JP2012019094A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池モジュールの単位面積あたりに占める太陽電池セルの面積を大きくすることができ、しかもセル同士の電気的接続構造を容易と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を、1つ又は複数の太陽電池セルから構成される複数の太陽電池ユニットを直列に接続することにより構成し、前記複数の太陽電池ユニットが、それぞれ、略同一面積の太陽光受光面を備えるようにし、前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットを、複数の太陽電池セルが並列に接続されるように構成する。
【選択図】図2
【解決手段】太陽電池モジュールを、1つ又は複数の太陽電池セルから構成される複数の太陽電池ユニットを直列に接続することにより構成し、前記複数の太陽電池ユニットが、それぞれ、略同一面積の太陽光受光面を備えるようにし、前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットを、複数の太陽電池セルが並列に接続されるように構成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、太陽電池モジュールの単位面積に占める太陽電池セルの面積比率(面積効率)を大きくすることのできる太陽電池モジュールに関する。
太陽光発電に用いられる太陽電池モジュールにおいては、数十枚の太陽電池セルが平面状に並べられ、各太陽電池セル同士が電気的に直列接続される。太陽電池セルとは、p型半導体とn型半導体を接合した構造の太陽電池素子である。従来、単結晶系ウエハを用いた太陽電池モジュールでは、平面が円形のウエハをそのまま用いて太陽電池セルを作製し、この円形の太陽電池セルを複数並べて配置するか、あるいは、円形のウエハを略正方形に切断して略正方形の太陽電池セルを作製し、この略正方形太陽電池セルを複数並べて配置していた。
しかし、前者の場合は、円形のウエハの全てを無駄なく有効に使えるが、セル間の隙間が大きくなるため、太陽電池モジュールとしての単位面積あたりの発電量が小さいという課題があった。また、後者の場合は、セル間の隙間を小さくできるため、太陽電池モジュールとしての単位面積あたりの発電量は大きくできるが、ウエハ面積の約25%を切り落とすことになるため、高価なウエハに無駄な部分が生じ、コストが高くなるという課題があった。
しかし、前者の場合は、円形のウエハの全てを無駄なく有効に使えるが、セル間の隙間が大きくなるため、太陽電池モジュールとしての単位面積あたりの発電量が小さいという課題があった。また、後者の場合は、セル間の隙間を小さくできるため、太陽電池モジュールとしての単位面積あたりの発電量は大きくできるが、ウエハ面積の約25%を切り落とすことになるため、高価なウエハに無駄な部分が生じ、コストが高くなるという課題があった。
図12は、円形のウエハ102を略正方形に切断し、略正方形の太陽電池セル101を得る場合を示す図である。図12から、ウエハ102の端部の多くの部分が切り落とされ、無駄になることが理解できる。
図13は、略正方形の太陽電池セル101を、縦方向に12、横方向に6、計72個並べて、太陽電池モジュール110を作製する場合の略図である。各太陽電池セル101間は、それぞれ、2本の並列の導電性のタブ線103により、電気的に接続される。例えば、図13左下の端子16と太陽電池セル101(1)の表面は、タブ線103(1)により、電気的に接続される。太陽電池セル101(1)の裏面と太陽電池セル101(2)の表面は、タブ線103(2)により、電気的に接続される。図13左上の太陽電池セル101(12)の裏面と太陽電池セル101(13)の表面は、タブ線103(13)により、電気的に接続される。このようにして、端子16と端子15との間に、計72個の太陽電池セル101が直列に接続されて、太陽電池モジュール110が作製される。
図13は、略正方形の太陽電池セル101を、縦方向に12、横方向に6、計72個並べて、太陽電池モジュール110を作製する場合の略図である。各太陽電池セル101間は、それぞれ、2本の並列の導電性のタブ線103により、電気的に接続される。例えば、図13左下の端子16と太陽電池セル101(1)の表面は、タブ線103(1)により、電気的に接続される。太陽電池セル101(1)の裏面と太陽電池セル101(2)の表面は、タブ線103(2)により、電気的に接続される。図13左上の太陽電池セル101(12)の裏面と太陽電池セル101(13)の表面は、タブ線103(13)により、電気的に接続される。このようにして、端子16と端子15との間に、計72個の太陽電池セル101が直列に接続されて、太陽電池モジュール110が作製される。
特許文献1には、太陽電池モジュールの単位面積あたりに占める太陽電池セルの面積を大きくするため、正六角形の太陽電池セルを2分割して、該2分割したセルを多数、接続する技術や、正六角形の太陽電池セルを4分割して、該4分割したセルを多数、接続する技術が開示されている。
上述した特許文献1の技術では、分割した多数の太陽電池セル同士を直列に接続することになるため、その接続構造が複雑化し、接続作業に多くの時間や費用が必要となる。
本発明は、太陽電池モジュールの単位面積あたりに占める太陽電池セルの面積を大きくすることができ、しかも太陽電池セル同士の電気的接続構造を簡易に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。
