JP2009188124A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】インターコネクタ接合部にかかる応力を低下させた太陽電池モジュールを提供することを課題とする。
【解決手段】受光した光を光電変換して電力を生成する複数の発電素子１１，・・・と、 一の発電素子１１に一端が接合されると共に他の発電素子１１に他端が接合され、複数の発電素子１１，・・・を相互に電気的に結合させる導電性のインターコネクタ１２と、複数の発電素子１１とインターコネクタ１２とを封止して一体化する封止材１４と、封止材１４の受光面側に固着される表面保護部材１５と、封止材１４の裏面側に固着される裏面保護部材１６と、一の発電素子１１に一端が接合されると共に他の発電素子１１に他端が接合され、複数の発電素子１１相互の位置関係を固定させる絶縁性の素子接続材１３とを備えた太陽電池モジュール１０である。
【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る。

従来から、太陽光を電力に光電変換する発電素子を複数備えた太陽電池モジュールが開発されている。太陽電池モジュールでは、導電性のインターコネクタにより、複数の発電素子が相互に電気的に結合され、発電素子各々で光電変換された電力を外部に取り出せるようになっている。発電素子を結合させるインターコネクタは、一端が一の発電素子の表面に半田で面接着されてインターコネクタ接合部を形成し、他端が他の発電素子の裏面に半田で面接着されて別のインターコネクタ接合部を形成することにより、各発電素子を相互に接続している。

このように相互に接続された発電素子とインターコネクタとは、透光性の封止材によって全体が封止される。そして、この封止によって、各発電素子の位置が移動しないように固定されて、インターコネクタによる各発電素子の電気的な結合が維持されるようになっている。また、太陽電池モジュールには、発電素子とインターコネクタとを封止した封止材の表面側（発電素子の受光面側）に表面保護部材が、裏面側に裏面保護部材がそれぞれ接着固定されている。そして、接着固定された表面保護部材や裏面保護部材により、発電素子やインターコネクタに対する外部からの影響が軽減されるようになっている。
特開２００３−０６９０５５号公報 特開２００６−３１９３７６号公報

ところで、発電素子とインターコネクタとを封止している封止材の剛性はそれほど高くない。しかも、インターコネクタ接合部は半田による面接着のため、機械的強度が比較的弱い。そのため、飛石や果物の落下又は鳥などの動物による打撃など比較的大きな衝撃が太陽電池モジュールに加えられた場合、表面保護部材などで大きな衝撃を軽減したとしても、軽減できなかった残りの衝撃に基づく応力によってインターコネクタ接合部が破断し、光電変換された電力を外部に取出せなくなるおそれがあった。

また、太陽電池モジュールは、従来、住宅の屋根など固定物への設置が主な用途であったため、継続的な振動の影響を考慮した機構を有していなかった。このため、太陽電池モジュールを自動車などの移動体に搭載した場合、路面の凹凸による振動やエンジンなどの動力源による振動が継続的に繰り返されることにより、インターコネクタ接合部に繰り返し応力が付与される。その結果、インターコネクタ接合部が徐々に弱まり、最終的にインターコネクタ接合部が破断してしまうおそれがあった。

更に、太陽電池モジュールは、線膨張係数の異なる部材から構成されており、発電による発熱や太陽光による温度上昇や昼夜における寒暖差などの温度環境に変化が生じた場合、線膨張係数の違いに基づく熱膨張や熱収縮が各構成部材によって異なった方向又は異なった程度に発生してしまう。このため、異なった方向又は程度に発生した力により、インターコネクタ接合部に応力が加わり、インターコネクタ接合部が破断してしまうおそれがあった。特に太陽電池モジュールを軽量化するため、発電素子より線膨張係数が大幅に大きいプラスチック材料を表面保護部材に利用しようとした場合、温度変化によるインターコネクタ接合部への応力は大きくなる。

