JP2012195489A - 太陽電池モジュール及び太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールを大型化させることなく、多くの年間発電量を得ることが可能な太陽電池モジュール及び太陽電池アレイを提供する。
【解決手段】複数の両面受光型の太陽電池セルが並べて配置される太陽電池モジュールであって、複数の前記太陽電池セル同士の間隙から太陽電池セルの裏面側に透過した光を前記太陽電池セルの裏面方向に誘導する誘導機構を備えた太陽電池モジュールが提供される。これにより、両面受光型太陽電池セルを有効に利用し、太陽電池モジュールを大型化させることなく、多くの年間発電量を得ることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽光発電設備において、その主たる構成要素である太陽電池モジュール及び該太陽電池モジュールを複数配置した太陽電池アレイに関する。

従来、太陽光発電設備における太陽電池モジュールは、片面受光セルを使用したものと両面受光セルを使用したものとが知られている。片面受光セルを使用した太陽電池モジュールにおいては、セル同士の間隙を極力小さくし、直射太陽光をモジュール全体で効率良く受光し、モジュール変換効率を向上させる技術が知られている。また、片面受光セルを使用し、セルの配置間隔をより大きくし、セルの裏側に反射シートを貼り付け、セル間の間隙部への直射太陽光を反射シートで反射させ、セル表面に導くことでモジュール変換効率を向上させる技術も知られている。一方、両面受光セルを使用した太陽電池モジュールとしては、セルを２枚の平板ガラスに挟み込んだ構造や、平板ガラスにセルを貼り付け、そのセルの裏面を透明なバックシートで保護した構造のモジュールが知られている。

また、上述した従来知られている構造の太陽電池モジュールを使用した太陽電池としては、結晶シリコン系のものや、薄膜系のものが知られているが、一般的に結晶シリコン系の太陽電池セルの変換効率は約１４〜２０％、薄膜系の太陽電池セルの変換効率は約５〜１２％であり、結晶シリコン系片面受光セルを使用した太陽電池セルの最高変換効率２０％を向上させることは困難であるため、その発電効率（即ち、モジュールにおける変換効率）には、飛躍的な向上は望めない。

そこで、例えば特許文献１には、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セル間に隙間を設けると共に、太陽電池モジュール裏面側の散乱光を取り入れるため、裏面に開口部を設ける構成とした太陽電池が知られている。

特開２０００−９１６１４号公報

上記特許文献１に開示されているような従来の太陽電池モジュールにおいては、屋根等の構造体に密着して設置することができないため、両面受光型セル（両面受光型太陽電池モジュール）の利点を生かすことができないといった問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明の目的は両面受光型セルの利点を生かし、多くの年間発電量を得ることが可能な、屋根等の構造体に設置、または屋根等の構造体と一体とした太陽電池モジュール及び太陽電池アレイを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、複数の両面受光型の太陽電池セルが並べて配置される太陽電池モジュールであって、複数の前記太陽電池セル同士の間隙から太陽電池セルの裏面側に透過した光を前記太陽電池セルの裏面方向に誘導する誘導機構を備えた太陽電池モジュールが提供される。

また、上記太陽電池モジュールにおいて、前記誘導機構は、複数層のフィルムから構成されるバックシートであり、前記フィルムの内少なくとも１層には光を反射する反射面が設けられていても良い。この場合、前記バックシートに設けられた反射面はエンボス加工によって形成されても良い。また、前記誘導機構は、樹脂製導光板であっても良い。

また、別の観点からの本発明によれば、複数の両面受光型の太陽電池セルが並べて配置され、複数の前記太陽電池セル同士の間隙から太陽電池セルの裏面側に透過した光を前記太陽電池セルの裏面方向に透過させる透明バックシートを有する太陽電池モジュールが配置される太陽電池アレイであって、前記太陽電池モジュールを、該太陽電池モジュールの裏面側に裏面空間を形成した状態で支持する架台を備え、前記架台は、入射した光を前記太陽電池セルの裏面方向に反射する構成である、太陽電池アレイが提供される。

