JP2009206494A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】収集電極に向かって入射する太陽光を、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に導く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。
【解決手段】太陽電池モジュール１００は、太陽電池１０の受光面と封止材４との間に形成され、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、細線電極３０（収集電極）上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓを有する。
【選択図】図５
【解決手段】太陽電池モジュール１００は、太陽電池１０の受光面と封止材４との間に形成され、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、細線電極３０（収集電極）上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓを有する。
【選択図】図５
Description
本発明は、受光面側保護材と裏面側保護材との間において第１及び第２太陽電池が封止材によって封止された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ことができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
一般的に、太陽電池モジュールは、受光面側保護材と裏面保護材との間において複数の太陽電池が封止材によって封止された構成を有する。太陽電池は、光生成キャリアを生成する光電変換部と、光生成キャリアを光電変換部から収集する収集電極とを備える。
このような太陽電池において、収集電極に向かって入射する太陽光は収集電極で反射される。そのため、光電変換部は、収集電極に向かって入射する太陽光を光電変換に利用することができない。
そこで、収集電極に向かって入射する太陽光を、受光面側保護材に形成するV字状の溝によって屈折させる手法が提案されている（特許文献１参照）。これにより、収集電極に向かって入射する太陽光を、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に太陽光を導くことができる。
しかしながら、太陽電池モジュールを長期間使用した場合、V字状の溝に堆積する汚れによって太陽光が遮られるという問題があった。
そこで、封止材中において収集電極上に気泡を形成することにより、収集電極に向かって入射する太陽光を屈折又は全反射させる手法が提案されている（特許文献２参照）。
特公平６−７１０９３号公報
特開２００６−４０９３７号公報
しかしながら、特許文献２に記載の手法では、収集電極上又は収集電極中に設けた発泡剤から気泡を発生させるため、気泡の大きさ、形状、位置などを制御することは困難である。その結果、気泡によって屈折又は全反射された太陽光を、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に正確に導くことはできなかった。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、収集電極に向かって入射する太陽光を、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に導く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。
本発明の一の特徴は、受光面側保護材と裏面側保護材との間に第１太陽電池及び第２太陽電池が封止材によって封止された太陽電池モジュールであって、第１太陽電池と封止材との間に設けられ、封止材よりも高い屈折率を有する高屈折率層を備え、第１太陽電池は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、光電変換部の受光面上に形成され、光電変換部から光生成キャリアを収集する収集電極とを有し、高屈折率層は、収集電極上に設けられ、受光面に対して傾斜する第１傾斜面を有することを要旨とする。
本発明の一の特徴に係る太陽電池モジュールによれば、収集電極に向かって入射する太陽光を、第１傾斜面において屈折させることにより、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に導くことができる。その結果、収集電極に向かって入射する太陽光を光電変換部における光電変換に利用できるため、太陽電池モジュールの発電力を向上することができる。
本発明の一の特徴において、高屈折率層は、収集電極に沿って形成されていてもよい。
本発明の一の特徴において、高屈折率層は、高分子ポリマーによって構成されていてもよい。
本発明の一の特徴において、高屈折率層は、接着層を介して、受光面に接着されていてもよい。
本発明の一の特徴において、第１太陽電池と第２太陽電池とを互いに電気的に接続する配線材を備え、配線材は、第１太陽電池の光電変換部の受光面上において所定の方向に沿って配置されており、高屈折率層は、配線材上に設けられ、受光面に対して傾斜する第２傾斜面を有していてもよい。
本発明によれば、収集電極に向かって入射する太陽光を、光電変換部の受光面のうち収集電極が形成されていない領域に導くことができる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。
［第１実施形態］
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の拡大側面図である。
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の拡大側面図である。
太陽電池モジュール１００は、太陽電池ストリング１、受光面側保護材２、裏面側保護材３、封止材４、配線材１１及び高屈折率層１２を備える。太陽電池モジュール１００は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間に、太陽電池ストリング１及び高屈折率層１２を封止することにより構成される。
太陽電池ストリング１は、第１方向Ｍに沿って配列された複数の太陽電池１０どうしを配線材１１によって互いに電気的に接続することにより構成される。
太陽電池１０は、光電変換部２０と、光電変換部２０上に形成された電極とを有する。光電変換部２０は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。受光面と裏面とは、太陽電池１０の主面である。太陽電池１０の構成については後述する。
