JP2009010361A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】
筐体の放熱性を向上させることにより、筐体内部に配置されたダイオードが発熱した場合にダイオードの温度上昇を抑え、信頼性を向上させた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】
一対の導体２７を有するモジュール本体３８と、一対の導体２７に導通接続されたダイオード２と、ダイオード２を内部に有する筐体１３と、筐体１３の内部でダイオード２の少なくとも一部を覆う第一樹脂３６と、を備える太陽電池モジュールであって、筐体１３はその内部に気体領域３９を有し、且つ、筐体１３の内壁は気体領域３９及び第一樹脂３６に接する凸部４２を有するものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽電池モジュールに関するものであり、特にダイオードの放熱性を高めることにより信頼性を向上させた太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池素子は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。

このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。また太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。

このため複数の太陽電池素子を接続し、透光性基板と充填材で封入して、モジュール本体を作成することが通常行われている。

さらに通常、モジュール本体の裏面には、外部回路との接続を行うため、筐体が取り付けられている（例えば特許文献１参照）。

このような太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池素子のすべてに光が当たっている場合を考えると、逆方向に接続されているダイオードには、そのダイオード特性から電流は流れない。

しかし複数の太陽電池素子の中にある特定の太陽電池素子が何かの影になった場合などで発電が不十分になった時、太陽電池素子は抵抗となり、発熱するようになる。この様な現象は、ホットスポット現象と呼ばれている。この時、太陽電池素子の両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生するので、ダイオードの両端の電圧が正常な時に比べて逆転し、ダイオードに電流が流れるようになり、影になった太陽電池素子に流れる電流が減少し、太陽電池素子の発熱が抑えられる。太陽電池素子の発熱は、直列接続された太陽電池素子の枚数が多くなるほど大きくなるので、ダイオードは例えば太陽電池素子の直列数が１６枚から２０枚毎に接続されている。

このように発電が不十分になった太陽電池素子が発生した場合、ダイオードに順方向電流が流れるようになり、ダイオードは発熱するようになる。

これにおいて、上記のようにダイオードを太陽電池モジュールの筐体内部に配置した場合、正常な場合でも真夏の昼間では５０℃以上になり、もしダイオードに電流が流れると筐体の内部に封止されているため、急激にその温度が上昇し、それに伴いダイオードの特性上、電流容量が低下する。この状態で電流が流れ続け、ダイオードの温度が、最大定格温度（通常１５０℃程度）を超えるとダイオードは破壊されてしまうという問題があった。

この様なホットスポット発生時のダイオードの温度上昇を抑えるため、筐体の蓋体を金属製にすること、さらにこの金属製の蓋体の一部を筐体内側に凸状として、ダイオードに直接または充填材を介して接触させることにより、蓋体表面からの放熱を促進させることによりダイオードの温度上昇を抑えることが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−５７００８号公報 特開平１１−２５１６１４号公報

しかしながら、上述のように筐体の蓋体を金属製にして、さらにこの金属製の蓋体の一部を筐体内側に凸状として、ダイオードに直接または充填材を介して接触させることにより、ダイオード発熱時の熱により蓋体が膨張し、ダイオードを直接または充填材を介して押圧することとなる。太陽電池モジュールの１０〜２０年にわたる長期間の屋外環境での使用により繰り返しこの様な圧力がダイオードに係るとダイオード自体が破損したり、ダイオードとターミナルのハンダ付け部分の強度が低下し、この部分の抵抗が増加し、ダイオードの本来の働きが十分果たせない場合があるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、筐体内部に配置されたダイオードが発熱した場合でも、ダイオード自体や太陽電池モジュールの他の部材に圧力等の影響が及ぶこと無く、筐体全体としての放熱性を向上させることにより、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、一対の導体を有するモジュール本体と、前記一対の導体に導通接続されたダイオードと、前記ダイオードを内部に有する筐体と、前記筐体の内部で前記ダイオードの少なくとも一部を覆う第一樹脂とを備え、前記筐体はその内部に気体領域を有し、且つ、前記筐体の内壁は気体領域及び前記第一樹脂に接する凸部を有するものである。

また、前記凸部は、前記筐体内壁のうち、前記モジュール本体に対する載置部を除く部位に設けられていることを特徴とする。

さらに、前記筐体は、前記モジュール本体に接合され開口部を有する筐体本体と、前記筐体本体の前記開口部を覆う蓋体とからなり、前記蓋体に前記凸部が形成されていることを特徴とする。

