JP2002343996A

JP2002343996A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2002343996A
Application number: JP2001144807A
Authority: JP
Inventors: Harutaka Taniguchi; 春隆谷口; Yujiro Watanuki; 勇次郎綿貫; Koji Shimizu; 康次清水; Masahiro Osawa; 正弘大澤; Shigeru Maruyama; 茂丸山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】主配線端部取り出し穴の面積をできる限り低
減して水侵入に対する長期信頼性の向上を図り、かつ太
陽電池セルの損傷防止を図った太陽電池モジュールを提
供する。【解決手段】表面保護部材２と裏面保護部材９との間
に、太陽電池を接着性樹脂３により封止してなり、主配
線８，８ａを裏面保護部材を貫通させ、この貫通部近傍
に設けた端子箱１１内の接続端子１２を介して外部リー
ド線１４に電気的に接続してなる太陽電池モジュールに
おいて、主配線貫通部は、少なくとも主配線が貫通可能
な断面積を有する矩形断面を有する切り込み穴１００と
し、２つの主配線を、それぞれ一端を前記貫通部位に設
け他端を貫通部から互いに離れた太陽電池の所定部位に
設けて互い違いに平行に配設し、さらに、前記各一端
を、前記切り込み穴１００の長辺方向に隣接して設けて
なるものとする。

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、太陽電池モジュ
ール、特に、太陽電池で発生した電力を外部に取り出す
電力リード引き出し貫通部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。同一基板上に形成され
た複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池
（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。

【０００３】薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コスト
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建
物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般
住宅用にも需要が広がってきている。

【０００４】近年では、プラスチックフィルムを用いた
フレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられ
ており、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロー
ル方式やステップロール方式の製造方法により大量生産
が可能となっている。

【０００５】上記薄膜太陽電池モジュールとして、電気
絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池
を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電
池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けた
ものが知られている。前記太陽電池モジュールの一例に
関して模式的に示した構成図を、図１２に示す。

【０００６】図１２に示す太陽電池モジュールは、例え
ばガラスからなる表面保護部材４１１と鋼板あるいは金
属箔にプラスチックフィルムが両面または片面に張り合
わされた金属箔付き防湿シートからなる裏面保護部材４
２１とアルミニウム材からなる枠体４１０との間に、複
数の太陽電池素子が直列または並列に接続された太陽電
池４１２が、ＥＶＡなどの透明な接着性樹脂４１３を介
して樹脂封止されている。

【０００７】複数の太陽電池素子が直列または並列に接
続された太陽電池４１２の電力リード外部取出し用プラ
ス端子４１５および外部取出し用マイナス端子４１６に
は、主配線としての内部リード線４１７が半田にて固定
され、この内部リード線４１７は、裏面保護部材４２１
を貫通して裏面保護部材外部に設置された端子箱４１９
内に導かれ、この端子箱内において、内部リード線４１
７は外部リード線４１８に電気的に接続されて、太陽電
池４１２で発生した電力を外部に取出す構造となってい
る。

【０００８】端子箱４１９は、水分の侵入を防ぐため、
内部リード線４１７取出しのための貫通部４２０を塞ぐ
ように接着剤にて裏面保護部材４２１に固定され、貫通
部を密封する。

【０００９】図９ないし図１１は、前記太陽電池モジュ
ールの電力リードとしての主配線の引き出し部の構成に
着目した従来の太陽電池モジュールの説明図であり、図
９は、説明の便宜上、２個の太陽電池を備えた場合の太
陽電池モジュールの模式的平面図、図１０は、主配線の
部分図、図１１は、図９のＡ−Ａ線に沿う部分拡大断面
図を示す。

【００１０】図９ないし図１１に基づき、太陽電池モジ
ュールの製造方法、主に主配線の引き出し方法につい
て、以下に述べる。

【００１１】まず、図１１に示すように、表面保護部材
２の上に、透明の接着性樹脂３を配置し、２個の太陽電
池セル４および４ａを配置する。

【００１２】次に、導電性リードとしての金属製リボン
リード６を絶縁フイルム７と7ａで積層一体化された負
側主配線８および正側主配線８ａと、導電性接着テープ
１０２と金属リボンリード１０１とからなる従配線８０
とを準備する。

