JP2011210861A - Solar cell module - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell module having improved reliability.SOLUTION: The solar cell module includes a resin substrate 2, having a translucent light receiving surface and a rear surface positioned on the rear side of the light receiving surface, and a solar cell string 7, which is arranged on the rear surface side of the resin substrate 2 and has an oblong connecting conductor 6 for electrically connecting a plurality of solar cell elements 5 and adjoining solar cell elements 5 together. Furthermore, the solar cell module includes a packing material 3 arranged between the resin substrate 2 and the solar cell string 7, and a glass fabric 4 arranged inside of at least one of the resin substrate 2 and the packing material 3. The glass fabric 4 of the solar cell module is so arranged that the length direction of the glass fabric 4 runs along the length direction of the connecting conductor 6.

Description

本発明は太陽電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to a solar cell module.

近年、環境保護の観点から、太陽電池モジュールが導入されている。また、このような太陽電池モジュールの中には、曲面形状を有する設置面に対応できるようにするため、樹脂等の可撓性を有する基板を用いて構成されているものがある。このような形態の一例としては、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムの基板上にアモルファスシリコン薄膜等を積層し、裏面側を不飽和ポリエステル樹脂基板で保護する太陽電池モジュールがあげられる。また、この樹脂基板中には、各積層物の熱膨張率を均一にすることを目的として、ガラス繊維が分散されていた(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, solar cell modules have been introduced from the viewpoint of environmental protection. In addition, some of such solar cell modules are configured using a flexible substrate such as a resin so as to be compatible with an installation surface having a curved shape. As an example of such a form, there is a solar cell module in which an amorphous silicon thin film or the like is laminated on a substrate of a heat resistant resin film such as polyimide and the back side is protected with an unsaturated polyester resin substrate. Moreover, in this resin substrate, the glass fiber was disperse | distributed for the purpose of making uniform the thermal expansion coefficient of each laminated body (for example, refer patent document 1).

特開2002−246627号公報JP 2002-246627 A

しかしながら、特許文献1に記載の太陽電池モジュールでは、樹脂基板中にガラス繊維が分散されているだけで、該ガラス繊維の配置について考慮されていなかった。そのため、このような技術を、比較的細い長尺状の接続導体を用いて、複数の太陽電池素子同士を直列接続するようなスーパーストレート構造の太陽電池モジュールに適用した場合は、温度変化によって樹脂基板で生じる熱応力を十分に低減できず、接続導体が破断する可能性があった。また、上記熱応力をより低減すべく、ガラス繊維の分散量を増やした場合は、ガラス繊維によって入射光の一部が遮られ、発電効率が低下する可能性があった。   However, in the solar cell module described in Patent Document 1, the glass fiber is merely dispersed in the resin substrate, and the arrangement of the glass fiber is not considered. Therefore, when such a technique is applied to a solar cell module having a super straight structure in which a plurality of solar cell elements are connected in series using a relatively thin elongated connection conductor, the resin changes depending on the temperature change. The thermal stress generated in the substrate could not be reduced sufficiently, and the connection conductor could break. Moreover, when the dispersion amount of the glass fiber is increased in order to further reduce the thermal stress, a part of incident light is blocked by the glass fiber, which may reduce the power generation efficiency.

本発明は、上述した問題に鑑みて成されたものであり、その目的は温度変化に対して信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a solar cell module having high reliability against temperature changes.

本発明の太陽電池モジュールは、透光性を有し、受光面と、該受光面の裏側に位置する裏面と、を有する樹脂基板と、該樹脂基板の前記裏面側に配置されており、複数の太陽電池素子及び隣り合う前記太陽電池素子同士を電気的に接続する長尺状の接続導体を有してなる太陽電池ストリングと、を備える。さらに、本発明の太陽電池モジュールは、前記樹脂基板と前記太陽電池ストリングとの間に配置される充填材と、前記樹脂基板及び前記充填材の少なくとも一方の内部に配置されるガラス繊維と、を備える。そして、本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記ガラス繊維は、該ガラス繊維の長手方向が、前記接続導体の長手方向に沿うように配置されている。   The solar cell module of the present invention is translucent, and has a light receiving surface, a resin substrate having a back surface positioned on the back side of the light receiving surface, and is disposed on the back surface side of the resin substrate. And a solar cell string having a long connection conductor for electrically connecting the adjacent solar cell elements to each other. Furthermore, the solar cell module of the present invention comprises: a filler disposed between the resin substrate and the solar cell string; and a glass fiber disposed inside at least one of the resin substrate and the filler. Prepare. And the solar cell module of this invention WHEREIN: The said glass fiber is arrange | positioned so that the longitudinal direction of this glass fiber may follow the longitudinal direction of the said connection conductor.

本発明の太陽電池モジュールによれば、樹脂基板及び充填材の少なくとも一方の内部に配置されるガラス繊維の長手方向が、接続導体の長手方向に沿うようにガラス繊維を配置することにより、樹脂基板から接続導体や太陽電池素子に伝わる熱応力をガラス繊維で効率良く低減することができる。その結果、本発明の太陽電池モジュールでは、温度変化に伴う樹脂基板からの熱応力によって接続導体の長手方向に沿った伸びにより生じる接続導体の破断や太陽電池素子のクラックの発生を低減し、信頼性を向上させることができる。   According to the solar cell module of the present invention, by arranging the glass fiber so that the longitudinal direction of the glass fiber disposed in at least one of the resin substrate and the filler is along the longitudinal direction of the connecting conductor, the resin substrate Therefore, the thermal stress transmitted to the connecting conductor and the solar cell element can be efficiently reduced with the glass fiber. As a result, in the solar cell module of the present invention, it is possible to reduce the occurrence of connection conductor breakage and cracking of the solar cell element caused by elongation along the longitudinal direction of the connection conductor due to thermal stress from the resin substrate accompanying temperature change. Can be improved.

