JP2010016131A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的強度の高い大規模の太陽電池アレイ、および当該太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】太陽電池モジュール４０においては、複数の太陽電池ストリング３０およびその両端に接続されたバス部３２が、可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃおよび可撓性樹脂フィルム３４に積層されている。可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃおよび可撓性樹脂フィルム３４には、太陽電池セル２０の受光面側において、バス部３２の一部を露出する孔が形成され、この露出されたバス部３２の一部が電気的接続手段３２ａとなる。太陽電池アレイ４１は、複数の太陽電池モジュール４０の組み合わせによって構成されており、太陽電池モジュール４０同士の電気的な接続は、電気的接続手段３２ａを介して行われる。
【選択図】図１
【解決手段】太陽電池モジュール４０においては、複数の太陽電池ストリング３０およびその両端に接続されたバス部３２が、可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃおよび可撓性樹脂フィルム３４に積層されている。可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃおよび可撓性樹脂フィルム３４には、太陽電池セル２０の受光面側において、バス部３２の一部を露出する孔が形成され、この露出されたバス部３２の一部が電気的接続手段３２ａとなる。太陽電池アレイ４１は、複数の太陽電池モジュール４０の組み合わせによって構成されており、太陽電池モジュール４０同士の電気的な接続は、電気的接続手段３２ａを介して行われる。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。
近年、資源の有効利用および環境汚染の防止などの観点から、太陽光を電気エネルギに直接変換する太陽電池モジュールが注目されている。特には、大面積かつ軽量の太陽電池モジュールの必要性が高まっており、その開発が進められている。
例えば特許文献１には、シート状部材に取り付けられた太陽電池モジュールが開示されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールについて、図１２および図１３を参照して以下に説明する。図１２は、シート状部材６１およびシート状部材６１に取り付けられた太陽電池モジュール６０を示す平面図であり、図１３は、太陽電池モジュール６０の断面図である。
図１２に示すように、太陽電池モジュール６０は、糸６２によってシート状部材６１に縫合されている。また、図１３に示すように、太陽電池モジュール６０では、太陽電池セル６５が、受光面保護フィルム６３と裏面保護フィルム６４との間の封止樹脂６６中にラミネートされている。
特許文献１では、複数組み合わせた太陽電池モジュール６０をシート状部材６１に縫合することによって、大面積化された太陽電池モジュールを形成する。しかしながら、上記大面積化された太陽電池モジュールおいて、受光面保護フィルム６３と裏面保護フィルム６４とを合わせた体積が約６６％を占めるのに対し、シート状部材６１の体積の体積は約３３％を占める。さらに、シート状部材６１の材料には機械的強度の増した材料が使用されるため、シート状部材６１の重量は、受光面保護フィルム６３などの部材よりも重量がある。したがって、上記大面積化された太陽電池モジュールは、シート状部材６１によって、その総重量が顕著に増加してしまう。
一方、シート状部材を用いずに、可撓性を有する太陽電池モジュールを組み合わせてその大面積化を図った、太陽電池シートが開発されている。
例えば、図１５に示す従来の太陽電池シートアレイについて、以下に説明する。図１５（ａ）は、太陽電池シートアレイを示す平面図であり、図１５（ｂ）は、そのＩ−Ｉ’における断面図である。
図１５に示す太陽電池シートアレイは、複数の単位太陽電池シート１１０によって構成される。この単位太陽電池シート１１０について、図１４に示す。図１４（ａ）は、単位太陽電池シートを示す平面図であり、図１４（ｂ）は、そのＨ−Ｈ’における断面図である。単位太陽電池シート１１０では、太陽電池セル１０４がインターコネクタ１０５により電気的に直列に接続され、その接続の終端には、電力を集めるバス部１０６ａが接続されている。
また、図１５にて複数の単位太陽電池シート１１０が電気的に接続できるように、単位太陽電池シート１１０のバス部１０６ａは、可撓性樹脂フィルム１０１、裏面側保護部材１０２、およびシリコン樹脂１０３から突出している。
図１５に示す太陽電池シートアレイでは、隣接する単位太陽電池シート１１０のバス部１０６の突出部分同士が、溶接される事によって溶接部１０７を形成し、互いに電気的に接続されている。また、溶接部１０７を含む、隣接した単位太陽電池シート１１０同士の間は、接着剤１０８によって物理的に接続されており、接着剤１０８の上には保護フィルム１０９が形成されている。
図１５に示す太陽電池シートアレイによれば、シート状部材を用いずに大規模な太陽電池シートアレイが形成されるため、その軽量化が実現される。
特開２００６‐３３９６８４号（平成１８年１２月１４日公開）
