JP2010021350A - 太陽電池および太陽電池パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 長方形以外の形状の太陽電池セルを搭載し、且つ、放電対策として太陽電池間の間隙に絶縁バリアとして、例えばRTV接着剤等の絶縁材料を充填する太陽電池パネルにおいて、より低コストとなる太陽電池パネルを提供する。
【解決手段】 カバーガラスを長方形以外の形状の太陽電池セルに合わせずに長方形に成形することによって、カバーガラス成形コストが削減できる。また、カバーガラス下の太陽電池セルが配置されていない箇所にRTV接着剤等の絶縁材料を配置することによって、放電対策として太陽電池間の間隙に例えばRTV接着剤等の絶縁材料を絶縁バリアとして充填する作業コストが削減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽電池に関するものである。特に人工衛星、飛行船等の宇宙船に用いられ放電抑制効果がある太陽電池パネルに使用する太陽電池に関する。

これまで太陽電池パネルを搭載した数多くの宇宙船が宇宙空間に打ち上げられてきたが、宇宙船が高機能化するにつれて、大電力の供給が可能な太陽電池パネルが必要となり、より高効率の太陽電池セルが開発されている。
より高効率な太陽電池セルでは、セルの形状を従来の長方形ではなく、太陽電池のウエハ形状に合せてセル１枚の面積をより大きくとることができる多角形（例えば、長方形の一辺に台形を加えた６角形）の形状を採用することが多くなってきている。
一方、太陽電池パネルの大電力化を可能にするためには、各々の太陽電池パネルの出力電圧を高くする必要がでてくる。太陽電池パネルの出力電圧が高くなると、太陽電池間の電位差が大きくなるために、太陽電池の発生電力をエネルギー源とした放電が隣接する太陽電池間で発生しやすくなる。
従来、この放電対策として例えば室温効果型ＲＴＶ接着剤（以下単に、ＲＴＶ接着材という）等の絶縁材料を太陽電池間の間隙に充填し絶縁バリアとした太陽電池パネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２７４５４２号公報（第１９図、第２０図）

しかしながら、大電力の供給が可能な、より高効率の太陽電池セルを搭載した太陽電池パネルには次のような課題があった。
第一に、太陽電池セルの形状がより複雑な多角形形状になったため、複数の太陽電池セルを基板に並べたときに隣接する太陽電池セルの間隔が一定ではなくなり、場所によってはその間隙が広くなるところが現われる。放電対策として、例えばＲＴＶ接着剤等の絶縁材料を絶縁バリアとして太陽電池間の間隙に充填する場合、セルの間隔が一定であれば均一な厚さで接着剤などの絶縁材料を充填することができる。しかしながら、セルの間隔が狭く不均一で間隔の広い部分があると、絶縁材料の粘度の繊細さから、重鎮する絶縁材料の厚さが薄くなることが生ずる。絶縁材料の厚さが薄いと絶縁バリアとしての機能が十分でなくなるため、その薄い部分に重ねて絶縁材料を充填するために、作業効率が悪く製品のコストアップの要因となっていた。
第二に、太陽電池セルの形状がより複雑な多角形になったために、カバーガラスを太陽電池セルと同じ形状に成形する作業コストが、従来のカバーガラスを成形する作業コストに比べて増加するという課題があった。

この発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、従来の長方形ではない多角形の形状の太陽電池セルを搭載し、且つ、放電対策として太陽電池間の間隙にＲＴＶ接着剤等の絶縁材料を絶縁バリアとして充填する太陽電池パネルに適した太陽電池を得ることを目的とする。

この発明の太陽電池は、多角形の形をした太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面全体を覆って前記太陽電池セルに接着する長方形のカバーガラスと、前記太陽電池セルの側面と前記カバーガラスとに接着し、硬化する絶縁材料とからなる太陽電池であって、前記絶縁材料は、前記太陽電池セルの側面に接し前記太陽電池セルと前記カバーガラスの形状の違いにより前記太陽電池セルが接着されずに隙間となった空間に充填され、外形形状が前記カバーガラスを底面とし前記太陽電池の厚さを高さとした略直方体となるようにした。