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示すものであり、(a)は受光面側から見た平面図、(b)は図1(a)をA−A’断面で見た断面図、(c)は図1(a)をB−B’断面で見た断面図を示す。The solar cell module which concerns on embodiment of this invention is shown, (a) is the top view seen from the light-receiving surface side, (b) is sectional drawing which looked at Fig.1 (a) in the AA 'cross section, (C) shows sectional drawing which looked at Fig.1 (a) in the BB 'cross section. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの積層構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの内部の熱膨張による変形を説明するモデル図である。It is a model figure explaining the deformation | transformation by the thermal expansion inside the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を説明する図面であり、(a)は受光面側から見た平面図を示し、(b)は図4(a)をC−C’断面で見た断面図を示す。It is drawing explaining other embodiment of the solar cell module of this invention, (a) shows the top view seen from the light-receiving surface side, (b) shows Fig.4 (a) in CC 'cross section. FIG. 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を説明する図面であり、(a)は受光面側から見た平面図を示し、(b)は図5(a)をD−D’断面で見た断面図を示す。It is drawing explaining other embodiment of the solar cell module of this invention, (a) shows the top view seen from the light-receiving surface side, (b) shows Fig.5 (a) in DD 'cross section. FIG. 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を説明する図面であり、(a)は受光面側から見た平面図を示し、(b)は図6(a)をE−E’断面で見た断面図を示す。It is drawing explaining other embodiment of the solar cell module of this invention, (a) shows the top view seen from the light-receiving surface side, (b) shows Fig.6 (a) in the EE 'cross section. FIG.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態に係る太陽電池モジュール1Aは、図1から図3に示すように、受光面側から順に、太陽電池モジュール1Aの基板を兼ねる樹脂基板2と、充填材に相当する受光面側充填材3と、該受光面側充填材3の内部に配置されるガラス繊維4と、を有している。さらに、太陽電池モジュール1Aは、樹脂基板2の裏面側に配置される複数の太陽電池素子5と、隣り合う太陽電池素子5同士を電気的に接続してなる長尺状の接続導体6と、を有してなる太陽電池ストリング7を備えている。さらに、太陽電池モジュール1Aは、太陽電池ストリング7の受光面側の裏面に位置する部位に配置される非受光面側充填材8と、該非受光面側充填材8の裏面を保護する裏面保護材9と、裏面保護材9に接着され、出力を外部に取り出すための端子ボックス10と、を備えている。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 to 3, the solar cell module 1 </ b> A according to the first embodiment of the present invention corresponds to a resin substrate 2 that also serves as a substrate of the solar cell module 1 </ b> A in order from the light receiving surface side, and a filler. The light receiving surface side filler 3 and the glass fiber 4 disposed inside the light receiving surface side filler 3 are provided. Furthermore, the solar cell module 1A includes a plurality of solar cell elements 5 arranged on the back side of the resin substrate 2, a long connection conductor 6 formed by electrically connecting adjacent solar cell elements 5 to each other, Is provided. Further, the solar cell module 1A includes a non-light-receiving surface side filler 8 disposed at a portion located on the back surface of the solar cell string 7 on the light-receiving surface side, and a back surface protection material that protects the back surface of the non-light-receiving surface side filler 8 9 and a terminal box 10 which is bonded to the back surface protective material 9 and takes out the output to the outside.

次に、太陽電池モジュール1Aを構成する部材について説明する。   Next, members constituting the solar cell module 1A will be described.

<樹脂基板>
樹脂基板2は、主として光が入射する受光面と、受光面側充填材3が接着される裏面と、を有している。このような樹脂基板2は、例えば、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などの合成樹脂を含んでなり、透光性を有するものが用いられる。なお、透光性とは、受光面から入射される太陽光が透過できるような性質を指す。また、樹脂基板2の形状は、平面を有する平板状に限られることなく、用途に合わせて曲面を有するような形状であってもよい。樹脂基板2の厚みは、平板状のものであれば、合成樹脂の場合は3mm〜8mm程度のものを使用することができる。また、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の比重は約1.2であり、ガラスの比重は約2.5である。そのため、上述した合成樹脂を用いれば、ガラスで構成された基板に比べて、基板自体を軽量化できる。
<Resin substrate>
The resin substrate 2 has a light receiving surface on which light is mainly incident and a back surface to which the light receiving surface side filler 3 is bonded. Such a resin substrate 2 includes, for example, a synthetic resin such as a polycarbonate resin or an acrylic resin and has a light transmitting property. In addition, translucency refers to a property that allows sunlight incident from the light receiving surface to pass therethrough. Moreover, the shape of the resin substrate 2 is not limited to a flat plate shape having a flat surface, and may be a shape having a curved surface in accordance with the application. If the thickness of the resin substrate 2 is a flat plate, a synthetic resin having a thickness of about 3 mm to 8 mm can be used. The specific gravity of the polycarbonate resin and the acrylic resin is about 1.2, and the specific gravity of the glass is about 2.5. Therefore, if the synthetic resin mentioned above is used, the board | substrate itself can be reduced in weight compared with the board | substrate comprised with glass.

一方で、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の熱膨張率は、ガラスよりも大きい。例えば、硬質ガラスの熱膨張率は8.5×10−6/℃に対して、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の熱膨張率は6〜9×10−5/℃である。このため、温度変化が40℃のときの1mあたりの熱膨張によって伸びる長さ(以下、熱膨張長さとする)を比べると、硬質ガラスの熱膨張長さ約0.34mmに対して、ポリカーボネートおよびアクリル
樹脂の熱膨張長さは2.4mm〜3.6mmと大きくなる。
On the other hand, the thermal expansion coefficient of polycarbonate resin and acrylic resin is larger than that of glass. For example, the thermal expansion coefficient of hard glass is 8.5 × 10 −6 / ° C., whereas the thermal expansion coefficients of polycarbonate resin and acrylic resin are 6 to 9 × 10 −5 / ° C. For this reason, when comparing the length of thermal expansion per meter when the temperature change is 40 ° C. (hereinafter referred to as the thermal expansion length), the thermal expansion length of hard glass is about 0.34 mm, and the polycarbonate and The thermal expansion length of the acrylic resin is as large as 2.4 mm to 3.6 mm.