本発明は、太陽電池モジュールの単位面積あたりに占める太陽電池セルの面積を大きくすることができ、しかも太陽電池セル同士の電気的接続構造を簡易に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。
本発明の太陽電池モジュールは、前記課題を解決するためになされたもので、次の構成を備える。すなわち、本発明の太陽電池モジュールは、
複数の太陽電池ユニットが直列に接続される太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットは、それぞれ、1つ又は複数の太陽電池セルから構成されるとともに、略同一面積の太陽光受光面を備え、
前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルが並列に接続されるものである。
複数の太陽電池ユニットが直列に接続される太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットは、それぞれ、1つ又は複数の太陽電池セルから構成されるとともに、略同一面積の太陽光受光面を備え、
前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルが並列に接続されるものである。
前記太陽電池モジュールは、好ましくは、1枚の円形ウエハから作成された、円形の1枚の太陽電池セルから構成される第1の太陽電池ユニットと、1枚の円形ウエハを2等分して作成された、半円形の2枚の太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとから構成するのがよい。
また、前記太陽電池モジュールは、例えば、任意の形状の1枚の太陽電池セルから構成される第1の太陽電池ユニットと、任意の形状の複数枚の太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとを含むように構成してもよい。この場合、第2の太陽電池ユニットの複数枚の太陽電池セルの形状は、それぞれ異なってもよい。ただし、第1の太陽電池ユニットの太陽光受光面の面積と、第2の太陽電池ユニットの太陽光受光面の合計の面積とが、略等しくなるように製作される。
また、前記太陽電池モジュールは、例えば、任意の形状の複数枚の太陽電池セルを並列接続して構成される第1の太陽電池ユニットと、任意の形状の複数枚の太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとから構成してもよい。この場合、第1の太陽電池ユニットの複数枚の太陽電池セルの形状は、それぞれ異なってもよい。また、第2の太陽電池ユニットの複数枚の太陽電池セルの形状は、それぞれ異なってもよい。また、第1の太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの形状と、第1の太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの形状は異なってもよい。ただし、各太陽電池ユニットの太陽光受光面の面積は、略等しくなるように製作される。
本発明によれば、直列に接続される太陽電池ユニットの発生する電力が略同一であるので、太陽電池モジュールから電力を取り出す構造が簡易となり、また、少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルを並列に接続するので、太陽電池セルを無駄に捨てることなく有効に使用することができる。例えば、円形のウエハを略正方形に切断して略正方形の太陽電池セルを作製し、この略正方形太陽電池セルを隙間なく並べて配置していた場合に比べ、同等の面積効率を得つつ、ウエハ使用量を削減することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例及び後述の第2実施例に係る太陽電池モジュールの構造を示す垂直断面図である。図1において、21は太陽電池セル(以下、セルと称することもある。)である。22は、セル21同士を電気的に接続するタブ線である。タブ線22は、隣接するセル21の表面と裏面とを接続する。タブ線22は、銀ペーストの焼結により作成した電極に、平角銅線、はんだメッキ銅線等の電線を、はんだ付けもしくは導電性ペーストにより、電気的に接合してなるものである。図1の左辺のセル21と右辺のセル21には、それぞれ、引き出し線23が接続されている。引き出し線23は、太陽電池モジュール内で生成した電力を、太陽電池モジュール外に引き出すためのものである。
24は、カバーガラスであり、例えば、厚さ3.8mmの白板ガラスで構成され、太陽電池モジュールを保護するためのものである。25は、アルミ製のフレームである。26は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムにアルミ箔を積層したバックシートであり、水蒸気の侵入を防止するためのものである。27は、例えばEVA(エチレンビニルアセテート)製の充填樹脂であり、セル21やタブ線22を固定するためのものである。28は、アルミフレーム25とバックシート26との間の隙間を埋めるためのコーキング材(充填材)である。
なお、図13の従来例においても、セルとタブ線の接続方法は、図1と同様に行なわれている。
