JP2010206165A - 太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、および太陽電池製造方法 - Google Patents

太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、および太陽電池製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】外部からの異物(雨水や砂塵など)の混入を防止した耐熱性、信頼性、耐候性の高い太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池21は、太陽光Lsを透過させる光学部材40(柱状光学部材40p)と、太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34と、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32と、第2接着部32に接着された台座被覆部30bを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、集光された太陽光を太陽電池素子に照射する光学部材と、太陽電池素子が載置されたレシーバ基板とを備える太陽電池、このような太陽電池を搭載した集光型太陽光発電モジュール、および、このような太陽電池を製造する太陽電池製造方法に関する。
太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置が実用化されているが、低コスト化を実現し、さらに大電力を得るために、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズの受光面積より小さい太陽電池素子に照射して電力を取り出すタイプの集光型太陽光発電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
集光型太陽光発電装置は、太陽光を集光レンズで集光して太陽電池素子に照射することから、太陽電池素子は、光学系で集光された太陽光を受光できる小さい受光面積を備えれば良い。つまり、集光レンズの受光面積より小さいサイズの太陽電池素子で良いことから、太陽電池素子のサイズを縮小することができるので、太陽光発電装置において高価な構成物である太陽電池素子の使用量を減らすことができ、コストを低減することが可能となる。
このような利点から、集光型太陽光発電装置は、広大な面積を利用して発電することが可能な地域などで、電力供給用に利用されつつある。
また、集光特性を向上させるために、集光レンズを1次光学系とし、太陽電池素子の表面に対応させて配置した2次光学系に1次光学系で集光した太陽光を入射させる形態の集光型太陽光発電装置が提案されている(例えば、特許文献2ないし特許文献4参照。)。
例えば特許文献1に開示された技術を実用化する場合、筒形のレンズフレーム18の外部から異物(雨水や砂塵など)が侵入したとき、太陽電池セル46に貼り付けられた光導体47の上端面などの受光領域に水滴や砂塵が入り込み、十分に受光できないという課題があった。また、レンズ集合体20を支持するレンズフレーム18と、太陽電池セル46を搭載したベースパネル23とは、それぞれ大型化されており、組付け誤差により隙間が生じることもあった。
特開平11−284217号公報 特開2002−289896号公報 特開2002−289897号公報 特開2002−289898号公報
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、集光された太陽光を透過させる光学部材と、光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、太陽電池素子が載置されたレシーバ基板とを備える太陽電池であって、太陽電池素子を囲む第1接着部と、第1接着部に接着された台座部と、太陽電池素子を被覆する樹脂封止部とを備えることによって、構成要素を光軸に対応させた平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に確定し、集光された太陽光を効果的に太陽電池素子へ照射し、また、太陽電池素子を外部から遮断して外部からの異物の混入による太陽電池素子への影響を防止して、発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性を向上させた生産性の良い太陽電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、集光レンズと本発明に係る太陽電池とを備える集光型太陽光発電モジュールとすることによって、広い波長領域に対する集光特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性の高い安価な集光型太陽光発電モジュールを提供することを他の目的とする。
また、本発明は、本発明に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、第1接着剤を塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤に台座部を載置する台座部載置工程と、第2接着剤を台座部に塗布する第2接着剤塗布工程と、台座被覆部をレシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、第1接着部および第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、固定部を配置する固定部配置部工程と、固定部に光学部材(柱状光学部材)を配置する光学部材配置工程とを実行し、各構成部材を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池を生産性良く製造することができる太陽電池製造方法を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、本発明に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、第1接着剤を塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤に台座部を載置する台座部載置工程と、第2接着剤を台座部に塗布する第2接着剤塗布工程と、台座被覆部をレシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、第1接着部および第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、柱状光学部材を配置する柱状光学部材工程とを実行し、各構成部材を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、信頼性、耐候性の高い太陽電池を生産性良く製造することができる太陽電池製造方法を提供することを他の目的とする。
本発明に係る太陽電池は、集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板とを備える太陽電池であって、前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、前記第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と、該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部を備えてあり、前記光学部材は、頂面が底面より大きい柱状とされた柱状光学部材であり、該柱状光学部材は、前記梁状フランジ部の内側先端で固定部によって固定されていることを特徴とする。
この構成により、レシーバ基板、太陽電池素子に対して、第1接着部、台座部を重畳方向で重ねて連結するので、太陽電池素子に対する樹脂封止部および光学部材の位置決めを光軸に対応させた平面方向および重畳方向(高さ方向)で容易かつ高精度に確定して集光された太陽光を効果的に太陽電池素子へ照射し、また、太陽電池素子を外部から遮断して外部からの異物の混入による太陽電池素子への影響を防止することが可能となるので、発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性を向上させた生産性の良い太陽電池とすることができる。また、レシーバ基板、太陽電池素子、第1接着部、台座部に対して第2接着部および台座被覆部を平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めし、第2接着部および台座被覆部(梁状フランジ部および結合用フランジ部)によって台座部を固定し、台座被覆部によって台座部を周囲から保護することが可能となることから、台座部の物理的強度を向上させた信頼性の高い太陽電池とすることができる。また、光学部材(柱状光学部材)を台座部および梁状フランジ部に対して平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めすることが可能となるので、柱状光学部材を太陽電池素子に対して容易かつ高精度に位置決めすることができる。
また、本発明に係る太陽電池では、前記固定部は、前記柱状光学部材が有する光路傾斜面に対向する傾斜を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に嵌合された嵌合固定部であることを特徴とする。
この構成により、梁状フランジ部(嵌合固定部)へ自己整合的に容易かつ高精度に柱状光学部材を位置決めして固定することができる。
また、本発明に係る太陽電池では、前記固定部は、前記柱状光学部材を貫通させて対向する貫通傾斜面を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に立設された縦型固定部であることを特徴とする。
この構成により、柱状光学部材を梁状フランジ部(縦型固定部)へ平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めして固定することができる。
また、本発明に係る太陽電池では、前記柱状光学部材は、前記樹脂封止部と接触していることを特徴とする。
この構成により、柱状光学部材と樹脂封止部との間を封止樹脂で充填し、屈折率の変動を防止して太陽光を効率良く導光することができる。
また、本発明に係る集光型太陽光太陽電池モジュールは、太陽光を集光する集光レンズと、集光された太陽光を受光して光電変換する太陽電池とを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記太陽電池は、本発明に係る太陽電池であることを特徴とする。
この構成により、広い波長領域に対する集光特性を確実に向上させて発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性の高い安価な集光型太陽光発電モジュールとすることができる。