配線材１１は、複数の太陽電池１０どうしを互いに電気的に接続する。具体的に、配線材１１は、一の太陽電池１０の受光面上に形成された接続用電極４０（図１において不図示）と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池１０の裏面上に形成された接続用電極４０とに接続される。
高屈折率層１２は、光電変換部２０の受光面上に形成される。高屈折率層１２は、後述する封止材４よりも高い屈折率（絶対屈折率）を有する。また、高屈折率層１２は、後述する光電変換部２０よりも低い屈折率を有する。
高屈折率層１２としては、ポリイミド、フルオレンアクリレート、フルオレンエポキシ、エピスルフィド系樹脂、チオウレタン系樹脂、ポリエステルメタクリレート、ポリカーボネート等の熱硬化性樹脂や、二酸化チタン、窒化シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどの高屈折率材料を用いることができる。特に、製造工程における取り扱い性を考慮すれば、上記高屈折率材料からなる粒子を、上述の熱硬化性高分子ポリマー等の樹脂材料や、シリコーン樹脂、フッ素系高分子材料などに混合させて用いるのが好ましい。また、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、又は、窒化シリコンの粒子を高分子ポリマーに混合することにより、高い屈折率（例えば、屈折率ｎ=約２．０）を有する材料を得ることができる。高屈折率層１２の構成については後述する。
受光面側保護材２は、封止材４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。受光面側保護材２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。
裏面側保護材３は、封止材４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の背面を保護する。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
封止材４は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間で太陽電池ストリング１及び高屈折率層１２を封止する。封止材４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。封止材４の屈折率は、高屈折率層１２の屈折率よりも小さい。
なお、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１００の外周には、Ａｌフレーム（不図示）を取り付けることができる。
（太陽電池の構成）
次に、太陽電池１０の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池１０の受光面側の平面図である。
次に、太陽電池１０の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池１０の受光面側の平面図である。
太陽電池１０は、図２に示すように、光電変換部２０、細線電極３０及び接続用電極４０を備える。
光電変換部２０は、受光面において受光することにより光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部２０に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部２０は、内部にｎ型領域とｐ型領域とを有しており、ｎ型領域とｐ型領域との界面で半導体接合が形成される。光電変換部２０は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体基板を用いて形成することができる。なお、光電変換部２０は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟むことによりヘテロ結合界面の特性を改善した構造、即ち、いわゆるＨＩＴ構造を有していてもよい。
細線電極３０は、光電変換部２０から光生成キャリアを収集する収集電極である。図２に示すように、細線電極３０は、光電変換部２０上において、第１方向Ｍと略直交する第２方向Ｎに沿って複数本形成される。細線電極３０は、例えば、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストや、銀粉、ガラスフリット、有機質ビヒクル、有機溶媒等を含む焼結型導電性ペースト（いわゆるセラミックペースト）を用いて印刷法により形成することができる。
なお、細線電極３０は、図１に示すように、光電変換部２０の裏面上においても同様に形成することができる。細線電極３０の本数は、光電変換部２０の大きさなどを考慮して適当な本数に設定することができる。例えば、光電変換部２０の寸法が約１００ｍｍ角である場合には、細線電極３０を５０本程度形成することができる。
接続用電極４０は、配線材１１を太陽電池１０に接続するために用いられる電極である。図２に示すように、接続用電極４０は、光電変換部２０の受光面上において、第１方向Ｍに沿って形成される。従って、接続用電極４０は、複数本の細線電極３０と交差する。接続用電極４０は、細線電極３０と同様に、樹脂型導電性ペーストや焼結型導電性ペーストを用いて印刷法により形成することができる。
なお、接続用電極４０は、図１に示すように、光電変換部２０の裏面上にも形成される。接続用電極４０の本数は、光電変換部２０の大きさなどを考慮して、適当な本数に設定することができる。例えば、光電変換部２０の寸法が約１００ｍｍ角である場合には、約１．５ｍｍ幅の接続用電極４０を２本形成することができる。
また、光電変換部２０の裏面上に形成される電極は上記の構成に限らず、他の構成を用いることができる。例えば、光電変換部２０の裏面略全面に形成される導電膜の一部を接続用電極としても良いし、また、当該導電膜上に別体の接続用電極を設けても良い。
（太陽電池ストリングの構成）
次に、太陽電池ストリング１の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２に示した接続用電極４０上に配線材１１を配置した状態を示す。
次に、太陽電池ストリング１の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２に示した接続用電極４０上に配線材１１を配置した状態を示す。
