JP2008270619A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽電池の反りを抑制し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール1は、複数の第1太陽電池C11〜C1mを第1方向に沿って配列することにより形成される第1太陽電池群G1と、複数の第2太陽電池C21〜C2mを第1方向に沿って配列することにより形成される第2太陽電池群G2とを備え、第1太陽電池群G1の一端に位置する第1接続用太陽電池と、第2太陽電池群の一端に位置する第2接続用太陽電池とは、第1方向に略直交する第2方向に沿って並んで配置されており、第1接続用太陽電池が有する一本のバスバー電極22と、第2接続用太陽電池が有する一本のバスバー電極22とは、導電性の配線材によって電気的に接続されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の太陽電池を所定方向に沿って配列することにより形成される太陽電池群を複数備える太陽電池モジュールに関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換する。太陽電池は、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池1枚当りの出力は数W程度である。従って、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、出力を100W以上に高めた太陽電池モジュールが用いられる。具体的に、複数の太陽電池を所定の第1方向に配列することにより太陽電池ストリングを作製し、複数の太陽電池ストリングを第1方向に略直交する第2方向に沿って配列することにより太陽電池モジュールが作製される。
ここで、太陽光を受光する受光面と対向する裏面において、正負一対の裏面電極(裏面正電極と裏面負電極)が一対の櫛歯状に形成されたバックコンタクト型の太陽電池が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような太陽電池によれば、一の太陽電池ストリングに含まれる一の太陽電池の裏面正電極と、他の太陽電池ストリングに含まれる他の太陽電池の裏面負電極とに対して、導電性の配線材を熱接着することにより太陽電池ストリング同士の電気的接続が行われる。
具体的には、裏面正電極は、第1方向に沿って形成された複数の正フィンガー電極(櫛の歯部分)と、第2方向に沿って形成された正バスバー電極(櫛の根部分)とを含む。同様に、裏面負電極は、第1方向に沿って形成された複数の負フィンガー電極(櫛の歯部分)と、第2方向に沿って形成された負バスバー電極(櫛の根部分)とを含む。また、正負一対のバスバー電極のそれぞれは、同一の太陽電池ストリングに含まれる他の太陽電池との接続を行うために、裏面の端部に形成される。配線材は、一の太陽電池ストリングに含まれる一の太陽電池の正バスバー電極と、他の太陽電池ストリングに含まれる他の太陽電池の負バスバー電極に熱接着される。
従って、このような太陽電池では、配線材が第2方向に沿って形成されたバスバー電極に接着されるため、配線材と太陽電池との接着面積は大きい。
特開2005−11869号公報(第9頁、図10(a1))
ここで、配線材の線膨張係数は、太陽電池に用いられる半導体基板の線膨張係数よりも大きいため、熱接着後に配線材が収縮しようとする力が、配線材と太陽電池との界面に生じる。熱接着後に配線材が収縮しようとする力は、配線材が熱接着される面積が広いほど太陽電池に与える影響は大きく、このような収縮力によって太陽電池が反ってしまうという問題があった。
特に、このような太陽電池の反りは、製造コスト削減を目的とした太陽電池の薄型化が進むほど顕著に現れるため、太陽電池の薄型化の妨げとなっていた。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池の反りを抑制し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明の特徴は、複数の第1太陽電池を第1方向に沿って配列することにより形成される第1太陽電池群と、複数の第2太陽電池を前記第1方向に沿って配列することにより形成される第2太陽電池群とを備える太陽電池モジュールであって、前記第1太陽電池群と前記第2太陽電池群とは、前記第1方向に略直交する第2方向に沿って配置され、前記複数の第1太陽電池のそれぞれは、太陽光を受光する第1受光面と、前記第1受光面の反対側に設けられた第1裏面と、前記第1裏面上において前記第2方向に沿って形成された複数本の第1フィンガー電極と、前記第1裏面上において前記第1方向に沿って形成された一本の第1バスバー電極とを有し、前記複数の第2太陽電池のそれぞれは、太陽光を受光する第2受光面と、前記第2受光面の反対側に設けられた第2裏面と、前記第2裏面上において前記第2方向に沿って形成された複数本の第2フィンガー電極と、前記第2裏面上において前記第1方向に沿って形成された一本の第2バスバー電極とを有しており、前記複数の第1太陽電池は、前記第1太陽電池群の一端に位置する第1接続用太陽電池を含み、前記複数の第2太陽電池は、前記第2太陽電池群の一端に位置する第2接続用太陽電池を含んでおり、前記第1接続用太陽電池と前記第2接続用太陽電池とは、前記第2方向に沿って並んで配置され、前記第1接続用太陽電池が有する前記第1バスバー電極と、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2バスバー電極とは、導電性の配線材によって電気的に接続されていることを要旨とする。
