特許第5832918号(P5832918)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許5832918太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5832918
(24)【登録日】2015年11月6日
(45)【発行日】2015年12月16日
(54)【発明の名称】太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 31/05 20140101AFI20151126BHJP
【FI】
   H01L31/04 570
【請求項の数】5
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2012-23929(P2012-23929)
(22)【出願日】2012年2月7日
(65)【公開番号】特開2013-162011(P2013-162011A)
(43)【公開日】2013年8月19日
【審査請求日】2014年9月18日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊地知 亮
【審査官】 池谷 香次郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−227085(JP,A)
【文献】 特開2001−291891(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2011/0041890(US,A1)
【文献】 特開2005−191125(JP,A)
【文献】 特開昭61−289675(JP,A)
【文献】 特開平06−196744(JP,A)
【文献】 米国特許第05430616(US,A)
【文献】 再公表特許第2011/093321(JP,A1)
【文献】 特開2010−225801(JP,A)
【文献】 特開2010−135698(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 31/05
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の極性を有する第1表面と、第2の極性を有し、前記第1表面と同じ方向を向く第2表面とが形成される光電変換層と、
前記第1表面に設けられる第1電極と、
前記第2表面に設けられる第2電極と、
金属製の平板から形成され、前記第1電極に接続される導電板とを備え、
前記導電板は、その平面方向に伸縮可能に形成されたストレスリリーフ部と、その平面方向に2回以上折り返される折り返し部とを有し、
前記第1表面および前記第2表面を平面視した場合に、前記折り返し部は、前記第1電極に重なる領域にのみ配置される、太陽電池セル。
【請求項2】
平面的に配置された複数の太陽電池セルを備え、
前記太陽電池セルは、
第1の極性を有する第1表面と、第2の極性を有し、前記第1表面と同じ方向を向く第2表面とが形成される光電変換層と、
前記第1表面に設けられる第1電極と、
前記第2表面に設けられる第2電極と、
金属製の平板から形成され、前記第1電極に接続される導電板とを備え、
前記導電板は、その平面方向に伸縮可能に形成されたストレスリリーフ部と、その平面方向に2回以上折り返される折り返し部とを有し、
前記太陽電池セルの前記導電板が、前記太陽電池セルに隣接する別の太陽電池セルの前記第2電極に接続されることによって、複数の前記太陽電池セル間が電気的に接続され、
前記第1表面および前記第2表面を平面視した場合に、前記折り返し部は、前記第1電極および前記第2電極のいずれか一方に重なる領域にのみ配置される、太陽電池アレイ。
【請求項3】
複数の前記太陽電池セルを封止する樹脂層と、
前記第1表面および前記第2表面と向かい合う位置と、その裏側の位置とで、前記樹脂層の表面に設けられる樹脂フィルムとを備える、請求項2に記載の太陽電池アレイ。
【請求項4】
前記第1電極および前記第2電極がそれぞれ設けられた前記第1表面および前記第2表面上に設けられるガラス板をさらに備える、請求項2に記載の太陽電池アレイ。
【請求項5】
第1の極性を有する第1表面と、第2の極性を有し、前記第1表面と同じ方向を向く第2表面とが形成される光電変換層と、
前記第1表面に設けられる第1電極と、
前記第2表面に設けられる第2電極と、
金属製の平板から形成され、前記第1電極に接続される導電板とを備え、
前記導電板は、その平面方向に伸縮可能に形成されたストレスリリーフ部と、その平面方向に2回以上折り返される折り返し部とを有する太陽電池セルの複数が平面的に配置された太陽電池アレイの製造方法であって、
前記太陽電池セルの前記導電板を、前記太陽電池セルに隣接する別の太陽電池セルの前記第2電極に接続することによって、前記太陽電池アレイを製造する工程と、
前記太陽電池アレイを構成する複数の前記太陽電池セルを検査し、異常を有する第1の太陽電池セルを特定する工程と、