しかしながら、図１５に示す太陽電池シートアレイにおいて、各太陽電池モジュール１１０間の接続部位は、可撓性および強度において不均一である。例えば、各太陽電池モジュール間の接続部位のＪ−Ｊ’断面における左１／３では、保護フィルム１０９と接着剤１０８とバス部１０６とが接続しており、残りの右２／３では、保護フィルム１０９と接着剤１０８が接続している。そのため、Ｊ−Ｊ’断面における構成は均一性を有さない。
仮に、保護フィルム１０９として可撓性が高く、かつ強度の低い耐放射線性フィルムを用いた場合、Ｊ−Ｊ’断面の右２／３における接続部位は、強度の低い保護フィルム１０９と接着剤１０８とから構成されるため、その強度は著しく減少してしまう。
また仮に、保護フィルム１０９として可撓性可撓性が低く、かつ強度の高い耐放射線性フィルムを用いた場合、Ｊ−Ｊ’断面の左１／３における接続部位には、可撓性の低い保護フィルム１０９と、金属材料からなるバス部１０６とが含まれる。よって、この接続部位の可撓性は著しく低下してしまう。
したがって、図１５に示す太陽電池シートアレイでは、複数の太陽電池モジュールにおける互いの接続部位において、可撓性および機械的強度の両立を実現することが難しい。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可撓性および機械的強度が向上した大規模な太陽電池アレイおよび該太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールは、上記の課題を解決するために、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された、少なくとも１つの太陽電池ストリングと、上記太陽電池ストリングの両端に配置された上記太陽電池セルに、それぞれ電気的に接続されたバス部と、上記太陽電池モジュールの両面側において、上記太陽電池ストリングおよび上記バス部をそれぞれ被覆する、少なくとも１層の可撓性樹脂とを備えており、上記太陽電池モジュールの一方の面側には、上記バス部の一部を露出する第一の孔が形成されており、第一の孔を介して露出した上記バス部の一部は、電気的接続手段を形成することを特徴としている。
本発明に係る太陽電池モジュールはその複数を電気的に接続されることによって、太陽電池アレイを構成する。また、上記太陽電池モジュールは、可撓性を有する部材を構成要素とすることによって、可撓性太陽電池シートとして用いられる。したがって、複数の太陽電池モジュールによって構成される太陽電池アレイは、可撓性太陽電池シートアレイとして用いられる。
本発明に係る太陽電池モジュール同士の電気的な接続は、バス部の電気的接続手段を介して行われる。バス部の電気的接続手段には、ハンダ付けなどによって配線を形成してもよい。これによって、太陽電池モジュール同士は、該配線を介して接続されることができる。なお、バス部は、接続された太陽電池セルの終端として、電力を集める部材であり、一般に金属材料から形成される。
上記構成によれば、バス部の電気的接続手段は、第一の孔を介して形成されるため、バス部は可撓性樹脂の外側に突出せずに形成されている。したがって、太陽電池モジュールが他の太陽電池モジュールと電気的に接続する場合には、互いに接続された各太陽電池モジュールの間にはバス部などの他部材が存在しない。これによって、互いに接続された太陽電池モジュールの全体的な可撓性が損なわれることがなく、かつ、その強度は一定に保たれるという効果を奏する。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池ストリングを複数備えており、上記複数の太陽電池ストリングは、それぞれ上記電気的接続手段を介して、電気的に直列に接続されていることが好ましい。
上記構成によれば、太陽電池モジュールにおける複数の太陽電池ストリングは、該太陽電池ストリングの両端における各バス部の電気的接続手段を介して互いに接続される。従来技術である１つのバス部に対して２つ以上の太陽電池ストリングを形成する構成と比較すると、本発明に係る太陽電池モジュールは、バス部の小型化が可能であり、これによって太陽電池モジュールの可撓性が向上する。
また、太陽電池モジュールにおける各太陽電池ストリングの接続は、バス部の電気的接続手段に形成された配線を介して行われてもよい。これによって、各太陽電池ストリングは、簡便に電気的に直列に接続される。
また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池モジュールの一方の面側とは、上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側であり、上記電気的接続手段は、上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側に形成されていることが好ましい。
一般に、太陽電池モジュールの一面側には、太陽光を受光する太陽電池セルの受光面が配置されている。上記構成によれば、太陽電池モジュール同士が電気的に接続する場合に、上記接続は、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの受光面とは反対面（裏面）側において行われる。したがって、本発明に係る太陽電池モジュール同士の接続は、太陽電池セルの発電へ影響を与えることなく行われる。特に、バス部の電気的接続手段に配線を形成する場合において、該配線は太陽電池セルの受光面を太陽光から遮ることはないため、該配線を自由に引き回すことができる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池モジュールの他の一方の面側、かつ第一の孔の反対側において、上記バス部の一部を露出する第二の孔が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、太陽電池モジュールの両面側において、電気的接続手段の形成された部位のバス部は露出している。したがって、バス部の電気的接続手段に配線を形成する場合に、ハンダ付けよりも信頼性の高いパラレルギャップ溶接法を用いることができる。
