JP2010272710A

JP2010272710A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2010272710A
Application number: JP2009123695A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Ishiki; 和司石木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】信頼性の高い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１では、基板２と、基板２上に設けられた光電変換素子２０と、光電変換素子２０の第１の面上に配置された電力を集電するための電極６ａ、６ｂと、電極６ａ、６ｂに接続され、光電変換素子２０の第１の面上に設けられた電極６ａ、６ｂからの電力を外部に取り出すための配線８ａ、８ｂと、光電変換素子２０と配線８ａ、８ｂの間に設けられた絶縁性粘着部材７と、を備える。そして、電極６ａ、６ｂにおける配線８ａ、８ｂが接続される面と、配線８ａ、８ｂに対向する絶縁性粘着部材７の面とが面一になるように構成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

図４及び図５を用いて、特許文献１に記載される太陽電池モジュールについて説明する。図４は、従来の太陽電池モジュールの光電変換素子の様子を示した概略図である。図５は、図４に示した太陽電池モジュールのＡ´−Ａ´における拡大断面図である。

太陽電池モジュール１０１では、基板１０２上に複数の光電変換素子１２０が形成される。光電変換素子１２０は、基板１０２側から透明導電膜１０３、光電変換ユニット１０４、裏面電極１０５の順で積層された積層体により構成される。そして、光電変換素子１２０は、隣り合う光電変換素子１２０、１２０間が透明導電膜１０３により電気的に直列接続されるように形成されている。この複数の光電変換素子１２０により発電された電力を集電する為に、複数の光電変換素子１２０同士の接続の終端部にはバス領域１３０が設けられる。バス領域１３０には、裏面電極１０５上に半田メッキ銅箔からなる電極１０６が取り付けられる。電極１０６に集電した電力を外部に取り出すための配線１０７が取り付けられる。配線１０７は、図示されない端子ボックスに接続される。配線１０７と光電変換素子１２０の裏面電極１０５の間には、裏面電極１０５から配線１０７への短絡を防止するために絶縁部材１０９が配置される。

図５（ａ）に記載の通り、複数の光電変換素子１２０と絶縁部材１０９、及び絶縁部材１０９と配線１０７の間には、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）からなる充填材１０８ａ、１０８ｂが設けられ、配線１０７及び絶縁部材１０９が固定されている。ここで用いられる充填材１０８ａ、１０８ｂは、配線１０７及び絶縁部材１０９を埋設することができる厚さのものが用いられる。

特開２００１−７７３８３号公報

図５（ａ）に記載の従来の太陽電池モジュール１０１では、厚い充填材１０８ａ、１０８ｂが使用されているため、充填材１０８ａ、絶縁部材１０９、充填材１０８ｂの順で積層された積層体は、電極１０６に比べ、厚くなっていた。その結果、電極１０６に接続された配線１０７は、電極１０６と絶縁部材１０９の間隔に対応する部分において変形させる必要があった。そのため、配線１０７の弾性により光電変換素子１２０と隣接する側の電極１０６と配線１０７の接続面において、配線１０７が浮いてしまい、電極１０６と配線１０７が接着されず接続不良が発生する恐れがあった。

また特許文献１には、図５（ｂ）に記載したように、光電変換素子１２０の裏面電極１０５と配線１０７間に絶縁部材１０９のみを配置する構成も記載されている。この構成では、電極１０６に比べ絶縁部材１０９の厚さが薄いものが用いられているため、配線１０７は、図５（ａ）と同様に電極１０６と絶縁部材１０９の間隔に対応する部分において変形させる必要があり、変形させて絶縁部材１０９上に配置したとき、配線１０７の弾性により電極１０６に隣接する側の絶縁部材１０９上に位置する絶縁部材１０９に支持されず、浮いてしまう恐れがあった。このため、配線１０７の絶縁部材１０９に支持されていない部分に外力が加わったとき、配線１０７が損傷する恐れや電極１０６と配線１０７の接続部における接続不良が発生する恐れがあった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールでは、基板と、基板上に設けられた光電変換素子と、光電変換素子の第１の面上に配置された電力を集電するための電極と、電極に接続され、光電変換素子の第１の面上に設けられた電極からの電力を外部に取り出すための配線と、光電変換素子と配線の間に設けられた絶縁性粘着部材と、を備える。そして、電極における配線が接続される面と、配線に対向する絶縁性粘着部材の面とを面一とする。

尚、本発明における「面一」とは、本発明の初期の目的を達成する範囲の「ほぼ面一」の状態を含む。

本発明によれば、電極と配線の接続部における接続不良を防止し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図である。図１に示した第１実施形態に係る太陽電池モジュールのＡ−Ａ断面における断面図である。図１に示した第１実施形態に係る太陽電池モジュールのＡ´−Ａ´断面における断面図である。従来の太陽電池モジュールの上面図である。図４に示した従来の太陽電池モジュールのＡ´−Ａ´断面における断面図である。

