JP2002111034A - 両面発電型太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面発電型太陽電池モジュールに係り、１セ
ル当たりの発電量を増大させ、セル数を削減してコスト
ダウンや軽量化を図るようにした両面発電型太陽電池モ
ジュールを提供することを目的とする。 【解決手段】 それぞれ一方向に接近させて並べた複数
の両面発電型太陽電池セル１からなる複数のセル列２を
前記一方向に直交する方向に所定のセル列間隔Ａを隔て
て配置し、セル列２の裏面側に反射距離Ｌを隔てて反射
板９を配置し、この反射距離Ｌを、前記セル列間隔Ａ及
び前記一方向に直交する方向のセルの寸法Ｂに対して、
０．１１×Ａ＋０．１５×Ｂよりも大とすることによ
り、両面に光が入射されるセル１の数を増大させて１セ
ル当たりの発電量を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両面発電型太陽電
池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池モジュール（以下、単に
モジュールという。）では、太陽電池セル（以下、単に
セルという。）の間隔を詰めてできるだけ多数のセルを
配置し、各セルがその表側から入射する光エネルギーを
電気に変換するようにしている。

【０００３】一方、セルの表側から入射する光による発
電の他に、セル裏面から入射する光によっても発電され
ることが見いだされ、表裏両面から入射する光により発
電する両面発電型太陽電池セル（以下、両面発電セルと
いう。）が実用化されるに至っている。

【０００４】この両面発電セルを用いた太陽光発電施設
においては、従来のセルと同じように両面発電セルを詰
め込んだモジュールや、これを互いに密接して並べた太
陽電池アレイが設置され、モジュールや太陽電池アレイ
の下縁からその下側に入射し、地面や屋根瓦などで乱反
射された散乱光が両面発電型太陽電池セルの裏面に入射
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このモジュールや太陽
電池アレイが地面や屋根に影を落す部分からの反射光は
弱く、又、少ないので、この影の部分からは両面面発電
セルの裏面にほとんど光が入射しない。このため、セル
１個当たりの発電効率は期待されるほど高められないの
で、片面発電の場合と同じ位のセル数が必要とされ、セ
ル数の削減によるコストダウンやモジュールの軽量化を
図ることがあまり期待できない、という問題ある。

【０００６】本発明は、この従来技術の課題を解決し、
セル１個当たりの発電量を増大させ、セル数を削減して
コストダウンやモジュールの軽量化を図れるようにした
太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、太陽光が透過するように、両面発電型の
正方形状の太陽電池セルを電気的に接続したセル列の間
隔をあけて配置したセル群の両側を透光性材料で保護し
た封止体の裏面側に光反射材を配置した両面発電型太陽
電池モジュールにおいて、封止体の裏面材表面と光反射
材のセル側表面との距離をＬ（ｍｍ）、セル列間隔をＡ
（ｍｍ）、正方形のセルの一辺の長さをＢ（ｍｍ）とし
たとき、この反射距離Ｌを、 Ｌ＞０．１１×Ａ＋０．１５×Ｂ とすることを特徴とする

【０００８】これによれば、モジュールの表側に入射し
た光の一部は直接に両面発電セルの表面に入射し、残り
はセル列の間を透過して反射板に入射する。反射板に入
射した光の一部はセル列の間に向かって反射するが、残
りは両面発電セルの裏面に反射される。

【０００９】ここで、両面発電セルが並ぶセル列の間に
光が透過する部分が配置されているので、モジュールの
全両面発電セルの裏面に同じように光が入射することに
なり、各両面発電セルが同じように裏面からの入射光に
より発電する結果、セル１個当たりの発電量が増大し、
セル数を削減しても充分な発電量が得られるようにな
る。

【００１０】セルを接近させて並べる方向は特に限定さ
れず、水平方向であっても、これと直交する上下方向で
あってもよい。又、市松模様になるように、両面発電セ
ルを千鳥格子状に配置することも可能である。

【００１１】反射板が透光部を透過してきた光を反射す
る反射面は、反射光を散乱させるように粗面であっても
よく、できるだけ多量の光がセル裏面に向かって反射さ
れるように、鏡面であってもよい。