図３に示すように、配線材１１は、第１方向Ｍに沿ってライン状に形成された接続用電極４０上に配置される。すなわち、配線材１１は、光電変換部２０上において、第１方向Ｍに沿って配設される。配線材１１の幅は、接続用電極４０の幅と略同等又は接続用電極４０の幅よりも小さくてもよい。
（高屈折率層１２の構成）
次に、高屈折率層１２の構成について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、太陽電池１０の受光面上に高屈折率層１２が形成された状態を示す斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ切断面、すなわち、細線電極３０が延びる第２方向Ｎに垂直な切断面における拡大断面図である。
次に、高屈折率層１２の構成について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、太陽電池１０の受光面上に高屈折率層１２が形成された状態を示す斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ切断面、すなわち、細線電極３０が延びる第２方向Ｎに垂直な切断面における拡大断面図である。
図４に示すように、高屈折率層１２は、光電変換部２０の受光面上に形成された細線電極３０（図４において不図示、図３参照）に沿って形成された電極用切れ込み部１２ａを有する。本実施形態では、光電変換部２０上に第２方向Ｎに沿った８本の細線電極３０が形成されるため、高屈折率層１２は、第２方向Ｎに沿った８本の電極用切れ込み部１２ａを有する。
図５に示すように、電極用切れ込み部１２ａは、一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓによって形成される。一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓは、細線電極３０上に設けられる。一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓそれぞれは、光電変換部２０の受光面に対して傾斜している。一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓは、細線電極３０略中央上で接する。
このように、電極用切れ込み部１２ａは、細線電極３０に向かって徐々に深く形成されている。すなわち、電極用切れ込み部１２ａは、第２方向Ｎに垂直な切断面において、細線電極３０の第１方向略中央に頂点を有する逆三角形状（Ｖ字形状）に形成される。従って、高屈折率層１２の厚みは、細線電極３０の第１方向略中央において最も小さく、細線電極３０の第１方向略中央から第１方向に沿って離れるほど大きい。
また、電極用切れ込み部１２ａには、封止材４が充填される。従って、電極用切れ込み部１２ａにおいて、封止材４は、光屈折率層１２の一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓと接する。
なお、図５において、電極用切れ込み部１２ａの幅αは、細線電極３０の幅βよりも小さいが、電極用切れ込み部１２ａの幅αは、細線電極３０の幅βと略同等、又は、細線電極３０の幅βより大きくてもよい。
次に、高屈折率層１２の形成方法の一例について説明する。まず、複数の太陽電池１０どうしを配線材１１によって互いに接続する。次に、太陽電池１０の受光面上に熱硬化型の高屈折率材料を塗布する。続いて、塗布された高屈折率材料に、細線電極３０に対応する凸部を有する天板を押し付けながら加熱することにより、高屈折率材料を硬化させる。これにより、一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓを有する高屈折率層１２が形成される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、光電変換部２０の受光面上に形成され、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、細線電極３０（収集電極）上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓを有する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、光電変換部２０の受光面上に形成され、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、細線電極３０（収集電極）上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓを有する。
従って、細線電極３０に向かって入射する太陽光を、一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓにおいて屈折させることにより、光電変換部２０の受光面のうち細線電極３０が形成されていない領域に導くことができる。
具体的には、図６に示すように、受光面側保護材２を通過し封止材４中を細線電極３０に向かって入射する太陽光は、一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓそれぞれにおいて屈折する。屈折した太陽光は、光電変換部２０の受光面のうち細線電極３０が形成されていない領域に導かれる。このとき、光屈折率層１２が封止材４よりも高い屈折率を有するため、入射角θ１よりも出射角θ２の方を小さくできる。その結果、一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓに入射した太陽光を、光電変換部２０の受光面の有効受光領域に効率的に導くことができる。これにより、細線電極３０に向かって入射する太陽光を光電変換部２０によって吸収することができる。
その結果、細線電極３０に向かって入射する太陽光を光電変換部２０における光電変換に利用できるため、太陽電池モジュール１００の発電力を向上することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、本実施形態にかかる高屈折率層１２が配線材用切れ込み部１２ｂをさらに有する点である。その他の点については上記第１実施形態と同様であるため、以下、図１乃至図３を参照しながら相違点について主に説明する。
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、本実施形態にかかる高屈折率層１２が配線材用切れ込み部１２ｂをさらに有する点である。その他の点については上記第１実施形態と同様であるため、以下、図１乃至図３を参照しながら相違点について主に説明する。
