JP2012064745A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】リード導体の引き出しが容易であって、かつリード導体の隙間から水の浸入がなく信頼性および耐久性に優れ、さらに平面にモジュールを設置する際に端子箱が邪魔になることを回避した太陽電池モジュールとその製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールの両端域において、２個並列に配設した薄膜太陽電池セル１，２毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線を、太陽電池モジュールの両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールにおいて、引き出しリード導体（２１）は、２個のセル内部リード線（２１ａ，２１ｂ）と電気的に接続された１本のリード導体としてなり、端子箱３０を太陽電池モジュールの受光面側（もしくは非受光面側）又は側面側に設けてなるものとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽電池モジュールとその製造方法に関する。

太陽電池モジュールとして、フィルム基板上に光電変換素子を形成した薄膜太陽電池の表裏両面に電気絶縁性の接着封止材および保護材をラミネートした上で、その裏面側に外部配線用の端子箱を一体に組付け、前記太陽電池の両端域に振り分けて形成した電力取り出し用のプラス，マイナス電極と前記端子箱内の接続導体との間に内部リード線を配線した構成のものが周知である（特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載された太陽電池モジュールの場合には、太陽電池モジュールには１つの端子箱が設けられ、この端子箱内の接続導体にプラス，マイナス用の内部リード線が各１本づつ接続されるが、比較的電力容量の大きな太陽電池モジュールの場合に、下記のように構成したものが知られている（特許文献２参照）。

即ち、フィルム基板上に光電変換素子を形成した少なくとも２個並列に配設した薄膜太陽電池セルの表裏両面に絶縁性封止樹脂および保護材をラミネートしてなる太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの両端域において、前記２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線を、前記太陽電池モジュールの両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールである（特に、特許文献２の図１５〜１８とその関連説明参照）。

上記のように、２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線を、太陽電池モジュールの両端域外方に引き出してなる太陽電池モジュールに関し、説明の便宜上、モジュールの構成を簡略化して示す模式的構成を図６に示す。図６（ａ）は模式的平面図、図６（ｂ）はモジュールの裏面側（非受光面側）に引き出しリード導体（プラス極側）を２本引き出した状態を示す局所的な模式断面図である。

図６に示す太陽電池モジュール１００においては、２個並列に配設したセル１とセル２とを有し、セル毎に引き出した２個のプラス極側および２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線に関し、プラス極側を１２１ａ，１２１ｂで示し、マイナス極側を１２２ａ，１２２ｂで示す。さらに、太陽電池モジュールの両端域外方に引き出した引き出しリード導体は、それぞれ、１２１ａ´，１２１ｂ´および１２２ａ´，１２２ｂ´で示す。なお、図６において、１０１は受光面、１０２は絶縁性封止樹脂、１０３、１０４はそれぞれ表面保護材、裏面保護材を示す。また、１２０はセル内部リード線をセルに電気的、機械的に接続する導電性粘着テープである。

そして、通常、前記プラス極側およびマイナス極側の各２本の引き出しリード導体（１２１ａ´，１２１ｂ´および１２２ａ´，１２２ｂ´）は、端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続されるべく、各２本の引き出しリード導体を重ね合わせて、まとめた状態で図示しない端子箱へ導かれる。リード線を通して流れる電流の方向を、図６に実線矢印で示す。

特開２００４−３１６４６号公報 特開２００６−３３２３５３号公報

特許文献２に開示された上記図６に示すような構成の太陽電池モジュールにおいては、以下のような問題があった。

引き出しリード導体が、プラス極側およびマイナス極側の各２本あるので、端子箱へのリード導体取付け時に、位置決めや半田付け作業に時間がかかり、作業効率が悪い。また、前述のように、各２本の引き出しリード導体を重ね合わせて、まとめた場合、両リード導体の隙間から毛細管作用により水が浸入し易くなり、モジュールの信頼性および耐久性に問題が生ずる。さらに、端子箱が太陽電池モジュールの裏面（非受光面）にあるので、モジュールを屋根や壁面などの平面に設置する際に端子箱が邪魔になる問題がある。

上記に鑑み、本発明の課題は、リード導体の引き出しが容易であって、かつリード導体の隙間から水の浸入がなく信頼性および耐久性に優れ、さらに平面にモジュールを設置する際に端子箱が邪魔になることを回避した太陽電池モジュールとその製造方法を提供することにある。