また、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂の合成樹脂の引張弾性率は、2000〜3200MPaであることから、仮に樹脂基板の縦寸×横寸×厚さが、150mm×150mm×5mmで、40℃の温度変化が生じた際、熱膨張に対して0.01mmの拘束があった場合、99.8〜160Nの熱応力が生じる。このように樹脂基板2は、一般的に熱膨張が大きいため、熱応力が生じる。   Moreover, since the tensile elastic modulus of the synthetic resin such as polycarbonate resin or acrylic resin is 2000 to 3200 MPa, the vertical dimension × lateral dimension × thickness of the resin substrate is 150 mm × 150 mm × 5 mm, and the temperature change is 40 ° C. When there is a restraint of 0.01 mm for thermal expansion, a thermal stress of 99.8 to 160 N is generated. Thus, since the resin substrate 2 generally has a large thermal expansion, thermal stress is generated.

<受光面側充填材>
充填材に相当する受光面側充填材3は、太陽電池ストリング7の受光面側を外部から封止する役割を有する。さらに、受光面側充填材3は、弾性体としての性質を有しているため、樹脂基板2の熱膨張を吸収し、太陽電池ストリング7へ伝わる熱応力を緩和する役割を有する。受光面側充填材3としては、例えば、透光性を有するエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)を主成分とする熱硬化性樹脂からなる有機化合物が用いられる。この受光面側充填材3は、Tダイと押出し機により、該有機化合物を厚さ0.4〜2mm程度のシート状に成形し、適宜のサイズに切断したものを熱硬化させることによって得られる。ここで、受光面側充填材3には架橋剤が含有されている。この架橋剤はEVAなどの分子間を結合させる役割を有するものである。架橋剤としては、例えば70℃〜180℃の温度で分解してラジカルを発生する有機過酸化物を用いることができる。有機過酸化物としては、例えば、2、5−ジメチル−2、5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンやtert−ヘキシルパーオキシピバレートなどが挙げられる。受光面側充填材3にEVAを用いる場合であれば、EVA100質量部に対し1質量部程度の割合で架橋剤を含有させることが好ましい。上述のEVAやPVB以外にも、熱硬化性樹脂もしくは、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化の特性を持たせた樹脂であれば、受光面側充填材3として好適に利用可能である。そのため、受光面側充填材3としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂やEEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)なども利用可能である。
<Light receiving surface side filler>
The light receiving surface side filler 3 corresponding to the filler has a role of sealing the light receiving surface side of the solar cell string 7 from the outside. Furthermore, since the light receiving surface side filler 3 has a property as an elastic body, it absorbs the thermal expansion of the resin substrate 2 and has a role of relaxing thermal stress transmitted to the solar cell string 7. As the light receiving surface side filler 3, for example, an organic compound made of a thermosetting resin whose main component is a light-transmitting ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or polyvinyl butyral (PVB) is used. This light-receiving surface side filler 3 is obtained by forming the organic compound into a sheet shape having a thickness of about 0.4 to 2 mm by using a T die and an extruder, and thermally curing the sheet cut into an appropriate size. . Here, the light-receiving surface side filler 3 contains a crosslinking agent. This cross-linking agent has a role of bonding between molecules such as EVA. As the crosslinking agent, for example, an organic peroxide that decomposes at a temperature of 70 ° C. to 180 ° C. to generate radicals can be used. Examples of the organic peroxide include 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane and tert-hexylperoxypivalate. If EVA is used for the light receiving surface side filler 3, it is preferable to contain a crosslinking agent at a ratio of about 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of EVA. In addition to the EVA and PVB described above, any thermosetting resin or thermoplastic resin containing a crosslinking agent and imparting thermosetting properties can be suitably used as the light receiving surface side filler 3. is there. Therefore, as the light receiving surface side filler 3, for example, an acrylic resin, a silicone resin, an epoxy resin, EEA (ethylene-ethyl acrylate copolymer), or the like can be used.

また、太陽電池モジュール1Aにおいて、受光面側充填材3は、図1(c)に示すように、樹脂基板2側に位置する第1充填材層3aと、太陽電池ストリング7側に位置する第2充填材層3bと、を有している。なお、本実施形態では、受光面側充填材3が2層の構造を成しているが、3層以上の複数の充填材層で形成されてもよく、一方で、単層で形成されていてもよい。   Further, in the solar cell module 1A, the light-receiving surface side filler 3 is, as shown in FIG. 1C, the first filler layer 3a located on the resin substrate 2 side and the first filler layer 3a located on the solar cell string 7 side. 2 filler layers 3b. In the present embodiment, the light-receiving surface side filler 3 has a two-layer structure, but may be formed of a plurality of filler layers of three or more layers, while being formed of a single layer. May be.

<ガラス繊維>
ガラス繊維4は、樹脂基板2で発生する熱応力によって生じる受光面側充填材3の変位を抑制し、上記熱応力が受光面側充填材3を介して太陽電池ストリング7に伝わるのを低減する役割を有する。このようなガラス繊維4は、例えば、ケイ酸塩を主成分とするガラスを高温で溶解し、牽引して繊維状にし、単糸状や合撚糸状に加工して得ることができる。
<Glass fiber>
The glass fiber 4 suppresses the displacement of the light receiving surface side filler 3 caused by the thermal stress generated in the resin substrate 2 and reduces the transmission of the thermal stress to the solar cell string 7 through the light receiving surface side filler 3. Have a role. Such a glass fiber 4 can be obtained, for example, by melting a glass containing silicate as a main component at a high temperature, pulling it into a fiber, and processing it into a single yarn or a twisted yarn.

