太陽能電池模塊的制作方法
太陽能電池模塊的制作方法
【專利摘要】太陽能電池模塊，具備在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件(12)、與透光性構(gòu)件(12)對置地設(shè)置的背面構(gòu)件(14)、在透光性構(gòu)件(12)和背面構(gòu)件(14)之間設(shè)置的光電裝置(16)、設(shè)置在透光性構(gòu)件(12)和背面構(gòu)件(14)之間并與光電裝置(16)連接的電極(18)、在背面構(gòu)件(14)外側(cè)表面上的以與電極(18)導(dǎo)通地設(shè)置的電流輸出構(gòu)件(20)、在電流輸出構(gòu)件(20)和背面構(gòu)件(14)對置的區(qū)域充填的密封材料(28)。背面構(gòu)件(14)形成有貫通孔(26)，電流輸出構(gòu)件(20)以覆蓋貫通孔(26)整體的方式利用密封材料(28)固定在背面構(gòu)件(14)上。
【專利說明】太陽能電池模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，所謂的太陽能電池的開發(fā)在各方面被投入了精力。太陽能電池，由于能夠?qū)碜郧鍧嵡覠o盡能源的太陽的光直接轉(zhuǎn)換成電，因此被期待作為新的能源。
[0003]太陽能電池在很多場合被模塊化,具備用于將產(chǎn)生的電向外部輸出的輸出端子。這樣的輸出端子通常多以在太陽光受光面的相反側(cè)的背面?zhèn)韧怀龅臓顟B(tài)被設(shè)置。另外，考慮了在太陽能電池面板的背面中央設(shè)有用于收納這樣的輸出端子的收納部的太陽能電池模塊(例如參照專利文獻I)。
[0004]在前述的太陽能電池模塊的收納部中收納了將太陽能電池面板內(nèi)封裝的端子側(cè)內(nèi)部導(dǎo)線和防水覆蓋的外部導(dǎo)線電連接的焊接部、及防逆流用二極管等，這些被收納物用有機硅樹脂等的充填粘結(jié)劑封裝。
〔現(xiàn)有技術(shù)文獻〕
〔專利文獻〕
[0005]〔專利文獻I〕日本特開平9-279789號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]然而，以往的太陽能電池面板的暴露于室外環(huán)境的部分，有作為基板的玻璃、端子箱、和電纜等。其中，多采用樹脂材料的端子箱、電纜相對于玻璃的耐久性低，長期室外使用會比玻璃更早產(chǎn)生劣化。進而，當(dāng)這些部件劣化時，由于在連接箱等的固定中多通過灌封等而使用粘結(jié)劑，故很難進行更換。
[0007]因此，對于這種因端子箱等的經(jīng)年劣化而變得無法得到所期待的輸出的太陽能電池面板，即使光電裝置等發(fā)電部分正常，也不得不更換整體。因此，不易拆卸的端子箱等部件成為太陽能電池面板的壽命下降的一個原因。
[0008]本發(fā)明鑒于這樣的狀況而完成，其目的在于提供延長太陽能電池模塊壽命的技術(shù)。
[用于解決問題的手段]
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方式的太陽能電池模塊，具備配置在受光側(cè)的透光性構(gòu)件、與透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、在透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、在透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件之間設(shè)置的與光電裝置連接的集電布線、在背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的與集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以及填充在導(dǎo)電性構(gòu)件和背面構(gòu)件相對置的區(qū)域的密封材料。背面構(gòu)件形成有貫通孔，導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋貫通孔整體的方式利用密封材料固定在背面構(gòu)件上。
[發(fā)明效果][0010]通過本發(fā)明，可以延長太陽能電池模塊的壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是從受光面的相反側(cè)的背面觀察第I實施方式的太陽能電池模塊的平面圖。 圖2是圖1中示出的端子箱附近的A-A剖面的分解圖。
圖3是圖1中示出的端子箱附近的B-B剖面的分解圖。
圖4是從箭頭C方向觀察圖2中示出的電流輸出構(gòu)件的上表面圖。
圖5是表示光電元件的一例的剖面示意圖。
圖6是第2實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。
圖7是第3實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。
圖8是第4實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的剖面圖。
圖9是表示第5實施方式的太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10是表示第5實施方式的太陽能電池模塊的受光面的平面圖。
【具體實施方式】
[0012]下面邊參照附圖邊對用于實施本發(fā)明的方式進行詳細說明。需要說明的是，在【專利附圖】
【附圖說明】中，對相同的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，并適當(dāng)省略重復(fù)的說明。
[0013]下面各圖中示出的各層、各部的比例尺、形狀為了易于說明而被適當(dāng)設(shè)定了，如沒有特別提及，不應(yīng)解釋為對其的限定。
[0014](第I實施方式)
圖1是從受光面相反側(cè)的背面觀察第I實施方式的太陽能電池模塊的平面圖。圖2是圖1中示出的端子箱附近的A-A剖面的分解圖。圖3是圖1中示出的端子箱附近的B-B剖面的分解圖。圖4是從箭頭C方向觀察圖2中示出的電流輸出構(gòu)件的上表面圖。需要說明的是，圖1中，為了明確地表示太陽能電池模塊10的結(jié)構(gòu)，省略了填充材料22和背面構(gòu)件14的圖示。另外，在包括圖1?圖4的以下各圖中，為了明確地表示結(jié)構(gòu)，也存在將各部分的尺寸改變成與實際不同后的情況。
[0015]太陽能電池模塊10具備透光性構(gòu)件12、作為保護材料的背面構(gòu)件14、光電裝置16、起到集電布線功能的電極18、作為導(dǎo)電性構(gòu)件的電流輸出構(gòu)件20、填充材料22、和密封材料24。
[0016]透光性構(gòu)件12被配置在受光側(cè)，例如使用玻璃。背面構(gòu)件14以與透光性構(gòu)件12對置地方式設(shè)置，例如可使用保護玻璃(cover glass)、背板。光電裝置16被設(shè)置在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間。光電裝置16的詳細內(nèi)容將在后面進行敘述。
[0017]電極18被設(shè)置在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間，與光電裝置16連接。另外，電極18，在太陽能電池模塊10的外緣部附近、分別與太陽能電池模塊10的四個邊中相對的兩邊平行地配置。電流輸出構(gòu)件20被設(shè)置在背面構(gòu)件14的外側(cè)的表面上，以與電極18導(dǎo)通的方式設(shè)置。電流輸出構(gòu)件20例如是由鋁(Al)、銅(Cu)等導(dǎo)電性高的金屬塊構(gòu)成的構(gòu)件。
[0018]填充材料22被填充在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域內(nèi)。另外，密封材料24被配置在太陽能電池模塊10的外緣，防止水分從透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間的間隙侵入太陽能電池模塊10的內(nèi)部。
[0019]背面構(gòu)件14在兩處形成有貫通孔26。在第I實施方式中，在相對于背面構(gòu)件14的表面成鉛直方向地觀察兩個貫通孔26時，其被形成在與各個電極18部分重疊的位置。
