JP2012064729A - 太陽電池モジュールおよびラミネート方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレキシブル性を損なうことなく、シート状の複数の光起電力素子に内部配線を接続できるようにする。
【解決手段】光起電力素子Ｐ１、Ｐ２の背面電極層１５にそれぞれ接触するように従金属箔線３３を配置し、粘着テープ３２にて背面電極層１５に固定するとともに、従金属箔線３３を折り返すことで主金属箔線３４を従金属箔線３３に挟み込んで接続し、粘着テープ３５にて背面電極層１５に固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は太陽電池モジュールおよびラミネート方法に関し、特に、太陽電池モジュールの配線の形成方法に好適なものである。
太陽電池を屋根などに設置して使用する場合、量産性やコストなどの点から、アモルファスシリコン太陽電池が有望視されている。
そして、アモルファスシリコン太陽電池では、フィルム基板上に光起電力素子を作り込み、その表面を保護フィルムおよび接着シートで覆ったフレキシブル型モジュールが開発されている。
このような保護フィルムで覆われた太陽電池モジュールから電力を外部に取り出すために、主配線および従配線から成る内部配線を用い、太陽電池モジュール内部の光起電力素子を従配線に接続し、その従配線を主配線に接続し、主配線の端部上の保護フィルムおよび接着シートを除去することにより主配線の端部を露出させ、この露出部に外部リードの端部をはんだ付けすることが行われている（特許文献１）。
特開平１０−１７３２０９号公報
しかしながら、従配線の数が増えるとこれらを主配線に歪みなく接続するのが次第に難しくなるうえ、従配線を主配線に接続することで太陽電池モジュールの内部配線形状が定まってしまうと、その後のモジュール製造工程において主に加熱によって生じる光起電力素子や保護フィルムの変形と内部配線形状との差が歪みとなって残り、太陽電池モジュールのフレキシブル性が損なわれるという問題があった。
また、主配線の端部上の保護フィルムおよび接着シートを除去して主配線端部を露出させる工程では、接着シートを除去しきれず主配線表面に絶縁物が残ったり、除去の際に主配線を傷つけやすいという問題があった。さらに、これらを解決しようとすると除去に時間がかかってしまうという問題もあった。
本発明の目的は、フレキシブル性を損なうことなく光起電力素子に内部配線を接続し、その内部配線に外部配線を容易に接続することが可能な太陽電池モジュールおよびラミネート方法を提供することである。
上述した課題を解決するために、請求項１記載の太陽電池モジュールによれば、シート状の複数の光起電力素子と、前記複数の光起電力素子の電極にそれぞれ接触するように配置された従金属箔線と、前記従金属箔線を折り返すことで前記従金属箔線に挟み込まれて接続され、前記複数の光起電力素子で発生した電力を外部に取り出すための主金属箔線と、前記主金属箔線および前記従金属箔線とともに前記複数の光起電力素子の両面を覆うように配置された保護フィルムおよび接着シートとを備えることを特徴とする。
これにより、太陽電池モジュールの内部配線を構成する主金属箔線と従金属箔線の接続部分に自由度が生じ、モジュール製造時に生じる前記歪みを吸収するようになるため、モジュールのフレキシブル性を損なうことなく複数の光起電力素子に内部配線を接続することが可能となる。
また、請求項２記載の太陽電池モジュールは、請求項１記載の発明において、前記従金属箔線の前記折り返した部分の長さは、前記主金属箔線の幅以上であることを特徴とする。
これにより、従金属箔線によって確実に主金属箔線を挟み込んで両者を接続することができる。
このとき、請求項３記載のように、前記折り返した部分を粘着テープにより前記電極に固定すると、従金属箔線を確実に電極に固定することできるとともに、主金属箔線が挟み込み部から外れるのを防ぐことができる。
さらに、請求項４記載のように、前記折り返した部分のうち、前記主金属箔線上から外れた部分のみを前記粘着テープにより前記電極に固定すると、主金属箔線と従金属箔線の位置関係の自由度をより確実に確保することができる。
また、請求項５記載のラミネート方法によれば、複数の光起電力素子の電極にそれぞれ接触するように従金属箔線を配置する工程と、前記従金属箔線を折り返すことにより、前記複数の光起電力素子で発生した電力を外部に取り出すための主金属箔線を前記従金属箔線に挟み込んで接続する工程と、第１の保護フィルム、第１の接着シート、前記従金属箔線および前記主金属箔線が設けられた光起電力素子、第２の接着シートおよび第２の保護フィルムを順次配置したものに熱処理を施すことにより、これらを一体化する工程と、を備えることを特徴とする。
これにより、シート状の複数の光起電力素子を従金属箔線および主金属箔線で接続したものを保護フィルムで覆った構造を、フレキシブル性を損なうことなく製造することが可能となる。
さらに、請求項６記載のように、前記主金属箔線の端部の折り返し部分にかかるように前記第１の保護フィルムおよび第１の接着シートと前記第２の保護フィルムおよび第２の接着シートをトリミングする工程とを備えることにより、主金属箔線の折り返し部分をトリミングしてできた隙間に外部リード線を差し込むことで複数の光起電力素子から電力を外部に取り出すことが可能となり、外部リードと主金属箔線とを容易に接続することができる。