また、本発明に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、前記第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部を備え、頂面が底面より大きい柱状とされた前記光学部材としての柱状光学部材を前記梁状フランジ部の内側先端で固定する固定部を備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、前記第1接着部を形成する第1接着剤を前記レシーバ基板に塗布する第1接着剤塗布工程と、前記第1接着剤に前記台座部を接着して前記レシーバ基板に載置する台座部載置工程と、前記第2接着部を形成する第2接着剤を前記台座部の頂部に塗布する第2接着剤塗布工程と、前記台座被覆部を前記第2接着剤に接着して前記レシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、前記第1接着剤および前記第2接着剤を加熱して前記第1接着部および前記第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、前記梁状フランジ部の前記内側先端に固定部を配置する固定部配置工程と、前記固定部に前記光学部材を配置する光学部材配置工程とを備えることを特徴とする。
この構成により、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第1熱硬化工程、固定部配置工程、光学部材配置工程を実行し、各構成部材(第1接着剤、台座部、光学部材)を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池を生産性良く製造することが可能となる。
また、本発明に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、該第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部と、前記光学部材として柱状とされた柱状光学部材を固定する固定部とを備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、前記第1接着部を形成する第1接着剤を前記レシーバ基板に塗布する第1接着剤塗布工程と、前記第1接着剤に前記台座部を接着して前記レシーバ基板に載置する台座部載置工程と、前記第2接着部を形成する第2接着剤を前記台座部の頂部に塗布する第2接着剤塗布工程と、前記柱状光学部材を貫通させて対向する貫通傾斜面を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に立設された縦型固定部を有する前記台座被覆部を前記第2接着剤に接着して前記レシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、前記第1接着剤および前記第2接着剤を加熱して前記第1接着部および前記第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、前記貫通傾斜面に当接して固定するように前記柱状光学部材を配置する柱状光学部材配置工程と、太陽電池素子を樹脂封止する封止樹脂を第1接着部の内側領域に注入する封止樹脂注入工程とを備えることを特徴とする。
この構成により、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第2接着剤塗布工程、台座被覆部載置工程(固定部配置工程)、柱状光学部材配置工程(光学部材配置工程)、封止樹脂注入工程を実行し、各構成部材(第1接着部、台座部、第2接着部、台座被覆部(固定部=縦型固定部)、樹脂封止部、光学部材(柱状光学部材))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池を生産性良く製造することができる。
本発明に係る太陽電池によれば、レシーバ基板、太陽電池素子に対して、第1接着部、台座部を重畳方向で重ねて連結し、太陽電池素子に対する樹脂封止部および光学部材の位置決めを光軸に対応させた平面方向および重畳方向(高さ方向)で容易かつ高精度に確定して集光された太陽光を効果的に太陽電池素子へ照射し、また、太陽電池素子を外気から遮断して外気による太陽電池素子への影響を防止することが可能となるので、耐熱性、耐候性、信頼性を向上させた生産性の良い太陽電池とすることができるという効果を奏する。
また、本発明に係る集光型太陽光太陽電池モジュールによれば、太陽光を集光する集光レンズと、集光された太陽光を受光して光電変換する太陽電池とを備える集光型太陽光発電モジュールであって、太陽電池は、本発明に係る太陽電池とすることから、広い波長領域に対する集光特性を確実に向上させて発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性の高い安価な集光型太陽光発電モジュールとすることができるという効果を奏する。
また、本発明に係る太陽電池製造方法によれば、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第1熱硬化工程、固定部配置工程、光学部材配置工程を実行し、各構成部材(第1接着剤、台座部、光学部材(柱状光学部材))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池を生産性良く製造することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る太陽電池製造方法によれば、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第2接着剤塗布工程、台座被覆部載置工程(固定部配置工程)、柱状光学部材配置工程(光学部材配置工程)、封止樹脂注入工程を実行し、各構成部材(第1接着部、台座部、第2接着部、台座被覆部(固定部=縦型固定部)、樹脂封止部、柱状光学部材(光学部材))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池を生産性良く製造することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1に係る太陽電池の概略構成の断面状態を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの概略構成の断面状態を模式的に示す断面図である。 図2で示した太陽電池を拡大した概略構成の断面状態を示す拡大断面図である。 図2で示した太陽電池の概略構成を俯瞰した状態で示す斜視図である。 図2で示した太陽電池の太陽電池素子とレシーバ基板の配置状態を示す斜視図である。 図2で示した太陽電池の台座部の概略構成を示す斜視図である。 図6で示した台座部の断面状態を示す断面図である。 図2で示した太陽電池の台座被覆部、固定部、および柱状光学部材の概略構成を示す斜視図である。 図8で示した台座被覆部、固定部、および柱状光学部材の断面状態を示す断面図である。 図2で示したキャップ部の概略構成を示す斜視図である。 図10で示したキャップ部の断面形状を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第1接着部となる第1接着剤を塗布するための準備工程として、レシーバ基板を位置決め治具にセットする状態を示す工程斜視図である。 図13の準備工程でレシーバ基板を位置決め治具にセットした状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第1接着部を塗布する状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で台座部をレシーバ基板に載置した状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第2接着部を台座部に塗布する状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で台座被覆部を台座部に載置した状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で太陽電池素子を樹脂封止する封止樹脂を台座部に注入する状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で縦型固定部の貫通穴に柱状光学部材を挿入した状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で柱状光学部材の頂面に透光性接着剤を塗布する状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第3接着剤を縦型固定部に塗布する状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で透光性保護板を縦型固定部に載置した状態を示す工程斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程でキャップ部を縦型固定部に載置した状態を示す工程斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図1に基づいて、本実施の形態に係る太陽電池およびこの太陽電池を製造する太陽電池製造方法について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る太陽電池の概略構成の断面状態を模式的に示す断面図である。
本実施の形態に係る太陽電池21は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40(柱状光学部材40p)と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22とを備える。
太陽電池21は、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34とを備える。
したがって、レシーバ基板22、太陽電池素子23に対して、第1接着部31、台座部45を重畳方向で重ねて連結するので、太陽電池素子23に対する樹脂封止部34および光学部材40(柱状光学部材40p)の位置決めを光軸Laxに対応させた平面方向および重畳方向(高さ方向)で容易かつ高精度に確定して集光された太陽光Lsを効果的に太陽電池素子23へ照射し、また、太陽電池素子23を外部から遮断して外部からの異物の混入による太陽電池素子への影響を防止することが可能となるので、発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性を向上させた生産性の良い太陽電池21とすることができる。
つまり、本実施の形態に係る太陽電池21では、例えば、光軸Laxに対応させた平面方向および重畳方向で、レシーバ基板22、太陽電池素子23、第1接着部31、台座部45、光学部材40を順に重ねて位置合わせすることが可能となる。
また、本実施の形態に係る太陽電池21は、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32を備え、第2接着部32に接着されてレシーバ基板22と平行な方向で延長された梁状フランジ部30cと、梁状フランジ部30cから外側に延長されて台座部45の外側でレシーバ基板22に連結された結合用フランジ部30dとを有する台座被覆部30bを備える。
したがって、レシーバ基板22、太陽電池素子23、第1接着部31、台座部45に対して第2接着部32および台座被覆部30bを平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めし、第2接着部32および台座被覆部30b(梁状フランジ部30cおよび結合用フランジ部30d)によって台座部45を固定し、台座被覆部30bによって台座部45を周囲から保護することが可能となることから、台座部45の物理的強度を向上させた信頼性の高い太陽電池21とすることができる。
なお、光学部材40は、頂面40aが底面40bより大きい柱状とされた柱状光学部材40pであり、柱状光学部材40pは、梁状フランジ部30cの内側先端で固定部30(嵌合固定部30r)によって固定されている。
