JP2012059773A - 太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】ひとつのモジュールから複数の電機特性を得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。
【解決手段】第１の太陽電池モジュール９１は、冷却ファン駆動用太陽電池セル（第１の太陽電池セル）２１と発電用太陽電池セル（第２の太陽電池セル）２２の二種類の太陽電池セルが一体に封止されてなる。冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２は、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なり、個々に出力手段を持っている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが一体化されてなる太陽電池モジュールおよびこの太陽電池モジュールを複数備えた太陽光発電システムに関する。

太陽電池モジュールは、一般に複数の太陽電池セルが一体に封止されて作製される。そして従来の太陽電池モジュールにおいては、封止された全ての太陽電池セルが例えば直列接続と言ったひとつの接続手段にて一系統に接続されていた。そのため、従来ひとつの太陽電池モジュールからは、ひとつの電気特性の電力が出力されていた。

また、太陽電池モジュールは、通常温度が上昇すると発電性能が低下する。しかしながら、太陽電池モジュールは、一般に日射が良好となる屋根上に設置されることが多いため、日射と屋根面の輻射熱により温度は上昇してしまう。そのため、従来、温度上昇を抑制する目的で、太陽電池モジュールに冷却ファンを取り付ける提案がされている。

特に、平板状の太陽電池モジュールと屋根面との間には温められた空気が停留するため、両者間を冷却ファンにて冷却換気することは、太陽電池モジュールの性能向上だけでなく、屋根の腐食防止に対しても有効である。そして、その冷却ファンを太陽電池モジュールの電力にて駆動させる技術が開示されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開平０３−１９１１５９号公報 特許第３０９０８０７号明細書 特開平１０−３１７６２０号公報

上記のように、これまでの太陽電池モジュールによれば、ひとつの太陽電池モジュールから一種類の電気特性を得るのみであったため、多種の電気特性を得たいときに、昇圧等の電力変換制御を施すか、多種類の太陽電池モジュールを取り付ける必要があり、課題とされていた。

また、従来、冷却ファンを駆動する電力は、１枚の冷却ファン駆動用の太陽電池モジュールの出力の全てが用いられていた。そして、冷却ファン駆動用の太陽電池モジュールは、一般に発電用の太陽電池モジュールと外形寸法が異なり、専用の取り付け具を必要とするのでコストがかさみ課題とされていた。さらには、発電用の太陽電池モジュールと併設されたときサイズがそろわず美観を損ねるので課題とされていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ひとつのモジュールから複数の電機特性を得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。また、この太陽電池モジュールを含む複数の太陽電池モジュールを備え、専用の取り付け具を必要とせず、さらに美観を損ねない太陽光発電システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールは、１以上の第１の太陽電池セルと、第１の太陽電池セルの電力を出力する第１の出力手段と、第１の太陽電池セルに対して、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる１以上の第２の太陽電池セルと、第２の太陽電池セルの電力を出力する第２の出力手段と、第１の太陽電池セル、第１の出力手段、第２の太陽電池セルおよび第２の出力手段を一体化する一体化手段と、を備えたことを特徴とする。
ここで、セルサイズは、太陽電池セルの外形寸法を意味するサイズであるとともに、受光面サイズおよびこの受光面サイズに比例する発電能力の意味を含むサイズである。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽光発電システムは、１以上の第１の太陽電池セルと、第１の太陽電池セルの電力を出力する第１の出力手段と、第１の太陽電池セルに対して、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる１以上の第２の太陽電池セルと、第２の太陽電池セルの電力を出力する第２の出力手段と、第１の太陽電池セル、第１の出力手段、第２の太陽電池セルおよび第２の出力手段を一体化する一体化手段とを有する第１の太陽電池モジュールと、第２の太陽電池セルに対して、セルサイズおよび電気的接続方式が等しい１以上の第３の太陽電池セルと、第３の太陽電池セルの電力を出力する第３の出力手段と、第３の太陽電池セルおよび第３の出力手段を一体化する一体化手段とを有する第２の太陽電池モジュールと、を備え、第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールの外形寸法が等しいことを特徴とする。