具体的には、第一の孔を介して配線を電気的接続手段に配置し、第二の孔を介してパラレルギャップ電極を電気的接続手段に加圧し、かつギャップ電極間に通電する。これによって、配線を電気的接続手段にパラレルギャップ溶接することができる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側において、上記太陽電池ストリングと上記可撓性樹脂との間には、可撓性樹脂フィルムが形成されてもよい。あるいは、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池モジュールの両面側において、可撓性樹脂フィルムが上記可撓性樹脂を被覆していてもよい。
一般に、可撓性樹脂フィルムは可撓性樹脂よりも強度が高い。上記構成によれば、太陽電池モジュールに対して可撓性樹脂フィルムを形成しているため、該太陽電池モジュールの強度が補強される。これによって、太陽電池モジュールの全体的な層の厚さを薄くしても、太陽電池モジュールの強度が損なわれることは防止される。
さらに、太陽電池モジュールの両面側に可撓性樹脂フィルムを形成する構成によれば、太陽電池モジュールの外面の強度が補強される。したがって、太陽電池アレイを構成する際、太陽電池モジュールを物理的に接続するために、リベット留めなどを容易に用いることができる。
本発明に係る太陽電池アレイにおいて、上記太陽電池モジュールを複数備えており、上記複数の太陽電池モジュールは、それぞれ上記太陽電池ストリングの電気的に直列に接続された両端における上記電気的接続手段を介して、電気的に直列に接続されていることを特徴としている。
上記構成によれば、本発明に係る太陽電池アレイは、上記太陽電池モジュールを複数接続することによって、大規模かつ簡便に製造される。さらに、本発明に係る太陽電池アレイでは、互いに隣接した太陽電池モジュール間にバス部などの部材が存在しないため、太陽電池アレイ全体の可撓性を向上することができる。
上記複数の太陽電池モジュールは、互いに接する１辺を重ねられ、かつ接着、縫合またはリベット留によって互いに物理的に接続されてもよい。
上記構成によれば、複数の太陽電池モジュールの物理的な接続に、接着、縫合またはリベット留など簡易的な方法を用いることができるため、大規模な太陽電池アレイを安価に製造することができる。
また、太陽電池モジュール同士の接続部位の構成は、物理的に均一な構成であるため、太陽電池アレイ全体の機械的強度は向上する。
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、該太陽電池モジュールにおける一方の面側に電気的接続手段を有するので、上記太陽電池モジュールを複数組み合わせることによって、可撓性および機械的強度の向上された大規模な太陽電池アレイを構成することができる。
〔実施形態１〕
本発明に係る第一の実施形態について図１から図８を参照して以下に説明する。
本発明に係る第一の実施形態について図１から図８を参照して以下に説明する。
（太陽電池セル２０）
まず、本実施形態において用いられる太陽電池セル２０の概略構成について、図２および図３を参照して以下に説明する。図２は太陽電池セル２０の受光面を示す平面図であり、図３は、図２における太陽電池セル２０のＡ‐Ａ'矢視断面図である。
まず、本実施形態において用いられる太陽電池セル２０の概略構成について、図２および図３を参照して以下に説明する。図２は太陽電池セル２０の受光面を示す平面図であり、図３は、図２における太陽電池セル２０のＡ‐Ａ'矢視断面図である。
太陽電池セル２０は、太陽光を受光する受光面、および上記受光面とは反対側の非受光面を有する。以下、本明細書において、太陽電池セル２０における受光面の側を受光面側とし、非受光面の側を非受光面側とする。
図２および図３に示すように、太陽電池セル２０は、多層半導体層２２、ｎ型電極２５、ｐ型電極２６、および裏面電極２７を備える。多層半導体層２２は、ｐ型領域とｎ型領域とのｐｎ接合を含む太陽電池層２３と、ｐ型電極２６との電気的接続を得るためのコンタクト層２４と、ｎ型電極２５との電気的接続を得るためのコンタクト層２９とから構成されている。
また、ｎ型電極２５は、櫛形の電極であり、コンタクト層２９上における受光面側に形成されている。ｐ型電極２６は、矩形の電極であり、コンタクト層２４上における受光面側に形成されている。裏面電極２７は、太陽電池セル２０の前面に亘って形成された全面電極であり、コンタクト層２４上における非受光面側に形成されている。
本実施形態において、ｎ型電極２５のパッド部およびｐ型電極２６は、１個の太陽電池セル２０に対して３個ずつ形成されているが、本発明はこれに限定されない。裏面電極２７、ｎ型電極２５、およびｐ型電極２６の形状ついては、上述の記載に限定されず、太陽電池セル２０の構成部材として機能する構成であればよい。また、ｎ型電極２５およびｐ型電極２６の構成は交換されてもよいとする。
なお、太陽電池セル２０の受光面側には、ｎ型電極２５およびｐ型電極２６上に、インターコネクタ３１が形成される。また、太陽電池セル２０の受光面上には、反射防止膜が設けられてもよい。
（太陽電池セル２０の製造方法）
ここでさらに、太陽電池セル２０の製造方法を説明する。
ここでさらに、太陽電池セル２０の製造方法を説明する。