[0020]太陽能電池模塊10還具備填充在電流輸出構(gòu)件20和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域的密封材料28。并且，電流輸出構(gòu)件20如圖2、圖3所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式利用密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。密封材料28，例如除了丁基橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)之外，還可以使用有機硅等在涂覆中使用的材料等。
[0021]需要說明的是，在第I實施方式中，作為彈性構(gòu)件的導(dǎo)電性彈簧29以蓄勢的狀態(tài)被收容在電流輸出構(gòu)件20和電極18之間的貫通孔26中。由此，實現(xiàn)了電流輸出構(gòu)件20和電極18的導(dǎo)通。
[0022]這樣，在太陽能電池模塊10中，成為將由光電裝置16產(chǎn)生的電能向外部輸出的路線的、被形成在背面構(gòu)件14上的貫通孔26，其整體被電流輸出構(gòu)件20覆蓋。另外，在貫通孔26的周圍，在電流輸出構(gòu)件20和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域，填充了密封材料28。因此，水分等難以從外部向由透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14包圍的太陽能電池模塊10的內(nèi)部空間侵入。其結(jié)果，光電裝置16性能的下降被抑制，實現(xiàn)太陽能電池模塊10的長壽命化。
[0023]另外，以覆蓋貫通孔26整體的方式固定有電流輸出構(gòu)件20，因此貫通孔26孔的周圍被加強。因此，至少在貫通孔26附近，太陽能電池模塊10變得不易彎曲。另外，即使太陽能電池模塊10整體彎曲或振動，由于貫通孔26的周圍被強化，也不易產(chǎn)生因貫通孔26導(dǎo)致的斷裂。
[0024]太陽能電池模塊10進一步具備:為將光電裝置16產(chǎn)生的電能向外部輸出而與電流輸出構(gòu)件20連接的電纜30、將電纜30可裝卸地連接于電流輸出構(gòu)件20的連接構(gòu)件32、以及作為由絕緣材料構(gòu)成的箱體的端子箱34，所述端子箱34覆蓋電流輸出構(gòu)件20和連接構(gòu)件32并可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。
[0025]連接構(gòu)件32具有壓合在電纜30 —端的壓合端子36、和將壓合端子36固定在電流輸出構(gòu)件20上的螺絲38，并使電流輸出構(gòu)件20和電纜30可裝卸地連接。
[0026]另外，端子箱34，在其上表面形成有多個貫通孔34a，在電流輸出構(gòu)件20的上表面，在與貫通孔34a對應(yīng)的位置形成有多個螺孔20a。并且，隨著螺絲40插入貫通孔34a、其頂端被螺入螺孔20a，端子箱34被可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。
[0027]由此，即使電纜30、端子箱34因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、紫外線或水分等所致的樹脂劣化等而變得無法滿足所被要求的期望性能，也容易通過取下螺絲38、螺絲40來進行更換,可以延長太陽能電池模塊10整體的壽命。
[0028]需要說明的是，彈簧29是導(dǎo)電性彈性構(gòu)件，被夾持在電極18和電流輸出構(gòu)件20之間。另外，電流輸出構(gòu)件20形成有外徑比貫通孔26的內(nèi)徑稍小的凸部20b，以使得彈簧29在貫通孔26中被蓄勢。因此，凸部20b能突出到貫通孔26內(nèi)。凸部20b的高度被設(shè)定得比貫通孔26的深度小，因此彈簧29成為蓄勢狀態(tài)。換言之，彈簧29被夾持在凸部20b和電極18之間。由此，即使因太陽能電池模塊10的彎曲、振動使得電極18和電流輸出構(gòu)件20的相對位置錯開，也能夠確保導(dǎo)通。此外，像通常的布線那樣，斷線的可能性也低。結(jié)果是連接可靠性提高。
[0029]另外，彈簧29的表面被導(dǎo)電率比彈簧29的芯材高的材料覆蓋。作為導(dǎo)電率高的材料，例如可以列舉金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等。由此，可以兼顧彈簧29的適度彈性和適度導(dǎo)電性。需要說明的是，也可以由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等導(dǎo)電性高的材料構(gòu)成彈簧29整體。
[0030]接下來，對構(gòu)成光電裝置16的光電元件進行說明。圖5是表示光電元件的一例的剖面示意圖。光電元件42具有第I電極層44、半導(dǎo)體層46、透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50。第I電極層44、半導(dǎo)體層46、透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50被施以公知的激光形成圖案地依次層疊在透光性構(gòu)件12上。另外，在第2電極層50上層疊了填充材料22、背面構(gòu)件14。
[0031]第I電極層44被形成在透光性構(gòu)件12的面上，具有導(dǎo)電性和透光性。作為第I電極層44，可以使用透明導(dǎo)電性氧化物(TCO)，尤其使用具有高光透射性、低電阻性、價格低的氧化鋅(ZnO)。
[0032]半導(dǎo)體層46利用來自第I電極層44側(cè)的入射光產(chǎn)生電荷(電子和空穴)。作為半導(dǎo)體層46，例如可以使用具有pin結(jié)或pn結(jié)作為基本結(jié)構(gòu)的無定形(非晶體)硅半導(dǎo)體層、或微晶硅半導(dǎo)體層的單層體或?qū)盈B體。半導(dǎo)體層46通過自第I電極層44側(cè)起分別層疊無定形硅半導(dǎo)體、微晶硅半導(dǎo)體而構(gòu)成。需要說明的是，在本說明書中，術(shù)語“微晶”不僅是指完整的結(jié)晶狀態(tài)，還指包括部分無定形狀態(tài)的狀態(tài)。
[0033]透明導(dǎo)電膜48形成在半導(dǎo)體層46上。透明導(dǎo)電膜48可防止半導(dǎo)體層46與第2電極層50合金化，可以減少半導(dǎo)體層46和第2電極層50的連接電阻。
[0034]第2電極層50形成在透明導(dǎo)電膜48上。第2電極層50可使用銀(Ag)等反射性金屬。一個光電元件42的透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50與相鄰的其他光電元件42的第I電極層44接觸。由此，一個光電元件42和其他的光電元件42被串聯(lián)電連接。這樣，由多個光電兀件42構(gòu)成光電裝置16。
[0035](第2實施方式)
圖6是第2實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。圖6示出的第2實施方式的太陽能電池模塊110的一大特征是:電流輸出構(gòu)件120的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0036]電流輸出構(gòu)件120如圖6所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式被密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。另外，電流輸出構(gòu)件120被設(shè)置在背面構(gòu)件14的邊緣部，由壓合端子36和螺絲38構(gòu)成的連接構(gòu)件32所連接的區(qū)域D被從邊緣部朝著太陽能電池模塊的外側(cè)配置。由此容易更換電纜30。另外，水分不易滯留，電纜、布線的腐蝕被抑制。
[0037](第3實施方式)
圖7是第3實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。圖7示出的第3實施方式的太陽能電池模塊210的一大特點是電流輸出構(gòu)件220的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0038]電流輸出構(gòu)件220如圖7所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式被密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。電流輸出構(gòu)件220為如下形狀:由壓合端子36和螺絲38構(gòu)成的連接構(gòu)件32所連接的區(qū)域E比其周圍的區(qū)域F更凹陷。凹陷的區(qū)域E在設(shè)置有太陽能電池模塊210的狀態(tài)下位于背面構(gòu)件14和電流輸出構(gòu)件220的下側(cè)，被背面構(gòu)件14和電流輸出構(gòu)件220覆蓋。由此，在電纜30和電流輸出構(gòu)件220的連接部分，水滴等不易滯留，電纜、布線的腐蝕得到抑制，耐環(huán)境性能得到提高。
