JP2007208286A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に低コストで製造できるとともに、発電効率を向上させ、美観を向上させた太陽電池モジュールに関するものである。 The present invention relates to a solar cell module that can be manufactured at a particularly low cost, has improved power generation efficiency, and improved aesthetics.
太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池素子のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池素子である。この結晶系シリコン太陽電池素子はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。 A solar cell converts incident light energy into electrical energy. Major solar cell elements are classified into crystalline, amorphous, and compound types depending on the type of materials used. Of these, most of the crystalline silicon solar cell elements currently on the market are in the market. This crystalline silicon solar cell element is further classified into a single crystal type and a polycrystalline type.
単結晶型のシリコン太陽電池素子は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池素子は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは18%に近い変換効率が達成されている。 The single-crystal silicon solar cell element has the advantage that it is easy to increase the efficiency because the quality of the substrate is good, but has the disadvantage that the production of the substrate is expensive. On the other hand, the polycrystalline silicon solar cell element has an advantage that it can be manufactured at a low cost, although there is a disadvantage that it is difficult to increase the efficiency because the quality of the substrate is poor. Also, recently, conversion efficiency close to 18% has been achieved at the research level due to the improvement of the quality of the polycrystalline silicon substrate and the advancement of cell technology.
一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池素子は低コストであったため、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、低コストでより高い変換効率が求められるようになった。 On the other hand, mass-produced polycrystalline silicon solar cell elements have been distributed in the market because of their low cost. However, in recent years, demand has increased further as environmental issues have been addressed, and higher conversion at a lower cost. Efficiency has been demanded.
通常、太陽電池素子は単体で使用されることは少なく、複数枚接続して太陽電池モジュールとして使用されるのが一般的である。現在最も市場に流通しているシリコン太陽電池素子でも1枚では600mV程度と電圧が低く、このままでは実用的ではないため、セル同士を直列に接続して電圧を大きくする必要があるからである。 Usually, a solar cell element is rarely used as a single unit, and is generally used as a solar cell module by connecting a plurality of solar cell elements. This is because even a silicon solar cell element currently on the market at present has a low voltage of about 600 mV per piece and is not practical as it is, so it is necessary to increase the voltage by connecting cells in series.
この太陽電池モジュールの用途は様々であるが、現在最も一般的なのは、一般の住宅の屋根に太陽電池モジュールを複数枚設置して使用する用途である。このように使用する場合、限られた設置面積の中で効率よく発電させるために、高効率の太陽電池モジュールが要求されるとともに、家の外観を左右するため、意匠性が高く美観にすぐれた太陽電池モジュールが求められる。 Applications of this solar cell module are various, but the most common at present is an application in which a plurality of solar cell modules are installed and used on the roof of a general house. When used in this way, high-efficiency solar cell modules are required to efficiently generate power in a limited installation area, and the exterior appearance of the house is influenced, so the design is high and the appearance is excellent. A solar cell module is required.
図9は一般的な太陽電池モジュールの断面構造を示した図である。図9において、1は太陽電池素子、2は配線材、5は透光性部材、6は充填材、9は裏面保護部材を示す。太陽電池素子1は直列で接続される場合、配線材2によって表面側と、一方に隣接する太陽電池素子1’の裏面側が電気的に接続され、裏面側は他方に隣接する太陽電池素子1”の表面側と電気的に接続される。この繰り返しによって複数の太陽電池素子が直列に電気的接続される。
FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure of a general solar cell module. In FIG. 9, 1 is a solar cell element, 2 is a wiring material, 5 is a translucent member, 6 is a filler, and 9 is a back surface protection member. When the
このように配線材2によって電気的に接続された複数の太陽電池素子1は、ガラスなどからなる透光性部材5と、ポリフッ化ビニル(PVF)とポリエチレンテレフタレート(PET)の積層体などからなる裏面保護部材9の間に、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)などからなる充填材6によって封止する。このとき配線材2は接続部材(図不示)によって相互に電気的に接続され、太陽電池モジュール裏面に配置される端子ボックス4(後述する図6に記載)につなぎ、外部に出力を取り出す。
Thus, the plurality of
また太陽電池素子1を封止する方法としては、透光性部材5、充填材(表面側)6、配線材2で接続された複数の太陽電池素子1、充填材(裏面側)6、裏面保護部材9を順次積層し、ラミネータと呼ばれる装置で真空脱気し、加熱押圧するのが一般的である。
As a method for sealing the
高効率の太陽電池モジュールを得るためには、高効率の太陽電池素子を使用するほかに、太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりして、光を有効に太陽電池モジュール内に取り込む提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。また、太陽電池モジュールの裏面の保護部材に光の散乱・反射効果を高めるなどの方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の裏面に位置する充填材6もしくは裏面保護部材9を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めることも一般的に行われている。
In order to obtain a high-efficiency solar cell module, in addition to using a high-efficiency solar cell element, it is possible to form irregularities on the glass on the surface of the solar cell module or to form an antireflection film on the glass surface. A proposal has been made to effectively incorporate light into a solar cell module (see, for example, Patent Document 1). In addition, a method of enhancing the light scattering / reflecting effect on the protective member on the back surface of the solar cell module has been proposed (for example, see Patent Document 2). Furthermore, the scattering / reflecting effect of light is also generally improved by making the
また、意匠性の高いモジュールを得るため、上記のように太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりすることは効果がある(例えば、特許文献1参照)。さらに、太陽電池モジュール内に防眩膜を配置することにより、太陽電池モジュール表面の映り込みや光公害を防止し、光沢度を低く抑えることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Moreover, in order to obtain a module with high designability, it is effective to form irregularities on the glass on the surface of the solar cell module or to form an antireflection film on the glass surface as described above (for example, Patent Documents). 1). Furthermore, it has also been proposed to prevent glare and light pollution on the surface of the solar cell module and suppress the glossiness by arranging an antiglare film in the solar cell module (see, for example, Patent Document 3).