そして、このガラス繊維4は、ガラス繊維4の長手方向が、接続導体6の長手方向に沿うように配置されている。太陽電池モジュール1Aでは、ガラス繊維4が接続導体6に対して、略平行になるように配置されている。   And this glass fiber 4 is arrange | positioned so that the longitudinal direction of the glass fiber 4 may follow the longitudinal direction of the connection conductor 6. FIG. In the solar cell module 1 </ b> A, the glass fibers 4 are arranged so as to be substantially parallel to the connection conductor 6.

ガラス繊維4の長さは、特に限定されるものではないが、太陽電池ストリング7の長手方向(太陽電池素子の配列方向)の長さと略同じであれば、太陽電池ストリング7(太陽電池素子5及び接続導体6)に伝わる熱応力をより低減できる。また、ガラス繊維4の外径は、例えば、10〜350μmのものを適宜選択して使用できる。   The length of the glass fiber 4 is not particularly limited, but if it is substantially the same as the length of the solar cell string 7 in the longitudinal direction (arrangement direction of the solar cell elements), the solar cell string 7 (solar cell element 5). And the thermal stress transmitted to the connecting conductor 6) can be further reduced. Moreover, the outer diameter of the glass fiber 4 can select and use the thing of 10-350 micrometers suitably, for example.

また、ガラス繊維4の熱膨張率は、3×10−6〜9×10−6/℃程度である。そのため、例えば、温度変化が40℃のときの1mあたりのガラス繊維4の熱膨張長さは、0.12〜0.36mmであり、樹脂基板2よりも小さい。なお、ガラス繊維の熱膨張は、ガラス繊維4よりもヤング率が低い第2充填材3bの変形に吸収されるため、太陽電池ストリング7に伝わるガラス繊維4から生じる熱応力は低減される。 The thermal expansion coefficient of the glass fiber 4 is 3 × 10 -6 ~9 × 10 -6 / ℃ about. Therefore, for example, the thermal expansion length of the glass fiber 4 per 1 m when the temperature change is 40 ° C. is 0.12 to 0.36 mm, which is smaller than the resin substrate 2. In addition, since the thermal expansion of the glass fiber is absorbed by the deformation of the second filler 3b having a Young's modulus lower than that of the glass fiber 4, the thermal stress generated from the glass fiber 4 transmitted to the solar cell string 7 is reduced.

一方で、ガラス繊維4のヤング率は、受光面側充填材3よりも高く60〜80GPa程
度である。そのため、ガラス繊維4は、樹脂基板2の熱膨張によって受光面側充填材3に引張応力が発生しても、ガラス繊維4近傍の受光面側充填材3の変形を拘束できる。すなわち、太陽電池モジュール1Aでは、樹脂基板2からガラス繊維4よりも遠方に位置している第2充填材3bの変形(伸び)を抑制できるため、太陽電池ストリング7に伝わる樹脂基板2の熱膨張の影響を低減することができる。また、樹脂基板2に接着されている第1充填材3aは、ガラス繊維4による拘束力が弱いため、樹脂基板2の熱膨張に追従することにより、引張応力を緩和することができる。また、太陽電池モジュール1Aでは、熱硬化前にシート状の第1充填材層3aと第2充填材層3bとの間にガラス繊維4を容易に配置できるため、ガラス繊維4を精度よく位置決めすることができる。なお、受光面側充填材3が単層の場合、ガラス繊維4は、該単層の内部に埋設されている。このような形態において、ガラス繊維4は、樹脂基板2からの熱応力の影響を小さくすべく、樹脂基板2よりも太陽電池ストリング7に近接するように配置されるのが好ましい。
On the other hand, the Young's modulus of the glass fiber 4 is higher than the light receiving surface side filler 3 and is about 60 to 80 GPa. Therefore, the glass fiber 4 can restrain the deformation of the light receiving surface side filler 3 near the glass fiber 4 even if a tensile stress is generated in the light receiving surface side filler 3 due to the thermal expansion of the resin substrate 2. That is, in the solar cell module 1A, since the deformation (elongation) of the second filler 3b located farther from the resin substrate 2 than the glass fiber 4 can be suppressed, the thermal expansion of the resin substrate 2 transmitted to the solar cell string 7 is suppressed. Can be reduced. Further, since the first filler 3 a bonded to the resin substrate 2 has a weak binding force due to the glass fiber 4, the tensile stress can be relaxed by following the thermal expansion of the resin substrate 2. Moreover, in the solar cell module 1A, since the glass fiber 4 can be easily disposed between the sheet-like first filler layer 3a and the second filler layer 3b before thermosetting, the glass fiber 4 is accurately positioned. be able to. In addition, when the light-receiving surface side filler 3 is a single layer, the glass fiber 4 is embedded in the single layer. In such a form, it is preferable that the glass fiber 4 is disposed closer to the solar cell string 7 than the resin substrate 2 in order to reduce the influence of thermal stress from the resin substrate 2.

また、ガラス繊維4は、図1(a)に示すように、複数本設けられていてもよい。このとき、複数のガラス繊維4は、図1(c)に示すように、互いに同一平面上に配置されていることが好ましい。このような形態では、熱応力によって生じる受光面側充填材3の変形のムラを低減できるため、より効率良く受光面側充填材3を拘束できる。   Moreover, the glass fiber 4 may be provided with two or more as shown to Fig.1 (a). At this time, as shown in FIG.1 (c), it is preferable that the several glass fiber 4 is mutually arrange | positioned on the same plane. In such a form, unevenness of deformation of the light receiving surface side filler 3 caused by thermal stress can be reduced, so that the light receiving surface side filler 3 can be restrained more efficiently.

