JP2001237449A - 太陽電池パネルおよびその製造方法 - Google Patents

太陽電池パネルおよびその製造方法

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JP2001237449A JP2000045676A JP2000045676A JP2001237449A JP 2001237449 A JP2001237449 A JP 2001237449A JP 2000045676 A JP2000045676 A JP 2000045676A JP 2000045676 A JP2000045676 A JP 2000045676A JP 2001237449 A JP2001237449 A JP 2001237449A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人の目を和ませること等が可能なディスプレ
イ機能を付加した多機能な太陽電池パネルを提供するこ
とを主要な目的とする。 【解決手段】 太陽電池パネル13は、裏面が異なる色
に着色された太陽電池モジュール12を多数縦横方向に
配列させてアレイ構成したものである。太陽電池モジュ
ール12は、発電領域内に透光性開口部10を設けた太
陽電池を複数個まとめ、裏面側を透明な封止材料で覆っ
てなる。太陽電池モジュール12が、当該太陽電池パネ
ル13の裏面に、文字、図形、模様等が表示されるよう
に、配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、太陽電
池パネルに関するものであり、より特定的には、太陽光
発電システムに使用され、発電機能に加えて、光の一部
を裏面側へ透過させる採光機能をも有する光透過型の太
陽電池モジュールを縦横方向に配列させてアレイ構成し
た太陽電池パネルに関する。この発明は、また、そのよ
うな太陽電池パネルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の太陽電池パネルにおいては、使用
されている太陽電池モジュールの表面色が、たとえば、
結晶系の場合は、黒や青紫、アモルファス系の場合は、
茶色等に限定されていて、そのパネル面が1色で構成さ
れているのが通常である。その結果、そのような太陽電
池モジュールで構成した太陽電池パネルは、非常に殺風
景で、味気ない印象しか、人に与えず、無味乾燥なもの
となっているという問題点があった。
【0003】そこで、特開平8−107230号公報に
は、反射防止膜の厚みや屈折率を変えたり、または反射
防止膜を多数形成することにより、太陽電池モジュール
の表面色をさまざまなものにし、パネル面に文字や図形
等を表示した太陽電池パネルが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように受
光面の反射防止膜の屈折値の最適値をずらす、というこ
とは、発電効率の低下を避けることができない。また、
発電機能に加えて、採光機能を有した光透過型の太陽電
池モジュールを用いた太陽電池パネルを窓や屋根等に設
置させる場合、裏面は屋内から見えるため、特にパネル
表面側よりも、裏面側のデザインが重視されてくる。し
かし、裏面色は1色で、開口率も1種類に限定され、採
光機能のみに留まっているのが現状である。
【0005】それゆえに、この発明の目的は、パネル表
面側よりも裏面側のデザインが重視されてくる光透過型
の太陽電池モジュールを用いた太陽電池パネルにおい
て、パネル裏面をデザイン的に構成することができるよ
うに改良された太陽電池パネルを提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る太陽電池
パネルは、裏面が異なる色に着色された太陽電池モジュ
ールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成してなるも
のである。上記太陽電池モジュールは、発電領域内に透
光性開口部を設けた太陽電池を複数個まとめ、裏面側を
透明な封止材料で覆ってなる。上記裏面が異なる色に着
色された太陽電池モジュールを、当該太陽電池パネルの
裏面に、文字、図形、模様等が表示されるように、配列
している。
【0007】この発明の他の局面に係る太陽電池パネル
は、太陽電池モジュールを多数縦横方向に配列させてア
レイ構成したものである。上記太陽電池モジュールは、
