JP2009111136A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】枠体の影による発電効率の低下が低減された、従来よりも発電効率が優れた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】受光面と裏面とを有し、内部に太陽電池素子を備える太陽電池パネル１の側面を、太陽光のピーク波長である６５０ｎｍの波長の光に対して全光線光透過率が５０％以上である透明の材料からなる枠体２を、エポキシ系接着剤などの透明の接合剤を用いて接合するか、あるいは、太陽電池パネルの側端部を該透明材料からなる枠体の凹部に挿入させることによって、太陽電池パネル１の側面を枠体２で覆うようにする。枠体２を透過した太陽光、あるいはさらに同じ構造を持つ隣接した太陽電池モジュールを透過した太陽光をも太陽電池素子３が受光するので、効率的に太陽光を受光することができ、太陽電池モジュールの発電効率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールの構造に関する。

太陽電池モジュールは、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池モジュールとして、太陽電池素子を充填材によって封止してなる太陽電池パネルの外周部に、アルミニウムからなる枠体を設けた構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。枠体は、太陽電池パネルの受光面側に用いるガラス板の端部を保護して該端部からのクラックの発生を低減する役割、ガラス板の撓みを抑制して太陽電池モジュールの強度を確保するため役割、または該太陽電池パネルの端面から水分が浸入することを低減する役割を有する。さらに、枠体には、家屋の屋根上に設けた架台に太陽電池モジュールを設置する場合に、該架台に太陽電池モジュールを固定するための固定手段の取り付け箇所としての役割もある。

特開２００４−６６２５号公報

特許文献１に開示されているようなアルミニウム製の枠体を有する太陽電池モジュールに太陽光が照射された場合、枠体においては太陽光が透過しないので、太陽電池素子の受光面上に枠体の影ができてしまうことになる。そのため、この影が生じる部分を避けて太陽電池素子を配置する（影になる領域に太陽電池素子を配置しないようにする）ことが必要となるなど、太陽電池モジュールに照射される太陽光を太陽電池素子が十分に受光できないという問題がある。さらには、複数の太陽電池モジュールを隣り合わせて設置するような場合には、隣接する太陽電池モジュールの枠体が影を形成してしまうことも起こりうる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも発電効率が優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、受光面と裏面とを有し、内部に太陽電池素子を備える太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの側面を覆う透明の枠体と、を有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、前記枠体が凹部を有し、前記太陽電池パネルの側端部が前記凹部に挿入してなる、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記枠体の端部が前記太陽電池素子の端部と略一致することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記枠体が前記太陽電池素子と重なることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、前記凹部が粗面であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、前記枠体が樹脂からなることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の太陽電池モジュールであって、前記樹脂がアクリルであることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、前記枠体と前記太陽電池パネルとが透明の接合材にて接合されてなることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８に記載の太陽電池モジュールであって、前記接合材がシリコン系接着剤であることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、前記枠体を保持して前記太陽電池モジュールを架台に固定する固定手段、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルが矩形であり、前記固定手段が、前記太陽電池パネルの辺部側面を覆う前記枠体を保持する、ことを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１０に記載の太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルが矩形であり、前記固定手段が、前記太陽電池パネルの角部側面を覆う前記枠体を保持する、ことを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、前記枠体が、架台の溝に挿入されることを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１４に記載の太陽電池モジュールであって、前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記受光面と平行な方向に突出した突出部を有することを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池パネルの側面に設ける枠体を透明にすることで、受光面側からのみならず、該側面からも太陽電池パネルの内部へと光を入射させることが出来るので、係る側面からの入射光をも受光可能に太陽電池素子を配置することで、従来よりも発電効率の優れた太陽電池モジュールを実現することが出来る。

＜第１の実施の形態＞
＜太陽電池モジュールの構成概要＞
図１、図２、および図３は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構成を概略的に示す図である。図１（ａ）、図２（ａ）、および図３（ａ）はいずれも、太陽電池モジュール１００を受光面側からみた場合の平面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。なお、本実施の形態においては、太陽電池モジュール１００が平面視矩形である場合（実質的には、後述する太陽電池パネル１が平面視矩形である場合）を対象として説明するものとし、図１ないし図３のいずれにおいても、太陽電池モジュール１００の端部の短手方向をｘ軸方向、同じく長手方向をｙ軸方向とし、ｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向とする。ただし、太陽電池モジュール１００を平面視した場合の形状は、矩形に限られるものではない。