図5は従来の太陽電池モジュールの受光面端部を図6は同裏面端部を示した図である。図において1は太陽電池素子、2は配線材、3は接続部材を示す。また図7、8は従来の太陽電池モジュールの断面を示した図であり、図7は図1及び2のA部、図8は図1及び2のB部の断面を示した図である。図において1は太陽電池素子、2は配線材、3は接続部材、4は端子ボックス、6は充填材を示す。 FIG. 5 is a view showing a light receiving surface end portion of a conventional solar cell module, and FIG. 6 is a view showing a back surface end portion thereof. In the figure, 1 is a solar cell element, 2 is a wiring material, and 3 is a connection member. 7 and 8 are views showing a cross section of a conventional solar cell module. FIG. 7 is a view showing a section A of FIGS. 1 and 2, and FIG. 8 is a view showing a section of a section B of FIGS. In the figure, 1 is a solar cell element, 2 is a wiring material, 3 is a connection member, 4 is a terminal box, and 6 is a filler.
太陽電池素子1の接続のためには表面の電極と他の太陽電池素子1の裏面の電極とを配線材により接続する。この配線材2を太陽電池に接続するため、通常、太陽電池素子1のこの配線材2が通るところに主電極(バスバー電極・図不示)を設ける。さらに太陽電池素子1表面から電流を効率よく拾うためにバスバー電極に接続される多数の細い集電極(フィンガー電極・図不示)を形成する。フィンガー電極はなるべく電気抵抗を小さくする方が有利であるから、このバスバー電極とフィンガー電極とは直角を成していることが一般的である。このフィンガー電極は入射する光の損失を少なくするためにできるだけ細くする方が電流値の向上のためには有利である。ところがスクリーンプリントによる電極形成の場合、電極の厚みを大きくすることが困難なため、集電極を細くすればするほど電気抵抗が高くなる傾向にあり、特性は低下する。通常の太陽電池素子1はこの抵抗が特性を大きく悪化させないレベルに妥協点を見出して太さが決まっている。太陽電池素子1を大面積化すると、その分出力の電流値が大きくなる。また、逆にフィンガー電極の長さは長くなる。そのため、10cm角、15cm角またはそれ以上の大面積の太陽電池素子1の場合、直列抵抗が大きくならないようにするため、バスバー電極を1枚の太陽電池素子1に複数本設けるのが一般的である。
In order to connect the
また、配線材2は一般に銅箔に半田被覆を施した材料が用いられ、この半田により太陽電池素子1表面のバスバー電極に溶着される。図5に示すように太陽電池モジュールには複数の配線材2で接続された複数の太陽電池素子1が充填される。また配線材2を接続する接続部材3も配線材2と同様に、銅箔を半田で被覆した材料が用いられることから、太陽電池モジュールを受光面側から見たときには半田の金属光沢をもつ配線材2と接続部材3が見えることになる。
Further, the
一方、太陽電池素子1は高効率化のために表面を粗面状にしたり、反射防止膜を形成するなどして、反射率を下げ太陽光を有効に取り込む工夫がなされている。そのため太陽電池素子1の表面は青から黒に近い濃紺の色合いになる。さらに、前述のように太陽電池モジュールの特性向上のために、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の裏面に位置する充填材6もしくは裏面保護部材9を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めることも一般的に行われている方法である。よって受光面側から太陽電池モジュールを見たときには、太陽電池素子1の間は白色になっている場合が多い。この色彩の違いは太陽電池モジュールの意匠性を低下させる一因となっている。
On the other hand, the
この問題を解決するために、配線材2や接続部材3の表面を着色した樹脂層で被覆したり(例えば、特許文献4参照)、太陽電池素子1を接続した配線材2の上から反射光制御膜を設ける(例えば、特許文献5参照)ことによって、配線材2や接続部材3を目立たないものにするという提案がなされている。また透光性部材5の太陽電池素子1と対向する部分を除いた箇所に着色を施すことによって、配線材2や接続部材3、及び太陽電池素子1間に見える裏面材料が視認されることを防止するとの提案もなされている(例えば、特許文献6参照)。さらに、接続部材3の表面を白色のシートで覆うことにより、接続部材3を太陽電池素子1間の裏面材料と同一色にするという工夫もなされている。
太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりする場合、太陽光が有効に取り込まれるとともに、光公害の問題を抑止することができる。しかしながら、ガラスの材料費が上昇したり、ガラスの表面に反射防止膜を形成するための大型の装置が必要になったり、工程が増加することによる製造コストが上昇したりする問題があった。また、ガラスの表面に凹凸を形成する場合、太陽電池モジュールを屋外に設置し、風雨にさらされることにより付着するごみや埃などの汚れがたまりやすく、太陽電池モジュールに入射する太陽光を遮り、太陽電池モジュールの出力特性を低下させるなどの問題が発生することもあった。 When unevenness is formed on the glass on the surface of the solar cell module or an antireflection film is formed on the glass surface, sunlight is effectively taken in and the problem of light pollution can be suppressed. However, there has been a problem that the material cost of glass is increased, a large apparatus for forming an antireflection film on the surface of the glass is required, and the manufacturing cost is increased due to an increase in processes. In addition, when forming irregularities on the surface of the glass, install the solar cell module outdoors, dirt and dust attached to it when exposed to wind and rain are likely to collect, block sunlight incident on the solar cell module, Problems such as degradation of the output characteristics of the solar cell module may occur.