本発明は、上記課題を解決する為になされたものであり、インターコネネタ接合部にかかる応力を低下させる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光した光を光電変換して電力を生成する複数の発電素子と、一の発電素子に一端が接合されると共に他の発電素子に他端が接合され、複数の発電素子を相互に電気的に結合させる導電性のインターコネクタと、少なくとも複数の発電素子とインターコネクタとを封止して一体化する封止材と、封止材の受光面側に固着される表面保護部材と、封止材の裏面側に固着される裏面保護部材と、一の発電素子に一端が接合されると共に他の発電素子に他端が接合され、複数の発電素子相互の位置関係を固定させる絶縁性の素子接続材とを備えていることを特徴とする。

この太陽電池モジュールは、インターコネクタに加え、一の発電素子に一端が接合されると共に他の発電素子に他端が接合され、複数の発電素子相互の位置関係を固定させる絶縁性の素子接続材を有している。このため、発電素子相互の位置関係が固定されて、太陽電池モジュールの剛性が高まり、太陽電池モジュールがたわみにくくなる。その結果、比較的強度が弱いインターコネクタ接合部にかかる様々な応力を低下させることができ、発電素子相互間の電気的結合を維持させてインターコネクタ接合部の破断を防止することができる。しかも、素子接続材は絶縁性であるため、発電素子相互を不用意に短絡してしまうおそれもない。

本発明の太陽電池モジュールでは、表面保護部材が発電素子の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する材料から構成されていてもよい。このように表面保護部材が発電素子の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する材料から構成されていると、温度変化に伴う熱膨張率や熱収縮率の差に基づいて発生する力が、インターコネクタ接合部に応力として付与されてしまう。しかしながら、本発明の太陽電池モジュールでは、素子接続材を介して発電素子同士が接続固定されているため、インターコネクタ接合部にかかる上記応力を素子接続材に分散させて低下させることができ、熱膨張などに伴う発電素子相互間の電気的結合への影響を排除することができる。

本発明の太陽電池モジュールでは、表面保護部材がプラスチック材料からなることが好適である。このように表面保護部材をプラスチック材料とすることにより、従来、一般的に使用されているガラス材料などに比べて、太陽電池モジュール全体の軽量化を図ることができる。しかも、プラスチック材料とすることにより、表面保護部材の線膨張係数が単結晶シリコンなどから構成されている発電素子より大きくなるが、上述したように、本発明の太陽電池モジュールでは、インターコネクタ接合部にかかる応力を素子接続材により低下させることができる。

本発明の太陽電池モジュールでは、素子接続材が発電素子の線膨張係数と略同等の線膨張係数を有する材料から構成されていることが好適である。このように素子接続材が発電素子の線膨張係数と略同等の線膨張係数を有する材料から構成されていることにより、温度変化による素子接続材の熱膨張率や熱収縮率が、発電素子の熱膨張率や熱収縮率と略同じになる。その結果、熱膨張や熱収縮によるインターコネクタ接合部への応力による影響を少なくすることができる。なお、「略同等の線膨張係数」とは、インターコネクタ接合部への応力による影響を少なくできる程度の線膨張係数であり、例えば発電素子の線膨張係数の２倍以下の線膨張係数である。

本発明の太陽電池モジュールでは、素子接続材がセラミック材料からなることが好適である。このように素子接続材がセラミック材料からなる場合、単結晶シリコンからなる発電素子の線膨張係数と略同等の線膨張係数となる。

本発明の太陽電池モジュールでは、素子接続材は、発電素子の受光面と反対側に位置する裏面側に接着されていることが好適である。このように素子接続材が発電素子の裏面側に接着されていることにより、素子接続材が太陽光を受光する受光面を遮ったりすることなく、素子接続材を備えることができる。しかも、接着剤などによって素子接続材を発電素子に接合するため、製造を容易に行うことができる。

本発明の太陽電池モジュールでは、複数の発電素子が複数の行及び複数の列からなる格子状に配置されていると共に素子接続材が複数備えられており、複数の素子接続材は、行方向に隣接する発電素子間を接合すると共に列方向に隣接する発電素子間を接合して、格子状に配置された複数の発電素子相互の位置関係を固定させることが好適である。このように行方向に隣接する発電素子間を接合すると共に列方向に隣接する発電素子間を接合して、格子状に配置された複数の発電素子相互の位置関係を行及び列方向に固定させることにより、複数の発電素子間の接合が更に強固になる。その結果、太陽電池モジュールの剛性を向上させることができる。