本発明にかかる太陽電池モジュールによれば、第１の太陽電池セルと、第１の太陽電池セルと、第１の太陽電池セルの電力を出力する第１の出力手段と、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる第２の太陽電池セルとを備えているので、ひとつの太陽電池モジュールから複数の電気特性を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明にかかる太陽光発電システムによれば、第１の太陽電池セルと、第１の太陽電池セルと、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる第２の太陽電池セルとを有する第１の太陽電池モジュールと、第２の太陽電池セルと、セルサイズおよび電気的接続方式が等しい１以上の第３の太陽電池セルを有する第２の太陽電池モジュールとを備え、第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールの外形寸法が等しいので、複数の電気特性を得ることができるとともに、専用の取り付け具を必要とせず、さらに美観を損ねることがないという効果を奏する。

図１は、第１の太陽電池モジュールの斜視図であり、第１の太陽電池パネルに枠部材を取り付ける様子を示している。 図２は、冷却ファン駆動用太陽電池セルと発電用太陽電池セルが第１の太陽電池パネル内に封止されている様子を示す斜視図である。 図３は、各部品を積層する状態を示す第１の太陽電池パネルの分解斜視図である。 図４は、枠部材に冷却ファンとスリットが設けられる状態を示す第１の太陽電池モジュールの断面図である。 図５は、第２の太陽電池モジュールの斜視図であり、第２の太陽電池パネルに枠部材を取り付ける様子を示している。 図６は、発電用太陽電池セルのみが第２の太陽電池パネル内に封止されている様子を示す斜視図である。 図７は、各部品を積層する状態を示す第２の太陽電池パネルの分解斜視図である。 図８は、枠部材にスリットが設けられる状態を示す第２の太陽電池モジュールの断面図である。 図９は、発電用太陽電池セルの受光面バス電極に受光面側リード線を接合した様子を示す上面図である。 図１０は、発電用太陽電池セルの裏面バス電極に裏面側リード線を接合した様子を示す裏面図である。 図１１は、冷却ファン駆動用太陽電池セルの受光面バス電極に受光面側リード線を接合した様子を示す上面図である。 図１２は、冷却ファン駆動用太陽電池セルの裏面バス電極に裏面側リード線を接合した様子を示す裏面図である。 図１３は、複数の発電用太陽電池セルを直列に接続した様子を上方から見た斜視図である。 図１４は、複数の発電用太陽電池セルを直列に接続した様子を下方から見た斜視図である。 図１５は、隣接する発電用太陽電池セルの接続状態を示す断面図である。 図１６は、建造物の屋根に第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールが併設された状態を示す断面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、第１の太陽電池モジュールの斜視図であり、第１の太陽電池パネルに枠部材を取り付ける様子を示している。図２は、冷却ファン駆動用太陽電池セルと発電用太陽電池セルが第１の太陽電池パネル内に封止されている様子を示す斜視図である。図３は、各部品を積層する状態を示す第１の太陽電池パネルの分解斜視図である。図４は、枠部材に冷却ファンとスリットが設けられる状態を示す第１の太陽電池モジュールの断面図である。

また、図５は、第２の太陽電池モジュールの斜視図であり、第２の太陽電池パネルに枠部材を取り付ける様子を示している。図６は、発電用太陽電池セルのみが第２の太陽電池パネル内に封止されている様子を示す斜視図である。図７は、各部品を積層する状態を示す第２の太陽電池パネルの分解斜視図である。図８は、枠部材にスリットが設けられる状態を示す第２の太陽電池モジュールの断面図である。

本実施の形態の太陽光発電システムは、図１〜４に示す第１の太陽電池モジュール９１と、図５〜８に示す従来と概略同じ構造の第２の太陽電池モジュール９２とを有している。第１の太陽電池モジュール９１は、冷却ファン駆動用太陽電池セル（第１の太陽電池セル）２１と発電用太陽電池セル（第２の太陽電池セル）２２の二種類の太陽電池セルが一体に封止されてなる。一方、第２の太陽電池モジュール９２は、第１の太陽電池モジュール９１の発電用太陽電池セル２２と同じセルサイズの一種類の発電用太陽電池セル（第３の太陽電池セル）２３のみが一体に封止されてなる。

