JP3605998B2 - Solar cell module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は外部リード線接続用の接続部材を有するフレキシブル太陽電池モジュールとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
フィルム基板上に形成されたフレキシブル型の太陽電池素子は、低コスト生産が可能であり、しかも軽量、曲面形状部へ取付け可能など実用上の優れた特徴を有する。屋外で使うことを前提とした太陽電池にとって不可欠なのは、耐候性の確保や損傷防止を目的とした保護フィルムによる太陽電池素子の封止であり、これをモジュール化と呼ぶ。通常は複数の太陽電池素子を主配線により接続し、それらをエチレンビニルアセテート(以下EVAと記す)からなる封止フィルム、あるいはその表面により耐候性の優れた材料、例えば、四フッ化エチレン共重合体(以下ETFEと記す)などからなる耐候性フィルムを貼り付けた積層フィルムで被覆封止する。以下、封止フィルムおよび積層フィルムを保護フィルムと総称する。
【0003】
図8は従来の個別化される前の長尺の太陽電池モジュール連続体の一部を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図である。太陽電池素子1の光電変換層と出力取り出し電極はそれぞれ基板の反対側面にある。長尺の保護フィルム4(封止フィルム41と耐候性フィルム42の積層フィルム)の長手方向に沿って複数の太陽電池素子1は配置され、それらの両側に長いリボン状の金属の主配線2が配置され、さらに短いリボン状の金属の従配線3により太陽電池素子1の両極はそれぞれ主配線2に接続され、太陽電池素子1は並列接続される。そして、別の長尺の保護フィルム4により被覆され、封止され太陽電池モジュール連続体とされる。そして、太陽電池モジュール連続体から太陽電池素子1の間の裁断線Cで裁断され、1以上の太陽電池素子を有する個別の太陽電池モジュール(以下、単にモジュールと記す)とされる。矢印は光入射の方向を示す。
【0004】
図9は従来の個別化された太陽電池モジュールの一部を示す平面図である。モジュールから電力を取出すため、主配線2と外部リード線6を電気的に接続することが必要となる。従来は主配線2と外部リード線6の接続のために、先ず、太陽電池モジュール1の主配線2の端部上の保護フィルム4を超音波カッターとナイフ等の鋭利な刃を併用して切断除去し、主配線2を露出させる。次に、この露出部に外部リード線6を端子金具7を介してハンダ付けして接続し、そこをまた被覆シート8で被覆して外部リード線取出し部としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では以下のような問題があった。主配線を露出させる工程では、ナイフにより配線を切断してしまったり、主配線と保護フィルムの接着力が強くて除去が困難であったりして作業性が悪かった。また、太陽電池素子の充填率を上げようとすると、太陽電池素子間のスペースや配線と素子間のスペースを不必要に広く取ることはできず、外部リード線を取付ける部分のスペースは制限され、十分な強度で外部リード線を取付けることが非常に困難であった。
【0006】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、外部リード線の取り付けが簡単に実施でき、取り付けられた外部リード線は強固である太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、可撓性の基板とその上に形成された太陽電池からなる1ないし複数の太陽電池素子と、これらの太陽電池素子の両側に配置された2本の主配線と、前記太陽電池素子と前記主配線とをそれぞれ個別に接続する従配線が、少なくとも2枚以上の保護フィルムに挟まれて被覆封止されている太陽電池モジュールにおいて、前記主配線にそれぞれ接続され、前記太陽電池素子に沿って延在するとともに前記主配線よりも幅の広い2本の接続電極が絶縁シート上に形成された接続部材を備え、前記接続部材は、前記保護フィルム間に封止されていることとする。
【0008】
前記絶縁シートは、ポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートなどの高分子材料からなっていると良い。前記接続電極は、金属薄膜、導電性接着剤または導電性粘着材により固着された金属箔または導電性樹脂フィルムで形成されると良い。前記接続電極の表面には、金属フィルムまたは高分子フィルムからなる粘着シートが粘着されていると良い。
【0009】
前記絶縁シートは、それ自体または少なくとも1面は着色されており、前記太陽電池素子の受光面と同方向を向き、前記接続電極はその反対方向に向くように前記接続部材を配していると良い。
【0010】
1モジュールの所定数の2倍の太陽電池素子毎に2モジュール分の接続部材を搭載し、これらを前記保護フィルム間に封止することにより太陽電池モジュール連続体を製造し、この太陽電池モジュール連続体を、前記2モジュール分の接続部材を2つに分割する裁断線、および所定の太陽電池素子間で裁断することとする。
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】
図2は本発明に係る太陽電池モジュール連続体の一例を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図である。1モジュールの所定数の2倍の太陽電池素子毎に、接続部材5を配置する。接続部材5は、可撓性の絶縁シート51上に接続電極52が形成されたものである。接続部材5は2モジュール分の接続部材であり、接続電極52は裁断線Cに対して対称であり、主配線2に対応して2つに分割されている。接続電極52の主配線2に近い部分と主配線2との間は、導電性粘着剤付き金属テープや半田付けによる金属テープなどからなる補助配線32により接続される。この後、EVAからなる封止フィルム41またはEVAからなる封止フィルム41とフッ素系のETFEフィルムからなる耐候性フィルム42の積層フィルムである保護フィルム4により被覆し、ラミネート工程により封止する。