【００１３】次に、２個の太陽電池セルの内側部分で１
番目の太陽電池セル（図９の）のマイナス電極と２番
目の太陽電池セル（図９の）のプラス電極とを、従配
線８０を数カ所に均等配置することにより、電気的およ
び機械的に接続固定する。

【００１４】次に、主配線８および８ａは、太陽電池セ
ル４および４ａと電気的に接続し、太陽電池モジュール
外部へ電力の取り出しを行うが、１番目（図９の）の
太陽電池４ａにおいては、正側主配線８ａの端部を露出
したリボンリード６と太陽電池４ａのプラス電極とを半
田付けで電気的に接続し、セル内側方向の正側主配線８
ａ端部取り出し穴１０の位置で９０度曲げておく。同様
に、２番目（図９の）の太陽電池４においては、負側
主配線８の端部を露出したリボンリード６と太陽電池４
のマイナス電極とを半田付けで電気的に接続し、セル内
側方向の負側主配線８の端部取り出し穴１０の位置で９
０度曲げておく。各々の主配線８および８ａは、対向し
て配置されているため９０度に曲げる必要が有り、ま
た、太陽電池モジュール１の中央位置で絶縁フイルム７
とリボンリード６を外部端子箱１１の端子１２と接続で
きる長さを残している。

【００１５】次の工程で使用する裏面保護部材９と裏面
側の透明接着性樹脂３ａには、予め主配線８および８ａ
（内部リード線）から外部へ電力を取り出すため、主配
線端部取り出し穴１０が、丸型形状（直径５から１０ｍ
ｍ）や角型形状（５から１０ｍｍ角）の穴となるよう
に、金属パンチによる打ち抜きやカッターナイフ等の切
削道具での切り抜きにより形成される。

【００１６】前記主配線８および８ａを、裏面側透明接
着性樹脂３ａと裏面保護部材９の主配線端部取り出し穴
１０をそれぞれ貫通させながら、裏面側透明接着性樹脂
（例えば、ＥＶＡ）３ａ、裏面保護部材９の順に積層す
る。取り出された各々の主配線８および８ａ端部は、次
の真空ラミネート工程でプレスされる為、裏面保護部材
９表面で平行となるようにし、かつ、主配線の引出し位
置を後工程との関係においてあらかじめ確保しておく必
要性から、引出し方向と逆側（即ち、１８０度折り返し
方向）に折り曲げて平坦にしておく。

【００１７】次に、図示しない真空ラミネート機を用
い、前記ＥＶＡを加熱硬化させる。その後、裏面保護部
材９から取り出した主配線８および８ａ端部が、裏面保
護部材９と平行にプレスされたままであるので、これを
垂直方向へ引き起こし、端子箱１１を取り付け、端子箱
１１の端子１２と主配線８および８ａ端部とを半田付け
で電気的に接続する。次に裏面保護部材９の主配線取り
出し穴を塞ぐため及び端子接続部の封止のため、端子箱
１１に封止樹脂を充填し室温硬化させ、太陽電池モジュ
ール１を使用する外部環境の高温高湿に対する信頼性を
確保する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記主配線
の端部取り出し方法においては、下記のような問題があ
った。まず、主配線端部取り出し穴の面積が大きい為、
面積当りおよび侵入距離当りの水分侵入量が大きく、屋
外環境下での長期信頼性の確保が難しい事が判明した。

【００１９】また、主配線を貫通取り出し後、前述のよ
うに１８０度、即ち引出し方向と逆側に曲げるので、そ
の部分が突起になり、真空ラミネート時にこの突起部に
押圧力が集中し、その結果、太陽電池セルに集中的に応
力が作用し、太陽電池セルが損傷して不良品が発生する
事が判明した。

【００２０】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、本発明の課題は、主配線端部
取り出し穴の面積をできる限り低減して水侵入に対する
長期信頼性の向上を図り、かつ太陽電池セルの損傷防止
を図った太陽電池モジュールを提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明においては、透光性表面保護部材と裏面保
護部材との間に、複数個の太陽電池素子を直列または並
列接続した太陽電池を接着性樹脂により封止してなり、
前記太陽電池の正極および負極に対応して設けられ導電
性リードと絶縁フィルムとからなる主配線を、前記裏面
保護部材を貫通させ、この貫通部近傍に設けた端子箱内
の接続端子を介して外部リード線に電気的に接続してな
る太陽電池モジュールにおいて、前記裏面保護部材の主
配線貫通部は、少なくとも前記主配線が貫通可能な断面
積を有する矩形断面を有する切り込み穴とする（請求項
１の発明）。