[0039]需要說明的是，在第2實施方式、第3實施方式的說明中，未示出安裝太陽能電池模塊的架臺，但第2實施方式、第3實施方式的太陽能電池模塊是以圖6、圖7的左右方向為水平方向，傾斜地設(shè)置在架臺上的。
[0040](第4實施方式)
圖8是第4實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的剖面圖。圖8示出的第4實施方式的太陽能電池模塊310的一大特征是電流輸出構(gòu)件320的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0041]第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20，在與背面構(gòu)件14對置的面上形成有凸部20b，但第4實施方式的電流輸出構(gòu)件320，在與背面構(gòu)件14對置的面上形成了凹部320a。而且，在由凹部320a和貫通孔29形成的圓柱狀的空間，以蓄勢的狀態(tài)收納有導(dǎo)電性的彈簧129。由此，實現(xiàn)了電流輸出構(gòu)件320與電極18的導(dǎo)通。
[0042](第5實施方式)
圖9示出第5實施方式的太陽能電池模塊的構(gòu)造的剖面圖。圖10示出第5實施方式的太陽能電池模塊的受光面的平面圖。
[0043]第5實施方式的太陽能電池模塊500，如圖9的剖面圖、圖10的平面圖所示那樣，包含支承基板49、鈍化層51、基層52、第I導(dǎo)電型擴散層53、i型層54、第2導(dǎo)電型層55、透明電極層56、金屬層57、填充材料58、背面構(gòu)件59、導(dǎo)電性凸出部60、端子箱61、壓合端子62及電纜63。鈍化層51、基層52、第I導(dǎo)電型擴散層53、i型層54、第2導(dǎo)電型層55、透明電極層56、金屬層57構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換兀件。
[0044]本實施方式中，光電裝置510由多個光電轉(zhuǎn)換兀件構(gòu)成。另外,光電裝置510是背面接合型光電兀件，將光電兀件所發(fā)出的電力向外部輸出的電極僅被設(shè)置在受光面相反側(cè)的主面(以下稱為背面。)。但是，本發(fā)明的適用范圍不限于此，只要是在支承基板49上設(shè)置多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電裝置即可。
[0045]此處，所謂受光面，是指在光電元件中光主要入射的主面，具體來講，是向光電元件入射的光的大部分所入射的面。另外，所謂背面，是指光電元件的受光面的相反側(cè)的面。
[0046]支承基板49機械性地支承光電元件，保護光電元件所包含的半導(dǎo)體層免受外部環(huán)境破壞。另外，支承基板49配置在光電元件的受光面?zhèn)龋虼瞬捎昧嗽诠怆娫型干溆糜诎l(fā)電的波長區(qū)域的光，并能夠機械性地支承基層52等各層的材料。
[0047]鈍化層51被設(shè)置在支承基板49和基層52之間。鈍化層51起到結(jié)束基層52表面的懸空鍵(dangling bond)等的作用，抑制基層52表面的載流子(carrier)的再結(jié)合。通過設(shè)置鈍化層51，可以抑制在光電元件的受光面?zhèn)纫蚧鶎?2表面的載流子的再結(jié)合而導(dǎo)致的損失。
[0048]鈍化層51例如包含氮化硅層(SiN)即可，更優(yōu)選制成氧化硅層(SiOx)和氮化硅的層疊結(jié)構(gòu)。例如，只要采用分別以30nm和40nm的膜厚依次層疊氧化硅層及氮化硅層的結(jié)構(gòu)即可。如后所述，介由鈍化層51接合支承基板49和光電轉(zhuǎn)換元件。
[0049]基層52是晶體的半導(dǎo)體層。需要說明的是，所謂晶體不僅指單晶，也包括多個結(jié)晶粒集合的多晶。基層52成為光電元件的發(fā)電層。此處，基層52采用添加了 η型摻雜劑的η型晶體硅層?；鶎?2的摻雜濃度只要是IOlfVcm3程度即可。[0050]關(guān)于基層52的膜厚，優(yōu)先作為發(fā)電層能產(chǎn)生足夠載流子的膜厚，且在0.5μπι以下。
[0051]基層52和第I導(dǎo)電型擴散層53形成晶體彼此同質(zhì)結(jié)的第I導(dǎo)電型接觸區(qū)域。第I導(dǎo)電型擴散層53采用添加了 η型摻雜劑的η型晶體硅層。第I導(dǎo)電型擴散層53是與金屬層57(第I電極57η)接合的層，摻雜濃度比基層52高。第I導(dǎo)電型擴散層53的摻雜濃度只要在IO1Vcm3程度即可。關(guān)于第I導(dǎo)電型擴散層53的膜厚，優(yōu)選在能足夠降低與金屬的接觸電阻的范圍內(nèi)盡可能地薄，例如只要在0.Ιμπι以上、2μπι以下即可。
[0052]i型層54及第2導(dǎo)電型層55采用非晶體系的半導(dǎo)體層。需要說明的是，所謂非晶體系，包括在無定形相或無定形相內(nèi)析出微少結(jié)晶粒的微晶相。本實施方式中，i型層54及第2導(dǎo)電型層55采用含氫的無定形硅。i型層54采用實質(zhì)為真性的無定形硅層。第2導(dǎo)電型層55采用添加了 P型摻雜劑的無定形硅層。第2導(dǎo)電型層55采用摻雜濃度比i型層54高的半導(dǎo)體層。例如，在i型層54中不進行有目的地?fù)诫s，第2導(dǎo)電型層55的摻雜濃度設(shè)為IO1Vcm3程度即可。關(guān)于i型層54的膜厚，為抑制光的吸收而盡可能地薄，另一方面，基層52的表面加厚到足夠鈍化的程度。具體來說，設(shè)在Inm以上、50nm以下即可，例如設(shè)為10nm。另外，第2導(dǎo)電型層55的膜厚為抑制光的吸收而盡可能地薄，另一方面，加厚到光電元件的開路電壓變得足夠高的程度。例如，只要在Inm以上、50nm以下即可，例如設(shè)為 10nm。
[0053]透明電極層56優(yōu)選使用在氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(ITO)等中摻雜了錫(Sn)、銻(Sb)、氟(F)、鋁(Al)等的透明導(dǎo)電性氧化物(TCO)中的至少一種或組合多種使用。特別地，氧化鋅(ZnO)具有透光性高、電阻率低等優(yōu)點。透明電極層56的膜厚只要在IOnm以上、500nm以下即可，例如設(shè)為lOOnm。
[0054]基層52、i型層54及第2導(dǎo)電型層55形成接合了晶體和非晶體的異質(zhì)結(jié)的第2導(dǎo)電型接觸區(qū)域。
[0055]金屬層57是設(shè)于光電兀件的背面?zhèn)鹊某蔀殡姌O的層。金屬層57由金屬等導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，例如采用含有銅(Cu)、鋁(Al)的材料。金屬層57包括與第I導(dǎo)電型擴散層5連接的第I電極57η和與第2導(dǎo)電型層55連接的第2電極57ρ。金屬層57還可以進一步含有銅(Cu)、錫(Sn)等電鍍層。但是，金屬層不限于這些，還可以是金、銀等其它金屬、其它導(dǎo)電性材料、或它們的組合。
[0056]但將光電兀件模塊化時，將并列設(shè)置的多個光電兀件的第I電極57η及第2電極57ρ用導(dǎo)電性凸出部(tab)60連接，將多個光電元件串聯(lián)或并聯(lián)連接。進而，在光電元件的背面?zhèn)扰渲锰畛洳牧?8，用背面構(gòu)件59密封。填充材料58可以采用EVA、聚酰亞胺等樹脂材料。另外，背面構(gòu)件59可以采用玻璃、或PET等樹脂材料，由此可以防止水分向太陽能電池模塊500的光電裝置510的發(fā)電層侵入等。
[0057]在太陽能電池模塊500中，成為將光電元件產(chǎn)生的電能向外部輸出的路徑的背面構(gòu)件59上形成貫通孔26 (參照圖2)，其整體由電流輸出構(gòu)件20 (參照圖2?圖4)覆蓋。
[0058]太陽能電池模塊500進一步具備:為將光電裝置510產(chǎn)生的電能向外部輸出而與電流輸出構(gòu)件20連接的電纜63 ;用于將電纜63可裝卸地連接在電流輸出構(gòu)件20上的壓合端子62 ;以及作為由絕緣材料構(gòu)成的箱體的端子箱61，所述端子箱61覆蓋電流輸出構(gòu)件20和連接構(gòu)件32，被可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。[0059]由此，即使電纜63、端子箱61因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、紫外線或水分等導(dǎo)致的樹脂劣化等而無法滿足所要求的期待性能，也容易通過卸下壓合端子62進行更換，可以延長太陽能電池模塊500整體的壽命。
