而提高太阳能电池模块的外观设计性。

专利文献1：日本特开2017-517145号公报

从提高输出以及提高外观设计性的观点出发，研究了在将背面电极型的太阳能电池单元模块化的情况下，也使用叠瓦方式使太阳能电池单元的一部分彼此重叠且连接的方案。

但是，若使用叠瓦方式使背面电极型的太阳能电池单元的一部分彼此重叠，则在这些太阳能电池单元之间产生阶梯差，在这些太阳能电池单元的背面侧的电极之间产生阶梯差。因此，这些太阳能电池单元的连接不容易，导致太阳能电池模块的生产率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高输出、提高外观设计性以及提高生产率的太阳能电池器件以及具备该太阳能电池器件的太阳能电池模块。

本发明所涉及的太阳能电池器件具备通过连接部件电连接的多个太阳能电池单元，多个太阳能电池单元中的相邻的太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元的一方端侧的一方主面侧的一部分重叠于相邻的太阳能电池单元中的另一个太阳能电池单元的与一方端侧相反的另一方端侧的与一方主面侧相反的另一方主面侧的一部分之下，多个太阳能电池单元的每一个是背面电极型的太阳能电池单元，该太阳能电池单元具备：半导体基板；形成于半导体基板的另一方主面侧的一部分的第一导电型半导体层；形成于半导体基板的另一方主面侧的另一部分的第二导电型半导体层；与第一导电型半导体层对应地形成于一方端侧的另一方主面侧的第一电极；以及与第二导电型半导体层对应地配置于另一方端侧的另一方主面侧的第二电极，连接部件形成为由导电层和层叠于导电层的太阳能电池单元侧的树脂层构成的带状，连接部件的一方端部与一个太阳能电池单元的第一电极电连接，连接部件的另一方端部与另一个太阳能电池单元的第二电极电连接。

本发明所涉及的太阳能电池模块具备上述的单个或多个太阳能电池器件。

根据本发明，太阳能电池模块的输出提高，太阳能电池模块的外观设计性提高，另外太阳能电池模块的生产率提高。

附图说明

图1是从背面侧观察具备本实施方式所涉及的太阳电池器件的太阳电池模块的图。

图2是图1所示的太阳能电池模块的II-II线剖视图。

图3是从背面侧观察图1及图2所示的太阳能电池器件的太阳能电池单元的图。

图4是图3所示的太阳能电池单元的IV-IV线剖视图。

图5是图2所示的太阳能电池器件的重叠区域附近的放大剖视图。

图6A是从树脂层侧观察本实施方式的变形例所涉及的连接部件的图。

图6B是图6A所示的连接部件的VIB-VIB线剖视图。

图7是本实施方式的变形例所涉及的太阳能电池器件的重叠区域附近的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的一个例子进行说明。此外，对于各附图中相同或相当的部分标注相同的附图标记。另外，为了方便起见，有时省略阴影线、部件附图标记等，在上述情况下，参照其他附图。

(太阳能电池模块)

图1是从背面侧观察具备本实施方式所涉及的太阳能电池器件的太阳能电池模块的图，图2是图1所示的太阳能电池模块的II-II线剖视图。在图1中，省略了后述的受光侧保护部件3、背侧保护部件4以及密封件5，而透视后述的连接部件6来表示。如图1及图2所示，太阳能电池模块100包含使用叠瓦方式将多个长方形的背面电极型的太阳能电池单元2电连接而成的太阳能电池器件(也称为太阳能电池串)1。

太阳能电池器件1被受光侧保护部件3与背侧保护部件4夹持。在受光侧保护部件3与背侧保护部件4之间填充有液体状或固体状的密封件5，由此，太阳能电池器件1被密封。

密封件5密封保护太阳能电池器件1，即密封保护太阳能电池单元2，因此介于太阳能电池单元2的受光侧的面与受光侧保护部件3之间、以及太阳能电池单元2的背侧的面与背侧保护部件4之间。

