JP2006165169A - Solar cell module, manufacturing method thereof and installing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール、その製造方法及び、太陽電池モジュールの施工方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module, a manufacturing method thereof, and a construction method of the solar cell module.
太陽エネルギーは無尽蔵且つクリーンなエネルギーであるため、化石燃料の枯渇、環境問題の深刻化に伴い、注目度が年々増してきている。現在、太陽エネルギーを利用して発電する太陽光発電システムは、一般住宅の屋根、高層ビルの壁面など多様な場所に施設されている。 Since solar energy is inexhaustible and clean, the degree of attention has been increasing year by year as fossil fuels are depleted and environmental problems have become more serious. Currently, solar power generation systems that generate power using solar energy are installed in various places such as roofs of ordinary houses and wall surfaces of high-rise buildings.
市場に流通している太陽電池モジュールの多くは、図1に示すように、複数の光起電力素子10が、補強部材11と耐候性フィルム12の間に配され、封止材13により封止された構成となっている。前記補強部材には、外部応力によって光起電力素子が破損するのを防ぐため、ガラス板にように柔軟性に劣る材料が使用されている。したがって、前記太陽電池モジュールは、柔軟性を有していない。
In many of the solar cell modules distributed in the market, a plurality of
しかし、最近では柔軟性を有する太陽電池モジュールに関してのアイデアが数多く提案されている。特開平9-51118、特開平9-237911、特開平11-135813には、図2に示すように、複数の光起電力素子20を、柔軟性を有する配線材25で電気接続して光起電力素子の電気接続体を形成し、前記電気接続体を表面フィルム21、裏面フィルム22及び封止材23で封止することで太陽電池モジュールに柔軟性を持たせるというアイデアが提案されている。前記アイデアに記載されている太陽電池モジュールは、図3に示すように、主に光起電力素子が存在しない光起電力素子間の領域で曲げられることとなる。
前述した太陽電池モジュールを折り曲げてロール状にする場合、光起電力素子間の領域は光起電力素子の存在する領域よりも柔軟性が高いため、この部分で曲げRが最も小さくなる。その結果、この部分における表面フィルムや裏面フィルムには、大きな引っ張り又は圧縮応力が加わることになる。前述した表面フィルムや裏面フィルムには、封止材より硬い材料が用いられており、曲げRが小さい状態で曲げが加わると、弾性変形の領域を越えて変形し、曲げを戻しても元に戻らない非回復な歪が残ってしまい、フィルムと封止材の間で剥がれが生じたり、場合によってはその部分で破断を起こすこととなる。 When the above-described solar cell module is bent into a roll shape, the area between the photovoltaic elements is more flexible than the area where the photovoltaic elements are present, and therefore the bending R is the smallest in this area. As a result, a large tensile or compressive stress is applied to the surface film and the back film in this portion. The surface film and back film described above are made of a material harder than the sealing material. If bending is applied with a small bending R, the material will be deformed beyond the elastic deformation region, and even if the bending is restored, A non-recoverable strain that does not return remains, and peeling occurs between the film and the sealing material, or in some cases, breakage occurs at that portion.
中でも、光起電力素子間の配線材が存在する領域は、封止材の厚みが、配線材の無い領域よりも薄くなり、配線材とフィルムの間における封止材の接着力が弱くなる。その結果、相対的に大きな応力が作用するフィルムと封止材の界面において、特に剥離しやすいことが分かった。 In particular, in the region where the wiring material exists between the photovoltaic elements, the thickness of the sealing material is thinner than the region where there is no wiring material, and the adhesive force of the sealing material between the wiring material and the film is weakened. As a result, it was found that the film is particularly easily peeled off at the interface between the film and the sealing material on which a relatively large stress acts.
フィルムと封止材の界面で剥離が生じると前記界面にて空間が形成される。前記空間は、フィルムと封止材にて密閉されているが、フィルム及び封止材は水蒸気を透過するため、空間に水分が溜まる。前記水分が、光起電力素子間に設けられた配線材の腐食や被覆材の加水分解等を促進するため、太陽電池モジュールの信頼性を著しく低下させる可能性がある。 When peeling occurs at the interface between the film and the sealing material, a space is formed at the interface. The space is hermetically sealed with a film and a sealing material, but moisture accumulates in the space because the film and the sealing material transmit water vapor. Since the moisture promotes corrosion of the wiring material provided between the photovoltaic elements, hydrolysis of the coating material, and the like, there is a possibility that the reliability of the solar cell module is remarkably lowered.
本発明は、上述の問題点を解決するために考案されたもので、柔軟性を有する太陽電池モジュールを折り曲げた際に、フィルムの、配線材の直上及び直下に位置する領域おいて、非回復ひずみが発生するのを防止し且つ、封止材との界面で剥離が生じるのを防止した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in order to solve the above-described problems. When a flexible solar cell module is folded, the film is non-recovered in a region located immediately above and immediately below a wiring member. It is an object of the present invention to provide a solar cell module that prevents the occurrence of strain and prevents peeling at the interface with the sealing material.