また太陽電池モジュール内に防眩膜を設置する場合も同様に、光公害の問題を抑止することはできるものの、使用する材料が増え、製造コストが上昇するという問題があるとともに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の裏面に位置する充填材6もしくは裏面保護部材9を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めるという効果を得ることができず、太陽電池モジュールの特性向上の妨げになっていた。
Similarly, when an antiglare film is installed in the solar cell module, the problem of light pollution can be suppressed, but there is a problem that the amount of materials used increases and the manufacturing cost increases, By making the
さらに、配線材2や接続部材3の表面を着色した樹脂層で被覆したり、太陽電池素子1を接続した配線材2の上から反射光制御膜を設けたりする方法によれば、配線材2や接続部材3を目立たないものにすることができる。しかしながら、配線材2や接続部材3の表面に樹脂層を被覆するため、材料費や工程が増加する問題や、配線材2でつながれた太陽電池素子1のすべてに成膜するための大型の設備などが必要になり、製造コストが上昇するという問題があった。
Furthermore, according to the method of covering the surface of the
また、透光性部材5の太陽電池素子1と対向する部分を除いた箇所に着色を施すという方法によれば、配線材2や接続部材3、及び太陽電池素子1間に見える裏面材料が視認されることを防止することができる。しかしながら、透光性部材5へ着色する工程の増加を招くとともに、予め所定箇所に着色が施された透光性部材5と配線材2によって接続された太陽電池素子1の位置合わせを行う必要があり、工程が煩雑になるという問題もあった。さらに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の裏面に位置する充填材6もしくは裏面保護部材9を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めるという効果を得ることができず、太陽電池モジュールの特性向上の妨げになっていた。
Moreover, according to the method of coloring the part except the part which opposes the
このように高効率かつ意匠性が高い太陽電池モジュールを、低コストで製造することは、市場要求が高いものの、実現が難しかった。 Manufacturing a solar cell module with high efficiency and high designability at a low cost has been difficult to realize although the market demand is high.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、高効率かつ意匠性が高く美観に優れるとともに、低コストで製造することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the solar cell module which can be manufactured at low cost while being highly efficient, having high designability and excellent aesthetics.
本発明の太陽電池モジュールは、透光性部材と裏面保護部材との間に配列された複数の太陽電池素子と、所定の前記太陽電池素子同士を電気的に接続する複数の配線材と、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間に配置され、所定の前記配線材同士を電気的に接続する接続部材と、前記透光性部材と前記裏面保護部材との間で前記太陽電池素子を封止する充填材とを有する。 The solar cell module of the present invention includes a plurality of solar cell elements arranged between the translucent member and the back surface protection member, a plurality of wiring members that electrically connect the predetermined solar cell elements, and The solar cell element is disposed between the solar cell element and the back surface protection member, and electrically connects the predetermined wiring members, and the solar cell element between the translucent member and the back surface protection member. And a filler to be sealed.
また、前記配線材は、前記裏面保護部材側に屈曲していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said wiring material is bent to the said back surface protection member side.
さらに、前記太陽電池素子は裏面側に裏面電極を有し、該裏面電極と前記配線材との間に絶縁シートが介在されていることが好ましい。特に、前記絶縁シートはポリエチレンテレフタレートからなることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the solar cell element has a back electrode on the back side, and an insulating sheet is interposed between the back electrode and the wiring member. In particular, the insulating sheet is preferably made of polyethylene terephthalate.
さらに、前記太陽電池素子は裏面側に裏面電極を有し、該裏面電極と前記配線材との間に熱可撓性シートが介在されていることが好ましい。特に、前記熱可撓性シートは、エチレン酢酸ビニル重合体からなることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the solar cell element has a back electrode on the back surface side, and a thermo-flexible sheet is interposed between the back electrode and the wiring member. In particular, the heat flexible sheet is preferably made of an ethylene vinyl acetate polymer.