【００１２】ところで、この両面発電セルにおいては、
セル列間隔Ａやセル寸法Ｂと反射距離Ｌとの間にどのよ
うな関係があれば、一定以上の裏面発電効果が得られる
のかが問題となる。

【００１３】ここで、幾何光学的にセル列間隔Ａ、セル
寸法Ｂ及び反射距離Ｌの関係を求めることは可能である
が、実際には、日照方向が時々刻々変化する上、セル列
間に入射する光の散乱性、回折などの影響があって、こ
れらの正確な関係を求めることは容易ではない。

【００１４】そこで、後述するように、ソーラーシュミ
レータ（擬似太陽光）を用いて、セル寸法１００ｍｍ角
の両面発電セルを水平方向に接近させて並べたセル列を
上下方向に異なる間隔を置いて配置した複数種類の透光
性モジュールを試作し、各透光性モジュールの裏面側に
反射距離Ｌを異ならせて反射板を配置し、反射距離Ｌと
出力変化率の関係を測定したところ、どのセル列間隔Ａ
においても、ある点よりも反射距離Ｌが短い範囲では反
射距離Ｌの増減に比例して出力変化率が増減し、その点
よりも反射距離Ｌが大きくなると反射距離Ｌの増減に対
する出力変化率の増減が緩やかになる点があることが分
った。そして、この出力変化率の鈍化が始まる点を屈曲
点と名づけ、この屈曲点におけるセル列間隔Ａと反射距
離Ｌとの関係を求めたところ、反射距離Ｌ（ｍｍ）が
０．１１×Ａ（ｍｍ）＋１５に近似することが判明した
のである。

【００１５】次に、セル列間隔Ａを一定（１００ｍｍ）
にし、セル寸法Ｂと反射距離Ｌとの関係を同様にして求
めると、反射距離Ｌが１１＋０．１５×Ｂ（ｍｍ）に近
似することが分った。

【００１６】つまり、セル列間隔Ａが１００ｍｍ、セル
寸法Ｂが１００ｍｍであれば、反射距離Ｌを２６ｍｍ以
上にすると、反射距離Ｌの増加に対して一定以上の高い
出力特性変化率を得ることができ、セル列間隔Ａを増減
させるとこれに比例して反射距離Ｌを増減させ、セル寸
法Ｂを増減させるとこれに比例して反射距離Ｌを増減さ
せることにより、一定以上の高い出力特性変化率を得る
ことができるのである。

【００１７】言いかえると、反射距離Ｌを０．１１Ａ＋
０．１５Ｂよりも大きくすることにより、裏面からの入
射光による発電の効果が一定以上に顕著になり、出力変
化率は鈍化するが、上述した１セル当たりの発電量が増
大され、セル数を削減してコストダウン及びモジュール
の軽量化を図ることができるようになるのである。

【００１８】

【発明の実施の態様】以下、本発明の一実施例に係る両
面発電型太陽電池モジュールを図面に基づいて具体的に
説明する。

【００１９】図２の正面図に示す本発明の一実施例に係
る両面発電型太陽電池モジュールでは、例えば、いわゆ
るＨＩＴ構造の太陽電池からなる２４個の両面発電セル
１を、一つの平面上で、それぞれ６個ずつ水平方向に接
近させて並べて４列のセル列２が構成され、これらセル
列２が上下方向に順に所定のセル列間隔Ａを置いて並べ
られる。

【００２０】各両面発電セル１は、正面視において、例
えば一辺の長さが１００ｍｍの正方形に形成され、銅箔
に半田めっきを施した銅箔リード線３により、端子ボッ
クス４内に設けられる１対の端子間に直列に接続され
る。

【００２１】図１の断面図に示すように、これら両面発
電セル１と銅箔リード線３とは例えばガラス板からなる
透光性表面材５と例えばポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルムからなる透光性裏面材６との間に例
えばエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）からなる樹脂
７で封止され、これら端子ボックス４、透光性表面材
５、透光性裏面材６及び樹脂７とともに透光性モジュー
ル８を構成する。

