CN115917763A - 串联太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
实施方式的串联太阳能电池(1)具有:顶部单电池模块(2),电连接有多个顶部单电池串(Tsj);第一串连接部(212);底部单电池模块(3),电连接有多个底部单电池串(Bsj);以及第二串连接部(312)。顶部单电池串(Tsj)由多个顶部单电池(Ti)电连接而构成。底部单电池串(Bsj)由多个底部单电池(Bi)电连接而构成,且配置为在从顶部单电池(Ti)的厚度方向观察的俯视观察时与顶部单电池串(Tsj)重叠。第一串连接部(212)具有在俯视观察时延伸到顶部单电池模块(2)的外侧的第一延伸部(212b)。第二串连接部(312)具有在俯视观察时延伸到底部单电池模块(3)的外侧的第二延伸部(312b)。第一延伸部(212b)和第二延伸部(312b)在俯视观察时相互分离地配置。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及串联太阳能电池。
背景技术
以往,已知有包含顶部单电池和底部单电池的串联太阳能电池。在串联太阳能电池中,通过将由具有互不相同的光的吸收带的材料形成的顶部单电池和底部单电池组合,能够以小面积高效地进行发电。
在串联太阳能电池中,存在将顶部单电池与底部单电池串联连接而成的2端子结构、将顶部单电池与底部单电池电分离的4端子结构等。在2端子结构的情况下,存在顶部单电池和底部单电池中流动的光电流必须一致的电流匹配的制约条件,因此在太阳光的入射角度、天气等偏离最佳照射条件时,存在发电量大幅减少的缺点。与此相对,在4端子结构的情况下,没有电流匹配的制约,因此,具有发电量尤其在偏离太阳光的最佳照射条件时具有比2端子结构大的优点(在最佳照射条件下同等)。
在4端子结构串联太阳能电池中,顶部单电池与底部单电池需要相互绝缘。在将排列了多个顶部单电池而成的顶部单电池模块和排列了多个底部单电池而成的底部单电池模块层叠而成的4端子结构串联太阳能电池模块中,顶部单电池模块和底部单电池模块也相互绝缘。
在排列多个顶部单电池(底部单电池)而形成顶部单电池(底部单电池)模块的情况下,大多形成将顶部单电池(底部单电池)在一个方向上以长条状排列而电连接的顶部单电池(底部单电池)串,并利用串连接部将各顶部单电池(各底部单电池)串的连接方向的两端部彼此连接。顶部单电池模块及底部单电池模块的各串连接部在串联太阳能电池的厚度方向上接近,因此需要相互可靠地绝缘。
通过设置将串连接部彼此绝缘的绝缘结构,串联太阳能电池的结构可能变得复杂、或者串联太阳能电池可能大型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-53669号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于,提供能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
用于解决技术问题的手段
实施方式的串联太阳能电池具有顶部单电池串、底部单电池串、顶部单电池模块、第一串连接部、底部单电池模块及第二串连接部。顶部单电池串与多个顶部单电池电连接。底部单电池串与多个底部单电池电连接。底部单电池串配置为在从顶部单电池的厚度方向观察的俯视观察时与顶部单电池串重叠。第一串连接部具有在俯视观察时向顶部单电池模块的外侧延伸的第一延伸部。底部单电池模块电连接有多个底部单电池串。第一延伸部和第二延伸部在俯视观察时相互分离地配置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图2是沿着图1中的F2-F2线的剖视图。
图3是图1中的F3部的立体图。
图4是图1中的F4部的立体图。
图5是第一实施方式的串联太阳能电池中的顶部单电池模块的等效电路图。
图6是表示第一实施方式的串联太阳能电池的例子的后视图。
图7是沿着图1中的F7-F7线的剖视图。
图8A是表示第一实施方式的串联太阳能电池中使用的背接触型太阳能电池单电池的例子的后视图。
图8B是沿着图8A中的F8B-F8B线的剖视图。
图9是第一实施方式的串联太阳能电池中的底部单电池模块的等效电路图。
图10是表示比较例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图11是表示第二实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图12是图11中的F12部的立体图。
图13是图11中的F13部的立体图。
图14是表示第三实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图15是表示第一变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图16是表示第二变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图17是表示第三变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图18是表示第四变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图19是表示第五变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图20是表示第六变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
图21是表示第七变形例的串联太阳能电池的例子的后视图。
图22是表示第八变形例的串联太阳能电池的例子的后视图。
图23是表示能够用于各实施方式以及各变形例的晶体系硅太阳能电池的例子的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式的串联太阳能电池进行说明。在以下的各图中,只要没有特别说明,对相同或相当的结构标注相同的附图标记。
(第一实施方式)
对第一实施方式的串联太阳能电池进行说明。
图1是表示第一实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。图2是沿着图1中的F2-F2线的剖视图。图3是图1中的F3部的立体图。图4是图1中的F4部的立体图。
图1所示的串联太阳能电池1通过对从纸面的前侧朝向里侧入射的入射光进行光电转换而发电。以下,将沿着串联太阳能电池1中的入射光的入射面的法线观察串联太阳能电池1的情况称为俯视。在本实施方式中,俯视观察时,与从后述的顶部单电池Ti的厚度方向观察相同。
如图2所示,串联太阳能电池1具有顶部单电池模块2和底部单电池模块3。顶部单电池模块2与底部单电池模块3经由具有透光性的绝缘层4而在彼此的厚度方向上被机械接合,从而顶部单电池模块2与底部单电池模块3在电气上相互分离。例如,绝缘层4是在透明的基材的表面涂布透明的树脂粘接剂而形成的。
如图1所示,顶部单电池模块2具有m个(其中,m为2以上的整数)顶部单电池串Ts1、…、Tsm。顶部单电池串Ts1、…、Tsm分别由n个(其中,n为2以上的整数)顶部单电池T1、…、Tn相互电连接而构成。
以下,在表示顶部单电池T1、…、Tn中的任一个的情况下,有时设为i表示1至n中的任一个而记载为“顶部单电池Ti”。在表示顶部单电池串Ts1、…、Tsm中的任一个的情况下,有时设为j表示1至m中的任一个而记载为“顶部单电池串Tsj”。
顶部单电池T1、…、Tn的整体有时记载为“顶部单电池T1-Tn”、顶部单电池串Ts1、…、Tsm的整体有时记载为“顶部单电池串Ts1-Tsm”。
构成顶部单电池串Tsj的顶部单电池T1-Tn的各额定输出更优选是相同的,但也可以不相同。在此,额定输出是AM1.5的太阳光(1kW/m2)垂直入射时的顶部单电池的发电量、即输出电压与输出电流之积。
以下,为了简单,以顶部单电池串Tsj中的顶部单电池T1-Tn各自的额定输出彼此相同的例子进行说明。
在顶部单电池串Ts1-Tsm中,下标j不同的情况下,各自所包含的同一下标i的顶部单电池Ti彼此的各额定输出可以相同,也可以不相同。以下,为了简单,以下标j不同的顶部单电池串Tsj彼此的各顶部单电池Ti的额定输出彼此相同的例子进行说明。
即,在以下的说明中,各顶部单电池Ti的额定输出和各顶部单电池串Tsj的额定输出分别相同。
在图1所示的例子中,顶部单电池模块2中,n个顶部单电池Ti沿图示横向排列且分别相互电连接,由此形成顶部单电池串Tsj。各顶部单电池串Tsj在各自的长度方向(图示横向)上相互邻接地排列。因此,顶部单电池模块2中的各顶部单电池Ti整体排列成n×m的矩形格子状。图1中记载了n=6、m=4的例子,但n、m不限于此。
以下,将各顶部单电池串Tsj的长度方向称为X轴方向,将各顶部单电池串Tsj的排列方向(图示纵向)称为Y轴方向。将串联太阳能电池1的厚度方向称为Z轴方向。
X轴方向的正方向(X轴正方向)是顶部单电池Ti的下标i成为降序的排列的方向。Y轴方向的正方向(Y轴正方向)是顶部单电池串Tsj的下标j成为降序的排列的方向。Z轴方向的正方向(Z轴正方向)是在顶部单电池模块2的入射面的法线方向上从底部单电池模块3朝向顶部单电池模块2的方向。X轴负方向、Y轴负方向及Z轴负方向分别是X轴正方向、Y轴正方向及Z轴正方向的相反方向。
Z轴方向是将Z轴正方向作为上方、将Z轴负方向作为下方的上下方向。以下,只要没有特别说明,则上、下是指Z轴方向上的上、下。
在图1所例示的顶部单电池模块2中,各顶部单电池Ti的结构相同,因此主要以图2所示的顶部单电池串Ts1的顶部单电池T2的例子进行说明。
顶部单电池T2具有基板201和串联阵列单电池A。
基板201是形成顶部单电池T2的下层部的板部件。基板201的材料只要具有透光性即可,没有特别限定。基板201的透射率越高越优选。例如,基板201的材料更优选为玻璃。例如,基板201的材料可以使用丙烯酸、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、氟系树脂(聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)等)、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺等透明树脂、钠钙玻璃、白板玻璃、化学强化玻璃或石英等无机材料等。基板201也可以层叠上述列举的材料。