したがって、光学部材40(柱状光学部材40p)を台座部45および梁状フランジ部30cに対して平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めすることが可能となるので、柱状光学部材40pを太陽電池素子23に対して容易かつ高精度に位置決めすることができる。
柱状光学部材40pの底面40bは、太陽電池素子23に対応する面積、例えば太陽電池素子23の有効受光面積に対応させる面積としてある。つまり、底面40bは、太陽電池素子23の有効受光面積と同等とすることによって、不要な太陽光Lsの照射を防止することが可能となり、太陽エネルギーによる温度上昇を防止して発電効率を向上させることができる。
また、柱状光学部材40pの頂面40aは、底面40bより大きい面積としてあることから、集光された太陽光Lsを確実に柱状光学部材40pへ入射させることができる。
また、光学部材40(柱状光学部材40p)は、水平方向で、台座部45の外周枠45fの内側領域に配置されることから、台座部45に対して精度良く位置決めすることが可能となる。具体的には、光学部材40(柱状光学部材40p)は、嵌合固定部30r(固定部30)に対して位置決めされ、嵌合固定部30rは、梁状フランジ部30c(台座被覆部30b)に対して位置決めされ、梁状フランジ部30cは、台座部45(レシーバ基板22)に対して位置決めされる。
したがって、固定部30(嵌合固定部30r)は、台座部45を基準にして光学部材40を固定することとなる。つまり、太陽電池21は、台座部45を基準にして光学部材40を固定する固定部30(嵌合固定部30r)を備える。
本実施の形態に係る太陽電池21では、固定部30は、梁状フランジ部30cの内側先端枠30ctに嵌合され柱状光学部材40pを固定する嵌合固定部30rである。したがって、柱状光学部材40pを梁状フランジ部30cへ容易かつ高精度に接着して固定することができる。
嵌合固定部30rの内周は、柱状光学部材40pが有する光路傾斜面40cに対向させて予め傾斜させてあることから、柱状光学部材40pを嵌合固定部30rに対して自己整合的に位置合わせすることが可能となる。なお、嵌合固定部30rは、予め適宜の合成樹脂を用いて成型品としておき、内側先端枠30ctに嵌め込んで形成することが可能である。
太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34は、光学部材40(柱状光学部材40p)とレシーバ基板22の間でレシーバ基板22を被覆して形成される。また、樹脂封止部34は、光学部材40(柱状光学部材40p)の底面40bに接触させてある。つまり、樹脂封止部34と柱状光学部材40p(底面40b)との間の空間領域を完全に封止樹脂34r(樹脂封止部34)で充填する形状としてある。
したがって、光学部材40(柱状光学部材40p)と樹脂封止部34との間の空間領域に存在していた気体(例えば空気)による屈折率の変動を防止して太陽光Lsを効率よく太陽電池素子23へ導光することができる。
本実施の形態に係る太陽電池21を搭載した集光型太陽光発電モジュール20(図2参照)とすることも可能である。なお、集光型太陽光発電モジュール20での太陽電池21の適用の態様は、実施の形態2で詳細を説明する。
本実施の形態に係る太陽電池21を製造する太陽電池製造方法について説明する。なお、製造工程については、実施の形態2で代表的な例を詳細に示すので、本実施の形態では、概略を説明するに留める。
本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34とを備え、第2接着部32に接着されてレシーバ基板22と平行な方向で延長された梁状フランジ部30cと梁状フランジ部30cから外側に延長されて台座部45の外側でレシーバ基板22に連結された結合用フランジ部30dとを有する台座被覆部30bと、頂面40aが底面40bより大きい柱状とされた光学部材40としての柱状光学部材40pを梁状フランジ部30cの内側先端で固定する固定部30(嵌合固定部30r)とを備える太陽電池21を製造する太陽電池製造方法である。
本実施の形態に係る太陽電池製造方法では、第1接着部31を形成する第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤31rに台座部45を接着してレシーバ基板22に載置する台座部載置工程と、第2接着部32を形成する第2接着剤32rを台座部45の頂部45bに塗布する第2接着剤塗布工程と、台座被覆部30bを第2接着剤32rに接着してレシーバ基板22に載置する台座被覆部載置工程と、第1接着剤31rおよび第2接着剤32rを加熱して第1接着部31および第2接着部32を形成する第1熱硬化工程と、固定部30としての嵌合固定部30rを梁状フランジ部30cの内側先端(内側先端枠30ct)に配置する嵌合固定部配置工程(固定部30を配置する固定部配置工程でもある。)と、光学部材40として柱状とされた柱状光学部材40pを嵌合固定部30rに固定させて配置する柱状光学部材配置工程(光学部材40を配置する光学部材配置工程)とを備える。
したがって、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第2接着剤塗布工程、台座被覆部載置工程、嵌合固定部配置工程(固定部配置工程)、柱状光学部材配置工程(光学部材配置工程)を実行するので、各構成部材(第1接着部31、台座部45、第2接着部32、台座被覆部30b、嵌合固定部30r、柱状光学部材40p(光学部材40))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池21を製造することが可能となる。
また、太陽電池素子23を樹脂封止する封止樹脂34rを第1接着部31の内側領域に注入する封止樹脂注入工程とを備えるので、樹脂封止部34を形成することができる。
なお、封止樹脂注入工程を第1接着剤塗布工程の前から柱状光学部材配置工程までの間で実施することができる。好ましくは、第1熱硬化工程で第1接着部31を形成した後から柱状光学部材配置工程までの間で実施する。なお、封止樹脂注入工程の後、封止樹脂34rに対して脱泡処理を施す脱泡処理工程と、封止樹脂34rを加熱して熱硬化させる第2熱硬化工程とを施すことができる。
また、第1接着剤31r、第2接着剤32rをそれぞれ個別に硬化させることも可能である。つまり、第1熱硬化工程では、第1接着部31のみを形成することも可能である。
なお、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、台座部45を基準にして光学部材40を固定する固定部30(嵌合固定部30r)とを備える太陽電池21を製造する太陽電池製造方法でもある。
つまり、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、第1接着部31を形成する第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤31rに台座部45を接着してレシーバ基板22に載置する台座部載置工程と、第1接着剤31rを加熱して第1接着部31を形成する第1熱硬化工程と、固定部30(嵌合固定部30r)に光学部材40(柱状光学部材40p)を配置する光学部材配置工程とを備える。
したがって、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第1熱硬化工程、光学部材配置工程を実行し、各構成部材(第1接着部31、台座部45、光学部材40(柱状光学部材40p))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池21を生産性良く製造することが可能となる。
<実施の形態2>
図2ないし図11に基づいて、本実施の形態に係る太陽電池、集光型太陽光発電モジュールについて説明する。先ず、図2ないし図4で全体像を説明し、図5ないし図11で各構成要素を順次説明する。本実施の形態に係る太陽電池の基本的な構成は、実施の形態1の太陽電池21と同様であるので、符号を援用して適宜説明を省略し、主に異なる事項について説明する。
図2は、本発明の実施の形態2に係る太陽電池および集光型太陽光発電モジュールの概略構成の断面状態を模式的に示す断面図である。
図3は、図2で示した太陽電池を拡大した概略構成の断面状態を示す拡大断面図である。
図4は、図2で示した太陽電池の概略構成を俯瞰した状態で示す斜視図である。
本実施の形態に係る太陽電池21は、集光レンズ50により集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40(柱状光学部材40p)と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22とを備える。
また、太陽電池21は、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34とを備える。
したがって、レシーバ基板22、太陽電池素子23に対して、第1接着部31、台座部45を重畳方向で重ねて連結するので、太陽電池素子23に対する樹脂封止部34および光学部材40(柱状光学部材40p)の位置決めを光軸Laxに対応させた平面方向および重畳方向(高さ方向)で容易かつ高精度に確定して集光された太陽光Lsを効果的に太陽電池素子23へ照射し、また、太陽電池素子23を外部から遮断して外部からの異物の混入による太陽電池素子への影響を防止することが可能となるので、発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、耐候性、信頼性を向上させた生産性の良い太陽電池21とすることができる。
台座部45は、台座部45の底面45cに形成された底面凹部45dとレシーバ基板22との間に配置された第1接着部31によってレシーバ基板22に接着されている。つまり、台座部45の底面凹部45dとレシーバ基板22との間に第1接着部31が形成されている。したがって、第1接着部31を介して台座部45とレシーバ基板22とを精度良く接着して固定することが可能となる。
なお、台座部45は、第1接着部31と同様に枠状とすることが好ましいが、これに限らず、例えば4脚構造のようにすることも可能である。つまり、第1接着部31に対する接着が十分になされ、レシーバ基板22に安定して固定される構造であれば良い。
また、本実施の形態に係る太陽電池21は、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32を備え、第2接着部32に接着されてレシーバ基板22と平行な方向で延長された梁状フランジ部30cと、梁状フランジ部30cから外側に延長されて台座部45の外側でレシーバ基板22に連結された結合用フランジ部30dとを有する台座被覆部30bを備える。
したがって、レシーバ基板22、太陽電池素子23、第1接着部31、台座部45に対して第2接着部32および台座被覆部30bを平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めし、第2接着部32および台座被覆部30b(梁状フランジ部30cおよび結合用フランジ部30d)によって台座部45を固定し、台座被覆部30bによって台座部45を周囲から保護することが可能となることから、台座部45の物理的強度を向上させた信頼性の高い太陽電池21とすることができる。
なお、光学部材40は、頂面40aが底面40bより大きい柱状とされた柱状光学部材40pであり、柱状光学部材40pは、梁状フランジ部30cの内側先端で固定部30(縦型固定部30f)によって固定されている。