（高屈折率層１２の構成）
図７は、太陽電池１０の受光面上に高屈折率層１２が形成された状態を模式的に示す斜視図である。図８は、図７のＢ−Ｂ切断面、すなわち、配線材１１が延びる第１方向Ｍに垂直な切断面における拡大断面図である。
図７は、太陽電池１０の受光面上に高屈折率層１２が形成された状態を模式的に示す斜視図である。図８は、図７のＢ−Ｂ切断面、すなわち、配線材１１が延びる第１方向Ｍに垂直な切断面における拡大断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係る高屈折率層１２は、光電変換部２０上に配設された配線材１１（図７において不図示、図３参照）に沿って形成された配線材用切れ込み部１２ｂを有する。本実施形態では、光電変換部２０上に２本の配線材１１が第１方向Ｍに沿って配設されているため、高屈折率層１２は、第１方向Ｍに沿った２本の配線材用切れ込み部１２ｂを有する。
図８に示すように、配線材用切れ込み部１２ｂは、一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔによって形成される。一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔは、細線電極３０上に設けられる。一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔそれぞれは、光電変換部２０の受光面に対して傾斜している。一対の第２傾斜面１２Ｔ,１２Ｔは、配線材１１略中央上で接する。
このように、配線材用切れ込み部１２ｂは、配線材１１に向かって徐々に深く形成されている。すなわち、配線材用切れ込み部１２ｂは、第１方向Ｍに垂直な切断面において、配線材１１の第２方向略中央に頂点を有する逆三角形状（Ｖ字形状）に形成される。従って、高屈折率層１２の厚みは、配線材１１の第２方向略中央において最も小さく、配線材１１の第２方向略中央から第２方向に沿って離れるほど大きい。
また、配線材用切れ込み部１２ｂ内には、封止材４が充填される。従って、配線材用切れ込み部１２ｂにおいて、封止材４は、光屈折率層１２の一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔと接する。
図８では、配線材用切れ込み部１２ｂの幅と配線材１１の幅とを略同等としたが、配線材１１の幅より大きく形成されていてもよい。
なお、電極用切れ込み部１２ａの構成については、上記第１実施形態と同様である。従って、電極用切れ込み部１２ａと配線材用切れ込み部１２ｂとは、高屈折率層１２の平面視において、格子状に交差するように形成される。
次に、高屈折率層１２の形成方法の一例について説明する。まず、複数の太陽電池１０どうしを配線材１１によって互いに接続する。次に、太陽電池１０の受光面上に熱硬化型の高屈折率材料を塗布する。続いて、細線電極３０及び配線材１１に対応する凸部を有する天板を、塗布された高屈折率材料に押し付けながらを加熱することにより、高屈折率材料を硬化させる。これにより、一対の第１斜面１２Ｓ,１２Ｓ及び一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔを有する高屈折率層１２が形成される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、光電変換部２０の受光面上に設けられ、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、配線材１１上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔを有する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、光電変換部２０の受光面上に設けられ、封止材４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１２を備える。高屈折率層１２は、配線材１１上に設けられ、受光面に対して傾斜する一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔを有する。
従って、配線材１１に向かって入射する太陽光を、一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔにおいて屈折させることにより、光電変換部２０の受光面のうち配線材１１が配設されていない領域に導くことができる。
具体的には、図９に示すように、受光面側保護材２を通過し封止材４中を配線材１１に向かって進む太陽光は、一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔにおいて屈折する。屈折した太陽光は、光電変換部２０の受光面のうち配線材１１が配設されていない領域に導かれる。このとき、光屈折率層１２が封止材４よりも高い屈折率を有するため、入射角θ１よりも出射角θ２の方を小さくできる。その結果、一対の第２斜面１２Ｔ,１２Ｔに入射した太陽光を、光電変換部２０の受光面の有効受光領域に効率的に導くことができる。これにより、配線材１１に向かって入射する太陽光を光電変換部２０によって吸収することができる。
また、上記第１実施形態と同様に、一対の第１傾斜面１２Ｓ,１２Ｓにより、細線電極３０に向かって入射する太陽光を細線電極３０が形成されていない領域に導くことができる。
その結果、細線電極３０及び配線材１１に向かって入射する太陽光を光電変換部２０における光電変換に利用できるため、太陽電池モジュール１００の発電力をさらに向上させることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、別個に形成された高屈折率層１２を太陽電池１０の受光面上に配設する点である。その他の点については上記第１実施形態と同様であるため、以下、相違点について主に説明する。
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、別個に形成された高屈折率層１２を太陽電池１０の受光面上に配設する点である。その他の点については上記第１実施形態と同様であるため、以下、相違点について主に説明する。
（高屈折率層１２の構成）
図１０は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の拡大側面図である。図１０に示すように、本実施形態にかかる高屈折率層１２は、接着層１３を介して太陽電池１０の受光面上に接着される。