【0013】
工程上は、接続部材5および従配線31の搭載およびそれらの接続工程が付加されているが、これらは、従来のモジュール連続体の製造工程における太陽電池素子1および従配線31の搭載およびこれらの接続工程とほとんど変わらない。太陽電池素子1としては接続電極52が光入射側面に設けられている場合でも、本発明は適用できる。
【0014】
図1は本発明に係る太陽電池モジュールの平面図であり、(a)は裁断後であり、(b)は外部リード線を接続した場合である。このモジュールは、上記の太陽電池モジュール連続体(図2)から裁断線Cおよび所定太陽電池素子間での裁断により切り離したものである。接続電極52を被覆している保護フィルム4の一部を除去し、外部リード線6と接続されている端子金具7とが予め固定された被覆シート8からなる外部接続部材を被せ、導電接着剤により端子金具7を接続電極52に接続する。接続電極52は主配線2に較べ面積は大きく、この接続作業を容易に行うことができる。
【0015】
絶縁シート51は厚さ50μm程度のポリイミドフィルムなど、太陽電池素子1の基板と同じ材質が適している。他には、モジュールの可撓性、封止性、機械的強度、電極の密着性がよいなどの条件を満たす他の材質、例えばアラミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などを用いることができる。
【0016】
接続電極52としては、金属箔の粘着、蒸着またはスパッタにより形成されたCu、AlまたはAgなど金属膜などを用いることができる。外部接続部材の端子金具7は、予め所定の形状に裁断した粘着材付き金属箔を絶縁シート51に貼り付けたり、金属膜のマスク蒸着やスッパタにより形成することもできる。
【0017】
絶縁シート51上に形成される接続電極52としては、上の例の他にもいくつかの形状が考えられる。図3は本発明に係る接続電極52の他の形状例を示す平面図である。裁断線Cは接続電極52を切断しないので、水分などにより変質しやすいので接続電極52は裁断面には露出することがなく封止フィルム41により完全に封止されている。
【0018】
また、外部リード線6との接続作業の簡便性を考慮した別の形態の接続電極52を用いることができる。図4は本発明に係る別の接続電極52の例を示す平面図であり、(a)は電極が裁断線により切断される場合であり、(b)は電極が裁断線により切断されない場合である。接続電極52の外部リード線6と接続する部分に、両面に粘着層を有する金属フィルム、あるいは樹脂フィルムからなる粘着シート53を貼っておく。
【0019】
モジュールを裁断したのち、粘着シート53の外周に沿って封止フィルム41を切り取り、粘着シート53ごと封止フィルム41を剥ぎ取って接続電極52表面を露出させる。ここに外部リード線6をハンダ付けし、その後その部分を耐候性の充填材または接着材付き被覆シート8で封止する。剥ぎ取った部分が裁断線Cよりモジュールの内側にあるので、この封止は極めて簡単な作業であり、封止性は高い。
【0020】
この絶縁シート51の幅を、例えば太陽電池素子1と同じとしておくと、ロールツーロール方式の太陽電池モジュール連続体の製造時の太陽電池素子1とこの絶縁シート51の封止フィルム41上への搭載を簡略化できる。しかし、裁断線Cが中央では、モジュールの面積効率はやや損なわれるので、これを改善することができる。
【0021】
図5は本発明に係る面積効率を高くした接続部材の平面図であり、(a)は裁断線を2本とした場合であり、(b)は接続部材の幅を狭くした場合である。前者では接続部材5の幅Wを太陽電池素子1の幅に等しくしてあり、接続部材5の封止フィルム41への搭載が簡便である。2本の裁断線Cの間の部分は廃棄する。後者はラミネートした部分の損失を無くしているが、接続部材5の封止フィルム41への搭載はやヽ複雑となるが実用上問題とはならない。
【0022】
図6は本発明に係る補助配線が不要な接続部材を用いた太陽電池モジュールを示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図である。絶縁シート51の長さを主配線2の外側間の距離に等しくしてあり、接続電極51は直接主配線2に接続される。主配線2と接続電極52とを接続する補助配線32は不要となり、モジュールの製造工程は若干簡略化される。
【0023】
また、別の観点もある。モジュール設置の場合の美観上の問題点を解決することもできる接続部材5もある。図7は本発明に係る着色された絶縁シートを用いた太陽電池モジュールを示し、(a)は平面図、(b)は(a)におけるYY断面図であり、(c)は(a)におけるXX断面図である。接続電極52が光入射面の反対側面にあれば上記の幾つかの断面図に同じであるが、接続電極52が光入射面にある場合には、太陽電池素子1、補助配線32などの長尺保護フィルム3への搭載順を変える必要がある。接続部材5の絶縁シート51自体を着色材料とするか、または絶縁シート51の接続電極52の形成面の反対側面を着色しておく。そして、この接続電極52が形成された面を太陽電池素子1の光入射面とは反対側に向けてモジュールを作製すると、入射面からみるモジュールの外観は、絶縁シート5の接続電極52部分は見えず、接続電極52固有の反射はみえず、全体を統一色または何らかのカラーデザインが可能となる。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、モジュール化(保護フィルムによりラミネートする)工程においては、自動化された工程の中で太陽電池素子を次々と保護フィルムの間に挟み込んでいくので、絶縁シート上に接続電極が形成された接続部材は、太陽電池素子を搭載していくのと同様の工程で搭載することができ、特別の手間はかからない。また、モジュール化を終了した後、この部分で裁断すれば、発電電力を取出すための外部リード線を接続するための十分なスペースが確保でき、しかも絶縁シート上の接続電極のパターンを変えることにより陽極、陰極の間隔を自由に変えることができるので、両極間の絶縁耐力の確保、外部リード線接続部の設計自由度が大きく改善される。また、外部リード線接続部の機械的強度も、絶縁シートの強度を高めることによりただ保護フィルムだけの場合に比べ大幅に改善することができる。さらに、接続電極が形成されていない部分は太陽電池モジュールの取付け固定部に使うことができ、施工する上での使い勝手が向上する。