本発明の特徴によれば、太陽電池モジュールが備える第1及び第2太陽電池群は、第2方向に沿って配列され、第1及び第2太陽電池群を形成する第1及び第2太陽電池は、裏面上において第1方向に沿って形成された一本のバスバー電極をそれぞれ有する。第1接続用太陽電池が有する一本のバスバー電極と、第2接続用太陽電池が有する一本のバスバー電極とは、導電性の配線材によって電気的に接続される。
このように、配線材と第1又は第2接続用太陽電池とは、バスバー電極の1点のみで接続されているため、配線材とバスバー電極との接着面積を小さくすることができる。従って、熱接着後における配線材の収縮力が第1又は第2接続用太陽電池に与える影響を小さくすることができる。その結果、配線材とバスバー電極との接着面積が大きいことに起因する接続用太陽電池の反りを軽減することができる。
また、第1及び第2接続用太陽電池の裏面上にはバスバー電極が一本のみ形成され、配線材と第1又は第2接続用太陽電池とは、バスバー電極の1点のみで熱接着される。従って、配線材とバスバー電極との接着位置が離間していることに起因する第1及び第2接続用太陽電池の反りを軽減することができる。
本発明の特徴において、前記複数の第1太陽電池のうち一の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性は、前記一の第1太陽電池に隣接する他の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性と異なり、前記複数の第2太陽電池のうち一の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性は、前記一の第2太陽電池に隣接する他の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なっており、前記第1接続用太陽電池が有する第1裏面の極性は、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2裏面の極性と同じであってもよい。
本発明の特徴において、前記複数の第1太陽電池のうち一の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性は、前記一の第1太陽電池に隣接する他の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性と異なり、前記複数の第2太陽電池のうち一の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性は、前記一の第2太陽電池に隣接する他の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なっており、前記第1接続用太陽電池が有する第1裏面の極性は、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なっていてもよい。
本発明によれば、太陽電池の反りを抑制し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
(太陽電池モジュールの概略構成)
図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール1の概略構成を説明する。図1は、太陽電池モジュール1の平面図である。図2は、太陽電池モジュール1の背面図である。
太陽電池モジュール1は、第1方向に沿って一直線に配列された所定数の太陽電池を電気的に接続した4つの太陽電池群(第1乃至第4太陽電池群G1〜G4)を備える。
第1乃至第4太陽電池群G1〜G4は、第1方向に略直交する第2方向に沿って並んで配置されている。第1太陽電池群G1と第2太陽電池群G2とは、並列配線材11によって電気的に並列に接続されている。同様に、第3太陽電池群G3と第4太陽電池群G4とは、並列配線材11によって電気的に並列に接続されている。第2太陽電池群G2と第3太陽電池群G3とは、直列配線材12によって電気的に直列に接続されている。並列配線材11及び直列配線材12は、薄板状或いは縒り線状に成型された銅等の導電性材料により形成することができる。本実施形態では、並列配線材11及び直列配線材12は、一本の導電性材料から形成されている。なお、太陽電池群同士の接続については後説する。
まず、第1太陽電池群G1の構成について説明する。第1太陽電池群G1は、複数の第1太陽電池C11〜C1mと、受光面側配線材13と、裏面側配線材14とを備える。なお、mは自然数を表す。
