JP2012064789A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加を抑えつつ、加圧加熱工程時にストリングに加わる応力の抑制を図ることのできる太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】複数の太陽電池セル３が配線４で接続されて構成された複数のストリング７が並列された太陽電池モジュール２０であって、減圧下にて加熱加圧されて、並列された複数のストリングを封止する封止材２，５を備え、封止材は、太陽電池セルを受光面側から覆うシート状の受光面側封止材２と、受光面の裏面側から太陽電池セルを覆うシート状の裏面側封止材５とを有し、受光面側封止材および裏面側封止材の少なくとも一方は、平面視におけるストリング同士の間に、ストリングの並列方向と略垂直に延びる切れ目２ａ，５ａが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール、特に複数枚の太陽電池セルを備え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は、複数枚の太陽電池セルを配列させ、それらを配線材で接続したストリングを備えるものがある。このような太陽電池モジュールでは、一般的に、樹脂シート層の上に、封止材であるＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）層を敷き、その上にストリングを設け、そのストリング上をさらにＥＶＡ層で覆い、そのＥＶＡ層の上にガラス層が設けられている。すなわち、ストリングはＥＶＡ層に挟み込まれることとなる。

太陽電池モジュール作製工程の一つである減圧下での加圧加熱工程（ラミネート工程）時の加熱により、ＥＶＡ層が変形し、所定の位置から太陽電池セルがずれてストリングが変形してしまう場合がある。また、加熱時に高温になることで、ＥＶＡ層が軟化溶融して広がることで、所定の位置から太陽電池セルがずれてストリングがずれてしまう場合がある。

特に、ストリングの両端に配置された太陽電池セルは、隣接するストリングと配線を介して接続されたり、出力取出し用の配線が接続されたりするため、ずれの生じにくい固定状態となっている。そのため、ストリングの中央部分に設けられた太陽電池セルだけがずれやすくなっていた。

ストリングの変形によって、太陽電池モジュールの意匠性が損なわれたり、ストリング間が短絡したりしてしまうという場合がある。また、太陽電池セル同士を連結する配線に応力がかかるため、配線の接続強度が低下してしまう場合がある。

そこで、セル位置決め用凸部を封止材に設けることで、ストリングの変形を抑える技術が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００５−１３６０７６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、セル位置決め用凸部を設けるために製造コストが増加してしまうという問題があった。また、セル位置決め用凸部によってストリングの変形を抑えているものの、封止材の収縮や軟化によってストリングには依然として応力が加えられてしまう場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストの増加を抑えつつ、加圧加熱工程時にストリングに加わる応力の抑制を図ることのできる太陽電池モジュールを得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、本発明は、複数の太陽電池セルが配線で接続されて構成された複数のストリングが並列された太陽電池モジュールであって、減圧下にて加熱加圧されて、並列された複数のストリングを封止する封止材を備え、封止材は、太陽電池セルを受光面側から覆うシート状の受光面側封止材と、受光面の裏面側から太陽電池セルを覆うシート状の裏面側封止材とを有し、受光面側封止材および裏面側封止材の少なくとも一方は、平面視におけるストリング同士の間に、ストリングの並列方向と略垂直に延びる切れ目が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、製造コストの増加を抑えつつ、加圧加熱工程時にストリングに加わる応力の抑制を図ることのできる太陽電池モジュールを得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの要部（積層体）平面図である。 図２は、図１の太陽電池モジュールの要部の分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの要部（積層体）平面図である。 図４は、図３の太陽電池モジュールの要部の分解斜視図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール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、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの要部（積層体）平面図である。図２は、図１の太陽電池モジュールの要部の分解斜視図である。

図１及び図２において、太陽電池モジュール２０の要部を構成する積層体は、受光面側から、ガラス等の透明材でなる透光性基板１と、透明樹脂でなる受光面側封止材（封止材）２と、碁盤目状に並べられた複数の太陽電池セル３およびこれら複数の太陽電池セル３が直列あるいは並列に配線４で接続された複数のストリング７と、透明樹脂でなる裏面側封止材（封止材）５と、耐候性に優れたバックシート６とが、この順にて積層されて構成されている。

透光性基板１には、ガラス材或いはポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。さらにガラス材としては、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられ、一般的には厚さ３ｍｍ〜４ｍｍ程度の白板強化ガラスが多く使用されている。一方、ポリカーボネート樹脂については、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用されている。

受光面側封止材２は、太陽電池セル３を受光面側から覆う。受光面側封止材２には、平面視においてストリング７同士の間に位置するように、ストリング７の並列方向と略垂直に延びるスリット（切れ目）２ａが形成されている。受光面側封止材２には、透光性、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられ、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が好適である。厚さとしては０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。

太陽電池セル３は、厚み０．１６ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなる。太陽電池セル３内部にはＰＮ接合が形成され、その受光面と裏面には電極が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設けて構成されている。太陽電池セル３の大きさは、多結晶シリコン太陽電池において１辺の長さが１５０ｍｍ〜１５６ｍｍ程度である。

ストリング７は、複数の太陽電池セルが配線４で接続されて構成される。ストリング７は複数設けられており、受光面側封止材２と裏面側封止材５との間に並列するように配置される。ストリング７の端部に設けられた太陽電池セル３同士が配線４で接続されることで、並列された複数のストリング７同士も連結される。