【0025】
着色された絶縁シートを用い、接続電極をその一方の面に形成し、この面を太陽電池モジュールの受光面と反対側に向けるので、モジュールを設置した場合に接続電極が目立たないようにできるだけでなく、接続電極面に日光が当らないためにこの面の封止樹脂の紫外線劣化が少なくなり耐久性が改善される利点もある。
【0026】
接続電極の表面に、金属フィルム、あるいは高分子フィルムからなる粘着シートを貼っておいて樹脂封止するので、容易に接続電極を露出させることができる。その結果、外部リード線の接続が容易になり、作業時間、不良率が大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池モジュールの平面図であり、(a)は裁断後であり、(b)は外部リード線を接続した場合
【図2】本発明に係る太陽電池モジュール連続体の一例を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図
【図3】本発明に係る接続電極の他の形状例を示す平面図
【図4】本発明に係る別の接続電極の例を示す平面図であり、(a)は電極が裁断線により切断される場合であり、(b)は電極が裁断線により切断されない場合
【図5】本発明に係る面積効率を高くした接続部材の平面図であり、(a)は裁断線を2本とした場合であり、(b)は接続部材の幅を狭くした場合
【図6】本発明に係る補助配線が不要な接続部材を用いた太陽電池モジュールを示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図
【図7】本発明に係る着色された絶縁シートを用いた太陽電池モジュールを示し、(a)は平面図、(b)は(a)におけるYY断面図であり、(c)は(a)におけるXX断面図
【図8】従来の個別化される前の長尺の太陽電池モジュール連続体の一部を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)におけるYY断面図
【図9】従来の個別化された太陽電池モジュールの一部を示す平面図
【符号の説明】
1 太陽電池素子
2 主配線
31 従配線
32 補助配線
4 保護フィルム
41 封止フィルム
42 耐候性フィルム
5 接続部材
51 絶縁シート
52 接続電極
53 粘着シート
6 外部リード線
7 端子金具
8 被覆シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flexible solar cell module having a connection member for connecting external lead wires and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A flexible solar cell element formed on a film substrate can be produced at low cost, and has excellent practical features such as being lightweight and being attachable to a curved portion. Indispensable for a solar cell presumed to be used outdoors is sealing of the solar cell element with a protective film for securing weather resistance and preventing damage, which is called modularization. Usually, a plurality of solar cell elements are connected by a main wiring, and they are connected to each other by a sealing film made of ethylene vinyl acetate (hereinafter, referred to as EVA) or a material having a surface with excellent weather resistance, for example, ethylene tetrafluoride copolymer. It is covered and sealed with a laminated film to which a weather-resistant film made of a united film (hereinafter referred to as ETFE) or the like is attached. Hereinafter, the sealing film and the laminated film are collectively referred to as a protective film.
[0003]