【００２２】なお、端子ボックス４は、例えば図２に示
すように、この透光性モジュール８の裏面に固定され、
裏面方向から外部接続線を差込んで端子に接続させるよ
うにしている。

【００２３】図１に示すように、この透光性モジュール
８の裏面側には所定の反射距離Ｌを隔てて反射板９が配
置され、これら透光性モジュール８と反射板９の周縁部
に例えば押出しアルミ型材からなるフレーム１０が例え
ば接着により固定される。

【００２４】この反射板９は例えば鋼板などの不燃材で
構成され、透光性モジュール８に対向する面は、両面発
電セル１が並ぶ面に平行に配置され、反射面１１として
白色塗装されている。

【００２５】そして、これら透光性モジュール８と、反
射板９と、これらを組込んだフレーム１０とで本実施例
に係る両面発電型太陽電池モジュールが構成される。

【００２６】前記フレーム１０は、従来では各セル列２
の間に同じセル列２を配置して合計４８個の両面発電セ
ル１を一列に６個、上下８列に並べているモジュールに
用いていたものと同じ外形寸法を有するものであり、フ
レーム１０の中に２４個の両面発電セル１を用いるこの
実施例は従来の約５０％の両面発電セル１を用いている
ことになり、約５０％の両面発電セル１が削減されるこ
とになる。

【００２７】さて、このモジュールに太陽光が入射する
と、その一部分は直接に各両面発電セル１に表側から入
射し電気に変換される。残りの太陽光はセル列２の間を
透過して反射板９に入射し、反射面１１で反射される。
この反射光の一部は先に通ってきたセル列２の間やその
他のセル列２の間を通って表側に出射するが、この反射
光の少なくとも一部は両面発電セル１の裏面に入射し、
電気に変換される。

【００２８】ここで、各セル列２が所定のセル列間隔Ａ
を隔てて配置されているので、モジュールの各両面発電
セル１の裏面に同じように光が入射することになり、各
両面発電セル１が同じように裏面から入射した光により
発電する結果、セル１個当たりの発電量が増大し、セル
数を削減しても充分な発電量が得られるようになるので
ある。

【００２９】この実施例の太陽電池出力は約６１Ｗにな
り、上述した４２個の両面発電セル１を用いた従来の片
面発電型モジュールの太陽電池出力が約９０Ｗであるの
に対して、約６７．８％の出力が得られたのであり、明
らかにセル１個当たりの発電量が高められている。従っ
て、所要の出力を得るに要するセル数を削減して、コス
トダウンを図ることができると共に、モジュールの軽量
化を図ることができるのである。

【００３０】ところで、この実施例において、セル寸法
Ｂを１００ｍｍとし、セル列間隔Ａを１６ｍｍ、３３ｍ
ｍ、５６ｍｍ、１００ｍｍと異ならせた４種類の透光性
モジュール８を試作し、各透光性モジュール８の裏面と
反射板９の反射面１１との距離、即ち、反射距離Ｌを異
ならせて、ソーラーシュミレータを用いて反射距離Ｌと
出力変化率の関係を測定したところ、図３の特性図に示
すように、どのセル列間隔Ａにおいても、ある点よりも
反射距離Ｌが長くなると反射距離Ｌの増減に対する出力
変化率の増減が緩やかになる点（○印で示す。）がある
ことが分った。そして、この出力変化率の鈍化が始まる
点を屈曲点と名づけ、この屈曲点におけるセル列間隔Ａ
と反射距離Ｌとの関係を求めたところ、図５の関係図に
示すように反射距離Ｌ（ｍｍ）が０．１１Ａ（ｍｍ）＋
１５に近似することが判明したのである。

【００３１】反射板９を鉄板と白色スチロールシートと
の積層体で構成し、白色スチロールシートで反射面１１
を構成した場合についても同様の測定をしたところ、図
４の特性図に示すようにどのセル列間隔Ａにおいても、
ある点よりも反射距離Ｌが長くなると反射距離Ｌの増減
に対する出力変化率の増減が緩やかになる屈曲点があ
り、この屈曲点におけるセル列間隔Ａと反射距離Ｌとの
関係を求めると、図５に示すように反射距離Ｌ（ｍｍ）
が０．１１Ａ（ｍｍ）＋１５に近似すること、即ち、数
式１が成り立つことが判明したのである。