まず、図５〜８に沿って、従来と同じ構造の第２の太陽電池モジュール９２について説明する。第２の太陽電池モジュール９２は、平板状の第２の太陽電池パネル７２とこの第２の太陽電池パネル７２の外縁部を全周にわたって囲む枠部材８２Ａ〜８２Ｄとを有している（図５）。第２の太陽電池パネル７２は、縦横に複数配列された発電用太陽電池セル（第３の太陽電池セル）２３を樹脂封止し、その受光面側を透光性を有するガラスなどの表面カバー材３で覆い、裏面側（非受光面側）を裏面カバー材１０で覆って構成されている（図６，７）。

図７に示すように、複数の発電用太陽電池セル２３は、受光面側リード線４および裏面側リード線（図示しない）により、第１の方向である図中Ｘ方向に直列に接続され、太陽電池パネル７２の端部においてはＹ方向にも接続され、全体が直列にひとつの系統（第３の系統）となるように接続されてセルアレイ５Ｂを構成している。なお、受光面側リード線４および裏面側リード線７として、一般的にタブ線と呼ばれる半田が供給（被覆あるいは塗布）された帯状の銅箔を用いている。受光面側リード線４および裏面側リード線７は、複数の発電用太陽電池セル２３を接続する接続手段であるとともに、発電用太陽電池セル２３の電力を出力する出力手段（第３の出力手段）を構成している。

図５に示すように、枠部材８２Ａ〜８２Ｄは、アルミニウムなどの押出成型にて作製され、断面コの字形を成すコ字状部とこのコ字状部から裏面に延びる裏面脚部とからなり、第２の太陽電池パネル７２の外縁部を全周にわたって覆っている。枠部材８２Ａ〜８２Ｄは、第２の太陽電池パネル７２の外縁部をコ字状部に挟み込み、コ字状部内に塗布されたをブチル系の封止材またはシリコン系の接着剤などを介して第２の太陽電池パネル７２に固定され、第２の太陽電池パネル７２の縁部の保護および補強をするとともに、第２の太陽電池パネル７２を住宅やビルなどの建物や地面や構造物に設けられた架台に取り付けるための役割を有する。対向する２本の枠部材８２Ａ，全長にわたってスリット８６が断続的に設けられている。

図７に示すように、第２の太陽電池パネル７２は、受光面側から、透光性を有する表面カバー材（ガラス）３と、複数の発電用太陽電池セル２３およびこれら発電用太陽電池セル２３を直列に接続する受光面側リード線４および裏面側リード線７でなるセルアレイ５ＢがＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の樹脂８（８ａ，８ｂ）で封止されたセル配置層９と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）等でなる耐候性に優れたバックシート１０（裏面カバー材）とが、積層された構成となっている。

次に、図１〜図４に沿って、第１の太陽電池モジュール９１を説明する。第１の太陽電池モジュール９１も第２の太陽電池モジュールと同じように、平板状の第１の太陽電池パネル７１とこの第１の太陽電池パネル７１の外縁部を全周にわたって囲む枠部材８１Ａ〜８１Ｄとを有している（図１）。第１の太陽電池パネル７１は、縦横に複数配列された発電用太陽電池セル（第２の太陽電池セル）２２と、第１の太陽電池パネル７１の一辺に沿って１列に配列された冷却ファン駆動用太陽電池セル（第１の太陽電池パネル）２１とが封止されて構成されている（図２，３）。発電用太陽電池セル２２は、第２の太陽電池モジュール９２の発電用太陽電池セル２３と同じセルサイズである。

図３に示すように、複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と複数の発電用太陽電池セル２２とは、発電用太陽電池セル２２と同じ方法で、受光面側リード線４および裏面側リード線（図示しない）によりそれぞれ直列の接続方式で接続されている。すなわち、複数の発電用太陽電池セル２２は、受光面側リード線４および裏面側リード線により、第１の方向である図中Ｘ方向に直列に接続され、第１の太陽電池パネル７１の端部においてはＹ方向にも接続されてひとつの系統（第２の系統）となるように接続されている。複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１は、同じく受光面側リード線４および裏面側リード線により、第２の方向である図中Ｙ方向に直列に接続されている。複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１を接続する受光面側リード線４および裏面側リード線は、複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１を接続する接続手段であるとともに、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の電力を出力する出力手段（第１の出力手段）を構成している。また、複数の発電用太陽電池セル２２を接続する受光面側リード線４および裏面側リード線は、複数の発電用太陽電池セル２２を接続する接続手段であるとともに、発電用太陽電池セル２２の電力を出力する出力手段（第２の出力手段）を構成している。複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と複数の発電用太陽電池セル２２とは、このように接続されてセルアレイ５Ａを構成する。