またさらに、前記筐体は、前記ダイオードが実装される筐体基板部を備え、前記筐体基板部上に前記一対の導体と前記ダイオードとを導通接続する複数の接続導体が形成されるとともに、隣接する前記接続導体の間、前記一対の導体の間、および前記接続導体と前記導体との間の少なくとも１箇所において、前記筐体基板部を貫通するスリットを有することを特徴とする。

さらにまた、前記筐体基板部は、プリント基板で構成されていることを特徴とする。

またさらに、前記ダイオードは、その外表面が前記第一樹脂とは異なる第二樹脂で覆われていることを特徴とする。

さらにまた、前記第一樹脂は、その主成分よりも熱伝導率及び／又は絶縁性が高い粒子材料を含有して成ることを特徴とする。特に、前記粒子材料は、アルミナまたはジルコニアからなることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールは、一対の導体を有するモジュール本体と、前記一対の導体に導通接続されたダイオードと、前記ダイオードを内部に有する筐体と、前記筐体の内部で前記ダイオードの少なくとも一部を覆う第一樹脂とを備え、前記筐体はその内部に気体領域を有し、且つ、前記筐体の内壁は気体領域及び前記第一樹脂に接する凸部を有するものである。

このように、筐体がその内部に気体領域を有することから、第一樹脂による耐湿性を維持しつつ、ダイオード等の発熱に起因する第一樹脂の膨張を気体領域の体積変化によって吸収或いは緩和することができる。それ故、第一樹脂の膨張による押圧力がダイオード、筐体或いはモジュール本体などの他部材に加わることを効果的に抑制することが可能になる。

また、筐体の内壁が気体領域及び第一樹脂に接する凸部を有することから、ダイオード等の熱を、第一樹脂、凸部、筐体の壁、そして筐体の外部の順に効率よく伝えることができるため、ダイオードが温度上昇によって特性低下することを効果的に抑制することができる。

また、前記凸部は、前記筐体内壁のうち、前記モジュール本体に対する載置部を除く部位に設けられていることから、モジュール本体と筺体との間で熱が伝達されて互いに悪影響を与え合うことを効果的に抑制することができる。

さらに、前記筐体は、前記モジュール本体に接合され開口部を有する筐体本体と、前記筐体本体の前記開口部を覆う蓋体とからなり、前記蓋体に前記凸部が形成されていることから、比較的簡素な構成の筐体にしつつ上記効果を得ることができる。

また、前記筐体は、前記ダイオードが実装される筐体基板部を備え、前記筐体基板部上に前記一対の導体と前記ダイオードとを導通接続する複数の接続導体が形成されるとともに、隣接する前記接続導体の間、前記一対の導体の間、および前記接続導体と前記導体との間の少なくとも１箇所において、前記筐体基板部を貫通するスリットを有するような構成にすれば、導体間や接続導体間に筐体基板部が存在しない領域を形成することができる。その結果、このような形態によれば、ダイオード等の過度な発熱によって筐体基板部が炭化した炭化部が形成されたとしても、該炭化部を介した導体同士や接続導体同士の導通による短絡を低減することができるため、信頼性を高めることができる。

特に、前記ダイオードが、その外表面が前記第一樹脂とは異なる第二樹脂で覆われている場合であっても、ダイオードの熱を効果的に放出することが可能となる。

さらにまた、前記第一樹脂は、その主成分よりも熱伝導率及び／又は絶縁性が高い粒子材料を含有して成ることから、上記効果をより向上させることができる。特に、前記粒子材料は、アルミナまたはジルコニアからなることが好ましい。

以下、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について、図面を用いて説明する。

≪太陽電池モジュール≫
本発明の太陽電池モジュールは、図１に示す第１の実施形態に係る太陽電池モジュールのように、一対の導体２７を有するモジュール本体３８と、一対の導体２７に導通接続されたダイオード２と、ダイオード２を内部に有する筺体１３と、筺体１３の内部でダイオード２の少なくとも一部を覆う第一樹脂３６とを備え、筺体１３はその内部に気体領域３９を有し、且つ、筺体１３の内壁は気体領域３９及び第一樹脂３６に接する凸部４２を有するものである。

このように、筐体１３がその内部に気体領域３９を有することから、第一樹脂３６による耐湿性を維持しつつ、ダイオード２等の発熱に起因する第一樹脂３６の膨張を気体領域３９の体積変化によって吸収或いは緩和することができる。それ故、第一樹脂３６の膨張による押圧力がダイオード２、筐体１３或いはモジュール本体３８などの他部材に加わることを効果的に抑制することが可能になる。