[0060]以上，參照上述各實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述各實施方式，適當(dāng)組合實施方式的構(gòu)成得到的發(fā)明或置換也包括在本發(fā)明中。另外，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識對各實施方式進行適當(dāng)改變各實施方式的組合、處理順序、各種設(shè)計變化等的變形也是可以的，施加了這樣變形的實施方式也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0061]作為上述實施方式的填充材料22，除了丁基橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)之外，還可以使用有機硅等填縫密封時使用的材料、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)這樣的充填樹脂材料、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等的乙烯系樹脂、聚氨酯、丙烯酸、環(huán)氧樹脂等。
[0062]作為上述各實施方式的第I電極層44，除了氧化鋅(ZnO)之外，還可以由從氧化錫(SnO2)、氧化銦(In2O3)、氧化鈦(TiO2)、錫酸鋅(Zn2SnO4)等金屬氧化物中選擇的一種或多種層疊體構(gòu)成。需要說明的是，這些金屬氧化物中還可以摻雜氟(F)、錫(Sn)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銀(Nb)等。
[0063]需要說明的是，基于以下組合的太陽能電池模塊也包括在本發(fā)明的范圍中。
[0064](I)太陽能電池模塊，具備:
在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件、
與所述透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、
在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、
在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的、與所述光電裝置連接的集電布線、 在所述背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的、與所述集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以
及
在導(dǎo)電性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件對置的區(qū)域充填的密封材料，
所述背面構(gòu)件形成有貫通孔，
所述導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋所述貫通孔整體的方式被所述密封材料固定在所述背面構(gòu)件上。
[0065]由此，水分等難以從外部向由透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件包圍的太陽能電池模塊的內(nèi)部空間侵入。其結(jié)果，光電裝置的性能下降得到抑制，實現(xiàn)太陽能電池模塊的長壽命化。
[0066](2) (I)所述的太陽能電池模塊可以進一步具備:為將所述光電裝置產(chǎn)生的電能向外部輸出而與所述導(dǎo)電性構(gòu)件連接的輸出電纜；可裝卸地將所述輸出電纜連接在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上的連接構(gòu)件；以及由絕緣材料構(gòu)成的箱體，所述箱體覆蓋所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述連接構(gòu)件，并可裝卸地固定在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上。由此，即使輸出電纜和箱體因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、因紫外線或水分等導(dǎo)致的樹脂劣化等而無法滿足所要求的期待性能，也可以容易地通過卸下連接構(gòu)件進行更換，可以延長太陽能電池模塊整體的壽命。
[0067](3)⑴或⑵記載的太陽能電池模塊可以進一步具備:被配置于所述貫通孔、被所述集電布線和所述導(dǎo)電性構(gòu)件夾持的導(dǎo)電性彈性構(gòu)件。由此，即使因太陽能電池模塊的彎曲、振動導(dǎo)致集電布線和導(dǎo)電性構(gòu)件的相對位置錯開，也能夠確保導(dǎo)通。另外，像通常布線那樣的斷線可能性也低。其結(jié)果，連接可靠性提高。
[0068](4)在⑶記載的太陽能電池模塊中，所述彈性構(gòu)件可以是彈簧，所述彈簧的表面由導(dǎo)電率比彈簧的芯材高的材料覆蓋。由此，可以兼顧彈簧的適度彈性和適度導(dǎo)電性。
[0069](5)在(3)或(4)記載的太陽能電池模塊中，所述導(dǎo)電性構(gòu)件可以具有向所述貫通孔內(nèi)突出的凸部，所述彈性構(gòu)件被夾持在所述凸部和所述集電布線之間。由此，凸部可以突出到貫通孔內(nèi)。
[標(biāo)號說明]
[0070]10太陽能電池模塊、12透光性構(gòu)件、14背面構(gòu)件、16光電裝置、18電極、20電流輸出構(gòu)件、20a螺絲孔、20b凸部、22填充材料、24密封材料、26貫通孔、28密封材料、29彈簧、30電纜、32連接構(gòu)件、34端子箱、36壓合端子。
[工業(yè)可利用性]
[0071]本發(fā)明可以利用在太陽能電池中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池模塊，其特征在于，具備: 在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件、 與所述透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、 在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、 在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的、與所述光電裝置連接的集電布線、 在所述背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的、與所述集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以及 在所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件對置的區(qū)域充填的密封材料， 所述背面構(gòu)件形成有貫通孔， 所述導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋所述貫通孔整體的方式被所述密封材料固定在所述背面構(gòu)件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，進一步具備: 為將所述光電裝置產(chǎn)生的電能向外部輸出而與所述導(dǎo)電性構(gòu)件連接的輸出電纜、 可裝卸地將所述輸出電纜連接在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上的連接構(gòu)件、以及 由絕緣材料構(gòu)成的 箱體， 所述箱體覆蓋所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述連接構(gòu)件，并可裝卸地固定在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其特征在于，進一步具備: 被配置于所述貫通孔、被所述集電布線和所述導(dǎo)電性構(gòu)件夾持的導(dǎo)電性彈性構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述彈性構(gòu)件是彈簧， 所述彈簧的表面被導(dǎo)電率比彈簧的芯材高的材料覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述導(dǎo)電性構(gòu)件具有向所述貫通孔內(nèi)突出的凸部， 所述彈性構(gòu)件被夾持在所述凸部和所述集電布線之間。