基板201以板厚方向与Z轴方向一致的姿态机械地接合于绝缘层4的Z轴正方向的表面。
基板201规定顶部单电池T2的俯视观察的外形。俯视观察时的顶部单电池T2的外侧是指在俯视观察时与基板201的外周部相比靠外侧的区域。
如图3中顶部单电池串Ts1中的顶部单电池T1的例子所示,基板201的俯视形状是具有沿X轴方向延伸的2边和沿Y轴方向延伸的2边的矩形。
如图2所示,串联阵列单电池A是在厚度方向上具有透光性的太阳能电池单电池。串联阵列单电池A层叠配置于基板201的与绝缘层4相反的一侧(Z轴正方向)的表面201a。
串联阵列单电池A具有负电极部A0、k个(k为2以上的整数)单位单电池A1、…、Ak以及正电极部Ak+1。单位单电池A1、…、Ak的个数k只要为2以上就没有特别限定。例如,k可以是25。
单位单电池A1、…、Ak吸收从顶部单电池模块2的上方入射的入射光L的一部分而分别进行发电。在图2中描绘了入射光L垂直入射到顶部单电池模块2,但入射光L的入射角并不限定于垂直。
单位单电池A1、…、Ak在负电极部A0与正电极部Ak+1之间被串联连接。
负电极部A0、单位单电池A1、…、Ak以及正电极部Ak+1的俯视形状均为在基板201的X轴方向的整个宽度上沿X轴方向延伸的带状。
负电极部A0、单位单电池A1、…、Ak以及正电极部Ak+1在俯视观察时从基板201的Y轴正方向的端部朝向Y轴负方向的端部依次配置。
层叠于表面201a的串联阵列单电池A的下层部由背面透明电极层202形成。
背面透明电极层202由具有透光性的导电膜形成。例如,背面透明电极层202优选包含1层以上的氧化物透明导电膜。
氧化物透明导电膜的种类没有特别限定。例如,作为氧化物透明导电膜,可举出氧化铟锡(Indium Tin Oxide;ITO)、掺铝的氧化锌(Al-doped Zinc Oxide;AZO)、掺硼的氧化锌(Boron-doped Zinc Oxide;BZO)、掺镓氧化锌(Gallium-doped Zinc Oxide;GZO)、掺杂的氧化锡、掺钛的氧化铟(Titanium-doped Indium Oxide;ITiO)、氧化铟氧化锌(IndiumZinc Oxide;IZO)、氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide;IGZO)、掺氢的氧化铟(Hydrogen-doped Indium Oxide;IOH)等半导体导电膜。
例如,氧化物透明导电膜也可以是具有多个膜的层叠膜。
对氧化锡等膜的掺杂剂没有特别限定。例如,作为掺杂剂,可举出选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的1种以上的元素。
背面透明电极层202优选包含掺杂有选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的1种以上元素的氧化锡膜。掺杂的氧化锡膜中,选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的1种以上的元素优选相对于氧化锡膜中含有的锡而言含有10原子%以下。
背面透明电极层202优选在氧化物透明导电膜与基板201之间、或在氧化物透明导电膜与后述的p-Cu2O层203之间包含点状、线状或网状的电极。点状、线状或网状的电极优选包含选自由金属、合金、石墨烯、导电性氮化物及导电性氧化物组成的组中的1种以上的材料。
点状、线状或网状的电极在氧化物透明导电膜的电阻高、且其单独的话会产生由电压下降引起的效率降低的情况下应用是有效的。
点状、线状或网状的电极所使用的金属优选相对于氧化物透明导电膜的开口率为95%以上。
点状、线状或网状的电极中使用的金属没有特别限定,例如可以举出Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等。
在使用线状或网状的金属膜作为电极的情况下,通过开口部确保必要的透光性,进而若电阻比氧化物透明导电膜低,则金属膜的膜厚没有特别限定。
背面透明电极层202被图案化为俯视观察时的负电极部A0和单位单电池A1、…、Ak的各形状。因此,背面透明电极层202形成在Y轴方向上相互分离的(k+1)条带状的导电性图案。
形成单位单电池Ak的下层部的背面透明电极层202在俯视观察时,比单位单电池Ak的上层部更向Y轴负方向突出。在比单位单电池Ak的上层部更向Y轴负方向突出的背面透明电极层202上,形成有正电极部Ak+1。
负电极部A0在形成负电极部A0的下层部的背面透明电极层202上具有被层叠的负电极206N。负电极206N以将形成负电极部A0的下层部的背面透明电极层202的整体覆盖的方式配置,与背面透明电极层202导通。
负电极206N由金属膜等的导电材料形成。金属膜的材料没有特别限定。
例如,负电极206N也可以由与后述的表面透明电极层205同样的导电膜形成。例如,作为用于负电极206N的金属膜的材料,可以列举Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等。另外,作为金属膜,也优选使用具有导电性的金属膏。
单位单电池A1、…、Ak分别是例如氧化亚铜(Cu2O)太阳能电池单电池。单位单电池A1、…、Ak分别在表面201a之上依次层叠有上述的背面透明电极层202、p-Cu2O层203、n-化合物层204和表面透明电极层205。但是,这样的结构是一例。
单位单电池A1、…、Ak只要能够通过对入射光L进行光电转换而发电并且使入射光L的一部分透射到下方,则可以具有任意的结构。例如,单位单电池A1、…、Ak除了上述的层构成以外,还可以适当追加保护膜、密封材料等。例如,为了增大入射到作为发电层的p-Cu2O层203和n-化合物层204的入射光L的光量,可以在n-化合物层204的上表面形成防反射膜。
单位单电池A1、…、Ak的种类不限定于氧化亚铜太阳能电池。例如,单位单电池A1、…、Ak的种类可以是色素增感太阳能电池、有机薄膜系太阳能电池、钙钛矿型太阳能电池等。
p-Cu2O层203是由入射光L产生空穴和电子的p型半导体,由p型的氧化亚铜的薄膜形成。
n-化合物层204是将通过入射光L在p-Cu2O层203产生的电子输送至表面透明电极层205为止的n型半导体,层叠于p-Cu2O层203的上表面。n-化合物层204与p-Cu2O层203形成异质pn结。
n-化合物层204没有特别限定,但优选为含有Ga的氧化物半导体层,且含有以Ga为主成分的化合物。例如,n-化合物层204可以在以Ga为主要成分的氧化物中混合其他的氧化物,也可以在以Ga为主要成分的氧化物中掺杂其他元素,也可以混合以掺杂有其他元素的Ga为主要成分的氧化物与其他的氧化物。
n-化合物层204为单层或多层。n-化合物层204中所含的金属元素中,Ga为50原子%以上是优选的。
n-化合物层204中所含的金属元素可以从p-Cu2O层203侧向表面透明电极层205侧倾斜。
n-化合物层204优选包含90wt%以上的选自由Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca组成的组中的1种以上的元素的氧化物和Ga的氧化物。
表面透明电极层205层叠在n-化合物层204的上表面。表面透明电极层205与背面透明电极层202同样地由具有透光性的导电膜形成。例如,表面透明电极层205也可以由与背面透明电极层202相同的材料形成。
根据这样的结构,单位单电池A1、…、Ak分别构成将背面透明电极层202作为正极、将表面透明电极层205作为负极的太阳能电池。
单位单电池A1、…、Ak中的在Y轴方向上相邻的单位单电池彼此经由导电路径208而被串联连接。
作为导电路径208,使用能够将背面透明电极层202与表面透明电极层205电连接的适当的导电体。在图2中,各导电路径208示意性地被描绘为线状,但并不限定于线状的布线。例如,各导电路径208也可以采用如下结构:在p-Cu2O层上形成n-化合物层204之后实施槽加工,在该部位使背面透明电极层202露出后,将表面透明电极层205制膜,由此经由槽部将背面透明电极层202与表面透明电极层205电连接。
单位单电池A1中的表面透明电极层205通过导电路径208与负电极部A0的负电极206N导通。
正电极部Ak+1在形成单位单电池Ak的下层部的背面透明电极层202上具有正电极206P。正电极206P层叠于形成单位单电池Ak的下层部的背面透明电极层202上并沿X轴方向延伸,与背面透明电极层202导通。
在串联阵列单电池A中,单位单电池A1、…、Ak的各表面透明电极层205的上表面和负电极206N以及正电极206P的各上表面是串联阵列单电池A的上表面,构成顶部单电池T2的表面。
特别是,单位单电池A1、…、Ak的各表面透明电极层205的上表面均位于与具有沿Z轴方向延伸的法线的平面Is大致同一平面上。
在图2中,负电极206N以及正电极206P的各上表面被描绘得比平面Is低,但各上表面的高度并不限定于此。例如,负电极206N的上表面及正电极206P的上表面中的一者或两者也可以位于与平面Is相同的高度以上的高度。
各顶部单电池Ti中的负电极206N和正电极206P设置于入射光L入射的表面侧。各顶部单电池Ti中的负电极206N和正电极206P是在与各底部单电池Bi对置的面的相反侧的面侧设置的第一单电池电极的例子。
顶部单电池模块2中的各顶部单电池Ti具有与上述的顶部单电池T2同样的结构。
如图1所示,顶部单电池Ti在负电极206N位于Y轴正方向、正电极206P位于Y轴负方向的状态下,在X轴方向及Y轴方向上配置成矩形格子状。另外,在图1中,为了简单起见,省略了串联阵列单电池A的详细结构的图示。
在各顶部单电池串Tsj中,在X轴方向上彼此相邻的顶部单电池Ti分别通过第一单电池连接部211电连接。第一单电池连接部211是将负电极206N彼此或者正电极206P彼此电连接的导体。
第一单电池连接部211的结构只要能够将负电极206N彼此和正电极206P彼此分别电连接即可,没有特别限定。在图3所示的例子中,第一单电池连接部211是比负电极206N以及正电极206P的长度短、且具有短边宽度(Y轴方向的宽度)以下的宽度的带状的导体。