図１に示すように、枠部材８１Ａ〜８１Ｄは、枠部材８２Ａ〜８２Ｄと同様に、アルミニウムなどの押出成型にて作製され、断面コの字形を成すコ字状部とこのコ字状部から裏面に延びる裏面脚部とからなり、第１の太陽電池パネル７１の外縁部を全周にわたって覆っている（図１）。枠部材８１Ａの中央部の裏面脚部に冷却ファン８５が設けられている。一方、枠部材８１Ａに対向する枠部材８１Ｂには、全長にわたってスリット８６が断続的に設けられている。枠部材８１Ａに冷却ファン８５を設けることで、第１の太陽電池モジュール９１と屋根面との間に停留した温められた空気を容易に換気することができ、さらに冷却ファン８５を固定するための特別な固定具を不要とし、コストダウンを図ることができる。

図３に示すように、第１の太陽電池パネル７１は、第２の太陽電池パネル７２と同じく、受光面側から、表面カバー材３と、セルアレイ５ＡがＥＶＡ等の樹脂８（８ａ，８ｂ）で封止されたセル配置層９と、ＰＥＴやＰＶＦ等でなる耐候性に優れたバックシート１０とが、積層された構成となっている（図１５）。

なお、本実施の形態の第１の太陽電池パネル７１は、上記のように、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２とが、一体化手段である樹脂８，表面カバー材３およびバックシート１０にて封止されて一体化されているが、この構成に限らず、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１のセルアレイと発電用太陽電池セル２２のセルアレイとが、それぞれ別に設けた樹脂８，表面カバー材３およびバックシート１０によって個々に封止され、枠部材８１Ａ〜８１Ｄによって一体化されてもよい。この場合には、枠部材８１Ａ〜８１Ｄが一体化手段を構成する。

発電用太陽電池セル２２の出力する電力は、第２の太陽電池モジュール９２の発電用太陽電池セル２３の電力と系統連係されて、例えば住宅一般の電源として使用される。一方、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の電力は、冷却ファン８５の駆動用として使用される。冷却ファン駆動用太陽電池セル２１のセルサイズと接続枚数は、冷却ファン８５の駆動するのに最適な電流、電圧を発生させる大きさと数になっている。上記のようにそれぞれ直列に接続された冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２は、第１の太陽電池モジュール９１の裏面に設けられた端子ボックス（図示しない）にそれぞれ出力される。この端子ボックスにおいては、発電用太陽電池セル２２の端子には、他の例えば太陽電池モジュールとの接続用の出力用ケーブル（＋極、−極）（図示しない）が接続される。一方、ファン駆動用太陽電池セル２１の端子には、冷却ファン８５が接続されている。なお、ファン駆動用太陽電池セル２１は、端子ボックスを介さずに直接冷却ファン８５に接続されてもよい。

なお、本実施の形態の第１の太陽電池モジュール９１においては、複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と複数の発電用太陽電池セル２２とは、それぞれ直列の接続方式で接続されているが、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２とのいずれか一方または両方が並列の接続方式で接続されてもよい。また、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の電力は、冷却ファン８５を駆動することに用いられているが、例えば、太陽電池モジュールを水冷するためのスプリンクラーの駆動に使用したり、太陽電池モジュールの発電表示装置の電源といった他の目的に使用されてもよい。

図９は、発電用太陽電池セル２２の受光面バス電極１４に受光面側リード線４を接合した様子を示す上面図である。図１０は、発電用太陽電池セル２２の裏面バス電極１５に裏面側リード線を接合した様子を示す裏面図である。図１１は、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の受光面バス電極１４に受光面側リード線４を接合した様子を示す上面図である。図１２は、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の裏面バス電極１５に裏面側リード線７を接合した様子を示す裏面図である。