【文檔編號】H01L31/05GK103907201SQ201280053275
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月31日
【發(fā)明者】篠原亙 申請人:三洋電機株式會社
【專利摘要】太陽能電池模塊，具備在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件(12)、與透光性構(gòu)件(12)對置地設(shè)置的背面構(gòu)件(14)、在透光性構(gòu)件(12)和背面構(gòu)件(14)之間設(shè)置的光電裝置(16)、設(shè)置在透光性構(gòu)件(12)和背面構(gòu)件(14)之間并與光電裝置(16)連接的電極(18)、在背面構(gòu)件(14)外側(cè)表面上的以與電極(18)導(dǎo)通地設(shè)置的電流輸出構(gòu)件(20)、在電流輸出構(gòu)件(20)和背面構(gòu)件(14)對置的區(qū)域充填的密封材料(28)。背面構(gòu)件(14)形成有貫通孔(26)，電流輸出構(gòu)件(20)以覆蓋貫通孔(26)整體的方式利用密封材料(28)固定在背面構(gòu)件(14)上。
【專利說明】太陽能電池模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，所謂的太陽能電池的開發(fā)在各方面被投入了精力。太陽能電池，由于能夠?qū)碜郧鍧嵡覠o盡能源的太陽的光直接轉(zhuǎn)換成電，因此被期待作為新的能源。
[0003]太陽能電池在很多場合被模塊化,具備用于將產(chǎn)生的電向外部輸出的輸出端子。這樣的輸出端子通常多以在太陽光受光面的相反側(cè)的背面?zhèn)韧怀龅臓顟B(tài)被設(shè)置。另外，考慮了在太陽能電池面板的背面中央設(shè)有用于收納這樣的輸出端子的收納部的太陽能電池模塊(例如參照專利文獻I)。
[0004]在前述的太陽能電池模塊的收納部中收納了將太陽能電池面板內(nèi)封裝的端子側(cè)內(nèi)部導(dǎo)線和防水覆蓋的外部導(dǎo)線電連接的焊接部、及防逆流用二極管等，這些被收納物用有機硅樹脂等的充填粘結(jié)劑封裝。
〔現(xiàn)有技術(shù)文獻〕
〔專利文獻〕
[0005]〔專利文獻I〕日本特開平9-279789號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]然而，以往的太陽能電池面板的暴露于室外環(huán)境的部分，有作為基板的玻璃、端子箱、和電纜等。其中，多采用樹脂材料的端子箱、電纜相對于玻璃的耐久性低，長期室外使用會比玻璃更早產(chǎn)生劣化。進而，當(dāng)這些部件劣化時，由于在連接箱等的固定中多通過灌封等而使用粘結(jié)劑，故很難進行更換。
[0007]因此，對于這種因端子箱等的經(jīng)年劣化而變得無法得到所期待的輸出的太陽能電池面板，即使光電裝置等發(fā)電部分正常，也不得不更換整體。因此，不易拆卸的端子箱等部件成為太陽能電池面板的壽命下降的一個原因。
[0008]本發(fā)明鑒于這樣的狀況而完成，其目的在于提供延長太陽能電池模塊壽命的技術(shù)。
[用于解決問題的手段]
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方式的太陽能電池模塊，具備配置在受光側(cè)的透光性構(gòu)件、與透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、在透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、在透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件之間設(shè)置的與光電裝置連接的集電布線、在背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的與集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以及填充在導(dǎo)電性構(gòu)件和背面構(gòu)件相對置的區(qū)域的密封材料。背面構(gòu)件形成有貫通孔，導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋貫通孔整體的方式利用密封材料固定在背面構(gòu)件上。
[發(fā)明效果][0010]通過本發(fā)明，可以延長太陽能電池模塊的壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是從受光面的相反側(cè)的背面觀察第I實施方式的太陽能電池模塊的平面圖。 圖2是圖1中示出的端子箱附近的A-A剖面的分解圖。
圖3是圖1中示出的端子箱附近的B-B剖面的分解圖。
圖4是從箭頭C方向觀察圖2中示出的電流輸出構(gòu)件的上表面圖。
圖5是表示光電元件的一例的剖面示意圖。
圖6是第2實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。
圖7是第3實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。
圖8是第4實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的剖面圖。
圖9是表示第5實施方式的太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10是表示第5實施方式的太陽能電池模塊的受光面的平面圖。
【具體實施方式】
[0012]下面邊參照附圖邊對用于實施本發(fā)明的方式進行詳細說明。需要說明的是，在【專利附圖】
【附圖說明】中，對相同的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，并適當(dāng)省略重復(fù)的說明。
[0013]下面各圖中示出的各層、各部的比例尺、形狀為了易于說明而被適當(dāng)設(shè)定了，如沒有特別提及，不應(yīng)解釋為對其的限定。
[0014](第I實施方式)
圖1是從受光面相反側(cè)的背面觀察第I實施方式的太陽能電池模塊的平面圖。圖2是圖1中示出的端子箱附近的A-A剖面的分解圖。圖3是圖1中示出的端子箱附近的B-B剖面的分解圖。圖4是從箭頭C方向觀察圖2中示出的電流輸出構(gòu)件的上表面圖。需要說明的是，圖1中，為了明確地表示太陽能電池模塊10的結(jié)構(gòu)，省略了填充材料22和背面構(gòu)件14的圖示。另外，在包括圖1?圖4的以下各圖中，為了明確地表示結(jié)構(gòu)，也存在將各部分的尺寸改變成與實際不同后的情況。
[0015]太陽能電池模塊10具備透光性構(gòu)件12、作為保護材料的背面構(gòu)件14、光電裝置16、起到集電布線功能的電極18、作為導(dǎo)電性構(gòu)件的電流輸出構(gòu)件20、填充材料22、和密封材料24。
[0016]透光性構(gòu)件12被配置在受光側(cè)，例如使用玻璃。背面構(gòu)件14以與透光性構(gòu)件12對置地方式設(shè)置，例如可使用保護玻璃(cover glass)、背板。光電裝置16被設(shè)置在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間。光電裝置16的詳細內(nèi)容將在后面進行敘述。
[0017]電極18被設(shè)置在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間，與光電裝置16連接。另外，電極18，在太陽能電池模塊10的外緣部附近、分別與太陽能電池模塊10的四個邊中相對的兩邊平行地配置。電流輸出構(gòu)件20被設(shè)置在背面構(gòu)件14的外側(cè)的表面上，以與電極18導(dǎo)通的方式設(shè)置。電流輸出構(gòu)件20例如是由鋁(Al)、銅(Cu)等導(dǎo)電性高的金屬塊構(gòu)成的構(gòu)件。
[0018]填充材料22被填充在透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域內(nèi)。另外，密封材料24被配置在太陽能電池模塊10的外緣，防止水分從透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14之間的間隙侵入太陽能電池模塊10的內(nèi)部。