另外,在图3中,为了简单起见,省略了串联阵列单电池A的详细结构的图示。
第一单电池连接部211跨越在X轴方向上相互相邻的负电极206N的上侧而配置,例如通过导电膏或焊锡材料等与各负电极206N接合。在图1中,图示了第一单电池连接部211将相邻的顶部单电池间连接的短的连接的例子,但第一单电池连接部211的形状并不限定于此。例如,作为第一单电池连接部211,也可以使用跨越构成一个串的多个单电池整体而与各负电极206N接合的1条长的单电池连接部。
同样地,第一单电池连接部211跨越在X轴方向上相互相邻的正电极206P的上侧而配置,例如通过导电膏、焊锡材料等接合于各正电极206P。作为将正电极206P彼此接合的第一单电池连接部211,也可以与将负电极206N彼此接合的第一单电池连接部211同样地、使用跨越构成一个串的多个单电池整体而接合于各正电极206P的、1条长的单电池连接部。
通过第一单电池连接部211电连接的各顶部单电池串Tsj的各负电极206N和各正电极206P设置于入射光L入射的表面侧。通过第一单电池连接部211电连接的各顶部单电池串Tsj的各负电极206N和各正电极206P是在与后述的各底部单电池串Bsj对置的面的相反侧的面侧设置的第一电极部的例子。
如图1所示,顶部单电池串Ts1、Ts2的X轴负方向的端部(顶部单电池Tn)的正电极206P及负电极206N通过第一串连接部212相互电连接。
顶部单电池串Ts2、Ts3中的X轴正方向的端部(顶部单电池T1)的正电极206P及负电极206N通过第一串连接部212相互电连接。
顶部单电池串Ts3、Ts4的X轴负方向的端部(顶部单电池Tn)的正电极206P及负电极206N通过第一串连接部212相互电连接。
因此,第一串连接部212将顶部单电池串Tsj中的俯视观察时彼此不同的顶部单电池串Tsj彼此在各自的第一电极部相互电连接。
各第一串连接部212的构成只要能够将正电极206P与负电极206N电连接即可,没有特别限定。
在图1所示的例子中,各第一串连接部212均具有相同的形状。各第一串连接部212形成为俯视观察时在Y轴方向开口的U字状,是具有负电极206N以及正电极206P的短边宽度以下的宽度的带状的导体。
如图4所示,第一串连接部212具有分别从上侧与正电极206P及负电极206N连接的连接部212a和在俯视观察时延伸到顶部单电池模块2的外侧的第一延伸部212b。
各连接部212a配置于在Y轴方向上彼此相邻的正电极206P及负电极206N的上侧。各连接部212a例如通过导电膏或焊锡材料等与正电极206P及负电极206N接合。
第一延伸部212b从各连接部212a向X轴正方向延伸,沿着俯视观察呈U字状弯折或弯曲的路径,向由基板201的外形规定的各顶部单电池T1的外形的外侧延伸。
第一延伸部212b的X轴方向上的延伸长度例如为d1。
在图4所示的例子中,第一串连接部212的各连接部212a及第一延伸部212b由俯视观察呈U字状的单一部件形成,但第一串连接部212的结构并不限定于此。
第一串连接部212也可以由多个导体相互接合而构成。例如,第一串连接部212也可以具有与第一单电池连接部211同样的第一导体和将第一导体彼此接合的第二导体。
各第一导体与正电极206P与负电极206N的上侧接合。
作为第二导体,能够使用在Y轴方向上接合第一导体的带状的导体、或者具有与第一延伸部212b相同的俯视U字形且U字形的前端部接合于各第一导体上的导体等。
在该情况下,第一串连接部212具有将各第一导体与第二导体接合而成的俯视U字形。正电极206P及负电极206N上的各第一导体形成与连接部212a相同的连接部。位于各顶部单电池T1的外形的外侧的各第一导体与第二导体形成与第一延伸部212b相同的第一延伸部。
如图1所示,在顶部单电池串Ts1的负电极206N的X轴正方向的端部,从上侧连接有第一负极端子210N。
第一负极端子210N的结构只要能够与负电极206N电连接,并能够连接将顶部单电池模块2的正极的输出取出到外部的外部布线即可,没有特别限定。
在图3所示的例子中,第一负极端子210N具有从上侧与负电极206N连接的连接部210a和在俯视观察时延伸到顶部单电池模块2的外侧的第三延伸部210b。
连接部210a在Y轴方向上具有负电极206N的短边宽度以下的宽度,在X轴方向上具有小于负电极206N的长度宽度的宽度。
在图3中,在第三延伸部210b的延伸方向的前端部,出于连接外部布线的目的,描绘有具有比连接部210a宽的宽度的端子电极210c,但在能够可靠地进行与外部布线的连接的情况下,也可以使端子电极210c与连接部210a的Y轴方向的宽度相同。
例如,第一负极端子210N也可以由与第一单电池连接部211相同材质的带状的金属线这样的导体形成。
如图1所示,在顶部单电池串Ts4的正电极206P的X轴正方向的端部,从上侧连接有第一正极端子210P。
第一正极端子210P的结构只要能够与正电极206P电连接,并能够连接将顶部单电池模块2的负极的输出取出到外部的外部布线即可,没有特别限定。
与第一负极端子210N同样地,第一正极端子210P具有从上侧与正电极206P连接的连接部210a和在俯视观察时延伸到顶部单电池模块2的外侧的第三延伸部210b。
第一正极端子210P的连接部210a具有正电极206P的短边宽度以下的宽度。
在图1中,在第一正极端子210P的第三延伸部210b的延伸方向的前端部描绘有与第一负极端子210N同样的端子电极210c,但在能够可靠地进行与外部布线的连接的情况下,也可以使端子电极210c与连接部210a的Y轴方向的宽度相同。
例如,与第一负极端子210N同样地,第一正极端子210P也可以由与第一单电池连接部211相同材质的带状的金属线那样的导体形成。
对以上说明的顶部单电池模块2的等效电路进行说明。
图5是第一实施方式的串联太阳能电池中的顶部单电池模块的等效电路图。
如图4和图5所示,各顶部单电池串Tsj中的顶部单电池T1-Tn通过第一单电池连接部211并联连接。
顶部单电池串Ts1-Tsm通过第一串连接部212串联连接。
顶部单电池模块2具有并联连接的n个顶部单电池Ti被串联连接m组而成的电路结构(n并联m串联)。
顶部单电池串Ts1中的各负电极206N是顶部单电池模块2的正极。顶部单电池串Tsm中的各正电极206P是顶部单电池模块2的负极。
第一负极端子210N与顶部单电池模块2的正极中的顶部单电池T1的负电极206N连接。
第一正极端子210P与顶部单电池模块2的负极中的顶部单电池T1的正电极206P连接。
入射光L入射到顶部单电池模块2,由此若顶部单电池模块2的各顶部单电池串Tsj发电,则在第一负极端子210N与第一正极端子210P之间产生电压。若向第一负极端子210N和第一正极端子210P连接外部负载,则能够从第一负极端子210N和第一正极端子210P将发电输出取出到外部。
接着,对底部单电池模块3的结构进行说明。
图6是表示第一实施方式的串联太阳能电池的例子的后视图。图7是沿着图1中的F7-F7线的剖视图。
如图6所示,底部单电池模块3具有m个(其中,m为2以上的整数)底部单电池串Bs1、…、Bsm。底部单电池串Bs1、…、Bsm分别由n个(其中,n为2以上的整数)底部单电池B1、…、Bn相互电连接而构成。
在此,底部单电池模块3中的个数n、m可以与顶部单电池模块2中的个数n、m不同,但以下,以与顶部单电池模块2中的个数n、m相等的例子进行说明。
以下,在表示底部单电池B1、…、Bn中的任一个的情况下,有时设为i表示1至n中的任一个而记载为“底部单电池Bi”。在表示底部单电池串Bs1、…、Bsm中的任一个的情况下,有时设为j表示1至m中的任一个而记载为“底部单电池串Bsj”。
底部单电池B1、…、Bn的整体有时记载为“底部单电池B1-Bn”、底部单电池串Bs1、…、Bsm的整体有时记载为“底部单电池串Bs1-Bsm”。
构成底部单电池串Bsj的底部单电池B1-Bn的各额定输出更优选相同,但也可以不相同。以下,为了简单,以一个底部单电池串Bsj中的底部单电池B1-Bn各自的额定输出彼此相同的例子进行说明。
在底部单电池串Bs1-Bsm中,j不同的情况下,各自所包含的同一下标i的底部单电池Bi彼此的各额定输出可以相同,也可以不相同。以下,为了简单,以下标j不同的底部单电池串Bsj彼此的各底部单电池Bi的额定输出彼此相同的例子进行说明。
即,在以下的说明中,各底部单电池Bi的额定输出和各底部单电池串Bsj的额定输出分别相同。
在图7所示的例子中,在底部单电池模块3中的各底部单电池Bi中,俯视观察的外形形状以及外形的大小与各顶部单电池Ti的外形形状以及外形的大小相同。各底部单电池Bi在俯视观察时与和下标i对应的顶部单电池Ti相互重叠。因此,底部单电池串Bsj在厚度方向上与下标j相等的顶部单电池串Tsj相互重叠。在重叠时,顶部单电池串Tsj与底部单电池串Bsj不需要完全重叠。
底部单电池Bi的外形形状以及外形的大小也可以与顶部单电池Ti不同。底部单电池Bi与顶部单电池Ti也可以向X轴方向以及Y轴方向的至少一方偏移。
在底部单电池模块3中,各底部单电池Bi的构成相同,因此主要以图7所示的底部单电池串Bs1的底部单电池B2的例子进行说明。
底部单电池B2是通过接收入射光L中的透射了顶部单电池T2以及绝缘层4后的入射光L'而发电的太阳能电池单电池。底部单电池B2的种类只要能够以不易被顶部单电池T2吸收的波长光发电即可,没有特别限定。
例如,长波长光容易到达介质的深部,因此更优选顶部单电池T2通过短波长成分发电,底部单电池B2能够通过长波长成分发电。例如,氧化亚铜太阳能电池吸收短波长光,且容易透射长波长光,因此适合作为顶部单电池T2。在顶部单电池T2为氧化亚铜太阳能电池的情况下,作为底部单电池B2,更优选使从容易透射氧化亚铜太阳能电池的约600nm到长波长侧具有光谱灵敏度的太阳能电池。
底部单电池B2例如是背接触型太阳能电池单电池。在该情况下,底部单电池B2具有单电池主体301、正电极306P和负电极306N。
图8A是表示背接触型太阳能电池单电池的例子的后视图。图8B是沿着图8A中的F8B-F8B线的剖视图。
图8A所示的单电池主体301的配置是用于底部单电池串Bs1的底部单电池B2的情况的例子。图8A中的F8B-F8B线与图1中的F7-F7线对应。
如图8B所示,单电池主体301在Z轴负方向上依次层叠有防反射膜302、n型半导体303以及扩散层304。图8B所示的结构是一例。例如,可以在单电池主体301中适当追加保护膜、密封材料等。