前記第1の太陽電池セルと、前記第1の太陽電池セルに隣接する第2の太陽電池セルとを接続する前記導電板の前記折り返し部を切断することによって、前記太陽電池アレイから、前記第1の太陽電池セルを取り外す工程と、
前記第2の太陽電池セルに残された前記折り返し部の残部を介して、新たな第3の太陽電池セルを前記第2の太陽電池セルに接続することにより、前記第3の太陽電池セルを太陽電池アレイに組み込む工程とを備える、太陽電池アレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、一般的には、太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法に関し、より特定的には、宇宙環境下で使用される、インターコネクタ付きの太陽電池セルと、複数の太陽電池セルが電気的に接続された太陽電池アレイと、その太陽電池アレイの製造方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の太陽電池アレイに関して、特開2008−227085号公報には、インターコネクタがストレスリリーフ部を有しながらも、作製時における太陽電池アレイのハンドリングが容易で、さらに太陽電池同士の間隔を狭くすることを目的とした太陽電池アレイが開示されている(特許文献1)。
【0003】
特許文献1に開示された太陽電池アレイの作製に用いられる太陽電池は、光電変換層と、光電変換層の第1の表面および第2の表面上にそれぞれ形成された第1の電極および第2の電極と、第1の電極の表面に電気的に接続された第1のインターコネクタと、第2の電極の表面に電気的に接続された第2のインターコネクタとを備える。第1のインターコネクタは、平板形状を有し、第2のインターコネクタは、立体的に折り曲げられた形状を有する。
【0004】
また、特開昭62−112381号公報には、太陽電池モジュールを製造する際に、万が一、太陽電池セルにクラックが生じた場合であっても、そのクラックが生じた太陽電池セルだけを取り除くことが可能な太陽電池モジュールの製造方法が開示されている(特許文献2)。
【0005】
特許文献2に開示された太陽電池モジュールの製造方法においては、2つの平板状の溶接パッドが形成される裏電極用インターコネクタが用いられる。太陽電池モジュールの製造工程時、太陽電池セルにクラックが生じた場合には、インターコネクタの一方の溶接パッドを切断してクラックが生じたセルのみを取り除く。そして、良品のセルを所定位置にセットして、インターコネクタの残る他方の溶接パッドを新たなセルに溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−227085号公報
【特許文献2】特開昭62−112381号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
太陽電池アレイの製造方法においては、複数の太陽電池セルがインターコネクタによって電気的に接続される。しかしながら、その製造過程で太陽電池セルに一枚でも損傷や劣化が生じてしまうと、太陽電池アレイ全体の不良につながってしまう。通常はその太陽電池アレイ全体を破棄して作り直す必要があったため、正常な太陽電池セルまでも無駄に破棄してしまうことになる。
【0008】
また、複数の太陽電池セルは互いに近接して配列されている。このため、損傷や劣化が生じた太陽電池セルのみを交換する場合、作業が非常に困難であリ、交換を要する太陽電池セルに隣接する正常な太陽電池セルをも破壊してしまう懸念がある。
【0009】
また、太陽電池セルの交換の際には、インターコネクタをいったんその両側の太陽電池セル側の電極から外す必要があるため、太陽電池アレイの信頼性低下や機能低下を招く可能性がある。
【0010】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルの交換が容易であり、かつ、その交換前後で太陽電池アレイの信頼性や機能が低下しない太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明に従った太陽電池セルは、第1の極性を有する第1表面と、第2の極性を有し、第1表面と同じ方向を向く第2表面とが形成される光電変換層と、第1表面に設けられる第1電極と、第2表面に設けられる第2電極と、金属製の平板から形成され、第1電極に接続される導電板とを備える。導電板は、その平面方向に伸縮可能に形成されたストレスリリーフ部と、その平面方向に2回以上折り返される折り返し部とを有する。
【0012】
このように構成された太陽電池セルによれば、導電板がその平面方向に2回以上折り返される折り返し部を有するため、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルを交換する際、太陽電池セルの取り扱いの自由度が増し、太陽電池セルの交換が容易になる。また、交換作業が容易であるため、交換前後で太陽電池アレイの信頼性や機能が低下することを防止できる。
【0013】
この発明に従った太陽電池アレイは、平面的に配置された複数の、上記に記載の太陽電池セルを備える。太陽電池セルの導電板が、太陽電池セルに隣接する別の太陽電池セルの第2電極に接続されることによって、複数の太陽電池セル間が電気的に接続される。