上記課題を解決するための手段を以下に示す。 Means for solving the above problems will be described below.
本発明の太陽電池モジュールは、少なくとも、複数の光起電力素子、光起電力素子同士を電気接続する配線材、光起電力素子の受光面側に配される表面フィルム、光起電力素子の非受光面側に配される裏面フィルム、各フィルムと光起電力素子を接着する封止材を有し、少なくとも一方のフィルムの、前記配線材の直上及び/又は直下に位置する領域に切込みが設けられていることを特徴とする。また、本発明において、前記配線材が光起電力素子に設けられた電極の延在部であってもよい。 The solar cell module of the present invention includes at least a plurality of photovoltaic elements, a wiring material for electrically connecting the photovoltaic elements, a surface film disposed on the light receiving surface side of the photovoltaic elements, and a non-photovoltaic element. It has a back film placed on the light-receiving surface side, a sealing material for bonding each film and the photovoltaic element, and at least one film is provided with a cut in a region located immediately above and / or directly below the wiring material It is characterized by being. Moreover, in this invention, the extension part of the electrode provided in the photovoltaic element may be sufficient as the said wiring material.
柔軟性を有する太陽電池モジュールを折り曲げた際、光起電力素子の表裏に排されたフィルムの、配線材の直上又は直下に位置する領域には大きな引っ張り又は圧縮応力が作用するため、前記領域にてフィルムと封止材の界面での剥離、非回復ひずみの発生、フィルムの破断が問題となっていた。しかし、本発明では少なくとも一方のフィルムの、配線材の直上及び/又は直下に位置する領域に切込みを設けることで、前記切込みが圧縮や引っ張りによる変形を吸収するため、前記フィルムに作用する引っ張り応力又は圧縮応力を大幅に緩和することができ、その結果前記問題の発生を抑制することができる。なお、この部分には伸縮性に優れた封止材が充填されており、前述したような小さな曲げRが加わっても非回復な歪が生じにくく、被覆材の破断を防止できる。 When a flexible solar cell module is bent, a large tensile or compressive stress acts on the area of the film discharged on the front and back sides of the photovoltaic element directly above or below the wiring material. Therefore, peeling at the interface between the film and the sealing material, generation of non-recovery strain, and film breakage have been problems. However, in the present invention, by providing a cut in a region located immediately above and / or directly below the wiring material of at least one film, the cut absorbs deformation due to compression or tension, and hence tensile stress acting on the film. Alternatively, the compressive stress can be greatly relieved, and as a result, the occurrence of the problem can be suppressed. Note that this portion is filled with a sealing material excellent in stretchability, and even when the small bending R as described above is applied, non-recoverable strain hardly occurs, and the covering material can be prevented from being broken.
配線材の直上に位置する領域の表面フィルムに切込みを設けることで、太陽電池モジュールの表面フィルムを外側にしてロール状に巻き上げることができる。配線材の直下に位置する領域の裏面フィルムに切込みを設けることで、太陽電池モジュールの裏面フィルムを外側にしてロール状に巻き上げることができる。封止材の少なくとも一部が、前述した切込みを経て前記表面及び/又は裏面フィルムの封止材と反対側の面に連続的に形成されていることは、各フィルムと封止材との接着強度を向上させ、フィルムと封止材の界面での剥離を抑制できるため好ましい。 By providing a cut in the surface film in the region located directly above the wiring material, the solar cell module can be wound up in a roll shape with the surface film of the solar cell module facing outside. By providing a cut in the back film in the region located directly below the wiring material, the solar battery module can be wound up in a roll shape with the back film on the outside. That at least a part of the sealing material is continuously formed on the surface opposite to the sealing material of the front surface and / or the back film through the above-described incision, the adhesion between each film and the sealing material It is preferable because the strength can be improved and peeling at the interface between the film and the sealing material can be suppressed.
太陽電池モジュールを光起電力素子の電気接続方向にロール状に巻き上げる場合、少なくとも一方のフィルムの、配線材の直上及び/又は直下に位置する領域に、切込みが複数設けられていること、前記切込みの方向が、光起電力素子の電気接続方向に対して垂直であることは、フィルムの、配線材の直上及び/又は直下の位置に作用する引っ張り又は圧縮応力をより効果的に緩和してくれるため望ましい。 When the solar cell module is rolled up in the direction of electrical connection of the photovoltaic element, a plurality of cuts are provided in a region of at least one film located immediately above and / or directly below the wiring material, the cut Is perpendicular to the electrical connection direction of the photovoltaic element, more effectively relieves the tensile or compressive stress acting on the film directly above and / or below the wiring material. Therefore it is desirable.