図９，１０に示すように本実施の形態の発電用太陽電池セル２２は、平面形状が略正方形であり、一般に１５６ｍｍ×１５６ｍｍ或いは１２５ｍｍ×１２５ｍｍの外形寸法でありセルサイズも概略これに等しい。発電用太陽電池セル２３も同様の形状および構造をなしている。一方、図１１，１２に示すように、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１は、平面形状が長正方形であり、長辺長Ｌは発電用太陽電池セル２２と等しく、短辺長Ｓは発電用太陽電池セル２２のものよりも小さい。冷却ファン駆動用太陽電池セル２１は、セルサイズも同様にして発電用太陽電池セル２２より小さい。そして、図２，３に示すように、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１は、短辺方向（Ｙ方向）に発電用太陽電池セル２２より数多く配列され、その列の長さが発電用太陽電池セル２２の列の長さと同じになるようにされている。そしてさらに、このような構成とすることにより、第１の太陽電池モジュール９１の外形寸法と、第２の太陽電池モジュール９２の外形寸法とが同じとなるようにされている。

冷却ファン駆動用太陽電池セル２１および発電用太陽電池セル２２，２３は、およそ１５０〜３００μｍほどの厚みのｐ型シリコンを基板として以下のように構成される。ｐ型層となるｐ型シリコン基板１１の表面側には、リン拡散によってｎ型拡散層（不純物層拡散層：図示せず）が形成され、さらに入射光の反射を防止して変換効率を向上させるためのシリコン窒化膜よりなる反射防止膜１１ａ（図９，１１）が表面処理により設けられて、太陽電池セル２１，２２の受光面となっている。また、ｐ型シリコン基板（以下、単に基板）１１の裏面側には、高濃度不純物を含んだｐ＋層（図示せず）が形成され、さらに入射光の反射および電力の取り出しを目的として裏面のほぼ全面にわたってアルミニウムによる裏面集電電極１２が設けられている。

また、基板１１の受光面には、入射光から変換された電気エネルギーを取り出す受光面側電極として、銀で形成された細線電極であるグリッド電極１３と同じく銀で形成された所定幅の受光面バス電極（受光面リード接続電極）１４とが形成され、それぞれ底面部において上記ｎ型拡散層と電気的に接続している。受光面バス電極１４は、発電用太陽電池セル２２の接続方向である第１の方向に沿って２本が平行に形成されている。グリッド電極１３は、受光面バス電極１４と直交する方向に多数本が細形に形成されている。グリッド電極１３は、受光面にて発電した電力を無駄なく取り出すために、できるだけ細く、また受光面（表面）の全体にわたるように形成されている。太陽光が当たることによって、図９，１１の受光面側がマイナス（−）電極、図１０，１２の裏面側がプラス（＋）電極となる。受光面バス電極１４は、受光面側リード線４が接続されて、グリッド電極１３によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている。

一方、基板１１の裏面には、裏面のほぼ全面を覆うようにしてアルミニウムでなる裏面集電電極１２が設けられている。また、基板１１の裏面のグリッド電極１３と対応した位置（グリッド電極１３と基板１１の厚さ方向に重なる位置）には、銀でなる裏面バス電極（裏面リード接続電極）１５が太陽電池セルの接続方向である第１の方向に延びて形成されている。裏面バス電極１５は、裏面側リード線７が接続されて、裏面集電電極１２によって集められた電気エネルギーをさらに外部に取り出すために設けられている（図１０，１２）。

基板１１の裏面は、全面にわたって銀電極にて覆ってもよいがコストが嵩むため、上記のように特に裏面側リード線７を接続する箇所のみ銀製の裏面バス電極１５が設けられている。なお、裏面バス電極１５は、本実施の形態のように直線状なもののほかに、離散的にドット状（飛び石状）に設けられる場合もある。

短辺長Ｓが、発電用太陽電池セル２２のものよりも小さい冷却ファン駆動用太陽電池セル２１を得るにあたっては、まず、所定の工程を行うことにより、正方形の基板１１に受光面バス電極１４、グリッド電極１３、裏面集電電極１２、および裏面バス電極１５を形成して基礎となる太陽電池セル（発電用太陽電池セル２２と同じ）を作製する。このとき、これら各電極が形成される受光面電極領域と裏面電極領域は、分割する線に合わせて２つの領域に分けて形成しておく、そして、分割線に沿って切断することにより上記長方形の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１を得る。なお、本実施の形態の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１は、正方形に作製した太陽電池セルを二分割しているが、三分割、或いは四分割とさらに多数に分割（ｎ分割）してもよい。ｎ分割する場合には、受光面電極領域と裏面電極領域とをあらかじめｎ箇所に分けて形成しておく。