請求項７記載のラミネート方法によれば、請求項６記載の発明において、主金属箔線の端部の折り返された部分を、前記第１の保護フィルムおよび第１の接着シートもしくは前記第２の保護フィルムおよび第２の接着シートとともに除去する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、主金属箔線の表面に絶縁物を残すことなく容易に主金属箔線を露出させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、保護フィルムにて覆われたシート状の複数の光起電力素子に金属箔線を接触させて電力を外部に取り出すにあたり、金属箔線の配置形状に自由度を持たせることができる。このため、太陽電池モジュールのフレキシブル性を損なうことなく、複数の光起電力素子に内部配線を接続することが可能となる。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の光起電力素子３を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの配線接続方法を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの従金属箔線３３と主金属箔線３４との接続方法を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの主金属箔線３４の外部接続方法を示す平面図および斜視図である。
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図および断面図である。
図１（ａ）および図１（ｂ）において、保護フィルム１上には、接着シート２を介して複数の光起電力素子３が接着され、これらの光起電力素子３上には、接着シート４を介して保護フィルム５が接着されている。また、光起電力素子３の電極には、これらの光起電力素子３から電力を外部に取り出す主金属箔線３４が配置されている。
さらに、図１（ｃ）において、フィルム基板１１上には裏面電極層１２を介して光電変換層１３が積層され、光電変換層１３上には透明電極層１４が積層されている。また、フィルム基板１１の裏面には背面電極層１５が形成されている。なお、フィルム基板１１としては、例えば、ポリイミドやポリアミドなどの樹脂フィルム、光電変換層１３としては、例えば、アモルファスシリコンからなるｐｉｎ構造、透明電極層１４としては、例えば、ＩＴＯを用いることができる。
そして、背面電極層１５には、背面電極層１５を分割する溝１９が形成されるとともに、裏面電極層１２、光電変換層１３および透明電極層１４には、裏面電極層１２、光電変換層１３および透明電極層１４を分割する溝１８が溝１９と平行に互い違いに形成され、ユニットセルＵ１〜Ｕ４が構成されている。そして、フィルム基板１１には、分割された光電変換層１３を直列接続する直列ホール１６がユニットセルＵ１〜Ｕ４ごとに形成され、フィルム基板１１にて隔てられた背面電極層１５と裏面電極層１２とは直列ホール１６を介して互いに接続されている。
また、フィルム基板１１、裏面電極層１２および背面電極層１５には、光電変換層１３で発生した電荷を背面電極層１５側に集電する集電ホール１７がユニットセルＵ１〜Ｕ４ごとに形成され、透明電極層１４は集電ホール１７を介して背面電極層１５に接続されている。
ここで、直列ホール１６および集電ホール１７は、各ユニットセルＵ１〜Ｕ４の直列ホール１６がその直下の背面電極層１５にそれぞれ接続されるとともに、直列ホール１６が接続された背面電極層１５にそれぞれ隣接する背面電極層１５に各ユニットセルＵ１〜Ｕ４の集電ホール１７が接続されるように配置されている。
そして、図２に示すように、光起電力素子Ｐ１、Ｐ２の背面電極層１５にそれぞれ接触するように従金属箔線３３が配置され、従金属箔線３３は粘着テープ３２にて背面電極層１５に固定されている。また、主金属箔線３４は、従金属箔線３３を折り返すことで従金属箔線３３に挟み込まれて接続され、保護フィルム５の端部に延伸されている。なお、従金属箔線３３および主金属箔線３４としては、例えば、はんだ被覆銅箔線を用いることができる。また、主金属箔線３４が異なるユニットセルＵ１〜Ｕ４の背面電極層１５を横切る場合、そのユニットセルＵ１〜Ｕ４の主金属箔線３４下に絶縁シートを介挿させたり、主金属箔線３４を絶縁物で覆ったりすることにより、異なるユニットセルＵ１〜Ｕ４間の絶縁を保つようにしてもよい。
これにより、太陽電池モジュールの内部配線を構成する主金属箔線と従金属箔線の接続部分に自由度が生じ、モジュール製造時に生じる前記歪みを吸収するようになるため、モジュールのフレキシブル性を損なうことなく、複数の光起電力素子Ｐ１、Ｐ２に内部配線を接続することが可能となる。
図３は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの従金属箔線３３と主金属箔線３４との接続方法を示す平面図である。