発電領域内に透光性開口部を設けた太陽電池を複数個ま
とめ、裏面側を透明な封止材料で覆ってなる。上記太陽
電池モジュールのそれぞれにおいて、上記透光性開口部
の上記太陽電池モジュールに対する面積比である開口率
は、1〜50%の範囲に選ばれている。上記開口率を異
ならせることにより、当該太陽電池パネルの裏面に、文
字や図形や模様等を表示している。
【0008】この発明の好ましい実施態様によれば、裏
面が異なる色に着色された太陽電池モジュールを組合わ
せ、上記文字や図形や模様等を表示している。
【0009】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記着色は、下記(a)、(b)、(c)および
(d)の群からなる手段により行なわれている。
【0010】(a) 上記太陽電池に含まれている裏面
電極層上に形成された着色レジスト膜。
【0011】(b) 上記太陽電池モジュールの裏面に
塗装された塗料。 (c) 上記太陽電池モジュールの裏面に固着された着
色フィルム。
【0012】(d) 上記太陽電池モジュールの裏面に
固着されたエチレン−酢酸ビニル(以下EVAという)
フィルム。
【0013】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記開口率の同じ太陽電池モジュール同士が、直列
接続されている。
【0014】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記開口率の同じ太陽電池モジュール同士を直列接
続することにより、モジュール群を形成し、上記開口率
の異なる太陽電池モジュールのモジュール群同士を並列
接続している。
【0015】この発明の他の局面に係る太陽電池パネル
の製造方法においては、まず、発電領域内に透光性開口
部が設けられた太陽電池を複数個まとめ、表面側を透明
な封止材料で覆ってなる、裏面が異なる色に着色された
複数個の太陽電池モジュールを準備する。上記裏面の色
が異なる複数個の太陽電池モジュールを、当該太陽電池
パネルの裏面に、文字、図形、模様等が表示されるよう
に縦横方向に配列させてアレイ構成する。
【0016】この発明のさらに他の局面に係る太陽電池
パネルの製造方法においては、まず、発電領域内に透光
性開口部を設けた太陽電池を複数個まとめ、裏面を透明
な封止材料で覆ってなる、複数個の太陽電池モジュール
を準備する。複数個の上記太陽電池モジュールを、縦横
方向に配列させてアレイ構成する。上記太陽電池モジュ
ールのそれぞれにおいて、上記透光性開口部の上記太陽
電池モジュールに対する面積比である開口率を1〜50
%の範囲に選び、上記開口率が異なる複数個の太陽電池
モジュールを、当該太陽電池パネルの裏面に文字や図形
や模様等が表示されるように、上記アレイ構成を行なっ
たことを特徴とする。
【0017】この発明の好ましい実施態様によれば、上
記太陽電池モジュールは、裏面が異なる色に着色されて
いる。
【0018】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記着色は、下記(a)、(b)、(c)および
(d)の群から選ばれる方法により行なわれている。
【0019】(a) 上記太陽電池に含まれている裏面
電極層上に着色レジスト膜を形成する方法。
【0020】(b) 上記太陽電池モジュールの裏面に
塗料を塗装する方法。 (c) 上記太陽電池モジュールの裏面に着色フィルム
を固着する方法。
【0021】(d) 上記太陽電池モジュールの裏面
に、EVAフィルムを固着する方法。この発明のさらに
好ましい実施態様によれば、上記開口率の同じモジュー
ル同士を直列接続する工程を、さらに含む。
【0022】この発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、上記開口率の同じモジュール同士を直列接続するこ
とにより、モジュール群を形成し、上記開口率の異なる
モジュールのモジュール群同士を並列接続する工程を、
さらに含む。
【0023】
【発明の実施の形態】本実施の形態では、透明基板上に
少なくとも透明電極層、光電変換層および裏面電極層
を、この順で積層させ、発電領域内に透光性開口部を設
けた複数の太陽電池セルを形成し、透明な裏面封止材料
で覆った光透過型太陽電池モジュールを多数縦横方向に
配列させてアレイ構成した太陽電池パネルにおいて、裏