【0014】
このように構成された太陽電池アレイによれば、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルを容易に交換するとともに、交換前後で太陽電池アレイの信頼性や機能が低下することを防止できる。
【0015】
また好ましくは、第1表面および第2表面を平面視した場合に、折り返し部は、第1電極および第2電極のいずれか一方に重なる領域にのみ配置される。このように構成された太陽電池アレイによれば、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルを交換する際に、太陽電池セルに作用する応力を軽減できる。
【0016】
また好ましくは、第1表面および第2表面を平面視した場合に、折り返し部は、太陽電池セルと重ならない領域にのみ配置される。このように構成された太陽電池アレイによれば、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルを交換する際に、太陽電池セルに作用する応力をさらに軽減できる。
【0017】
また好ましくは、太陽電池アレイは、複数の太陽電池セルを封止する樹脂層と、第1表面および第2表面と向かい合う位置と、その裏側の位置とで、樹脂層の表面に設けられる樹脂フィルムとを備える。このように構成された太陽電池アレイによれば、樹脂層によって第1電極および第2電極を一括に樹脂封止することができる。
【0018】
また好ましくは、太陽電池アレイは、第1電極および第2電極がそれぞれ設けられた第1表面および第2表面上に設けられるガラス板をさらに備える。このように構成された太陽電池アレイによれば、ガラス板によって第1電極および第2電極を覆うことにより、太陽電池アレイの使用環境を宇宙に広げることができる。
【0019】
また好ましくは、ガラス板は、複数の太陽電池セル間に渡って一体に設けられている。また好ましくは、複数のガラス板が、複数の太陽電池セルにそれぞれ対応して設けられる。このように構成された太陽電池アレイによれば、様々な態様にて、ガラス板が設けられる。
【0020】
この発明に従った太陽電池アレイの製造方法は、上記のいずれかに記載の太陽電池アレイの製造方法である。太陽電池アレイの製造方法は、導電板により、隣接する太陽電池セル間を接続することによって、太陽電池アレイを製造する工程と、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池セルを検査し、異常を有する第1の太陽電池セルを特定する工程と、第1の太陽電池セルと、第1の太陽電池セルに隣接する第2の太陽電池セルとを接続する導電板の折り返し部を切断することによって、太陽電池アレイから、第1の太陽電池セルを取り外す工程と、第2の太陽電池セルに残された折り返し部の残部を介して、新たな第3の太陽電池セルを第2の太陽電池セルに接続することにより、第3の太陽電池セルを太陽電池アレイに組み込む工程とを備える。
【0021】
このように構成された太陽電池アレイの製造方法によれば、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルを容易に交換するとともに、交換前後で太陽電池アレイの信頼性や機能が低下することを防止できる。
【発明の効果】
【0022】
以上に説明したように、この発明に従えば、太陽電池アレイの製造途中で太陽電池セルの交換が容易であり、かつ、その交換前後で太陽電池アレイの信頼性や機能が低下しない太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1】この発明の実施の形態1における太陽電池アレイを示す断面図である。
図2図1中の太陽電池アレイを示す平面図である。
図3図1中の太陽電池アレイを構成する太陽電池セルを示す断面図である。
図4図1中のインターコネクタを示す側面図である。
図5図1中のインターコネクタを示す平面図である。
図6図1中の太陽電池アレイの製造方法の第1工程を示す断面図である。
図7図1中の太陽電池アレイの製造方法の第2工程を示す断面図である。
図8図1中の太陽電池アレイの製造方法の第3工程を示す断面図である。
図9】この発明の実施の形態2における太陽電池アレイを示す断面図である。
図10図9中の太陽電池アレイを示す平面図である。
図11図9中のインターコネクタを示す側面図である。
図12図9中のインターコネクタを示す平面図である。
図13図9中の太陽電池アレイの製造方法の第1工程を示す断面図である。
図14図9中の太陽電池アレイの製造方法の第2工程を示す断面図である。
図15図9中の太陽電池アレイの製造方法の第3工程を示す断面図である。
図16図1中の太陽電池アレイの第1変形例を示す断面図である。
図17図1中の太陽電池アレイの第2変形例を示す断面図である。
図18図1中の太陽電池アレイの第3変形例を示す断面図である。