図１ないし図３に示す太陽電池モジュール１００はいずれも、太陽電池パネル１と、枠体２とから主として構成される。ただし、それぞれの太陽電池モジュール１００においては、枠体２の構造が互いに異なっている。本明細書においては、図１に示す太陽電池モジュール１００を特に第１の太陽電池モジュール１００ａと称し、その枠体２を特に第１の枠体２ａと称することがある。図２に示す太陽電池モジュール１００を特に第２の太陽電池モジュール１００ｂと称し、その枠体２を特に第２の枠体２ｂと称することがある。図３に示す太陽電池モジュール１００を特に第３の太陽電池モジュール１００ｃと称し、その枠体２を特に第３の枠体２ｃと称することがある。

太陽電池パネル１は、互いに対向する、太陽光に対して透明なガラス板５と保護層７との間に、複数の太陽電池素子３を２次元的に整列配置させるとともに太陽光に対して透明な充填剤からなる充填層６に封入した構造を有する。なお、本明細書において、太陽光に対して透明であるとは、太陽光のピーク波長である６５０ｎｍの波長の光に対して、ＪＩＳのＫ７３６１−１で規定される全光線光透過率が５０％以上であることをいう。また、以下において示される種々の物質のおよその全光線光透過率についても、同様の規定に基づく文献値である。

図４は、太陽電池パネル１の形成過程を説明するための図である。図４に示すように、太陽電池パネル１は、互いに接続配線４で接続された複数の太陽電池素子３を上下から充填層６ａ、６ｂで挟み込んだうえで、ガラス板５と保護層７とによってさらにこれらを挟み込み、公知の圧着手法によって矢印ＡＲ１に示すように圧着させることによって形成される。ガラス板５としては、全光線光透過率は９１％であり、厚さ３〜５ｍｍ程度のものを用いるのが好適である。保護層７としては、表面にＳｉＯ₂をコーティングした数十〜数百μｍ程度の厚みのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを複数枚積層したものを用いるのが好適である。充填剤としては、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）を用いるのが好適である。この充填剤６をそれぞれ０．４〜０．６ｍｍ程度の厚みを有する層状に形成したものを充填層６ａ、６ｂとして用い、最終的に充填層６を構成する。

太陽電池素子３には、公知のものを用いることが出来る。すなわち、多結晶もしくは単結晶シリコンからなり、ｐ型の導電型を有する半導体基板の表面（受光面側）に、ｎ型の導電型を有する半導体層や表面電極や反射防止膜などを形成してなるともに、裏面側に、ｐ⁺層、裏面電極などを適宜に形成した一般的な太陽電池素子を用いることが出来る。あるいは、受光面側に接続配線を接続する電極を有さないバックコンタクト型の太陽電池素子や、複数のシリコン粒子が導電性基板に接合された構造を有する太陽電池素子でもよい。

また、太陽電池パネル１において、太陽電池素子３は、その受光面側がガラス板５の方を向くように配置されてなる。すなわち、太陽電池パネル１においては、ガラス板５が備わる側が、太陽電池パネル１の（ひいては太陽電池モジュール１００の）受光面側であり、保護層７が備わる側が裏面側ということになる。これにより、太陽電池パネル１においては、その受光面側から入射した太陽光が、ガラス板５および充填層６を透過して、太陽電池素子３によって受光されることになる。なお、図１ないし図３のいずれに示す太陽電池モジュール１００においても、太陽電池素子３はｘ軸方向に２つ、ｙ軸方向に６つ配列されてなるが、太陽電池パネル１内部における太陽電池素子３の配置態様はこれに限定されるものではない。

＜枠体＞
枠体２は、ガラス板５の端部保護、ガラス板５の撓み抑制による太陽電池モジュール１００の強度確保、または太陽電池パネル１の端面からの水分の浸入を低減させるなどの役割を果たすべく設けられるものである。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００において、枠体２は、その形状によらず、太陽光に対して透明な材料によって構成される。例えば、アクリル（全光線光透過率９３％、以下同様）、ポリカーボネード（８５％）、塩化ビニル（８４％）、シリコン（８８〜９０％）、ＰＥＴ（８５％）、ＰＣＴ、ＰＣＴＦＥ（９６％）、ＰＥＮ（８７％）、ＰＶＦ（９５％）、ＥＴＦＥ（９５％）などの樹脂を用いて枠体２０２を構成するのが好適である。特に、アクリルが用いられる場合、透明度、強度が優れる。また、ポリカーボネードが用いられる場合、強度や耐衝撃性が優れる。

なお、上述のような役割を果たすためには、本実施の形態に係る枠体２は、１ｍｍ〜数ｍｍ程度の厚みを有し、かつ、７００ｋｇ／ｍｍ²以上の曲げ弾性率有するように成型されるのが好適である。