面色が異なる色に着色された太陽電池モジュールを組合
わせてパネル裏面に文字や図形や模様等を表示してい
る。本実施の形態によれば、裏面の着色を任意の色とす
ることができるので、十分なデザインを表現することが
できる。もちろん、裏面への着色なので発電効率を低下
させることはない。
【0024】また、透明基板上に少なくとも透明電極
層、光電変換層および裏面電極層をこの順で積層させ、
発電領域内に透光性開口部を設けた複数の太陽電池セル
を形成し、透明な裏面封止材料で覆った光透過型太陽電
池モジュールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成し
た太陽電池パネルにおいて、上記開口率が1〜50%で
ある開口率の異なる太陽電池モジュールを組合わせて、
パネル裏面に文字や図形や模様等を表示している。
【0025】本発明によれば、開口率を大きくすると採
光率が高くなり、裏面色が明るい(薄い)色に、開口率
を小さくすると採光率が低くなり、裏面色が暗い(濃
い)色に見えることを利用し、裏面色を1色に限定し
て、グラデーション等のデザインを表現することができ
る。
【0026】さらに、上記開口率が1〜50%である開
口率の異なった光透過型太陽電池モジュールを多数縦横
方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パネルにおい
て、裏面色が異なる色に着色された太陽電池モジュール
を組合わせてパネル裏面に文字や図形や模様等を表示し
ている。
【0027】本実施の形態によれば、モジュールの裏面
色と開口率を任意に変化させることによって、多種の異
なった原色とその濃淡を組合わすことが可能となり、よ
り緻密なフルカラーでのデザインを表現することができ
る。
【0028】上記着色は裏面電極層上に塗布され乾燥さ
せた着色レジスト膜によってなされているのが好まし
い。レジスト膜の塗布工程は、光透過型太陽電池モジュ
ールの製造工程において、透光性開口部をエッチング除
去するためと裏面電極の酸化防止のための従来工程なの
で、レジストに顔料を加えた着色レジストによる着色
は、製造工程を複雑化するものではない。
【0029】上記着色は、裏面に塗装された塗料によっ
てなされていてもよい。塗料は色の種類が豊富であり、
安価な上、簡易に着色が可能である。
【0030】また上記着色は、裏面に固着された着色フ
ィルムによってなされていてもよい。着色フィルムの場
合は、それ自体で裏面を封止できるため、合わせガラス
等の構造にする必要がなく、軽量化が実現できる。
【0031】さらに、上記着色は裏面に固着されたEV
Aフィルムによってなされていてもよい。EVAの使用
は、モジュールの製造において、従来工程により、製造
工程を複雑化するものではない。
【0032】また、開口率が異なるモジュールは、集積
段数が等しい場合、動作電流が単一セル面積に比例して
変化するために、開口率に応じて異なり、これらを直接
接続すると、各モジュールの動作点が最大動作点からず
れることになる。したがって、上記開口率が1〜50%
である開口率の異なった光透過型太陽電池モジュールを
多数縦横方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パネ
ルにおいては、各モジュールの最大電力を得るために、
上記開口率の同じモジュール同士を直列接続する。
【0033】また、上記開口率の同じモジュール同士を
直列接続することにより、モジュール群を形成し、上記
開口率の異なるモジュールのモジュール群同士を並列接
続してもよい。
【0034】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。
【0035】実施例1 本実施例1は、モジュールの裏面を、着色レジストによ
り、着色した場合である。
【0036】図1は、光透過型薄膜太陽電池の断面図で
ある。太陽電池は、予め透明導電層2を形成したガラス
基板1を備える。まず、YAG基本波レーザを用いて、
透明導電層2のパターニングを行なう。レーザ光をガラ
ス面から入射させることにより、透明導電層2は短冊状
に分離されて、透明導電層の分離ライン7が形成され
る。
【0037】この後、当該基板を純水で洗浄し、光電変
換層3をプラズマCVD装置により形成する。
【0038】光電変換層は、p層、i層、n層のアモル
ファスシリコンからなり、合計の膜厚は100〜600