図19図1中の太陽電池セルに用いられるインターコネクタの変形例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【0025】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における太陽電池アレイを示す断面図である。図2は、図1中の太陽電池アレイを示す平面図である。図3は、図1中の太陽電池アレイを構成する太陽電池セルを示す断面図である。
【0026】
図1および図2を参照して、本実施の形態における太陽電池アレイ100は、複数の太陽電池セル10を有する。太陽電池アレイ100は、複数の太陽電池セル10が電気的に接続されることによって構成されている。
【0027】
太陽電池セル10は、化合物半導体薄型の太陽電池セルである。太陽電池セル10は、光電変換層21と、n側電極26と、p側電極27と、インターコネクタ41と、金属薄膜33と、支持フィルム34とを有する。
【0028】
光電変換層21は、半導体基板上にpn接合を1つ以上有する半導体単結晶層がエピタキシャル成長により50μm以下の厚さで形成された後、半導体基板を半導体単結晶層から剥離することによって形成されている。光電変換層21は、略矩形の平面視を有する。
【0029】
光電変換層21は、表面21a、表面21bおよび裏面21cを有する。表面21aおよび表面21bは、それぞれ、n型およびp型の極性を有する。表面21aと表面21bとは、同じ方向に面している。裏面21cは、表面21aおよび表面21bと反対方向に面している。表面21a、表面21bおよび裏面21cは、図2中の矢印101に示す方向と、矢印101に直交する矢印102に示す方向とを含む平面に平行な方向に延在している。
【0030】
表面21aと表面21bとは、段差を有して形成されている。裏面21cを基準にした場合に、表面21aは、表面21bよりも高い位置に配置されている。すなわち、裏面21cと表面21aとの間の長さは、裏面21cと表面21bとの間の長さよりも大きい。
【0031】
なお、光電変換層21は、光エネルギを電気エネルギに変換することができる機能を有するものであれば特に限定されず用いられる。たとえば、少なくとも1つのpn接合を有する半導体結晶層の積層体等が光電変換層として用いられる。
【0032】
n側電極26は、光電変換層21の表面21aに設けられている。p側電極27は、光電変換層21の表面21bに設けられている。表面21aおよび表面21bを平面的に見た場合に、n側電極26は、光電変換層21の一方の端部21pに設けられ、光電変換層21の他方の端部21qに向けて櫛の歯状に延びている。p側電極27は、光電変換層21の他方の端部21qに設けられている。
【0033】
金属薄膜33は、光電変換層21の裏面21cに設けられている。金属薄膜33は、たとえば、100μm以下の厚みを有し、光電変換層21から効率よく電流を取り出すために設けられている。金属薄膜33とp側電極27との間にはpn接合が形成されていない。支持フィルム34は、光電変換層21とは反対側の金属薄膜33の表面に設けられている。
【0034】
インターコネクタ41は、金属製の平板から形成されている。インターコネクタ41は、たとえば、銀系の材質から形成されている。インターコネクタ41は、n側電極26に接続されている。
【0035】
なお、インターコネクタの材質としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されず、たとえば、銅などの金属が用いられてもよい。
【0036】
複数の太陽電池セル10は、図2中の矢印101に示す方向と、矢印101に直交する矢印102に示す方向とを含む平面内に配列されている。図1および図2中に示す範囲には、太陽電池アレイ100を構成する複数の太陽電池セル10として、太陽電池セル10A、太陽電池セル10Bおよび太陽電池セル10Cが示されている。太陽電池セル10Aは、太陽電池セル10Bと隣り合って配置されている。太陽電池セル10Cは、太陽電池セル10Aとは反対側で太陽電池セル10Bと隣り合って配置されている。矢印102に示す方向において、太陽電池セル10Bは、太陽電池セル10Aと太陽電池セル10Cとの間に配置されている。隣接する太陽電池セル10間で、光電変換層の端部21pと端部21qとが向かい合っている。
【0037】
インターコネクタ41は、複数の太陽電池セル10を直列または並列に電気的に接続するための導電板であり、隣接する太陽電池セル10のp側電極27に接続されている。図1および図2中に示す範囲では、太陽電池セル10Bのn側電極26に設けられたインターコネクタ41が、太陽電池セル10Aのp側電極27に接続され、太陽電池セル10Cのn側電極26に設けられたインターコネクタ41が、太陽電池セル10Bのp側電極27に接続されている。
【0038】
図4は、図1中のインターコネクタを示す側面図である。図5は、図1中のインターコネクタを示す平面図である。図1から図5を参照して、インターコネクタ41は、図2中の矢印101に示す方向と矢印102に示す方向とを含む平面に平行な方向に平板状に延在している。インターコネクタ41は、たとえば、図1および図2中の矢印101に示す方向および矢印102に示す方向に直交する矢印103に示す方向において、10μm以上50μm以下の厚みを有する。