枠体２と太陽電池パネル１とは、図示を省略する太陽光に対して透明な接合剤によって互いに接合されてなる。より具体的には、枠体２の接合面２ｄに接合剤を塗布したうえで枠体２が太陽電池パネル１の側端部に接合される。このような接合剤は、太陽電池パネル１の受光面から入射した光が、枠体２から接合剤の内部へ進みやすく、また、接合剤から太陽電池パネル１の内部（ガラス板５の内部）へ進みやすい屈折率を有する。特に、枠体２と接合剤との界面、及び接合剤と太陽電池パネル１の表面（ガラス板５の表面）との界面において全反射しない屈折率を有する場合、太陽電池素子３に入射される光量を向上できる。係る透明な接合剤としては、耐候性の観点からエポキシ系接着剤（全光線光透過率９４％）、シリコン系接着剤（８８％）、アクリル系接着剤（９３％程度）などを用いるのが好適である。特に、シリコン系接着剤が用いられた場合、紫外光による劣化を低減できる。

本実施の形態において、太陽電池パネル１のガラス板５および充填剤６（つまりは太陽電池パネル１の受光面側）のみならず、枠体２および該枠体に太陽電池パネル１を接合あるいは挿入するための接合剤を太陽光に対して透明な材料によって構成することの効果については、後で詳述する。

また、枠体２の接合面２ｄをあらかじめ粗面化した場合、接合剤と枠体２とのアンカー効果により枠体２と太陽電池パネル１との接合強度がより高められる。この粗面化は、例えば、機械的研磨やサンドブラスト加工などの方法で実現可能である。粗面化は、接合面２ｄの十点平均表面粗さ（Ｒｚ）が150〜500μｍ程度となる程度に行うのが好適である。

＜太陽電池モジュールの種々の構成態様＞
図１ないし図３に示すそれぞれの太陽電池モジュール１００は、相異なる形状の枠体２を有してなることで、それぞれが特徴付けられてなる。以下、それぞれについて個別に説明する。

第１の太陽電池モジュール１００ａは、太陽電池パネル１の少なくとも一部の側面（側端部）に第１の枠体２ａが付設（接合）された構造を有する。図１（ｂ）に示すように断面視すれば、太陽電池パネル１をその側面側から枠体２で挟み込んだ構造を有するともいえる。本明細書においては、このように枠体が付設されることを単に、「枠体が側面を覆う」などと称するものとする。

第２の太陽電池モジュール１００ｂは、太陽電池パネル１の少なくとも一部の側端部を、凹部を有する第２の枠体２ｂの凹部に挿入してなる構造を有する。すなわち、第２の枠体２ｂは、凹状の接合面２ｄを有してなる。なお、本発明において、太陽電池パネルの側端部が枠体の凹部に挿入されているとは、太陽電池パネルの側端部が枠体の凹部に嵌め込まれ、かつ、両者が接合剤で接合されている状態を指し示している。ただし、第２の太陽電池モジュール１００ｂにおいては、受光面側から第２の太陽電池モジュール１００ｂを平面視した場合に、第２の枠体２ｂの端部２ｅが太陽電池素子３の端部３ｅと略一致するようになっている。なお、このように第２の枠体２ｂに太陽電池パネル１を挿入させた構造を有する第２の太陽電池モジュール１００ｂにおいても、第２の枠体２ｂが太陽電池パネル１の側面を覆っていることについては、第１の太陽電池モジュール１００ａと同様である。なお、図２（ａ）（図３（ａ）も同様）においては、太陽電池パネル１の外周部を一点鎖線で図示している。

第３の太陽電池モジュール１００ｃは、第２の太陽電池モジュール１００ｂと同様に、太陽電池パネル１の少なくとも一部の側端部を、凹部を有する第３の枠体２ｂの該凹部に挿入してなる構造を有するが、受光面側から第３の太陽電池モジュール１００ｃを平面視した場合に第３の枠体２ｃが太陽電池素子３と重なるように構成されている点で、第２の太陽電池モジュール１００ｂと相違する。図３の場合であれば、幅ｗ１の領域が重なっている。なお、このように第３の枠体２ｃに太陽電池パネル１を挿入させた構造を有する第３の太陽電池モジュール１００ｃにおいても、第３の枠体２ｃが太陽電池パネル１の側面を覆っていることについては、第１の太陽電池モジュール１００ａと同様である。また、図３（ａ）においては、太陽電池素子３の外周部のうち、第３の枠体２ｃと重なる部分を破線で示している。

なお、図１においては、太陽電池パネル１の全ての側面を第１の枠体２ａが覆っているが、これに限らず、太陽電池パネル１の一部の側面のみを第１の枠体２ａが覆う態様、例えば、対向する２つの側面のみを覆う態様であってもよい。

また、図２および図３においては、太陽電池パネル１の全ての側端部を第２の枠体２ｂあるいは第３の枠体２ｃに挿入してなるが、これに限らず、太陽電池パネル１の一部の側端部のみを第２の枠体２ｂあるいは第３の枠体２ｃに挿入してなる態様、例えば、対向する２つの側面のみに挿入してなる態様であってもよい。