本発明において、表面フィルムが、フッ化物重合体フィルムであること、裏面フィルムが、ポリフッ化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムの何れかであること、封止材が、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−アクリル酸メチル共重合体樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体樹脂、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂の何れかであることが望ましい。 In the present invention, the surface film is a fluoride polymer film, the back film is any one of a polyvinyl fluoride film, a nylon film, and a polyethylene terephthalate film, and the sealing material is an ethylene-vinyl acetate copolymer. Desirably, the resin is a coalesced resin, ethylene-methyl acrylate copolymer resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer resin, ethylene-methacrylic acid copolymer resin, ionomer resin, or polyvinyl butyral resin.
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、少なくとも、複数の光起電力素子を電気接続する工程、少なくとも一方のフィルムの、配線材の直上及び/又は直下に位置する領域に切込みを設ける工程、電気接続された複数の光起電力素子をフィルム及び封止材にて被覆する工程を含むことを特徴とする。 The method for manufacturing a solar cell module according to the present invention includes at least a step of electrically connecting a plurality of photovoltaic elements, a step of providing a cut in a region located directly above and / or directly below a wiring member of at least one film, The method includes a step of covering a plurality of connected photovoltaic elements with a film and a sealing material.
前記光起電力素子を被覆する工程に、1重真空方式のラミネート装置又は2重真空方式のラミネート装置が用いられることが望ましい。 It is desirable to use a single vacuum type laminating apparatus or a double vacuum type laminating apparatus in the step of covering the photovoltaic element.
本発明の太陽電池モジュールの施工方法は、少なくとも、太陽電池モジュールを折り曲げて運搬する工程及び、折り曲げられた太陽電池モジュールを支持体上で展開する工程、太陽電池モジュールを支持体に固定する工程を含むことを特徴とする。 The solar cell module construction method of the present invention includes at least a step of folding and transporting the solar cell module, a step of expanding the folded solar cell module on the support, and a step of fixing the solar cell module to the support. It is characterized by including.
表面フィルムの、配線材の直上に位置する領域に切込みが存在する場合、太陽電池モジュールを支持体に固定する工程の後に、前記表面フィルムの切込みを透光性フィルムにて被覆する工程を有すること、裏面フィルムの、配線材の直下に位置する領域に切込みが存在し且つ、接着剤を用いて太陽電池モジュールを支持体に固定する場合、前記裏面フィルム部材の切込みが接着剤にて被覆されるように、太陽電池モジュール又は支持体に接着剤を塗布する工程を有することが望ましい。 When a cut is present in a region of the surface film located immediately above the wiring material, the method includes a step of covering the cut of the surface film with a light-transmitting film after the step of fixing the solar cell module to the support. In the case where a notch is present in a region of the back film located immediately below the wiring member and the solar cell module is fixed to the support using an adhesive, the notch of the back film member is covered with the adhesive. Thus, it is desirable to have the process of apply | coating an adhesive agent to a solar cell module or a support body.
以上説明したように本発明によれば、少なくとも、複数の光起電力素子、光起電力素子同士を電気接続する配線材、光起電力素子の受光面側に配される表面フィルム、光起電力素子の非受光面側に配される裏面フィルム、前記各フィルムと光起電力素子を接着する封止材を有する太陽電池モジュールに関して、少なくとも一方のフィルムの、前記配線材の直上及び/又は直下に位置する領域に切込みを設けることで、フィルムに作用する引っ張り又は圧縮応力を緩和し、フィルムの非回復ひずみや破断、フィルムと封止材の界面での剥離を防止することができる。 As described above, according to the present invention, at least a plurality of photovoltaic elements, a wiring material for electrically connecting the photovoltaic elements, a surface film disposed on the light receiving surface side of the photovoltaic elements, and the photovoltaic power Regarding a solar cell module having a back film disposed on the non-light-receiving surface side of the element and a sealing material for bonding each film and the photovoltaic element, at least one of the films is directly above and / or directly below the wiring material. By providing the cut in the region where the film is positioned, the tensile or compressive stress acting on the film can be relaxed, and non-recovery strain or breakage of the film, or peeling at the interface between the film and the sealing material can be prevented.
以下、本発明の太陽電池モジュールの好適な実施態様について詳細に説明するが、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the solar cell module of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.
本発明の一例を示す太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図を図4に、非受光面側から見た平面図を図5に、断面図を図6に示す。 FIG. 4 is a plan view of a solar cell module showing an example of the present invention viewed from the light receiving surface side, FIG. 5 is a plan view viewed from the non-light receiving surface side, and FIG.