作为密封件5的形状，没有特别限定，例如可列举片状。这是因为，如果是片状，则容易包覆面状的太阳能电池单元2的表面及背面。

作为密封件5的材料，没有特别限定，但优选为具有使光透过的特性(透光性)的材料。另外，密封件5的材料优选具有使太阳能电池单元2、受光侧保护部件3及背侧保护部件4粘接的粘接性。

作为这样的材料，例如可列举乙烯/乙酸乙烯酯共聚合物(EVA)、乙烯/α-烯烃共聚合物、乙烯/乙酸乙烯酯/异氰尿酸三烯丙酯(EVAT)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或硅树脂等透光性树脂。

受光侧保护部件3隔着密封件5覆盖太阳能电池器件1，即覆盖太阳能电池单元2的表面(受光面)，而保护该太阳能电池单元2。

作为受光侧保护部件3的形状，没有特别限定，但从间接覆盖面状的受光面的这一点出发，优选为板状或片状。

作为受光侧保护部件3的材料，没有特别限定，但与密封件5同样，优选为具有透光性且具有耐紫外光性的材料，例如可列举玻璃或者丙烯酸树脂或聚碳酸酯树脂等透明树脂。另外，受光侧保护部件3的表面可以被加工成凹凸状，也可以被防反射涂层包覆。这是因为，若这样构成，则受光侧保护部件3不易反射所接收到的光，而将更多的光导向太阳能电池器件1。

背侧保护部件4隔着密封件5覆盖太阳能电池器件1，即覆盖太阳能电池单元2的背面，保护该太阳能电池单元2。

作为背侧保护部件4的形状，没有特别限定，但与受光侧保护部件3同样，从间接覆盖面状的背面这一点出发，优选为板状或片状。

作为背侧保护部件4的材料，没有特别限定，但优选为防止水等浸入(阻水性高)的材料。例如可列举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、烯烃系树脂、含氟树脂或者是含硅树脂等树脂薄膜与铝箔等金属箔的层叠体。

(太阳能电池器件)

在太阳能电池器件1中，通过使太阳能电池单元2的端部的一部分重叠，将太阳能电池单元2串联连接。具体而言，相邻的太阳能电池单元2、2中的一个太阳能电池单元2的X方向的一方端侧(例如图2中右端侧)的一方主面侧(例如受光面侧)的一部分重叠于另一个太阳能电池单元2的X方向的另一方端侧(与上述的一方端侧相反的另一方端侧，例如图2中左端侧)的另一方主面侧(与上述的一方主面侧相反的另一方主面侧，例如背面侧)的一部分之下。在太阳能电池单元2的一方端侧的背面侧形成有沿Y方向延伸的第一电极(后述)，在太阳能电池单元2的另一方端侧的背面侧形成有沿Y方向延伸的第二电极(后述)。一个太阳能电池单元2的一方端侧的背面侧的第一电极经由连接部件6与另一个太阳能电池单元2的另一方端侧的背面侧的第二电极电连接。

这样，形成像在屋顶上铺瓦那样，多个太阳能电池单元2一律向某个方向整齐地倾斜的堆积构造，因此将这样地将太阳能电池单元2电连接的方式称为叠瓦方式。另外，将连接成带状的多个太阳能电池单元2称为太阳能电池串(太阳能电池器件)。

以下，将相邻的太阳能电池单元2、2重叠的区域称为重叠区域Ro。

太阳能电池器件1以及连接部件6的详细内容在后面叙述。以下，对太阳能电池器件1的太阳能电池单元2进行说明。

(太阳能电池单元)

图3是从背面侧观察图1及图2所示的太阳能电池器件1的太阳能电池单元2的图。图3所示的太阳能电池单元2是长方形的背面电极型的太阳能电池单元。太阳能电池单元2具备半导体基板11，该半导体基板11具有一方主面侧(例如受光面侧)和其相反的另一方主面侧(例如背面侧)两个主面，在半导体基板11的另一方主面侧具有第一导电型区域7和第二导电型区域8。

第一导电型区域7呈所谓的梳状形状，具有相当于梳齿的多个指部7f和相当于梳齿的支承部的母线部7b。母线部7b沿着半导体基板11的一方的边部在Y方向(第二方向)上延伸，指部7f从母线部7b沿与Y方向交叉的X方向(第一方向)延伸。