また、筐体１３の内壁が気体領域３９及び第一樹脂３６に接する凸部４２を有することから、ダイオード２等の熱を、第一樹脂３６、凸部４２、筐体の壁、そして筐体の外部の順に効率よく伝えることができるため、ダイオード２が温度上昇によって特性低下することを効果的に抑制することができる。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側の外観を示す平面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）の太陽電池モジュールの非受光面側（裏面側）の外観を示す平面図を示したものであり、（ｃ）は、（ｂ）のＸ−Ｘにおける太陽電池モジュールの断面図であり、特に蓋体をモジュール本体に取り付けた状態を示すものである。

本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図１（ａ）に示すように、インナーリード１１で電気的に接続した複数の太陽電池素子１０を、充填材にて透光性基板９と裏面シート１５の間に封入してモジュール本体を作製し、さらに、モジュール本体の裏面には、図１（ｂ）に示すように、外部回路
との接続を行うための筐体１３が取り付けられている。また、このモジュール本体の外周部にモジュール枠１２が取り付けられている。

このような太陽電池モジュールは、図２に示すような接続状態を有する。
図２は、太陽電池モジュール内部の接続状態を示した配線図である。

太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子１０がインナーリード１１で接続され、その端部にプラス側及びマイナス側の一対の導体２７を有する。

これらの導体２７はそれぞれ、接続導体である太陽電池モジュールのプラス側ターミナル４ａとマイナス側ターミナル４ｂに接続されて、ターミナル４を介して外部回路へと接続されている。

一方で、複数の太陽電池素子１０の接続の途中の出力を、中間出力導体２６により取り出した中間出力部６は、例えば、太陽電池素子１０の直列接続されている枚数の半分のところに設けられている。中間出力導体２６による出力の取り出しは、インナーリード１１から並列に取り出しても良いし、太陽電池素子１０の直列接続する途中の端部から取り出す形態でもよい。

ダイオード２ａ、２ｂは、プラス側ターミナル４ａと中間出力部６との間と、中間出力部６とマイナス側ターミナル４ｂとの間に、それぞれ逆方向接続するように設けられる。

図１（ｃ）に示すように、上記のプラス側ターミナル４ａ、マイナス側ターミナル４ｂ、中間出力部６、ダイオード２ａ、２ｂは、屋外の環境からこれらを守る必要から全て筐体１３の内部に配置されていることが好ましい。

以下において、本発明の太陽電池モジュールの各構成要素について、詳細に説明する。

＜モジュール本体＞
モジュール本体３８を構成する各部材について、図３（ａ）を用いて説明する。

図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るモジュール本体３８の構造の一例を示す分解断面図である。

まず、太陽電池素子１０は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製され、その厚みは０．３ｍｍ程度で、大きさは１２５〜１６０ｍｍ角程度のものを用いれば良い。太陽電池素子１０の受光面及び／又は裏面には、発生した電気出力を取り出すための電極がそれぞれ設けられ、その電極にインナーリード１１をハンダ付けなどで取り付け、このインナーリード１１により複数の太陽電池素子１０を直列又は並列に接続している。

太陽電池モジュールの電気出力は、直並列に接続される太陽電池素子１０の数により自由に決定できるが、多結晶太陽電池を使用した電力用太陽電池アレイに使用される太陽電池モジュールでは、例えば出力約１５０〜２００Ｗ程度に設定される。

インナーリード１１は、太陽電池素子１０の電極にハンダ付けすることにより太陽電池素子１０同士を直列又は並列に接続するものであり、幅１〜３ｍｍ程度、厚み０．１〜０．８ｍｍ程度のリボン状の銅箔をハンダコートしたものが用いられる。

透光性基板９としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス板については、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ程度
のものが多く使用される。

受光面側充填材２３及び裏面側充填材２４は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）やポリビニルブチラール（以下ＰＶＢと略す）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置により減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化する。また、裏面側充填材２４に用いるＥＶＡやＰＶＢは透明でも構わないし、太陽電池モジュールの設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させても構わない。

裏面シート１５は、水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートや、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。

一対の導体２７は、太陽電池素子１０からの電気出力を筺体１３内のターミナル４に伝えるものであり、その一端部は電気的に接続された太陽電池素子１０の端部の太陽電池素子１０の電極にハンダ付けなどで接続され、他端部は裏面シート１５の外側に導出される。一対の導体２７は、幅１〜３ｍｍ程度、厚み０．１〜０．８ｍｍ程度のリボン状の銅箔をハンダコートしたものなどが用いられる。