本例の太陽電池モジュールは、複数の光起電力素子30を有する。前記光起電力素子には正極及び負極の電極31が設けられており、各光起電力素子の電極の延在部31aが、隣接する光起電力素子の電極31bに電気接続されている。
The solar cell module of this example has a plurality of
前記光起電力素子の受光面側には表面フィルム32aが、非受光面側には裏面フィルム32bがそれぞれ配されており、各フィルムと光起電力素子が封止材32cにより接着固定されている。
A
ここで、裏面フィルムの、前記配線材の直下に位置する領域に切込み33が設けられている。
Here, a
本例の太陽電池モジュールの製造方法は、少なくとも、複数の光起電力素子を電気接続する工程、裏面フィルムの、電極延在部31aの直下に位置する領域に切込みを設ける工程、電気接続された複数の光起電力素子を表面フィルム、裏面フィルム及び封止材にて被覆する工程を含む。
The manufacturing method of the solar cell module of the present example includes at least a step of electrically connecting a plurality of photovoltaic elements, a step of forming a cut in a region of the back film located immediately below the
また、本例の太陽電池モジュールの施工方法は、少なくとも、太陽電池モジュールを折り曲げて運搬する工程及び、折り曲げられた太陽電池モジュールを支持体上で展開する工程、太陽電池モジュールを支持体に固定する工程を含むことを特徴とする。 The solar cell module construction method of this example includes at least a step of folding and transporting the solar cell module, a step of expanding the folded solar cell module on the support, and fixing the solar cell module to the support. Including a process.
以下に、本発明を構成する構成要件を更に詳しく記載する。 Hereinafter, the constituent elements constituting the present invention will be described in more detail.
(光起電力素子)
本発明における光起電力素子の例としては、単結晶シリコン系光起電力素子、多結晶シリコン系光起電力素子、微結晶シリコン系光起電力素子、非晶質シリコン系光起電力素子、多結晶化合物系光起電力素子などが挙げられる。なかでも好適に用いられる代表的な光起電力素子は、受光面側より少なくとも透明電極層、光電変換層、裏面反射層、裏面電極層を有しており、発生した電気を取り出すための電極が一部に設けられている。
(Photovoltaic element)
Examples of the photovoltaic elements in the present invention include single crystal silicon photovoltaic elements, polycrystalline silicon photovoltaic elements, microcrystalline silicon photovoltaic elements, amorphous silicon photovoltaic elements, Examples thereof include crystalline compound photovoltaic elements. Among them, a typical photovoltaic element that is suitably used has at least a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, a back surface reflection layer, and a back surface electrode layer from the light receiving surface side, and an electrode for taking out the generated electricity is provided. It is provided in a part.
以下に、透明電極層、光電変換層、裏面反射層、及び裏面電極層に関する説明を記載する。 Below, the description regarding a transparent electrode layer, a photoelectric converting layer, a back surface reflection layer, and a back surface electrode layer is described.
透明電極層は、光を透過する光入射側の電極であると共に、その膜厚を最適化することによって反射防止膜としての役割も果たす。 The transparent electrode layer is an electrode on the light incident side that transmits light, and also serves as an antireflection film by optimizing the film thickness.
透明電極層は、光電変換層の吸収可能な波長領域において高い透過率を有すること、電気抵抗が低いことが必要とされ、その材料として、In2O3、SnO2、ITO(In2O3+SnO2)、ZnO、CdO、Cd2SnO4、TiO2、Ta2O5、Bi2O3、MoO3、NaxWO3等の導電性酸化物あるいはこれらを混合したものが好適に用いられる。 The transparent electrode layer is required to have a high transmittance in the wavelength region that can be absorbed by the photoelectric conversion layer and to have a low electric resistance. As the material, In 2 O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), ZnO, CdO, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3 , MoO 3 , Na x WO 3, or a conductive oxide or a mixture thereof is preferably used. .
透明電極層の形成方法として、微量の酸素を含有するスパッタ用ガスによりスパッタ形成する方法が好適に用いられる。 As a method of forming the transparent electrode layer, a method of forming by sputtering with a sputtering gas containing a trace amount of oxygen is preferably used.
光電変換層は光を電気に変える機能を有する。この光電変換層の材料としてはSi、C、Ge等のV族元素、SiGe、SiC等のIV族元素合金、GaAs、InSb、GaP、GaSb、InP、InAs等のIII−V族化合物、ZnSe、ZnS、CdS、CdSe、CdTe等のII−VI族化合物、CuInSe等のI−III−VI族化合物が挙げられるがこれに限られるものではない。 The photoelectric conversion layer has a function of converting light into electricity. Materials for this photoelectric conversion layer include group V elements such as Si, C and Ge, group IV element alloys such as SiGe and SiC, group III-V compounds such as GaAs, InSb, GaP, GaSb, InP and InAs, ZnSe, Examples include, but are not limited to, II-VI group compounds such as ZnS, CdS, CdSe, and CdTe, and I-III-VI group compounds such as CuInSe.