(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例及び後述の第2実施例に係る太陽電池モジュールの構造を示す垂直断面図である。図1において、21は太陽電池セル(以下、セルと称することもある。)である。22は、セル21同士を電気的に接続するタブ線である。タブ線22は、隣接するセル21の表面と裏面とを接続する。タブ線22は、銀ペーストの焼結により作成した電極に、平角銅線、はんだメッキ銅線等の電線を、はんだ付けもしくは導電性ペーストにより、電気的に接合してなるものである。図1の左辺のセル21と右辺のセル21には、それぞれ、引き出し線23が接続されている。引き出し線23は、太陽電池モジュール内で生成した電力を、太陽電池モジュール外に引き出すためのものである。
24は、カバーガラスであり、例えば、厚さ3.8mmの白板ガラスで構成され、太陽電池モジュールを保護するためのものである。25は、アルミ製のフレームである。26は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムにアルミ箔を積層したバックシートであり、水蒸気の侵入を防止するためのものである。27は、例えばEVA(エチレンビニルアセテート)製の充填樹脂であり、セル21やタブ線22を固定するためのものである。28は、アルミフレーム25とバックシート26との間の隙間を埋めるためのコーキング材(充填材)である。
なお、図13の従来例においても、セルとタブ線の接続方法は、図1と同様に行なわれている。
次に、図2を用いて、第1実施例に係る太陽電池モジュール10を説明する。図2は、第1実施例に係る太陽電池モジュール10の略平面図である。
図2において、11は、略正六角形の太陽電池セルを2等分した太陽電池セル(以下、半割セル)であり、表面に略台形の太陽光受光面を有する。12は、略正六角形の太陽電池セル(以下、全形セル)であり、表面に略正六角形の太陽光受光面を有する。したがって、全形セル12は、半割セル11の太陽光受光面積の2倍の太陽光受光面積を有する。太陽電池セル1個で、約0.6Vの起電力が発生する。図2において、全形セル12と半割セル11はハニカム状(蜂の巣状)に配置され、半割セル11は、太陽電池モジュール10の左辺に6個、右辺に6個、計12個配置されている。左辺の半割セル11は、11(1)、11(2)、11(3)、11(4)、11(5)、11(6)である。右辺の半割セル11は、11(7)、11(8)、11(9)、11(10)、11(11)、11(12)である。半割セル11(1)と端子15が接続され、半割セル11(12)と端子16が接続され、端子15と端子16から、太陽電池モジュール10の電力が取り出される。
図2において、11は、略正六角形の太陽電池セルを2等分した太陽電池セル(以下、半割セル)であり、表面に略台形の太陽光受光面を有する。12は、略正六角形の太陽電池セル(以下、全形セル)であり、表面に略正六角形の太陽光受光面を有する。したがって、全形セル12は、半割セル11の太陽光受光面積の2倍の太陽光受光面積を有する。太陽電池セル1個で、約0.6Vの起電力が発生する。図2において、全形セル12と半割セル11はハニカム状(蜂の巣状)に配置され、半割セル11は、太陽電池モジュール10の左辺に6個、右辺に6個、計12個配置されている。左辺の半割セル11は、11(1)、11(2)、11(3)、11(4)、11(5)、11(6)である。右辺の半割セル11は、11(7)、11(8)、11(9)、11(10)、11(11)、11(12)である。半割セル11(1)と端子15が接続され、半割セル11(12)と端子16が接続され、端子15と端子16から、太陽電池モジュール10の電力が取り出される。
半割セル11は、平面が長方形の太陽電池モジュール10の4辺のうち、対向する2辺である長辺に沿って配置されている。詳しくは、半割セル11が、隣接する複数の全形セル12が形成する列の、凹部に収容されるように配置されている。こうすることにより、太陽電池モジュール10の面積を小さくすることができる。
端子15と、半割セル11(1)と11(2)の裏面(図2の裏側)は、引き出し線19により電気的に接続されている。半割セル11(1)と11(2)の表面(図2の表側)と、半割セル11(3)と11(4)の裏面は、半割タブ線13(1)により電気的に接続されている。図2や図3に示すように、例えば、半割セル11(3)と全形セル12(5)との境界部分であって、略正六角形の頂点に該当する部分には、半割タブ線13(1)が通ることのできる隙間が形成されている。同様に、全形セルと全形セルの境界部分にも、タブ線が通ることのできる隙間が形成されている。この隙間は、図4で示すように、全形セル12を略正六角形にすることにより、形成される。
また、半割セル11(3)と11(4)の表面と、半割セル11(5)と11(6)の裏面は、半割タブ線13(2)により電気的に接続されている。
また、半割セル11(5)と11(6)の表面と、全形セル12(1)の裏面は、半割タブ線13(3)により電気的に接続されている。また、全形セル12(1)の表面と、全形セル12(2)の裏面は、全形タブ線14(1)により電気的に接続されている。
また、半割セル11(3)と11(4)の表面と、半割セル11(5)と11(6)の裏面は、半割タブ線13(2)により電気的に接続されている。
また、半割セル11(5)と11(6)の表面と、全形セル12(1)の裏面は、半割タブ線13(3)により電気的に接続されている。また、全形セル12(1)の表面と、全形セル12(2)の裏面は、全形タブ線14(1)により電気的に接続されている。