[0019]背面構(gòu)件14在兩處形成有貫通孔26。在第I實施方式中，在相對于背面構(gòu)件14的表面成鉛直方向地觀察兩個貫通孔26時，其被形成在與各個電極18部分重疊的位置。
[0020]太陽能電池模塊10還具備填充在電流輸出構(gòu)件20和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域的密封材料28。并且，電流輸出構(gòu)件20如圖2、圖3所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式利用密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。密封材料28，例如除了丁基橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)之外，還可以使用有機硅等在涂覆中使用的材料等。
[0021]需要說明的是，在第I實施方式中，作為彈性構(gòu)件的導(dǎo)電性彈簧29以蓄勢的狀態(tài)被收容在電流輸出構(gòu)件20和電極18之間的貫通孔26中。由此，實現(xiàn)了電流輸出構(gòu)件20和電極18的導(dǎo)通。
[0022]這樣，在太陽能電池模塊10中，成為將由光電裝置16產(chǎn)生的電能向外部輸出的路線的、被形成在背面構(gòu)件14上的貫通孔26，其整體被電流輸出構(gòu)件20覆蓋。另外，在貫通孔26的周圍，在電流輸出構(gòu)件20和背面構(gòu)件14相對置的區(qū)域，填充了密封材料28。因此，水分等難以從外部向由透光性構(gòu)件12和背面構(gòu)件14包圍的太陽能電池模塊10的內(nèi)部空間侵入。其結(jié)果，光電裝置16性能的下降被抑制，實現(xiàn)太陽能電池模塊10的長壽命化。
[0023]另外，以覆蓋貫通孔26整體的方式固定有電流輸出構(gòu)件20，因此貫通孔26孔的周圍被加強。因此，至少在貫通孔26附近，太陽能電池模塊10變得不易彎曲。另外，即使太陽能電池模塊10整體彎曲或振動，由于貫通孔26的周圍被強化，也不易產(chǎn)生因貫通孔26導(dǎo)致的斷裂。
[0024]太陽能電池模塊10進一步具備:為將光電裝置16產(chǎn)生的電能向外部輸出而與電流輸出構(gòu)件20連接的電纜30、將電纜30可裝卸地連接于電流輸出構(gòu)件20的連接構(gòu)件32、以及作為由絕緣材料構(gòu)成的箱體的端子箱34，所述端子箱34覆蓋電流輸出構(gòu)件20和連接構(gòu)件32并可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。
[0025]連接構(gòu)件32具有壓合在電纜30 —端的壓合端子36、和將壓合端子36固定在電流輸出構(gòu)件20上的螺絲38，并使電流輸出構(gòu)件20和電纜30可裝卸地連接。
[0026]另外，端子箱34，在其上表面形成有多個貫通孔34a，在電流輸出構(gòu)件20的上表面，在與貫通孔34a對應(yīng)的位置形成有多個螺孔20a。并且，隨著螺絲40插入貫通孔34a、其頂端被螺入螺孔20a，端子箱34被可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。
[0027]由此，即使電纜30、端子箱34因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、紫外線或水分等所致的樹脂劣化等而變得無法滿足所被要求的期望性能，也容易通過取下螺絲38、螺絲40來進行更換,可以延長太陽能電池模塊10整體的壽命。
[0028]需要說明的是，彈簧29是導(dǎo)電性彈性構(gòu)件，被夾持在電極18和電流輸出構(gòu)件20之間。另外，電流輸出構(gòu)件20形成有外徑比貫通孔26的內(nèi)徑稍小的凸部20b，以使得彈簧29在貫通孔26中被蓄勢。因此，凸部20b能突出到貫通孔26內(nèi)。凸部20b的高度被設(shè)定得比貫通孔26的深度小，因此彈簧29成為蓄勢狀態(tài)。換言之，彈簧29被夾持在凸部20b和電極18之間。由此，即使因太陽能電池模塊10的彎曲、振動使得電極18和電流輸出構(gòu)件20的相對位置錯開，也能夠確保導(dǎo)通。此外，像通常的布線那樣，斷線的可能性也低。結(jié)果是連接可靠性提高。
[0029]另外，彈簧29的表面被導(dǎo)電率比彈簧29的芯材高的材料覆蓋。作為導(dǎo)電率高的材料，例如可以列舉金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等。由此，可以兼顧彈簧29的適度彈性和適度導(dǎo)電性。需要說明的是，也可以由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等導(dǎo)電性高的材料構(gòu)成彈簧29整體。
[0030]接下來，對構(gòu)成光電裝置16的光電元件進行說明。圖5是表示光電元件的一例的剖面示意圖。光電元件42具有第I電極層44、半導(dǎo)體層46、透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50。第I電極層44、半導(dǎo)體層46、透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50被施以公知的激光形成圖案地依次層疊在透光性構(gòu)件12上。另外，在第2電極層50上層疊了填充材料22、背面構(gòu)件14。
[0031]第I電極層44被形成在透光性構(gòu)件12的面上，具有導(dǎo)電性和透光性。作為第I電極層44，可以使用透明導(dǎo)電性氧化物(TCO)，尤其使用具有高光透射性、低電阻性、價格低的氧化鋅(ZnO)。
[0032]半導(dǎo)體層46利用來自第I電極層44側(cè)的入射光產(chǎn)生電荷(電子和空穴)。作為半導(dǎo)體層46，例如可以使用具有pin結(jié)或pn結(jié)作為基本結(jié)構(gòu)的無定形(非晶體)硅半導(dǎo)體層、或微晶硅半導(dǎo)體層的單層體或?qū)盈B體。半導(dǎo)體層46通過自第I電極層44側(cè)起分別層疊無定形硅半導(dǎo)體、微晶硅半導(dǎo)體而構(gòu)成。需要說明的是，在本說明書中，術(shù)語“微晶”不僅是指完整的結(jié)晶狀態(tài)，還指包括部分無定形狀態(tài)的狀態(tài)。
[0033]透明導(dǎo)電膜48形成在半導(dǎo)體層46上。透明導(dǎo)電膜48可防止半導(dǎo)體層46與第2電極層50合金化，可以減少半導(dǎo)體層46和第2電極層50的連接電阻。
[0034]第2電極層50形成在透明導(dǎo)電膜48上。第2電極層50可使用銀(Ag)等反射性金屬。一個光電元件42的透明導(dǎo)電膜48和第2電極層50與相鄰的其他光電元件42的第I電極層44接觸。由此，一個光電元件42和其他的光電元件42被串聯(lián)電連接。這樣，由多個光電兀件42構(gòu)成光電裝置16。
[0035](第2實施方式)
圖6是第2實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。圖6示出的第2實施方式的太陽能電池模塊110的一大特征是:電流輸出構(gòu)件120的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0036]電流輸出構(gòu)件120如圖6所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式被密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。另外，電流輸出構(gòu)件120被設(shè)置在背面構(gòu)件14的邊緣部，由壓合端子36和螺絲38構(gòu)成的連接構(gòu)件32所連接的區(qū)域D被從邊緣部朝著太陽能電池模塊的外側(cè)配置。由此容易更換電纜30。另外，水分不易滯留，電纜、布線的腐蝕被抑制。
[0037](第3實施方式)
圖7是第3實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的部分剖面圖。圖7示出的第3實施方式的太陽能電池模塊210的一大特點是電流輸出構(gòu)件220的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0038]電流輸出構(gòu)件220如圖7所示那樣，以覆蓋貫通孔26整體的方式被密封材料28固定在背面構(gòu)件14上。電流輸出構(gòu)件220為如下形狀:由壓合端子36和螺絲38構(gòu)成的連接構(gòu)件32所連接的區(qū)域E比其周圍的區(qū)域F更凹陷。凹陷的區(qū)域E在設(shè)置有太陽能電池模塊210的狀態(tài)下位于背面構(gòu)件14和電流輸出構(gòu)件220的下側(cè)，被背面構(gòu)件14和電流輸出構(gòu)件220覆蓋。由此，在電纜30和電流輸出構(gòu)件220的連接部分，水滴等不易滯留，電纜、布線的腐蝕得到抑制，耐環(huán)境性能得到提高。