この発明の太陽電池によれば、太陽電池パネルの放電対策として太陽電池セル間の間隙に絶縁材料を充填する作業が容易となり作業コストが低減すると共に、太陽電池セル間の放電を抑えて信頼性の高い太陽電池パネルを得ることができる。

最初に、長方形の形状を有する従来の太陽電池セルを用いた太陽電池パネルの製造方法を説明し、長方形より複雑な多角形状を有する太陽電池を使用してより高効率な太陽電池パネルを製造する際に生ずる問題点を説明する。
図８は基板実装後の太陽電池の要部断面図である。図において１はカバーガラス、２は太陽電池セル、４は太陽電池セル２を接続するインタコネクタ、６は基板である。太陽電池セル２はインタコネクタ４を取り付けた後、カバーガラス１を接着剤８で接着し、複数の太陽電池セル２がインタコネクタ４で接続された状態で基板６に接着剤９により接着される。
図９は太陽電池パネルの上面図の一例であり、太陽電池セル２は隣接する太陽電池セル２とほぼ一定の間隔で基板６上に配置される。５はＲＴＶ接着剤等の絶縁材料であり、太陽電池間の放電を防止する目的で太陽電池間の間隙に充填される。
図１０は図９に示す太陽電池パネルをＡ-Ａ’断面からみた断面図であり、一定間隔に配置された太陽電池セル２の間はほぼ同じ厚さの絶縁材料５で充填されている。
このように長方形の形状をした複数の太陽電池セル２が一定間隔で基板上に配置されている場合、セル間隔が狭い場合であっても絶縁材料５を均一の高さにし易く、太陽電池セル２の側面を覆い太陽電池セル２の間の放電を防止することができる。

一方、太陽電池セル２の形状を従来の長方形でなく、１枚のウエハから切り出す太陽電池セルの受光面積が大きくなるように、図１１に示すような６角形（長方形の一辺に台形を加えた形状）とした場合、これらの太陽電池セル２を配置した基板の場所によっては、太陽電池セル２の間隔が広くなる箇所が生ずる。例えば図１１の２０で示した箇所は太陽電池セル２の間隔が広がっている。
このように太陽電池セル間の間隔が一定でなく一部広がっている配置で、絶縁材料５を太陽電池セル２の間に充填すると、図１１の２０で示したような太陽電池セル２の間隔が広い箇所では塗布した絶縁材料５の厚さが薄くなり太陽電池セル２の側面を完全に覆うことができないということが生ずる。特に絶縁材料５の粘度が低い場合は太陽電池セル２の側面を覆うことが難しく、隣接して配置される太陽電池セル２間の放電を防止することができなくなるという課題が生じる。また、セル間の放電を防止するため、薄くなった箇所に絶縁材料５を重ね塗りするという作業も生じ、製品のコストアップの要因となっていた。
また、太陽電池セル２のセル形状に合せて、カバーガラス１の形状をより複雑な多角形（例えば６角形）とするため、カバーガラス１の加工にも余分のコストが発生するという課題があった。

実施の形態１．
以下、本実施の形態の太陽電池について図を用いて説明する。なお各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図１は本発明の実施の形態１の太陽電池１００の要部斜視図である。太陽電池１００は、受光により電力を発生する太陽電池セル２と、太陽電池セル２の受光面全体を覆うカバーガラス１を有し、インタコネクタ４等で電気的に接続された複数の太陽電池１００がハニカムパネル等の基板に搭載され、太陽電池パネルとして使用される。なお、太陽電池１００はＣＩＣ（Ｃｏｖｅｒｇｌａｓｓ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｅｌｌ）ともいう。
図１において太陽電池セル２は６角形の形状（長方形の一辺に台形を合せた形状）をとる。長方形のカバーガラス１は太陽電池セル２の受光面を含む面全体を覆うように配置され、接着剤８により接着される。なお、太陽電池パネルとして使用される際はインターコネクタ４が太陽電池セル２の表面にハンダまたは溶接により接合されているが、ここでは省略している。カバーガラス１の外寸（縦×横）は太陽電池セル２の最大横幅×最大縦幅とほぼ一致するように切り出される。