なお、ガラス繊維4は、複数の繊維を縫成し、幅2〜4mmのリボン状として界面接着力を高めても良い。このような形態であれば、長期間使用して、繰り返し熱応力が加わる場合であっても受光面側充填材3とガラス繊維4の層間剥離を効率良く低減できる。   In addition, the glass fiber 4 may sew a plurality of fibers to increase the interfacial adhesion as a ribbon having a width of 2 to 4 mm. If it is such a form, even if it is a case where it is used for a long time and a thermal stress is repeatedly added, the delamination of the light-receiving surface side filler 3 and the glass fiber 4 can be reduced efficiently.

<太陽電池素子>
太陽電池素子5は、入射される太陽光を電気に変換する機能を有している。また、太陽電池モジュール1Aでは、複数の太陽電池素子5が、互いに接続導体6で電気的に直列接続されて構成される太陽電池ストリング7を有する。太陽電池素子5は、例えば、厚み0.1〜0.4mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなる。
<Solar cell element>
The solar cell element 5 has a function of converting incident sunlight into electricity. Moreover, in the solar cell module 1 </ b> A, the plurality of solar cell elements 5 includes a solar cell string 7 configured to be electrically connected in series with each other through the connection conductor 6. The solar cell element 5 is made of, for example, single crystal silicon or polycrystalline silicon having a thickness of about 0.1 to 0.4 mm.

また、太陽電池素子5の内部には、PN接合が形成されるとともに、その受光面と裏面にはそれぞれ電極が設けられており、さらに受光面には反射防止膜を設けてもよい。太陽電池素子5の大きさとしては、多結晶シリコンであれば、約70〜160mm角程度である。   Further, a PN junction is formed inside the solar cell element 5, electrodes are provided on the light receiving surface and the back surface, respectively, and an antireflection film may be provided on the light receiving surface. The size of the solar cell element 5 is about 70 to 160 mm square in the case of polycrystalline silicon.

<接続導体>
接続導体6は、太陽電池素子5同士を電気的に接続する役割を有する。また、接続導体6は、長尺状を成している。このような接続導体6としては、例えば、厚さ0.2mm程度、幅1mm〜6mm程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子5の電極上などにハンダ付けする形態が好適である。銅の熱膨張率は16.5×10−6/℃である。例えば温度変化が40℃のときの1mあたりの熱膨張長さは0.66mmである。
<Connection conductor>
The connection conductor 6 has a role of electrically connecting the solar cell elements 5 to each other. Further, the connection conductor 6 has a long shape. As such a connection conductor 6, for example, a copper-coated copper foil having a thickness of about 0.2 mm and a width of about 1 mm to 6 mm is cut into a predetermined length, and the surface of the solar cell element 5 is placed on the electrode. For example, a soldering form is suitable. The coefficient of thermal expansion of copper is 16.5 × 10 −6 / ° C. For example, the thermal expansion length per meter when the temperature change is 40 ° C. is 0.66 mm.

接続導体6は、太陽電池素子5とハンダ等で機械的に接続されているため、太陽電池素子5に引張応力が加わると、接続導体6に伝達される。また、太陽電池素子5よりも面積
と体積の小さい接続導体6は、小さい引張力で変形を生じやすいことから、応力集中を受けやすい。
Since the connection conductor 6 is mechanically connected to the solar cell element 5 by solder or the like, when the tensile stress is applied to the solar cell element 5, the connection conductor 6 is transmitted to the connection conductor 6. Further, the connection conductor 6 having a smaller area and volume than the solar cell element 5 is likely to be deformed with a small tensile force, and thus is easily subjected to stress concentration.

<非受光面側充填材>
非受光面側充填材8は、受光面側充填材3と協働して太陽電池素子5を封止して保護する役割を有する。また、非受光面側充填材8の材質は、受光面側充填材3と同様の樹脂を用いることができる。また、非受光面側充填材8は、主として光が入射されないため、透明以外の樹脂を使用してもよい。例えば、白色に着色したEVAを用いれば、太陽電池モジュール1Aの発電量を高めることができる。また、太陽電池素子5と同系色の樹脂を用いれば、太陽電池モジュール1Aの意匠性を高めることができる。非受光面側充填材8の厚みは、太陽電池素子5を保護できるものであればよく、例えば太陽電池素子5の厚みが0.1mm〜0.3mmの場合、0.3mm〜0.8mmのものを使用すると良い。
<Non-light-receiving surface side filler>
The non-light receiving surface side filler 8 has a role of sealing and protecting the solar cell element 5 in cooperation with the light receiving surface side filler 3. The non-light-receiving surface side filler 8 can be made of the same resin as the light-receiving surface side filler 3. Further, the non-light-receiving surface side filler 8 may be made of a resin other than transparent since light is not mainly incident thereon. For example, if EVA colored in white is used, the power generation amount of the solar cell module 1A can be increased. Moreover, if the resin similar to the solar cell element 5 is used, the design property of the solar cell module 1A can be improved. The thickness of the non-light-receiving surface-side filler 8 may be any thickness that can protect the solar cell element 5. For example, when the thickness of the solar cell element 5 is 0.1 mm to 0.3 mm, the thickness is 0.3 mm to 0.8 mm. Use a good one.

<裏面保護材>
裏面保護材9は、太陽電池素子5、受光面側充填材3および非受光面側充填材8への透湿を低減する機能を有する。このような裏面保護材としては、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト(PET)シートなどが用いられる。
<Back protection material>
The back surface protective material 9 has a function of reducing moisture permeability to the solar cell element 5, the light receiving surface side filler 3 and the non-light receiving surface side filler 8. As such a back surface protective material, for example, a fluorine resin sheet having weather resistance sandwiching an aluminum foil, a polyethylene terephthalate (PET) sheet deposited with alumina or silica, and the like are used.