図１０は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の拡大側面図である。図１０に示すように、本実施形態にかかる高屈折率層１２は、接着層１３を介して太陽電池１０の受光面上に接着される。
高屈折率層１２は、太陽電池１０とは別個に形成された構造体である。高屈折率層１２は、上記第１実施形態と同様の電極用切り込み部１２ａを有する。
接着層１３は、高屈折率層１２を太陽電池１０の受光面上に接着するための樹脂である。接着層１３としては、封止材４と同様に、ＥＶＡ等の透光性の樹脂を用いることができる。
（太陽電池モジュールの製造方法）
まず、熱硬化型の高屈折率材料を、高屈折率層１２の形状に合わせて成形された型枠に注入する。次に、型枠を加熱することにより、型枠内の高屈折率材料を硬化させる。これにより高屈折率層１２が形成される。
まず、熱硬化型の高屈折率材料を、高屈折率層１２の形状に合わせて成形された型枠に注入する。次に、型枠を加熱することにより、型枠内の高屈折率材料を硬化させる。これにより高屈折率層１２が形成される。
次に、図１１に示すように、ＰＥＴシート（裏面側保護材３）、ＥＶＡシート（封止材４）、太陽電池ストリング１、ＥＶＡシート（接着層１３）、高屈折率層１２、ＥＶＡシート（封止材４）及びガラス板（受光面側保護材２）を順次積層して積層体とする。
次に、積層体を、真空雰囲気において加熱圧着する。この際、ＥＶＡは、軟化することによって電極用切れ込み部１２ａ内に充填された後、硬化される。以上により、太陽電池モジュール１００が製造される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る高屈折率層１２は、太陽電池１０とは別個の構造体として形成される。従って、太陽電池ストリング１を形成した後に、複数の太陽電池１０それぞれの受光面上において高屈折率層１２を形成する必要がない。すなわち、高屈折率層１２を別個に準備することにより、高屈折率層１２を他の部材とともにモジュール化することができる。その結果、製造工程を簡略化することができる。
本実施形態に係る高屈折率層１２は、太陽電池１０とは別個の構造体として形成される。従って、太陽電池ストリング１を形成した後に、複数の太陽電池１０それぞれの受光面上において高屈折率層１２を形成する必要がない。すなわち、高屈折率層１２を別個に準備することにより、高屈折率層１２を他の部材とともにモジュール化することができる。その結果、製造工程を簡略化することができる。
なお、このような高屈折率層１２によっても、上記第１実施形態と同様、電極用切れ込み部１２ａによって、細線電極３０に向かって入射する太陽光を細線電極３０が形成されていない領域に導くことができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第１実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第１実施形態では、高屈折率層１２は光電変換部２０の受光面略前面を覆うように形成される。一方で、第４実施形態では、高屈折率層１２は細線電極３０に沿って形成される。
次に、本発明の第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第１実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第１実施形態では、高屈折率層１２は光電変換部２０の受光面略前面を覆うように形成される。一方で、第４実施形態では、高屈折率層１２は細線電極３０に沿って形成される。
（高屈折率層の構成）
第４実施形態に係る高屈折率層１２Ａの構成について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、太陽電池１０の受光面上に複数の高屈折率層１２Ａが形成された状態を示す斜視図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ切断面における拡大断面図である。
第４実施形態に係る高屈折率層１２Ａの構成について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、太陽電池１０の受光面上に複数の高屈折率層１２Ａが形成された状態を示す斜視図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ切断面における拡大断面図である。
図１２に示すように、太陽電池モジュール１００は、光電変換部２０の受光面上に形成された複数の高屈折率層１２Ａを有する。各高屈折率層１２Ａは、電極用切れ込み部１２ａを有する。各高屈折率層１２Ａは、各細線電極３０上において、各細線電極３０に沿って設けられる。
図１３に示すように、電極用切れ込み部１２ａは、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１によって形成される。一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１は、細線電極３０上に設けられる。一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１それぞれは、光電変換部２０の受光面に対して傾斜している。一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１は、細線電極３０略中央上で接する。
また、高屈折率層１２Ａは、一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有する。一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２は、高屈折率層１２Ａの表面のうち、一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１の最頂部から光電変換部２０の受光面まで形成される面である。一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２は、一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と鋭角的に接する。
このような高屈折率層１２Ａの形成方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１４（a）に示すように、光電変換部２０の受光面上のうち各細線電極３０が露出するようにマスク５０を施す。
次に、図１４（ｂ）に示すように、各細線電極３０上において、各細線電極３０に沿って熱硬化型の高屈折率材料６０を塗布する。