＜太陽電池パネルへの枠体の付設方法＞
図５は、太陽電池パネル１に枠体２を付設することによって太陽電池モジュール１００を構成する方法について説明する図である。図５においては、太陽電池パネル１に第１の枠体２ａを付設して第１の太陽電池モジュール１００ａを構成する場合について例示する。枠体２ａはまず、太陽電池パネル１の四辺に対応する４つの長尺状の枠体部品２ｐ１、２ｐ２、２ｐ３、および２ｐ４に分解された状態で用意される。そして、それぞれの接合面２ｄおよびそれぞれの枠体部品同士の接合面２ｐｆに上述した接合剤を塗布したうえで、それぞれの枠体部品同士を接合させつつ接合面２ｄを対応する太陽電池パネル１の側面に接合させることによって、太陽電池パネル１の側面を第１の枠体２ａが覆う第１の太陽電池モジュール１００ａが構成される。

なお、第２の太陽電池モジュール１００ｂおよび第３の太陽電池モジュール１００ｃの場合は、単に太陽電池パネル１と枠体２とを接合するのではなく、枠体２の凹部に太陽電池パネル１の側端部を挿入させることになる。図示は省略するが、この場合も、第１の太陽電池モジュール１００ａを構成する場合と同様に、太陽電池パネル１の四辺に対応する４つの枠体部品に分解された状態で枠体２を用意し、それらを接合させつつ太陽電池パネル１の側端部をそれぞれの枠体部品に挿入させることによって、太陽電池パネル１が枠体２に挿入された構成を有する第２の太陽電池モジュール１００ｂおよび第３の太陽電池モジュール１００ｃを得ることができる。

＜架台への固定＞
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００は、所定の固定手段を取り付けることによって、例えば家屋の屋根上に設けられた架台の上に設置することが可能となる。図６は、太陽電池モジュール１００を固定手段８を用いて架台９の上に取り付ける態様を例示する図である。図７は、図６のＤ−Ｄ’断面図である。なお、図６および図７においては、第３の太陽電池モジュール１００ｃを取り付け対象とする場合について例示している。

家屋の屋根上などに太陽電池モジュール１００を設置する場合は通常、あらかじめ設けられた２本のレール状の架台９の上に、複数の太陽電池モジュール１００が隣接配置される。図６においては、図示の都合上、２つの太陽電池モジュール１００のみが隣接する場合を図示しているが、これは例示に過ぎない。

太陽電池モジュール１００においては、その枠体２の対向する２辺のそれぞれに、架台９同士の間隔に合致する間隔にて固定手段８が取り付けられる。より具体的には、図７に示すように、それぞれの固定手段８は凹部を有し、該凹部に枠体２を挿入させることで固定手段８が太陽電池モジュール１００を保持するようになっている。換言すれば、固定手段８は、太陽電池パネル１の辺部１ａの側面を覆う枠体２を保持することによって太陽電池モジュール１００を保持するようになっている。図７において、太陽電池モジュール１００を保持する固定手段８は、ねじ９ａによって架台９に螺設される。これにより、太陽電池モジュール１００が架台９に固定される。このような固定手段８は、例えば厚さ２〜３ｍｍ程度のアルミニウムの押し出し成型などで作製される。

なお、図示は省略するが、第１の太陽電池モジュール１００ａおよび第２の太陽電池モジュール１００ｂの場合も、それぞれの形状に応じた固定手段を用いることによって、上述と同様の態様にて架台９に取り付けることができる。

また、図１４は、太陽電池モジュール１００を固定手段８を用いて架台９の上に取り付ける別の態様を例示する図である。すなわち、図１４に示す場合においては、固定手段８は、太陽電池パネル１の角部１ｂの側面を覆う枠体２を保持することによって太陽電池モジュール１００を保持するようになっている。架台９が太陽電池パネル１の角部の間隔に応じて備わる場合には、係る態様にて固定手段８による保持が可能である。

＜透明枠体の効果＞
次に、太陽電池パネル１のガラス板５および充填剤６（つまりは太陽電池パネル１の受光面側）のみならず、枠体２を（より具体的には接合剤をも）太陽光に対して透明な材料によって構成したことの効果について説明する。

図８は、第１の太陽電池モジュール１００ａが隣接配置されてなる状態を例示する図である。なお、実際には、図８に示すように、固定手段８が一定の厚みを有することなどの理由によって、太陽電池モジュール１００ａ同士はわずかに離隔して配置される。