配線４は、厚み０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の半田めっきを施した平角銅線からなる。配線４は、半田付けにより太陽電池セル３に接合され、各太陽電池セル３の裏面側電極と受光面側電極とを電気的に接続する。

裏面側封止材５は、太陽電池セル３を裏面（受光面の裏面）側から覆う。裏面側封止材５には、受光面側封止材２と同じく、平面視においてストリング７同士の間に位置するように、ストリング７の並列方向と略垂直に延びるスリット（切れ目）５ａが形成されている。裏面側封止材５には、受光面側封止材２と同じく、透光性、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられ、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が好適である。厚さとしては０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。

受光面側封止材２と裏面側封止材５とは、気圧０．５ａｔｍ〜１．０ａｔｍ程度の減圧下における加圧加熱工程（ラミネート工程）で熱架橋させ、透光性基板１、ストリング７、バックシート６と融着することで一体化させる。

受光面側封止材２と裏面側封止材５が、加圧加熱工程により一体となることで、ストリング７が樹脂封止されて、樹脂封止層が形成される。このような構成の積層体の外周縁部が全周にわたって図示しないフレーム枠で覆われて太陽電池モジュール２０が作製される。

バックシート６は、透湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、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ート（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。

以上説明したように、本実施の形態１では、受光面側封止材２と裏面側封止材５とにスリット２ａ，５ａが形成されているため、加圧加熱時の封止材２，５の伸張によって発生する応力は、各スリット２ａ，５ａの両側から各スリット２ａ，５ａに向かって加わることとなる。したがって、封止材２，５の伸張によって発生する応力は、スリット２ａ，５ａ部分で打ち消されやすくなる。そのため、ストリング７に加わる応力の抑制を図ることができ、ストリング７の変形を抑えることができる。

また、受光面側封止材２と裏面側封止材５とにスリット２ａ，５ａを形成すればよいため、加工も容易であり、部品点数の増加も抑えることができるので、製造コストの抑制に寄与することができる。

なお、本実施の形態１では、スリット２ａ，５ａが受光面側封止材２と裏面側封止材５の両方に形成されているが、いずれか一方の封止材にのみ形成されていても構わない。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの要部（積層体）平面図である。図４は、図３の太陽電池モジュールの要部の分解斜視図である。なお、上記実施の形態１と同様の構成については同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。

本実施の形態２では、受光面側封止材（封止材）１２と裏面側封止材（封止材）１５とが複数に分割された分割体１２ａ、１５ａで構成されている。分割体１２ａ、１５ａの形状は、ストリング７を覆った際に、分割体１２ａ、１５ａ同士の接触面１６が、平面視においてストリング７同士の間に位置するとともに、ストリング７の並列方向と略垂直に延びるようになっている。すなわち、分割体１２ａ、１５ａ同士の接触面１６が、平面視においてストリング７同士の間に位置する切れ目となる。

以上説明したように、本実施の形態２では、受光面側封止材２と裏面側封止材５とを構成する分割体１２ａ，１５ａ同士の接触面１６が、平面視においてストリング７同士の間に位置する切れ目となるので、加圧加熱時の封止材１２，１５の伸張によって発生する応力は、接触面１６の両側からその接触面１６に向かって加わることとなる。したがって、封止材１２，１５の伸張によって発生する応力は、接触面１６部分で打ち消されやすくなる。そのため、ストリング７に加わる応力の抑制を図ることができ、ストリング７の変形を抑えることができる。

また、受光面側封止材１２と裏面側封止材１５とを、分割体１２ａ，１５ａで構成すればよいため、加工も容易であり製造コストの抑制に寄与することができる。

なお、本実施の形態２では、受光面側封止材１２と裏面側封止材１５とが分割体１２ａ，１５ａで構成されているが、いずれか一方の封止材にのみが分割体で構成されていても構わない。すなわち、受光面側封止材１２と裏面側封止材１５とのいずれか一方の封止材にのみ接触面１６が設けられていても構わない。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールに有用である。

１ 透光性基板
２ 受光面側封止材（封止材）
２ａ スリット（切れ目）
３ 太陽電池セル
４ 配線
５ 裏面側封止材（封止材）
５ａ スリット（切れ目）
６ バックシート
７ ストリング
１２ 受光面側封止材（封止材）
１２ａ 分割体
１５ 裏面側封止材（封止材）
１５ａ 分割体
１６ 接触面
２０ 太陽電池モジュール

Claims (3)

1. 複数の太陽電池セルが配線で接続されて構成された複数のストリングが並列された太陽電池モジュールであって、
   減圧下にて加熱加圧されて、並列された複数の前記ストリングを封止する封止材を備え、
   前記封止材は、前記太陽電池セルを受光面側から覆うシート状の受光面側封止材と、前記受光面の裏面側から前記太陽電池セルを覆うシート状の裏面側封止材とを有し、
   前記受光面側封止材および前記裏面側封止材の少なくとも一方は、平面視における前記ストリング同士の間に、前記ストリングの並列方向と略垂直に延びる切れ目が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記切れ目は、前記受光面側封止材および前記裏面側封止材の少なくとも一方に形成されたスリット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。
3. 前記受光面側封止材および前記裏面側封止材の少なくとも一方が複数に分割されて構成され、
   前記切れ目は、複数に分割された前記受光面側封止材および前記裏面側封止材の接触面同士で構成され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。

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