本実施の形態では、図１で示した長方形のカバーガラス１の下側であって、太陽電池セル２とカバーガラス１の形状の違いから太陽電池セル２が配置されず隙間（空きの空間）となっている箇所にＲＴＶ接着剤等の絶縁材料３が充填されている。絶縁材料３が隙間に充填されることにより、太陽電池セル２とカバーガラス１からなる太陽電池１００は略直方体となる。すなわち、絶縁材料３は、カバーガラスの長方形を底面とし前記太陽電池の厚さを高さとした直方体を想定し、この想定直方体と、実際にカバーガラスに接着されている太陽電池の外形との隙間（空間）を埋めるように充填され、太陽電池１００が略直方体となるよう形成される。

図２は太陽電池１００を図１のＡ方向からみた側面図である。また、図３は太陽電池１００を図１のＢ方向からみた下面図である。図２で、上側のカバーガラス１と下側の６角形の太陽電池セル２の受光面とは接着剤８により接着される。太陽電池セル２が長方形でなく６角形であるため、カバーガラス１の左右２箇所の角部では三角形状をしたカバーガラス１がカバーガラス１の下側面に現れ、カバーガラス１の下側面と太陽電池セル２の表面とでは段差が生ずる。このように太陽電池セル２が配置されず空間となっている箇所に、本実施の形態では絶縁材料３が充填され、太陽電池１００が略直方体となるよう形成されている。
図４は太陽電池１００の各構成の配置関係を示した斜視図であり、３角柱の形状をした絶縁材料３がカバーガラス１と太陽電池セル２の隙間に接着されている。
なお、図１〜図４で示した太陽電池セル２の形状（６角形）は本発明を説明するための一例であってこの形状に限定されるものではなく、８角形など他の形状であってもよいことは言うまでも無い。

図５は、図１〜図４で説明した略直方体の太陽電池セル２同士をインターコネクタ４で接続し、カバーガラス１を上面にして、ハニカムパネル等の基板６に接着剤９で接着した太陽電池パネルの平面図である。
図５の太陽電池パネルでは、放電対策としてＲＴＶ接着剤等の絶縁材料５が太陽電池セル２間の間隙に充填されている。なお、放電対策として太陽電池セル間に充填する接着剤５は、先に、略直方体となる太陽電池１００を製造した際に用いた絶縁材料３と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
本実施の形態の太陽電池パネルでは、太陽電池セル２の上面形状が従来のように長方形でなく６角形の形状のものであるが、カバーガラス１と絶縁材料３と太陽電池セル２からなる太陽電池１００が略直方体の形状であることから、太陽電池パネル用に太陽電池１００を基板上に配置する際にも、これらの太陽電池１００を一定間隔となるように配置させることができる。
このように隣接する太陽電池１００との間隔を一定間隔となるように配置できることから、放電対策として絶縁材料５を太陽電池セル２の間に充填した場合であっても、絶縁材料５は均一にこの太陽電池セル２の間に充填され、ほぼ均一の厚さとなって太陽電池セル２の側面を覆い太陽電池セル２の間の放電を防止することができる。

図６は、図５に示す太陽電池パネルを、絶縁材料３を含む太陽電池１００のａ-ａ'断面でみた断面図である。
図６において、基板６の表面に太陽電池セル２が接着剤９によって固定され、カバーガラス１は太陽電池セル２の受光面に透光性接着剤８によって固定されている。また、カバーガラス１と接着剤９間に太陽電池セル２が配置されていない箇所には、ＲＴＶ接着剤等の絶縁材料３が充填されている。
また、太陽電池間の間隙には、絶縁バリアとしてＲＴＶ接着剤等の絶縁材料５が配置されている。

このように略直方体である複数の太陽電池１００が一定間隔で基板６上に配置されているので、図１のような６角形の太陽電池セル２を用いた場合であっても、絶縁材料５は均一にこの太陽電池セル２の間に充填することができる。
これにより、確実に、太陽電池セル２の側面を絶縁材料５で覆うことができ、太陽電池セル２の間の放電を防止することができる。
なお、図６における透光性接着剤８と絶縁材料３の配置関係は一例であり、透光性接着剤８が絶縁材料３とカバーガラス１の間にあってもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、受光面積がより大きくなるように太陽電池セル２の形状を長方形以外の多角形（例えば６角形）とした場合であっても、ＲＴＶ接着剤等の絶縁材料５を絶縁バリアとして太陽電池間の間隙に充填する作業は従来と同様の作業となり、太陽電池セル２が長方形以外の形状になったことによる追加の作業が不要となる。
また、カバーガラス１の形状を太陽電池セル２の長方形以外の形状に合わせずに、従来のカバーガラス１と同様の成形を行なうため、太陽電池セル２の形状が長方形以外の形状になったことによる工数の増加が無くなる。