このように構成された太陽電池セル２１，２２では、太陽光が太陽電池セル２１，２２の受光面側（反射防止膜側）から照射されて、内部のｐｎ接合面（ｐ型層とｎ型拡散層との接合面）に到達すると、このｐｎ接合面において合体していたホールと電子が分離する。分離した電子はｎ型拡散層に向かって移動する。一方、分離したホールはｐ＋層に向かって移動する。これにより、ｎ型拡散層とｐ＋層との間に、ｐ＋層の電位が高くなるようにして電位差が発生する。その結果、ｎ型拡散層に接続した表面電極がマイナス極、ｐ＋層に接続した裏面電極がプラス極となって、外部回路（図示せず）を接続すれば電流が流れ、太陽電池としての動作をする。

次に、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１および発電用太陽電池セル２２，２３の直列接続の詳細を説明する。ここでは、発電用太陽電池セル２２を例に挙げて説明するが、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１および発電用太陽電池セル２３も同様である。図１３は、複数の発電用太陽電池セル２２を直列に接続した様子を上方から見た斜視図である。図１４は、複数の発電用太陽電池セル２２を直列に接続した様子を下方から見た斜視図である。図１５は、隣接する発電用太陽電池セル２２の接続状態を示す断面図である。

発電用太陽電池セル２２の直列接続は、第１の方向に配列された複数の太陽電池セルにおいて、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）の受光面バス電極１４と、これに隣接する第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）の裏面バス電極１５とを帯状のリード線４，７により電気的に接続することによりなされる（図３，図１３〜１５）。

本実施の形態においてリード線４，７は、受光面側リード線４と裏面側リード線７とに分割して設けられている。両リード線のうち、受光面側リード線４は、受光面バス電極１４の上に延び、当該受光面バス電極１４に半田接合（機械的および電気的に接続）されている。なお、受光面側リード線４には、発電用太陽電池セル２２より長さを長くされた延長部４ａが設けられており、受光面バス電極１４上に半田接合された際、一端側に突出する（図３，１３，１４，１５）。

裏面側リード線７は、裏面バス電極１５上に延び、当該裏面バス電極１５に半田接合（機械的および電気的に接続）されている。そして、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）と第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）とを直列接続するために、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）の受光面側リード線４と第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）の裏面側リード線７とが半田接合されている。すなわち、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）の受光面側リード線４の延長部４ａが、隣接する第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）の裏面側にもぐり込み、裏面バス電極１５上に半田接合されている裏面側リード線７に半田接合される。ここでは、隣接する２つの第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）と第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）の接続のみ説明しているが、実際には、同様の接続が繰り返されて複数の発電用太陽電池セル２２が直列に接続されている。複数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１の直列接続においても同様の方法により行われる。

受光面側リード線４を受光面バス電極１４上に重ね合わせ、また裏面側リード線７を裏面バス電極１５上に重ね合わせてそれぞれ配置し、続いて、受光面側リード線４および裏面側リード線７を加熱しながら部分的もしくは全長にわたり発電用太陽電池セル２２側に押圧する。受光面側リード線４および裏面側リード線７は半田被覆されているので加熱によりこの半田が溶け、その状態で押圧することによりリード線４，７とバス電極１４，１５とが半田接合される。次に、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）と第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）とを並べて、第１の発電用太陽電池セル２２（２２Ａ）の受光面側リード線４の延長部４ａを第２の発電用太陽電池セル２２（２２Ｂ）の裏面側にもぐりこませて裏面側リード線７の端部と重ね、加熱しながら押圧して半田接合する。

図１６は、建造物の屋根に第１の太陽電池モジュール９１と第２の太陽電池モジュール９２が併設された状態を示す断面図である。太陽光発電システムは、設置面である建造物の屋根などに太陽電池モジュールが複数枚並べて置かれ、固定金具で固定される。本実施の形態の太陽光発電システム１００においては、第２の太陽電池モジュール９２が傾斜方向（棟軒方向）に複数枚併設され、その列の両端（最上部と最下部）に、第１の太陽電池モジュール９１がそれぞれ配設される。このとき第１の太陽電池モジュール９１は、冷却ファン８５が列の端に位置するような向きに配設される。