光電変換層は、少なくとも一組のpn接合、pin接合、ヘテロ接合あるいはショットキー障壁を形成する。また、光電変換層の好適な形成方法としては、マイクロ波プラズマCVD法、VHFプラズマCVD法、RFプラズマCVD法等の各種化学気相成長法が挙げられる。 The photoelectric conversion layer forms at least one set of pn junction, pin junction, heterojunction, or Schottky barrier. Moreover, as a suitable formation method of a photoelectric converting layer, various chemical vapor deposition methods, such as a microwave plasma CVD method, a VHF plasma CVD method, and RF plasma CVD method, are mentioned.
裏面反射層は、光電変換層で吸収しきれなかった光を再度光電変換層に反射させる光反射層としての機能を有する。 裏面反射層の材料としては、Au、Ag、Cu、Al、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Ti、Co、Ta、Nb、Zr等の金属又はステンレス等の合金が挙げられるが、中でもAl、Cu、Ag、Au等の反射率の高い金属が特に好ましい。 The back surface reflection layer has a function as a light reflection layer that reflects light that could not be absorbed by the photoelectric conversion layer to the photoelectric conversion layer again. Examples of the material for the back reflective layer include metals such as Au, Ag, Cu, Al, Ni, Fe, Cr, Mo, W, Ti, Co, Ta, Nb, and Zr, and alloys such as stainless steel. Metals with high reflectivity such as Cu, Ag, Au are particularly preferred.
裏面電極層は、光電変換層の非受光面側で発生した電荷を集電する集電電極としての機能を有する。具体的な材料として、Al、Au、Ag、Cu、Ti、Ta、W等の金属が挙げられるがこれに限られるものではない。裏面電極層を形成する方法として、化学気相成長法、スパッタ法等が好適に用いられる。また、裏面電極層として、外部から加えられた力によって各層が破損しないように支持する支持基板としての機能を有する導電性基板が好適に用いられる。導電性基板の具体的な材料としては、Fe、Ni、Cr、Al、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb等の金属又はこれらの合金の薄膜およびその複合体が挙げられるがこれに限られるものではない。 The back electrode layer functions as a current collecting electrode that collects charges generated on the non-light-receiving surface side of the photoelectric conversion layer. Specific materials include, but are not limited to, metals such as Al, Au, Ag, Cu, Ti, Ta, and W. As a method for forming the back electrode layer, a chemical vapor deposition method, a sputtering method, or the like is preferably used. Further, as the back electrode layer, a conductive substrate having a function as a support substrate for supporting each layer so as not to be damaged by an externally applied force is suitably used. Specific materials for the conductive substrate include thin films of metals such as Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, and Pb, or alloys thereof, and composites thereof. Is not limited to this.
(表面フィルム)
本発明の表面フィルムとしては、フッ化物重合体フィルムが好適に用いられるがこれに限定されるものではない。フッ化物重合体としては例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン系共重合体(ECTFE)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)−テトラフルオロエチレン系共重合体(PFA)、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン系共重合体、あるいはこれらのうち2種以上を混合したものなどがある。このうち、ETFEは耐候性及び機械的強度の両立と透明性の観点より太陽電池モジュールの表面部材としての適正に優れていることから好んで用いられる。また、ETFEは放電処理によってフィルム表面に反応物を生成しやすいことも選択される理由のひとつである。
(Surface film)
As the surface film of the present invention, a fluoride polymer film is preferably used, but is not limited thereto. Examples of the fluoride polymer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and chlorotrifluoroethylene-ethylene. Copolymer (ECTFE), perfluoro (alkyl vinyl ether) -tetrafluoroethylene copolymer (PFA), hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-fluoride Vinylidene chloride copolymers, or a mixture of two or more of these. Among these, ETFE is preferably used because it is excellent in suitability as a surface member of a solar cell module from the viewpoints of both weather resistance and mechanical strength and transparency. Moreover, ETFE is one of the reasons why it is selected that a reaction product is easily generated on the film surface by the discharge treatment.
(裏面フィルム)
裏面フィルムは、光起電力素子を保護し、湿度の侵入を防ぎ、外部との電気的絶縁を保つために用いられる。材料としては、充分な電気絶縁性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ、熱膨張、熱収縮に耐えられる材料が好ましい。好適に用いられるものとしては、ポリフッ化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ガラス板などが挙げられる。
(Back film)
The back film is used to protect the photovoltaic element, prevent moisture from entering, and maintain electrical insulation from the outside. As a material, a material that can ensure sufficient electrical insulation, has excellent long-term durability, and can withstand thermal expansion and contraction is preferable. Examples of suitable materials include a polyvinyl fluoride film, a nylon film, a polyethylene terephthalate film, and a glass plate.