同样，第二导电型区域8呈所谓的梳状形状，具有相当于梳齿的多个指部8f和相当于梳齿的支承部的母线部8b。母线部8b沿着半导体基板11的与一方的边部对置的另一方的边部在Y方向上延伸，指部8f从母线部8b沿X方向延伸。

指部7f与指部8f在Y方向上交替设置。

此外，第一导电型区域7及第二导电型区域8也可以形成为条纹状。

图4是图3所示的太阳能电池单元2的IV-IV线剖视图。如图4所示，太阳能电池单元2具备依次层叠于半导体基板11的主面中的受光的一侧的主面亦即受光面侧的本征半导体层13以及防反射层15。另外，太阳能电池单元2具备依次层叠于半导体基板11的主面中的受光面的相反侧的主面(另一主面)亦即背面侧的一部分(主要是第一导电型区域7)的本征半导体层23、第一导电型半导体层25、透明电极层27以及金属电极层28。另外，太阳能电池单元2具备依次层叠于半导体基板11的背面侧的另一部分(主要是第二导电型区域8)的本征半导体层33、第二导电型半导体层35、透明电极层37以及金属电极层38。

此外，半导体基板11、受光面侧的本征半导体层13及防反射层15、背面侧的本征半导体层23、第一导电型半导体层25、透明电极层27、本征半导体层33、第二导电型半导体层35、透明电极层37也称为太阳能电池层叠体10。

半导体基板11由单晶硅或多晶硅等结晶硅材料形成。半导体基板11例如是在结晶硅材料中掺杂了n型掺杂剂的n型半导体基板。作为n型掺杂剂，例如可列举磷(P)。

半导体基板11作为吸收来自受光面侧的入射光而生成光载流子(电子以及空穴)的光电转换基板发挥功能。

通过使用结晶硅作为半导体基板11的材料，即使在暗电流相对小，入射光的强度低的情况下，也能够获得较高的输出(稳定的输出，而不受发光强度的影响)。

半导体基板11是将规定大小的大尺寸半导体基板分割后的其中之一。规定大小是指由半导体晶片的规定大小(例如6英寸)确定的大小。

例如，在6英寸的大尺寸半导体基板的情况下，将该大尺寸半导体基板沿规定的一个方向分割为四个以上10个以下。

半导体基板11的长边优选为120mm以上且160mm以下，表示半导体基板11的长边与短边之比的长边/短边之比优选为2以上且10以下。

本征半导体层13形成于半导体基板11的受光面侧。本征半导体层23形成于半导体基板11的背面侧的第一导电型区域7。本征半导体层33形成于半导体基板11的背面侧的第二导电型区域8。

本征半导体层13、23、33例如由本征(i型)非晶硅材料形成。

本征半导体层13、23、33作为钝化层发挥功能，抑制在半导体基板11生成的载流子的再结合，提高载流子的回收效率。

在半导体基板11的受光面侧的本征半导体层13上也可以形成有防反射层15。防反射层15例如由SiO、SiN或SiON等材料形成。

第一导电型半导体层25形成在本征半导体层23上，即形成于半导体基板11的背面侧的第一导电型区域7。第一导电型半导体层25例如由非晶硅材料形成。第一导电型半导体层25例如是在非晶硅材料中掺杂了n型掺杂剂(例如，上述的磷(P))的n型半导体层。

第二导电型半导体层35形成在本征半导体层33上，即形成于半导体基板11的背面侧的第二导电型区域8。第二导电型半导体层35例如由非晶硅材料形成。第二导电型半导体层35例如是在非晶硅材料中掺杂了p型掺杂剂的p型半导体层。作为p型掺杂剂，例如可列举硼(B)。