複数の第1太陽電池C11〜C1mは、第1方向に沿って一直線状に配列されている。第1太陽電池C11〜C1mのそれぞれは、太陽光を受光する第1受光面と、第1受光面の反対側に設けられた第1裏面と、第1裏面上において第2方向に沿って形成された複数本のフィンガー電極(不図示)と、第1裏面上において第1方向に沿って形成された一本のバスバー電極(不図示)とを有する。フィンガー電極とバスバー電極とについては、後説する。
第1受光面と第1裏面とは、正負一対の極性を有する。即ち、第1受光面の極性と第1裏面の極性とは異なっている。
図1に示すように、複数の第1太陽電池C11〜C1mのうち一の第1太陽電池が有する第1受光面の極性は、一の第1太陽電池に隣接する他の第1太陽電池が有する第1受光面の極性と異なるように配列されている。
なお、図1では、正極の第1受光面を有する第1太陽電池に斜線を施して表し、負極の第1受光面を有する第1太陽電池を白抜きで表している。
受光面側配線材13は、2つの第1太陽電池を電気的に直列に接続する導電性の配線材である。受光面側配線材13は、隣接する2つの第1太陽電池の第1受光面を接続することにより、隣接する2つの第1太陽電池を電気的に直列に接続する。
具体的に、受光面側配線材13は、第1太陽電池C11の正極の第1受光面と、第1太陽電池C12の負極の第1受光面とに接続されている。同様に、受光面側配線材13は、第1太陽電池C13の正極の第1受光面と、第1太陽電池C14の負極の第1受光面とに接続されている。
このように、第1太陽電池群G1を電気的に直列に接続するために、受光面側配線材13は、受光面側配線材13によって接続された一組の第1太陽電池同士には接続されない。受光面側配線材13によって接続された一組の第1太陽電池同士の接続は、裏面側配線材14によって行う。
裏面側配線材14は、2つの第1太陽電池C11〜C1mを電気的に直列に接続する導電性の配線材である。裏面側配線材14は、隣接する2つの第1太陽電池の裏面同士を接続することにより、隣接する2つの第1太陽電池を電気的に直列に接続する。具体的には、裏面側配線材14は、第1太陽電池C12の正極の第1裏面と、第1太陽電池C13の負極の第1裏面とに接続されている。このように、裏面側配線材14は、第1太陽電池群G1を電気的に直列に接続するために、受光面側配線材13によって接続された一組の第1太陽電池同士を接続する。
第1太陽電池群G1の両端には、第2太陽電池群G2との電気的な接続をとるための第1接続用太陽電池を備える。図2の背面図に示すように、第1太陽電池群G1が有する第1接続用太陽電池は、第1太陽電池C11及び第1太陽電池C1mの2つの太陽電池である。本実施形態では、第1太陽電池C11及び第1太陽電池C1mのそれぞれの裏面に、並列配線材11が電気的に接続されている。
第2乃至第4太陽電池群G2〜G4の構成は、上記の第1太陽電池群G1の構成と同様である。なお、本明細書では、第2太陽電池群G2を形成する太陽電池を第2太陽電池C21〜C2m、第3太陽電池群G3を形成する太陽電池を第3太陽電池C31〜C3m、第4太陽電池群G4を形成する太陽電池を第4太陽電池C41〜C4mとしている。
(接続用太陽電池の構成とその接続)
次に、接続用太陽電池の構成と接続用太陽電池同士の接続とについて、図3及び図4を用いて説明する。図3は、図2のA部分の拡大図である。図4は、図3のB−B切断面に沿った断面図である。
図3に示すように、第1太陽電池群G1が有する第1接続用太陽電池としての第1太陽電池C11と、第2太陽電池群G2が有する第2接続用太陽電池としての第2太陽電池C21とは、第2方向に沿って並んで配置されている。
第1太陽電池C11の裏面と第2太陽電池C21の裏面とに、並列配線材11を接続することにより、第1太陽電池群G1と第2太陽電池群G2とは電気的に並列接続されている。
第1太陽電池C11は、光電変換部20と、第1裏面上において第2方向に沿って形成された複数本のフィンガー電極21と、第1裏面上において第1方向に沿って形成された一本のバスバー電極22とを備える。第1裏面は、負の極性を有している。
光電変換部20は、第1受光面側から光を受けてキャリアを生成する。キャリアとは、太陽光が光電変換部20に吸収されることにより生成される一対の正孔と電子をいう。光電変換部20は、一般的に用いられる太陽電池基板を基本構成として有している。負極の第1裏面を有する第1太陽電池C11は、半導体基板を用いて作製することができる。
フィンガー電極21は、光電変換部20からキャリアを集電する集電電極である。図3に示すように、フィンガー電極21は、第1裏面上において第2方向に沿って複数形成される。本実施形態では、フィンガー電極21は、光電変換部20の第1裏面全域にわたって、所定間隔のライン状に形成されている。フィンガー電極21は、例えば、焼結型の導電性ペーストを焼成することにより、又は、熱硬化型の導電性ペーストを熱硬化することにより形成することができる。
バスバー電極22は、複数のフィンガー電極21からキャリアを集電する集電電極である。図3に示すように、バスバー電極22は、第1裏面上において第1方向に沿って一本のみ形成される。本実施形態では、バスバー電極22は、複数のフィンガー電極21と交差するように、裏面中央に形成されている。バスバー電極22は、例えば、焼結型の導電性ペーストや、熱硬化型の導電性ペーストにより形成することができる。
