JP2010073887A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光を有効に利用することができる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールは電気的に接続された複数の太陽電池を備え、これらの太陽電池は受光面側保護材２と裏面側保護材との間において封止体によって封止される。さらに封止体側方にフレーム５が備えられる。フレームは、受光面側保護材側から見た平面視において、受光面１Ａの外周を取り囲む外周面５Ａを有する。外周面５Ａは、光反射性を有する被膜によって形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、フレームを備える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エネルギーを直接電気エネルギー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。

従来、太陽電池モジュール全体としての強度の向上、或いは取付け性の向上を目的として、フレームを備える太陽電池モジュールが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。太陽電池モジュールは、受光面側保護材と裏面側保護材との間において太陽電池を封止材によって封止することによって形成される封止体を備える。フレームは、封止体の側方を取り囲む。なお、特許文献１に記載のフレームは、アルミニウムによって構成されており、銀色を呈する。
特開平７−３２６７８９号公報

しかしながら、太陽電池モジュールの平面視において、太陽電池モジュールのうちフレームが設けられる領域では、光を有効に利用することができなかった。具体的には、フレームに向かって入射する光は、フレームに吸収され、或いは封止体とは異なる方向へ反射されてしまう。

本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、光を有効に利用する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。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールは、受光面側保護材と裏面側保護材との間に封止された複数の太陽電池を有する封止体と、前記封止体の側方を取り囲むフレームとを備え、前記封止体は、前記受光面側保護材側から見た平面視において、前記受光面側保護材によって形成される受光面を有し、前記フレームは、前記受光面側保護材側から見た平面視において、前記受光面の外周を取り囲む外周面を有しており、前記外周面の少なくとも一部は、光反射性を有する被膜によって覆われていることを要旨とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールによれば、外周面に向かって入射する光を、外周面において反射することによって受光面に導くことができる。そのため、フレームに向かって入射する光を太陽電池での発電に利用することができる。その結果、光を有効に利用することが可能となる。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、外周面と前記受光面とは、鈍角を成していてもよい。

本発明によれば、光を有効に利用する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。

（太陽電池モジュールの構成）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図面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の構成を示す断面図である。

太陽電池モジュールは、図１に示すように、封止体１とフレーム５とを備える。封止体１は、複数の太陽電池１０、受光面側保護材２、裏面側保護材３及び封止材４を備える。

複数の太陽電池１０は、配列方向Ｈに沿って配列される。複数の太陽電池１０は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間において、封止材４によって封止される。複数の太陽電池１０は、配線材１１によって互いに電気的に接続される。複数の太陽電池１０のうち配列方向Ｈの両端部に位置する一対の太陽電池１０それぞれには、取出し配線材１２が電気的に接続される。取出し配線材１２には、図１に示すように、渡り配線材１３がさらに電気的に接続されていても良い。

複数の太陽電池１０それぞれは、受光によって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。光電変換部は、ｐｎ型接合或いはｐｉｎ接合などの半導体接合を内部に有する。光電変換部は、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一般的な半導体材料などを用いて形成することができる。

受光面側保護材２は、封止体１の表面側を保護する。受光面側保護材２としては、透光性を有するガラスやプラスチック等を用いることができる。ここで、受光面側保護材２は、図１に示すように、封止体１の受光面１Ａを形成する。光は、受光面１Ａから封止体１内に入射する。

裏面側保護材３は、封止体１の背面側を保護する。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルムや、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との間で複数の太陽電池１０を封止する。封止材４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン、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。

フレーム５は、太陽電池モジュール全体としての強度向上のために、封止体１の側方を取り囲む。フレーム５は、金属やプラスチック等の高強度、高剛性を有する材料によって構成される。ここで、フレーム５は、受光面１Ａを取り囲むように設けられる外周面５Ａと、外周面５Ａに連通する上面５Ｂとを有する。外周面５Ａは、フレーム５の内壁面であり、受光面１Ａ上には、外周面５Ａによって囲まれた空間が形成される。

図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを、受光面側保護材２側から見た平面図である。図２に示すように、受光面側保護材２は透光性を有するため、封止体１の受光面１Ａからは複数の太陽電池１０が視認される。複数の太陽電池１０は、行列状に配列されており、配線材１１、取出し配線材１２及び渡り配線材１３によって電気的に接続される。フレーム５の外周面５Ａは、受光面１Ａの外周を取り囲むように設けられる。フレーム５の上面５Ｂは、外周面５Ａの外周を取り囲むように設けられる。

図３は、図２のＰ−Ｐ線の部分的な断面図である。図３に示すように、外周面５Ａは、受光面１Ａと上面５Ｂとに連通する。外周面５Ａは、上面５Ｂから受光面１Ａに向かって傾斜する斜面である。本実施形態では、外周面５Ａと受光面１Ａとが成す角度αは、鈍角（９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度）である。

ここで、外周面５Ａは、図３に示すように、光反射性を有する被膜５１によって形成される。従って、外周面５Ａに入射する光は、外周面５Ａにおいて反射され受光面１Ａへと導かれる。

被膜５１は、白色塗料、遮熱塗料、或いは光沢塗料などを塗布することによって形成される。遮熱塗料は、例えば、基材としての樹脂材料と、樹脂材料中に混錬されるセラミック粒子とによって構成される。光沢塗料は、例えば、基材としての樹脂材料と、樹脂材料中に混錬される周知のパール顔料とによって構成される。外周面５Ａに入射する光は、セラミック粒子やパール顔料によって反射される。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいて、フレーム５は、受光面側保護材２側から見た平面視において、受光面１Ａの外周を取り囲む外周面５Ａを有する。外周面５Ａは、光反射性を有する被膜によって形成される。