本発明によれば、両面受光型太陽電池セルを有効に利用し、太陽電池モジュールを大型化させることなく、多くの年間発電量を得ることが可能な太陽電池モジュール及び太陽電池アレイが提供される。

本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの概略断面図である。 太陽電池モジュールの表面についての概略説明図である。 太陽電池アレイの概略断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール１を横から見た場合の概略断面図であり、図２は太陽電池モジュール１の概略表面図、図３は太陽電池モジュール１の概略裏面図である。図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール１は、複数の両面受光型の太陽電池セル１０を有しており、それら複数の太陽電池セル１０は、その上面を強化ガラス１５によって封止された状態で、互いに所定の間隔を空けて並べて配置されている。なお、太陽電池モジュール１に配置される太陽電池セル１０の個数は求められる太陽電池モジュール１のサイズや、設置箇所の面積等によって異なるが、図１及び図２に示す本実施の形態では、太陽電池セル１０が図中横方向に６個並んで配置された場合を例示して説明する。

図１に示すように、太陽電池モジュール１において、太陽電池セル１０は上面側を強化ガラス１５に封止された状態で配置されている。ここで、複数の太陽電池セル１０は、互いに所定の間隔を空けて配置され、ここでのセル間の開口を以下では開口部１７とする。なお、一般的に太陽電池モジュールにおける太陽電池セル同士の間隔は等間隔に構成される。

一方、太陽電池セル１０の下方には、誘導機構としてのバックシート２０が設けられている。バックシート２０は複数層のフィルム２１から構成されており、図１に示す本実施の形態では３層のフィルム２１ａ〜２１ｃで構成されている。また、フィルム２１ａ〜２１ｃの内の１層の上面には、光を反射する反射面２４が設けられている。なお、本実施の形態では３層のフィルム２１によってバックシート２０が構成され、そのフィルム２１の内、フィルム２１ａの上面に反射面２４が設けられているものとして説明するが、本発明においてフィルム２１は必ずしも３層である必要はなく、また、複数層のフィルム２１の内少なくとも１層の上面に反射面２４が設けられていれば良い。

反射面２４は、バックシート２０（即ち、フィルム２１）のいずれか（本形態ではフィルム２１ａ）を高反射タイプのフィルムとすることで形成され、その表面はエンボス加工によって形成される１ｍｍ以下の略円錐形エンボス仕上げが好ましい。

また、図３はバックシート２０を透明とした構成である太陽電池モジュール１を備えた太陽電池アレイ３０の概略断面図である。なお、太陽電池アレイの備える太陽電池モジュールの数は複数である場合が一般的であるが、ここでは説明のため１つの太陽電池モジュール１を備えた場合を図示して説明する。

図３に示すように、太陽電池アレイ３０は太陽電池モジュール１と、該太陽電池モジュール１を支持する架台３２から構成され、太陽電池モジュール１を架台３２内に封入するように強化ガラス１５が設けられている。太陽電池モジュール１は、その裏面側と架台３２との間に裏面空間３５が形成されるように支持されている。なお、図４中、太陽光（図示せず）は鉛直方向下向きに入射しているものとして説明する。

架台３２の形状は、太陽電池モジュール１及び裏面空間３５を囲うような形状であり、裏面空間３５に対向する内面は、裏面空間３５内に入射し、架台３２内面において反射した光を太陽電池モジュール１裏面方向に反射させるような形状となっている。該形状としては、例えば図４に示すような、太陽電池モジュール１を囲う略台形状が例示される。なお、この架台３２は、例えば太陽電池を設置する構造体（建造物の屋根等）に設置されても良く、また、構造体と一体化されても良い。