次に、図１４（ｃ）に示すように、塗布された高屈折率材料６０に、各細線電極３０に対応する凸部Cを有する天板７０を押し付けながら加熱することにより、高屈折率材料６０を硬化させる。
次に、天板７０を取外して、マスク５０を除去する。これにより、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１及び一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有する高屈折率層１２Ａが形成される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ａは、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１を有するので、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ａは、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１を有するので、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る各高屈折率層１２Ａは、一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有する。従って、図１５に示すように、細線電極３０に向かって入射する太陽光を、一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２において屈折させることによっても、光電変換部２０の受光面のうち細線電極３０が形成されていない領域に導くことができる。
さらに、本実施形態に係る各高屈折率層１２Ａは、各細線電極３０に沿って形成されている。従って、光電変換部２０の受光面上を覆うように高屈折率層１２を形成する場合に比べて高屈折率材料の使用量を少なくすることができるので、太陽電池モジュール１００の製造コストを低減することができる。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第４実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第４実施形態では、高屈折率層１をマスクを用いて形成することとした。一方で、第５実施形態では、高屈折率層１２をマスクを用いずに形成する。
次に、本発明の第５実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第４実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第４実施形態では、高屈折率層１をマスクを用いて形成することとした。一方で、第５実施形態では、高屈折率層１２をマスクを用いずに形成する。
（高屈折率層１２の構成）
第５実施形態に係る高屈折率層１２Ｂの構成について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、高屈折率層１２Ｂの構成を説明するための太陽電池１０の断面図である。
第５実施形態に係る高屈折率層１２Ｂの構成について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、高屈折率層１２Ｂの構成を説明するための太陽電池１０の断面図である。
図１６に示すように、高屈折率層１２Ｂでは、一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２とは緩やかに接する。すなわち、一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２とは曲面を形成する。
このような高屈折率層１２Ｂの形成方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１７（a）に示すように、ディスペンサ法によって、各細線電極３０の中心線Ｐを挟んで対照的に高屈折率材料６０を塗布する。なお、この場合、ディスペンサ装置の走査速度、或いは、高屈折率材料６０の粘度を調整することによって、塗布される高屈折率材料６０の高さを調整可能である。
次に、塗布された高屈折率材料６０を加熱して硬化させる。これにより、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１及び一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有する高屈折率層１２Ｂが形成される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ｂは、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１及び一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有するので、上記第４実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ｂは、一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１及び一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有するので、上記第４実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る高屈折率層１２Ｂは、ディスペンサ法によって、マスクを用いることなく形成される。従って、マスクを用いて形成される場合に比べて、太陽電池モジュール１００の製造工程を簡略化することができる。
さらに、本実施形態に係る高屈折率層１２Ｂでは、一対の第１傾斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２とは緩やかに接し、曲面を形成する。従って、高屈折率層１２Ｂの表面で反射された入射光の受光面側保護材２に対する入射角を大きくすることができる。そのため、受光面側保護材２と封止材４との界面における反射率を高めることができる。その結果、太陽電池モジュール１００の発電力をさらに向上させることができる。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第４実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第４実施形態では、高屈折率層１２は一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２とを有することとした。一方で、第６実施形態では、高屈折率層１２は、一の第１斜面１２Ｓ１と一の側面１２Ｓ２とを有する。