太陽電池セル２０の製造方法は、半導体基板にエピタキシャル層を形成する工程と、非受光面側に裏面電極２７を形成する工程と、半導体基板を除去する工程と、受光面側にｎ型電極２５およびｐ型電極２６を形成する工程と、太陽電池セル２０を切り出す工程とを含む。
以下、太陽電池セル２０の製造方法について、工程毎に詳細に説明するが、本発明は以下の製造方法に限定されない。
（１）半導体基板にエピタキシャル層を形成する工程
本工程における半導体基板には、シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体基板、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの化合物半導体基板を用いることができ、好ましくは単結晶半導体基板を用いることができる。
本工程における半導体基板には、シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体基板、またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの化合物半導体基板を用いることができ、好ましくは単結晶半導体基板を用いることができる。
上記半導体基板上に、コンタクト層２４，２９と、ｐｎ接合を有する太陽電池層２３とを含む多層半導体層２２をエピタキシャル成長させる。多層半導体層２２は歪の小さいエピタキシャル層として成長されることが望ましい。多層半導体層２２の膜厚については、太陽電池セルとして０．５μｍ以上であることが好ましく、また、太陽電池セル２０の可撓性を確保するために３０μｍ以下であることが好ましい。なお、多層半導体層２２は、ｐｎ接合を含む多層膜からなる化合物半導体層であってもよい。
また、多層半導体層２２は、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法、またはＶＰＥ（気相成長）法などによって形成してもよい。
（２）非受光面側に裏面電極２７を形成する工程
多層半導体層２２上に、蒸着法など通常の電極形成法を介して、裏面電極２７を形成する。裏面電極２７が多層半導体層２２の支持体として機能するために、裏面電極２７の膜厚は１μｍ以上であることが望ましい。さらに、多層半導体層２２と裏面電極２７との熱線膨張係数の差異によって大陽電池セル２１が湾曲することを防止するために、裏面電極２７の膜厚は８μｍ以下であることが望ましい。裏面電極２７の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。
多層半導体層２２上に、蒸着法など通常の電極形成法を介して、裏面電極２７を形成する。裏面電極２７が多層半導体層２２の支持体として機能するために、裏面電極２７の膜厚は１μｍ以上であることが望ましい。さらに、多層半導体層２２と裏面電極２７との熱線膨張係数の差異によって大陽電池セル２１が湾曲することを防止するために、裏面電極２７の膜厚は８μｍ以下であることが望ましい。裏面電極２７の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。
（３）半導体基板を除去する工程
通常のエッチング法によって、上記半導体基板の全部、または多層半導体層２２の一部までを含めた上記半導体基板の全部を、エッチング除去してコンタクト層２９を露出させる。なお、エッチング法以外に、エピタキシャルリフトオフ法などを用いて上記半導体基板を多層半導体層２２から分離除去してもよい。
通常のエッチング法によって、上記半導体基板の全部、または多層半導体層２２の一部までを含めた上記半導体基板の全部を、エッチング除去してコンタクト層２９を露出させる。なお、エッチング法以外に、エピタキシャルリフトオフ法などを用いて上記半導体基板を多層半導体層２２から分離除去してもよい。
また、本工程において、ｎ型電極２５およびｐ型電極２６を形成するためのメサを形成する。メサの形成には、通常のフォトリソグラフィ法によって、必要な部分のみにマスクを形成する。さらにエッチング法によって太陽電池層２３の不要部をエッチング除去して、コンタクト層２４を露出する。
上記エッチング法には、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いることができるが、エッチングの進行が特定の層上で実質的に停止する選択エッチング法を用いることが好ましい。
（４）ｎ型電極２５およびｐ型電極２６を形成する工程
太陽電池層２３上における受光面側に、フォトリソグラフィ法、蒸着法、リフトオフ法、またはシンター法など、通常の電極形成法を用いて、ｎ型電極２５およびｐ型電極２６を形成する。ｎ型電極２５およびｐ型電極２６の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。なお、ｎ型電極２５を形成する工程およびｐ型電極２６を形成する工程は、どちらを先に行ってもよく、また同時に行ってもよい。
太陽電池層２３上における受光面側に、フォトリソグラフィ法、蒸着法、リフトオフ法、またはシンター法など、通常の電極形成法を用いて、ｎ型電極２５およびｐ型電極２６を形成する。ｎ型電極２５およびｐ型電極２６の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。なお、ｎ型電極２５を形成する工程およびｐ型電極２６を形成する工程は、どちらを先に行ってもよく、また同時に行ってもよい。
（５）太陽電池セル２０を切り出す工程
形成された基板状の太陽電池セルから、必要な部分のみを太陽電池セル２０として切り出す。その際、ダイシング法またはスクライブ法によって太陽電池セル２０の外周部に切れ目を入れ、エキスパンド法またはブレイク法によって太陽電池セル２０を切り出してもよい。