並列配線材11は、バスバー電極22に対して、半田等の導電性接着剤を介して熱接着される。即ち、バスバー電極22と並列配線材11とは、交差するように配置され、その交差点においてのみ熱接着される。
ここで、図4に示すように、光電変換部20の第1受光面上においても複数のフィンガー電極23と2本のバスバー電極24とが形成されている。受光面上に形成されるフィンガー電極23及びバスバー電極24は、幅を狭く、かつ、高さを高く形成することにより、受光面積を確保しつつ、内部抵抗を小さく抑える必要がある。一方、裏面側においては、受光面積を確保しなければならないという要請がないため、フィンガー電極21の本数を多く、また、幅を広く形成することができる。従って、本実施形態のように、バスバー電極22を一本のみ形成する場合には、受光面側に形成するバスバー電極24よりも幅を広く形成することができる。
第2太陽電池群G2が有する第2接続用太陽電池としての第2太陽電池C21の構成は、上記の第1太陽電池C11の構成と同じである。従って、第1太陽電池C11の第1裏面と第2太陽電池C21の第2裏面とは、ともに同じ負の極性を有している。即ち、第1太陽電池群G1と第2太陽電池群G2とは、電気的に並列に接続されている。
第1接続用太陽電池としての第1太陽電池C11と、第2接続用太陽電池としての第2太陽電池C21は、以上のような構成を有している。
一方、図2に示す第3太陽電池C31のように、正極の裏面を有する太陽電池は、光電変換部20がp型半導体基板を用いて作製されている。このような太陽電池であっても、p型半導体基板が用いられている以外は、上述した第1太陽電池C11や第2太陽電池C21と同様の構成を有する。
(実施形態の変形例)
上記第1実施形態では、一部の太陽電池群を電気的に並列接続する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、全ての太陽電池群を電気的に直列接続する場合においても適用することができる。
以下、上記第1実施形態との相違点について説明する。
図5は、変形例に係る太陽電池モジュール1の背面図である。
第1乃至第4太陽電池群G1〜G4は、直列配線材12によって電気的に直列に接続されている。
従って、第1太陽電池群G1が有する第1接続用太陽電池としての第1太陽電池C11と、第2太陽電池群G2が有する第2接続用太陽電池としての第2太陽電池C21とは、互いに異なる極性の裏面を有している。
具体的には、第1太陽電池C11の第1裏面は負の極性を有し、第2太陽電池C21の裏面は正の極性を有する。
第1太陽電池C11の第1裏面上に形成された一本のバスバー電極22と、第2太陽電池C21の第2裏面上に形成された一本のバスバー電極22とは、直列配線材12によって電気的に直列に接続されている。
以上のように、接続用太陽電池の全てが電気的に直列に接続されている以外は、上記第1実施形態と同様の構成を備えている。
(作用及び効果)
上記実施形態によれば、太陽電池モジュール1が備える複数の太陽電池群(第1乃至第4太陽電池群G1〜G4)は、第2方向に沿って配列されている。太陽電池群を形成する太陽電池は、裏面上において第1方向に沿って形成された一本のバスバー電極を有する。並列配線材11又は直列配線材12(以下、「配線材」という。)は、一の接続用太陽電池(例えば、第1太陽電池C11)が有する一本のバスバー電極22と、他の接続用太陽電池(例えば、第2太陽電池C21)が有する一本のバスバー電極22とに接続される。
このように、配線材は、バスバー電極22と交差する1点のみで接続されており、配線材とバスバー電極22との接着面積は小さい。従って、熱接着後における配線材の収縮力が接続用太陽電池に与える影響を小さくすることができる。
その結果、配線材とバスバー電極22との接着面積が大きいことに起因する接続用太陽電池の反りを軽減することができる。
また、接続用太陽電池の裏面上にバスバー電極22を二本形成し、二本のバスバー電極22に配線材を熱接着する場合には、二本のバスバー電極22間において配線材が収縮することにより接続用太陽電池に反りが生じるおそれがある。即ち、配線材とバスバー電極22との接着面積の小さい場合であっても、接着位置が離間しているときには、配線材の収縮による接続用太陽電池の反りが生じやすい。
一方、上記実施形態によれば、接続用太陽電池の裏面上にはバスバー電極22が一本のみ形成される。即ち、配線材は、バスバー電極22と交差する1点のみで熱接着される。
従って、配線材とバスバー電極22との接着位置が離間していることに起因する接続用太陽電池の反りを軽減することができる。
以上のように、接続用太陽電池の反りを軽減することにより、接続用太陽電池の割れ等を抑制し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
(その他の実施形態)
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記実施形態では、太陽電池モジュール1が第1乃至第4太陽電池群G1〜G4を備えることとしたが、太陽電池モジュール1が備える太陽電池群の数に制限はない。