<端子ボックス>
端子ボックス10は、太陽電池モジュールの発電電力を外部に出力できるようにする役割を有する。このような端子ボックス10としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂やABS樹脂などからなる箱体内に銅やステンレス等からなるターミナルを備え、外部へ
電線を引き出したものが用いられる。
<Terminal box>
The terminal box 10 has a role of allowing the generated power of the solar cell module to be output to the outside. As such a terminal box 10, for example, a terminal made of copper, stainless steel or the like in a box made of polyphenylene ether resin, ABS resin, or the like, and an electric wire drawn out to the outside is used.

次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール1Aの効果について説明する。   Next, effects of the solar cell module 1A according to the present embodiment will be described.

太陽電池モジュール1Aは、太陽電池モジュール1Aの温度が上がった時に、他の部材に比べて熱膨張率の大きい樹脂基板2が大きく熱膨張する。樹脂基板2の熱膨張は、第1充填材3aを介してガラス繊維4に伝達される。図3に示すように、ガラス繊維4は、ガラス繊維4が配置された平面において、接続導体6と平行な方向の受光面側充填材3の変形を拘束する。そのため、太陽電池モジュール1Aでは、ガラス繊維4と樹脂基板2との間にある第1充填材3aをせん断変形させて熱応力を緩和し、ガラス繊維4と太陽電池ストリング7との間にある第2充填材3b側に伝わる熱応力を低減できる。このように、太陽電池モジュール1Aでは、樹脂基板2とガラス繊維4の間に弾性体である第1充填材3aが配置されていることから、第1充填材3aにより熱応力を緩和(吸収)できるため、樹脂基板2と第1充填材3aとの層間の剥離を低減できる。また、太陽電池モジュール1Aでは、ガラス繊維4が、太陽電池ストリング7とほぼ同じ長さの連続した長繊維であることから、応力に対する伸縮が極めて少なく、太陽電池ストリング7全長にわたり熱応力を効果的に抑制することができる。   In the solar cell module 1 </ b> A, when the temperature of the solar cell module 1 </ b> A rises, the resin substrate 2 having a larger coefficient of thermal expansion than other members greatly expands. The thermal expansion of the resin substrate 2 is transmitted to the glass fiber 4 through the first filler 3a. As shown in FIG. 3, the glass fiber 4 restrains the deformation of the light receiving surface side filler 3 in the direction parallel to the connection conductor 6 on the plane where the glass fiber 4 is arranged. Therefore, in the solar cell module 1 </ b> A, the first filler 3 a between the glass fiber 4 and the resin substrate 2 is subjected to shear deformation to relieve thermal stress, and the first filler 3 a between the glass fiber 4 and the solar cell string 7. 2 Thermal stress transmitted to the filler 3b side can be reduced. As described above, in the solar cell module 1A, the first filler 3a, which is an elastic body, is disposed between the resin substrate 2 and the glass fiber 4, so that the thermal stress is relieved (absorbed) by the first filler 3a. Therefore, peeling between the layers of the resin substrate 2 and the first filler 3a can be reduced. Further, in the solar cell module 1A, since the glass fiber 4 is a continuous long fiber having substantially the same length as the solar cell string 7, the expansion and contraction with respect to the stress is extremely small, and the thermal stress is effectively applied over the entire length of the solar cell string 7. Can be suppressed.

そして、上述したように、第2充填材3bは、第1充填材3aで熱応力が吸収されていることから、樹脂基板2からの熱応力によるせん断変形が少なく、接続導体6や太陽電池素子5(太陽電池ストリング)に伝わる熱応力を抑制することができる。それゆえ、太陽電池モジュールでは、基板に熱膨張率の高い樹脂基板2を用いた場合であっても、接続導体6の破断や太陽電池素子5のクラック発生を抑制することができる。   And as above-mentioned, since the 2nd filler 3b has absorbed the thermal stress with the 1st filler 3a, there is little shear deformation by the thermal stress from the resin substrate 2, and the connection conductor 6 or a solar cell element 5 (solar cell string) can be suppressed thermal stress. Therefore, in the solar cell module, even when the resin substrate 2 having a high thermal expansion coefficient is used as the substrate, the breakage of the connection conductor 6 and the occurrence of cracks in the solar cell element 5 can be suppressed.

例えば、接続導体6として、銅(C1020 R−1/2H)を用いた場合、その機械的性質は、引張り応力が315MPaで伸び10%である。そのため、厚さ0.2mm、幅2mmの接続導体6では、126Nで10%以上伸ばされると破断する可能性がある。
樹脂基板を用いた場合、接続導体と接触するように配置されている受光面側充填材3を介して接続導体に対して樹脂基板から伝達される熱応力は、接続導体が破断する引張強さと伸びを上まわっていった。
For example, when copper (C1020 R-1 / 2H) is used as the connection conductor 6, the mechanical property is that the tensile stress is 315 MPa and the elongation is 10%. Therefore, in the connection conductor 6 having a thickness of 0.2 mm and a width of 2 mm, there is a possibility that the connection conductor 6 is broken when it is stretched by 10% or more at 126N.
When the resin substrate is used, the thermal stress transmitted from the resin substrate to the connection conductor via the light receiving surface side filler 3 arranged so as to come into contact with the connection conductor is the tensile strength at which the connection conductor breaks. The growth exceeded.

しかしながら、太陽電池モジュール1Aでは、図1(a)に示すように、ガラス繊維4が、接続導体6の長手方向に沿って略平行に配置されていることから、接続導体6に対する長手方向への引張の熱応力を低減することができる。これにより、太陽電池モジュール1Aでは、少量のガラス繊維4で応力集中が加わる接続導体6を効率良く保護できることから、太陽電池素子への透光量を確保し、発電効率を保つことができる。   However, in the solar cell module 1 </ b> A, as shown in FIG. 1A, the glass fibers 4 are arranged substantially in parallel along the longitudinal direction of the connection conductor 6. The tensile thermal stress can be reduced. Thereby, in the solar cell module 1A, since the connection conductor 6 to which stress concentration is applied with a small amount of glass fiber 4 can be efficiently protected, the amount of light transmitted to the solar cell element can be secured and the power generation efficiency can be maintained.