本発明の太陽電池モジュールでは、複数の素子接続材は、格子状に配置されている複数の発電素子の各位置に対応して、メッシュ状に配置されることが好適である。このように複数の素子接続材がメッシュ状に配置されるため、複数の発電素子と複数の素子接続材とを容易に接合させることができる。

本発明は、発電素子間を接合する素子接続材で太陽電池モジュールの剛性を高めることにより、インターコネネタ接合部にかかる応力を低下させることができ、インターコネクタ接合部の破断を防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池モジュールの好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
太陽電池モジュール１０について、図１〜図５を用いて説明する。図１は第１実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。図２は、図１に示す太陽電池モジュールの断面図である。図３は、図１に示す太陽電池モジュールにおける発電素子間の接続を模式的に示す平面図、側面図及び断面図である。図４は、素子接続材の平面図及び断面図である。図５は、太陽電池モジュールの各構成部材の線膨張係数を示す図である。

太陽電池モジュール１０は、図１及び図２に示すように、複数の発電素子１１，・・・、複数のインターコネクタ１２，・・・、複数の素子接続材１３，・・・、封止材１４、表面保護部材１５及び裏面保護部材１６を備えている。

複数の発電素子１１，・・・のそれぞれは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、表面１１ａと裏面１１ｂとを有し、表面１１ａ全体に形成された受光面１１ｃで太陽光を受光して、受光した光エネルギーを光電変換する変換素子である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０には９個の発電素子１１，・・・が備えられており、９個の発電素子１１，・・・は三行三列の格子状に略均等間隔で配置されている。なお、発電素子１１は、例えば単結晶シリコンから構成されており、図５に示すように線膨張係数は約８×１０^−６／Ｋである。

複数のインターコネクタ１２，・・・のそれぞれは、２つの隣接する発電素子１１，１１を相互に電気的に結合させるための導電性の電気接続部材であり、断面が略矩形状であると共に図３（ｃ）に示すように外周表面が半田１２ａによってコーティングされた銅線からなっている。２つの隣接する発電素子１１，１１は、図３(ａ)に示すように、所定の間隔をあけて配置された一対のインターコネクタ１２，１２により２箇所で接続されるようになっている。そして、インターコネクタ１２の一端は、受光面１１ｃをできるだけ遮らない形態で一方の発電素子１１の表面１１ａに半田１２ａによって面接着されている。半田１２ａによって面接着されている箇所は、インターコネクタ接合部１２ｂとして、発電素子１１とインターコネクタ１２との導通をとっている。

一方、インターコネクタ１２の他端は、他方の発電素子１１の裏面１１ｂに半田１２ａによって面接着されており、別のインターコネクタ接合部１２ｂが形成されている。このような一対のインターコネクタ１２，１２での相互接続によって、図１に示すように、格子状に配置された９個の発電素子１１，・・・が直列に接続され、セルストリングスを形成している。セルストリングスの両端には、図示省略した耐熱性樹脂で被覆された導線からなる電力取り出し線がそれぞれ接続されており、一方がマイナス（−）電極として他方がプラス（＋）電極として機能して、発電素子１１で生成した電力を外部に取り出せるようになっている。

上述したように、インターコネクタ１２は、電気的な結合を行うための部材であるため、発電素子１１とインターコネクタ１２とは、半田１２ａによって表面接着している程度である。このため、インターコネクタ接合部１２ｂの機械的強度は比較的弱い。

複数の素子接続材１３，・・・のそれぞれは、２つの隣接する発電素子１１，１１を接続して位置関係を固定させる絶縁性の接続固定部材であって、図４に示すように、断面が略矩形状であるセラミック端子の両端部に接着部１３ａをそれぞれ有している。また、素子接続材１３は、図３(ａ)に示すように、所定の間隔をあけて配置された一対のインターコネクタ１２，１２の間に、インターコネクタ１２の長手方向と略平行になるように配置されている。