図８に示す場合、入射角α１で太陽電池パネル１に入射する太陽光Ｌ１が太陽電池素子３によって直接に受光されるのはもちろんであるが、これに加えて、入射角α１よりも小さい入射角α２で入射する太陽光Ｌ２も、枠体２ａおよび充填剤６を透過して、太陽電池素子３によって直接に受光されることになる。ここで、「直接に」受光されるとは、例えば太陽電池素子３の内部に設けられた図示しない反射層などによって反射された光を受光するものではないことを指し示している。

さらには、図８に示すように、隣接する第１の太陽電池モジュール１００ａを透過してきた太陽光Ｌ２を太陽電池素子３が受光する場合がある。この状況は、太陽電池パネル１内における太陽電池素子３の配置位置と、第１の太陽電池モジュール１００ａ同士の間隔とが一定の幾何学的関係をみたす場合に起こりうる。

なお、第２の太陽電池モジュール１００ｂおよび第３の太陽電池モジュール１００ｃの場合は、第１の太陽電池モジュール１００ａとは異なり枠体２の凹部に太陽電池パネル１の側端部を挿入してなるが、太陽光の透過の態様については、図８に示した場合と同じである。すなわち、枠体２やあるいはさらに隣接する太陽電池モジュール１００を透過した太陽光を、太陽電池素子が受光することが可能である。

すなわち、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００においては、太陽光が太陽電池素子３の受光面よりも上方の空間から照射されるのであれば、原則としてその入射角について制限がなく（例えば固定手段８の設置箇所は例外である）、太陽電池素子３には、入射光に対して影になる領域が存在しにくい。その結果として、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００においては、枠体による影の影響が低減されて太陽電池素子３を配置することが可能となる。太陽電池パネル１が必要な強度や信頼性を確保できる限りにおいて、太陽電池素子３をできるだけ太陽電池パネル１の側面近傍まで近づけて配置することが可能となる。これにより、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池パネルの受光面側における太陽電池素子の占有面積比率をより広げることができる。よって、太陽電池パネルの面積が同じ場合であっても、アルミニウム製の枠体を設けた従来の太陽電池モジュールよりも高い受光光量が得られることになり、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。

図９は、第３の太陽電池モジュール１００ｃが隣接配置されてなる状態を、従来の太陽電池モジュールが隣接配置されてなる場合と対比して示す図である。図９（ａ）は、第３の太陽電池モジュール１００ｃが隣接配置されてなる場合を示している。なお、太陽電池素子３の端部３ｅと太陽電池パネル１の直近の側面との距離をｄとする。図９（ｂ）は、太陽電池パネル１内における太陽電池素子３の配置位置および太陽電池モジュール同士の隣接配置関係は図９（ａ）と同じであるが、枠体２のみ従来のアルミニウム製の不透明な枠体１０を用いた場合を示している。図９（ｃ）は、アルミニウム製の枠体１０を用いる点および太陽電池モジュールの配置関係は基本的に図９（ｂ）と同じであるが、太陽電池素子３が、図９（ｂ）の場合よりも太陽電池パネル１の側端部から離間して配置されてなる場合を示している。

図９（ａ）に示す第３の太陽電池モジュール１００ｃにおいては、図８に示した第１の太陽電池モジュール１００ａの場合と同様に、太陽光に対して影になる領域はなく、太陽電池パネル１の受光面側から入射する太陽光Ｌ３のみならず、枠体２ｃや隣接する第３の太陽電池モジュール１００ｃを透過して入射する太陽光Ｌ４についても、太陽電池素子３によって直接に受光される。

これに対し、図９（ｂ）に示すように従来のアルミニウム製の枠体１０を備える太陽電池モジュールの場合、照射された入射角β１の太陽光Ｌ３の一部が枠体１０を透過しない、という状況が生じる。このことは、太陽電池素子３の端部３ｅから距離ｄ１の領域ＲＥ１については、少なくとも入射角β１以下で入射する太陽光を受光することができず、当該領域で受光できるのは、入射角β１を超えて入射する太陽光のみであるということを意味している。すなわち、領域ＲＥ１は、入射角β１以下の入射光に対して影になる領域であることになる。当然ながら、この場合、図９（ａ）の場合と比較して、太陽電池素子３が受光する太陽光の受光光量が小さいことになる。このことは、別の見方をすれば、太陽電池素子３を効率的に利用できていないことになる。

図９（ｂ）に示す構造において、入射角β１以下の入射光に対して影になる領域ＲＥ１が生じることを避けるため、従来の太陽電池モジュールは、図９（ｃ）に示すように、太陽電池素子３を、太陽電池パネル１の側面から距離（ｄ＋ｄ１）だけさらに遠ざけた位置に配置していた。図９（ｃ）に示す配置の場合、太陽電池素子３の一部領域が、入射角β１よりもさらに小さい入射角β２で入射する太陽光Ｌ４を受光することができないという状況は依然として残ることになる。太陽電池素子３がこの入射角β２の太陽光Ｌ４を全て受光するには、距離（ｄ＋ｄ１）よりもさらに大きな距離（ｄ＋ｄ２）だけ、太陽電池素子３を太陽電池パネル１の側面から遠ざけて配置することが必要となる。