さらに、ガラス繊維4は、受光面側充填材の内部の全体に亘って均一に分散されるのではなく、第1充填材3aと第2充填材3bとの間で接続導体6の長手方向に沿って平面的に配置されている。これにより、太陽電池モジュール1Aでは、受光面側充填材3の熱による膨張を過度に抑制せず、第1充填材3aの熱による伸縮を許容する構造となっている。それゆえ、太陽電池モジュール1では、樹脂基板2と第1充填材3aとの接着界面の近傍において、第1充填材3aがせん断変形できるため、接着界面の層間剥離を低減できる。   Further, the glass fiber 4 is not uniformly dispersed throughout the interior of the light receiving surface side filler, but in the longitudinal direction of the connection conductor 6 between the first filler 3a and the second filler 3b. Along the plane. Thereby, in solar cell module 1A, it is the structure which does not suppress excessively the expansion | swelling by the heat | fever of the light-receiving surface side filler 3, and accepts the expansion-contraction by the heat of the 1st filler 3a. Therefore, in the solar cell module 1, since the first filler 3a can be shear-deformed in the vicinity of the adhesive interface between the resin substrate 2 and the first filler 3a, delamination at the adhesive interface can be reduced.

なお、樹脂基板2の熱膨張による影響をより緩和すべく、第1充填材3aの厚みを大きくするほうが好ましい。一方で、樹脂基板2からの熱応力を大きく受けない第2充填材3bの厚みを第1充填材3aよりも薄くすれば、コストを低減することができる。このような構造にするためには、例えば、太陽電池モジュールの製造時に、受光面側充填材3の裏面側からガラス繊維4を埋め込むように押付けて配置し、第2充填材3bを薄くする構造としてもよい。   Note that it is preferable to increase the thickness of the first filler 3a in order to further reduce the influence of the thermal expansion of the resin substrate 2. On the other hand, if the thickness of the second filler 3b that does not receive large thermal stress from the resin substrate 2 is made thinner than that of the first filler 3a, the cost can be reduced. In order to make such a structure, for example, at the time of manufacturing a solar cell module, the glass fiber 4 is pressed and arranged so as to be embedded from the back surface side of the light receiving surface side filler 3, and the second filler 3b is thinned. It is good.

さらに、ガラス繊維4は、太陽電池素子5の受光面側で接続されている接続導体6の直上に配置されることが好ましい。このような形態であれば、太陽電池素子5に入射される太陽光が接続導体6で遮られるが、ガラス繊維4を接続導体6の直上に配置することで、ガラス繊維4による遮光を低減することができる。   Furthermore, it is preferable that the glass fiber 4 is arrange | positioned directly on the connection conductor 6 connected by the light-receiving surface side of the solar cell element 5. FIG. If it is such a form, although the sunlight which injects into the solar cell element 5 will be interrupted | blocked by the connection conductor 6, the light shielding by the glass fiber 4 will be reduced by arrange | positioning the glass fiber 4 on the connection conductor 6 directly. be able to.

なお、上述した実施形態では、ガラス繊維4が太陽電池ストリング7の長手方向(太陽電池素子の配列方向)における長さと略同一のものを用いているが、当該長さよりも短いものを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the glass fiber 4 has a length substantially the same as the length in the longitudinal direction of the solar cell string 7 (arrangement direction of the solar cell elements). Good.

(第二の実施形態)
次に、本発明の第二の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール1Bは、図4に示すように、接続導体6の長手方向に沿って配置される第1ガラス繊維4a(第一の実施形態のガラス繊維4に相当)に加え、第1ガラス繊維4aと直交する方向に交差ガラス繊維(第2ガラス繊維4b)が配置されており、ガラス繊維が網目状を成している点で第一の実施形態と相違する。太陽電池モジュール1Bでは、ガラス繊維による受光面側充填材3の変形を拘束する力をより大きくすることができるため、長期間の使用で繰り返し熱応力が加わる場合であっても、太陽電池ストリング7への熱応力の伝達を低減できる。このような太陽電池モジュール1Bは、ガラス繊維を配列して網目状にする以外に、ガラス繊維を予め網目状のシートに加工したものを用いてもよい。なお、網目状に配置されたガラス繊維間を太陽光が通過して、太陽電池素子5が受光しやすくするために、網目の間隔は5mm以上とするとよい。
(Second embodiment)
Next, the solar cell module which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 4, the solar cell module 1 </ b> B according to the present embodiment is in addition to the first glass fibers 4 a (corresponding to the glass fibers 4 of the first embodiment) arranged along the longitudinal direction of the connection conductor 6. The crossed glass fibers (second glass fibers 4b) are arranged in a direction orthogonal to the first glass fibers 4a, and are different from the first embodiment in that the glass fibers have a mesh shape. In the solar cell module 1B, since the force for restraining the deformation of the light receiving surface side filler 3 by the glass fiber can be increased, the solar cell string 7 can be applied even when thermal stress is repeatedly applied over a long period of use. Transmission of thermal stress to can be reduced. Such a solar cell module 1B may be obtained by processing glass fibers into a mesh-like sheet in advance, in addition to arranging glass fibers into a mesh. In addition, in order that sunlight may pass between the glass fibers arrange | positioned at mesh shape, and the solar cell element 5 makes it easy to receive light, it is good to set the space | interval of a mesh as 5 mm or more.