図面を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１の上面図を図１に示す。以下では、図１に記載された太陽電池モジュールのＡ−Ａ断面における断面図である図２、及び図１に記載された太陽電池モジュールのＡ´−Ａ´断面における断面図である図３を参照して、第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１を説明する。

本実施形態で製造される太陽電池モジュール１は、図２に示すように、基板２上に複数の光電変換素子２０が配置される。複数の光電変換素子２０は、基板２上に透明導電膜３と光電変換ユニット４ａ及び４ｂと裏面電極５とを順次積層することにより形成されている。

基板２は、ガラス等の光透過性の部材により構成され、太陽電池の単一基板である。この基板２の光入射側と反対の裏面側に複数の光電変換素子２０が形成される。

透明導電膜３（第１電極）は、基板２上を平面視したときに短冊状に形成される。透明導電膜３として、本実施形態では高い光透過性、低抵抗性、可塑性を有し、低価格であるため好適なＺｎＯを用いる。

光電変換ユニット４ａ及び４ｂは、透明導電膜３上に短冊状に形成される。光電変換ユニット４ａ及び４ｂは、それぞれ非晶質シリコン半導体及び微結晶シリコン半導体により構成される。なお、本明細書において、「微結晶」の用語は、完全な結晶状態のみならず、部分的に非結晶状態を含む状態をも意味するものとする。

裏面電極５（第２電極）は、Ａｇ等の導電性部材により構成され、光電変換ユニット４ｂ上に短冊状に形成される。なお、裏面電極５と光電変換ユニット４ｂの間に透明導電材料からなる層を介在させても良い。

光電変換ユニット４ａ及び４ｂからなる一の光電変換素子２０の透明導電膜３が、隣接する他の光電変換素子２０の裏面電極５に接続されることにより、光電変換素子２０同士は電気的に直列接続される。光電変換素子２０は、長手方向に延びる短冊形状を有する。

ここで、本明細書において、「短手方向」の用語は、太陽電池モジュール１が電気的に直列に接続される方向を意味する。又、本明細書において、「長手方向」の用語は、太陽電池モジュール１が電気的に直列に接続される方向とほぼ直交する方向を意味する。

基板２の短手方向において光電変換素子２０の両端に位置するバス領域３０は、図３に示すように、複数の光電変換素子２０で発電した電力を取り出すために半田メッキ銅箔からなる電極６ａ、６ｂが形成される。この電極６ａ、６ｂに用いられる半田メッキ銅箔は、基材である銅箔の厚さが４０〜１２０μｍ程度のものが用いられ、特に８０μｍ程度のものを用いるのが好ましい。

電極６ａ、６ｂ間の複数の光電変換素子２０からなる発電領域４０上を覆うように絶縁性粘着部材７が配置される。この絶縁性粘着部材７はＰＥＴからなる。絶縁性粘着部材７の厚さは、電極６ａ、６ｂ及びこの電極６ａ、６ｂを固定する図示しない半田の厚さとほぼ同じ厚さの４０〜１２０μｍのもの、特に５０〜８０μｍのものを用いることが好ましい。また、絶縁性粘着部材７の光電変換素子２０に隣接する面は、白色系のものを用いることが好ましい。これにより、隣接する光電変換層２０間から入射した光をより良く散乱することができる。この散乱された光が光電変換素子２０に入射することにより、光電変換素子２０の発電量を増加させることができる。

そして、配線８ａ、８ｂが短手方向において複数の光電変換素子２０の両端に位置する電極６ａ、６ｂにそれぞれ接続される。この配線８ａ、８ｂは、半田メッキ銅箔からなり、絶縁性粘着部材７上に延在するように配置される。

基板２上には、形成された複数の光電変換素子２０を封止するためのＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）等からなる充填材９、及びＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴ等からなる裏面保護材１０（保護材）が設けられる。充填材９及び裏面保護材１０に設けられた開口から配線８ａ、８ｂの電極６ａ、６ｂに接続されていない一方の端部が引き出され、図示しない端子ボックスに接続され、太陽電池モジュール１が完成する。

本実施形態では、非晶質シリコン半導体と微結晶シリコン半導体とが順次積層された光電変換ユニット４ａ及び４ｂを用いたが、微結晶又は非晶質光電変換ユニットの単層又は３層以上の積層体を用いても同様の効果を得ることができる。

また、第１光電変換ユニットと第２光電変換ユニットの間にＺｎＯ，ＳｎＯ_２，ＳｉＯ_２，ＭｇＺｎＯからなる中間層を設け、光学的特性を向上させた構造としても良い。

透明導電膜３は、本実施形態で用いたＺｎＯの他、Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ_２，ＴｉＯ_２，Ｚｎ_２ＳｎＯ_４の金属酸化物より選択された一種類あるいは複数種類の積層体により構成しても良い。