＜筐体＞
筐体１３は、上述したモジュール本体３８の裏面側で、一対の導体２７および中間出力導体２６の導出された裏面シート１５上に、シリコン系などの接着材等を用いて取り付けられる。筐体１３は、筺体本体３１とこの筺体本体３１に嵌合する蓋体４０から成っている。

図３（ｂ）は、この蓋体を外した筐体本体３１の内部の状態の一例を示したものである。
筐体本体３１とその蓋体４０の材質として、強度が高く耐候性が良い樹脂や金属などを用いれば良い。好ましくは、筐体１３の内部には電気的な接続部が集中しているため、太陽電池モジュールの１０〜２０年の長期間にわたる屋外での使用により漏電などが発生しないように、電気絶縁性の高い樹脂、例えば変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ樹脂）、フェノール樹脂などが用いられる。さらに、この樹脂製の筐体本体３１とその蓋体４０は、その内部を紫外線などから保護するため、主成分である樹脂に顔料などを添加して黒色にされることが望ましい。
この様な樹脂製の筐体本体３１とその蓋体４０は、例えば射出成形などで作製される。

本発明は、上述の通り、筺体１３の内壁が気体領域３９及び第一樹脂３６に接する凸部４２を有することを特徴とする。

また、凸部４２は、第一樹脂３６との接触面積が大きくなるように、第一樹脂３６と接する部分の表面を粗面化したり、高さ０．５〜１ｍｍ程度の凹凸構造にすることが望ましい。この様な粗面化や凹凸構造は、例えば射出成形の型の内周面に微細な凹凸形状を設けることにより設計することが可能である。

図５（ａ）〜（ｄ）は、筐体内壁の凸部の他の実施例を示す斜視図である。

図５（ａ）は凸部の断面形状が逆三角形または逆台形を成しており、図５（ｂ）は凸部
の端部４４が断面略球状を成すものであり、図５（ｃ）は凸部の側面または端部にフィン４５を形成されたものであり、図５（ｄ）は凸部に貫通穴４６を形成されたものである。

このように、図５（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すような形状とすることによって、第一樹脂３６との接触面積を増やすことができ、第一樹脂３６の熱を効率よく筺体内壁に伝えることが可能となる。

加えて、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示すような形状とすることによって、凸部を蓋体４０に形成する場合において、第一樹脂３６が硬化した後でも容易に蓋体４０を筐体本体３１から抜き取ることができる。

この様な蓋体４０の取り付けは、第一樹脂３６が充填後に硬化する前にできるだけ速やかに行なうことが必要である。

以上の実施形態において、凸部４２を筺体１３の蓋体４０に設ける構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、凸部４２を、筐体内壁のうち、モジュール本体３８に対する載置部を除く部位に設けられていれば良く、これによってモジュール本体３８と筺体１３との間で熱が伝達されて互いに悪影響を与え合うことを効果的に抑制しつつ、上記効果を得ることができる。

なお、筐体本体３１の内壁（特に第一樹脂３６に接する部分）を粗面化したり、高さ０．５〜１ｍｍ程度の溝などを形成することによる凹凸構造にすることが望ましい。これにより第一樹脂３６と筐体本体３１の内壁との接触面積が大きくなり、筐体本体３１の各面からの放熱をより促進することができる。この様な粗面化や凹凸構造は、例えば成形後の筐体本体３１に機械加工などで形成可能である。

なお、筐体１３の大きさは、取り付けられるモジュール本体３８の大きさにより最適に決定すれば良いが、例えば、一辺が５〜１５ｃｍ程度、厚みが約１〜５ｃｍ程度に設定さ
れる。

ここで、筺体１３内部に、モジュール本体３８からの一対の導体２７および中間出力導体２６をその内部に導入するために、例えば図１（ｃ）に示すように、筐体本体３１の底部の約半面の内壁を設けないように構成される。そして、上述したように、太陽電池素子１０からのプラス側及びマイナス側の一対の導体２７および中間出力導体２６は、筐体本体３１の底部からその内部に導出され、ターミナル４にハンダ付けされる。このとき、一対の導体２７とそれぞれ導通される接続導体であるターミナル４ａ、４ｂは、筐体本体３１の底面部に相当する筐体基板部にネジ止め、嵌め込み、または接着等で一体的に固定される。この筐体基板部は、筐体本体３１の底面部分であるが、筐体本体３１と別体で成型されたものとしてもよく、この場合、ターミナル４が組みつけられたものが筐体本体３１に挿入される。

また、一対の導体２７をターミナル４を介して外部回路に接続するために、例えば筐体本体３１の側面部に、接続用ケーブル１４を筺体１３外部に導出するための貫通穴（図示せず）が設けられている。