nm程度である。次に、YAG SHGレーザにより、
光電変換層3のパターニングを行なう。レーザ光を、ガ
ラス面から入射させることにより、光電変換層3は短冊
状に分離されて、光電変換層分離ライン8が形成され
る。
【0039】この後、透明電極層4と金属電極層5から
なる裏面電極層をスパッタリング装置により形成する。
透明電極層4は、ZnOを100nm、金属電極層5は
Agを500nm積層させて形成する。
【0040】次に、顔料により任意の色に着色された着
色レジスト膜6を、裏面電極上に1〜10μmの厚さで
スプレー方式で塗布し、乾燥炉で乾燥させた。
【0041】さらに、YAG SHGレーザにより、裏
面電極層のパターニングを行なった。レーザ光をガラス
面から入射させることにより、裏面電極層4,5は、短
冊状に分離されて裏面電極層分離ライン9が形成され
る。
【0042】その後、YAG SHGレーザにより、発
電領域内に透光性開口部10を形成するためのパターニ
ングを行なった。透光性開口部10を不連続のライン形
状にするために、マスクを用いて、レーザ光をガラス面
から入射させた。これによって、透光性開口部10が形
成される。このときに、透光性開口部10の本数や長さ
を変えることにより、開口率を自由に調節できる。本実
施例では、開口率を10%とした。次に、透光性開口部
10の形成後、酸系および硫化鉄系のエッチング液によ
り、裏面電極膜の残滓を除去した。
【0043】その後、裏面側にEVAを接着剤として、
同サイズのガラスを裏板にして、ラミネートおよびキュ
ア工程を経て、合わせガラス構造にした。端子は、+極
−極をそれぞれ基板の穴からとり、裏板に接着した端子
ボックスを経由して、取出せるようにした。
【0044】最後に、周囲にブチルゴムを介して、SU
S製の枠11を取付け、図2に示す、光透過型太陽電池
モジュールを作製した。
【0045】レジスト塗布工程において、数種類の色の
着色レジストを用いることにより、異なる裏面色を呈し
た光透過型太陽電池モジュールを数種類作製した。これ
により作製したモジュール(ガラス基板サイズ:650
nm×455nm)の初期特性の代表値は、AM1.5
(100mW/cm2)において、ISC=0.546
[A]、VOC=54.237[V]、F.F.=0.6
08、Pmax=18.017Wであった。
【0046】なお、本実施例では、光電変換層がシング
ル構造である場合を例にしたが、この発明はこれに限ら
れるものでなく、タンデム構造あるいはトリプル構造の
ように積層されたものでもよい。
【0047】また、レジストの塗布方法として、スプレ
ー方式を用いたが、この発明はこれに限られるものでな
く、ロールコータや印刷等の方法を用いてもよい。
【0048】また、透光性開口部の作製方法において、
レジスト塗布、レーザパターニングおよびエッチング工
程を用いたが、本発明はこの方法に限られるものではな
い。
【0049】このようにして、赤色の着色レジストを用
いて作製した太陽電池モジュール12を90枚と、白色
の着色レジストを用いて作製した太陽電池モジュール1
2を360枚用いて、15×30に配列させてアレイ構
成した太陽電池パネルを設置した。
【0050】図3は、このようにして形成された太陽電
池パネルの裏面図である。裏面に文字を表示すことがで
きた。
【0051】実施例2 着色レジストとして緑色のものを用いた点および以下の
点を除いて、実施例1と同様である。透光性開口部の本
数を変更して、開口率を、5,10,15,20,30
%のモジュールを、それぞれ、45,90,90,9
0,45枚作製した。このようにして作製された太陽電
池モジュール12を、360枚用いて、10×30に配
列させてアレイ構成した太陽電池パネルを設置した。
【0052】図4は、このように構成された太陽電池パ
ネルの裏面図である。裏面に模様を表示することができ
た。開口率が1%未満だと模様がきれいに現われなかっ
た。また、50%を超えると、発電量が小さいという問
題があった。
【0053】実施例3 着色レジストとして、緑色、青色および黄色のものを用
いた点および以下の点を除いて、実施例1と同じであ
る。透光性開口部の本数を変更して、開口率を5,1
0,15,20%のものをそれぞれ作製した。このよう
にして作製した太陽電池モジュール12を360枚用い
て、15×30に配列させてアレイ構成した太陽電池パ
ネルを設置した。