【0039】
インターコネクタ41は、p側接続部42およびn側接続部43を有する。p側接続部42およびn側接続部43は、それぞれ、p側電極27およびn側電極26に接続されている。p側接続部42およびn側接続部43は、インターコネクタ41の両端に配置されている。
【0040】
インターコネクタ41は、折り返し部46およびストレスリリーフ部47をさらに有する。折り返し部46は、インターコネクタ41が平板状に延在する方向(矢印101に示す方向と矢印102に示す方向とを含む平面に平行な方向)に2回以上折り返されている。
【0041】
本実施の形態では、折り返し部46が、インターコネクタ41が平板状に延在する方向に2回折り返されている。折り返し部46は、インターコネクタ41が折り返し位置50と折り返し位置51との2箇所で折り返されることによって形成されている。折り返し位置50は、n側接続部43と折り返し位置51との間に位置し、折り返し位置51は、折り返し位置50とp側接続部42との間に位置する。折り返し部46は、折り返し位置50および折り返し位置51の各位置において、折り返し前と折り返し後の延在方向が180°反転するように折り返されている。折り返し部46は、折り返し位置50および折り返し位置51において180°屈曲されている。
【0042】
折り返し部46は、平板状に延在する方向に2回以上折り返されることによって、インターコネクタ41を構成する平板がその平面方向に直交する方向(矢印103に示す方向)に複数層に積層された積層構造を有する。本実施の形態では、折り返し部46によって、インターコネクタ41を構成する平板の3層積層構造が形成されている。図4中に示すインターコネクタ41の側面視において、折り返し部46は、略Z字の屈曲形状を有する。
【0043】
光電変換層21の表面21aおよび表面21bを平面視した場合に、折り返し部46は、n側電極26およびp側電極27のいずれか一方としてのp側電極27に重なる領域にのみ配置されている。折り返し部46は、p側電極27の直上に配置されている。
【0044】
折り返し部46による積層構造領域では、インターコネクタ41の総厚みが大きくなる。このような折り返し部46による積層構造領域が、p側電極27の端部や太陽電池セル10の端部などの段差が生じる部位に重なると、応力が集中し、太陽電池セル10が割れる懸念がある。本実施の形態では、折り返し部46をp側電極27の直上に配置することによって、このような懸念を解消できる。
【0045】
ストレスリリーフ部47は、インターコネクタ41が平板状に延在する方向(矢印101に示す方向と矢印102に示す方向とを含む平面に平行な方向)に伸縮可能なように形成されている。ストレスリリーフ部47は、たとえば、インターコネクタ41の厚み方向に貫通する複数のスリット部48により形成されている。ストレスリリーフ部47は、温度環境変化に起因する太陽電池セル10間の変位や応力を吸収したり緩和したりする機能を発揮する。インターコネクタ41に形成されるストレスリリーフ部の形状は、上記機能を発揮し得る範囲において特に限定されない。
【0046】
ストレスリリーフ部47は、互いに隣り合う太陽電池セル10間の空間に配置されている。ストレスリリーフ部47は、折り返し部46とn側接続部43との間に配置されている。なお、ストレスリリーフ部47は、その機能上、折り返し部46やp側接続部42、n側接続部43に形成されることはない。
【0047】
以上に説明した、この発明の実施の形態1における太陽電池セルおよび太陽電池アレイの構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における太陽電池セル10は、第1の極性としてのn型を有する第1表面としての表面21aと、第2の極性としてのp型を有し、表面21aと同じ方向を向く第2表面としての表面21bとが形成される光電変換層21と、表面21aに設けられる第1電極としてのn側電極26と、表面21bに設けられる第2電極としてのp側電極27と、金属製の平板から形成され、n側電極26に接続される導電板としてのインターコネクタ41とを備える。インターコネクタ41は、その平面方向に伸縮可能に形成されたストレスリリーフ部47と、その平面方向に2回以上折り返される折り返し部46とを有する。
【0048】
また、本実施の形態における太陽電池アレイ100は、平面的に配置された複数の太陽電池セル10を備える。太陽電池セル10のインターコネクタ41が、太陽電池セル10に隣接する別の太陽電池セル10のp側電極27に接続されることによって、複数の太陽電池セル10間が電気的に接続される。
【0049】
続いて、図1中の太陽電池アレイ100の製造方法について説明する。
図6から図8は、図1中の太陽電池アレイの製造方法の工程を示す断面図である。図6を参照して、インターコネクタ41により、隣接する太陽電池セル10間を接続することによって、太陽電池アレイ100を製造する。具体的には、まず、図3中に示す複数の太陽電池セル10を準備する。太陽電池セル10のn側電極26に設けられたインターコネクタ41を、その太陽電池セル10に隣接する太陽電池セル10のp側電極27に接続することによって、太陽電池アレイ100を製造する。