【００３２】

【数１】Ｌ≒０．１１Ａ＋１５

【００３３】更に、セル列間隔Ａを１００ｍｍに固定
し、セル寸法Ｂを異ならせた複数種類の透光性モジュー
ル８を試作し、同じようにソーラーシュミレータを用い
てセル寸法Ｂと反射距離Ｌとの関係を求めたところ、反
射距離Ｌが１１＋０．１５Ｂ（ｍｍ）に近似すること、
即ち、数式２が成り立つことが判明した。

【００３４】

【数２】Ｌ≒１１＋０．１５Ｂ

【００３５】つまり、数式１より、セル寸法Ｂを固定す
ると、屈曲点ではセル列間隔Ａに反射距離Ｌが比例する
ことが判明したのであり、数式１、右辺第２項の定数項
はセル寸法１００ｍｍの時の数式２、右辺第２項の値で
あること、又、数式２より、セル列間隔Ａを固定する
と、屈曲点ではセル寸法Ｂに反射距離Ｌが比例すること
が判明したのであり、数式２、右辺第１項の定数はセル
列間隔１００ｍｍの時の数式１、右辺第１項の値であ
る。

【００３６】したがって、これらの数式１、２より、

【００３７】

【数３】Ｌ≒０．１１A＋０．１５B

【００３８】なる近似式が矛盾無く導かれる。

【００３９】この近似式が成り立つ屈曲点よりも反射距
離Lが長くなると、反射距離Lの増減に対する出力変化率
の増減が小さくなるが、このことは出力が最大出力に漸
近していることを意味し、各両面発電セル１の発電量は
一定以上に達している。従って、

【００４０】

【数４】L＞０．１１A＋０．１５B

【００４１】という関係が成り立つ範囲では、両面発電
セル１の１個当たり発電量が十分に増大され、上述した
セル数を削減して、コストダウン及び軽量化を図ること
ができるなどの効果を確実に得られるのである。

【００４２】また、明らかな特性向上、即ち１０％以上
の向上が見込めるセル列間隔としては１０ｍｍ程度であ
る。従って、Ａ＞１０ｍｍにするのが好ましい。

【００４３】また、正方形のセルの１辺の長さＢについ
ては、太陽電池セルサイズは、生産性、汎用性から１０
０ｍｍ〜１２５ｍｍ角程度のサイズが主流であり、この
サイズを大きくはずれるサイズにおいては、低コスト化
から逸脱する。従って、正方形セルの１辺の長さＢは５
０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度が好ましい。

【００４４】なお、本実施例においては、フレーム１０
に平板状の反射板９を支持させるようにしているが、反
射板９の形状は平板状に限定されず、例えば図６の断面
図に示すように、鉄板、ステンレス鋼板を含む鋼板、ア
ルミ板などの不燃材をプレス加工などにより皿状に形成
した反射板９を用い、その皿縁部を透光性モジュール８
の裏面に接着などにより固定し、その皿底面を反射面１
１として利用するようにしてもよい。この場合には、フ
レーム１０を省略できる他、透光性モジュール８の透光
性裏面材６も省略することができる。

【００４５】又、本実施例では、図２に示すように、両
端のセル列２とフレーム１０との間には大きな隙間を開
けず、又、各セル列２の両端の両面発電セル１とフレー
ム１０との間にはほとんど隙間がないようにしている
が、例えば図７の正面図に示すように、両端のセル列２
とフレーム１０との間や、各列の両端の両面発電セル１
とフレーム１０との間にセル列間隔Aと同程度以上の間
隔を置くようにしてもよい。

【００４６】この場合にセル列間隔Aを３０ｍｍ、６０
ｍｍ、１００ｍｍと異ならせ、セル列間隔Aをパラメー
タとする両端のセル列２とフレーム１０との間隔、即
ち、外周間隔Xに対する出力変化率の関係は図８の特性
図に示すとおりであり、この一方の端のセル列２とフレ
ーム１０との間から裏面側に入った光が反射面で反射し
てこのセル列２の各両面発電セル１の裏面に入射して電
気に変換される結果、発電量が増大することが示されて
いる。