前記の課題を達成するために、この発明によれば、フィルム基板上に光電変換素子を形成した少なくとも２個並列に配設した薄膜太陽電池セルの表裏両面に絶縁性封止樹脂および保護材をラミネートしてなる太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの両端域において、前記２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線（以下単に、内部リードともいう。）を、前記太陽電池モジュールの両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体（以下単に、リードともいう。）を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体は、前記２個のセル内部リード線と電気的に接続された１本のリード導体としてなり、さらに、前記端子箱を太陽電池モジュールの受光面側（もしくは非受光面側）に設けてなることを特徴とする。

また、前記太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体は、前記引き出しリード導体の引き出し部の引き抜き力に対する耐性を強化するために、前記引き出し部の少なくとも一部を、前記セル内部リード線と共に一体的に、導電性粘着テープにより前記薄膜太陽電池セルの表面に接着してなるものとすることが好ましい。

さらに、前記太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱は、外部接続用導体を包囲する筐体を、前記太陽電池モジュールの受光面側の保護材表面上に、接着により組み付けてなるものとすることが好ましい。

また、上記太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体はＬ字状の導体とするか、もしくは、Ｔ字状の導体とすることが好ましい。

さらに、前記課題を達成するために、この発明によれば、フィルム基板上に光電変換素子を形成した少なくとも２個並列に配設した薄膜太陽電池セルの表裏両面に絶縁性封止樹脂および保護材をラミネートしてなる太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの両端域において、前記２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用の内部リード線を、前記両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体は、前記２個の内部リード線と電気的に接続された１本のリード導体としてなり、さらに、前記端子箱を太陽電池モジュールの側面部に設けてなるものとすることもできる。

また、前記Ｌ字状の導体とした太陽電池モジュールの製造方法の発明としては下記の発明が好ましい。即ち、前記Ｌ字状の引き出しリード導体は、１本のリード導体を折り曲げ加工によりＬ字状とするか、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＬ字状とすることを特徴とする。

さらに、前記Ｔ字状の導体とした太陽電池モジュールの製造方法の発明としては下記の発明が好ましい。即ち、前記Ｔ字状の引き出しリード導体は、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＴ字状とするか、２本のリード導体の内１本を曲げ・折り返し加工し、他の直線状導体に前記曲げ・折り返し加工した部分をハンダ付けすることによりＴ字状とすることを特徴とする。

さらにまた、端子箱を太陽電池モジュールの側面部に設けてなる太陽電池モジュールの製造方法の発明としては下記の発明が好ましい。即ち、前記太陽電池モジュールの側面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続する引き出しリード導体は、１本の直線状のリード導体として引き出し、側面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続することを特徴とする。

本発明によれば、リード導体の引き出しが容易であって、かつリード導体の隙間から水の浸入がなく信頼性および耐久性に優れ、さらに、平面にモジュールを設置する際に端子箱が邪魔になることを回避した太陽電池モジュールとその製造方法を提供することができる。

この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的構成を示す平面図。 この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの、それぞれ異なる模式的構成を示す断面図。 この発明の実施形態に係るリード導体の引き出し構造の模式的構成を示す平面図。 図３とは異なるこの発明の実施形態に係るリード導体の引き出し構造の各種の模式的構成図。 この発明の実施形態に係るＬ字状のリード導体およびＴ字状のリード導体の構造を示す図。 従来の太陽電池モジュールの模式的構成図。

以下、この発明の実施形態について図に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的構成を示す平面図、図２は、この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの、それぞれ異なる模式的構成を示す断面図である。図２（ａ）はモジュールの受光面側に引き出しリード導体（プラス極側）を１本引き出した局所的な模式断面図である。図２（ｂ）は引き出しリード導体を１本の直線状のリード導体として引き出し、図示しない側面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続する模式断面図である。図２（ｃ）はモジュールの裏面側（非受光面側）にリード導体を引き出し、図示しない裏面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続する模式断面図である。モジュールを屋根や壁面などの平面に設置する際は、図２（ａ）または図２（ｂ）の構造のモジュールが望ましい。