【0054】図5は、このように構成された太陽電池パ
ネルの裏面図である。裏面に文字と模様を表示すること
ができた。
【0055】上記実施例1〜3において、太陽電池モジ
ュール裏面への着色方法として着色レジストを用いた場
合を例示したが、この発明はこれに限られるものでな
く、上記着色は、裏面に塗装された塗料によってなされ
てもよい。また、上記着色は裏面に固着された着色フィ
ルムによってなされてもよい。また、上記着色は、裏面
に固着されたEVAフィルムによってなされてもよい。
【0056】上記実施例2,3においては、開口率の異
なった数種類の太陽電池モジュールを用いて、太陽電池
アレイを構成することになるが、開口率が異なるモジュ
ールは集積段数が等しい場合は、動作電流が、単一セル
面積に比例して、変化するために、開口率に応じて動作
電流が異なり、これらを直列接続すると、各モジュール
の動作点が最大動作点からずれることになる。したがっ
て、上記開口率の異なった光透過型太陽電池モジュール
を多数縦横方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パ
ネルにおいては、各モジュールの最大電力を得るため
に、上記開口率の同じモジュール同士を直列接続し、モ
ジュール群を形成し、開口率の異なるモジュール群同士
を並列接続することが最適である。
【0057】また、図6に示すように、開口率の異なっ
た太陽電池モジュール121,122,123を縦横に
自由に配置することも可能で、配線14によって、同じ
開口率のモジュール同士を直列に接続し、モジュール群
141(3個の太陽電池モジュール121,121,1
21同士を配線14で接続してなるもの)、モジュール
群142(3個の太陽電池モジュール122,122,
122同士を配線14で接続してなるもの)およびモジ
ュール群143(3個の太陽電池モジュール123,1
23,123同士を配線14で接続してなるもの)を形
成し、それらを並列に接続する。このようにして、自由
に文字等が表示できるパネルができた。
【0058】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。
【0059】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る光透
過型太陽電池パネルによれば、太陽光を屋内に採光する
と同時に、裏面色が異なる太陽電池モジュール、または
開口率の異なる太陽電池モジュールを組合わせて、パネ
ル裏面に文字や図形等を表示したことにより、バラエテ
ィに富んだデザインを、上記パネル裏面に構成すること
ができる。ひいては、人の目を和ませたり、宣伝や広告
のための看板等のさまざまな工夫が可能な、ディスプレ
イ機能を付加した多機能な太陽電池パネルを実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 光透過型薄膜太陽電池の概略断面図である。
【図2】 光透過型太陽電池モジュールの正面図であ
る。
【図3】 実施例1に係る太陽電池パネルの裏面図であ
る。
【図4】 実施例2に係る太陽電池パネルの裏面図であ
る。
【図5】 実施例3に係る太陽電池パネルの裏面図であ
る。
【図6】 本発明に係る太陽電池パネルにおける、太陽
電池モジュールの接続の様子を示す図である。
【符号の説明】
12 太陽電池モジュール、13 太陽電池パネル。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面が異なる色に着色された太陽電池モ
    ジュールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成したも
    のであり、 前記太陽電池モジュールは、発電領域内に透光性開口部
    を設けた太陽電池を複数個まとめ、裏面側を透明な封止
    材料で覆ってなるものであり、 前記裏面が異なる色に着色された太陽電池モジュール
    を、当該太陽電池パネルの裏面に、文字、図形、模様等
    が表示されるように、配列している、太陽電池パネル。
  2. 【請求項2】 太陽電池モジュールを多数縦横方向に配
    列させてアレイ構成したものであり、 前記太陽電池モジュールは、発電領域内に透光性開口部
    を設けた太陽電池を複数個まとめ、裏面側を透明な封止
    材料で覆ってなるものであり、 前記太陽電池モジュールのそれぞれにおいて、前記透光