本発明の太陽電池モジュールは、透光性部材と裏面保護部材との間に配列された複数の太陽電池素子と、所定の前記太陽電池素子同士を電気的に接続する複数の配線材と、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間に配置され、所定の前記配線材同士を電気的に接続する接続部材と、前記透光性部材と前記裏面保護部材との間で前記太陽電池素子を封止する充填材とを有することから、太陽電池モジュール内の太陽電池素子の充填率を高くすることができ、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電効率が向上する。また、受光面側から接続部材が見えない位置となるので、太陽電池モジュールの美観をさらに高め、意匠性を一層向上させることができる。 The solar cell module of the present invention includes a plurality of solar cell elements arranged between the translucent member and the back surface protection member, a plurality of wiring members that electrically connect the predetermined solar cell elements, and The solar cell element is disposed between the solar cell element and the back surface protection member, and electrically connects the predetermined wiring members, and the solar cell element between the translucent member and the back surface protection member. Since it has the filler to seal, the filling rate of the solar cell elements in the solar cell module can be increased, and the power generation efficiency per unit area of the solar cell module is improved. Moreover, since it becomes a position which cannot see a connection member from the light-receiving surface side, the beauty | look of a solar cell module can be improved further and the designability can be improved further.
また、前記配線材は、前記裏面保護部材側に屈曲していることが好ましく、これによって上記効果を比較的簡素な構造で達成することができる。 Moreover, it is preferable that the said wiring material is bent to the said back surface protection member side, and this can achieve the said effect by a comparatively simple structure.
さらに、前記太陽電池素子は裏面側に裏面電極を有し、該裏面電極と前記配線材との間に絶縁シートが介在されていることが好ましく、特に、前記絶縁シートはポリエチレンテレフタレートからなることが好ましい。これによれば、裏面電極と配線材との短絡を防ぐことが可能となる。 Furthermore, it is preferable that the solar cell element has a back electrode on the back side, and an insulating sheet is interposed between the back electrode and the wiring member, and in particular, the insulating sheet is made of polyethylene terephthalate. preferable. According to this, it is possible to prevent a short circuit between the back electrode and the wiring material.
さらに、前記太陽電池素子は裏面側に裏面電極を有し、該裏面電極と前記配線材との間に熱可撓性シートが介在されていることが好ましく、特に、前記熱可撓性シートは、エチレン酢酸ビニル重合体からなることが好ましい。これによれば、熱可撓性シートによる応力吸収によって太陽電池素子の割れを抑制することが可能となる。 Furthermore, it is preferable that the solar cell element has a back electrode on the back surface side, and a heat flexible sheet is interposed between the back electrode and the wiring member. It is preferably made of an ethylene vinyl acetate polymer. According to this, it becomes possible to suppress a crack of a solar cell element by the stress absorption by a thermoflexible sheet.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明において太陽電池モジュールの基本的な構造は、図9で示した一般的な太陽電池モジュールの断面構造と同じである。すなわち、図9において、1は太陽電池素子、2は配線材、5は透光性部材、6は充填材、9は裏面保護部材を示す。 In the present invention, the basic structure of the solar cell module is the same as the cross-sectional structure of the general solar cell module shown in FIG. That is, in FIG. 9, 1 is a solar cell element, 2 is a wiring material, 5 is a translucent member, 6 is a filler, and 9 is a back surface protection member.