FIGS. 8A and 8B show a part of a conventional continuous solar cell module before being individualized. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a sectional view taken along line YY in FIG. The photoelectric conversion layer and the output extraction electrode of the
[0004]
FIG. 9 is a plan view showing a part of a conventional individualized solar cell module. In order to extract power from the module, it is necessary to electrically connect the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above method has the following problems. In the step of exposing the main wiring, the workability was poor because the wiring was cut by a knife, or the main wiring and the protective film had a strong adhesive force and were difficult to remove. In addition, when trying to increase the filling rate of the solar cell element, the space between the solar cell elements and the space between the wiring and the element cannot be unnecessarily widened, and the space for attaching the external lead wire is limited, It was very difficult to attach external leads with sufficient strength.
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solar cell module in which external leads can be easily attached and the attached external leads are strong, and a method of manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, one or a plurality of solar cell elements including a flexible substrate and a solar cell formed thereon, and two main wirings arranged on both sides of these solar cell elements And a sub-wiring for individually connecting the solar cell element and the main wiring is connected to the main wiring in a solar cell module in which at least two or more protective films sandwich and cover and seal. A connection member extending along the solar cell element and having two connection electrodes wider than the main wiring formed on an insulating sheet, wherein the connection member is sealed between the protective films. It has been done.
[0008]
The insulation sheet is polyimide, aramid, may consist polymeric material such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate. The connecting electrode may the metal thin film, Ru is formed of a metal foil or a conductive resin film which is secured by a conductive adhesive or conductive adhesive. An adhesive sheet made of a metal film or a polymer film is preferably adhered to the surface of the connection electrode.
[0009]
The insulating sheet is, it has itself or at least one surface is colored, the can in the same direction and the light-receiving surface of the solar cell element towards the connecting electrode is coordinated to the connecting member to the direction memorial in the opposite direction Good to be.