一方、端子16と、半割セル11(12)と11(11)の表面は、半割タブ線13(6)により電気的に接続されている。半割セル11(12)と11(11)の裏面と、半割セル11(10)と11(9)の表面は、半割タブ線13(5)により電気的に接続されている。また、半割セル11(10)と11(9)の裏面と、半割セル11(8)と11(7)の表面は、半割タブ線13(4)により電気的に接続されている。
また、半割セル11(8)と11(7)の裏面と、全形セル12(54)の表面は、全形タブ線14(54)により電気的に接続されている。また、全形セル12(54)の裏面と、全形セル12(53)の表面は、全形タブ線14(53)により電気的に接続されている。
また、半割セル11(8)と11(7)の裏面と、全形セル12(54)の表面は、全形タブ線14(54)により電気的に接続されている。また、全形セル12(54)の裏面と、全形セル12(53)の表面は、全形タブ線14(53)により電気的に接続されている。
このようにして、半割セル11を2つ並列接続して構成される太陽電池ユニットと、全形セル1つから構成される太陽電池ユニットとが、直列に接続されて、太陽電池モジュール10が構成される。したがって、各太陽電池ユニットを構成するセルの太陽光受光面積は、それぞれ等しく、各太陽電池ユニットから発生する電力は、それぞれ等しい。そのため、太陽電池モジュール10は、電力取出し端子を、端子15と16の1組で構成することができる。もし、各太陽電池ユニットから発生する電力が異なる場合は、そのまま直列接続できないので、例えば、電力取出し端子を別に設け、太陽電池モジュール10外において、インバータを用いて、各端子から取り出した電力を合成する等の複雑な回路、構造が必要となる。
なお、半割セル11と全形セル12の電気的接続の様子は、後で図7ないし図9を用いて、詳しく説明する。
なお、半割セル11と全形セル12の電気的接続の様子は、後で図7ないし図9を用いて、詳しく説明する。
図3に、図2においてタブ線を省略した図を示す。図3に示すように、第1実施例に係る太陽電池モジュール10は、半割セル11を12個、全形セル12を54個有する。図2や図3において、各セル同士は離間しており、タブ線で接続しているもの以外は、電気的に絶縁状態にある。
図4は、第1実施例に係る太陽電池セルの平面図である。図4(a)は、全形セル12を示し、図4(b)は、半割セル11を示す。半割セル11は、全形セル12の略正六角形の対向する2つの頂点を結ぶ直線で切断された形状である。第1実施例の全形セル12は、直径200mmウエハの円周に内接する、略正六角形である。しかし、全形セル12は、正六角形の各頂点に該当する部分が、6つの短辺を形成しており、厳密には12角形である。前記短辺の長さはd=20mmであり、長辺の長さはc=81mmである。このように、正六角形の各頂点に該当する部分に6つの短辺を形成することにより、全形セル12同士が隣接したときに、短辺部分に隙間を形成することができ、この隙間を利用して、タブ線を表面と裏面との間で、配線することが容易となる。
また、正六角形の対向する頂点間の寸法は、a=210mmであり、略正六角形の対向する長辺間の寸法は、b=182mmである。このように、正六角形の各頂点に外接する外接円の直径は、ウエハ径である200mmの、1倍ないし1.1倍であることが好ましく、1.05倍程度が最適である。このようにすると、ウエハから切り捨てる部分が少なくなり、ウエハを効率よく使用することができる。また、図2で説明したように、セルとセルの境界部分に、タブ線を通すことのできる隙間を形成することができる。
また、正六角形の対向する頂点間の寸法は、a=210mmであり、略正六角形の対向する長辺間の寸法は、b=182mmである。このように、正六角形の各頂点に外接する外接円の直径は、ウエハ径である200mmの、1倍ないし1.1倍であることが好ましく、1.05倍程度が最適である。このようにすると、ウエハから切り捨てる部分が少なくなり、ウエハを効率よく使用することができる。また、図2で説明したように、セルとセルの境界部分に、タブ線を通すことのできる隙間を形成することができる。
図5は、本発明の第1実施例に係る半割セルの接続図である。図5に示すように、2つの半割セル11の表面が、半割タブ線13により接続され、1つの太陽電池ユニットを構成する。また、図6は、本発明の第1実施例に係る全形セルの接続図である。図6に示すように、1つの全形セル12の表面に、全形タブ線14が接続され、1つの太陽電池ユニットを構成する。したがって、太陽電池ユニットの太陽光受光面積、つまり、発電量は、2つの半割セルから構成した太陽電池ユニットと、1つの全形セルから構成した太陽電池ユニットとで、変わらない。各半割セル11と全形セル12の接続の詳細を、以下、図7ないし図10を用いて説明する。
半割セル11の接続の様子を、図7に示す。図7は、第1実施例に係る半割セルの接続状態を示す斜視図である。なお、セルの厚さは0.14〜0.2mm、タブ線の幅は2mm、厚さは0.2mm程度のため、図7のセルの厚さやタブ線の寸法は誇張して描かれており、後述する図8や図10も同様である。図7において、17は、スクリーン印刷で塗布した銀ペーストを焼結して、セル11の表面に形成したフィンガー電極である。フィンガー電極17は、例えば、厚さ0.5μm、幅80μm、長さ125〜150mmであり、2〜2.5mmピッチで形成される。セル11の裏面は、全面に電極が形成されている。