次に、本発明の第６実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第４実施形態との相違点について主に説明する。具体的には、上記第４実施形態では、高屈折率層１２は一対の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１と一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２とを有することとした。一方で、第６実施形態では、高屈折率層１２は、一の第１斜面１２Ｓ１と一の側面１２Ｓ２とを有する。
（高屈折率層の構成）
第６実施形態に係る高屈折率層１２Ｃの構成について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、高屈折率層１２Ｃの構成を説明するための太陽電池１０の断面図である。
第６実施形態に係る高屈折率層１２Ｃの構成について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、高屈折率層１２Ｃの構成を説明するための太陽電池１０の断面図である。
図１８に示すように、第６実施形態に係る高屈折率層１２Ｃは、一の第１斜面１２Ｓ１と一の側面１２Ｓ２とを有する。第１斜面１２Ｓ１は、細線電極３０の表面の片側を覆う。側面１２Ｓ２は、光電変換部２０の受光面上において、光電変換部２０の受光面に対して略垂直に形成される。第１斜面１２Ｓ１は、側面１２Ｓ２の最頂部から細線電極３０の表面に向かって漸減するように形成される。
このような高屈折率層１２Ｃの形成方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１９（a）に示すように、光電変換部２０の受光面上のうち各細線電極３０が露出するようにマスク５０を施す。
次に、図１９（ｂ）に示すように、ディスペンサ法によって、各細線電極３０の表面の片側を覆うように熱硬化型の高屈折率材料６０を塗布する。
次に、図１９（ｃ）に示すように、マスク５０とともにマスク５０上に塗布された高屈折率材料６０を除去する。続いて、残された高屈折率材料６０を加熱して硬化させる。これにより、一の第１斜面１２Ｓ１,１２Ｓ１及び一の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２を有する高屈折率層１２Ｃが形成される。
（作用及び効果）
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ｃは、一の第１斜面１２Ｓ１及び一の側面１２Ｓ２を有するので、図２０（ａ）に示すように、記第１及び第４実施形態と同様の効果を奏する。なお、図２０（ａ）に示すように、細線電極３０の一端部は露出されているものの傾斜しているため、当該一端部に当たった入射光は受光面に導かれやすい。
本実施形態に係る各高屈折率層１２Ｃは、一の第１斜面１２Ｓ１及び一の側面１２Ｓ２を有するので、図２０（ａ）に示すように、記第１及び第４実施形態と同様の効果を奏する。なお、図２０（ａ）に示すように、細線電極３０の一端部は露出されているものの傾斜しているため、当該一端部に当たった入射光は受光面に導かれやすい。
さらに、一の第１斜面１２Ｓ１は、側面１２Ｓ２の最頂部から細線電極３０の表面に向かって漸減するように形成される。従って、図２０（ｂ）に示すように、入射光が受光面に対して斜めに入射した場合においても、入射光を効率的に受光面に導くことができる。なお、上記各実施形態においても、斜めに入射した入射光を受光面に導くことはできるが、高屈折率層１２Ｃのような形状によれば形状設計を行いやすいので、入射光の反射効率をより高めることができる。 （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。
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、上記実施形態において、複数本の細線電極３０を第２方向Ｎに沿って直線状に形成したが、細線電極３０の形状はこれに限定されない。例えば、細線電極３０は波線上に形成されていてもよく、また、複数本の細線電極３０が格子状に交差されていてもよい。
また、上記実施形態において、配線材１１を接続用電極４０上に半田付けすることとしたが、配線材１１は、樹脂接着剤を介して光電変換部２０上に接着されていてもよい。
また、上記実施形態において、切り込み部（電極用切り込み部１２ａ及び配線材用切り込み部１２ｂ）の側面は平面状でなくてもよい。すなわち、切り込み部の側面は、高屈折率層１２の屈折率を考慮して、湾曲されていてもよい。
また、上記実施形態では、光電変換部２０の裏面上において、細線電極３０を複数本形成したが、裏面全面を覆うように形成してもよい。本発明は、光電変換部２０の裏面に形成される細線電極３０の形状を限定するものではない。
また、上記第４実施形態では、一対の側面１２Ｓ２,１２Ｓ２は、受光面に対して傾斜することとしたが、受光面に対して垂直に形成されていてもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの実施例について具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
（実施例１）
まず、寸法１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板を用いて光電変換部を作製した。次に、光電変換部の受光面上及び裏面上に、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを用いて、スクリーン印刷法により細線電極と接続用電極とを格子状に形成した。
まず、寸法１００ｍｍ角のｎ型単結晶シリコン基板を用いて光電変換部を作製した。次に、光電変換部の受光面上及び裏面上に、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを用いて、スクリーン印刷法により細線電極と接続用電極とを格子状に形成した。
次に、扁平な配線材を、一の太陽電池の受光面上に形成された接続用電極と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池の裏面上に形成された接続用電極とに半田接続した。これを繰り返し行うことにより、太陽電池ストリングを作製した。