電極６ａ、６ｂは、基板２の端部に限らず、中央部寄りに設けても良い。

充填材９として、ＥＶＡの他、ＥＥＡ等のエチレン系樹脂、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂を用いてもよい。

裏面保護材１０として、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ等）、ＰＣ、ガラス等が金属箔を挟んだ構造、ＳＵＳ、鋼板を用いてもよい。尚、裏面保護材１０の光電変換素子２０に対向する面は、白色系のものを用いることが好ましい。これにより、隣接する光電変換層２０間から入射した光をより良く散乱することができる。この散乱された光が光電変換素子２０に入射することにより、光電変換素子２０の発電量を増加させることができる。また、裏面保護材１０と絶縁性粘着部材７は、同色系とすることが好ましい。これにより、基板２側から太陽電池モジュール１を見たとき、光電変換素子２０間からのぞき見える部分の色調を同一とすることができ、太陽電池モジュール１の意匠性を向上させることができる。

そして、太陽電池モジュール１の端部には、ブチルゴム等によりアルミニウム枠を取付けることもできる。

ここで、本実施形態の特徴部分である電極６ａ、６ｂと配線８ａ、８ｂとの接続部分を図３に基づいて詳細に説明する。

バス領域３０において、裏面電極５上に半田メッキ銅箔を半田により固定し、電極６ａ、６ｂを形成する。電極６ａ、６ｂは、半田によりバス領域３０の形状に対応した形状のもの、本実施形態では矩形の半田メッキ銅箔が用いられる。尚、このバス領域３０の透光性導電膜３、光電変換セル４、裏面電極５は、光電変換素子２０と同様に積層されている。そして、配線８ａ、８ｂは、短手方向に延在するように、且つ配線８ａ、８ｂの一方の端部が電極６ａ、６ｂの接続面の全面を覆うように配置され、電極６ａ、６ｂ上に半田により配線８ａ、８ｂが接続される。

一方で、発電領域４０においては、裏面電極５と配線８ａ、８ｂ間には、絶縁性粘着部材７が配置され、裏面電極５に接着される。この絶縁性粘着部材７は、長手方向の長さが配線８ａ、８ｂの長手方向の長さに比べ長く、且つ短手方向の長さは発電領域４０の短手方向の長さより長いものが用いられる。そして、絶縁性粘着部材７は、発電領域４０の裏面電極５と配線８ａ、８ｂが接触しないよう、裏面電極５と配線８ａ、８ｂ間に介挿される。これにより、絶縁性粘着部材７と裏面電極５での短絡を防止する。

本実施形態では、この電極６ａ、６ｂと絶縁性粘着部材７とを、ほぼ等しい厚さのものを用いて、電極６ａ、６ｂにおける配線８ａ、８ｂが接続される面と絶縁部材７の配線８ａ、８ｂが対向する面がほぼ面一となるように構成される。このため、電極６ａ、６ｂに接続された配線８ａ、８ｂは、絶縁性粘着部材７上を這うように配置されたとき、電極６ａ、６ｂと粘着性絶縁部材７の間隔に対応する部分において、あまり変形させる必要がない。

したがって、配線８ａ、８ｂを半田により電極６ａ、６ｂに固定するとき、電極６ａ、６ｂと配線８ａ、８ｂの接続面の対向する面の全面において容易に接着することができ、接触面積が大きい良好な接続とすることができる。また、粘着性絶縁部材７と電極６ａ、６ｂの上面が面一であるため、配線８ａ、８ｂの上から外力が加わっても粘着性絶縁部材７と電極６ａ、６ｂの間に位置する配線８ａ、８ｂの部分が変形しにくく、電極６ａ、６ｂと配線８ａ、８ｂとの間での接続不良や配線８ａ、８ｂの損傷を防止し、信頼性を向上させることができる。

上記のように、本実施形態では電極６ａ、６ｂと配線８ａ、８ｂの接続不良や配線８ａ、８ｂの損傷を防止し、太陽電池モジュール１の信頼性を向上することが可能となる。

１太陽電池モジュール
２基板
３透光性導電膜
４光電変換ユニット
５裏面電極
６ａ、６ｂ電極
７粘着性導電性部材
８ａ、８ｂ配線
２０光電変換素子
３０バス領域
４０発電領域

Claims

基板と、
前記基板上に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子の第１の面上に配置され、電力を集電するための電極と、
前記光電変換素子の第１の面上において、前記電極に接続され、前記電極からの電力を外部に取り出すための配線と、
前記光電変換素子と前記配線の間に設けられた絶縁性粘着部材と、
を備えた太陽電池モジュールであって、
前記電極における前記配線が接続される面と、前記配線に対向する前記絶縁性粘着部材の面とを面一としたことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記光電変換素子は、前記基板上に間隔をおいて複数配列され、前記光電変換素子の第１の面側に対向する絶縁性粘着部材を白色系としたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。