そして、素子接続材１３の接着部１３ａ，１３ａと２つの発電素子１１，１１の裏面１１ｂ，１１ｂとは、図３（ｂ）に示すように、接着剤１３ｂによってそれぞれ固定されている。このような接着固定により、図１に示す行方向に隣接して配置された発電素子１１の相対的な位置関係がそれぞれ固定されている。また、図３（ａ）に示すように、インターコネクタ１２の間に配置される素子接続材１３の長手方向の寸法Ｌ１は、インターコネクタ接合部１２ｂへの応力の影響を低減させるため、インターコネクタ１２の長手方向の距離Ｌ２よりも長くなっている。

また、素子接続材１３は、行方向に隣接して配置された発電素子１１，１１間を接続固定させるだけでなく、図１に示すように、列方向に隣接して配置された発電素子１１，１１間もそれぞれ接続固定させている。列方向に配置された発電素子１１，１１間の接続固定は一対の素子接続材１３，１３によって行われ、各素子接続材１３の両端に設けられた接着部１３ａ，１３ａと２つの発電素子１１，１１の裏面１１ｂ，１１ｂとが接着剤１３ｂ，１３ｂによって接着固定されている。このような行列方向における素子接続材１３による発電素子１１，１１の接続により、上述したセルストリングスが補強セルストリングス１７として形成されることになる。

なお、列方向に隣接する発電素子１１，１１間はインターコネクタ１２で接続されていないため、素子接続材１３の配置には位置的な制約がなく、素子接続材１３の配置を行いやすくなっている。また、列方向に隣接する発電素子１１，１１間は、インターコネクタ１２で接続されてはいないが、一対の素子接続材１３，１３で強固に接続固定されているため、全体として太陽電池モジュール１０の剛性を高めている。更に、素子接続材１３は絶縁性の材料から構成されているため、列方向に隣接する発電素子１１，１１間を接続しても、発電素子１１，１１間を不用意に短絡してしまうおそれがない。

また、素子接続材１３は、上述した絶縁性に加え、高耐熱性や低膨張性を有することが好ましく、例えば、アルミナ、サファイア、ムライト、コージライト、サーメット、ステアタイト、フォルステライト、イットリア、チタニア系、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニアなどのセラミック材料などのうちの一つから構成されていることが好ましい。更に、素子接続材１３としては、ＪＩＳ Ｒ１６４８で規定されている耐熱衝撃試験が１４５℃以上となるような耐熱性を有すると共に、ＪＩＳ Ｒ１６１８で規定されている線膨張係数が１０×１０^−６／Ｋ以下であるような低膨張性を有することが好ましく、本実施形態では、アルミナから形成されている素子接続材１３を使用している。なお、アルミナの線膨張係数は、図５に示すように、７×１０^−６／Ｋ〜８×１０^−６／Ｋである。

素子接続材１３を接着させる接着剤１３ｂは、耐久性及び耐熱性を有することが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂系や熱硬化性樹脂系やエラストマー系などに分類されている有機系接着剤の合成系が好ましい。このような合成系接着剤であれば、シリコンやセラミック材料（又はプラスチック材料）の接着に適用させることができる。また、熱可塑性樹脂系やエラストマー系の接着剤の場合、ＪＩＳ Ｋ６８３３で規定されている軟化温度が１４５℃以上のものが好ましい。このような軟化温度の接着剤であれば、太陽電池モジュール１０を製造する際のラミネート工程時のプロセス温度に耐えることができる。

また、接着剤１３ｂとしては、上記の耐久性や耐熱性に加え、ゴム系の柔軟性や高強度特性を併せ持つ弾性接着剤が好ましく、本実施形態では、変成シリコーン系接着剤又はエポキシ・変成シリコーン系接着剤を使用している。特に柔軟性及び高強度特性を有する接着剤であれば、発生する応力、特に振動に基づく応力を弾性接着剤の柔軟性で緩和させて、インターコネクタ接合部１２ｂへの繰返し応力を低減させることができる。

封止材１４は、透光性を有する接着性樹脂からなり、インターコネクタ１２及び素子接続材１３を介して接続された複数の発電素子１１，・・・からなる補強セルストリングス１７を封止するものである。この封止によって、封止材１４と相互の位置関係が固定している発電素子１１とが一体化されている。また、封止材１４の表面側には表面保護部材１５が接着され、封止材１４の裏面側には裏面保護部材１６が接着されており、封止材１４と表面保護部材１５及び裏面保護部材１６とは一体化されている。封止材１４としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などが用いられる。