太陽電池素子1は直列で接続するときには、配線材2によって表面側と、一方に隣接する太陽電池素子1’の裏面側が電気的に接続され、裏面側は他方に隣接する太陽電池素子1”の表面側と電気的に接続される。この繰り返しによって複数の太陽電池素子が直列に電気的接続される。このとき配線材2は後述する接続部材3によって相互に電気的に接続され、太陽電池モジュール裏面に配置される端子ボックス4(後述する図2に記載)につなぎ、外部に出力を取り出すことができるようになっている。
When the
このように配線材2によって電気的に接続された複数の太陽電池素子1は、ちょうど2次元に所定間隔で配列された状態になっている。そして、これらの複数の太陽電池素子1は、受光面側に配置された、ガラスなどからなる透光性部材5と、非受光面側に配置された、ポリフッ化ビニル(PVF)とポリエチレンテレフタレート(PET)の積層体などからなる裏面保護部材9の間に、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)などからなる充填材6によって充填して封止する。
In this way, the plurality of
太陽電池素子1を封止する方法としては、透光性部材5、充填材(表面側)6、配線材2で接続された複数の太陽電池素子1、充填材(裏面側)6、裏面保護部材9を順次積層し、ラミネータと呼ばれる装置で真空脱気し、加熱押圧する。これによって、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)などからなる充填材6は架橋重合して硬化し、各部材の間隙を充填し封止する。
As a method for sealing the
図1に本発明に係る太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図を示す。太陽電池素子1の接続のためには表面の電極と他の太陽電池素子1の裏面の電極とを配線材2により接続する。この配線材2を太陽電池に接続するため、太陽電池素子1の表面には、この配線材2が通るところに主電極(バスバー電極・図不示)が設けられている。
FIG. 1 shows a partially enlarged view of the light receiving surface side end portion of the solar cell module according to the present invention. In order to connect the
さらに太陽電池素子1表面から電流を効率よく拾うためにバスバー電極に接続される多数の細い集電極(フィンガー電極・図不示)が形成されている。フィンガー電極はなるべく電気抵抗を小さくする方が有利であるから、このバスバー電極とフィンガー電極とは直角を成していることが一般的である。このフィンガー電極は入射する光の損失を少なくするためにできるだけ細くする方が電流値の向上のためには有利である。
Further, a large number of thin collector electrodes (finger electrodes, not shown) connected to the bus bar electrodes are formed to efficiently pick up current from the surface of the
これらの電極は、通常製造コストが安価なスクリーンプリントによって形成されている。この場合、電極の厚みを大きくすることが困難なため、集電極を細くすればするほど電気抵抗が高くなる傾向にあり、特性は低下する。通常の太陽電池素子1はこの抵抗が特性を大きく悪化させないレベルに妥協点を見出して太さが決まっている。太陽電池素子1を大面積化すると、その分出力の電流値が大きくなる。また、逆にフィンガー電極の長さは長くなる。そのため、10cm角、15cm角またはそれ以上の大面積の太陽電池素子1の場合、直列抵抗が大きくならないようにするため、バスバー電極を1枚の太陽電池素子1に複数本設けるのが一般的である。
These electrodes are usually formed by screen printing whose manufacturing cost is low. In this case, since it is difficult to increase the thickness of the electrode, the thinner the collector electrode, the higher the electric resistance tends to be, and the characteristics are degraded. The thickness of the normal
また、配線材2は一般に銅箔に半田被覆を施した材料が用いられ、この半田により太陽電池素子1表面のバスバー電極に溶着される。図1に示すように太陽電池モジュールには複数の配線材2で接続された複数の太陽電池素子1が充填される。
Further, the
上述の構成を基本構成とし、以下、各実施形態について述べる。 Each of the embodiments will be described below with the above-described configuration as a basic configuration.
(第一実施形態)
本発明に係る太陽電池モジュールの第一実施形態は、太陽電池モジュールの受光面側面積に対する、太陽電池モジュール内に充填される複数の太陽電池素子の面積の合計の割合を91.9%以上97.7%以下としたことを特徴とする。このような高い範囲の比率を得るためには、太陽電池素子1の面積を大きくするとともに、太陽電池素子1の間隔を狭くすること、太陽電池モジュール外周部の太陽電池素子1が存在しない部分の面積をできるだけ狭くすることが必要である。
(First embodiment)
In the first embodiment of the solar cell module according to the present invention, the ratio of the total area of the plurality of solar cell elements filled in the solar cell module to the light receiving surface side area of the solar cell module is 91.9% or more and 97. 0.7% or less. In order to obtain such a high range ratio, the area of the
このように本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子1同士の電気的な接続を確保した状態で、太陽電池モジュール内の太陽電池素子の充填率が高くしたことにより、太陽電池モジュールの発電効率(発電量/太陽電池モジュール面積)を向上させることが可能になるばかりでなく、太陽電池モジュールの全体の印象を太陽電池素子1の色彩にすることが可能となり、太陽電池モジュールの外観に対して美観を付与し意匠性を向上させることができる。
As described above, the solar cell module of the present invention increases the filling rate of the solar cell elements in the solar cell module in a state in which the electrical connection between the
なお近年、太陽電池モジュールの使用用途及び使用形態は多様化しており、矩形の太陽電池モジュールのみならず、三角形や台形などの形状の太陽電池モジュールも存在する。また、太陽電池モジュールの外縁に、アルミニウムなどの押し出し成型により断面が中空に形成された強固なフレーム枠をはめ込み太陽電池モジュールの強度を確保するとともに、予め屋根上などに設置された架台に、フレーム枠をビス止めするなどして固定して使用する以外に、設置中に外縁に加えられる衝撃から保護するために設けられた簡易な金属や樹脂などからなるフレーム枠を太陽電池モジュールにはめ込んだものや、フレーム枠なしの太陽電池モジュール(フレームレスモジュール)を屋根材などとして使用するケースも増えてきている。 In recent years, use applications and usage forms of solar cell modules have been diversified, and not only rectangular solar cell modules but also solar cell modules having a shape such as a triangle or a trapezoid. In addition, a strong frame frame having a hollow cross section formed by extrusion molding of aluminum or the like is fitted to the outer edge of the solar cell module to ensure the strength of the solar cell module, and the frame is mounted on a stand previously installed on the roof or the like. In addition to fixing the frame by screwing it, etc., a frame frame made of simple metal or resin provided to protect against impacts applied to the outer edge during installation is fitted into the solar cell module There are also increasing cases of using solar cell modules (frameless modules) without a frame as roofing materials.