形成された基板状の太陽電池セルから、必要な部分のみを太陽電池セル２０として切り出す。その際、ダイシング法またはスクライブ法によって太陽電池セル２０の外周部に切れ目を入れ、エキスパンド法またはブレイク法によって太陽電池セル２０を切り出してもよい。
以上の工程によって太陽電池セル２０は製造される。なお、製造された太陽電池セル２０に対し、インターコネクタ３１を形成する工程は以下の通りである。
（６）インターコネクタを接続する工程
ｎ型電極２５およびｐ型電極２６上に、スポット溶接法によってインターコネクタ３１を接続する。インターコネクタ３１の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。インターコネクタ３１の形状については、太陽電池セル２０の外周部よりも外側に引き出されることが可能な形状であればよい。
ｎ型電極２５およびｐ型電極２６上に、スポット溶接法によってインターコネクタ３１を接続する。インターコネクタ３１の材料には、銀（Ａｇ）などの導電材料を用いることができる。インターコネクタ３１の形状については、太陽電池セル２０の外周部よりも外側に引き出されることが可能な形状であればよい。
（太陽電池モジュール４０）
本実施形態に係る太陽電池モジュール４０について、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して以下に説明する。図８（ａ）は、太陽電池モジュール４０の受光面側を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における太陽電池モジュール４０のＣ‐Ｃ'矢視断面図である。
本実施形態に係る太陽電池モジュール４０について、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して以下に説明する。図８（ａ）は、太陽電池モジュール４０の受光面側を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における太陽電池モジュール４０のＣ‐Ｃ'矢視断面図である。
太陽電池モジュール４０は、太陽電池セル２０、インターコネクタ３１、バス部３２、可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃ、および可撓性樹脂フィルム３４を備えている。
図８（ａ）に示すように、太陽電池モジュール４０では、５個の太陽電池セル２０がインターコネクタ３１を介して電気的に直列に接続されている。このように電気的に直列に接続された複数の太陽電池セル２１を、太陽電池ストリング３０と称する。
太陽電池ストリング３０の両端には、インターコネクタ３１を介してバス部３２がそれぞれ電気的に接続されている。バス部３２は、太陽電池ストリング３０の終端として電力を集める部位である。太陽電池モジュール４０では、バス部３２が接続された太陽電池ストリング３０が３個配置されている。
なお、本発明において、太陽電池ストリング３０における太陽電池セル２１の数、および太陽電池モジュール４０における太陽電池ストリング３０の数は、上記記載に限定されず、任意に設定可能である。
図８（ｂ）に示すように、太陽電池ストリング３０には、可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃ、および可撓性樹脂フィルム３４が積層されている。太陽電池ストリング３０における受光面側には、可撓性樹脂３３ｃが配置されている。太陽電池ストリング３０における非受光面側には、太陽電池セル２０から非受光面側に向かって順番に、可撓性樹脂３３ａ、可撓性樹脂フィルム３４、および可撓性樹脂３３ｂが配置されている。
非受光面側における可撓性樹脂３３ａ，３３ｂ、および可撓性樹脂フィルム３４には、バス部３２の一部を露出する孔３８が形成されている。孔３８を介して露出したバス部３２の一部は、外部接続手段３２ａとなる。したがって、外部接続手段３２ａは、非受光面側に形成される。ここでは、バス部３２一箇所につき孔３８が一箇所のみ形成されているが、機械的強度が弱くならない範囲でバス部３２一箇所につき何個かの孔３８を形成しても構わない。
上記構成によって、複数の太陽電池モジュール４０は、外部接続手段３２ａを介して電気的に接続された太陽電池アレイを構成することができる。上記太陽電池アレイでは、太陽電池モジュール４０同士の接続部位に他の部材が存在しないため、該接続部位の可撓性が向上される。
（太陽電池モジュール４０の製造方法）
次に、太陽電池モジュール４０の製造方法について、図４〜８を用いて以下に説明する。図４〜７は、太陽電池モジュール４０の製造方法における各工程を説明するための図である。
次に、太陽電池モジュール４０の製造方法について、図４〜８を用いて以下に説明する。図４〜７は、太陽電池モジュール４０の製造方法における各工程を説明するための図である。
まず、図４に示すように、５個の太陽電池セル２０を準備し、スポット溶接法によってインターコネクタ３１を各太陽電池セル２０に溶接する。インターコネクタ３１を介して太陽電池セル２０を電気的に直列に接続することによって、太陽電池ストリング３０を形成する。
その後、太陽電池ストリング３０の両端には、同様にスポット溶接法によって、インターコネクタ３１を介してバス部３２を接続する。バス部３２の材料には、金属材料を用いればよい。