[0039]需要說明的是，在第2實施方式、第3實施方式的說明中，未示出安裝太陽能電池模塊的架臺，但第2實施方式、第3實施方式的太陽能電池模塊是以圖6、圖7的左右方向為水平方向，傾斜地設(shè)置在架臺上的。
[0040](第4實施方式)
圖8是第4實施方式的太陽能電池模塊的電流輸出構(gòu)件附近的剖面圖。圖8示出的第4實施方式的太陽能電池模塊310的一大特征是電流輸出構(gòu)件320的形狀不同于第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20。
[0041]第I實施方式的電流輸出構(gòu)件20，在與背面構(gòu)件14對置的面上形成有凸部20b，但第4實施方式的電流輸出構(gòu)件320，在與背面構(gòu)件14對置的面上形成了凹部320a。而且，在由凹部320a和貫通孔29形成的圓柱狀的空間，以蓄勢的狀態(tài)收納有導(dǎo)電性的彈簧129。由此，實現(xiàn)了電流輸出構(gòu)件320與電極18的導(dǎo)通。
[0042](第5實施方式)
圖9示出第5實施方式的太陽能電池模塊的構(gòu)造的剖面圖。圖10示出第5實施方式的太陽能電池模塊的受光面的平面圖。
[0043]第5實施方式的太陽能電池模塊500，如圖9的剖面圖、圖10的平面圖所示那樣，包含支承基板49、鈍化層51、基層52、第I導(dǎo)電型擴散層53、i型層54、第2導(dǎo)電型層55、透明電極層56、金屬層57、填充材料58、背面構(gòu)件59、導(dǎo)電性凸出部60、端子箱61、壓合端子62及電纜63。鈍化層51、基層52、第I導(dǎo)電型擴散層53、i型層54、第2導(dǎo)電型層55、透明電極層56、金屬層57構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換兀件。
[0044]本實施方式中，光電裝置510由多個光電轉(zhuǎn)換兀件構(gòu)成。另外,光電裝置510是背面接合型光電兀件，將光電兀件所發(fā)出的電力向外部輸出的電極僅被設(shè)置在受光面相反側(cè)的主面(以下稱為背面。)。但是，本發(fā)明的適用范圍不限于此，只要是在支承基板49上設(shè)置多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電裝置即可。
[0045]此處，所謂受光面，是指在光電元件中光主要入射的主面，具體來講，是向光電元件入射的光的大部分所入射的面。另外，所謂背面，是指光電元件的受光面的相反側(cè)的面。
[0046]支承基板49機械性地支承光電元件，保護光電元件所包含的半導(dǎo)體層免受外部環(huán)境破壞。另外，支承基板49配置在光電元件的受光面?zhèn)龋虼瞬捎昧嗽诠怆娫型干溆糜诎l(fā)電的波長區(qū)域的光，并能夠機械性地支承基層52等各層的材料。
[0047]鈍化層51被設(shè)置在支承基板49和基層52之間。鈍化層51起到結(jié)束基層52表面的懸空鍵(dangling bond)等的作用，抑制基層52表面的載流子(carrier)的再結(jié)合。通過設(shè)置鈍化層51，可以抑制在光電元件的受光面?zhèn)纫蚧鶎?2表面的載流子的再結(jié)合而導(dǎo)致的損失。
[0048]鈍化層51例如包含氮化硅層(SiN)即可，更優(yōu)選制成氧化硅層(SiOx)和氮化硅的層疊結(jié)構(gòu)。例如，只要采用分別以30nm和40nm的膜厚依次層疊氧化硅層及氮化硅層的結(jié)構(gòu)即可。如后所述，介由鈍化層51接合支承基板49和光電轉(zhuǎn)換元件。
[0049]基層52是晶體的半導(dǎo)體層。需要說明的是，所謂晶體不僅指單晶，也包括多個結(jié)晶粒集合的多晶。基層52成為光電元件的發(fā)電層。此處，基層52采用添加了 η型摻雜劑的η型晶體硅層?；鶎?2的摻雜濃度只要是IOlfVcm3程度即可。[0050]關(guān)于基層52的膜厚，優(yōu)先作為發(fā)電層能產(chǎn)生足夠載流子的膜厚，且在0.5μπι以下。
[0051]基層52和第I導(dǎo)電型擴散層53形成晶體彼此同質(zhì)結(jié)的第I導(dǎo)電型接觸區(qū)域。第I導(dǎo)電型擴散層53采用添加了 η型摻雜劑的η型晶體硅層。第I導(dǎo)電型擴散層53是與金屬層57(第I電極57η)接合的層，摻雜濃度比基層52高。第I導(dǎo)電型擴散層53的摻雜濃度只要在IO1Vcm3程度即可。關(guān)于第I導(dǎo)電型擴散層53的膜厚，優(yōu)選在能足夠降低與金屬的接觸電阻的范圍內(nèi)盡可能地薄，例如只要在0.Ιμπι以上、2μπι以下即可。
[0052]i型層54及第2導(dǎo)電型層55采用非晶體系的半導(dǎo)體層。需要說明的是，所謂非晶體系，包括在無定形相或無定形相內(nèi)析出微少結(jié)晶粒的微晶相。本實施方式中，i型層54及第2導(dǎo)電型層55采用含氫的無定形硅。i型層54采用實質(zhì)為真性的無定形硅層。第2導(dǎo)電型層55采用添加了 P型摻雜劑的無定形硅層。第2導(dǎo)電型層55采用摻雜濃度比i型層54高的半導(dǎo)體層。例如，在i型層54中不進行有目的地?fù)诫s，第2導(dǎo)電型層55的摻雜濃度設(shè)為IO1Vcm3程度即可。關(guān)于i型層54的膜厚，為抑制光的吸收而盡可能地薄，另一方面，基層52的表面加厚到足夠鈍化的程度。具體來說，設(shè)在Inm以上、50nm以下即可，例如設(shè)為10nm。另外，第2導(dǎo)電型層55的膜厚為抑制光的吸收而盡可能地薄，另一方面，加厚到光電元件的開路電壓變得足夠高的程度。例如，只要在Inm以上、50nm以下即可，例如設(shè)為 10nm。
[0053]透明電極層56優(yōu)選使用在氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(ITO)等中摻雜了錫(Sn)、銻(Sb)、氟(F)、鋁(Al)等的透明導(dǎo)電性氧化物(TCO)中的至少一種或組合多種使用。特別地，氧化鋅(ZnO)具有透光性高、電阻率低等優(yōu)點。透明電極層56的膜厚只要在IOnm以上、500nm以下即可，例如設(shè)為lOOnm。
[0054]基層52、i型層54及第2導(dǎo)電型層55形成接合了晶體和非晶體的異質(zhì)結(jié)的第2導(dǎo)電型接觸區(qū)域。
[0055]金屬層57是設(shè)于光電兀件的背面?zhèn)鹊某蔀殡姌O的層。金屬層57由金屬等導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，例如采用含有銅(Cu)、鋁(Al)的材料。金屬層57包括與第I導(dǎo)電型擴散層5連接的第I電極57η和與第2導(dǎo)電型層55連接的第2電極57ρ。金屬層57還可以進一步含有銅(Cu)、錫(Sn)等電鍍層。但是，金屬層不限于這些，還可以是金、銀等其它金屬、其它導(dǎo)電性材料、或它們的組合。
[0056]但將光電兀件模塊化時，將并列設(shè)置的多個光電兀件的第I電極57η及第2電極57ρ用導(dǎo)電性凸出部(tab)60連接，將多個光電元件串聯(lián)或并聯(lián)連接。進而，在光電元件的背面?zhèn)扰渲锰畛洳牧?8，用背面構(gòu)件59密封。填充材料58可以采用EVA、聚酰亞胺等樹脂材料。另外，背面構(gòu)件59可以采用玻璃、或PET等樹脂材料，由此可以防止水分向太陽能電池模塊500的光電裝置510的發(fā)電層侵入等。
[0057]在太陽能電池模塊500中，成為將光電元件產(chǎn)生的電能向外部輸出的路徑的背面構(gòu)件59上形成貫通孔26 (參照圖2)，其整體由電流輸出構(gòu)件20 (參照圖2?圖4)覆蓋。
[0058]太陽能電池模塊500進一步具備:為將光電裝置510產(chǎn)生的電能向外部輸出而與電流輸出構(gòu)件20連接的電纜63 ;用于將電纜63可裝卸地連接在電流輸出構(gòu)件20上的壓合端子62 ;以及作為由絕緣材料構(gòu)成的箱體的端子箱61，所述端子箱61覆蓋電流輸出構(gòu)件20和連接構(gòu)件32，被可裝卸地固定在電流輸出構(gòu)件20上。[0059]由此，即使電纜63、端子箱61因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、紫外線或水分等導(dǎo)致的樹脂劣化等而無法滿足所要求的期待性能，也容易通過卸下壓合端子62進行更換，可以延長太陽能電池模塊500整體的壽命。