此外，也可以是第一导电型半导体层25为p型半导体层，第二导电型半导体层35为n型半导体层。

另外，半导体基板11也可以是在结晶硅材料中掺杂了p型掺杂剂(例如，上述的硼(B))的p型半导体基板。

透明电极层27形成在第一导电型半导体层25上，即形成于半导体基板11的背面侧的第一导电型区域7。透明电极层37形成在第二导电型半导体层35上，即形成于半导体基板11的背面侧的第二导电型区域8。透明电极层27、37由透明的导电性材料形成。作为透明导电性材料，可列举ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟及氧化锡的复合氧化物)等。

金属电极层28形成在透明电极层27上，即形成于半导体基板11的背面侧的第一导电型区域7。金属电极层38形成在透明电极层37上，即形成于半导体基板11的背面侧的第二导电型区域8。

金属电极层28、38由金属材料形成。作为金属材料，例如可以使用Cu、Ag、Al以及它们的合金。金属电极层28、38例如由含有银等金属粉末的导电性糊剂材料形成。

再次参照图3(以及图1)，金属电极层28呈所谓的梳状形状，具有相当于梳齿的多个指状电极部28f和相当于梳齿的支承部的母线电极部28b。母线电极部28b沿着半导体基板11的X方向的一方端侧的边部在Y方向上延伸。指状电极部28f从母线电极部28b沿X方向延伸。

同样，金属电极层38呈所谓的梳状形状，具有相当于梳齿的多个指状电极部38f和相当于梳齿的支承部的母线电极部38b。母线电极部38b沿着半导体基板11的X方向的另一方端侧的边部在Y方向上延伸。指状电极部38f从母线电极部38b沿X方向延伸。

金属电极层28的母线电极部28b作为与连接部件6连接的第一电极发挥功能。

同样，金属电极层38的母线电极部38b作为与连接部件6连接的第二电极发挥功能。

(太阳能电池器件以及连接部件的详细内容)

图5是图2所示的太阳能电池器件1的重叠区域Ro附近的放大剖视图。如图5所示，在太阳能电池单元2的X方向的一方端侧的背面侧形成有第一电极28b，在太阳能电池单元2的X方向的另一方端侧的背面侧形成有第二电极38b。第一电极28b呈沿着太阳能电池层叠体10(换言之，半导体基板11)的一方端侧的端部，即沿着重叠区域Ro在Y方向上延伸的带状。第二电极38b呈沿着太阳能电池层叠体10(换言之，半导体基板11)的另一方端侧的端部，即沿着重叠区域Ro在Y方向上延伸的带状。

例如，太阳能电池单元2重叠的重叠区域Ro的X方向的宽度Wo优选为0.5mm以上且2mm以下。由此，在太阳能电池单元2之间不会产生间隙，从而提高太阳能电池模块100的外观设计性。

另外，例如，第一电极28b的X方向的宽度W1及第二电极38b的X方向的宽度W2优选为1mm以上且2mm以下。若这样电极的大小不过大，则在电极形成区域也取出载流子，太阳能电池模块的输出提高。另外，若这样电极的大小不过于小，则能够获得电极与连接部件的粘接性，太阳能电池模块的生产率提高。

连接部件6呈沿Y方向延伸的带状(参照图1)，以在X方向上跨越重叠区域Ro的方式配置。连接部件6的X方向的一方端部(例如图5中左端部)与相邻的太阳能电池单元2、2中的一个太阳能电池单元2的X方向的一方端侧(例如图5中右端侧)的背面侧的第一电极28b电连接。连接部件6的X方向的另一方端部(例如图5中右端部)与相邻的太阳能电池单元2、2中的另一个太阳能电池单元2的X方向的另一方端侧(例如图5中左端侧)的背面侧的第二电极38b电连接。

连接部件6包含导电层6a和层叠于导电层6a的太阳能电池单元2侧的树脂层6b，呈具有柔软性的薄膜状(膜状或片状)。

导电层6a包含以铜为主成分的材料，呈厚度为10μm以上且50μm以下的箔状。作为导电层6a的一个例子，可列举镀锡铜箔。

树脂层6b例如通过将添加了导电性粒子的树脂糊剂形成为层状而形成。这里，作为树脂糊剂，使用在低温(例如100度)下发挥粘接性的材料，例如丙烯酸树脂，但也可以是环氧树脂、酰亚胺树脂、酚醛树脂等。此外，树脂层6b的厚度从相对于电极可靠地粘接的观点出发，优选为10μm以上且50μm以下，从成本的观点出发，更优选为10μm以上且30μm以下。