次に、図５に示すように、バス部３２を接続された太陽電池ストリング３０を、３個用意して並列に並べる。図５では、左右の端の太陽電池ストリング３０を、紙面上側がｎ型かつ紙面下側がｐ型になるように並べ、かつ真ん中の太陽電池ストリング３０を、紙面下側がｎ型かつ紙面上側がｐ型になるように並べている。なお、太陽電池ストリング３０の並べ方については、図５に示すように左右に隣り合う太陽電池ストリング３０を紙面上側がｎ型とｐ型とで互い違いになるように並べてもよいし、全ての太陽電池ストリング３０を紙面上側がｎ型あるいは、ｐ型になるように並べてもよい。
次に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、バス部３２に重なる部分を予め切り抜いておいた可撓性樹脂フィルム３４に可撓性樹脂３３ａを塗布し、これをバス部３２を接続された太陽電池ストリング３０に対してラミネートする。この時、可撓性樹脂フィルム３４における切り抜きが、太陽電池セル２０の非受光面側に配置されるようにする。これによって、仮接着太陽電池モジュール３６が形成される。
可撓性樹脂フィルム３４には、ポリイミドフィルムまたはフッ素樹脂フィルムを用いることが好ましく、さらに、その表裏両面がコロナ放電処理または化学薬品処理などにより易接着化処理されていることが好ましい。具体的には、コロナ放電処理により表裏両面易接着化処理されている東レ・デュポン株式会社製カプトンフィルム１００ＥＮなどが挙げられる。
また、可撓性樹脂３３ａ〜３３ｃには、透明であり、かつ接着性の高い可撓性樹脂を用いることが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、およびフッ素樹脂などが挙げられる。具体的には、ダウ・コーニング社製ＤＣ９３‐５００などが挙げられる。
次に、図７に示すように、２組の離型樹脂フィルム３７それぞれの上に可撓性樹脂３３ｂまたは３３ｃを塗布する。これらをそれぞれ、仮接着太陽電池モジュール３６の受光面側および非受光面側にラミネートする。
ここで、離型樹脂フィルム３７は離型紙代わりに使用している。離型樹脂フィルム３７には、ポリイミドフィルムまたはフッ素樹脂フィルムを用いることが好ましい。具体的には、東レ・デュポン株式会社製カプトンフィルム２００Ｈなどが挙げられる。
また、ラミネート作業は、一般的なラミネート装置を使用して、ヒーター温度を室温、かつプレス圧力を０．０２ＭＰａで行うことが好ましい。
次に、図８（ａ）（ｂ）に示すように、２組の離型樹脂フィルム３７をそれぞれ除去し、可撓性樹脂３３ａ，３３ｂにおける、可撓性樹脂フィルム３４の切り抜きと重なる部分を除去する。
以上の工程によって、可撓性太陽電池モジュール４０が形成される。
（太陽電池アレイ４１）
太陽電池アレイ４１は、上述した可撓性太陽電池モジュール４０を複数用いて構成することができる。ここで、太陽電池アレイ４１について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して以下に説明する。図１（ａ）は太陽電池アレイ４１の非受光面側を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における太陽電池アレイ４１のＤ‐Ｄ'矢視断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）における太陽電池アレイ４１のＥ‐Ｅ'矢視断面図である。
太陽電池アレイ４１は、上述した可撓性太陽電池モジュール４０を複数用いて構成することができる。ここで、太陽電池アレイ４１について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して以下に説明する。図１（ａ）は太陽電池アレイ４１の非受光面側を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における太陽電池アレイ４１のＤ‐Ｄ'矢視断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）における太陽電池アレイ４１のＥ‐Ｅ'矢視断面図である。
太陽電池アレイ４１は、３個の太陽電池モジュール４０が接続された構成である。
まず、図１（ａ）に示すように、各太陽電池モジュール４０における太陽電池ストリング３０は、バス部３２に接続された配線４３を介して直列に接続されている。さらに太陽電池アレイ４１における各太陽電池モジュール４０も同様に、配線４３を介して直列に接続されている。これによって、太陽電池アレイ４１における全ての太陽電池セル２１は、電気的に直列に接続された構成となる。なお、配線４３のバス部３２への接続は、ハンダ付けによって行うことができる。
上記構成によれば、隣接する太陽電池モジュール４０同士の電気的な接続は、太陽電池アレイ４１の非受光面側で行われている。このため、隣接する太陽電池モジュール４０同士の接続部位には、バス部３２などの金属部材が存在せず、その接続部位の可撓性は向上する。
また、図１（ｂ）に示すように、太陽電池アレイ４１において、互いに隣接する太陽電池モジュール４０は、相互に接する端の一辺において重なっており、その重なった部分は接着剤４２によって物理的に接続されている。接着剤は特に限定されないが、具体的には、旭化成ワッカーシリコン社製ＲＴＶ‐Ｓ６９１などが挙げられる。
上記構成によれば、太陽電池アレイ４１において、隣接する太陽電池モジュール４０同士の物理的な接続部位は均一な構成であるため、その接続部位の機械的強度は向上する。
〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について、図９〜図１１を参照して以下に説明する。なお、本実施形態１の構成要素と対応する構成要素には、同一の部材番号を用いることとする。