したがって、光学部材40(柱状光学部材40p)を台座部45および梁状フランジ部30cに対して平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めすることが可能となるので、柱状光学部材40pを太陽電池素子23に対して容易かつ高精度に位置決めすることができる。
また、光学部材40(柱状光学部材40p)は、水平方向で、台座部45の外周枠45fの内側領域に配置されることから、台座部45に対して精度良く位置決めすることが可能となる。具体的には、光学部材40(柱状光学部材40p)は、縦型固定部30f(固定部30)に対して位置決めされ、縦型固定部30fは、梁状フランジ部30c(台座被覆部30b)に対して位置決めされ、梁状フランジ部30cは、台座部45(レシーバ基板22)に対して位置決めされる。
したがって、固定部30(縦型固定部30f)は、台座部45を基準にして光学部材40を固定することとなる。つまり、太陽電池21は、台座部45を基準にして光学部材40を固定する固定部30(縦型固定部30f)を備える。
本実施の形態に係る太陽電池21では、固定部30は、柱状光学部材40pを貫通させて対向する貫通傾斜面30sを有し梁状フランジ部30cの内側先端枠30ctに立設された縦型固定部30fである。したがって、柱状光学部材40pを梁状フランジ部30c(縦型固定部30f)へ平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めして固定することができる。
太陽電池21は、柱状光学部材40pの頂面40aを覆って縦型固定部30fに固定された透光性保護板41を備える。したがって、透光性保護板41を柱状光学部材40pへ平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めして固定することができるので、太陽光Lsを柱状光学部材40pへ効率よく導光し、柱状光学部材40pと縦型固定部30fとの間の間隙を外部から遮断することが可能となり、太陽電池素子23および柱状光学部材40pを外部環境から確実に保護し、信頼性を向上させた太陽電池21とすることができる。
透光性保護板41は、縦型固定部30fの頂部30hに形成された第3接着部33に接着されている。したがって、縦型固定部30fに対して透光性保護板41を平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めし、透光性保護板41と縦型固定部30fとを隙間無く固定することが可能となるので、柱状光学部材40pを外部環境から遮断して異物の影響を防止することができる。
また、太陽電池21は、透光性保護板41の外周端を覆う窓枠60bを有し縦型固定部30fに連結されたキャップ部60を備える。したがって、透光性保護板41に対してキャップ部60を平面方向および重畳方向で容易かつ高精度に位置決めして固定することができるので、透光性保護板41を固定し、縦型固定部30fの頂部30hの外周端を保護して、透光性保護板41の機械的強度を確保し、信頼性を向上させた太陽電池21とすることができる。
キャップ部60(図4参照)は、枠部60cから延長された爪部60dを縦型固定部30fに形成された係止用凹部30kに嵌めこんで係止することによって結合される。また、窓枠60b(キャップ部60)は、第3接着部33を太陽光Lsから遮光する形状とされている。第3接着部33が太陽光Lsに照射されることを防止できるので、第3接着部33(第3接着剤33r)の劣化を防止することができる。
したがって、太陽電池素子23および柱状光学部材40pを外部から遮断することが可能となるので、太陽電池素子23および柱状光学部材40pに対する外部からの異物(雨水や砂塵など)の混入を防止し、また、柱状光学部材40pにより広い波長領域に対する集光特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させた耐熱性、信頼性、耐候性の高い安価な太陽電池21とすることができる。
つまり、太陽電池素子23へ照射する太陽光Lsを柱状光学部材40pによって導光することから、広い波長領域に対する集光特性を向上させることが可能となる。また、太陽電池素子23および柱状光学部材40pの外周を縦型固定部30f、台座部45、透光性保護板41で覆うことから、太陽電池素子23および柱状光学部材40pに対する外部からの不要な影響を排除することが可能となり、集光特性、信頼性を向上させることが可能となる。
なお、透光性保護板41は、透光性接着層36を介して柱状光学部材40pの頂面40aに接着されている。したがって、透光性保護板41と柱状光学部材40pとの間の間隙(空間領域)を排除して透光性保護板41と柱状光学部材40pとの間での屈折率の変動を抑制し、太陽光Lsを効率良く太陽電池素子23へ導光することが可能となる。
柱状光学部材40pを例えばガラスで形成したときの屈折率n=1.5、透光性保護板41を例えばガラスで形成したときの屈折率n=1.5に対して、透光性接着層36をシリコーン樹脂で形成したときの屈折率n=1.3となる。
したがって、柱状光学部材40pと透光性接着層36との間、透光性接着層36と透光性保護板41との間では、屈折率に大きな差が生じない。透光性保護板41と柱状光学部材40pとの間で屈折率に大きな差が生じないことから、透光性保護板41へ入射した太陽光Lsは、効率よく柱状光学部材40p(頂面40a)へ入射することができる。つまり、透光性保護板41へ入射した太陽光Lsを効率良く太陽電池素子23(有効受光領域)へ照射させることができる。
縦型固定部30fは、台座部45の頂部45bと縦型固定部30fが立設された梁状フランジ部30cとの間に配置された第2接着部32によって台座部45に接着されている。つまり、台座部45の頂部45bと縦型固定部30fとの間に第2接着部32が形成されている。
したがって、第2接着部32を介して縦型固定部30fと台座部45とを隙間無く接着して固定することが可能となるので、縦型固定部30fと台座部45との間を通って太陽電池素子23および柱状光学部材40pに対する異物が侵入することを防止することができる。
縦型固定部30fは、柱状光学部材40pの頂面40aに隣接する側面(光路傾斜面40c)を貫通傾斜面30sによって当接して保持する。また、縦型固定部30fは、台座被覆部30b(梁状フランジ部30cおよび結合用フランジ部30d)と一体化されている。また、第2接着部32は、台座被覆部30b(梁状フランジ部30c)と台座部45との間に配置されている。
したがって、台座被覆部30b(結合用フランジ部30d)を介して縦型固定部30fおよび台座部45からの熱を効率的にレシーバ基板22へ放熱し、また、台座被覆部30bを介してレシーバ基板22に縦型固定部30fを位置決めして固定することが可能となるので、放熱性および物理的強度を向上させることができる。
また、台座被覆部30bは、縦型固定部30fから延長され梁状に配置された梁状フランジ部30cと、レシーバ基板22に当接するように梁状フランジ部30cから折り曲げて配置された結合用フランジ体30dとを備える。
したがって、縦型固定部30fの設計自由度を向上させて縦型固定部30fを最適な形状にし、縦型固定部30f(固定部30)をレシーバ基板22に確実に結合させることが可能となる。
柱状光学部材40pの底面40bは、太陽電池素子23に対応する面積、例えば太陽電池素子23の有効受光面積に対応させる面積としてある。つまり、底面40bは、太陽電池素子23の有効受光面積と同等とすることによって、不要な太陽光Lsの照射を防止することが可能となり、太陽エネルギーによる温度上昇を防止して発電効率を向上させることができる。
また、柱状光学部材40pの頂面40aは、底面40bより大きい面積としてあることから、集光された太陽光Lsを確実に柱状光学部材40pへ入射させることができる。
透光性保護板41は、縦型固定部30fの頂部30hと透光性保護板41との間に配置された第3接着部33によって縦型固定部30fに接着されている。つまり、縦型固定部30fと透光性保護板41との間に第3接着部33が形成されている。
したがって、第3接着部33を介して透光性保護板41と縦型固定部30fとを隙間無く固定することが可能となるので、柱状光学部材40pを外部環境から遮断し異物が柱状光学部材40pに対して影響することを防止することができる。
太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34は、光学部材40(柱状光学部材40p)とレシーバ基板22の間でレシーバ基板22を被覆して形成される。また、樹脂封止部34は、端部を第1接着部31で囲まれている。
したがって、台座部45(第1接着部31)の内側でレシーバ基板22の表面に配置された部材(例えば、太陽電池素子23、バイパスダイオード24、ワイヤ29(図5参照)、配線部材)を確実に被覆して保護(絶縁)することが可能となることから、絶縁性、耐候性を向上させて信頼性を向上させることができる。
また、樹脂封止部34は、柱状光学部材40pの底面40bに接触させてある。つまり、底面40b(柱状光学部材40p)は、樹脂封止部34に浸かる状態とされている。したがって、柱状光学部材40pと樹脂封止部34との間の気体を排除して柱状光学部材40pと樹脂封止部34との間での屈折率の変動を抑制し、太陽光Lsを効率よく太陽電池素子23へ導光することができる。
つまり、柱状光学部材40pおよび樹脂封止部34の組み合わせによって、頂面40aへ入射し、柱状光学部材40pを進行し、底面40bから太陽電池素子23に向けて照射される太陽光Lsを効率良く太陽電池素子23に照射することが可能となり、発電効率を向上させることができる。
柱状光学部材40pは、例えば耐熱性のあるガラスで形成してあり、底面40bは、台座部45に内包された樹脂封止部34に例えば0.3mmないし0.5mm浸かる状態とされている。具体的な例では、柱状光学部材40p(例えばガラス)の屈折率n=1.5、樹脂封止部34を例えばシリコーン樹脂で形成したときの屈折率n=1.3となる。
したがって、柱状光学部材40pの屈折率n=1.5に対して、空気の屈折率n=1と屈折率の差が大きくなることから、柱状光学部材40p内に入射した太陽光Lsを光路傾斜面40cで効率的に全反射させながら、柱状光学部材40pの先端(底面40b)まで太陽光Lsを効率よく進行させることが可能となる。
また、柱状光学部材40pと樹脂封止部34との間では、屈折率に大きな差が生じないことから、柱状光学部材40pの中を全反射しながら底面40bに進行してきた太陽光Lsは、樹脂封止部34を介して太陽電池素子23(有効受光領域)へ効率よく照射することができる。
つまり、樹脂封止部34および柱状光学部材40pの組み合わせによって、2次光学系(柱状光学部材40pを含む導光路)での屈折率の調整、統一が容易となり、集光レンズ50によって集光された太陽光Lsを太陽電池素子23に効率よく入射させることが可能となり、太陽電池21の発電効率を高効率化することができる。
結合用フランジ体30d(台座被覆部30b、縦型固定部30f)は、レシーバ基板22に形成された取り付け穴22hに位置合わせして形成された台座被覆部取り付け穴30jを備える。また、取り付け穴22hおよび台座被覆部取り付け穴30jは、それぞれ2個形成され、レシーバ基板22と縦型固定部30fとを自己整合的に位置決めできる構成としてある。
つまり、縦型固定部30fは、レシーバ基板22に対して高精度に作業性良く位置決めされ、固定用部材54h(例えばリベット)によって相互の位置関係を固定することができる。
したがって、縦型固定部30fをレシーバ基板22に対して容易かつ高精度に位置決めして強固に保持することが可能となるので、柱状光学部材40pを太陽電池素子23に対して容易かつ高精度に位置決めして強固に保持することができ、また、広い波長領域に対する集光特性を向上させて発電効率および発電電力を向上させることにより、耐熱性、信頼性、耐候性の高い安価な太陽電池21とすることができる。