(封止材)
封止材は、光起電力素子を封止し、素子を温度変化、湿度、衝撃などの過酷な外部環境から守り、かつ各フィルムと素子との接着を確保するために用いられる。このような材料としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂、エチレン−アクリル酸メチル共重合体(EMA)樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)樹脂、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられるが、中でもEVA樹脂は耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、耐衝撃性など太陽電池用途としてバランスのとれた物性を有しているので好適に用いられる。
(Encapsulant)
The sealing material is used for sealing the photovoltaic element, protecting the element from a harsh external environment such as temperature change, humidity, and impact, and ensuring adhesion between each film and the element. Such materials include ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin, ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA) resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA) resin, ethylene-methacrylic acid copolymer. Polymer (EMAA) resin, ionomer resin, polyvinyl butyral resin, etc. are mentioned. Among them, EVA resin is well-balanced for solar cell applications such as weather resistance, adhesiveness, fillability, heat resistance, cold resistance, and impact resistance. Since it has physical properties, it is preferably used.
(配線材)
本発明の配線材は、光起電力素子同士を直列又は並列に電気接続するための導電性部材である。前記配線材は、太陽電池モジュールの屈曲部となる光起電力素子間に配されるため、柔軟性が要求される。
(Wiring material)
The wiring material of the present invention is a conductive member for electrically connecting photovoltaic elements in series or in parallel. Since the wiring member is disposed between photovoltaic elements that are bent portions of the solar cell module, flexibility is required.
前記配線材としては箔体が好適に用いられ、具体的な材料としては、銅箔、すずメッキ銅箔、銀メッキ銅箔等が上げられる。 A foil body is preferably used as the wiring material, and specific examples of the wiring material include copper foil, tin-plated copper foil, and silver-plated copper foil.
また、本発明においては、光起電力素子に設けられた電極の延在部を配線材として利用しても良い。 In the present invention, the extended portion of the electrode provided in the photovoltaic element may be used as a wiring material.
本実施例の太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図を図7に、非受光面側から見た平面図を図8に、断面図を図9に、電気結線図を図10に示す。また本発明の光起電力素子を受光面側から見た平面図を図11に、非受光面側から見た平面図を図12に、断面図を図13に示す。 FIG. 7 is a plan view of the solar cell module of this example viewed from the light receiving surface side, FIG. 8 is a plan view viewed from the non-light receiving surface side, FIG. 9 is a sectional view, and FIG. 10 is an electrical connection diagram. . FIG. 11 is a plan view of the photovoltaic element of the present invention viewed from the light receiving surface side, FIG. 12 is a plan view viewed from the non-light receiving surface side, and FIG. 13 is a cross-sectional view.
本例の太陽電池モジュールは、アモルファスシリコン系の光起電力素子40を8枚有する。
The solar cell module of this example has eight amorphous silicon-based
前記光起電力素子は、受光面側より樹脂層40a、透明電極層40b、光電変換層40c、裏面反射層40d、裏面電極層40eという構成になっており、樹脂層はアクリルウレタン系の樹脂、透明電極層はITO、光電変換層はP-I-N型の非晶質シリコン、裏面反射層はZnO及びAl、裏面電極層はステンレスによりそれぞれ構成されている。また、透明電極層の受光面には銀メッキ銅箔からなる正極電極41a、裏面電極層の非受光面には銅箔からなる負極電極41bがそれぞれ設けられている。ここで、前記正極電極は、光起電力素子の端辺より外部に15mm突出した延在部410aを有する。
The photovoltaic element is composed of a
8枚の光起電力素子は、ギャップを5mm設けて配置されている。各光起電力素子の正極電極の延在部は、隣接する光起電力素子の負極電極に半田にて電気接続されており、これにより光起電力素子8枚を直列に電気接続した直列接続体が形成されている。 The eight photovoltaic elements are arranged with a gap of 5 mm. The extension part of the positive electrode of each photovoltaic element is electrically connected to the negative electrode of the adjacent photovoltaic element with solder, thereby connecting the eight photovoltaic elements in series. Is formed.