表面保護部材１５は、対候性を有する矩形状のプラスチック材料からなり、物理的衝撃による破壊や雨又はガスなどによる浸食から発電素子１１やインターコネクタ接合部１２ｂなどを保護するものである。表面保護部材１５は、前述した封止材１４と同様に透光性を有しており、太陽光などの光を発電素子１１の受光面によって効率的に受光できるようにしている。表面保護部材１５としては、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネートなどのプラスチック材料などが用いられ、太陽電池モジュールの軽量化が図られている。なお、図５に示すように、アクリル樹脂の線膨張係数は約７７×１０^−６／Ｋであり、ポリカーボネートの線膨張係数は約６７×１０^−６／Ｋである。

また、表面保護部材１５は、透光性を有する軽量な材料であればよく、上述したアクリル樹脂やポリカーボネートに変えて、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニルデン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ポリアリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、酢酸セルローズ、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリエーテルイミドなどを用いてもよい。

裏面保護部材１６は、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などといった対候性を有するプラスチック材料からなり、表面保護部材１５と同様に物理的衝撃による破壊や侵食などから発電素子１１やインターコネクタ接合部１２ｂなどを保護するものである。

以上のように構成された太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。

まず、９個の発電素子１１，・・・を三行三列の格子状に略均等間隔で配置する。続いて、一の発電素子１１の表面１１ａ側の端部に一対のインターコネクタ１２，１２の一端を半田１２ａ，１２aで面接着させると共に、行方向に隣接する別の発電素子１１の裏面１１ｂ側の端部に一対のインターコネクタ１２，１２の他端を半田１２ａ，１２ａで面接着させ、２つの発電素子１１，１１を電気的に結合させる。この電気点な結合を繰り返して発電素子１１を行毎に結合させる。そして、図１に示すように、一行目の発電素子１１の裏面１１ｂと二行目の発電素子１１の裏面１１ｂとを一対のインターコネクタ１２，１２を介して半田１２ａ，１２ａで面接着すると共に、二行目の発電素子１１の表面１１ａと三行目の発電素子１１の表面１１ａとを一対のインターコネクタ１２，１２を介して半田１２ａ，１２aで面接着する。この接着により、行毎に結合された発電素子１１，・・・が更に結合されて、９個の発電素子１１，・・・が電気的に直列に結合されたセルストリングスが形成される。

続いて、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、発電素子１１の裏面１１ｂ側であってインターコネクタ１２の長手方向と平行になるように一対のインターコネクタ１２，１２の間に素子接続材１３を配置する。そして、行方向に隣接する一の発電素子１１の裏面１１ｂに素子接続材１３の接着部１３ａを面接触させると共に、他方の発電素子１１の裏面１１ｂに素子接続材１３の別の接着部１３ａを面接触させる。その後、２箇所の接触箇所を覆うように接着剤１３ｂ，１３ｂを所定量塗布して、２つの発電素子１１，１１と素子接続材１３とを接着させて２つの発電素子１１，１１の位置関係を固定する。そして、この接続を繰り返して、行方向に隣接する発電素子１１，１１間をそれぞれ接続固定し、発電素子１１を行方向で連結固定させる。

続いて、行方向に連結固定された発電素子１１において、列方向に隣接する発電素子１１，１１間を一対の素子接続材１３，１３でそれぞれ接続するため、一対の素子接続材１３，１３を発電素子１１の裏面１１ｂ側に位置させると共に素子接続材１３，１３それぞれが発電素子１１の列方向における中心線から略均等な位置となるように配置する。配置後、素子接続材１３と列方向に隣接する発電素子１１，１１の裏面１１ｂ，１１ｂとに対して、行方向における発電素子１１，１１間の接着と同様の接着を行う。そして、この接続を繰り返して、列方向に隣接する発電素子１１，１１間をそれぞれ接続固定し、発電素子１１を列方向にも連結固定して、補強セルストリングス１７を完成させる。

次に、図示省略したラミネータ装置のヒータ上に、下から、表面保護部材１５、 封止材１４、電気的に結合された発電素子１１を含む補強セルストリングス１７、封止材１４、裏面保護部材１６の順に積層する。そして、ヒータの温度を所定値まで上昇させ、ヒータ上に積層された２つの封止材１４，１４を含む各部材を加熱する。