図7で、半割タブ線13が配置されているセル11の表面上の部分には、バス電極(不図示)が、フィンガー電極17と同様に、スクリーン印刷で塗布した銀ペーストを焼結して形成されている。バス電極は、例えば、厚さ0.5μm、幅80μmで形成される。フィンガー電極17は、バス電極に接続されており、バス電極と半割タブ線13が接合されている。バス電極と半割タブ線13は、例えば、錫鉛共晶はんだ付け、鉛フリーはんだ付け、導通テープ接合、銀ペースト接合、超音波接合等により接合される。このようにして、セル11の表面と、半割タブ線13とが電気的に接続されている。
図7で、半割タブ線13が配置されているセル11の表面上の部分には、バス電極(不図示)が、フィンガー電極17と同様に、スクリーン印刷で塗布した銀ペーストを焼結して形成されている。バス電極は、例えば、厚さ0.5μm、幅80μmで形成される。フィンガー電極17は、バス電極に接続されており、バス電極と半割タブ線13が接合されている。バス電極と半割タブ線13は、例えば、錫鉛共晶はんだ付け、鉛フリーはんだ付け、導通テープ接合、銀ペースト接合、超音波接合等により接合される。このようにして、セル11の表面と、半割タブ線13とが電気的に接続されている。
18は、例えば、半割タブ線13(1)と半割タブ線13(2)間を電気的に絶縁するなど、半割タブ線13同士を絶縁するための絶縁シートである。絶縁シートには、例えば、幅5mm、厚さ0.04mmのポリイミドテープが用いられる。
図7において、半割セル11(1)と11(2)の裏面が、引き出し線19により、端子15(図2参照)と電気的に接続されている。また、半割セル11(1)と11(2)の表面が、半割タブ線13(1)により、半割セル11(3)と11(4)の裏面に、電気的に接続されている。
図7において、半割セル11(1)と11(2)の裏面が、引き出し線19により、端子15(図2参照)と電気的に接続されている。また、半割セル11(1)と11(2)の表面が、半割タブ線13(1)により、半割セル11(3)と11(4)の裏面に、電気的に接続されている。
全形セル12の接続の様子を、図8に示す。図8は、第1実施例に係る全形セルの接続状態を示す斜視図である。全形セル12においても、図7の半割セル11と同様に、表面に、バス電極やフィンガー電極17が、スクリーン印刷で塗布した銀ペーストを焼結して形成されており、バス電極と全形タブ線14が接合されている。全形セル11の裏面は、全面に電極が形成されている。
図2で示した半割タブ線13(3)は、全形セル12(1)の裏面に電気的に接続されている。また、全形セル12(1)の表面は、全形タブ線14(1)により、全形セル12(2)の裏面に電気的に接続されている。また、全形セル12(2)の表面は、全形タブ線14(2)により、全形セル12(3)の裏面に電気的に接続されている。以下、同様にして、各全形セルが直列に接続されている。
図2で示した半割タブ線13(3)は、全形セル12(1)の裏面に電気的に接続されている。また、全形セル12(1)の表面は、全形タブ線14(1)により、全形セル12(2)の裏面に電気的に接続されている。また、全形セル12(2)の表面は、全形タブ線14(2)により、全形セル12(3)の裏面に電気的に接続されている。以下、同様にして、各全形セルが直列に接続されている。
次に、図2や図7、図8に示す半割セル11や全形セル12の電気的接続の様子を、図9に示す。図9(a)は、第1実施例に係る半割セル11の電気的接続を示す模式図である。図9(b)は、第1実施例に係る全形セル12の電気的接続を示す模式図である。図9(a)に示すように、半割セル11(1)と11(2)は並列に接続されている。半割セル11(1)と11(2)の裏面は端子15に接続されている。半割セル11(1)と11(2)の表面は、半割タブ線13(1)により、半割セル11(3)と11(4)の裏面に接続されている。半割セル11(3)と11(4)も並列に接続され、その表面は、半割タブ線13(2)により、半割セル11(5)と11(6)の裏面に接続されている。半割セル11(5)と11(6)も並列に接続され、その表面は、半割タブ線13(3)に接続されている。このようにして、2つの半割セル11を並列接続して太陽電池ユニットが構成され、各太陽電池ユニットが直列接続されている。
図9(b)に示すように、半割タブ線13(3)は、全形セル12(1)の裏面に接続されている。全形セル12(1)の表面と全形セル12(2)の裏面は、全形タブ線14(1)により、電気的に接続されている。全形セル12(2)の表面と全形セル12(3)の裏面は、全形タブ線14(2)により、電気的に接続されている。以下、同様にして、各全形セルが直列に接続されている。このようにして、1つの全形セル12により太陽電池ユニットが構成され、各太陽電池ユニットが直列接続されている。
図10は、図7の半割セルと図8の全形セルが組み合わせて構成された斜視図であり、図2の太陽電池モジュール10の部分的斜視図である。
図10は、図7の半割セルと図8の全形セルが組み合わせて構成された斜視図であり、図2の太陽電池モジュール10の部分的斜視図である。
第1実施例の太陽電池モジュールにおいては、例えば、円形のウエハを略正方形に切断して略正方形の太陽電池セルを作製し、この略正方形太陽電池セルを隙間なく並べて配置していた場合に比べ、同等の面積効率を得つつ、ウエハ使用量を約2割削減することができる。
(第2実施例)
次に、図11を用いて、第2実施例の太陽電池モジュール30を説明する。図11は、第2実施例に係る太陽電池モジュール30の平面図である。