本発明はこれら全ての太陽電池モジュールに関連するものであり、フレーム枠をはめ込んで使用するモジュールであっても、フレーム枠を外した透光性部材5と裏面保護部材9の間に配線材2で接続された複数の太陽電池素子1が充填された完成体を太陽電池モジュールとし、太陽電池モジュールの受光面側面積とは、完成体の外周の内側に位置する部分の面積を示すものとする。
The present invention relates to all these solar cell modules, and even if the module is used by inserting the frame frame, the
(第二実施形態)
本発明に係る太陽電池モジュールの第二実施形態は、第一実施形態に対して、さらに二次元配列された複数の太陽電池素子1のうち、最外周に位置する太陽電池素子1の端辺と太陽電池モジュールの外周端との最短距離、もしくは太陽電池素子1同士を接続する配線材2あるいは配線材2同士を接続する接続部材3と太陽電池モジュールの外周端と最短距離を比較したとき、距離の短い方を5mm以上11mm以下にすることが望ましい。このようにすれば、太陽電池素子の色合いと異なる太陽電池モジュール外周部分の比率を下げ、太陽電池モジュール全体の印象を、太陽電池素子表面の青から黒に近い濃紺といったダークな印象に抑えることが可能となり、太陽電池モジュールの意匠性をさらに向上させることができるとともに、太陽電池素子の割合が高いことから太陽電池モジュールの発電効率(発電量/太陽電池モジュール面積)を向上させることが可能になる。
(Second embodiment)
2nd embodiment of the solar cell module which concerns on this invention is the edge of the
また、次のような理由からも、上述の構成とすることが望ましい。すなわち、太陽電池モジュールには、低コストで高効率かつ意匠性の高いものが要求されているが、それ以前に安全性が必要なことは言うまでもない。また家の屋根などに設置して使用するため、屋外における長期信頼性も必要になる。よって太陽電池モジュール内に充填された太陽電池素子1と外部との絶縁性を確保し、外気や水の混入を防ぐ必要がある。そのため、従来は太陽電池モジュールの外周部には太陽電池素子1や配線材2、接続部材3などが存在しない部分を多く確保していた。また、従来はほとんどの太陽電池モジュールに、その強度を確保するための強固なフレーム枠がはめ込まれていたため、1cm程度のかみしろが必要となりフレーム枠直下に太陽電池素子1を配置する必要がなかったこと、強固で厚みのあるフレーム枠を使用していたことから、フレーム枠直下でなくても、太陽光の入射角度により、フレーム枠の影となる部分がフレーム枠の内側に存在していたことにより、太陽電池素子1を太陽電池モジュールの外周に寄せる必要は生じなかった。しかし前述のように、モジュール枠が簡素化されたり、フレームレスモジュールが使用されるようになったことで、フレーム枠のかみしろが小さくなったり存在しないケースが多くなった。そのため太陽電池モジュールの外周部にも太陽電池素子1が配置された太陽電池モジュールが要求されるようになってきた。
Also, the above-described configuration is desirable for the following reasons. That is, solar cell modules are required to be low-cost, highly efficient and highly designable, but needless to say, safety is required before that. In addition, since it is installed on the roof of a house and used, long-term reliability outdoors is also required. Therefore, it is necessary to ensure the insulation between the
なお、上述の構成を得るためには、充填材6の厚みを1.0mm以上と厚くする、ラミネート時の加熱温度を太陽電池モジュールの外周部で高くする、ラミネート時の外周部で押圧する圧力を高くするなどの手段を講じれば良い。
In order to obtain the above-described configuration, the thickness of the
5mm以下の場合、外気や水が混入するなどして絶縁性が確保できなかったり、長期信頼性が確保できなかったりする問題が発生することがある。また11mm以上の場合、太陽電池素子1の充填率の高いモジュールで、外周部の太陽電池素子のない部分が広くなり、縁取りのある太陽電池モジュールに見えるため、意匠的に好ましくない。
In the case of 5 mm or less, there may be a problem that insulation cannot be secured or long-term reliability cannot be secured due to mixing of outside air or water. Moreover, in the case of 11 mm or more, since it is a module with a high filling rate of the
ここで、高効率化のため、太陽電池素子1の表面に反射防止処理を施し、青から黒に近い濃紺といったダークな色調の太陽電池素子1を使用したり、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の裏面に位置する充填材6もしくは裏面保護部材9を白色にしたりすることにより、光の散乱・反射効果を高めた太陽電池モジュールでは特にその効果を有効に発揮するので好ましい。これは、太陽電池素子1とそれ以外の部分の色調のコントラストがはっきりし、意匠的効果が顕著になるためである。
Here, in order to increase efficiency, the surface of the
(第三実施形態)
本発明の第三実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、複数の太陽電池素子1の間隔が、配線材2の幅の70%以上143%以下とした。このようにすることによって、太陽電池素子1間と配線材2の幅を略同一にし、太陽電池モジュールの全体の印象としては、同一方向の複数のラインが貫通しているように見えるため、太陽電池素子の意匠性をさらに向上させることができるようになる。また、太陽電池素子1の間隔を配線材2の幅のレベルにまで狭くしたことから、太陽電池素子が太陽電池モジュールに対して面積を占有する比率が高くなるので、太陽電池モジュールの発電効率(発電量/太陽電池モジュール面積)をより一層向上させることが可能になる。
(Third embodiment)