另外，作为导电性粒子，例如可以是Ni、Au、Ag、Cu、Zn或In等金属粉，也可以是碳粉等导电性的粉体等。另外，导电性粒子也可以使用利用金属膜涂覆由金属粉或环氧、丙烯酸、聚酰亚胺、酚醛等构成的粒子的表面而成的粒子。其中，从成本或可靠性的观点出发，更优选为利用Ag涂覆Ni粒子或Cu粒子而成的粒子。另外，从成本或容易加工的观点出发，平均粒径为1μm以上且30μm以下，优选平均粒径为5μm以上且15μm以下，更优选平均粒径为10μm左右的大小。

总之，在连接部件6以架设的方式与第一电极28b和第二电极38b连接的情况下，只要是能够使这些电极28b、38b与导电层6a电连接的导电性粒子即可。

此外，树脂层6b也可以是将不含导电性粒子的树脂糊剂形成为层状的树脂层。包含这样的不含导电性粒子的树脂层6b的连接部件6适用于后述的变形例2或变形例3。

如以上说明的那样，根据本实施方式的太阳能电池器件1以及太阳能电池模块100，以使相邻的太阳能电池单元2、2中的一个太阳能电池单元2的X方向的一方端侧(例如，图2及图5中右端侧)的受光面侧的一部分重叠于另一个太阳能电池单元2的X方向的另一方端侧(例如，图2及图5中左端侧)的背面侧的一部分之下的方式，使用叠瓦方式将多个太阳能电池单元2电连接。由此，能够在太阳能电池模块100中的有限的太阳能电池单元安装面积安装更多的太阳能电池单元2，用于光电转换的受光面积增加，从而提高太阳能电池模块100的输出。另外，在太阳能电池单元2之间不会产生间隙，从而提高太阳能电池模块100的外观设计性。

然而，若使用叠瓦方式使背面电极型的太阳能电池单元2、2的一部分彼此重叠，则会在这些太阳能电池单元2、2之间产生阶梯差，在这些太阳能电池单元2、2的背面侧的第一电极28b与第二电极38b之间产生阶梯差。因此，这些太阳能电池单元2、2的连接不容易，导致生产率降低。

例如，通常，作为用于连接太阳能电池单元彼此的连接线，公知有厚度为200μm左右的镀锡铜线。由于这样的现有的连接线较硬，因此像叠瓦方式那样会在电极之间存在阶梯差，在电极之间的距离较短的情况下，连接线容易脱落，导致生产率降低。

关于这一点，根据本实施方式，连接部件6由导电层6a和层叠于导电层6a的太阳能电池单元2侧的树脂层6b形成，因此通过树脂层6b，在相对低的温度(例如，100度)环境下，连接部件6的端部与太阳能电池单元2的第一电极28b及第二电极38b粘接。另外，连接部件6呈具有柔软性的薄膜状。由此，即使像叠瓦方式那样会在太阳能电池单元2、2之间存在阶梯差，电极之间的距离较短，太阳能电池单元2、2之间的连接也变得容易，从而提高太阳能电池模块100的生产率。

这里，为了在连接部件6设置树脂层6b并使该连接部件6具有柔软性，使导电层6a的膜厚变薄。因此，存在连接部件6的电阻损失变大，太阳能电池模块100的输出降低的担心。

关于这一点，根据本实施方式，通过叠瓦方式，太阳能电池单元2的半导体基板是将规定大小的大尺寸半导体基板分割后的其中之一，因此流过各个连接部件6的电流较小。由此，即使连接部件6的导电层6a的膜厚变薄，也能够抑制连接部件6的电阻损失，从而提高太阳能电池模块100的输出。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更及变形。

(变形例1)