    性開口部の前記太陽電池モジュールに対する面積比であ
    る開口率は1〜50%の範囲に選ばれており、 前記開口率を異ならせることにより、当該太陽電池パネ
    ルの裏面に文字や図形や模様等を表示している、太陽電
    池パネル。
  3. 【請求項3】 裏面が異なる色に着色された太陽電池モ
    ジュールを組合わせ、前記文字や図形や模様等を表示し
    ている、請求項2に記載の太陽電池パネル。
  4. 【請求項4】 前記着色は、下記(a)、(b)、
    (c)および(d)の群からなる手段により行なわれて
    いる、請求項1または3に記載の太陽電池パネル。 (a) 前記太陽電池に含まれている裏面電極層上に形
    成された着色レジスト膜。 (b) 前記太陽電池モジュールの裏面に塗装された塗
    料。 (c) 前記太陽電池モジュールの裏面に固着された着
    色フィルム。 (d) 前記太陽電池モジュールの裏面に固着されたエ
    チレン−酢酸ビニルフィルム。
  5. 【請求項5】 前記開口率の同じ太陽電池モジュール同
    士が、直列接続されている、請求項2または3に記載の
    太陽電池パネル。
  6. 【請求項6】 前記開口率の同じ太陽電池モジュール同
    士を直列接続することにより、モジュール群を形成し、 前記開口率の異なる太陽電池モジュールのモジュール群
    同士を並列接続する、請求項2または3に記載の太陽電
    池パネル。
  7. 【請求項7】 発電領域内に透光性開口部が設けられた
    太陽電池を複数個まとめ、表面側を透明な封止材料で覆
    ってなる、裏面が異なる色に着色された複数個の太陽電
    池モジュールを準備する工程と、 前記裏面の色が異なる複数個の太陽電池モジュールを、
    当該太陽電池パネルの裏面に、文字、図形、模様等が表
    示されるように縦横方向に配列させてアレイ構成する工
    程と、を備えた太陽電池パネルの製造方法。
  8. 【請求項8】 発電領域内に透光性開口部を設けた太陽
    電池を複数個まとめ、裏面を透明な封止材料で覆ってな
    る、複数個の太陽電池モジュールを準備する第1工程
    と、 複数個の前記太陽電池モジュールを、縦横方向に配列さ
    せてアレイ構成する第2工程と、を備えた太陽電池パネ
    ルの製造方法において、 前記太陽電池モジュールのそれぞれにおいて、前記透光
    性開口部の前記太陽電池モジュールに対する面積比であ
    る開口率を1〜50%の範囲に選び、 前記開口率が異なる複数個の太陽電池モジュールを、当
    該太陽電池パネルの裏面に文字や、図形や模様等が表示
    されるように、前記アレイ構成を行なったことを特徴と
    する、太陽電池パネルの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記太陽電池モジュールは、裏面が異な
    る色に着色されている、請求項8に記載の太陽電池パネ
    ルの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記着色は、下記(a)、(b)、
    (c)および(d)の群から選ばれる方法により行なわ
    れている、請求項7または9に記載の太陽電池パネルの
    製造方法。 (a) 前記太陽電池に含まれている裏面電極層上に着
    色レジスト膜を形成する方法。 (b) 前記太陽電池モジュールの裏面に塗料を塗装す
    る方法。 (c) 前記太陽電池モジュールの裏面に着色フィルム
    を固着する方法。 (d) 前記太陽電池モジュールの裏面に、エチレン−
    酢酸ビニルフィルムを固着する方法。
  11. 【請求項11】 前記開口率の同じモジュール同士を直
    列接続する工程を、さらに含む、請求項7または8に記
    載の太陽電池パネルの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記開口率の同じモジュール同士を直
    列接続することにより、モジュール群を形成し、 前記開口率の異なるモジュールのモジュール群同士を並
    列接続する工程を、さらに含む、請求項7または8に記
    載の太陽電池パネルの製造方法。
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