防反射膜302与绝缘层4的下表面接合。反射防止膜302是为了抑制在单电池主体301的上表面上的透射了顶部单电池模块2及绝缘层4后的入射光L'的反射而设置的。
n型半导体303接收入射光L'而产生载流子。例如,n型半导体303是n型的晶体Si基板。
在扩散层304中,p+扩散层304P和n+扩散层304N在Y轴方向上交替配置。各p+扩散层304P的X轴正方向的端部与沿Y轴方向延伸的p+扩散层304P连接。各n+扩散层304N的X轴负方向的端部与在Y轴方向上延伸的n+扩散层304N连接。由此,在扩散层304中,俯视观察呈梳齿状的p+扩散层304P以及n+扩散层304N嵌合而形成俯视观察呈矩形状的层状部。
在n型半导体303中产生的载流子分别在p+扩散层304P中引出空穴,在n+扩散层304N中引出电子,因此在p+扩散层304P与n+扩散层304N之间产生电压。
在各p+扩散层304P的下表面接合有正电极306P。在各n+扩散层304N的下表面接合有负电极306N。
如图8A所示,从Z轴正方向观察的正电极306P形成与p+扩散层304P同样的梳齿状的导电图案。正电极306P被用作取出由单电池主体301产生的正电压的正电极。
正电极306P的X轴正方向的端部是在Y轴方向上较长的带状的导电部。正电极306P的X轴正方向的端部被使用于与底部单电池B1的电连接。
从Z轴正方向观察的负电极306N形成与n+扩散层304N同样的梳齿状的导电图案。负电极306N的梳齿部进入正电极306P的梳齿部的凹处。
负电极306N被用作取出由单电池主体301产生的负电压的负电极。
负电极306N的X轴负方向的端部是在Y轴方向上较长的带状的导电部。负电极306N的X轴负方向的端部被使用于与底部单电池B3的电连接。
在负电极306N与正电极306P之间,从Z轴正方向观察,空出间隙,不直接接触。
如图8B所示,在底部单电池B2的单电池主体301中,正电极306P和负电极306N设置在与入射光L'入射的表面侧相反的背面侧。正电极306P和负电极306N是在与各顶部单电池Ti对置的表面的相反侧的面侧设置的第二单电池电极的例子。
例如,在示意性地表示的图6、7等中,以底部单电池Bi的第二单电池电极为代表,记载了在X轴方向的端部在Y轴方向上长的正电极306P和在X轴方向的端部在Y轴方向上长的负电极306N。
以下,只要没有特别说明,则正电极306P和负电极306N分别是指在X轴方向的端部沿Y轴方向延伸的正电极306P的部位和负电极306N的部位。
单电池主体301规定底部单电池B2的俯视观察的外形。俯视观察时的底部单电池B2的外侧是指在俯视观察时与单电池主体301的外周部相比靠外侧的区域。
如图3中以底部单电池串Bs1中的底部单电池B1的例子所示,单电池主体301的俯视形状是具有沿X轴方向延伸的2边和沿Y轴方向延伸的2边的矩形。
底部单电池模块3中的各底部单电池Bi具有与上述底部单电池B2同样的构成。
如图6所示,在底部单电池串Bs1、Bs3中,各底部单电池Bi在正电极306P位于X轴正方向、负电极306N位于X轴负方向的状态下沿X轴方向排列配置。
在底部单电池串Bs2、Bs4中,各底部单电池Bi在正电极306P位于X轴负方向、负电极306N位于X轴正方向的状态下,在X轴方向上排列配置。
在各底部单电池串Bsj中,在X轴方向上彼此相邻的底部单电池Bi分别通过第二电池连接部311而电连接。
第二单电池连接部311是在X轴方向上彼此相邻的底部单电池Bi彼此中将彼此相邻的负电极306N与正电极306P电连接的导体。
第二单电池连接部311的结构只要能够将负电极306N与正电极306P电连接即可,没有特别限定。在图6所示的例子中,第二单电池连接部311是从下方覆盖正电极306P以及负电极306N并沿X轴方向延伸的带状的导体。第二单电池连接部311的Y轴方向的宽度没有特别限定。在图6所示的例子中,为正电极306P和负电极306N的长度的约五分之一左右,但该长度也没有特别限定。
第二单电池连接部311的Y轴方向的位置没有特别限定,但在图6所示的例子中,是Y轴方向上的正电极306P以及负电极306N的中央部。例如,第二单电池连接部311的Y轴方向上的中心线处于将底部单电池Bi的外形的Y轴方向的宽度y0二等分的位置。
第二单电池连接部311与第一单电池连接部211同样,通过导电性膏或焊锡材料等与正电极306P及负电极306N接合。
通过第二单电池连接部311电连接的各底部单电池串Bsj的各正电极306P和各负电极306N设置于作为入射光L的一部分的入射光L'入射的背面侧。各底部单电池串Bsj的各正电极306P和各负电极306N是在与顶部单电池串Tsj对置的面的相反侧的面侧设置的第二电极部的例子。
如图6所示,底部单电池串Bs1的X轴负方向的端部(底部单电池Bn)的负电极306N通过第二串连接部312与底部单电池串Bs2的X轴负方向的端部的正电极306P电连接。
底部单电池串Bs2的X轴正方向的端部(底部单电池B1)的负电极306N通过第二串连接部312与底部单电池串Bs3的X轴正方向的端部的正电极306P电连接。
底部单电池串Bs3的X轴负方向的端部的负电极306N通过第二串连接部312与底部单电池串Bs4的X轴负方向的端部的正电极306P电连接。
各第二串连接部312的结构只要能够将负电极306N以及正电极306P电连接即可,没有特别限定。
在图6所示的例子中,第二串连接部312均具有相同的形状。各第二串连接部312是在俯视观察时形成为在X轴方向开口的U字状的带状的导体。
如图4所示,第二串连接部312具有分别从下侧与负电极306N和正电极306P连接的连接部312a和在俯视观察时延伸到底部单电池模块3的外侧的第二延伸部312b。
各连接部312a分别配置于在Y轴方向上彼此相邻的负电极306N和正电极306P的下侧,例如,通过导电膏或焊锡材料等与负电极306N和正电极306P接合。
Y轴方向上的各连接部312a的配置位置没有特别限定。在图4所示的例子中,各连接部312a分别配置在负电极306N以及正电极306P的Y轴方向的中央部。
各连接部312a中的Y轴方向的宽度比负电极306N以及正电极306P的Y轴方向的长度短。在图6所示的例子中,各连接部312a中的Y轴方向的宽度与第二单电池连接部311的宽度同样地为正电极306P和负电极306N的长度的约五分之一左右。
各连接部312a在Y轴方向上的配置位置没有特别限定。在图6所示的例子中,各连接部312a的Y轴方向上的中心线与第二单电池连接部311同样地处于将底部单电池Bi的外形的Y轴方向的宽度y0二等分的位置。
如图4所示,第二延伸部312b从各连接部212a沿X轴正方向延伸,沿着俯视观察呈U字状弯折或弯曲的路径,向由单电池主体301的外形规定的各底部单电池B1的外形的外侧延伸。
第二延伸部312b的宽度没有特别限定。在图4所示的例子中,以与连接部312a相同的宽度沿X轴正方向延伸后,宽度缩小,形成以大致相同宽度弯折或弯曲的路径。
如图1、图6所示,在俯视观察时,各第二延伸部312b从顶部单电池模块2及底部单电池模块3的外侧夹着第一串连接部212的第一延伸部212b。由此,在俯视观察时,各第二延伸部312b与各第一延伸部212b不重叠,而相互分离。另外,优选第二延伸部312b的长度比第一延伸部212b的长度短。俯视观察时,各第二延伸部312b也可以从顶部单电池模块2以及底部单电池模块3的外侧包围第一串连接部212的第一延伸部212b。
例如,在图4所示的例子中,在第二延伸部312b的延伸方向的最前端部形成有在各底部单电池B1的外方沿Y轴方向延伸的线状部312c。在线状部312c与各底部单电池B1之间,形成有X轴方向的宽度比第一延伸部212b的延伸长度d1大的d2的间隙。
在图4所示的例子中,第二串连接部312的各连接部312a及第二延伸部312b由俯视观察呈U字状的单一部件形成,但第二串连接部312的结构并不限定于此。
第二串连接部312也可以由多个导体相互接合而构成。例如,第二串连接部312也可以具有与第二单电池连接部311同样的第一导体和将第一导体彼此接合的第二导体。
各第一导体与正电极306P和负电极306N的下侧接合。
作为第二导体,能够使用将第一导体在Y轴方向上接合的带状的导体、或者具有与线状部312c同样的俯视U字形且U字形的前端部接合于各第一导体上的导体等。
在该情况下,第二串连接部312具有将各第一导体与第二导体接合而成的俯视U字形。正电极306P和负电极306N上的各第一导体形成与连接部312a同样的连接部。位于各底部单电池B1的外形的外侧的各第一导体和第二导体形成与第二延伸部312b同样的第二延伸部。
具体而言,这样的第二串连接部312的结构能够如以下那样形成。例如,作为第一导体,以使第二单电池连接部311从正电极306P以及负电极306N上朝向底部单电池B1的外侧延伸的方式安装正电极306P以及负电极306N。之后,将与由带状的导体形成的线状部312c相当的第二导体与各第二单电池连接部311结合。
另外,第二导体的俯视形状不限定于第二串连接部312那样的俯视U字状。关于第二导体的俯视形状,只要在各底部单电池B1的外侧将由第二单电池连接部311构成的第一导体彼此相连即可,不论形状如何。
如图6所示,在底部单电池串Bs1中的底部单电池B1的正电极306P,从下侧连接有第二正极端子310P。
第二正极端子310P结构只要能够与正电极306P电连接,并能够连接将底部单电池模块3的正极的输出取出到外部的外部布线即可,没有特别限定。
在图3所示的例子中,第二正极端子310P具有从下侧与正电极306P连接的连接部310a和在俯视观察时延伸到底部单电池模块3的外侧的第三延伸部310b。
连接部310a在X轴方向上具有正电极306P的短边宽度以下的宽度,在Y轴方向上具有正电极306P的长边宽度以下的宽度。例如,连接部310a的Y轴方向的宽度也可以与第二单电池连接部311的Y轴方向的宽度为相同程度。
在第三延伸部310b的延伸方向的前端部,出于连接外部布线的目的,形成有端子电极310c。第三延伸部310b的X轴方向的延伸长度以及Y轴方向的宽度没有特别限定。在图3所示的例子中,延伸长度与第三延伸部210b的延伸长度相等,Y轴方向的宽度与连接部310a的宽度相等。
例如,第二正极端子310P由与第一负极端子210N同样的导体形成。