以上のことを鑑み、従来の太陽電池モジュールは、太陽電池素子の端部を枠体の端部から一定の距離だけ離間させて設計されていた。これに対し、本実施形態によると、仮に太陽電池素子と枠体とが平面視で重なっても太陽電池素子に光が入射可能であるため、太陽電池素子の端部の近傍まで枠体を配置することができる。従って、従来よりも太陽電池モジュールを小型化できる。

図１０は、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、従来よりも小型化が実現されることを説明するべく示す、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００と、従来のアルミニウム製の枠体を備えた太陽電池モジュールのサイズを比較する平面図である。図１０（ａ）は、図３（ａ）に示したものと同じ、第３の太陽電池モジュール１００ｃの平面図である。図１０（ａ）において幅ｗ１の領域で第３の枠体２ｃと太陽電池素子３とが重なっている。これに対して図１０（ｂ）には、個々の太陽電池素子３のサイズおよび各太陽電池素子３の配置関係は第３の太陽電池モジュール１００ｃと同じに保ちつつ、枠体の影の影響を抑制すべく、太陽電池素子と枠体の端部との間に幅ｗ２の領域を確保した従来の太陽電池モジュールを示している。

図１０の２つの太陽電池モジュールを比較すると、従来の太陽電池モジュールの方が平面サイズが大きいことは明らかである。すなわち、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００のように透明の枠体を用いる場合には、従来のアルミニウム製の枠体１０２を用いる際には枠体の影の影響を抑制するために必要であった太陽電池パネル１０１の外周部分の領域（図１０（ｂ）の幅ｗ２の領域）を、設ける必要がないことになる。

このことは、太陽電池素子のサイズおよび配置関係が同じで、従来よりも小型化された太陽電池モジュールが実現されることを意味している。しかも、上述したように、従来の太陽電池モジュールとは異なり、係る太陽電池モジュールにおいては枠体が太陽光の入射を妨げる場合が基本的にないことから、太陽電池素子同士の配置関係が従来と同じであっても、より高い受光光量が得られることになる。

以上より、本実施の形態によれば、従来よりも小型化されてなるとともに、高い受光光量が得られる、受光効率の高い太陽電池モジュールが実現される。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態においては、太陽電池モジュール１００に、所定の情報を保持させる態様について説明する。図１１は、第３の太陽電池モジュール１００ｃを例に、係る態様を説明する図である。具体的には、第３の枠体２ｃを太陽電池パネル１に付設させるに先立って、図１１（ａ）に示すように、例えば個々の太陽電池モジュール１００に固有の情報（シリアル番号、製造年月日、型番、特性値など）やその他の情報（メーカ名、ロゴなど）を印字面１１ａに印字した付票１１をあらかじめ用意しておく。そして、該付票１１を、その印字面１１ａが第３の枠体２ｃの例えば上部接合面２ｆと接する向きで貼付する。このように付票１１が貼付された後、第３の枠体２ｃを太陽電池パネル１に付設させると、図１１（ｂ）に示すように、第３の太陽電池モジュール１００ｃを受光面側から平面視した場合に、付票１１の印字面１１ａに印字された情報が視認できることになる。

なお、付票１１は、その印字面１１ａ自体が接着性を有するものであってもよいし、枠体２を太陽電池パネル１に付設させる際に用いる接合剤で貼付する態様であってもよい。あるいは、太陽電池モジュールを受光面側から平面視した場合に視認可能である限りにおいて、付票１１への情報の付与は、印字に限るものではなく、刻印、焼き付けその他公知の手法を適宜に利用可能である。あるいはさらに、付票１１への印字等に代えて、枠体２に直接印字その他の手法によって所定の情報を付与する態様であってもよい。

図１２は、第１の太陽電池モジュール１００ａを例に、所定の情報を保持させる別の態様を説明する図である。すなわち、図１２（ａ）に示す枠体２の側部接合面２ｇに付票１１を貼付する態様であってもよい。このときは、図１２（ｂ）に示すように、第１の太陽電池モジュール１００ａを側面視した場合に、付票１１に印字された情報が視認できることになる。

＜第３の実施の形態＞
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００の構成を概略的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、太陽電池モジュール１００が平面視矩形である場合（実質的には、後述する太陽電池パネル１が平面視矩形である場合）を対象として説明するものとし、図１３においては、太陽電池モジュール１００の端部の短手方向をｘ軸方向、同じく長手方向をｙ軸方向とし、ｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向とする。ただし、図示を省略する太陽電池モジュール２００を平面視した場合の形状は、矩形に限られるものではない。