【００２２】上記構成により、主配線端部を外部に取り
出す貫通口の幅と長さを主配線の外形に合わせて、その
面積を最小化することができ、使用される屋外環境にお
いて、高温高湿条件下での水分や水蒸気が貫通口を通じ
て太陽電池モジュール内部へ侵入する影響を抑制するこ
とができる。

【００２３】また前記請求項１に記載の太陽電池モジュ
ールにおいて、前記正極および負極の２つの主配線を、
それぞれ一端を前記貫通部位に設け他端を貫通部から互
いに離れた太陽電池の所定部位に設けて互い違いに平行
に配設し、さらに、前記各一端を、前記主配線が貫通す
る矩形断面を有する切り込み穴の長辺方向に隣接して設
けてなるものとする（請求項２の発明）。この構成によ
れば、裏面保護部材の主配線端部取り出し口で、主配線
の長手延長方向へ主配線端部を無理なく折り曲げて裏面
保護部材と平行な状態で平坦にした上で、積層部材全体
を加熱真空ラミネートすることができる。これにより、
従来の１８０度曲げる事による突起発生が抑制され、太
陽電池を損傷する問題が解消できる。

【００２４】さらに、上記請求項１または２に記載の太
陽電池モジュールにおいて、前記切り込み穴は、前記矩
形断面を有する穴の長辺方向両端部に、それぞれ第２の
切り込み穴を有し、切り込み穴全体として、略Ｈ字状断
面を有するものとする（請求項３の発明）。この構成に
よれば、第２の切り込み穴によって、貫通部を広げるこ
とができるので、第２の切り込み穴がない場合に比べて
主配線の貫通および折り曲げ作業が容易となる。なお、
第２の切り込み穴の寸法は、水の侵入防止の観点から最
小限とする必要がある。

【００２５】さらにまた前記請求項１ないし３のいずれ
かに記載の太陽電池モジュールにおいて、前記貫通部に
おける主配線は、前記主配線が備える絶縁フィルムをあ
らかじめ除去してなり、前記主配線貫通後に前記除去部
を絶縁処理してなるものとする（請求項４の発明）。こ
の構成によれば、主配線のうち導電性リードのみを引き
出して貫通部のみ絶縁する、また、場合により、主配線
の太陽電池部における接着性樹脂（ＥＶＡ）側の絶縁フ
ィルムを省略でき、コストが軽減できる。

【００２６】また、裏面保護部材の実施態様としては、
下記請求項５の発明が好適である。即ち、前記請求項１
ないし４のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおい
て、前記裏面保護部材は、金属箔にプラスチックフィル
ムが両面または片面に張り合わされた金属箔付き防湿シ
ート、または金属薄板シートもしくはプラスチックフィ
ルムの内のいずれかからなるものとする。

【００２７】

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下に述べる。

【００２８】図１ないし図４は、この発明に関わる太陽
電池モジュールの実施例の模式的構成図を示し、図１は
平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は主
配線貫通部の部分平面図、図４は主配線貫通部の部分斜
視図を示す。

【００２９】図１および図２は、従来の太陽電池モジュ
ールに関わる図９および図１１にそれぞれ対応し、図１
ないし図４において、図９ないし図１１に示す各部材と
同一機能を有する部材には、それぞれ同一番号を付して
説明を省略する。

【００３０】図１ないし図４と、図９ないし図１１に示
す太陽電池モジュールとの相違点は、図９ないし図１１
における主配線８の端部取り出し穴１０を、図１ないし
図４においては、少なくとも前記主配線が貫通可能な断
面積を有する矩形断面を有する切り込み穴１００とした
点であり、図示しない後述する前記主配線の真空ラミネ
ート時の曲げ方向が異なるものの、太陽電池モジュール
としての構成は、上記の相違点以外は同一である。