ヒータの加熱により２つの封止材１４，１４が軟化させられたら、ラミネータ装置の上部に設けられたダイヤフラムを下降させて、各部材を圧着するラミネートを行う。その後、ラミネートされた太陽電池モジュール１０をラミネータ装置から取出し、電力取り出し線に端子ＢＯＸを取り付ける。そして、太陽電池モジュール１０の品質検査を行い、太陽電池モジュール１０の製造を終了する。

以上、説明したとおり、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、行方向に隣接する発電素子１１，１１間及び列方向に隣接する発電素子１１，１１間が素子接続材１３によって接続固定されて、相互の位置関係が固定されている。このため、格子状に配置された複数の発電素子１１，・・・からなる補強セルストリングス１７が所定の強度を有し、太陽電池モジュール１０の剛性が向上する。その結果、外部からの衝撃などが太陽電池モジュール１０に加えられた場合であってもたわみにくくなり、インターコネクタ接合部１２ｂにかかる応力を低下させてインターコネクタ接合部１２ｂの破断を防止することができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、隣接する発電素子１１，１１間が素子接続材１３によって接続されて、発電素子１１，１１間の位置関係が完全に固定されている。このため、インターコネクタ接合部１２ｂの半田１２ａに対して振動による応力が発生しないようになっている。その結果、振動に伴うインターコネクタ接合部１２ｂの破断を防止することができ、太陽電池モジュール１０を自動車などの移動体に搭載しやすくなる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、軽量化のため、単結晶シリコンからなる発電素子１１の線膨張係数よりも大幅に大きい線膨張係数を有するプラスチック材料からなる表面保護部材１５を用いている。そのため、表面保護部材１５が熱膨張により延伸すると、表面保護部材１５と接着されている封止材１４を介して、封止材１４と一体化された発電素子１１やインターコネクタ１２に延伸する方向の応力が付与される。その結果、インターコネクタ接合部１２ｂには接着面を破断させる方向に応力が付与される。

ところが、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０では、発電素子１１，１１間が素子接続材１３によって強固に接続固定されている。このため、インターコネクタ接合部１２ｂに付与される破断方向の応力の多くを素子接続材１３に分散させることができる。その結果、熱膨張などによるインターコネクタ接合部１２ｂの破断を防止でき、発電素子１１，１１間の電気的な結合を維持することができる。なお、図５に示すように、封止材１４の線膨張係数はＥＶＡの場合として約２００×１０^−６／Ｋ（ブレンド比率で大きく変わるため、参考値）と極めて大きいものの、ＥＶＡは柔軟性が高いため、熱膨張などしてもインターコネクタ接合部１２ｂなどへの影響は少ない。

また、プラスチック材料からなる表面保護部材１５を用いると、ガラスからなる表面保護部材に比べて強度が低くなってしまう。しかしながら、上述したように、素子接続材１３によって行方向及び列方向に発電素子１１，１１間を強固に接続固定して補強セルストリングス１７を形成している。このため、太陽電池モジュール１０を軽量化させつつ、太陽電池モジュール１０の剛性を高めて、ねじりに強い構造とすることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、発電素子１１の線膨張係数と略同等の線膨張係数を有するセラミック材料からなる素子接続材１３を用いている。そのため、発電素子１１が熱膨張により延伸された場合であっても、その延伸に併せて素子接続材１３も同程度、熱膨張することになる。その結果、素子接続材１３が熱膨張したとしても、インターコネクタ接合部１２ｂへ不必要な応力を付与することが少なくなる。このようにインターコネクタ接合部１２ｂへの応力の影響を少なくできるセラミック材料としては、線膨張係数が約７×１０^−６／Ｋ〜約８×１０^−６／Ｋであるアルミナや、線膨張係数が約１０×１０^−６／Ｋ〜１２×１０^−６／Ｋであるチタニア系があり、本実施形態においては、これらの線膨張係数は、約８×１０^−６／Ｋである単結晶シリコンの線膨張係数と略同等とみなすことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６〜図８を用いて説明する。図６は第２実施形態に係る太陽電池モジュール２０の平面図である。図７は、図６に示す太陽電池モジュール２０の一部の分解斜視図である。図８は、図６に示す太陽電池モジュール２０の素子接続材２３の平面図である。第２実施形態では、行方向の複数の素子接続材２３，・・・と列方向の複数の素子接続材２３，・・・とがメッシュ状に配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。そこで、素子接続材２３についてのみ詳細に説明する。