また、一対の導体２７および中間出力導体２６を筐体内に導入する方法としては、本例以外に図７のように筐体底部の一部だけに導体挿入用の貫通口３３を設けた構造でもよい。

＜ダイオード＞
ダイオード２は、太陽電池素子１０の発生する光電流の大きさや接続する太陽電池素子１０の数などを考慮して、定格電流値などを最適に決定すればよい。

ダイオード２の端子も、ターミナル４に、ハンダ付けまたはネジ止めにて接続される。これにより一対の導体２７および中間出力導体２６とダイオード２は、ターミナル４を介して導通接続されることとなる。

＜第一樹脂＞
筐体１３の内部に一対の導体２７等の所定の接続を行なった後、その内部を第一樹脂３
６で充填する。

図１（ｃ）はこの第一樹脂を充填した筐体内部の状態を示す断面図である。

第一樹脂３６は、ダイオード２の熱を吸収できるようにダイオード２の少なくとも一部を覆うことが必要であり、また、筐体１３の内部に太陽電池モジュールの長期間の使用によりカビや錆など発生することを抑制する観点から、一対の導体２７、ターミナル４、ダイオード２なども覆うことが望ましい。

また、第一樹脂３６は、この筐体本体３１の蓋体４０を閉めたときにその内部に気体領域３９ができるように、筐体本体３１内部を完全に充填せずに、筐体本体３１内部の５０％程度から９０％程度入れるようにする。これにより筐体１３内部に気体領域３９が形成されることになり、ダイオード２が発熱した時に、第一樹脂３６が膨張してダイオード２、筐体本体３１、または蓋体４０に圧力が加わることによる各部材の破損を低減することができる。

この様な第一樹脂３６は、その硬化後に経時的な物性変化が少ないエポキシ樹脂などが好適に用いられる。

また、第一樹脂３６に、第一樹脂３６を構成する主成分よりも熱伝導率及び／または絶縁性の高い粒子材料３５を含有させることが望ましく、これによって上記効果をより向上させることができる。例えば、第一樹脂３６にエポキシ樹脂（熱伝導率、０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）を使用した場合、粒子材料３５としてポリエチレン樹脂（熱伝導率、０．４１Ｗ／ｍ・Ｋ））、アルミナ（熱伝導率、２１Ｗ／ｍ・Ｋ）やジルコニア（熱伝導率、２．５Ｗ／ｍ・Ｋ）などを含有させれば良い。特に、安定で経時的な物性変化が少なく且つ電気的絶縁性が高い材料である、アルミナやジルコニアが好適に用いられる。

粒子材料３５は、例えば、直径１〜５ｍｍ程度の略球形状のものを、第一樹脂３６に対して体積比５〜３０％程度の割合で、第一樹脂３６が硬化する前に添加することによって、第一樹脂３６に含有させることが可能である。ここで、アルミナやジルコニアは、密度が高いため、流動性の高い時に入れると沈下し底に溜まる可能性があるため、半硬化状態の時に添加することが好ましい。

＜接続用ケーブル＞
接続用ケーブル１４は、太陽電池素子１０の電気出力を筺体１３の外部に導出し、外部回路と接続するためのものであり、その一端部は筐体１３内部のターミナル４にハンダ付けやネジ止めまたはかしめることで接続されており、他端部はコネクターを介して外部回路に接続される。

≪太陽電池モジュールの作製方法≫
次に、太陽電池モジュールの作製方法について説明する。

なお、以下においては、上述の記載とは異なる或いは追加する部分について詳細に説明し、同様の内容については繰り返し説明しないものとする。
＜モジュール本体の作製工程＞
初めに、透光性基板９上に受光面側充填材２３を置き、その上にインナーリード１１や一対の導体２７を接続した太陽電池素子１０を置く。さらにその上に裏面側充填材２４、裏面シート１５を順次積層する。

その後、一対の導体２７を、裏面側の各部材に向けられたスリットからピンセットなど
を使用して裏面シート２５の外部に導出しておく。

このような状態にして、ラミネーターにセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間加熱することにより、これらが一体化してモジュール本体３８が出来上がる。