よって、長方形以外の形状の太陽電池セル２を搭載し、且つ、放電対策として太陽電池間の間隙にＲＴＶ接着剤等の絶縁材料を絶縁バリアとして充填する太陽電池パネルにおいて、太陽電池セル間の間隙に絶縁材料を充填する作業が容易となり作業コストが低減すると共に、太陽電池セル間の放電を抑えて信頼性の高い太陽電池パネルを得ることができる。また、カバーガラスを太陽電池セルの形に合わせて長方形以外の形状に成形する必要がないため、カバーガラスの成形コストを削減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では略直方体に形成した太陽電池１００を用いて太陽電池パネルを製造したが、実施の形態２では実施の形態１で使用した太陽電池１００を製造する方法について説明する。

図７は、カバーガラス１を太陽電池セル２に接着剤８で接着した後、太陽電池セル２を上面にして設置した状態である。この状態の太陽電池セル２同士をインターコネクタ４で接続した後、接着剤９でハニカムパネル等の基板６に接着する際に、カバーガラス１上に太陽電離セル２が搭載されていない箇所により多くの接着剤９を塗布することによって、略直方体となる太陽電池１００をハニカムパネル等の基板６に接着することができる。
ハニカムパネル等の基板６に接着された隣接する太陽電池１００間は、放電対策のために絶縁材料で覆おう必要があるため、カバーガラス１からはみ出した絶縁材料は特に除去する必要はなく、その上から絶縁材料を充填すればよい。
あるいはガラス基板の大きさの枠組みを準備し、カバーガラス１に接着した太陽電池セル２をこの枠組みに設置した後に、吐出機によって絶縁材料３を吐出し、絶縁材料を硬化させるようにしてもよい。枠組みからはみ出した絶縁材料はスキージなどにより除去することで略直方体の太陽電池１００を作成することができる。

この発明の実施の形態１の太陽電池の斜視図である。 この発明の実施の形態１の太陽電池の側面図である。 この発明の実施の形態１の太陽電池の下面図である。 この発明の実施の形態１の太陽電池の配置関係を示した斜視図である。 この発明の実施の形態１の太陽電池パネルの平面図である。 この発明の実施の形態１の太陽電池パネルの断面図である。 この発明の実施の形態２の太陽電池の製造方法を説明する図である。 従来の太陽電池パネルの要部断面図である。 従来の太陽電池パネルの上面図の一例である。 従来の太陽電池パネルの断面図である。 ６角形の太陽電池セルを搭載した太陽電池パネルの上面図である。

符号の説明

１ カバーガラス、２ 太陽電池セル、３ 絶縁材料、４ インターコネクタ、５ 絶縁材料、６ 基板、７ 断面、８透光性接着剤、９ 接着剤、１００ 太陽電池（ＣＩＣ）

Claims (3)

1. 多角形の形をした太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの受光面全体を覆って前記太陽電池セルに接着する長方形のカバーガラスと、
   前記太陽電池セルの側面と前記カバーガラスとに接着し硬化する絶縁材料と、
   からなる太陽電池であって、
   前記絶縁材料は、前記太陽電池セルの側面に接し、前記太陽電池セルと前記カバーガラスの形状の違いにより前記太陽電池セルが接着されずに隙間となった空間に充填され、
   外形形状が前記カバーガラスを底面とし前記太陽電池の厚さを高さとした略直方体であることを特徴とする太陽電池。
2. 前記太陽電池セルは、長方形の形をしたセルと、前記長方形の一辺と同じ長さの底辺をもつ台形の形をしたセルとを合せた６角形であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
3. 請求項１あるいは請求項２に記載の複数の太陽電池が基板に接着され、前記太陽電池の間が絶縁体で埋められていることを特徴とする太陽電池パネル。

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