第１の太陽電池モジュール９１の発電用太陽電池セル２２と第２の太陽電池モジュール９２の発電用太陽電池セル２３とが、上記出力ケーブル（図示せず）により直列に接続される。太陽光発電システム１００全体の電圧は、各太陽電池モジュール９１，９２の電圧の合成されたものとなる。

各枠部材８１Ｂ，８２Ａ，８３Ｂに形成されたスリット８６は、相互に対向して各太陽電池モジュール９１，９２の裏面に風路を形成する。冷却ファン８５はこの風路に空気流を発生させる。つまり、軒側に配設された第１の太陽電池モジュール９１の冷却ファン８５が空気を吸い込み、棟側に配設された第１の太陽電池モジュール９１の冷却ファン８５が空気を吐き出すことで、図１６に破線矢印にて示すような空気流が発生する。これにより、給排気が促進され冷却換気機能が向上して、各太陽電池モジュール９１，９２は良好に冷却される。なお、スリット８６に限らず、例えば各枠部材８１Ｂ，８２Ａ，８３Ｂの裏面脚部に切り欠き等を形成して風路を形成してもよい。

なお、本実施の形態の太陽光発電システム１００においては、第２の太陽電池モジュール９２が傾斜方向に複数枚併設され、その列の両端に、第１の太陽電池モジュール９１がそれぞれ配設されるが、傾斜方向と直交する方向に複数枚併設された第２の太陽電池モジュール９２の両端に第１の太陽電池モジュール９１がそれぞれ配設されてもよい。

以上のように本実施の形態の第１の太陽電池モジュール９１においては、セルサイズと接続枚数の異なる冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２を搭載しているので、二種類の電気特性を得ることができる。すなわち、所定個数の冷却ファン駆動用太陽電池セル２１が直列に接続されてなる第１の接続系統と、冷却ファン駆動用太陽電池セル２１とはセルサイズの異なる発電用太陽電池セル２２が、第１の接続系統とは異なる数だけ直列に接続されてなる第２の接続系統とを有しているので、二種類の電気特性を得ることができる。

なお、本実施の形態の第１の太陽電池モジュール９１においては、二種類の電気特性を得るために、セルサイズと接続枚数の異なる二種類の太陽電池セルを搭載しているが、セルサイズと接続枚数のいずれか一方を異なるものとして二種類の電気特性を得てもよい。また、第１の接続系統と第２の接続系統とで、直列、並列といった電気的接続方式を変えることにより二種類の電気特性を得てもよい。つまり、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる２種類の太陽電池セルを搭載すれば、２種類の電気特性を得ることができる。このとき、出力の電気的特性を所定のものとするためには、ひとつの接続系統にて接続される太陽電池セルのセルサイズは、同じとした方が設計が容易となる。

また、本実施の形態の第１の太陽電池モジュール９１においては、セルサイズと接続枚数の異なる冷却ファン駆動用太陽電池セル２１と発電用太陽電池セル２２を搭載することにより２種類の電気特性を得ているが、さらに太陽電池セルの種類を増やして、そのセルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつを異なるものとして、多種類の電気特性を得るようにしてもよい。

また、本実施の形態の太陽光発電システム１００においては、第１の太陽電池モジュール９１と第２の太陽電池モジュール９２の外形寸法が等しいので、専用の取り付け具を必要とせず、さらに美観を損ねることがない。

以上のように、本発明は、複数の太陽電池セルが一体化されてなる太陽電池モジュールおよびこの太陽電池モジュールを複数備えた太陽光発電システムに適用されて有用なものであり、特に、出力として多種類の電気特性を得たい太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに適している。