【００３１】従って、本件実施例に関しては、重複する
説明は省略し、図１および図２を参照しつつ、主に図３
および図４に基づき以下に述べる。

【００３２】主配線８および８ａは、すずメッキ銅箔リ
ボンリード６に接着材を介し、ポリエチレンテトラフル
オロフタレート（ＰＥＴ）の絶縁フイルム７および７ａ
で両面積層して一体化したものとして準備し、プラス側
マイナス側各々の取り出しが互い違いに、かつ平行とな
るように、即ち図１において、太陽電池４ａ側は上側
に配置し、太陽電池４は下側に配置する。この配置に
より、主配線同士がはちあわせしないようにする事がで
きる。

【００３３】各々の太陽電池電極接続部と主配線８およ
び８ａのリボンリード６の露出部分端部を半田付けによ
り電気的接続を行い、その反対側の主配線８および８ａ
端部は、図４の斜視図に示すように、中央上側で垂直に
曲げて垂直方向に取り出す。

【００３４】裏面側接着性樹脂（ＥＶＡ）３ａの主配線
８および８ａ貫通部には、カッターナイフ等により、例
えば切り込み幅０．１ｍｍ程度の切り込み穴１００を開
け、主配線８および８ａ端部取り出しのため垂直に曲げ
た状態で貫通させて、接着性樹脂（ＥＶＡ）３ａを積層
する。

【００３５】裏面保護部材９は、フッ化ビニルポリマー
（ＰＶＦ）／接着剤／アルミニューム箔／接着剤／フッ
化ビニールポリマー（ＰＶＦ）からなる構成とし、その
主配線８および８ａ端部貫通部には、前記と同様に、例
えば切り込み幅０．１ｍｍ程度の切り込み穴１００を開
け、主配線８および８ａ端部を貫通させて、裏面保護部
材９を積層する。

【００３６】次に、外部へ取り出した主配線８および８
ａ端部は、裏面保護部材９と平行になるように、主配線
の長手延長方向へ、それぞれを平坦に曲げて置く。これ
により、主配線端部は、取り出し方向が直線で、かつプ
ラス側とマイナス側が対向していないので後段の加熱処
理工程時に、従来のように突起とならず、太陽電池の損
傷の発生が防止できる。

【００３７】次に、図示しない真空ラミネート機を用い
て加熱処理しＥＶＡを硬化させて、モジュールとして一
体化する。

【００３８】次に、図２に示すように端子箱１１の端子
１２への主配線８および８ａ端部リボンリード６の半田
付け接続を行ない、端子箱１１内部には、シリコーン封
止接着性樹脂１５を用い、深さ約１０ｍｍに充填し室温
硬化させ、裏面保護部材９の切り込み穴１００と端子接
続部を屋外環境から保護するための封止を行なう。

【００３９】上記のように構成した太陽電池モジュール
と従来例とを信頼性加速試験で比較した結果を図８に示
す。図８は、高温高湿（８５℃、９５％ＲＨ）下で逆バ
イアス試験を行なった結果で、縦軸はエネルギー変換効
率指数（初期状態の変換効率を１００とする）を示し、
横軸は経過時間を示す。図において、Ａは実施例、Ｂは
従来例を示す。変換効率は、初期劣化により急激に低下
し、その後、経過時間とともに徐々に低下するものの略
安定状態となり、最後に水分侵入等により急激に低下す
る。この信頼性加速試験結果によれば、例えば、変換効
率指数７０で比較した場合、従来構造に対し本発明構造
のモジュールは経過時間が約３５％増大し、長期信頼性
が向上する。

【００４０】次に、図５および図６は、この発明の異な
る実施例の主配線貫通部の部分平面図および部分斜視図
を示す。図３および図４と、図５および図６との相違点
は、図５および図６に示す切り込み穴１０１は、切り込
み１０１ａと１０１ｂとからなり、全体として、Ｈ型断
面の穴となっている点である。これにより、前述のよう
に、主配線の貫通および曲げ作業が容易となる。

【００４１】図７は、この発明のさらに異なる実施例の
図２に相応する断面図を示し、貫通部における主配線８
は、主配線が備える絶縁フィルム７および７ａをあらか
じめ除去してなり、主配線貫通後に前記除去部を絶縁フ
ィルム７０により絶縁処理してなる。さらに、この場
合、絶縁フィルム７ａを省略することもできる。その他
の構成および製法は、図１ないし図４の実施例と同様で
あり、また同様の効果が得られるので、説明を省略す
る。