In the solar cell module according to the third embodiment of the present invention, the interval between the plurality of
なお、太陽電池モジュールの発電効率を最大にするには、太陽電池モジュールに充填する太陽電池素子1の充填率を100%にすれば良い。しかし、前述のように、安全性(絶縁性)や、長期信頼性の観点から、充填率を100%にすることは不可能である。またいわゆる瓦重ねと呼ばれる太陽電池素子1の一部同士を互いに重ねる接続方法もあるが、ラミネータで加熱押圧する際に太陽電池素子1に割れが発生しやすい上、太陽電池素子1で重なり合った部分に光学的ロスが発生することから、非効率的でありモジュールコストの上昇を招く。
In order to maximize the power generation efficiency of the solar cell module, the filling rate of the
また、太陽電池素子1を隙間なく敷き詰めれば、割れや光学的ロスの問題は解消するが、直列で太陽電池素子1を接続する場合、図9に示すように、太陽電池素子1の間には太陽電池素子1の表から隣接する太陽電池素子の裏へつながれる配線材2が存在するため、隙間なく敷き詰めることは実質的に不可能である。ここで、太陽電池素子1の間隔を詰めすぎた場合には、ラミネータで加熱押圧する際に太陽電池素子1の端部に斜め方向の力がかかり、太陽電池素子1の割れの原因となる。この現象は特に配線材2の厚みが厚い場合や、配線材2の銅箔を被覆する半田に鉛レスのSn−Ag−Cu系の半田を使用したときに多く発生する。これは、Sn−Ag−Cu系の半田が固いことに起因するものである。
Further, if the
このように太陽電池素子1同士の間隔を配線材2のレベルにまで狭くするためには、配線材2を、隣接する太陽電池素子1同士を接続したときの形状に合わせて、予め屈曲させておくことにより、上記の問題を抑制することが可能になる。
Thus, in order to narrow the space between the
なお、複数の太陽電池素子1の間隔が、配線材2の幅の70%に満たない場合、太陽電池素子1に配線材2との接続部に対してかかる応力が大きくなって割れが増加するため不適である。また、143%を超える場合、配線材2に比べ太陽電池素子1の間隔が広くなりすぎ、太陽電池モジュールの全体の印象としては、同一方向に複数のラインが貫通しているように見えないため意匠性が低下する。また、太陽電池モジュールの発電効率も低下する。
In addition, when the space | interval of the several
(第四実施形態)
本発明の第四実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、受光面側から視認される配線材2の幅がすべて略同一に形成されている。このような構成としたので、すべての配線材2の幅が揃って、統一感が向上し、アンバランスを防止して、より一層意匠性を向上させることができるようになる。特に本発明の第三実施形態と組み合わせたときに、太陽電池素子1の間隔と配線材2の幅がすべて揃って視認されるので、極めて意匠性の高いものとなる。なお、配線材2の幅としては0.8mm以上2.0mm以下にすることが望ましく、これによって、配線材2を目立たなくすることができる。なおこの範囲以下の場合、断面積が小さく、抵抗が大きくなり特性の低下を招く。また断面積を大きくするため、厚みを厚くすれば、前述のように太陽電池素子1間付近での太陽電池素子1の割れを招くことになり不適である。逆にこの範囲を超える場合、配線材2によって構成される、太陽電池モジュールを貫通するようなラインの印象が強すぎるものとなってしまうため、太陽電池モジュール全体の印象を、太陽電池素子表面の青から黒に近い濃紺といったダークな印象に抑えることができなくなり、太陽電池モジュールの意匠性を低下させてしまう。また、配線材2により太陽電池素子の受光面積を減らしてしまうため、太陽電池素子の出力特性が低下し、太陽電池モジュールの出力特性が低下するため不適である。
(Fourth embodiment)
In the solar cell module according to the fourth embodiment of the present invention, all the widths of the
(第五実施形態)
本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、配線材2同士を電気的に接続する接続部材3が、太陽電池素子1と裏面保護部材9との間の位置で、すなわち非受光位置で、配線材2同士を接続する構造となっている。これについて、図1〜図4を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
In the solar cell module according to the fifth embodiment of the present invention, the
図1は本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図であり、図2は、非受光面側端部の部分拡大図である。また、図3は、図1及び図2に示す太陽電池モジュールをA−A線で切ったときの矢視断面図、図4は、B−B線で切ったときの矢視断面図である。各図において1は太陽電池素子、2は配線材、3は接続部材、4は端子ボックス、5は透光性部材、6は充填材、7は熱可撓性シート、8は絶縁シート、9は裏面保護部材を示す。 FIG. 1 is a partially enlarged view of a light receiving surface side end portion of a solar cell module according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of a non-light receiving surface side end portion. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of the solar cell module shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB. . In each figure, 1 is a solar cell element, 2 is a wiring material, 3 is a connection member, 4 is a terminal box, 5 is a translucent member, 6 is a filler, 7 is a heat-flexible sheet, 8 is an insulating sheet, 9 Indicates a back surface protection member.