＜筺体の取付け工程＞
次に、一対の導体２７が導出された裏面シート１５上に、筐体１３をシリコン系などの接着材等を用いて取り付ける。

＜ターミナルの取付け工程＞
ターミナル４は、厚さ１〜４ｍｍ程度の銅などの良導電性の金属板を所定の形状に打ち抜き加工することなどで作製され、ネジ止めや嵌め込みなどで筐体本体３１の内部に取り付けられる。また、筐体側のターミナル４の取り付け部分が別体である場合は、先にターミナル４を取り付けた筐体基板部３２を構成してから筐体に組み付けることができるため、筐体を容易に作製することができる。なお、筐体成型時に予めターミナル４を一体的に組み付けて筐体基板部３２を有する筐体としたものを用いるのであれば本工程は簡素化できる。

上述したように、太陽電池素子１０からのプラス側、マイナス側の一対の導体２７は、筐体本体３１底部からその内部に導出され、ターミナル４にハンダ付けされる。

＜ダイオードの取付け工程＞
ダイオード２は、その端子が、ターミナル４にハンダ付けまたはネジ止めにて接続される。これにより一対の導体２７とダイオード２はターミナル４を介して導通接続されることとなる。

なお、ダイオード２は、太陽電池素子１０の発生する光電流の大きさや接続する太陽電池素子１０の数などを考慮して、定格電流値などを最適に決定すればよい。

＜接続用ケーブルの取付け工程＞
接続用ケーブル１４は、太陽電池素子１０の電気出力を筺体１３の外部に導出し、外部回路と接続するためのものであり、その一端部は筐体１３内部のターミナル４にハンダ付けやネジ止めまたはかしめることで接続されており、他端部はコネクターを介して外部回路に接続される。

＜第一樹脂の充填工程＞
筐体１３の内部で、一対の導体２７等の所定の接続を行なった後、その内部を第一樹脂３６で充填する。

図４（ａ）はこの第一樹脂を充填した筐体内部の状態を示す断面図である。

第一樹脂３６は、この筐体本体３１の蓋体４０を閉めたときにその内部に気体領域ができるように、筐体本体３１内部を完全に充填せずに、筐体本体３１内部の５０％程度から９０％程度入れるようにする。これによりダイオード２が発熱した時に、第一樹脂３６が膨張してダイオード２や筐体本体３１やその蓋体４０に圧力が加わり、破損することが無くなる。

なお、上述した粒子材料３５は、例えば、直径１〜５ｍｍ程度の略球形状のものを、第一樹脂３６に対して体積比５〜３０％程度の割合で、第一樹脂３６が硬化する前に添加することによって、第一樹脂３６に含有させることが可能である。ここで、アルミナやジルコニアは、密度が高いため、流動性の高い時に入れると沈下し底に溜まる可能性があるため、半硬化状態の時に添加することが好ましい。

＜蓋体の取付け工程＞
筺体１３の蓋体４０は、図４（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、その上面部４１が筐体本体３１の上面開口部と嵌合するもので、筐体本体３１とネジまたは嵌め込みにより固定される。

図４（ｂ）は本発明に係る筐体の蓋体の一例を示す側面図である。

＜モジュール枠の取付け工程＞
そして、モジュール本体３８の外周部にモジュール枠１２を取り付けることで、本発明の太陽電池モジュールが完成する。

モジュール枠１２は、太陽電池モジュールに必要とされる強度や耐候性能、コストなどを考慮して、例えばアルミニウム等の金属や樹脂などで作製される。アルミニウムで作製される場合には、例えばアルミニウムを押し出し成形して作製され、さらにモジュール枠の外面部には耐候性向上のためアルマイト処理やクリヤ塗装が施される。

またモジュール枠１２には、モジュール本体３８を嵌め込むためのコの字状溝部が形成されており、この溝部の底部全域に予め接着と絶縁のために、ブチルゴムやエポキシ接着剤などを塗布しておき、その後モジュール本体３８を嵌め入れ、モジュール枠１２の端部をビスなどで固定する。

≪他の実施形態≫
図６は、本発明の第２の実際形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図あり、特に、上述の第１の実施形態と筐体の構造が異なるものである。

この第２の実施形態に係る太陽電池モジュールでは、筺体本体３１が内側の筐体本体３１ｂと外側の筐体本体３１ａに分かれた２重構造となっており、内側の筐体本体３１ｂの外側の面には凸部または溝部（不図示）が設けられている。これにより、筐体本体３１は、内側の筐体本体３１ｂと外側の筐体本体３１ａの間には気体領域３９が形成されている。ここで、気体領域３９の幅は、電気絶縁性が保てるように１〜５ｍｍ程度が最適である。

内側の筐体本体３１ｂは、その内部にターミナル４やダイオード２などが配置されるため、電気絶縁性の高い上述の樹脂で作製され、また、外側の筐体本体３１ａは、ダイオード２の熱を速やかに伝導・放熱できるように、防錆の耐久性に優れ熱伝導性の良い金属、例えばステンレスやアルミニウムなどで作製される。