[0060]以上，參照上述各實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述各實施方式，適當(dāng)組合實施方式的構(gòu)成得到的發(fā)明或置換也包括在本發(fā)明中。另外，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識對各實施方式進行適當(dāng)改變各實施方式的組合、處理順序、各種設(shè)計變化等的變形也是可以的，施加了這樣變形的實施方式也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0061]作為上述實施方式的填充材料22，除了丁基橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)之外，還可以使用有機硅等填縫密封時使用的材料、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)這樣的充填樹脂材料、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等的乙烯系樹脂、聚氨酯、丙烯酸、環(huán)氧樹脂等。
[0062]作為上述各實施方式的第I電極層44，除了氧化鋅(ZnO)之外，還可以由從氧化錫(SnO2)、氧化銦(In2O3)、氧化鈦(TiO2)、錫酸鋅(Zn2SnO4)等金屬氧化物中選擇的一種或多種層疊體構(gòu)成。需要說明的是，這些金屬氧化物中還可以摻雜氟(F)、錫(Sn)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銀(Nb)等。
[0063]需要說明的是，基于以下組合的太陽能電池模塊也包括在本發(fā)明的范圍中。
[0064](I)太陽能電池模塊，具備:
在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件、
與所述透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、
在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、
在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的、與所述光電裝置連接的集電布線、 在所述背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的、與所述集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以
及
在導(dǎo)電性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件對置的區(qū)域充填的密封材料，
所述背面構(gòu)件形成有貫通孔，
所述導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋所述貫通孔整體的方式被所述密封材料固定在所述背面構(gòu)件上。
[0065]由此，水分等難以從外部向由透光性構(gòu)件和背面構(gòu)件包圍的太陽能電池模塊的內(nèi)部空間侵入。其結(jié)果，光電裝置的性能下降得到抑制，實現(xiàn)太陽能電池模塊的長壽命化。
[0066](2) (I)所述的太陽能電池模塊可以進一步具備:為將所述光電裝置產(chǎn)生的電能向外部輸出而與所述導(dǎo)電性構(gòu)件連接的輸出電纜；可裝卸地將所述輸出電纜連接在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上的連接構(gòu)件；以及由絕緣材料構(gòu)成的箱體，所述箱體覆蓋所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述連接構(gòu)件，并可裝卸地固定在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上。由此，即使輸出電纜和箱體因水分等導(dǎo)致的金屬氧化、因紫外線或水分等導(dǎo)致的樹脂劣化等而無法滿足所要求的期待性能，也可以容易地通過卸下連接構(gòu)件進行更換，可以延長太陽能電池模塊整體的壽命。
[0067](3)⑴或⑵記載的太陽能電池模塊可以進一步具備:被配置于所述貫通孔、被所述集電布線和所述導(dǎo)電性構(gòu)件夾持的導(dǎo)電性彈性構(gòu)件。由此，即使因太陽能電池模塊的彎曲、振動導(dǎo)致集電布線和導(dǎo)電性構(gòu)件的相對位置錯開，也能夠確保導(dǎo)通。另外，像通常布線那樣的斷線可能性也低。其結(jié)果，連接可靠性提高。
[0068](4)在⑶記載的太陽能電池模塊中，所述彈性構(gòu)件可以是彈簧，所述彈簧的表面由導(dǎo)電率比彈簧的芯材高的材料覆蓋。由此，可以兼顧彈簧的適度彈性和適度導(dǎo)電性。
[0069](5)在(3)或(4)記載的太陽能電池模塊中，所述導(dǎo)電性構(gòu)件可以具有向所述貫通孔內(nèi)突出的凸部，所述彈性構(gòu)件被夾持在所述凸部和所述集電布線之間。由此，凸部可以突出到貫通孔內(nèi)。
[標(biāo)號說明]
[0070]10太陽能電池模塊、12透光性構(gòu)件、14背面構(gòu)件、16光電裝置、18電極、20電流輸出構(gòu)件、20a螺絲孔、20b凸部、22填充材料、24密封材料、26貫通孔、28密封材料、29彈簧、30電纜、32連接構(gòu)件、34端子箱、36壓合端子。
[工業(yè)可利用性]
[0071]本發(fā)明可以利用在太陽能電池中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池模塊，其特征在于，具備: 在受光側(cè)配置的透光性構(gòu)件、 與所述透光性構(gòu)件對置地設(shè)置的背面構(gòu)件、 在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的光電裝置、 在所述透光性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件之間設(shè)置的、與所述光電裝置連接的集電布線、 在所述背面構(gòu)件的外側(cè)表面上設(shè)置的、與所述集電布線導(dǎo)通地設(shè)置的導(dǎo)電性構(gòu)件、以及 在所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述背面構(gòu)件對置的區(qū)域充填的密封材料， 所述背面構(gòu)件形成有貫通孔， 所述導(dǎo)電性構(gòu)件以覆蓋所述貫通孔整體的方式被所述密封材料固定在所述背面構(gòu)件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，進一步具備: 為將所述光電裝置產(chǎn)生的電能向外部輸出而與所述導(dǎo)電性構(gòu)件連接的輸出電纜、 可裝卸地將所述輸出電纜連接在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上的連接構(gòu)件、以及 由絕緣材料構(gòu)成的 箱體， 所述箱體覆蓋所述導(dǎo)電性構(gòu)件和所述連接構(gòu)件，并可裝卸地固定在所述導(dǎo)電性構(gòu)件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池模塊，其特征在于，進一步具備: 被配置于所述貫通孔、被所述集電布線和所述導(dǎo)電性構(gòu)件夾持的導(dǎo)電性彈性構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述彈性構(gòu)件是彈簧， 所述彈簧的表面被導(dǎo)電率比彈簧的芯材高的材料覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述導(dǎo)電性構(gòu)件具有向所述貫通孔內(nèi)突出的凸部， 所述彈性構(gòu)件被夾持在所述凸部和所述集電布線之間。
【文檔編號】H01L31/05GK103907201SQ201280053275
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月31日
【發(fā)明者】篠原亙 申請人:三洋電機株式會社
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