Y轴方向上的第二正极端子310P的配置位置只要是在俯视观察时不与第一负极端子210N、第一串连接部212以及第二串连接部312重叠的位置即可,没有特别限定。在图6所示的例子中,第二正极端子310P在Y轴方向上设置于与设置有第二正极端子310P的底部单电池B1中的第二单电池连接部311同样的位置。
在底部单电池串Bs4中的底部单电池Bi的负电极306N,从下侧连接有第二负极端子310N。
第二负极端子310N的结构只要能够与负电极306N电连接,并能够连接将底部单电池模块3的负极的输出取出到外部的外部布线即可,没有特别限定。
第二负极端子310N与第二正极端子310P同样地,具有从下侧与负电极306N连接的连接部310a、以及在俯视观察时延伸到底部单电池模块3的外侧的第三延伸部310b。
第二负极端子310N的形状可以与第二正极端子310P不同,但在图6所示的例子中,与第二正极端子310P相同。
在第二负极端子310N中的第三延伸部310b的延伸方向的前端部,形成有与第二正极端子310P同样的端子电极310c。
例如,第二负极端子310N由与第二正极端子310P相同材质的带状的金属线这样的导体形成,但只要能够导通,材质、形状没有特别限定。
Y轴方向上的第二负极端子310N的配置位置只要是在俯视观察时不与第一正极端子210P、第一串连接部212以及第二串连接部312重叠的位置即可,没有特别限定。在图6所示的例子中,第二负极端子310N在Y轴方向上设置于与设置有第二负极端子310N的底部单电池B1中的第二单电池连接部311同样的位置。
对以上说明的底部单电池模块3的等效电路进行说明。
图9是第一实施方式的串联太阳能电池中的底部单电池模块的等效电路图。
如图9所示,各底部单电池串Bsj中的底部单电池B1-Bn通过第二电池连接部311串联连接。
底部单电池串Bs1-Bsm通过第二串连接部312串联连接。
底部单电池模块3具有n×m个底部单电池Bi串联连接而成的电路结构。
底部单电池串Bs1中的底部单电池B1的正电极306P是底部单电池模块3的正极。底部单电池串Bsm中的底部单电池B1的负电极306N是底部单电池模块3的负极。
第二正极端子310P与作为底部单电池模块3的正极的正电极306P连接。
第二负极端子310N与作为底部单电池模块3的负极的负电极306N连接。
入射光L’入射到底部单电池模块3,由此若底部单电池模块3的各底部单电池串Bsj发电,则在第二正极端子310P与第二负极端子310N之间产生电压。若向第二正极端子310P和第二负极端子310N连接外部负载,则能够从第二正极端子310P和第二负极端子310N将发电输出取出到外部。
如以上说明的那样,串联太阳能电池1在Z轴方向上层叠配置有利用入射光L的一部分进行发电的顶部单电池模块2、和利用透射了顶部单电池模块2及绝缘层4后的入射光L’进行发电的底部单电池模块3。
特别是,作为底部单电池模块3中的各底部单电池Bi,使用了背接触型太阳能电池单电池,因此能够抑制由单电池连接部以及电极引起的入射光L’的反射以及吸收引起的光量损失。由此,能够增大由底部单电池模块3产生的发电量。
顶部单电池模块2具有第一负极端子210N和第一正极端子210P作为外部输出端子。底部单电池模块3具有第二正极端子310P和第二负极端子310N作为外部输出端子。即,串联太阳能电池1具有第一负极端子210N、第一正极端子210P、第二正极端子310P及第二负极端子310N作为能够独立地将顶部单电池模块2及底部单电池模块3各自的发电输出取出到外部的4端子。
例如,也可以考虑如下结构:串联电池内的顶部单电池模块和底部单电池模块在串联电池内相互电连接,将作为串联太阳能电池整体的发电输出从正极端子及负极端子这2个端子取出。在该情况下,多个顶部单电池的连接方式和多个底部单电池的连接方式需要设定为与顶部单电池和底部单电池的电流比率匹配。所谓电流比率,是设想的成分的光入射时,顶部单电池和底部单电池各自发电的电力的比率。例如,若以1:α表示电流比率(顶部单电池的输出电流:底部单电池的输出电流),则通常底部单电池输出较多的电流,因此α>1。
本实施方式的串联太阳能电池1能够将顶部单电池模块2的发电输出和底部单电池模块3的发电输出分别通过独立的电路取出,因此不需要将各顶部单电池Ti的连接方式和各底部单电池Bi的连接方式设定为与顶部单电池Ti和底部单电池Bi的电流比率匹配。
因此,能够自由地设定各顶部单电池Ti的连接方式和各底部单电池Bi的连接方式。
但是,若将相同尺寸的顶部单电池Ti与底部单电池Bi的各额定输出电压进行比较,则顶部单电池Ti的额定输出电压与底部单电池Bi的额定输出电压相比格外大。例如,顶部单电池Ti的额定输出电压为底部单电池Bi的额定输出电压的约40倍。在此,额定输出电压是AM1.5的太阳光垂直入射的情况下的、在第一负极端子210N与第一正极端子210P之间产生的顶部单电池Ti的电压、和在第二负极端子310N与第二正极端子310P之间产生的底部单电池Bi的电压。
作为串联太阳能电池1,在顶部单电池Ti中发出效率10%、底部单电池Bi中发出效率20%,得到总效率30%的发电。顶部单电池模块2的效率和发电量分别是底部单电池模块3的效率和发电量的一半。额定输出电压高约40倍意味着,额定输出电流与底部单电池模块3相比低至大约80分之1,因此取出电力的外部电路在顶部单电池用和底部单电池用时电流和电压的规格大幅不同。因此,顶部单电池模块2的额定输出电压更优选接近底部单电池模块3的额定电压/额定电流。
例如,在顶部单电池模块2中,如果增加并联连接的顶部单电池Ti,则能够降低顶部单电池模块2的额定输出电压。
关于增加并联连接的顶部单电池Ti的情况下的问题,在比较例的串联太阳能电池中进行说明。
图10是表示比较例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图10所示,比较例的串联太阳能电池100具有顶部单电池模块102来代替串联太阳能电池1的顶部单电池模块2。以下,以与本实施方式的串联太阳能电池1的不同点为中心进行说明。其中,n=6,m=4。
顶部单电池模块102除了具有将顶部单电池串Ts1-Ts4并联连接的串连接部112P、112N来代替3个第一串连接部212以外,与顶部单电池模块2相同。在顶部单电池模块102中,全部的顶部单电池Ti并联连接。
串连接部112P将各顶部单电池串Tsj的正极彼此电连接。串连接部112P具有第一线状部112a和第二线状部112b。
第一线状部112a是与各顶部单电池Tn的正电极206P连接、并在俯视观察时从各顶部单电池T6向X轴负方向延伸的导体。
第二线状部112b是与各第一线状部112a的延伸方向的前端导通的线状的导体。第二线状部112b在从各顶部单电池T6的X轴负方向的端部在X轴负方向上远离的位置沿Y轴方向延伸。在俯视观察时,第二线状部112b位于比在底部单电池模块3的X轴负方向的外侧配置的第二串连接部312靠X轴负方向的位置。
第一正极端子210P与位于最靠Y轴负方向的第一线状部112a与Y轴正方向上的第二线状部112b的端部的连接部连接。
例如,第一线状部112a及第二线状部112b由与第一串连接部212相同的导体形成。
串连接部112N将各顶部单电池串Tsj的负极彼此电连接。串连接部112N具有第一线状部112a和第二线状部112b。
串连接部112N中的第一线状部112a除了与各顶部单电池T1的负电极206N连接、并在俯视观察时从各顶部单电池T1向X轴正方向延伸之外,与串连接部112P的第一线状部112a相同。
串连接部112N中的第二线状部112b是与串连接部112N的各第一线状部112a的延伸方向的前端导通的线状的导体。串连接部112N中的第二线状部112b除了在从各顶部单电池T1的X轴正方向的端部在X轴正方向上远离的位置沿Y轴方向延伸之外,与串连接部112P的第二线状部112b相同。串连接部112N中的第二线状部112b在俯视观察时位于比在底部单电池模块3的X轴正方向的外侧配置的各第二串连接部312更靠X轴正方向的位置。
在串连接部112N中,在位于最靠Y轴正方向的第一线状部112a和Y轴负方向上的第二线状部112b的端部的连接部连接有第一负极端子210N。
在串联太阳能电池100中,为了将各顶部单电池串Tsj并联连接,需要至少使第一线状部112a从X轴方向的两端部的各负电极206N及各正电极206P向外侧延伸,使两端部的各第一线状部112a分别通过第二线状部112b导通。
其结果是,各第二串连接部312的线状部312c为在俯视观察时与第一线状部112a交叉的位置关系。在将布线113P向第二正极端子310P连接的情况下,具有俯视观察时布线113P与第一线状部112a交叉的位置关系。在第二正极端子310P的延伸长度比第一线状部112a长的情况下,具有俯视观察时第二正极端子310P与第一线状部112a交叉的位置关系。
在俯视观察时具有与第一线状部112a交叉的位置关系的线状部312c、布线113P或第二正极端子310P在Z轴方向上分离,但若Z轴方向的外力起作用,则有可能相互接触而短路。
为了防止短路,需要在第一线状部112a与线状部312c、布线113P或第二正极端子310P之间夹持绝缘物。因此,顶部单电池模块102以及底部单电池模块3的外侧的结构变得复杂,俯视观察的大小也大型化。
与此相对,在第一实施方式的串联太阳能电池1中,第一串连接部212配置为在俯视观察时不与第二串连接部312交叉的位置关系。因此,也可以在第一串连接部212与第二串连接部312之间不配置短路防止用的绝缘物。第一串连接部212与第二正极端子310P及第二负极端子310N的关系也是同样的。
其结果是,在串联太阳能电池1中,顶部单电池模块2及底部单电池模块3的外侧的结构变得简单。
例如,在串联太阳能电池1中,在串联太阳能电池1的上表面及下表面分别层叠配置保护膜、并沿上下方向将串联太阳能电池1密封的情况下,无需在第一串连接部212与第二串连接部312之间配置短路防止用的绝缘物,就能够用各保护膜夹持各第一串连接部212及各第二串连接部312。
进而,比较例的串联太阳能电池100需要将第二线状部112b配置在比线状部312c靠外侧的位置。与此相对,在本实施方式的串联太阳能电池1中,由于能够将第一串连接部212配置于比线状部312c靠内侧的位置,因此能够使X轴方向的两端部的外形小型化。