本実施の形態では、太陽電池21に加え、太陽電池21を搭載した集光型太陽光発電モジュール20についても併せて説明する(図2参照)。なお、上述したとおり、実施の形態1に係る太陽電池21も、本実施の形態と同様にして集光型太陽光発電モジュール20とすることが可能である。
本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール20は、太陽光Lsを集光する集光レンズ50と、集光された太陽光Lsを受光して光電変換する太陽電池21とを備える。したがって、広い波長領域に対する集光特性を確実に向上させて発電効率および発電電力を向上させ、耐熱性、信頼性、耐候性の高い安価な集光型太陽光発電モジュール20とすることができる。
集光型太陽光発電モジュール20は、集光レンズ50を保持して太陽電池21と集光レンズ50とを相互に位置決めするレンズフレーム51を備える。集光レンズ50は、レンズフレーム51の側部頂面に固定用部材55t(例えばネジ)で固定されている。
また、太陽電池21(レシーバ基板22)は、取り付け穴22h、台座被覆部取り付け穴30jを貫通する固定用部材54hによって放熱フィン53に締結され、放熱フィン53は、固定用部材54p(例えばネジ)によってベースプレート52に締結されている。ベースプレート52は、固定用部材55b(例えばネジ)によってレンズフレーム51のフレーム底部51bに固定されている。
つまり、太陽電池21は、放熱フィン53、ベースプレート52を介してレンズフレーム51(フレーム底部51b)に固定されている。したがって、集光レンズ50および太陽電池21は、光軸Lax上に容易かつ高精度に位置決めされ、集光された太陽光Lsは、レンズフレーム51のフレーム底部51bに開口された透過窓51wを介して太陽電池21へ高精度に入射する。
また、レシーバ基板22は、取り付け穴22hに挿入された固定用部材54hによって放熱フィン53に連結され一体化されている。また、放熱フィン53は、櫛の歯状とされている。したがって、レシーバ基板22の裏面に連結された放熱フィン53は、集光された太陽光Lsに起因してレシーバ基板22で発生した熱を外部へ効率良く放熱することが可能となり、太陽電池素子23の発電効率および信頼性をさらに向上させることができる。なお、放熱フィン53は、軽量化を図るためにアルミニウムで製作されている。
集光レンズ50は、両凸レンズ、平凸レンズ、フレネルレンズなど種々の形状とすることが可能である。また、集光レンズ50の材質としては、太陽電池素子23の感度波長光での透過率が高く、耐候性を有するものが良い。例えば、通常の太陽光発電モジュールなどに一般的に使用される白板ガラス、耐候性グレードのアクリル、ポリカーボネートなどを適用することが可能である。
なお、集光レンズ50の材料は、これらの材料に限定されるものではなく、これらの材料を複層構成としたものでも良い。また、集光レンズ50やその他の部材の紫外線劣化を防ぐ目的で、適当な紫外線吸収剤をこれらの材料に添加することも可能である。
図5は、図2で示した太陽電池の太陽電池素子とレシーバ基板の配置状態を示す斜視図である。
太陽電池素子23は、放熱の均一性を考慮してレシーバ基板22の中央部に配置される。また、太陽電池素子23に対してバイパスダイオード24が並列に接続してある。バイパスダイオード24は、太陽光Lsが遮断したときなどに太陽電池素子23が抵抗として動作する場合の電流経路を確保するものである。
例えば複数の太陽電池素子23を接続して集光型太陽光発電モジュール20を構成した場合、バイパスダイオード24は、特定の太陽電池素子23が発電機能を果たさないときでも全体として発電機能を維持できる構成とするものである。
太陽電池素子23は、例えばSi、あるいはGaAs系の化合物半導体を用いて公知の半導体製造プロセスによりPN接合、電極などを形成してある。使用する太陽電池材料の削減を図ることにより、材料コストを下げるなどの観点から、ウエハー状態でプロセス処理を施し、太陽電池素子23として形成した後、4〜6mm角程度のチップに分離してある。太陽電池素子23は、電極としてチップの基板側の基板電極(不図示)およびチップの表面側の表面電極(不図示)を備える。
レシーバ基板22は、例えばベース基台22a、ベース基台22aに積層された中間絶縁層、中間絶縁層に積層された銅製の第1接続パターン25および第2接続パターン26を備える。また、レシーバ基板22は、第1接続パターン25および第2接続パターン26を保護する表面保護層27を備える。
第1接続パターン25を被覆する表面保護層27は、外部端子(不図示)が接続される第1取り出し電極25aの領域、太陽電池素子23およびバイパスダイオード24が実装される領域で除去されており、第1接続パターン25の銅(導体)が直接外部に露出する状態とされている。
同様に、第2接続パターン26を被覆する表面保護層27は、外部端子(不図示)が接続される第2取り出し電極26aの領域、太陽電池素子23の表面電極およびバイパスダイオード24の表面電極にワイヤ29を介して接続されるワイヤ接続部26bの領域で除去されており、第2接続パターン26の銅(導体)が直接外部に露出する状態とされている。
レシーバ基板22は、例えば4mm〜6mm程度の太陽電池素子23に対して、例えば24mm〜60mm角とされる。レシーバ基板22の厚さは、放熱性を考慮して例えば0.6mm〜3mm程度としてある。また、ベース基台22aは、例えばアルミニウムやセラミックで構成され、放熱性を向上させると共に軽量化を可能としてある。
レシーバ基板22の対角線上に一対で形成された取り付け穴22hは、上述した固定用としての機能に加え、後の処理工程でレシーバ基板22を各製造装置(不図示)にセットする際の位置決め用としても機能する。
図6は、図2で示した太陽電池の台座部の概略構成を示す斜視図である。
図7は、図6で示した台座部の断面状態を示す断面図である。
台座部45は、レシーバ基板22に当接する底面45cに形成された底面凹部45dを有する。底面凹部45dは、台座部45の枠状底面の内側角部を例えば面取りして形成されている。
台座部45は、上述したとおり、底面凹部45dに充填された第1接着部31によってレシーバ基板22に接着されている。したがって、台座部45をレシーバ基板22に容易かつ高精度に作業性良く固定(接着)することが可能となる。
また、台座部45は、柱状光学部材40pを内包する貫通開口部45aを構成するように枠状にされ、梁状フランジ部30cに対向する枠状の頂部45bを有する。頂部45bは、台座部45の頂面の外側角部に段差を設けて切り欠きとしてあり、第2接着部32を高精度に位置決めして形成することができる。上述したとおり、台座部45は、頂部45bに充填(形成)された第2接着部32によって梁状フランジ部30cと接着される。
したがって、レシーバ基板22と台座部45との間、台座部45と梁状フランジ部30cとの間は、いずれも隙間の無い密閉性の優れた構成となる。また、梁状フランジ部30cは、第2接着部32により台座部45に接着されることから、確実かつ強固に固定される。
台座部45は、太陽電池素子23、バイパスダイオード24、ワイヤ接続部26bを内包する枠状とされ、一辺が18mm〜20mmの枠状の形状を有し、厚さ(高さ)は8mm程度としてある。なお、台座部45は、枠状として示すが、上述したとおり、例えば、4脚構造として4脚部分でレシーバ基板22に当接させることも可能である。
台座部45は、レシーバ基板22の表面に配置されて外部電極として機能する第1接続パターン25および第2接続パターン26に対して接触する恐れがあることから、台座部45を通じて第1接続パターン25および第2接続パターン26の間で電流が流れないようにする必要がある。したがって、台座部45は、ポリカーボネートなどの絶縁性樹脂で作製される。
図8は、図2で示した太陽電池の台座被覆部、固定部、および柱状光学部材の概略構成を示す斜視図である。
図9は、図8で示した台座被覆部、固定部、および柱状光学部材の断面状態を示す断面図である。
台座被覆部30bは、梁状フランジ部30cと結合用フランジ部30dとを備え、梁状フランジ部30cの先端(内側先端枠30ct)には、固定部30としての縦型固定部30fが形成されている。
つまり、縦型固定部30fは、台座被覆部30b(梁状フランジ部30c、結合用フランジ部30d)に連結されていることから、機構的に安定した状態でレシーバ基板22に固定される。したがって、柱状光学部材40pの重心位置の影響を排除して柱状光学部材40pを安定的に保持することが可能となる。
台座被覆部30bと縦型固定部30fとは、一体化され、例えばアルミニウム合金で形成してある。つまり、台座被覆部30b、縦型固定部30fは、金属製である。したがって、台座被覆部30bおよび縦型固定部30fの機械的強度および放熱性を向上させることが可能となるので、柱状光学部材40pを安定性良く確実に保持し、柱状光学部材40pでの蓄熱を防止して、発電効率および信頼性を向上させることができる。
縦型固定部30fの枠状外形の一辺は、例えば17mm、高さは、例えば10mmであり、結合用フランジ体30dから縦型固定部30fの頂面までの高さは、例えば20mmとしてある。
柱状光学部材40pは、側面に傾斜を有する四角柱としてあり、頂面40aおよび底面40bは、中心が一致する四辺形とされている。したがって、柱状光学部材40pは、底面40bと底面40bより大きく形成された頂面40aとで画定される4つの光路傾斜面40cを有する。柱状光学部材40pは、光路傾斜面40cを有するので、集光された太陽光Lsを効率的に太陽電池素子23へ導光して照射する導光路となる。
縦型固定部30fは、柱状光学部材40p(両方の端面の面積が異なる四角柱)を貫通させ、光路傾斜面40cに当接(密着)する貫通傾斜面30sを有する貫通穴30eを備える。つまり、光路傾斜面40cと貫通傾斜面30sとは、同じ傾斜角としてある。したがって、柱状光学部材40pは、テーパ嵌合により、梁状フランジ部30c(貫通穴30e、縦型固定部30f)に対して自己整合的に位置合わせして嵌合され、高精度に位置決めを行うことができる。
また、縦型固定部30f(貫通傾斜面30s)と柱状光学部材40p(光路傾斜面40c)とは、相互に密接して強固に連結され、集光された太陽光Lsを太陽電池素子23へ高精度に照射させて集光特性を向上させ、発電効率を向上させることができる。
なお、貫通穴30e(貫通傾斜面30s)は、柱状光学部材40p(光路傾斜面40c)の上部位置(頂面40a側)に当接させてある。したがって、柱状光学部材40pの重心位置に無関係に安定的に固定することが可能となる。
縦型固定部30fの頂部30hは、第3接着部33を高精度に形成するため溝状凹部を有し、また、透光性保護板41の位置決めを容易にするための位置決め段差30mが枠状に形成されている。したがって、第3接着部33(図3参照)を容易かつ高精度に形成し、透光性保護板41を容易かつ高精度に配置することができる。
貫通穴30eは、四角柱(柱状光学部材40p)の角部(光路傾斜面40cが相互に交差して構成する4隅)に対応して形成された貫通溝部30gを有する。したがって、貫通溝部30gは、柱状光学部材40pの角部の損傷を防止し、太陽電池素子23から頂面40aに至る空気の通路を構成することが可能となることから、樹脂封止部34を形成するときに充填した封止樹脂34r(図19参照)に対する脱泡処理によって発生した気泡を外部へ効果的に放出することができる。
また、貫通溝部30gは、稼動中に太陽電池素子23から頂面40aに至る対流を発生させることができるので、放熱性を向上させることができる。また、貫通傾斜面30sにも貫通溝部30gと同様に幅広の溝を形成し、光路傾斜面40cでの全反射を効果的に発生させるようにしてある。