図11において、31は、略正六角形の太陽電池セルを2等分した半割セルである。32は、略正六角形の全形セルである。第2実施例の半割セル31は、略正六角形を構成する6辺のうち、対向する2辺の中点同士を結ぶ直線により、切断された形状である。
次に、図11を用いて、第2実施例の太陽電池モジュール30を説明する。図11は、第2実施例に係る太陽電池モジュール30の平面図である。
図11において、31は、略正六角形の太陽電池セルを2等分した半割セルである。32は、略正六角形の全形セルである。第2実施例の半割セル31は、略正六角形を構成する6辺のうち、対向する2辺の中点同士を結ぶ直線により、切断された形状である。
図11において、全形セル32と半割セル31はハニカム状(蜂の巣状)に配置され、半割セル31は、太陽電池モジュール30の左辺に10個、右辺に10個、計20個配置されている。右辺の半割セル31は31(1)〜31(10)であり、左辺の半割セル31は31(11)〜31(20)である。全形セル32は、32(1)〜32(47)の47個配置されている。半割セル31(1)と端子35が接続され、半割セル31(20)と端子36が接続され、端子35と端子36から、太陽電池モジュール30の電力が取り出される。
半割セル31は、平面が長方形の太陽電池モジュール30の4辺のうち、対向する2辺である長辺に沿って配置されている。詳しくは、半割セル31が、隣接する複数の全形セル32が形成する列の、凹部に収容されるように配置されている。こうすることにより、太陽電池モジュール30の面積を小さくすることができる。
端子35と半割セル31(1)と31(2)の裏面は、引き出し線37で電気的に接続されている。半割セル31(1)と31(2)の表面と、半割セル31(3)と31(4)の裏面とが、半割タブ線33(1)により電気的に接続されている。また、半割セル31(3)と31(4)の表面と、半割セル31(5)と31(6)の裏面とが、半割タブ線33(2)により電気的に接続されている。
また、半割セル31(9)と31(10)の表面と、全形セル32(1)の裏面とが、半割タブ線33(5)により電気的に接続されている。また、全形セル32(1)の表面と、全形セル32(2)の裏面とが、全形タブ線34(1)により電気的に接続されている。以下、同様にして、各全形セルが直列に接続されている。
また、半割セル31(9)と31(10)の表面と、全形セル32(1)の裏面とが、半割タブ線33(5)により電気的に接続されている。また、全形セル32(1)の表面と、全形セル32(2)の裏面とが、全形タブ線34(1)により電気的に接続されている。以下、同様にして、各全形セルが直列に接続されている。
このようにして、半割セル31を2つ並列接続して構成される太陽電池ユニットと、全形セル1つから構成される太陽電池ユニットとが、直列に接続されて、太陽電池モジュール30が構成される。したがって、各太陽電池ユニットを構成するセルの太陽光受光面積は、それぞれ等しく、各太陽電池ユニットから発生する電力は、それぞれ等しい。そのため、第1実施例と同様に、太陽電池モジュール30は、電力取出し端子を、端子35と36の1組で構成することができる。
第2実施例では、全形タブ線34は、図11に示すように、並列に2本配置されている。このようにすると、細いフィンガー電極の長さを短くできるので、全形セル32で発生した電力を、抵抗損失を少なくして取り出すことができる。なお、全形タブ線34を、図11のように2本でなく、並列に3本配置するようにしてもよい。このようにすると、より抵抗損失を少なくすることができる。
また、第1実施例や第2実施例では、太陽電池モジュールの外形を長方形としたが、これに限られるものではない。また、半割セルを長方形の対向する2辺に配置したが、1辺のみに配置しても一定の効果が得られる。
また、第1実施例や第2実施例では、太陽電池モジュールの外形を長方形としたが、これに限られるものではない。また、半割セルを長方形の対向する2辺に配置したが、1辺のみに配置しても一定の効果が得られる。
本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、第1の発明は、
複数の太陽電池ユニットが直列に接続される太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットは、それぞれ、1つ又は複数の太陽電池セルから構成されるとともに、略同一面積の太陽光受光面を備え、
前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルが並列に接続されるものである太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、直列に接続される太陽電池ユニットの発生する電力が略同一であるので、太陽電池モジュールから電力を取り出す構造が容易となり、また、一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルを並列に接続するので、太陽電池セルを無駄に切り落とすことなく有効に使用することができる。
複数の太陽電池ユニットが直列に接続される太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットは、それぞれ、1つ又は複数の太陽電池セルから構成されるとともに、略同一面積の太陽光受光面を備え、