【００４７】又、この場合に、図９の断面図に示すよう
に、両端のセル列２よりも外側の反射面１１の部分１０
ａを傾斜させて、両端のセル列２とフレーム１０との間
から透光性モジュール８を透過した光が両端のセル列２
の裏面に収束されるように構成すると、両端のセル列２
とフレーム１０との間を透過した光をより効果的に両端
のセル列２の裏面に入射させることができる。

【００４８】更に、本実施例では、両面発電セル１を水
平方向に密接させてセル列２を構成しているが、この方
向と直角の上下方向に両面発電セル１を密接させて、上
下方向に伸びるセル列２を形成し、このセル列２を水平
方向にセル列間隔Aを開けて並べるようにしてもよく、
例えば図１０の正面図に示すように、両面発電セル１を
千鳥格子状に並べて市松模様を形成するようにしてもよ
いのである。

【００４９】もちろん、以上に説明した両面発電型太陽
電池モジュールは、その面を水平にして設置してもよ
く、傾斜させて設置してもよく、直立させて設置しても
よいのである。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の太陽電
池モジュールは、複数の両面発電型太陽電池セルからな
る複数のセル列を所定のセル列間隔Ａを挟んで配置し、
これらセル列の裏面側に反射距離Ｌを隔てて反射板を配
置し、この反射距離Ｌを、前記セル列間隔Ａ及び前記一
方向に直交する方向の前記セルの寸法Ｂに対して、０．
１１×Ａ＋０．１５×Ｂよりも大とするので、セル列の
間を透過し、反射板で反射させた光が確実に各セル列の
裏面に入射するようになる。従って、表裏両面から入射
する光で発電する両面発電セルの数が従来に比べると飛
躍的に増大し、両面発電セル１個当たりの発電量が高め
られる。

【００５１】その結果、モジュール１枚当たりのセル数
を少なくして、モジュールの価格を安価にでき、又、モ
ジュールを軽量化することができるなどの効果を得るこ
とができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の断面図である。

【図２】図２は、本発明の正面図である。

【図３】図３は、本発明の反射距離−出力変化率特性図
である。

【図４】図４は、本発明の反射距離−出力変化率特性図
である。

【図５】図５は、本発明のセル列間隔―反射距離関係図
である。

【図６】図６は、本発明の断面図である。

【図７】図７は、本発明の正面図である。

【図８】図８は、本発明の外周間隔−出力変化率特性図
である。

【図９】図９は、本発明の断面図である。

【図１０】図１０は、本発明の正面図である。

【符号の説明】

１ 両面発電型太陽電池セル（両面発電セル） ２ セル列 ７ 樹脂 ９ 反射板 １０ フレーム Ａ セル列間隔 Ｂ セルの寸法 Ｌ 反射距離

フロントページの続き (72)発明者 中谷 志穂美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 BA03 EA02 JA04 JA09 JA14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光が透過するように、両面発電型の
   正方形状の太陽電池セルを電気的に接続したセル列の間
   隔をあけて配置したセル群の両側を透光性材料で保護し
   た封止体の裏面側に光反射材を配置した両面発電型太陽
   電池モジュールにおいて、封止体の裏面材表面と光反射
   材のセル側表面との距離をＬ（ｍｍ）、セル列間隔をＡ
   （ｍｍ）、正方形のセルの一辺の長さをＢ（ｍｍ）とし
   たとき、この反射距離Ｌを、 Ｌ＞０．１１×Ａ＋０．１５×Ｂ とすることを特徴とする両面発電型太陽電池モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 セルが封入された板状の樹脂の周縁部に
   固定されるフレームと両端のセル列との間にセル列間と
   同等の距離が置かれる請求項１に記載の両面発電型太陽
   電池モジュール。
3. 【請求項３】 反射板が不燃材からなる請求項１又は２
   に記載の両面発電型太陽電池モジュール。