【００４２】

【発明の効果】この発明によれば前述のように、透光性
表面保護部材と裏面保護部材との間に、複数個の太陽電
池素子を直列または並列接続した太陽電池を接着性樹脂
により封止してなり、前記太陽電池の正極および負極に
対応して設けられ導電性リードと絶縁フィルムとからな
る主配線を、前記裏面保護部材を貫通させ、この貫通部
近傍に設けた端子箱内の接続端子を介して外部リード線
に電気的に接続してなる太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面保護部材の主配線貫通部は、少なくとも前記主
配線が貫通可能な断面積を有する矩形断面を有する切り
込み穴とし、さらに、前記正極および負極の２つの主配
線を、それぞれ一端を前記貫通部位に設け他端を貫通部
から互いに離れた太陽電池の所定部位に設けて互い違い
に平行に配設し、さらに、前記各一端を、前記主配線が
貫通する矩形断面を有する切り込み穴の長辺方向に隣接
して設けてなるものとすることにより、主配線端部取り
出し穴の面積をできる限り低減して水侵入に対する長期
信頼性の向上を図り、かつ太陽電池セルの損傷防止を図
った太陽電池モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関わる太陽電池モジュールの
模式的平面図

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図３】図１の主配線貫通部の部分平面図

【図４】図１の主配線貫通部の部分斜視図

【図５】図３とは異なる実施例の主配線貫通部の部分平
面図

【図６】図４とは異なる実施例の主配線貫通部の部分斜
視図

【図７】図１とは異なる実施例の断面図

【図８】太陽電池モジュールの信頼性加速試験結果を示
す図

【図９】従来の太陽電池モジュールの平面図

【図１０】図９の主配線部の部分拡大平面図

【図１１】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図１２】従来の太陽電池モジュールの模式的構成図

【符号の説明】

２：表面保護部材、３：接着性樹脂、４，４ａ：太陽電
池セル、６：リボンリード、７，７ａ，７０：絶縁フィ
ルム、８，８ａ：主配線、９：裏面保護部材、１００，
１０１：切り込み穴、１１：端子箱、１２：端子、１
４：外部リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水康次神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者大澤正弘神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者丸山茂神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA03 BA18 GA05 JA02 JA04 JA05 JA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性表面保護部材と裏面保護部材との
間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した
太陽電池を接着性樹脂により封止してなり、前記太陽電
池の正極および負極に対応して設けられ導電性リードと
絶縁フィルムとからなる主配線を、前記裏面保護部材を
貫通させ、この貫通部近傍に設けた端子箱内の接続端子
を介して外部リード線に電気的に接続してなる太陽電池
モジュールにおいて、前記裏面保護部材の主配線貫通部は、少なくとも前記主
配線が貫通可能な断面積を有する矩形断面を有する切り
込み穴としてなることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。
【請求項２】請求項１に記載の太陽電池モジュールに
おいて、前記正極および負極の２つの主配線を、それぞ
れ一端を前記貫通部位に設け他端を貫通部から互いに離
れた太陽電池の所定部位に設けて互い違いに平行に配設
し、さらに、前記各一端を、前記主配線が貫通する矩形
断面を有する切り込み穴の長辺方向に隣接して設けてな
ることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】請求項１または２に記載の太陽電池モジ
ュールにおいて、前記切り込み穴は、前記矩形断面を有
する穴の長辺方向両端部に、それぞれ第２の切り込み穴
を有し、切り込み穴全体として、略Ｈ字状断面を有する
ものとすることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の太
陽電池モジュールにおいて、前記貫通部における主配線
は、前記主配線が備える絶縁フィルムをあらかじめ除去
してなり、前記主配線貫通後に前記除去部を絶縁処理し
てなるものとすることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の太
陽電池モジュールにおいて、前記裏面保護部材は、金属
箔にプラスチックフィルムが両面または片面に張り合わ
された金属箔付き防湿シート、または金属薄板シートも
しくはプラスチックフィルムの内のいずれかからなるこ
とを特徴とする太陽電池モジュール。