接続部材3を太陽電池素子1と裏面保護部材9との間の位置に配置して配線材2同士を電気的に接続するためには、図3、4に示すように、太陽電池素子1の表面側もしくは裏面側に接続された配線材2を裏面保護部材9の側に屈曲させ、接続部材3で半田付けなどによって接続すれば良い。このとき太陽電池素子1の裏面側に設けられた電極との短絡を防止するため、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)製の絶縁シート8を、太陽電池素子1と太陽電池素子の裏面側に回された配線材2、接続部材3の間に介在させることが望ましい。さらに、このような屈曲構造としたことによって、局部的に厚みが増し、太陽電池モジュール製造時のラミネート工程における加熱押圧時に太陽電池素子1が割れることがあるが、これを防止するため、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)製の熱可撓性シート7を介在させて応力を吸収するようにしても良い。
In order to arrange the
従来、接続部材3は図5〜図8に示すように太陽電池モジュールの外周部に太陽電池素子と重ねない構成として配置されていたが、本発明では配線材2同士を接続する接続部材3を太陽電池素子1の裏面側に設けている。このような本発明の構成によれば、太陽電池モジュール内の太陽電池素子1の充填率をさらに上げ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。
Conventionally, the connecting
また、従来の構成では、図5に示すように、太陽電池モジュールの外周部に接続部材3が存在し、これが配線材2と太陽電池素子1間によって構成される複数のラインに対して、統一性を乱すラインとして視認されていたが、本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールの構成によれば、受光面側からはこの接続部材3が見えない位置となるので、太陽電池モジュールの美観をさらに高め、意匠性を一層向上させることができる。
Further, in the conventional configuration, as shown in FIG. 5, the
そして、外枠部と太陽電池素子1との間隔を狭めることができるので、太陽電池モジュール全体の面積を小さくすることが可能になるから、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電効率が向上する。
And since the space | interval of an outer frame part and the
以上により本発明の太陽電池モジュールを得ることができる。この本発明の太陽電池モジュールは、部材の追加や工程の増加を招くことなく、簡易な方法で意匠性の高い高効率の太陽電池モジュールを得ることができるようになる。よって、高効率かつ意匠性が高く美観に優れるとともに低コストで製造可能な太陽電池モジュールが実現する。そして、外観の印象がシステムの印象を決める太陽電池モジュールで特にその効果を有効に発揮するため、1辺が1m程度もしくはそれ以上の大型の太陽電池モジュールに対し特に有効である。このように1辺が長いモジュールに適用すれば、高い発電効率を得られるばかりでなく、太陽電池素子1の間隙と配線材2によって構成される、太陽電池モジュールを貫通したラインの印象を高め、意匠性の高いモジュールとなる。
Thus, the solar cell module of the present invention can be obtained. This solar cell module of the present invention can provide a highly efficient solar cell module with high designability by a simple method without causing the addition of members or an increase in processes. Therefore, a solar cell module that is highly efficient, has high design properties, is excellent in aesthetics, and can be manufactured at low cost is realized. Since the effect of the external appearance is particularly effective in the solar cell module that determines the impression of the system, it is particularly effective for a large-sized solar cell module having a side of about 1 m or more. In this way, if applied to a module with a long side, not only high power generation efficiency can be obtained, but also the impression of a line that penetrates the solar cell module, which is constituted by the gap between the
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。 The embodiment of the present invention is not limited to the above example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述の第一実施形態から第五実施形態は、二つ以上を自由に選択して組み合わせても良い。 For example, in the first embodiment to the fifth embodiment described above, two or more may be freely selected and combined.
1:太陽電池素子
2:配線材
3:接続部材
4:端子ボックス
5:透光性部材
6:充填材
7:可撓性シート
8:絶縁シート
9:裏面保護部材
1: Solar cell element 2: Wiring material 3: Connection member 4: Terminal box 5: Translucent member 6: Filler 7: Flexible sheet 8: Insulating sheet 9: Back surface protection member
Claims (6)
所定の前記太陽電池素子同士を電気的に接続する複数の配線材と、
前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間に配置され、所定の前記配線材同士を電気的に接続する接続部材と、
前記透光性部材と前記裏面保護部材との間で前記太陽電池素子を封止する充填材と、を有する太陽電池モジュール。 A plurality of solar cell elements arranged between the translucent member and the back surface protective member;
A plurality of wiring members that electrically connect the predetermined solar cell elements;
A connecting member that is disposed between the solar cell element and the back surface protection member and electrically connects the predetermined wiring members;
The solar cell module which has a filler which seals the said solar cell element between the said translucent member and the said back surface protection member.
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