本発明に係る第２の実施形態について、図９〜図１１を参照して以下に説明する。なお、本実施形態１の構成要素と対応する構成要素には、同一の部材番号を用いることとする。
（太陽電池モジュール５０）
本実施形態に係る太陽電池モジュール５０について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して以下に説明する。図１０（ａ）は、太陽電池モジュール５０の受光面側を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における太陽電池モジュール５０のＦ‐Ｆ'矢視断面図である。
本実施形態に係る太陽電池モジュール５０について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して以下に説明する。図１０（ａ）は、太陽電池モジュール５０の受光面側を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における太陽電池モジュール５０のＦ‐Ｆ'矢視断面図である。
上述した実施形態１の太陽電池モジュール４０に対して、太陽電池モジュール５０の主な相違点は、太陽電池セル２０の数および太陽電池ストリング３０ａの数と、太陽電池ストリング３０ａに積層される可撓性樹脂４５ａ，４５ｂおよび可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂの積層構造と、非受光面側に形成される孔４７とである。したがって、以下では、上記相違点を中心に説明する。
図１０（ａ）に示すように、太陽電池モジュール５０は、２個の太陽電池ストリング３０ａを備え、太陽電池ストリング３０ａはそれぞれ３個の太陽電池セル２０を備えている。ただし、本発明における太陽電池セル２０の数および太陽電池ストリング３０ａの数は、任意に設定可能であり、これに限定されない。
また、図１０（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール５０では、バス部３２が接続された太陽電池ストリング３０ａに対し、可撓性樹脂４５ａ，４５ｂおよび可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂが積層されている。太陽電池セル２０から受光面側に向かって順には、可撓性樹脂４５ｂおよび可撓性樹脂フィルム４６ｂが配置され、太陽電池セル２０から非受光面側に向かって順には、可撓性樹脂４５ａおよび可撓性樹脂フィルム４６ａが配置されている。したがって、太陽電池モジュール５０の両面における外側は、可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂに保護されている。
太陽電池モジュール５０の非受光面側には、バス部３２上の可撓性樹脂４５ａおよび可撓性樹脂フィルム４６ａに、孔４７が形成されている。したがって、２組の孔４７，４８によって、バス部３２の一部は、受光面側におよび非受光面側の両面側においてそれぞれ露出している。
（太陽電池モジュール５０の製造方法）
太陽電池モジュール５０の製造方法について、実施形態１における太陽電池モジュール４０の製造方法との相違点を中心に説明する。
太陽電池モジュール５０の製造方法について、実施形態１における太陽電池モジュール４０の製造方法との相違点を中心に説明する。
まず、図９に示すように、２個の太陽電池ストリング３０ａを準備する。太陽電池ストリング３０ａの並べ方は、実施形態１と同様である。図９は、太陽電池ストリング３０ａの並べ方を示す図である。
次に、２組の可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂ上に、ロールコーター法によって、可撓性樹脂４５ａ，４６ｂをそれぞれ塗布する。なお、可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂにおいてバス部３２と重なる部分には、それぞれ予め切り抜きを形成しておく。
次に、可撓性樹脂４５ａ，４５ｂが塗布された可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂを、バス部３２の接続された太陽電池ストリング３０ａの受光面側および非受光面側に、それぞれラミネートする。ラミネートには、地上用の一般的なラミネート装置を使用し、ヒーター温度は室温でプレス圧力は０．０１ＭＰａで行うことが好ましい。
なお、可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂには、実施形態１の可撓性樹脂フィルム３４とは異なり、透明性が高く、かつ耐熱性の高い樹脂フィルムを用いることが好ましい。例えば、四フッ化エチレンエチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、アクリル樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂コートアクリル樹脂、およびポリエステル樹脂が挙げられる。具体的には、旭硝子株式会社製アフレックス５０ＮＳなどが挙げられる。
その後、可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂにおける切り抜きと重なる位置において、可撓性樹脂可撓性樹脂４５ａ，４５ｂを除去し、バス部３２の一部を露出させる。
以上の工程によって、太陽電池モジュール４０が形成される。
（太陽電池アレイ５１）