図１３に示す太陽電池モジュール２００は、太陽電池パネル２０１と、枠体２０２とから主として構成される。ただし、太陽電池モジュール２００においては、枠体２０２の構造が互いに異なっている。

太陽電池パネル２０１は、互いに対向する、太陽光に対して透明なガラス板２０５と保護層２０７との間に、複数の太陽電池素子２０３を２次元的に整列配置させるとともに太陽光に対して透明な充填剤２０６で封入した構造を有する。

太陽電池パネル２０１は、互いに接続配線２０４で接続された複数の太陽電池素子２０３を上下から充填剤層で挟み込んだうえで、ガラス板２０５と保護層２０７とによってさらにこれらを挟み込み、圧着手法によって圧着させることによって形成されてなる。ガラス板２０５としては、全光線光透過率は９１％であり、厚さ３〜５ｍｍ程度のものを用いるのが好適である。保護層２０７としては、表面にＳｉＯ₂をコーティングした数十〜数百μｍ程度の厚みのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを複数枚積層したものを用いるのが好適である。充填剤２０６としては、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）を用いるのが好適である。

太陽電池素子２０３には、公知のものを用いることが出来る。すなわち、多結晶もしくは単結晶シリコンからなり、ｐ型の導電型を有する半導体基板の表面（受光面側）に、ｎ型の導電型を有する半導体層や表面電極や反射防止膜などを形成してなるともに、裏面側に、ｐ⁺層、裏面電極、絶縁層などを適宜に形成した一般的な太陽電池素子を用いることが出来る。あるいは、受光面側に接続配線を接続する電極を有さないバックコンタクト型の太陽電池素子や、複数のシリコン粒子が導電性基板に接合された構造を有する太陽電池素子でもよい。

また、太陽電池パネル２０１において、太陽電池素子２０３は、その受光面側がガラス板２０５の方を向くように配置されてなる。すなわち、太陽電池パネル２０１においては、ガラス板２０５が備わる側が、太陽電池パネル２０１の（ひいては太陽電池モジュール２００の）受光面側であり、保護層７が備わる側が裏面側ということになる。これにより、太陽電池パネル２０１においては、その受光面側から入射した太陽光が、ガラス板２０５および充填層２０６を透過して、太陽電池素子２０３によって受光されることになる。なお、図１３に示す太陽電池モジュール２００においては、太陽電池素子２０３はｘ軸方向に２つ、ｙ軸方向に６つ配列されてなるが、太陽電池パネル２０１内部における太陽電池素子２０３の配置態様はこれに限定されるものではない。

枠体２０２は、太陽光に対して透明な材料によって構成される。例えば、アクリル（全光線光透過率９３％、以下同様）、ポリカーボネード（８５％）、アクリル（９３％）、塩化ビニル（８４％）、シリコン（８８〜９０％）、ＰＥＴ（８５％）、ＰＣＴ、ＰＣＴＦＥ（９６％）、ＰＥＮ（８７％）、ＰＶＦ（９５％）、ＥＴＦＥ（９５％）などの樹脂を用いて枠体２０２を構成するのが好適である。

太陽電池モジュール２００は、太陽電池パネル２０１の少なくとも一部の側端部を、凹部を有する枠体２０２の該凹部に挿入してなる構造を有する。すなわち、枠体２０２は、凹状の接合面２０２ｄを有してなる。これにより、枠体２０２が太陽電池パネル２０１の側面を覆う状態が実現されてなる。

また、枠体２０２は、太陽電池モジュール２００を受光面側から平面視した場合に受光面と平行な方向に突出してなる突出部２０２ａを有する。この突出部２０２ａは、太陽電池モジュール２００を縦型の架台２０９に直接に設置することができるように設けられてなる。すなわち、突出部２０２ａを架台２０９の溝に挿入させることによって太陽電池モジュール２００を架台２０９に固定することができる。

なお、図１３においては、枠体２０２の凹部部分の最上面に突出部２０２ａの上面が連続する態様の枠体２０２を示しているが、枠体２０２の構造はこれに限られるものではなく、枠体２０２の凹部部分の側方から突出部２０２ａが突出する態様であってもよい。

枠体２０２と太陽電池パネル２０１とは、図示を省略する太陽光に対して透明な接合剤によって互いに接合されてなる。より具体的には、枠体２０２の接合面２０２ｄに接合剤を塗布したうえで枠体２０２が太陽電池パネル２０１の側端部に接合される。係る透明な接合剤としては、耐候性の観点からエポキシ系接着剤（全光線光透過率９４％）、シリコン系接着剤（８８％）、アクリル系接着剤（９３％程度）などを用いるのが好適である。