前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルが並列に接続されるものである太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、直列に接続される太陽電池ユニットの発生する電力が略同一であるので、太陽電池モジュールから電力を取り出す構造が容易となり、また、一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルを並列に接続するので、太陽電池セルを無駄に切り落とすことなく有効に使用することができる。
第2の発明は、前記第1の発明の太陽電池モジュールであって、
前記一部の太陽電池ユニットを構成する複数の太陽電池セルのそれぞれの太陽光受光面の大きさが、他の太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの太陽光受光面の大きさを等分した大きさである太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することが容易となる。
前記一部の太陽電池ユニットを構成する複数の太陽電池セルのそれぞれの太陽光受光面の大きさが、他の太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの太陽光受光面の大きさを等分した大きさである太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することが容易となる。
第3の発明は、前記第2の発明の太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットが、1つの太陽電池セルで構成される第1の太陽電池ユニットと、2つの太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとを備え、
前記第2の太陽電池ユニットを構成する第2の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさが、前記第1の太陽電池ユニットを構成する第1の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさの半分である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することがさらに容易となる。
前記複数の太陽電池ユニットが、1つの太陽電池セルで構成される第1の太陽電池ユニットと、2つの太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとを備え、
前記第2の太陽電池ユニットを構成する第2の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさが、前記第1の太陽電池ユニットを構成する第1の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさの半分である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することがさらに容易となる。
第4の発明は、前記第3の発明の太陽電池モジュールであって、
前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が略正六角形であり、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2つの頂点を結ぶ直線で切断された形状であるか、あるいは、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2辺の中点を結ぶ直線で切断された形状である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することができる。
前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が略正六角形であり、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2つの頂点を結ぶ直線で切断された形状であるか、あるいは、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2辺の中点を結ぶ直線で切断された形状である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルを有効に使用することができる。
第5の発明は、前記第4の発明の太陽電池モジュールであって、
前記第2の太陽電池セルが、平面が四角形の太陽電池モジュールの4辺のうち対向する2辺に、それぞれ複数配置される太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池モジュールの面積を小さくすることができる。
前記第2の太陽電池セルが、平面が四角形の太陽電池モジュールの4辺のうち対向する2辺に、それぞれ複数配置される太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池モジュールの面積を小さくすることができる。
第6の発明は、前記第4の発明の太陽電池モジュールであって、
前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の略正六角形の形状が、正六角形を形成する辺である6つの第1の辺と、正六角形の頂点部を削除して形成した6つの第2の辺とから構成される12角形であり、