そして、外側の筐体本体３１ａの側面及び／または底面には、凸部４８ａ、４８ｂが接続されている。この凸部４８ａ、４８ｂは銅やアルミニウムなどの熱伝導性の良い金属製の直径３〜１０ｍｍ程度の棒またはパイプで作製され、その表面を絶縁のためポリオレフィン等のシートでコーティングしても良い。またその長さは、筺体１３の寸法に合わせ、決定すれば良い。

この様な筺体１３の取り付けは、次の手順で行なう。

まず、内側の筐体本体３１ｂの凸部４８ａ、４８ｂが嵌挿される部分に貫通穴を設け、この内側の筐体本体３１ｂを外側の筐体本体３１ａの中に入れ、凸部４８ａ、４８ｂを挿着して外側の筐体本体３１ａの外側からビスなどで固定する。

次に、一対の導体２７を内側の筐体本体３１ｂまで入れ込み、モジュール本体３８の裏面の所定の位置に接着剤で固定し、その後、一対の導体２７をターミナル４にハンダ付け
などで接続するなど必要な電気的接続を行なう。

その後、第一樹脂３６を所定の量注入し、内側の筐体本体３１ｂと外側の筐体本体３１ａに蓋体４０を固定する。

この様に筺体本体３１を２重構造とし、さらに内側の筐体本体３１ｂを樹脂で作製し、外側の筐体本体３１ａを金属で作製して、その間に気体領域３９を形成し、さらに凸部４８ａ、４８ｂを設けたことにより、電気的絶縁性に優れ、かつ放熱性の良い筺体１３を提供することが可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールについて図面を参照しつつ説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの筐体の構造を示す斜視図であり、図８は、筐体本体にターミナルやダイオード等を実装した状態を示す平面図である。本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述した第１および第２の実施形態と筐体の構造が異なっている。

本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図７に示すように、筐体１３は、筐体本体３１ｃの底面である筐体基板部３２にターミナル４（４ａ、４ｂ）および中間出力部６（接続導体）が配置される部分（図中斜線部）の間に、筐体基板部３２の裏面に貫通するスリット３が設けられる。スリット３は、図８に示すように、太陽電池モジュールの一対の導体２７とターミナル４（４ａまたは４ｂ）とダイオード２をハンダ付けまたはネジ止めにより接続された導体接続ラインにおいて、電位の異なる他の導体接続ラインとの間に複数配置される。また、中間出力導体２６と中間出力部６を接続した導体接続ラインを設ける場合には、その導体接続ラインとの間にも配置する。

このように、電位の異なる導体接続ライン間に、筐体基板部３２が存在しないスリット３を設けることにより、さらに安全性の高い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。換言すれば、スリット３は、隣接する接続導体（ターミナル、中間出力部）の間、一対の導体の間、および接続導体と導体との間に設けられている。また、中間出力部６が複数形成されている場合は、該中間出力部６同士の間にスリット３を設ければよい。

本実施の形態は、比較的、放熱効果が得にくい筐体基板部３２における熱による影響を低減するものである。すなわち、本実施の形態は、ダイオード等の発熱が筐体基板部３２に作用し、筐体基板部３２に熱が集中しても、不具合を抑えることができるというものである。具体的には、例えば筐体基板部３２が樹脂材料で構成されている場合、
筐体基板部３２が高温となり、樹脂が炭化して導電性を示すようになって電流が流れ込んでも、電位の異なる導電ライン間（導体２７と中間出力部６との間、ターミナル４と中間出力部６の間）に炭化する物質が存在しないスリット３を設けることで、導電部分の移動を物理的に遮断し、発熱による不具合を効率良く低減するというものである。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの筐体基板部３２をプリント基板５としたものであり、筐体１３内にプリント基板５を実装した様子を示す斜視図である。すなわち、本実施の形態では、筐体１３が、筐体本体３１ｃと筐体基板部３２（プリント基板５）が別体で構成されている。太陽電池では、一般に太陽電池の出力電流が大きくなると、ひとつのダイオード２では容量不足になるため、複数個を並列接続して配置される場合がある。このような形態によれば、ターミナル４や中間出力部６の接続導体に複数個のダイオード２の入出力端子を共締め（もしくはハンダ付け）されると、ダイオード２が立体的に重なるなど、回路構成が煩雑になる。これに対し、本実施の形態のように、回路形成が比較的容易なプリント基板を用いれば、ダイオード２の個数、配置等に準じて、予め、プリント基板に高精度な回路を組み込むことができるため、作業性が向上する。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、多くの変更を加えることができる。