在比较例的串联太阳能电池100中,也可以考虑将第二线状部112b配置在比线状部312c靠内侧的位置。但是,在该情况下,在俯视观察时,第二线状部112b与线状部312c交叉的部位增加,因此需要将短路防止用的边缘物配置在更大范围。
根据本实施方式的串联太阳能电池1,通过适当设定个数n,能够使并联连接有n个顶部单电池Ti的顶部单电池串Tsj的额定输出电压与串联连接有n个底部单电池Bi的各底部单电池串Bsj的额定输出电压接近。由此,得到与顶部单电池Ti和底部单电池Bi的电流比率匹配的连接方式。
根据以上说明的第一实施方式,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第二实施方式)
对第二实施方式的串联太阳能电池进行说明。
图11是表示第二实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。图12是图11中的F12部的立体图。图13是图11中的F13部的立体图。
如图11所示,本实施方式的串联太阳能电池1A具有顶部单电池模块2A来代替第一实施方式的串联太阳能电池1中的顶部单电池模块2。顶部单电池模块2A具有第一单电池连接部211A来代替第一单电池连接部211。串联太阳能电池1A具有与第一实施方式相同的底部单电池模块3。
以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
第一单电池连接部211A除了长度与第一单电池连接部211不同之外,与第一单电池连接部211相同。第一单电池连接部211A具有与各顶部单电池串Tsj的X轴方向的长度相同的长度。
各第一单电池连接部211A在各顶部单电池串Tsj中,跨越不同的顶部单电池Ti地分别配置于X轴方向上的各负电极206N的整体和各正电极206P的整体的上侧。各第一单电池连接部211A与第一单电池连接部211同样地与各负电极206N以及各正电极206P接合。
如图12所示,本实施方式中的第一负极端子210N除了接合于第一单电池连接部211A的上侧之外,与第一实施方式同样地配置。因此,如图11所示,俯视观察时的第一负极端子210N的配置与第一实施方式相同。虽然省略了立体的图示,但关于第一正极端子210P,除了接合于第一单电池连接部211A的上侧之外,也与第一实施方式同样地配置。因此,如图11所示,俯视观察时的第一正极端子210P的配置与第一实施方式相同。
如图13中示出一例那样,本实施方式中的第一串连接部212除了接合于第一单电池连接部211A上之外,与第一实施方式同样地配置。因此,如图11所示,俯视观察时的第一串连接部212的配置与第一实施方式相同。
在本实施方式中,第一单电池连接部211A将各顶部单电池串Tsj的各负电极206N或各正电极206P相互电连接。因此,各第一单电池连接部211A是在与各底部单电池串Bsj对置的面的相反侧的面侧设置的第一电极部的例子。
根据本实施方式的串联太阳能电池1A,顶部单电池模块2A与第一实施方式同样,各顶部单电池Ti排列成n并联m串联。因此,串联太阳能电池1A具有与串联太阳能电池1相同的电路结构。
因此,根据第二实施方式,与第一实施方式同样,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
特别地,根据本实施方式,第一单电池连接部211A配置在n个负电极206N或n个正电极206P上之后,能够与n个负电极206N或n个正电极206P接合。因此,第一单电池连接部211A与配置n个第一单电池连接部211的情况相比,能够更容易且迅速地配置。
(第三实施方式)
对第三实施方式的串联太阳能电池进行说明。
图14是表示第三实施方式的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图14所示,本实施方式的串联太阳能电池10通过连接多个第一实施方式的串联太阳能电池1而形成。以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
串联太阳能电池1的个数没有特别限定,在图14所示的例子中,串联连接有6个串联太阳能电池1。在将各串联太阳能电池1相互区分的情况下,分别记载为串联太阳能电池Sb1、Sb2、Sb3、Sb4、Sb5、Sb6。在将串联太阳能电池Sb1、Sb2、Sb3、Sb4、Sb5、Sb6统称的情况下,有时记载为“串联太阳能电池Sb1-Sb6”。
串联太阳能电池Sb1-Sb6分别与第一实施方式相同,具有顶部单电池模块2及底部单电池模块3。在串联太阳能电池Sb1-Sb6中,各顶部单电池模块2彼此和各底部单电池模块3彼此分别串联连接。
在图14所示的例子中,串联太阳能电池Sb1、Sb2、Sb3在X轴负方向上依次配置。在串联太阳能电池Sb1、Sb2、Sb3的Y轴正方向上分别配置有串联太阳能电池Sb4、Sb5、Sb6。
串联太阳能电池Sb1的第一正极端子210P及第二负极端子310N分别经由布线与串联太阳能电池Sb2的第一负极端子210N及第二正极端子310P电连接。串联太阳能电池Sb2、Sb3之间、串联太阳能电池Sb3、Sb4之间、串联太阳能电池Sb4、Sb5之间、以及串联太阳能电池Sb5、Sb6之间也分别经由布线同样地电连接。
通过这样的连接,串联太阳能电池Sb1中的第一负极端子210N是将被串联连接的顶部单电池模块2的整体的发电输出取出的负极端子即第一负极端子20N。同样地,串联太阳能电池Sb6中的第一正极端子210P是将被串联连接的顶部单电池模块2的整体的发电输出取出的正极端子即第一正极端子20P。
串联太阳能电池Sb1中的第二正极端子310P是将被串联连接的底部单电池模块3的整体的发电输出取出的正极端子即第二正极端子30P。同样地,串联太阳能电池Sb6中的第二负极端子310N是将被串联连接的底部单电池模块3的整体的发电输出取出的负极端子即第二负极端子30N。
第一正极端子20P及第一负极端子20N分别布线于PCS(Power ConditioningSystem:系统)11的输入端子12P、12N。
第二正极端子30P及第二负极端子30N分别布线于PCS11的输入端子13P、13N。
PCS11将被输入到输入端子12P、12N、13P、13N的串联太阳能电池10的发电输出作为直流输出,从输出端子14P、14N输出。
本实施方式的串联太阳能电池10具有顶部单电池模块与底部单电池模块在厚度方向上重叠的串联模块的例子即串联太阳能电池Sb1-Sb6。各串联模块中的各顶部单电池模块2彼此电连接,各底部单电池模块3彼此电连接。
串联太阳能电池10具有第一正极端子20P、第一负极端子20N、第二正极端子30P、以及第二负极端子30N。
第一正极端子20P与作为多个串联模块中的任一个的串联太阳能电池Sb1中的顶部单电池模块2的正极(第一正极端子210P)电连接。
第一负极端子20N与作为多个串联模块中的任一个的串联太阳能电池Sb6中的顶部单电池模块2的负极(第一负极端子210N)电连接。
第二正极端子30P与作为多个串联模块中的任一个的串联太阳能电池Sb1中的底部单电池模块3的正极(第二正极端子310P)电连接。
第二负极端子30N与作为多个串联模块中的任一个的串联太阳能电池Sb6中的底部单电池模块3的负极(第二负极端子310N)电连接。
根据本实施方式的串联太阳能电池10,除了顶部单电池模块2及底部单电池模块3被分为多个串联模块以外,与第一实施方式相同。因此,与第一实施方式同样地,能够提供一种在各个串联模块中能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
以下,对与上述各实施方式相关的变形例进行说明。
特别地,后述的第一~第六变形例是与第一或第二实施方式中的顶部单电池模块2、2A中的第一串连接部212及第一负极端子210N的配置有关的变形例。第一~第六变形例,仅串联太阳能电池1、1A和顶部单电池模块2、2A的结构不同。但是,各个顶部单电池模块的连接结构均以6并联4串联的例子进行说明。
后述的第七、第八变形例包括底部单电池模块的单电池连接部的配置的变形例。
(第一变形例)
图15是表示第一变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图15所示,本变形例的串联太阳能电池1B具有顶部单电池模块2B来代替第一实施方式的串联太阳能电池1的顶部单电池模块2。以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
顶部单电池模块2B的各第一串连接部212的X轴方向的配置位置与顶部单电池模块2中的各第一串连接部212的配置位置相反。进而,顶部单电池模块2B中,第一负极端子210N从上侧与顶部单电池串Ts1的X轴负方向的端部的负电极206N接合,第一正极端子210P从上侧与顶部单电池串Ts4的X轴负方向的端部的正电极206P接合。
顶部单电池模块2B除了上述的2点以外,与第一实施方式中的顶部单电池模块2相同。
在本变形例中,顶部单电池串Ts1、Ts2通过从上侧与X轴正方向的端部的负电极206N和正电极206P接合的第一串连接部212电连接。顶部单电池串Ts3、Ts4也相同。顶部单电池串Ts2、Ts3通过从上侧与X轴负方向的端部的负电极206N和正电极206P接合的第一串连接部212电连接。
在本变形例中,第二串连接部312的第二延伸部312b在俯视观察时与第一串连接部212的第一延伸部212b在Y轴方向上相邻。相邻是指,在俯视观察时,第一延伸部212b与第二延伸部312b彼此不重叠。因此,在本变形例中,第一延伸部212b和第二延伸部312b在俯视观察时相互分离地配置。
在本变形例中,与第一实施方式不同,在俯视观察时,第二延伸部312b不从外侧包围任一个第一延伸部212b。因此,例如,能够使第二延伸部312b沿X轴方向的延伸长度比第一实施方式短。进而,也能够使俯视观察时的第一串连接部212与第二串连接部312之间的分离距离较长。由此,在本变形例中,能够实现第一串连接部212与第二串连接部312的进一步的绝缘性的提高。
并且,在本变形例中,在X轴方向上,第一负极端子210N以及第一正极端子210P被设置在第二正极端子310P以及第二负极端子310N的相反侧。
由此,能够将顶部单电池模块2B的输出和底部单电池模块3的发电输出从在X轴方向上不同的方向取出。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