前記正六角形の外接円の直径が、太陽電池セルの材料であるウエハ直径の1〜1.1倍である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルをより有効に使用することができる。
前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の略正六角形の形状が、正六角形を形成する辺である6つの第1の辺と、正六角形の頂点部を削除して形成した6つの第2の辺とから構成される12角形であり、
前記正六角形の外接円の直径が、太陽電池セルの材料であるウエハ直径の1〜1.1倍である太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、太陽電池セルをより有効に使用することができる。
第7の発明は、前記第6の発明の太陽電池モジュールであって、
前記第1の太陽電池セルの前記第2の辺同士が隣接することにより形成する隙間を通して、前記第1の太陽電池セルの表面と、該第1の太陽電池セルに隣接する第1の太陽電池セルの裏面とを、導電性部材により接続する太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、第1の太陽電池セルの表面と、該第1の太陽電池セルに隣接する第1の太陽電池セルの裏面とを、導電性部材により接続することが容易となる。
前記第1の太陽電池セルの前記第2の辺同士が隣接することにより形成する隙間を通して、前記第1の太陽電池セルの表面と、該第1の太陽電池セルに隣接する第1の太陽電池セルの裏面とを、導電性部材により接続する太陽電池モジュール。
このように太陽電池モジュールを構成すると、第1の太陽電池セルの表面と、該第1の太陽電池セルに隣接する第1の太陽電池セルの裏面とを、導電性部材により接続することが容易となる。
10・・太陽電池モジュール、11・・半割セル、12・・全形セル、13・・半割タブ線、14・・全形タブ線、15・・端子、16・・端子、17・・フィンガー電極、18・・絶縁シート、19・・引き出し線、21・・セル、22・・タブ線、23・・引き出し線、24・・カバーガラス、25・・アルミフレーム、26・・バックシート、27・・充填樹脂、28・・コーキング材、30・・太陽電池モジュール、31・・半割セル、32・・全形セル、33・・半割タブ線、34・・全形タブ線、35・・端子、36・・端子。
Claims (7)
- 複数の太陽電池ユニットが直列に接続される太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池ユニットは、それぞれ、1つ又は複数の太陽電池セルから構成されるとともに、略同一面積の太陽光受光面を備え、
前記複数の太陽電池ユニットのうち少なくとも一部の太陽電池ユニットは、複数の太陽電池セルが並列に接続されるものである太陽電池モジュール。 - 前記一部の太陽電池ユニットを構成する複数の太陽電池セルのそれぞれの太陽光受光面の大きさが、他の太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルの太陽光受光面の大きさを等分した大きさである請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記複数の太陽電池ユニットが、1つの太陽電池セルで構成される第1の太陽電池ユニットと、2つの太陽電池セルを並列接続して構成される第2の太陽電池ユニットとを備え、
前記第2の太陽電池ユニットを構成する第2の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさが、前記第1の太陽電池ユニットを構成する第1の太陽電池セルの太陽光受光面の大きさの半分である請求項2に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が略正六角形であり、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2つの頂点を結ぶ直線で切断された形状であるか、あるいは、前記第2の太陽電池セルの太陽光受光面の形状が、前記第1の太陽電池セルの略正六角形の対向する2辺の中点を結ぶ直線で切断された形状である請求項3に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2の太陽電池セルが、平面が四角形の太陽電池モジュールの4辺のうち対向する2辺に、それぞれ複数配置される請求項4に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1の太陽電池セルの太陽光受光面の略正六角形の形状が、正六角形を形成する辺である6つの第1の辺と、正六角形の頂点部を削除して形成した6つの第2の辺とから構成される12角形であり、
前記正六角形の外接円の直径が、太陽電池セルの材料であるウエハ直径の1〜1.1倍である請求項5に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1の太陽電池セルの前記第2の辺同士が隣接することにより形成する隙間を通して、前記第1の太陽電池セルの表面と、該第1の太陽電池セルに隣接する第1の太陽電池セルの裏面とを、導電性部材により接続する請求項6に記載の太陽電池モジュール。
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