３ 表面カバー材（ガラス）
４ 受光面側リード線（出力手段）
４ａ 延長部
５ セルアレイ
７ 裏面側リード線（出力手段）
８，８ａ，８ｂ 樹脂（封止材、一体化手段）
９ セル配置層
１０ 裏面カバー材
１１ ｐ型シリコン基板
１２ 裏面集電電極
１３ グリッド電極
１４ 受光面バス電極（受光面リード接続電極）
１５，１５Ｂ 裏面バス電極（裏面リード接続電極）
２１ 冷却ファン駆動用太陽電池セル（第１の太陽電池セル）
２２ 発電用太陽電池セル（第２の太陽電池セル）
２３ 発電用太陽電池セル（第３の太陽電池セル）
７１ 第１の太陽電池パネル
７２ 第２の太陽電池パネル
８１Ａ〜８１Ｄ，８２Ａ〜８２Ｄ 枠部材（一体化手段）
８５ 冷却ファン
８６ スリット（開口部）
９１ 第１の太陽電池モジュール
９２ 第２の太陽電池モジュール
１００ 太陽光発電システム

Claims (12)

1. １以上の第１の太陽電池セルと、
   前記第１の太陽電池セルの電力を出力する第１の出力手段と、
   前記第１の太陽電池セルに対して、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる１以上の第２の太陽電池セルと、
   前記第２の太陽電池セルの電力を出力する第２の出力手段と、
   前記第１の太陽電池セル、前記第１の出力手段、前記第２の太陽電池セルおよび前記第２の出力手段を一体化する一体化手段と、を備えた
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記第１の太陽電池セルのセルサイズが、前記第２の太陽電池セルのセルサイズより小さく、
   前記第１の太陽電池セルは、前記第２の太陽電池セルに対して、長辺の長さが等しく、短辺の長さが短い
   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。
3. 前記第１の太陽電池セルが冷却ファン駆動用太陽電池セルであり、
   前記第２の太陽電池セルが発電用太陽電池セルであり、
   前記冷却ファン駆動用太陽電池セルの電力で駆動する冷却ファンをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記一体化手段は、前記第１の太陽電池セルと前記第２の太陽電池セルとを一体に封止する封止材を含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記一体化手段は、前記第１の太陽電池セルと前記第２の太陽電池セルとを一体に枠組みする枠部材である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記冷却ファンは、前記枠部材の裏面脚部に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
7. １以上の第１の太陽電池セルと、前記第１の太陽電池セルの電力を出力する第１の出力手段と、前記第１の太陽電池セルに対して、セルサイズ、電気的接続方式および接続枚数の少なくともひとつが異なる１以上の第２の太陽電池セルと、前記第２の太陽電池セルの電力を出力する第２の出力手段と、前記第１の太陽電池セル、前記第１の出力手段、前記第２の太陽電池セルおよび前記第２の出力手段を一体化する一体化手段とを有する第１の太陽電池モジュールと、
   前記第２の太陽電池セルと、セルサイズおよび電気的接続方式が等しい１以上の第３の太陽電池セルと、前記第３の太陽電池セルの電力を出力する第３の出力手段と、前記第３の太陽電池セルおよび前記第３の出力手段を一体化する一体化手段とを有する第２の太陽電池モジュールと、を備え、
   前記第１の太陽電池モジュールと前記第２の太陽電池モジュールの外形寸法が等しい
   ことを特徴とする太陽光発電システム。
8. 前記第１の太陽電池セルのセルサイズが、前記第２の太陽電池セルのセルサイズより小さく、
   前記第１の太陽電池セルは、前記第２の太陽電池セルに対して、長辺の長さが等しく、短辺の長さが短い
   ことを特徴とする請求項７に記載の太陽光発電システム。
9. 前記第１の太陽電池セルが冷却ファン駆動用太陽電池セルであり、
   前記第２の太陽電池セルが発電用太陽電池セルであり、
   前記第１の太陽電池モジュールは、冷却ファン駆動用太陽電池セルの電力で駆動する冷却ファンをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の太陽光発電システム。
10. 前記第１の太陽電池モジュールは、前記第１の太陽電池セルと前記第２の太陽電池セルとを一体に枠組みする枠部材を有し、
    前記冷却ファンは、前記枠部材の裏面脚部に設けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電システム。
11. 前記第２の太陽電池モジュールは、建造物等の設置面との間に風路を形成し、
    前記第１の太陽電池モジュールは、前記第２の太陽電池モジュールの列の両端にそれぞれ併設され、前記冷却ファンにより前記風路に空気流を発生させる
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の太陽光発電システム。
12. 前記第２の太陽電池モジュールは、前記枠部材の裏面脚部に前記風路を形成するための開口部を形成している
    ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電システム。

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