[0010]
A connection member for two modules is mounted for every twice as many solar cell elements as a predetermined number of one module, and these are sealed between the protective films to manufacture a continuous solar cell module. The body is cut between a cutting line for dividing the connection member for the two modules into two and a predetermined solar cell element .
[0011]
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
2A and 2B show an example of a continuous solar cell module according to the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a sectional view taken along line YY in FIG. The
[0013]
In the process, the mounting of the connecting
[0014]
1A and 1B are plan views of a solar cell module according to the present invention, in which FIG. 1A shows a state after cutting, and FIG. 1B shows a case where external lead wires are connected. This module is separated from the above-mentioned continuous solar cell module (FIG. 2) by cutting along the cutting line C and a predetermined solar cell element. A part of the
[0015]
The insulating
[0016]
As the
[0017]
As the
[0018]
In addition, another form of the
[0019]
After cutting the module, adhesive cut the sealing
[0020]
Assuming that the width of the insulating
[0021]
FIGS. 5A and 5B are plan views of a connecting member according to the present invention with increased area efficiency. FIG. 5A shows a case where two cutting lines are used, and FIG. 5B shows a case where the width of the connecting member is reduced. In the former, the width W of the
[0022]
6A and 6B show a solar cell module using a connection member which does not require an auxiliary wiring according to the present invention, wherein FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line YY in FIG. The length of the insulating
[0023]
There is another perspective. There is also a
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the modularization (lamination with a protective film) process, the solar cell elements are successively sandwiched between the protective films in an automated process, so that the connection electrodes are formed on the insulating sheet. The connected member thus mounted can be mounted in the same process as mounting the solar cell element, and no special labor is required. Also, after modularization is completed, if this section is cut, sufficient space for connecting the external lead wires for extracting the generated power can be secured, and by changing the pattern of the connection electrodes on the insulating sheet Since the distance between the anode and the cathode can be freely changed, the dielectric strength between the two electrodes is ensured, and the degree of freedom in designing the external lead wire connection is greatly improved. Also, the mechanical strength of the external lead wire connection can be significantly improved by increasing the strength of the insulating sheet as compared to the case where only the protective film is used. Further, a portion where the connection electrode is not formed can be used for a fixing portion of the solar cell module, and the usability in construction is improved.
[0025]
Using a colored insulating sheet, the connection electrode is formed on one surface and this surface is turned to the opposite side to the light receiving surface of the solar cell module, so that the connection electrode can be made inconspicuous when the module is installed. In addition, since the connection electrode surface is not exposed to sunlight, there is also an advantage that the deterioration of the sealing resin on this surface due to ultraviolet rays is reduced and the durability is improved.
[0026]
Since the adhesive sheet made of a metal film or a polymer film is stuck on the surface of the connection electrode and sealed with a resin, the connection electrode can be easily exposed. As a result, the connection of the external lead wire becomes easy, and the working time and the defective rate are greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a solar cell module according to the present invention, in which (a) is after cutting and (b) is a case where an external lead wire is connected. FIG. 2 is a continuous solar cell module according to the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a sectional view taken along line YY in FIG. 3A. FIG. 3 is a plan view showing another example of the shape of the connection electrode according to the present invention. FIGS. 5A and 5B are plan views showing examples of another connection electrode according to the present invention. FIG. 5A is a case where the electrode is cut by a cutting line, and FIG. 5B is a case where the electrode is not cut by a cutting line. It is a top view of the connection member which made such area efficiency high, (a) is a case where two cutting lines are used, and (b) is a case where the width of a connection member is narrowed. 2A shows a solar cell module using a connecting member that does not require wiring, FIG. 2A is a plan view, and FIG. FIG. 7 shows a solar cell module using the colored insulating sheet according to the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a YY sectional view in (a), and (c) Fig. 8 shows a part of a conventional long continuous solar cell module continuum before being individualized, (a) is a plan view, and (b) is (a). FIG. 9 is a plan view showing a part of a conventional individualized solar cell module.
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