柱状光学部材40pでは、太陽光Lsが入射される頂面40aを底面40bに対して大きくしてあることから、集光レンズ50と太陽電池21(頂面40a)との位置ズレに対してマージンを大きくすることが可能となり、発電効率および発電電力を向上させることができる。
つまり、高い位置精度と安定性を有する導光路(柱状光学部材40p)を確保して広い波長領域で太陽光Lsを高精度に集光できる集光特性が得られ、集光特性および放熱性を向上させ、集光された太陽光Lsの位置ズレによって生じる発電効率の低減および温度上昇を防止して発電電力を向上させ、耐熱性、信頼性、耐候性を向上させることができる。
図10は、図2で示したキャップ部の概略構成を示す斜視図である。
図11は、図10で示したキャップ部の断面形状を示す断面図である。
キャップ部60(窓枠60b)は、第3接着部33を太陽光Lsから遮光する形状とされている。したがって、第3接着部33が太陽光Lsに照射されることを防止できるので、第3接着部33(第3接着剤33r)の劣化を防止することができる。
なお、キャップ部60は、第3接着部33に接着され第3接着部33に対する太陽光Lsを遮光する平面部60aを備え、また、縦型固定部30f(図9)の頂部30hに対する太陽光Lsを遮光する枠部60cを平面部60aに隣接させて備える。平面部60aは、頂面40aの外周より内側に太陽光Lsが入射されるように開口された窓枠60bを中央に有する。枠部60cは、平面部60aの端に対して立設され縦型固定部30fの頂部30hを囲む形状とされている。
つまり、キャップ部60(平面部60aおよび枠部60c)は、断面L型の形状を構成し、太陽光Lsが第3接着部33に直接照射しない形状としてある。なお、キャップ部60は、1辺が例えば20mmの額縁状の形状とされ、平面部60aおよび枠部60cの厚さは1.5mm程度としてある。
キャップ部60は、金属(例えばアルミニウム合金)で形成されている。したがって、キャップ部60は、機械的強度および放熱性が高くなることから、透光性保護板41、縦型固定部30fの表面が太陽光Lsによって劣化、あるいは焼けを発生することを防止し、透光性保護板41、縦型固定部30fを物理的に保護することが可能となるので、発電効率および信頼性の優れた太陽電池21を提供することができる。
また、枠部60cを延長して形成された爪部60dが対向する2ヶ所に設けられ、縦型固定部30fに設けられた係止用凹部30k(図4)に係止される構成としてある。係止用凹部30kに爪部60dを引っ掛けることにより、縦型固定部30fの頂部30hの外側にキャップ部60を係止して固定することができる。
<実施の形態3>
図12ないし図24、および図5に基づいて、本実施の形態に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法について説明する。
本実施の形態に係る太陽電池21は、実施の形態1、実施の形態2で説明した太陽電池21(特に実施の形態2に係る太陽電池21)と同一であるので適宜符号を援用し、主に異なる事項について説明する。
つまり、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34と、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32とを備え、第2接着部32に接着されてレシーバ基板22と平行な方向で延長された梁状フランジ部30cと梁状フランジ部30cから外側に延長されて台座部45の外側でレシーバ基板22に連結された結合用フランジ部30dとを有する台座被覆部30bと、光学部材40として柱状とされた柱状光学部材40pを固定する固定部30とを備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法である。
本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、以下に説明する、第1接着剤塗布工程と、台座部載置工程と、第2接着剤塗布工程と、台座被覆部部載置工程(固定部配置工程)と、第1熱硬化工程と、封止樹脂注入工程と、柱状光学部材搭載工程(光学部材配置工程)と、脱泡処理工程と、第2熱硬化工程と、透光性接着樹脂塗布工程と、第3接着剤塗布工程と、透光性保護板載置工程と、第3熱硬化工程と、キャップ部載置工程とを備える。
図12は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池を製造する太陽電池製造方法の製造工程を示すフローチャートである。
本実施の形態に係る太陽電池21を製造する太陽電池製造方法は、以下のステップS1ないしステップS15を備えている。各ステップに対応する図(図5、図13ないし図24)を参照して説明する。
ステップS1(図5):
レシーバ基板22に太陽電池素子23を実装する(太陽電池素子実装工程)。
先ず、レシーバ基板22を準備する。レシーバ基板22には、第1接続パターン25、第2接続パターン26が形成してあり、表面は表面保護層27で保護(絶縁)されている。第1接続パターン25には、太陽電池素子23のチップ基板(基板電極:不図示)、バイパスダイオード24のチップ基板(基板電極:不図示)が接着(ダイボンド)される。太陽電池素子23、バイパスダイオード24が接続される領域、外部端子が接続される第1取り出し電極25a、第2取り出し電極26a、ワイヤ接続部26bに対応する領域では、表面保護層27は予め除去されている。
レシーバ基板22の太陽電池素子23を接続する領域(中央部分)に、太陽電池素子23をハンダ付けして載置する。同様に、太陽電池素子23に対して一定の距離を置いたバイパスダイオードを接続する領域(レシーバ基板22の中央部分より少しずれた部分)に、バイパスダイオード24をハンダ付けして載置する。
次に、太陽電池素子23の表面電極(不図示)に対して例えば4本のワイヤ29の一方を、バイパスダイオード24の表面電極(不図示)に対して例えば2本のワイヤ29の一方をそれぞれ接続する。各ワイヤ29の他方を第2接続パターン26が露出されているワイヤ接続部26bにそれぞれ接続する。
なお、取り付け穴22hによって、レシーバ基板22を適宜位置決めしておくことが可能である。
ステップS2(図13〜図15):
図13、図14の準備工程の後、第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する(図15。第1接着剤塗布工程)。
図13は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第1接着部となる第1接着剤を塗布するための準備工程として、レシーバ基板を位置決め治具にセットする状態を示す工程斜視図である。
図14は、図13の準備工程でレシーバ基板を位置決め治具にセットした状態を示す工程斜視図である。
レシーバ基板22に太陽電池素子23、バイパスダイオード24を実装した後、レシーバ基板22に設けた取り付け穴22hを位置決め治具70に設けた位置決めピン71に合わせながら取り付ける。
つまり、位置決め治具70の位置決めピン71に対する取り付け穴22hを位置決めの基準として、台座被覆部30b(結合用フランジ部30d)の台座被覆部取り付け穴30jを位置決めすることが可能となることから、レシーバ基板22に対して台座被覆部30bを容易かつ高精度に作業性良く位置決めすることができる。
図15は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第1接着部を塗布する状態を示す工程斜視図である。
台座部45とレシーバ基板22とを接着する第1接着部31を形成する第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する(第1接着剤塗布工程)。
レシーバ基板22をセットした位置決め治具70を第1接着剤ディスペンサー61のテーブル(不図示)の所定位置にセットし、レシーバ基板22の所定位置(底面凹部45d(図7参照)に対応する位置。適宜のマークを予め形成しておくことも可能である。)に第1接着部31を形成する所定形状となるように第1接着剤31rを塗布する。
つまり、太陽電池素子23、バイパスダイオード24を載置したレシーバ基板22の表面の決められた位置に白色のシリコーン樹脂(第1接着剤31r)を決められた形状(枠形状、断面の幅、断面の高さ)で塗布する。
ステップS3(図16):
図16は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で台座部をレシーバ基板に載置した状態を示す工程斜視図である。
第1接着剤31rに台座部45を接着してレシーバ基板22に載置する(台座部載置工程)。
レシーバ基板22に対する台座部45の載置は、レシーバ基板22の中央に台座部45の中央が来るように調整しながら位置決めして行う。また、第1接着剤31rは、底面凹部45dを充填する形状で塗布してある。したがって、第1接着剤31rは、底面凹部45dを充填する形態となり、台座部45をレシーバ基板22に対して強固に接着(固定)する第1接着部31を形成する。
また、台座部45は、内側に貫通開口部45aを備え、貫通開口部45aは、太陽電池素子23およびバイパスダイオード24、ワイヤ接続部26bを内包する形状としてある。したがって、台座部45は、太陽電池素子23、バイパスダイオード24、ワイヤ接続部26bを周囲環境から保護することが可能となる。
第1接着剤31r(第1接着部31)は、樹脂(樹脂封止部34を構成する封止樹脂)や気体などの充填材を封止する為の塞き止材(ダム材)としての機能を果たす。したがって、枠状台座部45は、額縁状に形成されて底面45cがレシーバ基板22に枠状に直接当たって接着されるような構造である必要はない。つまり、枠状台座部45は、光学部材40の焦点距離を規定できるように底面45cの少なくとも一部がレシーバ基板22に対して直接当たるように接着されていればよい。
例えば、台座部45が方形の場合(図16)、四隅の角の部分でレシーバ基板22側に突出した脚状部を備え、該脚状部の底面がレシーバ基板22に直接当たるように接着する構成(変形例)とすることが可能である。好ましくは、第1接着剤31rを圧着することで台座部45とレシーバ基板22との間に形成された隙間を第1接着剤31rで埋めて第1接着部31を構成すればよく、少なくとも樹脂封止部34と台座部45を用いて周囲環境に対する密閉空間が出来上がればよい。
これにより、太陽電池素子23を封止する透光性の高い樹脂(樹脂封止部34)と、周辺に引き出された第1接続パターン25の第1取り出し電極25a、第2接続パターン26の第2取り出し電極26aに対する封止樹脂(不図示)とを分離して適用することができ、高価な透光性の高い樹脂を狭い空間に隔離、限定して製造することが可能となるので、発電能力を劣化させることなく、太陽電池21を安価に製造することが可能になる。
ステップS4(図17):
図17は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第2接着部を台座部に塗布する状態を示す工程斜視図である。
台座被覆部30bと台座部45とを接着する第2接着部32を形成する第2接着剤32rを台座部45の頂部45bに塗布する(第2接着剤塗布工程)。
レシーバ基板22をセットした位置決め治具70を第2接着剤ディスペンサー62のテーブル(不図示)の所定位置にセットし、レシーバ基板22に載置され接着された台座部45の頂部45bに第2接着部32を形成する所定形状となるように第2接着剤32rを塗布する。