例えば、ダイオード２は、第二樹脂で被覆したモールドタイプのダイオードだけでなく、ベアチップダイオ―ト゛にも応用可能である。しかし本発明は、上述のように筺体１３内部に気体領域３９を備えたことを特徴とするため、第一樹脂３６の膨張や膨潤にも問題なく対応でき、ダイオードが圧力を受けることが無いため、ベアチップダイオ―ト゛に比べ体積が大きいモールドタイプのダイオードにおいてより効果的に用いることができる。

また、第一樹脂３６の注入は、筐体本体３１や筐体の蓋体４０に注入口を設けて、蓋体４０と取り付けた後に行うことも可能である。

またさらに、太陽電池素子１０は、単結晶や多結晶のシリコンだけでなく、薄膜シリコンや球状シリコンのものでも応用可能である。

さらに、ハンダ付けに使用するハンダは、スズと鉛の共晶ハンダだけでなく、実質的に鉛を使用しない鉛フリーハンダでも実施可能である。

また、ターミナル４や中間出力部６が筐体本体３１ｃに埋め込まれた状態でも同様の効果が得られる。
また、筐体本体３１ｃとプリント基板５のスリット部３ａの大きさは必ず一致しなくてもよく、いずれか一方を大きくしたり、形状を異なるようにして、第一樹脂３６の流し込み性を良くしたり、熱伝導性が向上するようにしてもよい。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側の外観を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の太陽電池モジュールの非受光面側の外観を示す平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＸ−Ｘにおける太陽電池モジュールの断面図であり、特に蓋体を筐体本体に取り付けた状態を示すものである。 本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの内部の接続状態を示す配線図である。 （ａ）は、本発明に係るモジュール本体の構造の一例を示す分解断面図である。（ｂ）は、本発明に係る筐体の内部の状態の一例を示す平面図である。 （ａ）は、本発明に係る太陽電池モジュールの一部分を示す断面図であり、特に第一樹脂を充填した筐体（筐体）内部の状態を示すものである。（ｂ）は、本発明に係る筐体の蓋体の一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る筐体内壁の凸部の他の実施例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの筐体の一部を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの筐体に部品を実装した状態を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

２：ダイオード
３、３ａ：スリット
４：ターミナル
４ａ：プラス側ターミナル
４ｂ：マイナス側ターミナル
５：プリント基板
６：中間出力部
９：透光性基板
１０：太陽電池素子
１１：インナーリード
１２：モジュール枠
１３：筐体
１４：接続用ケーブル
１５：裏面シート
２３：受光面側充填材
２４：裏面側充填材
２６：中間出力導体
２７：一対の導体
３１、３１ｃ：筐体本体
３２：筐体基板部
３５：粒子材料
３６：第一樹脂
３８：モジュール本体
３９：気体領域
４０：蓋体
４１：蓋体の上面部
４２：凸部
４４：凸部の端部（断面略球状）
４５：凸部のフィン
４６：凸部の貫通孔
４８：凸部

Claims (8)

1. 一対の導体を有するモジュール本体と、
   前記一対の導体に導通接続されたダイオードと、
   前記ダイオードを内部に有する筐体と、
   前記筐体の内部で前記ダイオードの少なくとも一部を覆う第一樹脂と、を備える太陽電池モジュールであって、
   前記筐体はその内部に気体領域を有し、且つ、前記筐体の内壁は気体領域及び前記第一樹脂に接する凸部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記凸部は、前記筐体内壁のうち、前記モジュール本体に対する載置部を除く部位に設けられてい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. 前記筐体は、前記モジュール本体に接合され開口部を有する筐体本体と、前記筐体本体の前記開口部を覆う蓋体とからなり、
   前記蓋体に前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記筐体は、前記ダイオードが実装される筐体基板部を備え、前記筐体基板部上に前記一対の導体と前記ダイオードとを導通接続する複数の接続導体が形成されるとともに、隣接する前記接続導体の間、前記一対の導体の間、および前記接続導体と前記導体との間の少なくとも１箇所において、前記筐体基板部を貫通するスリットを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記筐体基板部は、プリント基板で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記ダイオードは、その外表面が前記第一樹脂とは異なる第二樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 前記第一樹脂は、その主成分よりも熱伝導率及び／又は絶縁性が高い粒子材料を含有して成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
8. 前記粒子材料は、アルミナまたはジルコニアからなることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュール。

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