前記直列接続体の両端に位置する光起電力素子には、直列接続体で発電した電気を取り出すための取り出し電極43が設けられており、前記取り出し電極の一部に、表面フィルム及び封止材が設けられていない露出部が存在する。
The photovoltaic elements located at both ends of the series connection body are provided with
太陽電池モジュールの受光面には、前記露出部を囲うように変性PPEからなる枠体44aが設けられている。前記枠体には出力ケーブル44bを通すための穴が設けられており、前記穴には、1端が取り出し電極に電気接続され、他端に防水コネクターが設けられた出力ケーブルが通されている。前期枠体はシリコーンシーラント44cにより充填されている。
A
太陽電池モジュールの一部に影がかかると、太陽光が当たらず未発電状態となった光起電力素子に、前記未発電状態の光起電力素子と直列に電気接続されている発電状態の光起電力素子から負荷を経由して逆バイアス電圧が印加され、光起電力素子が破損する可能性が高いため、各光起電力素子にはバイパスダイオード45aが設けられている。ここで、前記バイパスダイオードは、ダイオード端子45bを介して、一方の光起電力素子の負極電極及び隣接する光起電力素子の負極電極に半田にて電気接続されている。
When a part of the solar cell module is shaded, the light in the power generation state is electrically connected in series with the photovoltaic element in the non-power generation state to the photovoltaic element in the non-power generation state without being exposed to sunlight. Since a reverse bias voltage is applied from the photovoltaic element via the load and the photovoltaic element is highly likely to be damaged, each photovoltaic element is provided with a
光起電力素子の受光面側にはETFEフィルム42a、非受光面側にはPETフィルム42bが配されており、それぞれのフィルムと光起電力素子とがEVA42cにより接着されている。ここで、PETフィルムの、延在部の直下に位置する領域には切込み46が設けられている。前記切込みは、光起電力素子の直列方向に対して垂直に形成されており、長さが10mmである。また、前記切込みは、負極電極41bの直下に位置する領域で、光起電力素子の長辺側端部より5mm内側に形成されている。前記切込みを光起電力素子間ではなく、光起電力素子の直下に形成することで、前記切込みと光起電力素子端部との距離が大きくすることができる。この結果、水分が容易に光起電力素子端部に到達できないため、光起電力素子において腐食や剥離の発生を防止することができる。
An
さらに、本例では、EVAが前記切欠きを経てPETフィルムの非受光面の一部に渡り連続的に設けられている。 Furthermore, in this example, the EVA is continuously provided over a part of the non-light-receiving surface of the PET film through the notch.
以下に、本例の太陽電池モジュールの製造方法を説明する。 Below, the manufacturing method of the solar cell module of this example is demonstrated.
本例の太陽電池モジュールの製造方法は、8枚の光起電力素子を直列に電気接続して直列接続体を形成する工程、前記直列接続体に取り出し電極及びバイパスダイオードを取り付ける工程、前記直列接続体を封止する工程、枠体及び出力ケーブルを設ける工程を有する。以下、各工程について詳細に説明する。 The manufacturing method of the solar cell module of the present example includes a step of electrically connecting eight photovoltaic elements in series to form a series connection body, a step of attaching an extraction electrode and a bypass diode to the series connection body, and the series connection. A step of sealing the body, and a step of providing a frame and an output cable. Hereinafter, each step will be described in detail.
光起電力素子の直列接続体を形成する工程は、間隔を5mm設けて8枚の光起電力素子を並べる作業及び、一方の光起電力素子の受光面側に設けられた正極電極の延在部を、隣接する光起電力素子の非受光面側に設けられた負極電極に半田を用いて電気接続する作業で構成される。 The step of forming a series connection body of photovoltaic elements includes an operation of arranging eight photovoltaic elements with an interval of 5 mm, and extension of the positive electrode provided on the light receiving surface side of one photovoltaic element. The portion is configured by electrically connecting the negative electrode provided on the non-light-receiving surface side of the adjacent photovoltaic element using solder.
取り出し電極を設ける工程は、直列接続体の両端に位置する光起電力素子の電極に銅箔を電気接続する作業からなる。 The step of providing the extraction electrode includes an operation of electrically connecting the copper foil to the electrodes of the photovoltaic elements located at both ends of the series connection body.
バイパスダイオードを取り付ける工程は、ショットキバリア型ダイオードにL字型の銅箔からなるダイオード端子を半田付けして端子付きダイオードを形成する作業、前記端子付きダイオードを、光起電力素子間の外側の領域に配置する作業、各端子付きダイオードの一方のダイオード端子を光起電力素子の負極電極に、もう一方のダイオード端子を前記光起電力素子に隣接する素子の負極電極にそれぞれ電気接続する作業で構成される。ここで、前記バイパスダイオードは、光起電力素子2枚に対して1セット(2個)設ける。 The step of attaching the bypass diode is an operation of soldering a diode terminal made of an L-shaped copper foil to a Schottky barrier type diode to form a diode with a terminal, and the diode with a terminal is disposed outside the photovoltaic element. And the other diode terminal is electrically connected to the negative electrode of the element adjacent to the photovoltaic element, and the other diode terminal is electrically connected to the negative electrode of the element adjacent to the photovoltaic element. Is done. Here, one set (two) of the bypass diodes is provided for two photovoltaic elements.