【0050】
次に、太陽電池アレイ100を構成する複数の太陽電池セル10を検査し、異常を有する太陽電池セルを特定する。本実施の形態では、図中に示す太陽電池セル10A〜10Cのうち太陽電池セル10Bに損傷もしくは劣化が見つかったとする。
【0051】
次に、異常が見つかった太陽電池セル10Bと、太陽電池セル10Bに隣接する太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cとを接続するインターコネクタ41の折り返し部46を切断することによって、太陽電池アレイ100から、太陽電池セル10Bを取り外す。
【0052】
太陽電池セル10Aと太陽電池セル10Bとを接続するインターコネクタ41をインターコネクタ41Vといい、太陽電池セル10Bと太陽電池セル10Cとを接続するインターコネクタ41をインターコネクタ41Wという。本実施の形態では、インターコネクタ41Vを折り返し位置50で切断し、インターコネクタ41Wを折り返し位置50で切断することによって、太陽電池セル10Bを太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cから分離する。
【0053】
この際、太陽電池セル10Aには、図4および図5中のp側接続部42を含むインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分53が残り、太陽電池セル10Bには、図4および図5中のn側接続部43を含むインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分52が残る。また、太陽電池セル10Cには、図4および図5中のn側接続部43を含むインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分56が残り、太陽電池セル10Bには、図4および図5中のp側接続部42を含むインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分55が残る。
【0054】
図7を参照して、太陽電池セル10Bと交換するための新たな太陽電池セル10Dを準備する。太陽電池セル10Dは、インターコネクタ41Xを有する。インターコネクタ41Xは、n側電極26に接続されている。インターコネクタ41Xは、太陽電池セル10Bに分離されたインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分52に対応する形状を有する。
【0055】
図8を参照して、太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cにそれぞれ残されたインターコネクタ部分53およびインターコネクタ部分56を介して、新たな太陽電池セル10Dを太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cに接続することにより、太陽電池セル10Dを太陽電池アレイ100に組み込む。
【0056】
本実施の形態では、太陽電池セル10Dのインターコネクタ41Xを、太陽電池セル10Aに残るインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分53に接続し、太陽電池セル10Cに残るインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分56を、太陽電池セル10Dのp側電極27に接続する。
【0057】
本実施の形態では、太陽電池セル10が、インターコネクタ41が平板状に延在する方向に2回以上折り返された折り返し部46を有する。このため、太陽電池セル10の交換時に折り返し部46を多少伸ばすことによって、太陽電池セル10の取り扱いの自由度が増す。このため、太陽電池セル10の交換時の作業性を向上させることができる。また、交換作業がシンプルで太陽電池セル10に過度な負荷がかからないため、太陽電池アレイ100の信頼性や機能が低下することを防止できる。さらに、折り返し部46を備えないインターコネクタと比較して、インターコネクタおよびセル間の接続部が占有する面積は変わらない。このため、太陽電池セル10に設けられる電極の面積を拡張する必要がなく、太陽電池セル10で発生する電流の低下を防ぐことができる。
【0058】
なお、インターコネクタ41と太陽電池セル10との接続やインターコネクタ41同士の接続には、たとえば、ハンダ付けやパラレルギャップ溶接などの手法が用いられる。
【0059】
以上の工程により、異常がある太陽電池セル10Bが新たな太陽電池セル10Dと交換され、太陽電池アレイ100が修復される。
【0060】
このように構成された、この発明の実施の形態1における太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法によれば、太陽電池アレイ100の製造途中で太陽電池セル10の交換を容易に実施することができる。また、その交換前後で太陽電池アレイ100の信頼性や機能が低下することを防止できる。