特别地,根据本变形例,能够在X轴方向上的相反位置连接将在Y轴方向上相邻的顶部单电池串Tsj彼此连接的第一串连接部212、和将分别与该顶部单电池串Tsj重叠的底部单电池串Bsj彼此连接的第二串连接部312。由此,能够使第一串连接部212与第二串连接部312相互分离。
另外,在本变形例中,也可以实施将第一负极端子210N以及第一正极端子210P中的一方设置于与第二变形例同样的位置的变形。
(第二变形例)
图16是表示第二变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图16所示,本变形例的串联太阳能电池1C具有顶部单电池模块2C来代替第一实施方式的串联太阳能电池1的顶部单电池模块2。以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
顶部单电池模块2C除了与第一实施方式同样的第一串连接部212之外,还追加有3个第一串连接部212。
所追加的第一串连接部212配置在与第一变形例中的各第一串连接部212相同的位置。
由此,在本变形例中,顶部单电池串Ts1-Ts4的X轴方向的两端部的负电极206N和正电极206P通过第一串连接部212分别电连接。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第三变形例)
图17是表示第三变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图17所示,本变形例的串联太阳能电池1D具有顶部单电池模块2D来代替第二变形例的串联太阳能电池1C的顶部单电池模块2C。以下,以与第二变形例不同的点为中心进行说明。
顶部单电池模块2D与第一变形例同样地,除了在X轴方向上第一负极端子210N以及第一正极端子210P被设置在第二正极端子310P以及第二负极端子310N的相反侧之外,与第二变形例相同。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第四变形例)
图18是表示第四变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图18所示,本变形例的串联太阳能电池1E具有顶部单电池模块2E来代替第二实施方式的串联太阳能电池1A的顶部单电池模块2A。以下,以与第二实施方式的不同点为中心进行说明。
顶部单电池模块2E中,各第一串连接部212的X轴方向的配置位置与顶部单电池模块2A中的各第一串连接部212的配置位置相反。而且,顶部单电池模块2E中,第一负极端子210N从上侧接合于顶部单电池串Ts1的X轴负方向的端部的第一单电池连接部211A,第一正极端子210P从上侧接合于顶部单电池串Ts4的X轴负方向的端部的第一单电池连接部211A。
顶部单电池模块2E除了上述的2点以外,与第二实施方式的顶部单电池模块2A相同。即,本变形例是对第二实施方式的串联太阳能电池1A实施与第一变形例同样的变形的例子。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第五变形例)
图19是表示第五变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图19所示,本变形例的串联太阳能电池1F具有顶部单电池模块2F来代替第二实施方式的串联太阳能电池1A的顶部单电池模块2A。以下,以与第二实施方式的不同点为中心进行说明。
顶部单电池模块2F除了与第二实施方式同样的第一串连接部212之外,还追加有3个第一串连接部212。
所追加的第一串连接部212配置在与第四变形例中的各第一串连接部212相同的位置。
由此,在本变形例中,顶部单电池串Ts1-Ts4中,X轴方向的两端部的各第一单电池连接部211A通过第一串连接部212分别电连接。
即,本变形例是对第二实施方式的串联太阳能电池1A实施与第二变形例同样的变形的例子。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第六变形例)
图20是表示第六变形例的串联太阳能电池的例子的俯视图。
如图20所示,本变形例的串联太阳能电池1G具有顶部单电池模块2G来代替第五变形例的串联太阳能电池1F的顶部单电池模块2F。以下,以与第五变形例不同的点为中心进行说明。
顶部单电池模块2G与第四变形例同样地,除了在X轴方向上第一负极端子210N以及第一正极端子210P被设置在与第二正极端子310P以及第二负极端子310N相反的一侧之外,与第五变形例相同。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第七变形例)
图21是表示第七变形例的串联太阳能电池的例子的后视图。
如图21所示,本变形例的串联太阳能电池1H具有底部单电池模块3H来代替第一实施方式的串联太阳能电池1的底部单电池模块3。以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
底部单电池模块3H具有2个第二串连接部313H和一个第二串连接部314H来代替3个第二串连接部312。
各第二串连接部313H除了Y轴方向的长度较短之外,与第二串连接部312相同。即,各第二串连接部313H具有比线状部312c短的线状部313c来代替线状部312c。
各第二串连接部313H在X轴负方向的端部,分别将底部单电池串Bs1、Bs2与底部单电池串Bs3、Bs4串联连接。
第二串连接部314H除了Y轴方向的长度长之外,与第二串连接部312相同。即,第二串连接部314H具有比线状部312c长的线状部314c来代替线状部312c。
第二串连接部314H在X轴正方向的端部将底部单电池串Bs2、Bs3串联连接。
在本变形例中的底部单电池串Bs1中,第二串连接部313H的Y轴正方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二正极端子310P的Y轴方向的中心线在距底部单电池串Bs1的Y轴方向正方向的端部为距离y1(其中,y1>y0/2)的位置沿X轴方向延伸。这些中心线与底部单电池串Bs1的Y轴负方向的端部的距离为y2=y0-y1<y0/2。
在本变形例中的底部单电池串Bs2中,第二串连接部313H的Y轴负方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二串连接部314H的Y轴正方向的连接部312a的Y轴方向的中心线在距离底部单电池串Bs2的Y轴正方向的端部为距离y2的位置沿X轴方向延伸。
在本变形例中的底部单电池串Bs3中,第二串连接部313H的Y轴正方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二串连接部314H的Y轴负方向的连接部312a的Y轴方向上的中心线处于与底部单电池串Bs1同样的位置关系。
在本变形例中的底部单电池串Bs4中,第二串连接部313H的Y轴负方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二负极端子310N的Y轴方向上的中心线处于与底部单电池串Bs2同样的位置关系。
本变形例是底部单电池Bi彼此的各正电极306P、各负电极306N中的连接位置全部在Y轴方向上偏离各正电极306P、各负电极306N的中心的例子。
特别是,根据本变形例,在俯视观察时,能够使第一负极端子210N与第二正极端子310P的距离、和第一正极端子210P与第二负极端子310N的距离比第一实施方式分离。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
(第八变形例)
图22是表示第八变形例的串联太阳能电池的例子的后视图。
如图22所示,本变形例的串联太阳能电池1I具有底部单电池模块3I来代替第一实施方式的串联太阳能电池1的底部单电池模块3。以下,以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。
底部单电池模块3I具有第二串连接部313I、314I来代替2个第二串连接部312。
本变形例中的底部单电池串Bs1、Bs2与第一实施方式同样,通过第二串连接部312串联连接。
第二串连接部313I除了Y轴方向的长度较短之外,与第二串连接部312相同。即,第二串连接部313I具有比线状部312c短的线状部313d来代替线状部312c。
第二串连接部313I在X轴负方向的端部将底部单电池串Bs3、Bs4串联连接。
第二串连接部314I除了Y轴方向的长度长之外,与第二串连接部312相同。即,第二串连接部314I具有比线状部312c长的线状部314d来代替线状部312c。
第二串连接部314I在X轴正方向的端部将底部单电池串Bs2、Bs3串联连接。
第二串连接部314I中的Y轴正方向的连接部312a在底部单电池B1中的负电极306N的Y轴方向的中心与负电极306N电连接。
在本变形例中的底部单电池串Bs3中,第二串连接部313I的Y轴正方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二串连接部314I的Y轴负方向的连接部312a的Y轴方向上的中心线,在距底部单电池串Bs3的Y轴正方向的端部为距离y4(其中,y4>y0/2)的位置沿X轴方向延伸。这些中心线与底部单电池串Bs3的Y轴负方向的端部的距离为y5=y0-y4<y0/2。
在本变形例中的底部单电池串Bs4中,第二串连接部313I的Y轴负方向侧的连接部312a、各第二单电池连接部311及第二负极端子310N的Y轴方向上的中心线在底部单电池串Bs4的Y轴方向的中心沿X轴方向延伸。
本变形例是底部单电池Bi彼此的各正电极306P、各负电极306N的连接位置仅在底部单电池串Bs3在Y轴方向上从各正电极306P、各负电极306N的中心偏离的例子。
根据本变形例,能够提供一种能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性的串联太阳能电池。
以下,对能够应用于上述的各实施方式以及各变形例的几个变形例进行说明。
在上述的各实施方式以及各变形例中,以底部单电池Bi为背接触型太阳能电池单电池的例子进行了说明。但是,底部单电池Bi并不限定于背接触型太阳能电池单电池。例如,底部单电池Bi可以是晶体系硅太阳能电池、单晶、多晶、非晶等硅系太阳能电池、CIS系、CIGS系的化合物太阳能电池等。以下,对晶体系硅太阳能电池的例子进行说明。