次に、熱硬化性高分子ポリマーフルオレンアクリレートを太陽電池の受光面上に塗布した。続いて、細線電極の位置に対応した凸部を有する天板を押し付けながら１５０℃で加熱することにより、フルオレンアクリレートを硬化させた。これにより、電極用切れ込み部を有する高屈折率層を形成した。なお、高屈折率層の屈折率は１．６３であった。
次に、ガラスとＰＥＴフィルムの間に配置した太陽電池ストリングをＥＶＡにより封止することにより、実施例１に係る太陽電池モジュールを製造した。
（実施例２）
次に、実施例２に係る太陽電池モジュールを製造した。実施例２と上記実施例１との相違点は、高屈折率層の構成である。
次に、実施例２に係る太陽電池モジュールを製造した。実施例２と上記実施例１との相違点は、高屈折率層の構成である。
具体的には、実施例１と同様に太陽電池ストリングを作製した。次に、ポリイミドを太陽電池の受光面上に塗布した。続いて、細線電極及び配線材の位置に対応した凸部を有する天板を押し付けながら２００℃で加熱することにより、ポリイミドを硬化させた。これにより、電極用切れ込み部及び配線材用切れ込み部を有する高屈折率層を形成した。なお、高屈折率層の屈折率は１．７であった。
次に、ガラスとＰＥＴフィルムの間に配置した太陽電池ストリングをＥＶＡにより封止することにより、実施例２に係る太陽電池モジュールを製造した。
（実施例３）
次に、実施例３に係る太陽電池モジュールを製造した。実施例３と上記実施例１との相違点は、高屈折率層の構成である。
次に、実施例３に係る太陽電池モジュールを製造した。実施例３と上記実施例１との相違点は、高屈折率層の構成である。
具体的には、実施例１と同様に太陽電池ストリングを作製した。次に、エピスルフィド系樹脂を、高屈折率層の形状に合わせて成形された型枠に注入した。次に、エピスルフィド系樹脂を８０℃で加熱することにより重合させた後、１２０℃でアニールした。これにより、電極用切れ込み部を有する高屈折率層を形成した。なお、高屈折率層の屈折率は１．７３であった。
次に、ＰＥＴフィルム、ＥＶＡ、太陽電池ストリング、ＥＶＡ、高屈折率層、ＥＶＡ及びガラスを順次積層した後に加熱圧着することにより、実施例３に係る太陽電池モジュールを製造した。
（比較例）
次に、比較例に係る太陽電池モジュールを製造した。比較例と上記実施例１との相違点は、高屈折率層を備えない点である。従って、太陽電池の受光面上に高屈折率材料を塗布しなかった。その他の工程は、上記実施例１と同様である。
次に、比較例に係る太陽電池モジュールを製造した。比較例と上記実施例１との相違点は、高屈折率層を備えない点である。従って、太陽電池の受光面上に高屈折率材料を塗布しなかった。その他の工程は、上記実施例１と同様である。
（短絡電流の測定）
上述した実施例１〜３及び比較例に係る太陽電池モジュールについて、短絡電流の測定を行った。
上述した実施例１〜３及び比較例に係る太陽電池モジュールについて、短絡電流の測定を行った。
実施例１では、比較例に比べて、短絡電流の値が３．２％向上した。これは、細線電極に向かって入射した光を、電極用切れ込み部を有する高屈折率層によって屈折させることで、光電変換部に導くことができたためである。
また、実施例２では、比較例に比べて、短絡電流の値が４．０％向上した。これは、細線電極及び配線材に向かって入射した光を、電極用切れ込み部及び配線材用切れ込み部を有する高屈折率層によって屈折させることで、光電変換部に導くことができたためである。実施例２において、実施例１よりも短絡電流の値が向上されたのは、配線材に向かって入射した光を光電変換に利用できたためである。
また、実施例３では、比較例に比べて、短絡電流の値が３．３％向上した。これは、細線電極に向かって入射した光を、電極用切れ込み部を有する高屈折率層によって屈折させることで、光電変換部に導くことができたためである。従って、高屈折率層を別個の構造体として作製した場合であっても、実施例１と同様の効果を得られることが判った。
１…太陽電池ストリング
２…受光面側保護材
３…裏面側保護材
４…封止材
１０…太陽電池
１１…配線材
１２…高屈折率層
１２Ｓ１…第１傾斜面
１２Ｓ２…側面
１２Ｔ…第２傾斜面
１２ａ…電極用切れ込み部
１２ｂ…配線材用切れ込み部
２０…光電変換部
３０…細線電極
４０…接続用電極
５０…マスク
６０…高屈折率材料
７０…天板
１００…太陽電池モジュール
Ｍ…第１方向
Ｎ…第２方向
２…受光面側保護材
３…裏面側保護材
４…封止材
１０…太陽電池
１１…配線材
１２…高屈折率層
１２Ｓ１…第１傾斜面
１２Ｓ２…側面
１２Ｔ…第２傾斜面
１２ａ…電極用切れ込み部
１２ｂ…配線材用切れ込み部
２０…光電変換部
３０…細線電極
４０…接続用電極
５０…マスク
６０…高屈折率材料
７０…天板
１００…太陽電池モジュール
Ｍ…第１方向
Ｎ…第２方向
Claims (5)
- 受光面側保護材と裏面側保護材との間に第１太陽電池及び第２太陽電池が封止材によって封止された太陽電池モジュールであって、
前記第１太陽電池と前記封止材との間に設けられ、前記封止材よりも高い屈折率を有する高屈折率層を備え、
前記第１太陽電池は、
受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、
前記光電変換部の受光面上に形成され、前記光電変換部から前記光生成キャリアを収集する収集電極と
を有し、
前記高屈折率層は、前記収集電極上に設けられ、前記受光面に対して傾斜する第１傾斜面を有する
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記高屈折率層は、前記収集電極に沿って形成される
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。 - 前記高屈折率層は、高分子ポリマーによって構成される
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。 - 前記高屈折率層は、接着層を介して、前記受光面に接着されている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の太陽電池モジュール。 - 前記第１太陽電池と前記第２太陽電池とを互いに電気的に接続する配線材を備え、
前記配線材は、前記第１太陽電池の前記光電変換部の前記受光面上において所定の方向に沿って配置されており、
前記高屈折率層は、前記配線材上に設けられ、前記受光面に対して傾斜する第２傾斜面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の太陽電池モジュール。
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