また、図３および４は、この発明の実施形態に係るリード導体の引き出し構造に関し、従来構造と比較して示す各種の模式的構成図である。

図１〜４において、図６と同一部材に関しては同一符号を付してその説明を省略する。また、同一機能を示す部材には類似符号を付して示す。図１〜４において、１，２はセル、２０は導電性粘着テープ、２１，２２は引き出しリード導体（リード）、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂはセル内部リード線（内部リード）、３０は端子箱、３１は筐体、３２は接着樹脂、３３はフタ、３４は接着剤または接着テープ、１００は太陽電池モジュール、１０１は受光面、１０２は絶縁性封止樹脂、１０３は表面保護材、１０４は裏面保護材である。

図１および図２（ａ）に示す太陽電池モジュール１００においては、２個並列に配設した薄膜太陽電池セル１，２毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線（２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ）を、前記太陽電池モジュールの両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、それぞれ２個のセル内部リード線と電気的に接続された１本の引き出しリード導体２１，２２とし、端子箱３０を太陽電池モジュールの受光面１０１側に設けて、端子箱３０内の図示しない外部接続用導体に接続する。図２（ｂ）と図２（ｃ）に関しては、同様であるので、その説明を省略する。

図２（ａ）に示す端子箱３０は、筐体３１の内部に、図示しない外部接続用導体を備え、筐体内部には接着樹脂３２が充填されて導体が電気絶縁され、フタ３３により閉じられる構成を有する。そして、太陽電池モジュールの表面保護材１０３の表面に、接着剤あるいは接着テープ３４により接着固定される。前記接着樹脂３２としては、例えば、シリコーン樹脂系またはエポキシ樹脂系の接着剤が好適である。また、前記接着剤または接着テープ３４としては、シリコーン樹脂系またはゴム系接着剤あるいは発泡アクリル樹脂などの両面テープが好適である。

次に、図３および４に基づき、引き出しリード導体（リード）の各種引き出し構造の実施態様について述べる。図３（ａ）は、従来構造であって、図６のプラス極側のリード引き出し構造に相当し、セル内部リード線と引き出しリード導体がＬ字状に加工されたリード線を２本用いた構造を示す。

一方、図３（ｂ）〜（ｄ）および図４（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ本発明の異なる実施態様を示す。なお、これらの図において、矢付の実線は、リード線を通して流れる電流を示し、矢付の破線は、導電性粘着テープを通して流れる電流を示す。

図３（ｂ）は、Ｌ字状に加工されたリード線一本と、ストレートのリード線一本とを用いる構造で、ストレートのリード線の上に、Ｌ字状に加工されたリード線を重ねて、その上から導電性粘着テープで接着した構造を示す。この構造は、図１（ａ）に示した実施態様と同一である。

図３（ｃ）は、ストレートのリード線を２本用いた構造を示す。この場合には、外部への引き出しリード部分が、引き抜き力に対して比較的弱い問題があるが、構造的にはシンプルである。

図３（ｄ）は、Ｌ字状に加工されたリード線を１本用いた構造を示す。この場合には、セル２から引き出しリード導体２１に流れる電流は、導電性粘着テープ２０を介してのみ流れる。セル１から引き出しリード導体２１に流れる電流は、導電性粘着テープ２０およびセル内部リード線２１ａを介して流れる。

図４（ｅ）は、ストレートのリード線を１本用いた構造を示す。この場合には、両セルからの電流は、共に導電性粘着テープ２０を介してのみ流れる。導電性粘着テープのみで集電する場合には、リード線をセル上に載せないため、リード線の厚みによる凸部が無く、薄膜化が可能となる効果がある。なお、この場合には、外部への引き出しリード部分が、引き抜き力に対して弱い問題があるが、前記薄膜化の利点と構造的には最もシンプルとなる利点がある。

図４（ｆ）は、Ｔ字状に加工されたリード線を１本用いた構造を示す。この場合には、引き抜き力に対しては強く、また電流は、導電性粘着テープ２０ならびにセル内部リード線２１ａおよび２１ｂを介して流れる。

図４（ｇ）は、Ｌ字状に加工されたリード線を１本用い、リード引き出し位置をオフセットした構造を示す。

図４（ｈ）は、ストレートのリード線を１本用い、リード引き出し位置を、モジュールの側面とした構造を示す。

以上、この発明の実施態様を列記したが、上記以外にもこの発明の技術思想の範囲内において、種々のリード引き出し構造が採用できる。

次に、前述のＬ字状またはＴ字状に加工されたリード導体の製造方法に関し、図５に基づいて述べる。図５（ａ），（ｂ）はＬ字状導体、図５（ｃ），（ｄ）はＴ字状導体の製造方法に係る実施態様を示す。