つまり、頂部45bに第2接着剤32rを決められた形状(枠形状、断面の幅、断面の高さ)で塗布する。なお、第1接着剤31rと第2接着剤32rとは同一の樹脂としても良く、また、第1接着剤ディスペンサー61と第2接着剤ディスペンサー62とは同一の装置を適用しても良い。
ステップS5(図18):
図18は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で台座被覆部を台座部に載置した状態を示す工程斜視図である。
第2接着剤ディスペンサー62のテーブルに載置した状態を維持して、台座被覆部30bをレシーバ基板22(つまり、台座部45の第2接着剤32r)に載置する(台座被覆部載置工程)。
つまり、柱状光学部材40pを貫通させて対向する貫通傾斜面30sを有し梁状フランジ部30cの内側先端枠30ct(図9参照)に立設された固定部30としての縦型固定部30fを有する台座被覆部30bを第2接着剤32rに接着してレシーバ基板22に載置する(台座被覆部載置工程。あるいは、固定部30を配置する固定部配置工程でもある。)。
位置決め治具70に設けた位置決めピン71に対して、台座被覆部30bの結合用フランジ体30dに形成された台座被覆部取り付け穴30jを自己整合的に嵌め込むことにより、レシーバ基板22に対して台座被覆部30bを容易かつ高精度に位置決めすることが可能となる。また、頂部45bには、第2接着剤32rが第2接着剤塗布工程(ステップS4)で塗布してあることから、台座被覆部30bと台座部45(頂部45b)とは、相互に接着され、強固に固定される状態となる。
ステップS6:
第1接着剤31rおよび第2接着剤32rを加熱して熱硬化させ第1接着部31および第2接着部32を形成する(第1熱硬化工程)。
つまり、レシーバ基板22を第2接着剤ディスペンサー62のテーブルから取り外し、オーブン(不図示)に収容した状態で、第1接着剤31rおよび第2接着剤32rを例えば150℃30分で加熱して熱硬化させる。第1接着剤31rおよび第2接着剤32rの熱硬化によって、レシーバ基板22と台座部45は、第1接着部31によって一体化(隙間無く結合)され、台座部45と台座被覆部30bは、第2接着部32によって一体化され、隙間無く結合される。
ステップS7(図19):
図19は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で太陽電池素子を樹脂封止する封止樹脂を台座部に注入する状態を示す工程斜視図である。
太陽電池素子23を樹脂封止する封止樹脂34rを台座部45(第1接着部31)の内側領域に注入する(封止樹脂注入工程)。
レシーバ基板22をセットした位置決め治具70を封止樹脂ディスペンサー63のテーブル(不図示)の所定位置にセットし、所定量の封止樹脂34rを縦型固定部30f(固定部30)の貫通穴30eを介して注入する。
封止樹脂34rとしては、高い透光性を有するシリコーン樹脂を適用する。また、注入量は、柱状光学部材40を縦型固定部30fの貫通穴30eに嵌め込んだ際、柱状光学部材40の先端(底面40b)が注入した封止樹脂34r(樹脂封止部34)の表面に対して0.3mm〜0.5mm程度被覆(浸漬)される高さとなる程度とする。
ステップS8(図20):
図20は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で縦型固定部の貫通穴に柱状光学部材を挿入した状態を示す工程斜視図である。
縦型固定部30fの貫通穴30eに柱状光学部材40を挿入する(柱状光学部材配置工程)。つまり、貫通傾斜面30sに当接して固定するように柱状光学部材40pを配置する(光学部材40を配置し光学部材配置工程でもある。)。柱状光学部材40fが縦型固定部30f(貫通穴30e)に挿入されたとき、柱状光学部材40の底面40bは、封止樹脂34rによって被覆される。
封止樹脂ディスペンサー63のテーブルに載置した状態を維持して、柱状光学部材40fを縦型固定部30f(台座被覆部30b)に嵌合させる。上述したとおり、柱状光学部材40(光路傾斜面40c)は、縦型固定部30f(貫通穴30e、貫通傾斜面30s)と自己整合するように形成されていることから、容易かつ高精度に柱状光学部材40を台座被覆部30b(縦型固定部30f)に結合(当接)させることが可能となる。
ステップS9:
封止樹脂34rに対して脱泡処理を施す(脱泡処理工程)。
柱状光学部材40pを縦型固定部30fの貫通穴30e(台座被覆部30b)に嵌め込んだ状態で、レシーバ基板22を封止樹脂ディスペンサー63のテーブルから取り出し、真空デシケータ(不図示)に収容した状態で、真空ポンプ(不図示)による真空引きを行い、樹脂封止部34に含まれる気泡を取り除くための脱泡処理を施す。
ステップS10:
封止樹脂34rを加熱して熱硬化させる(第2熱硬化工程)。
脱泡処理後に真空デシケータ(不図示)からレシーバ基板22を取り出し、オーブン(不図示)に収容した状態で、封止樹脂34rを例えば160℃40分で加熱して熱硬化させる。封止樹脂34rの熱硬化により、柱状光学部材40pの先端(底面40b)は、封止樹脂34rが硬化して形成された樹脂封止部34によって被覆され、固定される。つまり、柱状光学部材40pは、樹脂封止部34に固定され、挿入された縦型固定部30f(貫通穴30e)に対しても固定される。
ステップS11(図21):
図21は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で柱状光学部材の頂面に透光性接着剤を塗布する状態を示す工程斜視図である。
柱状光学部材40pの頂面40aと透光性保護板41とを接着させる透光性接着層36を形成する透光性接着剤36rを柱状光学部材40pの頂面40aに塗布する(透光性接着剤塗布工程)。
レシーバ基板22をセットした位置決め治具70を透光性接着剤ディスペンサー64のテーブル(不図示)の所定位置にセットし、所定量の透光性接着剤36rを柱状光学部材40pの頂面40aに薄く塗布する。
透光性接着剤36rとしては、高い透光性を有するシリコーン樹脂を適用する。また、塗布量は、柱状光学部材40p(頂面40a)上に透光性保護板41を載せた際の間隙に空気が内包されないように、形成される透光性接着層36の厚さが0.5mm程度となるようにする。
ステップS12(図22):
図22は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で第3接着剤を縦型固定部に塗布する状態を示す工程斜視図である。
柱状光学部材40pの頂面40aを覆って縦型固定部30fに固定される透光性保護板41を接着する第3接着剤33rを縦型固定部30fの頂部30hに塗布する(第3接着剤塗布工程)。
レシーバ基板22をセットした位置決め治具70を第3接着剤ディスペンサー65のテーブル(不図示)の所定位置にセットし、台座部45に載置され接着された台座被覆部30bの先端に立設された縦型固定部30fの頂部30hに第3接着剤33rを塗布する。つまり、位置決め段差30mを利用して頂部30hに第3接着剤33rを枠状に塗布する。
なお、第1接着剤31rおよび第2接着剤32rと第3接着剤33rとは同一の樹脂としても良く、また、第1接着剤ディスペンサー61および第2接着剤ディスペンサー62と第3接着剤ディスペンサー65とは同一の装置を適用しても良い。
ステップS13(図23):
図23は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程で透光性保護板を縦型固定部に載置した状態を示す工程斜視図である。
柱状光学部材40pの頂面40aに透光性保護板41を載置する(透光性保護板載置工程)。つまり、透光性接着剤36rを塗布した頂面40a、第3接着剤33rを塗布した縦型固定部30fに透光性保護板41を載置する。
頂面40aの全面に透光性接着剤36rを透光性接着剤ディスペンサー64によって薄く塗布し、縦型固定部30fの頂部30hに第3接着剤33rを第3接着剤ディスペンサー65によって枠状に塗布した後、透光性保護板41を載置することから、頂面40aと透光性保護板41との間に透光性接着層36を形成し、透光性保護板41を縦型固定部30fに接着することが可能となる。
縦型固定部30f(第3接着部33)に対する透光性保護板41の位置決めは、頂部30hに併せて形成された位置決め段差30mを利用して縦型固定部30fの中央に透光性保護板41が来るように調整しながら行う。また、第3接着剤33rは、頂部30hの溝状凹部を充填するように塗布してあることから、透光性保護板41は縦型固定部30fに対して強固に接着(固定)される。
また、透光性保護板41は、柱状光学部材40pの頂面40aに薄く塗られた透光性接着剤36rを押し広げ、透光性保護板41と柱状光学部材40p(頂面40a)とは透光性接着剤36r(透光性接着層36)を介した状態で接着される。
ステップS14:
透光性接着剤36rおよび第3接着剤33rを加熱して熱硬化させ透光性接着層36および第3接着部33を形成する(第3熱硬化工程)。
つまり、レシーバ基板22を第3接着剤ディスペンサー65のテーブルから取り外し、オーブン(不図示)に収容した状態で、第3接着剤33rおよび透光性接着剤36rを例えば150℃30分で加熱して熱硬化させる。第3接着剤33rおよび透光性接着剤36rの熱硬化によって、縦型固定部30fと透光性保護板41は、第3接着部33によって一体化(隙間無く結合)され、透光性保護板41と柱状光学部材40pは、透光性接着層36によって一体化(隙間無く結合)される。
ステップS15(図24):
図24は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池製造方法の製造工程でキャップ部を縦型固定部に載置した状態を示す工程斜視図である。
透光性保護板41の外周端を覆う窓枠60bを有するキャップ部60を縦型固定部30fに連結させる(キャップ部連結工程)。
縦型固定部30fに対するキャップ部60の連結は、縦型固定部30fの係止用凹部30kにキャップ部60の爪部60dが来るように方向を合わせ、縦型固定部30fの上からキャップ部60を被せる形で載せ、爪部60dが、係止用凹部30kに引っ掛かる所まで押し付けることによって、縦型固定部30fにキャップ部60を取り付ける。
ステップS15の後の工程:
ステップS15の後、リベッター(不図示)を用いて、取り付け穴22hおよび台座被覆部取り付け穴30jを貫通させて挿入した固定用部材54hによってレシーバ基板22と放熱フィン53とを連結して一体化する(放熱フィン取り付け工程)。
上述したとおり、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、第1接着部31に囲まれ太陽電池素子23を被覆する樹脂封止部34と、台座部45の頂部45bに形成された第2接着部32とを備え、第2接着部32に接着されてレシーバ基板22と平行な方向で延長された梁状フランジ部30cと梁状フランジ部30cから外側に延長されて台座部45の外側でレシーバ基板22に連結された結合用フランジ部30dとを有する台座被覆部30bと、光学部材40として柱状とされた柱状光学部材40pを固定する固定部30(縦型固定部30f)とを備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法である。