図３（ａ）において、従金属箔線３３と主金属箔線３４とが直交するようにして、主金属箔線３４を従金属箔線３３上に重ね合わせる。そして、図３（ｂ）に示すように、従金属箔線３３を折り返すことにより、主金属箔線３４を巻き込むようにして従金属箔線３３を重ね合わせる。つまり、主金属箔線３４を従金属箔線３３で上下から挟み込むようにする。従金属箔線３３の折り返した部分の長さは、主金属箔線３４の幅以上とすると挟み込みが確実となり、さらに、主金属箔線３４の幅寸法の４〜５倍以上とするとより確実となるうえ、誤って粘着テープ３５で主金属箔線３４まで固定してしまうことを防ぐことができる。そして、図３（ｃ）に示すように、従金属箔線３３の折り返し部分を粘着テープ３５にて背面電極層１５に固定することにより、従金属箔線３３の折り返し部分から主金属箔線３４が外れないようにできる。なお、粘着テープ３２、３５として、例えば導電性粘着剤付き金属箔ラベルを用いると、従金属箔線３３と背面電極層１５との電気的接続をより確実にすることができる。
図４は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの主金属箔線３４の外部接続方法を示す平面図および斜視図である。
図４（ａ）において、図１の光起電力素子３の外側に引き出されるようにして、主金属箔線３４を配線し、主金属箔線３４の端部が２重に重なるように主金属箔線３４の端部を折り返す。そして、図４（ｂ）に示すように、光起電力素子３を主金属箔線３４とともに保護フィルム１、５にてラミネートすることにより、光起電力素子３を主金属箔線３４とともに封入する。そして、図４（ｃ）に示すように、主金属箔線３４の端部の折り返し部分にかかるように保護フィルム１、５をトリミングする。そして、図４（ｄ）に示すように、主金属箔線３４の端部の折り返された部分を、保護フィルム１もしくは５とともに除去すると、主金属箔線３４の表面を容易に外部に晒すことができる。また、図４（ｄ）の工程を経ず、図４（ｅ）に示すように、折り返した２枚の主金属箔線３４どうしの隙間に、外部リード線３７に設けられた圧着端子３８などを差し込むことによっても、外部リード線３７と主金属箔線３４とを接続することができる。
１、５ 保護フィルム
２、４ 接着シート
３ 光起電力素子
Ｐ１、Ｐ２ 光起電力素子
Ｕ１〜Ｕ４ ユニットセル
１１ フィルム基板
１２ 裏面電極層
１３ 光電変換層
１４ 透明電極層
１５ 背面電極層
１６ 直列ホール
１７ 集電ホール
１８、１９ 溝
３２、３５ 粘着テープ
３３ 従金属箔線
３４ 主金属箔線
３７ 外部リード線
３８ 圧着端子

Claims (7)

  1. シート状の複数の光起電力素子と、
    前記複数の光起電力素子の電極にそれぞれ接触するように配置された従金属箔線と、
    前記従金属箔線を折り返すことで前記従金属箔線に挟み込まれて接続され、前記複数の光起電力素子で発生した電力を外部に取り出すための主金属箔線と、
    前記主金属箔線および前記従金属箔線とともに前記複数の光起電力素子の両面を覆うように配置された保護フィルムとを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記従金属箔線の前記折り返した部分の長さは、前記主金属箔線の幅以上であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記従金属箔線の前記折り返した部分を粘着テープにより前記電極に固定したことを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記従金属箔線の前記折り返した部分のうち、前記主金属箔線上から外れた部分のみを前記粘着テープにより前記電極に固定したことを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール。
  5. シート状の複数の光起電力素子の電極にそれぞれ接触するように従金属箔線を配置する工程と、
    前記従金属箔線を折り返すことにより、前記複数の光起電力素子で発生した電力を外部に取り出すための主金属箔線を前記従金属箔線に挟み込んで接続する工程と、
    第１の保護フィルム、第１の接着シート、前記従金属箔線および前記主金属箔線が設けられた光起電力素子、第２の接着シートおよび第２の保護フィルムを順次配置したものに熱処理を施すことにより、これらを一体化する工程と、を備えることを特徴とするラミネート方法。
  6. シート状の複数の光起電力素子の電極にそれぞれ接触するように従金属箔線を配置する工程と、
    前記従金属箔線を折り返すことにより、前記複数の光起電力素子で発生した電力を外部に取り出すための主金属箔線を前記従金属箔線に挟み込んで接続する工程と、
    第１の保護フィルム、第１の接着シート、前記従金属箔線および前記主金属箔線が設けられた光起電力素子、第２の接着シートおよび第２の保護フィルムを、前記主金属箔線の端部を折り返すようにして順次配置したものに熱処理を行うことにより、これらを一体化する工程と、
    前記主金属箔線の端部の折り返し部分にかかるように前記第１の保護フィルムおよび前記第２の保護フィルムをトリミングする工程と、を備えることを特徴とするラミネート方法。
  7. 前記主金属箔線の端部の折り返された部分を、前記第１の保護フィルムおよび第１の接着シートもしくは前記第２の保護フィルムおよび第２の接着シートとともに除去する工程とを備えることを特徴とする請求項６に記載のラミネート方法。
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