従って、外周面５Ａに向かって入射する光を、外周面５Ａにおいて反射することによって受光面１Ａに導くことができる。そのため、フレーム５に向かって入射する光を複数の太陽電池１０における発電に利用することができる。その結果、光を有効に利用することが可能となる。

また、本実施形態では、外周面５Ａと受光面１Ａとは、鈍角を成す。従って、外周面５Ａに向かって入射する光を、より効率的に受光面１Ａに導くことができる。

また、外周面５Ａが遮熱塗料によって形成される場合には、フレーム５が過剰に加熱されることを抑制することができる。

また、外周面５Ａが白色塗料によって形成される場合には、外周面５Ａは、太陽電池１０において特に利用され易い波長領域（約３００〜１０００ｎｍ）の光を反射することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態とその変形例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、上記実施形態では、外周面５Ａと受光面１Ａとは、鈍角を成すこととしたが、これに限られるものではない。具体的には、図４に示すように、外周面５Ａと受光面１Ａとが成す角度αは、９０°以下であってもよい。すなわち、本発明では、フレーム５は、内壁面を有していればよい。

また、上記実施形態では、封止体１は、複数の太陽電池１０を備えることとしたが、これに限られるものではない。例えば、封止体１は、薄膜系太陽電池を備えていてもよい。薄膜系太陽電池は、透明基板上において、第１電極、半導体層及び第２電極を所定のパターンで順次積層することによって形成される。

また、上記実施形態では、フレーム５は、上面５Ｂを有することとしたが、フレーム５は、上面５Ｂを有していなくてもよい。

また、上記実施形態では、被膜５１は、外周面５Ａを形成することとしたが、被膜５１は、上面５Ｂをも形成していてもよい。また、被膜５１は、フレーム５の外周面全面を覆うように形成されていてもよい。この場合には、フレーム５の昇温を効果的に抑制することができる。

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）
ガラス基板上に、ＥＶＡ、１枚（約１００ｍｍ角）の太陽電池、ＥＶＡ、ＰＥＴフィルムを積層し加熱することによって封止体を作成した。封止体の側方を取り囲むようにアルミ製のフレームを取り付けた。フレームのうち封止体の受光面の外周を取り囲む外周面に白色塗料を塗布した。受光面と外周面との成す角度は約１６０°であった。

（比較例）
ガラス基板上に、ＥＶＡ、１枚（約１００ｍｍ角）の太陽電池、ＥＶＡ、ＰＥＴフィルムを積層し加熱することによって封止体を作成した。封止体の側方を取り囲むようにアルミ製のフレームを取り付けた。フレームのうち封止体の受光面の外周を取り囲む外周面に黒色塗料を塗布した。受光面と外周面との成す角度は約１６０°であった。

（光反射特性）
実施例の白色フレームと比較例の黒色フレームとの光反射特性を測定した。具体的には、白色フレームと黒色フレームそれぞれに光を照射して、各フレームによって全反射される光の波長を測定した。図５は、白色フレームと黒色フレームにおける全反射率と波長との関係を示すグラフである。

図５に示すように、白色フレームは、黒色フレームに比べて、約３００〜１０００ｎｍの波長を有する光を効果的に反射することが確認された。一般的な結晶系太陽電池では、約３００〜１０００ｎｍの波長を有する光が光電変換に利用されている。従って、実施例の白色フレームによって反射される光は、太陽電池に有用であることが確認された。

（太陽電池モジュール特性の測定）
実施例の太陽電池モジュールと比較例の太陽電池モジュールとについて、太陽電池モジュール特性を測定した。具体的には、受光面に略垂直な方向に対する入射光の角度（入射角度）を０〜７０°まで変化させながら、比較例のＩｓｃ（短絡電流）に対する実施例のＩｓｃ（短絡電流）の向上率を測定した。図６は、光の入射角度と実施例におけるＩｓｃの向上率との関係を示すグラフである。

図６に示すように、実施例の太陽電池モジュールでは、入射角度が３０〜７０°である場合に、比較例よりもＩｓｃを向上できることが確認された。このように、入射角度を最適化することによって、太陽電池モジュール特性をより効果的に向上させられることが確認された。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを、受光面側保護材側から見た平面図である。 図２のＰ−Ｐ線の部分的な断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 白色フレームと黒色フレームにおける全反射率と波長との関係を示すグラフである。 光の入射角度と実施例におけるＩｓｃの向上率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…封止体、１Ａ…受光面、２…受光面側保護材、３…裏面側保護材、４…封止材、５…フレーム、５１…被膜、５Ａ…外周面、５Ｂ…上面、１０…太陽電池、１１…配線材、１２…取出し配線材、１３…渡り配線材

Claims (2)

1. 受光面側保護材と裏面側保護材との間に封止された太陽電池を有する封止体と、
   前記封止体の側方を取り囲むフレームと
   を備え、
   前記封止体は、前記受光面側保護材によって形成される受光面を有し、
   前記フレームは、前記受光面側保護材側から見た平面視において、前記受光面の外周を取り囲む外周面を有しており、
   前記外周面は、光反射性を有する被膜によって形成される
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記外周面と前記受光面とは、鈍角を成す
   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。

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