第２実施形態に係る太陽電池モジュール２０において、素子接続材２３は、断面略矩形状のセラミック棒からなっている。そして、素子接続材２３は、図６及び図７に示すように、同じ行方向又は同じ列方向に配置された３つの発電素子１１，１１，１１の両端間と略同一又は略同一の長さより若干短い所定の長さを有している。

このような所定の長さを有する素子接続材２３は、行方向においては、隣接する発電素子１１，１１間を接続するインターコネクタ１２，１２の間であって発電素子１１の裏面１１ｂ側に位置するよう、各行に1本ずつの計３本が配置されている。一方、列方向においては、素子接続材２３は、発電素子１１の裏面１１ｂ側に位置すると共に発電素子１１の中心線から略均等の距離となるように一対の素子接続材２３，２３を各列に配置して、各列に２本ずつの計６本が配置されている。

行方向に配置された３本の素子接続材２３，２３，２３と列方向に配置された６本の素子接続材２３，・・・とは、各接着部２３ａ，・・・において直交して交差し、メッシュ状を形成している。そして、メッシュ状に配置された各素子接続材２３，・・・は、各接着部２３ａ，・・・を中心とした近傍において、各発電素子１１，・・・の裏面１１ｂ，・・・と接着剤１３ｂ，・・・によって接着され、各発電素子１１，・・・の位置関係が固定されている。なお、素子接続材２３は絶縁性であるため、接続される発電素子１１，１１間を不用意に短絡させてしまうおそれはない。

ここで、本実施形態の太陽電池モジュール２０の製造方法における発電素子１１と素子接続材２３との接続方法について説明する。なお、その他の製造方法は第１実施形態と同様である。

まず、各行方向に配置された３個の発電素子１１，１１，１１に１本の素子接続材２３が対応するように計３本の素子接続材２３を用意すると共に、各列方向に配置された３個の発電素子１１，１１，１１に一対（２本）の素子接続材２３，２３が対応するように計６本の素子接続材２３を用意する。そして、図８に示すように、格子状に配置された発電素子１１，・・・の行方向における中心線に対応するように行方向に所定間隔で素子接続材２３を３本配置する。続いて、行方向の素子接続材２３，２３，２３が配置された上に、一対の素子接続材２３，２３の中心線が格子状に配置された発電素子１１，１１，１１の列方向における中心線に対応するように列方向に所定間隔で一対の素子接続材２３，２３を３セット配置する。このような配置により、行方向の素子接続材２３，２３，２３と列方向の素子接続材２３，・・・とが各接着部２３ａ，・・・において交差してメッシュ状となるように配置される。

次に、メッシュ状に配置された素子接続材２３，・・・の各接着部２３ａ，・・・に接着剤１３ｂ，・・・を所定量、塗布する。そして、接着剤１３ｂが塗布された各接着部２３ａ，・・・が各発電素子１１，・・・の裏面１１ｂ，・・・における所定の位置となるようにセルストリングスの位置を調整して、各発電素子１１，・・・と各素子接続材２３，・・・とを接着する。この接着により、各発電素子１１，・・・と各素子接続材２３，・・・とが接続され、発電素子１１の相互の位置関係が固定された補強セルストリングス２７が形成される。なお、この接続により、互いに交差している各素子接続材２３，２３間も接着されることになる。