【0061】
(実施の形態2)
図9は、この発明の実施の形態2における太陽電池アレイを示す断面図である。図10は、図9中の太陽電池アレイを示す平面図である。図11は、図9中のインターコネクタを示す側面図である。図12は、図9中のインターコネクタを示す平面図である。
【0062】
本実施の形態における太陽電池アレイは、実施の形態1における太陽電池アレイ100と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【0063】
図9から図12を参照して、本実施の形態における太陽電池アレイ200は、実施の形態1における太陽電池アレイ100と比較して、折り返し部46が設けられる位置が異なる。本実施の形態では、光電変換層21の表面21aおよび表面21bを平面視した場合に、折り返し部46が、太陽電池セル10と重ならない領域にのみ配置されている。折り返し部46は、互いに隣り合う太陽電池セル10間の空間に配置されている。
【0064】
本実施の形態では、折り返し部46による積層構造領域と太陽電池セル10とが重ならないため、折り返し部46に起因して太陽電池セル10に応力が集中することをより確実に回避できる。これにより、太陽電池アレイ200の信頼性をさらに向上させることができる。
【0065】
続いて、図9中の太陽電池アレイ200の製造方法について説明する。
図13から図15は、図9中の太陽電池アレイの製造方法の工程を示す断面図である。図13を参照して、インターコネクタ41により、隣接する太陽電池セル10間を接続することによって、太陽電池アレイ200を製造する。次に、太陽電池アレイ200を構成する複数の太陽電池セル10を検査し、異常を有する太陽電池セルを特定する。本実施の形態では、図中に示す太陽電池セル10A〜10Cのうち太陽電池セル10Bに損傷もしくは劣化が見つかったとする。
【0066】
次に、異常が見つかった太陽電池セル10Bと、太陽電池セル10Bに隣接する太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cとを接続するインターコネクタ41の折り返し部46を切断することによって、太陽電池アレイ200から、太陽電池セル10Bを取り外す。
【0067】
太陽電池セル10Aと太陽電池セル10Bとを接続するインターコネクタ41をインターコネクタ41Vといい、太陽電池セル10Bと太陽電池セル10Cとを接続するインターコネクタ41をインターコネクタ41Wという。本実施の形態では、インターコネクタ41Vを折り返し位置50で切断し、インターコネクタ41Wを折り返し位置51で切断することによって、太陽電池セル10Bを太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cから分離する。
【0068】
この際、太陽電池セル10Aには、図11および図12中のp側接続部42を含むインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分63が残り、太陽電池セル10Bには、図11および図12中のn側接続部43を含むインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分62が残る。また、太陽電池セル10Cには、図11および図12中のn側接続部43を含むインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分66が残り、太陽電池セル10Bには、図11および図12中のp側接続部42を含むインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分65が残る。
【0069】
図14を参照して、太陽電池セル10Bと交換するための新たな太陽電池セル10Dを準備する。太陽電池セル10Dは、インターコネクタ41Xおよびインターコネクタ41Yを有する。インターコネクタ41Xは、n側電極26に接続されている。インターコネクタ41Yは、p側電極27に接続されている。インターコネクタ41Xは、太陽電池セル10Bに分離されたインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分62に対応する形状を有する。インターコネクタ41Yは、太陽電池セル10Bに分離されたインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分65に対応する形状を有する。
【0070】
図15を参照して、太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cにそれぞれ残されたインターコネクタ部分63およびインターコネクタ部分66を介して、新たな太陽電池セル10Dを太陽電池セル10Aおよび太陽電池セル10Cに接続することにより、太陽電池セル10Dを太陽電池アレイ200に組み込む。
【0071】