好ましくは、枠体２０２の接合面２０２ｄはあらかじめ粗面化されてなる。この粗面化は、例えば、機械的研磨やサンドブラスト加工などの方法で十点平均表面粗さ（Ｒｚ）で150〜500μｍ程度粗面化される。このように接合面２０２ｄを粗面化しておくと、アンカー効果が生じて枠体２０２と太陽電池パネル２０１との接合強度がより高められる。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール２００においては、太陽電池パネル２０１のガラス板２０５および充填剤２０６（つまりは太陽電池パネル２０１の受光面側）のみならず、枠体２０２および該枠体２０２に太陽電池パネル２０１を挿入するための接合剤を太陽光に対して透明な材料によって構成しているので、枠体２０２に入射する太陽光をも太陽電池素子２０３が受光することが可能となる。

太陽電池モジュール１００（第１の太陽電池モジュール１００ａ）の構成を概略的に示す図である。 太陽電池モジュール１００（第２の太陽電池モジュール１００ｂ）の構成を概略的に示す図である。 太陽電池モジュール１００（第３の太陽電池モジュール１００ｃ）の構成を概略的に示す図である。 太陽電池パネル１の形成過程を説明するための図である。 太陽電池モジュール１００を構成する方法について説明する図である。 太陽電池モジュール１００を固定手段８を用いて架台９の上に取り付ける態様を例示する図である。 図６のＤ−Ｄ’断面図である。 第１の太陽電池モジュール１００ａが隣接配置されてなる状態を例示する図である。 第３の太陽電池モジュール１００ｃが隣接配置されてなる状態を、従来の太陽電池モジュールが隣接配置されてなる場合とを対比して示す図である。 本実施の形態に係る太陽電池モジュール１００と、従来のアルミニウム製の枠体を備えた太陽電池モジュールのサイズを比較する平面図である。 第３の太陽電池モジュール１００ｃを例に、太陽電池モジュール１００に所定の情報を保持させる態様を説明する図である。 第１の太陽電池モジュール１００ａを例に、太陽電池モジュール１００に所定の情報を保持させる別の態様を説明する図である。 第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００の構成を概略的に示す断面図である。 太陽電池モジュール１００を固定手段８を用いて架台９の上に取り付ける別の態様を例示する図である。

符号の説明

１、２０１ 太陽電池パネル
２、１０、２０２ 枠体
２ａ 第１の枠体
２ｂ 第２の枠体
２ｃ 第３の枠体
２ｄ、２０２ｄ 接合面
２ｅ （枠体の）端部
３、２０３ 太陽電池素子
３ｅ （太陽電池素子の）端部
４、２０４ 接続配線
５、２０５ ガラス板
６、６ａ、６ｂ、２０６ 充填層
７、２０７ 保護層
８ 固定手段
９、２０９ 架台
１１ 付票
１１ａ （付票の）印字面
１００、２００ 太陽電池モジュール
１００ａ 第１の太陽電池モジュール
１００ｂ 第２の太陽電池モジュール
１００ｃ 第３の太陽電池モジュール
Ｌ１〜Ｌ４ 太陽光

Claims (14)

1. 受光面と裏面とを有し、内部に太陽電池素子を備える太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの側面を覆う透明の枠体と、
   を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記枠体が凹部を有し、前記太陽電池パネルの側端部が前記凹部に挿入されている、
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記枠体の端部が前記太陽電池素子の端部と略一致することを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記枠体が前記太陽電池素子と重なることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、
   前記枠体の前記凹部の内面が粗面であることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、
   前記枠体が樹脂からなることを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 請求項６に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記樹脂がアクリルであることを特徴とする太陽電池モジュール。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、
   前記枠体と前記太陽電池パネルとが透明の接合材にて接合されてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 請求項８に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記接合材がシリコン系接着剤であることを特徴とする太陽電池モジュール。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、
    前記枠体を保持して前記太陽電池モジュールを架台に固定する固定手段、
    をさらに備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
11. 請求項１０に記載の太陽電池モジュールであって、
    前記太陽電池パネルが矩形であり、
    前記固定手段が、前記枠体のうち前記太陽電池パネルの辺部の側面を覆う部位を保持する
    ことを特徴とする太陽電池モジュール。
12. 請求項１０に記載の太陽電池モジュールであって、
    前記太陽電池パネルが矩形であり、
    前記固定手段が、前記枠体のうち前記太陽電池パネルの角部の側面を覆う部位を保持する、
    ことを特徴とする太陽電池モジュール。
13. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、
    前記枠体が、架台の溝に挿入されることを特徴とする太陽電池モジュール。
14. 請求項１３に記載の太陽電池モジュールであって、
    前記枠体が、前記受光面側から前記太陽電池モジュールを平面視した場合に前記受光面と平行な方向に突出した突出部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。

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