このように、本実施形態に係る太陽電池モジュール２０では、第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１０による効果に加えて、以下の効果も奏する。すなわち、太陽電池モジュール２０では、各素子接続材２３，・・・をメッシュ状に配置することにより、セルストリングスの裏面全体をメッシュ状に接続固定する構造となり、セルストリングスの強度を向上させた補強セルストリングス２７を形成して、太陽電池モジュール２０全体の剛性をあげることができる。しかも、太陽電池モジュール２０を外部からの衝撃に対して、より強い構造とすることもできる。更に、太陽電池モジュール２０は、複数の発電素子１１，・・・と複数の素子接続材２３，・・・とを一括して組み付けることができるため、発電素子１１，１１間を１箇所ずつ組み付けていく場合より作業効率が大幅に向上する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、プラスチック材料からなる表面保護部材１５を用いたが、白板強化ガラスなどを用いて、対衝撃特性を向上させ且つ太陽電池モジュールの剛性を向上させるようにしてもよい。また、表面保護部材１５のプラスチック材料として、フィラーを材料に混ぜた強化タイプのプラスチック材料や異種材料を混合したポリマーアロイを用いてもよい。また、上記実施形態では、セラミック材料からなる素子接続材１３，２３を用いたが、軽量化などのためにプラスチック材料などからなる素子接続材を用いてもよい。

また、上記実施形態では、断面矩形状の素子接続材を用いたが、必要に応じて、断面円形の素子接続材や断面三角形形状の素子接続材などを用いてもよい。また、上記実施形態では、１つ又は２つの素子接続材１３により発電素子１１，１１間を接続させているが、１つ以上の素子接続材であればよく、例えば、３つの素子接続材１３，１３，１３で発電素子１１，１１間が接続されていてもよい。また、第２実施形態では、素子接続材２３，・・・を単にメッシュ状に配置し、素子接続材１１と接着させる際に互いに交差した素子接続材２３，２３をも併せて接着するようにしたが、素子接続材２３、・・・の一方の接着部２３ａにあらかじめ凹部などを設けておいて素子接続材２３・・・をメッシュ状に固定配置してから、素子接続材１１と接着させるようにしてもよい。このようにすれば、素子接続材２３の配置が事前に固定されており、素子接続材１１との接着作業が容易になる。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図１に示す太陽電池モジュールのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す太陽電池モジュールにおける発電素子間の接続を模式的に示す図であり、(ａ)は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 素子接続材を示す図であり、(ａ)は平面図、（ｂ）はＩＶ−ＩＶ線断面図である。 太陽電池モジュールの各構成部材の線膨張係数を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 セルストリングスと素子接続材との分解斜視図である。 メッシュ状に配置された素子接続材の平面図である。

符号の説明

１０，２０…太陽電池モジュール、１１…発電素子、１１ａ…表面、１１ｂ…裏面、１１ｃ…受光面、１２…インターコネクタ、１２ａ…半田、１２ｂ…インターコネクタ接合部、１３，２３…素子接続材、１３ａ,２３ａ…接着部、１３ｂ…接着剤、１４…封止材、１５…表面保護部材、１６…裏面保護部材。

Claims (8)

1. 受光した光を光電変換して電力を生成する複数の発電素子と、
   一の前記発電素子に一端が接合されると共に他の前記発電素子に他端が接合され、前記複数の発電素子を相互に電気的に結合させる導電性のインターコネクタと、
   少なくとも前記複数の発電素子と前記インターコネクタとを封止して一体化する封止材と、
   前記封止材の受光面側に固着される表面保護部材と、
   前記封止材の裏面側に固着される裏面保護部材と、
   一の前記発電素子に一端が接合されると共に他の前記発電素子に他端が接合され、前記複数の発電素子相互の位置関係を固定させる絶縁性の素子接続材と、
   を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記表面保護部材は、前記発電素子の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する材料から構成さ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. 前記表面保護部材がプラスチック材料からな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. 前記素子接続材は、前記発電素子の線膨張係数と略同等の線膨張係数を有する材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記素子接続材がセラミック材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記素子接続材は、前記発電素子の受光面と反対側に位置する裏面側に接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記複数の発電素子が複数の行及び複数の列からなる格子状に配置されていると共に前記素子接続材が複数備えられており、
   複数の前記素子接続材は、前記行の方向に隣接する前記発電素子間を接合すると共に前記列の方向に隣接する前記発電素子間を接合して、格子状に配置された前記複数の発電素子相互の位置関係を固定させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記複数の素子接続材は、格子状に配置されている前記複数の発電素子の各位置に対応して、メッシュ状に配置され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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