また、上記実施形態では、バスバー電極22は第1方向に沿って形成されることとしたが、完全に平行である必要はない。同様に、上記実施形態では、フィンガー電極21は第2方向に沿って形成されることとしたが、完全に平行である必要はない。
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール1の平面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール1の背面図である。 図2のA部分の拡大図である。 図3のB−B切断面に沿った断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る太陽電池モジュール1の背面図である。
符号の説明
1…太陽電池モジュール
11…並列配線材
12…直列配線材
13…受光面側配線材
14…裏面側配線材
20…光電変換部
21…フィンガー電極
22…バスバー電極
23…フィンガー電極
24…バスバー電極
C11…第1太陽電池
C21…第2太陽電池
C31…第3太陽電池
C41…第4太陽電池
G1…第1太陽電池群
G2…第2太陽電池群
G3…第3太陽電池群
G4…第4太陽電池群

Claims (3)

  1. 複数の第1太陽電池を第1方向に沿って配列することにより形成される第1太陽電池群と、複数の第2太陽電池を前記第1方向に沿って配列することにより形成される第2太陽電池群とを備える太陽電池モジュールであって、
    前記第1太陽電池群と前記第2太陽電池群とは、前記第1方向に略直交する第2方向に沿って配置され、
    前記複数の第1太陽電池のそれぞれは、
    太陽光を受光する第1受光面と、
    前記第1受光面の反対側に設けられた第1裏面と、
    前記第1裏面上において前記第2方向に沿って形成された複数本の第1フィンガー電極と、
    前記第1裏面上において前記第1方向に沿って形成された一本の第1バスバー電極とを有し、
    前記複数の第2太陽電池のそれぞれは、
    太陽光を受光する第2受光面と、
    前記第2受光面の反対側に設けられた第2裏面と、
    前記第2裏面上において前記第2方向に沿って形成された複数本の第2フィンガー電極と、
    前記第2裏面上において前記第1方向に沿って形成された一本の第2バスバー電極とを有しており、
    前記複数の第1太陽電池は、前記第1太陽電池群の一端に位置する第1接続用太陽電池を含み、
    前記複数の第2太陽電池は、前記第2太陽電池群の一端に位置する第2接続用太陽電池を含んでおり、
    前記第1接続用太陽電池と前記第2接続用太陽電池とは、前記第2方向に沿って並んで配置され、
    前記第1接続用太陽電池が有する前記第1バスバー電極と、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2バスバー電極とは、導電性の配線材によって電気的に接続されている
    ことを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記複数の第1太陽電池のうち一の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性は、前記一の第1太陽電池に隣接する他の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性と異なり、
    前記複数の第2太陽電池のうち一の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性は、前記一の第2太陽電池に隣接する他の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なっており、
    前記第1接続用太陽電池が有する第1裏面の極性は、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2裏面の極性と同じである
    ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記複数の第1太陽電池のうち一の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性は、前記一の第1太陽電池に隣接する他の第1太陽電池が有する前記第1裏面の極性と異なり、
    前記複数の第2太陽電池のうち一の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性は、前記一の第2太陽電池に隣接する他の第2太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なっており、
    前記第1接続用太陽電池が有する第1裏面の極性は、前記第2接続用太陽電池が有する前記第2裏面の極性と異なる
    ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
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