在上述实施方式中，例示了与连接部件6连接的第一电极(母线电极部)28b及第二电极(母线电极部)38b是沿着太阳能电池层叠体10(即，半导体基板11)的X方向的一方端侧及另一方端侧的端部延伸的带状的形态。但是，本发明的特征并不限定于此，与连接部件连接的第一电极及第二电极中的至少一方也可以包含沿着太阳能电池层叠体(即，半导体基板)的X方向的一方端侧或另一方端侧的端部分开排列的多个岛状的电极(换言之，焊盘电极)。

(变形例2)

在上述实施方式中，第一电极28b及第二电极38b中的至少一方可以具有算术平均粗糙度Ra＝1μm以上且10μm以下的表面粗糙度。由此，在连接部件6与第一电极28b或第二电极38b连接时，第一电极28b或第二电极38b的表面的一部分经过树脂层6b而到达导电层6a。因此，能够减小连接部件6与第一电极28b或第二电极38b的接触电阻，从而提高太阳能电池模块100的输出。另外，若是具有这样的表面粗糙度的电极28b、38b，则也可以使用包含上述的不含导电性粒子的树脂层6b的连接部件6。

(变形例3)

在上述实施方式中，如图6A所示，连接部件6的树脂层6b也可以具有在连接部件6的表面分开地设置的多个开口6h。由此，在连接部件6与第一电极28b或第二电极38b连接时，第一电极28b或第二电极38b的表面的一部分在树脂层6b的开口6h与导电层6a接触。因此，能够减小连接部件6与第一电极28b或第二电极38b的接触电阻，从而提高太阳能电池模块100的输出。

例如，如图6B所示，也可以通过从导电层6a侧按压，在树脂层6b形成开口6h。在该情况下，导电层6a的一部分插入树脂层6b的开口6h，该导电层6a的一部分在树脂层6b的表面露出。由此，在连接部件6与第一电极28b或者第二电极38b连接时，在树脂层6b的开口6h，导电层6a的一部分与第一电极28b或第二电极38b接触。因此，能够减小连接部件6与第一电极28b或第二电极38b的接触电阻，从而提高太阳能电池模块100的输出。另外，若是包含这样的具有开口6h的树脂层6b的连接部件6，则也可以使用包含上述的不含导电性粒子的树脂层6b的连接部件6。

(变形例4)

在上述实施方式中，如图7所示，连接部件6也可以在除了具备与第一电极28b连接的一方端部以及与第二电极38b连接的另一方端部之外的一方端部与另一方端部之间的一部分还具备层叠于太阳能电池单元2侧的绝缘层6c。由此，能够避免在连接部件6与第一电极28b及第二电极38b连接时，连接部件6与太阳能电池单元2电接触。因此，进一步提高太阳能电池模块100的生产率。

另外，在上述实施方式中，例示了太阳能电池模块100具备单个太阳能电池器件1的形态，但太阳能电池模块100例如也可以具备沿Y方向排列的多个太阳能电池器件1。

另外，在上述实施方式中，例示了包含图4所示的异质结型的太阳能电池单元2的太阳能电池器件1。但是，本发明并不限定于此，也能够应用于包含同质结型的太阳能电池单元等各种的太阳能电池单元的太阳能电池器件。

另外，在上述实施方式中，例示了使太阳能电池单元2的长边端部重叠的形态。但是，本发明并不限定于此，也能够应用于使太阳能电池单元的短边端部重叠的情况。

附图标记说明

1…太阳能电池器件；2…太阳能电池单元；3…受光侧保护部件；4…背侧保护部件；5…密封件；6…连接部件；6a…导电层；6b…树脂层；6c…绝缘层；7…第一导电型区域；8…第二导电型区域；7b、8b…母线部；7f、8f…指部；10…太阳能电池层叠体；11…半导体基板；13、23、33…本征半导体层；25…第一导电型半导体层；27…透明电极层；28…金属电极层；28b…母线电极部(第一电极)；28f…指状电极部；35…第二导电型半导体层；37…透明电极层；38…金属电极层；38b…母线电极部(第二电极)；38f…指状电极部；100…太阳能电池模块；Ro…重叠区域。