直列接続体を封止する工程は、二重真空方式のラミネート装置を用いて行なわれる。フィルム構成は、PETフィルム(厚み:50μm)、前記PETフィルム上にEVAフィルム(厚み:400μm)、EVAフィルム上に光起電力素子群(受光面が上向き)、光起電力素子群の受光面にEVAフィルム(厚み:400μm)、EVAシート上にETFEフィルム(厚み:25μm)である。ここで、ETFEフィルム及びEVAフィルムの、取り出し電極に対応する領域に15mm×20mmの長方形の穴が、PETフィルムの、延在部の直下に位置する領域に長さ10mmの切込みが、それぞれプレス加工により形成されている。 The step of sealing the series connection body is performed using a double vacuum type laminating apparatus. The film structure is PET film (thickness: 50 μm), EVA film (thickness: 400 μm) on the PET film, photovoltaic element group (light receiving surface facing upward) on the EVA film, and the light receiving surface of the photovoltaic element group EVA film (thickness: 400 μm), ETFE film (thickness: 25 μm) on the EVA sheet. Here, the ETFE film and EVA film have a 15mm x 20mm rectangular hole in the area corresponding to the extraction electrode, and the PET film has a 10mm length cut in the area located directly under the extension. It is formed by.
本工程は、フィルム及び光起電力素子で構成される積層体を、150℃の加熱オ−ブンに投入し、40分間真空加熱することで各被覆材と光起電力素子群を一体化する作業、前記積層体を加熱オーブンから取り出し、常温で冷却する作業で構成される。 In this process, a laminate composed of a film and photovoltaic elements is put into a heating oven at 150 ° C., and vacuum heating is performed for 40 minutes to integrate each covering material and the photovoltaic element group. The laminate is taken out of a heating oven and cooled at room temperature.
出力ケーブル及び枠体を設ける工程は、枠体を取り出し電極の露出部を囲うように両面テープで固定する作業、前記枠体に設けられた穴に出力ケーブルを挿入し前記出力ケーブルの1端を取り出し電極に電気接続する作業、枠体にシリコーンシーラントを充填する作業により構成される。 The step of providing the output cable and the frame is the work of taking out the frame and fixing it with double-sided tape so as to surround the exposed portion of the electrode, inserting the output cable into the hole provided in the frame, and connecting one end of the output cable. It consists of the work of electrically connecting to the extraction electrode and the work of filling the frame with silicone sealant.
本例の太陽電池モジュールの施工方法を説明する斜視図を図14に、断面図を図15に示す。 The perspective view explaining the construction method of the solar cell module of this example is shown in FIG. 14, and sectional drawing is shown in FIG.
太陽電池モジュールを施工する際、最初に、太陽電池モジュール50を設置する架台51を形成する作業を行なう。架台を形成する作業は、支持ブロック51aを配置する作業と傾斜ブロック51bを配置する作業で構成される。本例において、支持ブロック及び傾斜ブロックは同一形状のコンクリートブロックである。
When constructing a solar cell module, first, an operation of forming a stand 51 on which the
架台を形成した後、前記傾斜ブロックの設置面に接着剤52を塗布する。前記接着剤はシリコーンシーラントからなり、傾斜ブロックに30センチ程度の間隔を設けて2列塗布する。前記接着剤が硬化する前に、太陽電池モジュールをロール状に巻き上げて前記設置面まで運ぶ。 After forming the mount, an adhesive 52 is applied to the installation surface of the inclined block. The adhesive is made of silicone sealant, and is applied in two rows with an interval of about 30 cm on the inclined block. Before the adhesive is cured, the solar cell module is rolled up and conveyed to the installation surface.
次にロール状に巻き上げられた太陽電池モジュールを、接着剤が塗布された設置面上で展開する。その際、裏面フィルム54bに設けられた切込み55が、設置面に設けられた接着剤にて封止されるように太陽電池モジュールを配置する。
Next, the solar cell module wound up in a roll shape is developed on the installation surface where the adhesive is applied. At that time, the solar cell module is arranged so that the
最後に、太陽電池モジュールの受光面を手で押さえることにより、太陽電池モジュールを傾斜ブロックに密着固定する。 Finally, the solar cell module is tightly fixed to the inclined block by manually pressing the light receiving surface of the solar cell module.
10、20、30、40、53 光起電力素子
21、32a、42a、54a 表面フィルム
12、22、32b、42b、54b 裏面フィルム
13、23、32c、42c、54c 封止材
11 補強部材
25 配線材
24 光起電力素子間の領域
31a、41a 正極電極
31b、41b 負極電極
33、46、55 切込み
43 取り出し電極
44a 枠体
44b 出力ケーブル
44c 充填材
45a バイパスダイオード
45b ダイオード端子
50 太陽電池モジュール
51a 支持ブロック
51b 傾斜ブロック
52 接着剤
10, 20, 30, 40, 53 Photovoltaic element
21, 32a, 42a, 54a Surface film
12, 22, 32b, 42b, 54b Backside film
13, 23, 32c, 42c, 54c Sealant
11 Reinforcing member
25 Wiring material
24 Region between photovoltaic elements
31a, 41a Positive electrode
31b, 41b Negative electrode
33, 46, 55 depth of cut
43 Extraction electrode
44a frame
44b output cable
44c filler
45a Bypass diode
45b Diode terminal
50 Solar cell module
51a Support block
51b inclined block
52 Adhesive
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