本実施の形態では、太陽電池セル10Dのインターコネクタ41Xを、太陽電池セル10Aに残るインターコネクタ41Vのインターコネクタ部分63に接続し、太陽電池セル10Dのインターコネクタ41Yと、太陽電池セル10Cに残るインターコネクタ41Wのインターコネクタ部分66とを接続する。
【0072】
なお、本実施の形態における太陽電池セル10の交換手順において、インターコネクタ41を切断する位置は、折り返し位置50および折り返し位置51のどちらか一方とは限らず、その両方を切断して太陽電池セル10の交換作業を進めることもできる。
【0073】
以上の工程により、異常がある太陽電池セル10Bが新たな太陽電池セル10Dと交換され、太陽電池アレイ200が修復される。
【0074】
このように構成された、この発明の実施の形態2における太陽電池セル、太陽電池アレイおよび太陽電池アレイの製造方法によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。
【0075】
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1における太陽電池セルおよび太陽電池アレイの各種変形例について説明する。
【0076】
図16は、図1中の太陽電池アレイの第1変形例を示す断面図である。図16を参照して、本変形例では、図1中の太陽電池アレイ100に対して、接着層71と、ガラス板としてのカバーガラス72とがさらに設けられている。
【0077】
接着層71は、光電変換層21の表面21aおよび表面21b上でp側電極27およびn側電極26を覆うように設けられている。接着層71は、透明性の樹脂からなり、たとえば、シリコーン樹脂からなる。p側電極27およびn側電極26がそれぞれ設けられた光電変換層21の表面21aおよび表面21b上には、接着層71を介してカバーガラス72が設けられている。カバーガラス72は、宇宙用太陽電池に使用される透明性のガラス材からなる。
【0078】
カバーガラス72は、複数の太陽電池セル10間に渡って一体に設けられている。すなわち、カバーガラス72は、1枚であり、太陽電池アレイを構成する全ての太陽電池セルに対して一体に接着されている。
【0079】
図17は、図1中の太陽電池アレイの第2変形例を示す断面図である。図17を参照して、本変形例では、図16中の太陽電池アレイと比較して、カバーガラス72が設けられる形態が異なる。本変形例では、複数のカバーガラス72が、複数の太陽電池セル10にそれぞれ対応して設けられている。すなわち、カバーガラス72が複数枚であり、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池セルの各々に対して1枚ずつ接着されている。
【0080】
図18は、図1中の太陽電池アレイの第3変形例を示す断面図である。図18を参照して、本変形例では、図1中の太陽電池アレイ100に対して、樹脂層31と、樹脂フィルム32とがさらに設けられている。
【0081】
樹脂層31は、透明性の樹脂からなり、たとえば、シリコーン樹脂からなる。樹脂層31は、複数の太陽電池セル10を一括に樹脂封止するように設けられている。樹脂フィルム32は、表面21aおよび表面21bと向かい合う位置と、その裏側の位置とで、樹脂層31の表面に設けられている。樹脂フィルム32は、樹脂層31を接着剤として、太陽電池アレイの上下全面に設けられている。樹脂フィルム32は、透明性の樹脂からなり、フレキシブル性を有するフィルム形状を有する。
【0082】
図19は、図1中の太陽電池セルに用いられるインターコネクタの変形例を示す側面図である。図19を参照して、本変形例では、折り返し部46が、折り返し位置50および折り返し位置51において180°湾曲されている。
【0083】
なお、以上に説明した変形例における構造を、実施の形態2における太陽電池セルおよび太陽電池アレイに適用してもよい。
【0084】
このように構成された、この発明の実施の形態3における太陽電池セルおよび太陽電池アレイによれば、実施の形態1に記載された効果を同様に奏することができる。
【0085】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0086】
この発明は、たとえば、宇宙環境下で使用される、インターコネクタ付きの太陽電池セルや、そのような複数の太陽電池セルがモジュール化された太陽電池アレイに適用される。
【符号の説明】
【0087】
10,10A,10B,10C,10D 太陽電池セル、21 光電変換層、21p,21q 端部、21a,21b 表面、21c 裏面、26 n側電極、27 p側電極、31 樹脂層、32 樹脂フィルム、33 金属薄膜、34 支持フィルム、41,41V,41W,41X,41Y インターコネクタ、42 p側接続部、43 n側接続部、46 折り返し部、47 ストレスリリーフ部、48 スリット部、50,51 折り返し位置、52,53,55,56,62,63,65,66 インターコネクタ部分、71 接着層、72 カバーガラス、100,200 太陽電池アレイ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19