太陽電池アレイ５１は、上述した太陽電池モジュール４０を複数用いて構成され、４０個直列に接続された太陽電池セル２０を有する。ここで、太陽電池アレイ５１について、図１１（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。図１１（ａ）は、太陽電池アレイ５１の受光面を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における太陽電池アレイ５１のＧ‐Ｇ'矢視断面図である。
太陽電池アレイ５１は、上述した太陽電池モジュール４０を複数用いて構成され、４０個直列に接続された太陽電池セル２０を有する。ここで、太陽電池アレイ５１について、図１１（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。図１１（ａ）は、太陽電池アレイ５１の受光面を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における太陽電池アレイ５１のＧ‐Ｇ'矢視断面図である。
上述した実施形態１の太陽電池アレイ４１と、本実施形態の太陽電池アレイ５１との主な相違点は、各太陽電池モジュール４０の物理的な接続が、リベット留めによって行われている点にある。
太陽電池モジュール４０の外側には、強度を有する可撓性樹脂フィルム４６ａ，４６ｂが形成されているため、太陽電池アレイ４１における各太陽電池モジュール４０の物理的な接続には、リベット留めを用いることが適している。なお、各太陽電池モジュール４０の物理的な接続には、リベット留めに限られず、縫合が用いられてもよい。
また、太陽電池アレイ４１では、配線４３の接続に対して、スポット溶接法を用いることができる。スポット溶接法では、電気的接続手段３２ａに対するバス部３２の反対面側に、孔４７を介して電極を圧接および通電する。これによって、配線４３が電気的接続手段３２ａに溶接される。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、大規模な太陽電池シートの構成単位として好適に利用することができ、例えば宇宙用（人工衛星搭載用）太陽電池などに用いることができる。
２０ 太陽電池セル
３０ 太陽電池ストリング
３１ インターコネクタ
３２ バス部
３２ａ 電気的接続手段
３３ａ〜３３ｃ、４５ａ、４５ｂ 可撓性樹脂
３４、４６ａ、４６ｂ 可撓性樹脂フィルム
３８、４７、４８ 孔
４０、５０ 太陽電池モジュール
４１、５１ 太陽電池アレイ
４２ 接着剤
４３、５３ 配線
５２ リベット
３０ 太陽電池ストリング
３１ インターコネクタ
３２ バス部
３２ａ 電気的接続手段
３３ａ〜３３ｃ、４５ａ、４５ｂ 可撓性樹脂
３４、４６ａ、４６ｂ 可撓性樹脂フィルム
３８、４７、４８ 孔
４０、５０ 太陽電池モジュール
４１、５１ 太陽電池アレイ
４２ 接着剤
４３、５３ 配線
５２ リベット
Claims (8)
- 太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールであって、
複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続された、少なくとも１つの太陽電池ストリングと、
上記太陽電池ストリングの両端に配置された上記太陽電池セルに、それぞれ電気的に接続されたバス部と、
上記太陽電池モジュールの両面側において、上記太陽電池ストリングおよび上記バス部をそれぞれ被覆する、少なくとも１層の可撓性樹脂とを備えており、
上記太陽電池モジュールの一方の面側には、上記バス部の一部を露出する第一の孔が形成されており、
第一の孔を介して露出した上記バス部の一部は、電気的接続手段を形成することを特徴とする太陽電池モジュール。 - 上記太陽電池ストリングを複数備えており、上記複数の太陽電池ストリングは、それぞれ上記電気的接続手段を介して、電気的に直列に接続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。
- 上記太陽電池モジュールの一方の面側とは、上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側であり、上記電気的接続手段は、上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
- 上記太陽電池モジュールの他の一方の面側、かつ第一の孔の反対側において、上記バス部の一部を露出する第二の孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 上記太陽電池セルの受光面とは反対の面側において、上記太陽電池ストリングと上記可撓性樹脂との間には、可撓性樹脂フィルムが形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 上記太陽電池モジュールの両面側において、可撓性樹脂フィルムが上記可撓性樹脂を被覆していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 請求項２〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを複数備えており、
上記複数の太陽電池モジュールは、それぞれ上記太陽電池ストリングの電気的に直列に接続された両端における上記電気的接続手段を介して、電気的に直列に接続されていることを特徴とする太陽電池アレイ。 - 上記複数の太陽電池モジュールは、互いに接する１辺を重ねられ、かつ接着、縫合またはリベット留によって互いに物理的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池アレイ。
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