また、本実施の形態に係る太陽電池製造方法では、第1接着部31を形成する第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤31rに台座部45を接着してレシーバ基板22に載置する台座部載置工程と、第2接着部32を形成する第2接着剤32rを台座部45の頂部45bに塗布する第2接着剤塗布工程と、柱状光学部材40pを貫通させて対向する貫通傾斜面30sを有し梁状フランジ部30cの内側先端枠30ctに立設された固定部30としての縦型固定部30fを有する台座被覆部30bを第2接着剤32rに接着してレシーバ基板22に載置する台座被覆部載置工程(固定部30を配置する固定部配置工程でもある。)と、第1接着剤31rおよび第2接着剤32rを加熱して第1接着部31および第2接着部32を形成する第1熱硬化工程と、貫通傾斜面30sに当接して固定するように柱状光学部材40pを配置する柱状光学部材配置工程(光学部材40を配置する光学部材配置工程)と、太陽電池素子23を樹脂封止する封止樹脂34rを第1接着部31の内側領域に注入する封止樹脂注入工程とを備える。
したがって、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第2接着剤塗布工程、台座被覆部載置工程(固定部配置工程)、柱状光学部材配置工程(光学部材配置工程)、封止樹脂注入工程を実行し、各構成部材(第1接着部31、台座部45、第2接着部32、台座被覆部30b(固定部30としての縦型固定部30f)、樹脂封止部34、柱状光学部材40p(光学部材40))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池21を容易かつ高精度に生産性良く製造することができる。
また、本実施の形態に係る太陽電池製造方法では、さらに、柱状光学部材40pの頂面40aと透光性保護板41とを接着する透光性接着層36を形成する透光性接着剤36rを柱状光学部材40pの頂面40aに塗布する透光性接着剤塗布工程と、柱状光学部材40pの頂面40aを覆って縦型固定部30fに固定される透光性保護板41を接着する第3接着剤33rを縦型固定部30fの頂部30hに塗布する第3接着剤塗布工程と、柱状光学部材40pの頂面40aに透光性保護板41を載置する透光性保護板載置工程と、透光性接着剤36rおよび第3接着剤33rを加熱して熱硬化させ透光性接着層36および第3接着部33を形成する第3熱硬化工程と、透光性保護板41の外周端を覆う窓枠60bを有するキャップ部60を縦型固定部30fに連結させるキャップ部連結工程とを備える。
したがって、積み上げて構成された第1接着部31、台座部45、第2接着部32、台座被覆部30b(固定部30:縦型固定部30f)、光学部材40(柱状光学部材40p)に対してさらに第3接着剤塗布工程、透光性接着剤塗布工程、透光性保護板載置工程、第3熱硬化工程、キャップ部連結工程を実行し、各構成部材(第3接着部33、透光性接着層36、透光性保護板41、キャップ部60)を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池21を容易かつ高精度に生産性良く製造することができる。
また、太陽電池素子23を樹脂封止する封止樹脂34rを第1接着部31の内側領域に注入する封止樹脂注入工程を第1接着剤塗布工程の前から柱状光学部材配置工程までの間で実施することができる。好ましくは、第1熱硬化工程で第1接着部31および第2接着部32を形成した後から柱状光学部材配置工程までの間で実施する。なお、封止樹脂注入工程に併せて、封止樹脂34rに対して脱泡処理を施す脱泡処理工程と、封止樹脂34rを加熱して熱硬化させる第2熱硬化工程とを実施することが好ましい。
なお、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、集光された太陽光Lsを透過させる光学部材40と、光学部材40を透過した太陽光Lsを光電変換する太陽電池素子23と、太陽電池素子23が載置されたレシーバ基板22と、レシーバ基板22に接着され太陽電池素子23を囲む枠状に形成された第1接着部31と、レシーバ基板22に当接され太陽電池素子23を囲んで第1接着部31に接着された台座部45と、台座部45を基準にして光学部材40を固定する固定部30(嵌合固定部30r)とを備える太陽電池21を製造する太陽電池製造方法でもある。
つまり、本実施の形態に係る太陽電池製造方法は、第1接着部31を形成する第1接着剤31rをレシーバ基板22に塗布する第1接着剤塗布工程と、第1接着剤31rに台座部45を接着してレシーバ基板22に載置する台座部載置工程と、第1接着剤31rを加熱して第1接着部31を形成する第1熱硬化工程と、固定部30(縦型固定部30f)に光学部材40(柱状光学部材40p)を配置する光学部材配置工程とを備える。
したがって、第1接着剤塗布工程、台座部載置工程、第1熱硬化工程、光学部材配置工程を実行し、各構成部材(第1接着部31、台座部45、光学部材40(柱状光学部材40p))を順に重ねて位置合わせするという簡単な工程で、容易かつ高精度に耐熱性、耐候性、信頼性の高い太陽電池21を生産性良く製造することが可能となる。
20 集光型太陽光発電モジュール
21 太陽電池
22 レシーバ基板
22h 取り付け穴
23 太陽電池素子
30 固定部
30b 台座被覆部
30c 梁状フランジ部
30ct 内側先端枠
30d 結合用フランジ部
30e 貫通穴
30f 縦型固定部(固定部)
30g 貫通溝部
30h 頂部
30j 台座被覆部取り付け穴
30k 係止用凹部
30m 位置決め段差
30r 嵌合固定部(固定部)
30s 貫通傾斜面
31 第1接着部
31r 第1接着剤
32 第2接着部
32r 第2接着剤
33 第3接着部
33r 第3接着剤
34 樹脂封止部
34r 封止樹脂
36 透光性接着層
36r 透光性接着剤
40 光学部材
40a 頂面
40b 底面
40c 光路傾斜面
40p 柱状光学部材(光学部材)
41 透光性保護板
45 台座部
45a 貫通開口部
45b 頂部
45c 底面
45d 底面凹部
45f 外周枠
50 集光レンズ
51 レンズフレーム
52 ベースプレート
54h、54p 固定用部材
55b、55t 固定用部材
60 キャップ部
60a 平面部
60b 窓枠
60c 枠部
60d 爪部
61 第1接着剤ディスペンサー
62 第2接着剤ディスペンサー
63 封止樹脂ディスペンサー
64 透光性接着剤ディスペンサー
65 第3接着剤ディスペンサー
70 位置決め治具
71 位置決めピン
Lax 光軸
Ls 太陽光

Claims (7)

  1. 集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板とを備える太陽電池であって、
    前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、
    前記第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と、該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部を備えてあり、
    前記光学部材は、頂面が底面より大きい柱状とされた柱状光学部材であり、該柱状光学部材は、前記梁状フランジ部の内側先端で固定部によって固定されていること
    を特徴とする太陽電池。
  2. 請求項1に記載の太陽電池であって、
    前記固定部は、前記柱状光学部材が有する光路傾斜面に対向する傾斜を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に嵌合された嵌合固定部であること
    を特徴とする太陽電池。
  3. 請求項1に記載の太陽電池であって、
    前記固定部は、前記柱状光学部材を貫通させて対向する貫通傾斜面を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に立設された縦型固定部であること
    を特徴とする太陽電池。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか一つに記載の太陽電池であって、
    前記柱状光学部材は、前記樹脂封止部と接触していること
    を特徴とする太陽電池。
  5. 太陽光を集光する集光レンズと、集光された太陽光を受光して光電変換する太陽電池とを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記太陽電池は、請求項1から請求項4までのいずれか一つに記載の太陽電池であることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
  6. 集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、前記第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部を備え、頂面が底面より大きい柱状とされた前記光学部材としての柱状光学部材を前記梁状フランジ部の内側先端で固定する固定部を備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、
    前記第1接着部を形成する第1接着剤を前記レシーバ基板に塗布する第1接着剤塗布工程と、
    前記第1接着剤に前記台座部を接着して前記レシーバ基板に載置する台座部載置工程と、
    前記第2接着部を形成する第2接着剤を前記台座部の頂部に塗布する第2接着剤塗布工程と、
    前記台座被覆部を前記第2接着剤に接着して前記レシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、
    前記第1接着剤および前記第2接着剤を加熱して前記第1接着部および前記第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、
    前記梁状フランジ部の前記内側先端に固定部を配置する固定部配置工程と、
    前記固定部に前記光学部材を配置する光学部材配置工程とを備えること
    を特徴とする太陽電池製造方法。
  7. 集光された太陽光を透過させる光学部材と、該光学部材を透過した太陽光を光電変換する太陽電池素子と、該太陽電池素子が載置されたレシーバ基板と、前記レシーバ基板に接着され前記太陽電池素子を囲む枠状に形成された第1接着部と、前記レシーバ基板に当接され前記太陽電池素子を囲んで前記第1接着部に接着された台座部と、前記第1接着部に囲まれ前記太陽電池素子を被覆する樹脂封止部と、前記台座部の頂部に形成された第2接着部とを備え、該第2接着部に接着されて前記レシーバ基板と平行な方向で延長された梁状フランジ部と該梁状フランジ部から外側に延長されて前記台座部の外側で前記レシーバ基板に連結された結合用フランジ部とを有する台座被覆部と、前記光学部材として柱状とされた柱状光学部材を固定する固定部とを備える太陽電池を製造する太陽電池製造方法であって、
    前記第1接着部を形成する第1接着剤を前記レシーバ基板に塗布する第1接着剤塗布工程と、
    前記第1接着剤に前記台座部を接着して前記レシーバ基板に載置する台座部載置工程と、
    前記第2接着部を形成する第2接着剤を前記台座部の頂部に塗布する第2接着剤塗布工程と、
    前記柱状光学部材を貫通させて対向する貫通傾斜面を有し前記梁状フランジ部の内側先端枠に立設された縦型固定部を有する前記台座被覆部を前記第2接着剤に接着して前記レシーバ基板に載置する台座被覆部載置工程と、
    前記第1接着剤および前記第2接着剤を加熱して前記第1接着部および前記第2接着部を形成する第1熱硬化工程と、
    前記貫通傾斜面に当接して固定するように前記柱状光学部材を配置する柱状光学部材配置工程と、
    太陽電池素子を樹脂封止する封止樹脂を第1接着部の内側領域に注入する封止樹脂注入工程とを備えること
    を特徴とする太陽電池製造方法。
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