图23是表示能够用于各实施方式以及各变形例的晶体系硅太阳能电池的例子的剖视图。
如图23所示,底部单电池串500串联连接有多个底部单电池510。
各底部单电池510中在Z轴负方向上依次层叠有n电极511、防反射膜512、n型半导体513、p型半导体514以及p电极515。
底部单电池510若接收入射光L',则在p型半导体514与n型半导体513之间产生电压。所产生的电压成为p电极515与n电极511之间的电压。
彼此相邻的底部单电池510彼此的p电极515与n电极511通过由导体形成的单电池互联部520而相互电连接。由此,底部单电池串500的各底部单电池510串联连接。另外,在图23中,由于单电池互联部520示意性地表示,因此向底部单电池510的厚度方向(Z轴方向)上的上方及下方突出。各单电池互联部520配置在底部单电池510的厚度方向(Z轴方向)的任意位置。
在上述的各实施方式以及各变形例中,在顶部单电池模块中,以使用了表面透明电极层205、背面透明电极层202的例子进行了说明。但是,顶部单电池模块中的电极是形成为网格状的电极,也可以是使光透射至网格的间隙的结构。
底部单电池510中的p电极515也能够采用同样的电极结构。
在上述的各实施方式以及各变形例中,以顶部单电池Ti以及底部单电池Bi的俯视观察的外形为矩形的例子进行了说明。但是,顶部单电池Ti以及底部单电池Bi的外形并不限定于矩形。例如,也可以是矩形的角被切掉或被弄圆的形状、矩形以外的多边形等。
在上述的各实施方式以及各变形例中,以顶部单电池模块以及底部单电池模块的外形为矩形的例子进行了说明。但是,顶部单电池模块及底部单电池模块的外形并不限定于矩形。例如,通过改变顶部单电池串Tsj以及底部单电池串Bsj的X轴方向的长度来进行连接,例如能够形成大致梯形、大致多边形等矩形以外的形状。
在上述的各实施方式以及各变形例中,以在串联太阳能电池中第一正极端子,第一负极端子,第二正极端子以及第二负极端子全部形成第三延伸部的例子进行了说明。但是,第一正极端子,第一负极端子,第二正极端子以及第二负极端子也可以不形成第三延伸部。第一正极端子,第一负极端子,第二正极端子,或者第二负极端子,或者它们的组合也可以形成第三延伸部。
在上述的各实施方式以及各变形例中,以不具有旁路二极管的例子进行了说明。但是,串联太阳能电池也可以包含旁路二极管。
在上述的第三实施方式中,以串联连接有多个串联模块的串联太阳能电池的例子进行了说明。但是,多个串联模块的连接并不限定于串联连接。例如,多个串联模块的连接可以仅为并联连接,也可以串联连接和并联连接混合存在。
在第三实施方式中,以第一负极端子20N和第二正极端子30P设置于串联太阳能电池Sb1、第一正极端子20P和第二负极端子30N设置于串联太阳能电池Sb6的例子进行了说明。但是,第一负极端子20N、第一正极端子20P、第二正极端子30P、以及第二负极端子30N也可以根据多个串联模块的连接结构而设置于多个串联模块中的任一个。
在上述第三实施方式中,以多个串联模块均具有与串联太阳能电池1相同的结构的例子进行了说明。但是,多个串联模块也可以包含不同结构的串联模块。例如,作为串联模块,可以包含上述的第二实施方式的串联太阳能电池、第一~第八变形例的串联太阳能电池,也可以包含除此以外的串联太阳能电池。
在上述的第三实施方式中,以多个串联模块分别具有4个外部输出端子、第一正极端子20P、第一负极端子20N、第二正极端子30P、以及第二负极端子30N以外的外部输出端子彼此电连接的例子进行了说明。即,在第三实施方式中,作为多个串联模块,分别构成可独立使用的串联太阳能电池。但是,多个串联模块也可以是不具有能够将它们分别单独使用的4个外部输出端子的结构。即,多个串联模块也可以不具有第一正极端子20P、第一负极端子20N、第二正极端子30P、以及第二负极端子30N以外的外部输出端子。
根据以上说明的至少一个实施方式,能够提供一种串联太阳能电池,具备:顶部单电池串,多个顶部单电池电连接而成;底部单电池串,以在从所述顶部单电池的厚度方向观察的俯视观察时与所述顶部单电池串重叠的方式配置,由多个底部单电池电连接而成;顶部单电池模块,电连接有多个所述顶部单电池串;第一串连接部,具有在所述俯视观察时延伸至所述顶部单电池模块的外侧的第一延伸部;底部单电池模块,电连接有多个所述底部单电池串;以及第二串连接部,具有在所述俯视观察时延伸至所述底部单电池模块的外侧的第二延伸部,所述第一延伸部和所述第二延伸部在所述俯视观察时相互分离地配置,因此能够通过简单的结构提高顶部单电池模块与底部单电池模块的绝缘性。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,同样包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
Claims (13)
1.一种串联太阳能电池,具备:
顶部单电池串,由多个顶部单电池电连接而成;
底部单电池串,以在从所述顶部单电池的厚度方向观察的俯视观察时与所述顶部单电池串重叠的方式配置,由多个底部单电池电连接而成;
顶部单电池模块,电连接有多个所述顶部单电池串;
第一串连接部,具有在所述俯视观察时延伸到所述顶部单电池模块的外侧的第一延伸部;
底部单电池模块,电连接有多个所述底部单电池串;以及
第二串连接部,具有在所述俯视观察时延伸到所述底部单电池模块的外侧的第二延伸部,
所述第一延伸部和所述第二延伸部在所述俯视观察时相互分离地配置。
2.根据权利要求1所述的串联太阳能电池,其中,还具备:
第一正极端子,与所述顶部单电池模块的正极电连接;
第一负极端子,与所述顶部单电池模块的负极电连接;
第二正极端子,与所述底部单电池模块的正极电连接;以及
第二负极端子,与所述底部单电池模块的负极电连接,
所述第一正极端子、所述第一负极端子、所述第二正极端子或所述第二负极端子、或者它们的组合具有在所述俯视观察时延伸到所述顶部单电池模块的外侧或者所述底部单电池模块的外侧的第三延伸部,
所述第三延伸部在所述俯视观察时与所述第一延伸部以及所述第二延伸部中的任一个分离地配置。
3.根据权利要求1或2所述的串联太阳能电池,其中,
所述多个顶部单电池和所述多个底部单电池各设置相同数量,所述多个顶部单电池分别在所述厚度方向上与所述多个底部单电池中的一个相互对置地配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述顶部单电池串具有在与所述底部单电池串对置的面的相反侧的面侧设置的第一电极部,多个所述顶部单电池串通过所述第一电极部而电连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述多个顶部单电池分别具有在与多个所述底部单电池对置的面的相反侧的面侧设置的第一单电池电极,
所述多个顶部单电池串各自中的所述多个顶部单电池在所述第一单电池电极处相互电连接。
6.根据权利要求5所述的串联太阳能电池,其中,
还具备第一单电池连接部,该第一单电池连接部将多个所述顶部单电池串各自中的所述多个顶部单电池的所述第一单电池电极电连接,
多个所述顶部单电池串各自中的所述多个顶部单电池通过所述第一单电池连接部而并联连接,
多个所述顶部单电池串通过利用所述第一串连接部将多个所述顶部单电池串中的在所述俯视观察时彼此相邻地配置的所述顶部单电池串彼此电连接而串联连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述底部单电池串具有第二电极部,该第二电极部设置在与多个所述顶部单电池串对置的面的相反侧的面侧,多个所述底部单电池串通过所述第二电极部而电连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述多个底部单电池分别具有在与多个所述顶部单电池对置的面的相反侧的面侧设置的第二单电池电极,
所述多个底部单电池串各自中的所述多个底部单电池在所述第二单电池电极中相互电连接。
9.根据权利要求8所述的串联太阳能电池,其中,
还具备第二单电池连接部,该第二单电池连接部将多个所述底部单电池串各自中的所述多个底部单电池的所述第二单电池电极电连接,
多个所述底部单电池串各自中的所述多个底部单电池通过所述第二单电池连接而串联连接,
多个所述底部单电池串通过利用所述第二串连接部将多个所述底部单电池串中的在所述俯视观察时彼此相邻地配置的所述底部单电池串彼此电连接而串联连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述第二延伸部比所述第一延伸部长。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
在所述俯视观察时,所述第一延伸部与所述第二延伸部在所述俯视观察时不重叠,且在所述俯视观察时在多个所述顶部单电池串的排列方向上彼此相邻地配置。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
在所述俯视观察时,所述第二延伸部从外侧夹着所述第一延伸部而配置。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的串联太阳能电池,其中,
所述顶部单电池模块和所述底部单电池模块具有多个在所述厚度方向上重叠的串联模块,
多个所述串联模块中的所述顶部单电池模块彼此电连接,
多个所述串联模块中的所述底部单电池模块彼此电连接,
将所述顶部单电池模块的整体发电输出取出的正极端子是与多个所述串联模块的任一个串联模块中的所述顶部单电池模块的正极电连接的第一正极端子,
将所述顶部单电池模块的整体发电输出取出的负极端子是与多个所述串联模块的任一个串联模块中的所述顶部单电池模块的负极电连接的第一负极端子,
将所述底部单电池模块的整体发电输出取出的正极端子是与多个所述串联模块的任一个串联模块中的所述底部单电池模块的正极电连接的第二正极端子,
将所述底部单电池模块的整体发电输出取出的负极端子是与多个所述串联模块的任一个串联模块中的所述底部单电池模块的负极电连接的第二负极端子。
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