Ｌ字状の引き出しリード導体は、図５（ａ）に示すように、１本のリード導体を折り曲げ加工によりＬ字状とするか、図５（ｂ）に示すように、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＬ字状とする。

Ｔ字状の引き出しリード導体は、図５（ｄ）に示すように、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＴ字状とするか、図５（ｃ）に示すように、２本のリード導体の内、１本（２１Ｖ）を曲げ・折り返し加工し、他の直線状導体（２１Ｈ）に、前記曲げ・折り返し加工した部分をハンダ付けすることによりＴ字状とする。

以上説明したように、本発明によれば、引き出しリード導体をプラス極側、マイナス極側それぞれ１本としたことにより、リード線を端子箱に取り付ける際の作業性が向上する。また、従来の２本引き出し構造に比べて、モジュール内部へ水が浸入しにくいため、モジュール受光面側または側面側に端子箱を設けることが可能となり、端子箱が裏面側に設けられないので、モジュールを屋根や壁面に設置するときに、端子箱が邪魔にならずモジュールの設置が容易となる。

１，２：セル、２０：導電性粘着テープ、２１，２２：引き出しリード導体（リード）、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ：セル内部リード線（内部リード）、３０：端子箱、３１：筐体、３２：接着樹脂、３３：フタ、３４：接着剤または接着テープ、１００：太陽電池モジュール、１０１：受光面、１０２：絶縁性封止樹脂、１０３：表面保護材、１０４：裏面保護材。

Claims (9)

1. フィルム基板上に光電変換素子を形成した少なくとも２個並列に配設した薄膜太陽電池セルの表裏両面に絶縁性封止樹脂および保護材をラミネートしてなる太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの両端域において、前記２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用のセル内部リード線を、前記太陽電池モジュールの両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールにおいて、
   前記引き出しリード導体は、前記２個のセル内部リード線と電気的に接続された１本のリード導体としてなり、さらに、前記端子箱を太陽電池モジュールの受光面側（もしくは非受光面側）に設けてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１記載の太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体は、前記引き出しリード導体の引き出し部の引き抜き力に対する耐性を強化するために、前記引き出し部の少なくとも一部を、前記セル内部リード線と共に一体的に、導電性粘着テープにより前記薄膜太陽電池セルの表面に接着してなるものとすることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１記載の太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱は、外部接続用導体を包囲する筐体を、前記太陽電池モジュールの受光面側（もしくは非受光面側）の保護材表面上に、接着により組み付けてなるものとすることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体はＬ字状の導体とすることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記引き出しリード導体はＴ字状の導体とすることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. フィルム基板上に光電変換素子を形成した少なくとも２個並列に配設した薄膜太陽電池セルの表裏両面に絶縁性封止樹脂および保護材をラミネートしてなる太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの両端域において、前記２個並列に配設した薄膜太陽電池セル毎に引き出した２個のプラス極側，２個のマイナス極側の電力取り出し用の内部リード線を、前記両端域外方に引き出し、この引き出しリード導体を、太陽電池モジュールに一体的に組み付けた端子箱内の外部接続用導体にそれぞれ接続してなる太陽電池モジュールにおいて、
   前記引き出しリード導体は、前記２個の内部リード線と電気的に接続された１本のリード導体としてなり、さらに、前記端子箱を太陽電池モジュールの側面部に設けてなることを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記Ｌ字状の引き出しリード導体は、１本のリード導体を折り曲げ加工によりＬ字状とするか、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＬ字状とすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
8. 請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記Ｔ字状の引き出しリード導体は、２本のリード導体をハンダ付けまたはスポット溶接により電気的および機械的に接続してＴ字状とするか、２本のリード導体の内１本を曲げ・折り返し加工し、他の直線状導体に前記曲げ・折り返し加工した部分をハンダ付けすることによりＴ字状とすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
9. 請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池モジュールの側面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続する引き出しリード導体は、１本の直線状のリード導体として引き出し、側面部に設けた端子箱内の外部接続用導体に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。