(第三の実施形態)
次に、本発明の第三の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール1Cは、図5に示すように、樹脂基板2を複数層(第1樹脂
層2a及び第2樹脂層2b)とし、第1樹脂層2aと第2樹脂層2bとの間に接着層11を介在させるようにした点で上述した実施形態と相違する。接着材11としては、例えば、透光性を有するエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)を主成分とする熱硬化性樹脂からなる有機化合物を用いることができる。
さらに、本実施形態では、接着層11の内部において、接続導体6に沿うようにガラス繊維4(第1ガラス繊維部4a)を配置している。このような形態であれば、熱膨張の大きい樹脂基板2に対して直接、ガラス繊維4を接触させているため、樹脂基板2の熱膨張を直に拘束し、熱応力の伝達を効率良く低減できる。
(Third embodiment)
Next, a solar cell module according to a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the solar cell module 1 </ b> C according to this embodiment includes a plurality of resin substrates 2 (first resin layer 2 a and second resin layer 2 b), and the first resin layer 2 a and the second resin layer 2 b. This is different from the above-described embodiment in that the adhesive layer 11 is interposed therebetween. As the adhesive 11, for example, an organic compound made of a thermosetting resin whose main component is a light-transmitting ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or polyvinyl butyral (PVB) can be used.
Furthermore, in the present embodiment, the glass fiber 4 (first glass fiber portion 4 a) is arranged along the connection conductor 6 inside the adhesive layer 11. In such a form, since the glass fiber 4 is in direct contact with the resin substrate 2 having a large thermal expansion, the thermal expansion of the resin substrate 2 is directly restrained, and the transmission of thermal stress is efficiently reduced. it can.

(第四の実施形態)
次に、本発明の第四の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール1Dは、図6に示すように、単層からなる樹脂基板2の内部の同一平面上にガラス繊維4(第1ガラス繊維4a及び第2ガラス繊維4b)を配置した点で前記実施形態と相違する。このような形態であれば、太陽電池モジュール1Cと同様の効果を得ることができるとともに、ガラス繊維4を予め樹脂基板2中に配置することができるため、製造工数を低減することができる。
(Fourth embodiment)
Next, a solar cell module according to a fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, the solar cell module 1 </ b> D according to the present embodiment has the glass fibers 4 (first glass fibers 4 a and second glass fibers 4 b) arranged on the same plane inside the single-layer resin substrate 2. This is different from the above embodiment. If it is such a form, while being able to acquire the effect similar to 1 C of solar cell modules, since the glass fiber 4 can be arrange | positioned in the resin substrate 2 previously, a manufacturing man-hour can be reduced.

1:太陽電池モジュール
2:樹脂基板
2a:第1樹脂基板
2b:第2樹脂基板
3:受光面側充填材
3a:第1充填材
3b:第2充填材
4:ガラス繊維
4a:第1ガラス繊維
4b:第2ガラス繊維
5:太陽電池素子
6:接続導体
7:太陽電池ストリング
8:非受光面側充填材
9:裏面保護材
10:端子ボックス
11:接着層
1: Solar cell module 2: Resin substrate 2a: First resin substrate 2b: Second resin substrate 3: Light-receiving surface side filler 3a: First filler 3b: Second filler
4: Glass fiber 4a: First glass fiber 4b: Second glass fiber 5: Solar cell element 6: Connection conductor 7: Solar cell string 8: Non-light-receiving surface side filler 9: Back surface protective material 10: Terminal box 11: Adhesion layer

Claims (6)

透光性を有し、受光面と、該受光面の裏側に位置する裏面と、を有する樹脂基板と、
該樹脂基板の前記裏面側に配置されており、複数の太陽電池素子及び隣り合う前記太陽電池素子同士を電気的に接続する長尺状の接続導体を有してなる太陽電池ストリングと、
前記樹脂基板と前記太陽電池ストリングとの間に配置される充填材と、
前記樹脂基板及び前記充填材の少なくとも一方の内部に配置されるガラス繊維と、を備え、
前記ガラス繊維は、前記接続導体の長手方向に沿うように配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
A resin substrate having translucency and having a light receiving surface and a back surface located on the back side of the light receiving surface;
A solar cell string that is disposed on the back side of the resin substrate and has a long connection conductor that electrically connects a plurality of solar cell elements and the adjacent solar cell elements;
A filler disposed between the resin substrate and the solar cell string;
A glass fiber disposed inside at least one of the resin substrate and the filler,
The said glass fiber is arrange | positioned so that the longitudinal direction of the said connection conductor may be followed, The solar cell module characterized by the above-mentioned.
前記ガラス繊維の長手方向における長さは、前記太陽電池ストリングの長手方向における長さと略同一であ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。   2. The solar cell module according to claim 1, wherein a length of the glass fiber in the longitudinal direction is substantially the same as a length of the solar cell string in the longitudinal direction. 前記ガラス繊維は、複数設けられており、
複数の前記ガラス繊維は、前記樹脂基板及び前記充填材の少なくとも一方の内部において、互いに同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池モジュール。
A plurality of the glass fibers are provided,
The solar cell module according to claim 1 or 2, wherein the plurality of glass fibers are arranged on the same plane inside at least one of the resin substrate and the filler.
前記接続導体の長手方向と直交する方向に配置されている交差ガラス繊維をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to any one of claims 1 to 3, further comprising crossed glass fibers arranged in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the connection conductor. 前記充填材は、前記樹脂基板側に位置する第1充填材層と、前記太陽電池ストリング側に位置する第2充填材層と、を有し、
前記ガラス繊維は、前記第1充填材層と前記第2充填材層との間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
The filler has a first filler layer located on the resin substrate side, and a second filler layer located on the solar cell string side,
The solar cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass fiber is disposed between the first filler layer and the second filler layer.
前記樹脂基板は、前記受光面側に位置する第1樹脂層と、前記裏面側に位置する第2樹脂層と、前記第1樹脂層と前記第2樹脂層との間に介在する接着層と、を有し、
前記ガラス繊維は、前記接着層の内部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
The resin substrate includes: a first resin layer located on the light receiving surface side; a second resin layer located on the back surface side; an adhesive layer interposed between the first resin layer and the second resin layer; Have
The solar cell module according to any one of claims 1 to 5, wherein the glass fiber is disposed inside the adhesive layer.
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