以上、図１〜２を参照して説明した太陽電池モジュール１においては、以下のように太陽電池セル１０に太陽光が集光される。先ず、太陽電池モジュール１の上方から入射した太陽光の内、太陽電池セル１０の上面に直接入射するものは、太陽電池セル１０に取り込まれ、電気エネルギーに変換（光電変換）される。一方、太陽電池セル１０の上面に入射せず、開口部１７等を通過した太陽光は、その一部がバックシート２０の上面において散乱・反射され、反射した光は太陽電池セル１０の裏面（下面）からセルに取り込まれ、電気エネルギーに変換される。

また、図３を参照して説明した太陽電池モジュール１を備えた太陽電池アレイ３０においては、太陽電池セル１０の上面に直接入射しない太陽光は、透明なバックシート２０に入射し、その大部分は裏面空間３５に入射する。裏面空間３５に入射した太陽光は、架台３２の内面において散乱・反射し、この散乱・反射した太陽光は、太陽電池セル１０の裏面（下面）からセルに取り込まれ、電気エネルギーに変換される。

即ち、架台３２に入射した太陽光は、直接太陽電池セル１０上面に入射し取り込まれる光、バックシート２０上面において反射し、太陽電池セル１０裏面に取り込まれる光及び架台３２内面において反射し、太陽電池セル１０裏面に取り込まれる光となり、太陽電池セル１０において電気エネルギーに変換される。従って、架台３２に入射した太陽光は、散乱光・反射光等を含め高効率で太陽電池セル１０の上面及び裏面から取り込まれる。これにより、太陽電池モジュールを大型化させることなく、高効率で太陽光を電気エネルギーに変換することができ、多くの年間発電量を得ることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態においては、太陽電池モジュール１には誘導機構としてバックシート２０が設けられている構成を例示して説明したが、誘導機構は、開口部１７を通過した太陽光を、太陽電池セル１０の裏面方向に誘導するものであれば良く、バックシート２０には限られない。そこで、以下では、本発明の他の実施の形態として、誘導機構が樹脂製導光板である場合について図４を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同様の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は、誘導機構として樹脂製の導光板４０を太陽電池セル１０の下方に設けた、本発明の他の実施の形態にかかる太陽電池モジュール５０の概略断面図である。なお、図４においては、説明のため太陽電池モジュール５０の一部を拡大したものを図示している。

図４に示すように、太陽電池セル１０の下方には、誘導機構としての樹脂製の導光板４０が設けられている。この導光板４０は、入射した光を所定の方向に屈折させることが可能な構成となっている。

図４に示す太陽電池モジュール５０において、開口部１７を通過した太陽光は、導光板４０内において例えば９０度方向に２回屈折され、太陽電池セル１０の裏面方向に照射される（図４中の一点鎖線参照）。また、上記実施の形態と同様に、導光板４０を透過した太陽光については、例えば太陽電池アレイの架台３２（図４中には図示せず）の内面において反射され、太陽電池セル１０の裏面に照射される。

即ち、太陽電池モジュール５０あるいはこの太陽電池モジュール５０を備えた太陽電池アレイにおいては、照射された太陽光の内、太陽電池セル１０の上面に取り込まれることなく、開口部１７を通過した太陽光を、誘導機構である導光板４０によって太陽電池セル１０の裏面方向に屈折させ、太陽電池セル１０に取り込ませることが可能となるため、太陽電池モジュールを大型化させることなく、高効率で太陽光を電気エネルギーに変換することができ、多くの年間発電量を得ることが可能となる。

本発明は、太陽光発電設備において、その主たる構成要素である太陽電池モジュール及び該太陽電池モジュールを複数配置した太陽電池アレイに適用できる。

１、５０…太陽電池モジュール
１０…太陽電池セル
１５…強化ガラス
１７…開口部
２０…バックシート
２１（２１ａ〜２１ｃ）…フィルム
２４…反射面
３０…太陽電池アレイ
３２…架台
３５…裏面空間
４０…導光板

Claims (5)

1. 複数の両面受光型の太陽電池セルが並べて配置される太陽電池モジュールであって、
   複数の前記太陽電池セル同士の間隙から太陽電池セルの裏面側に透過した光を前記太陽電池セルの裏面方向に誘導する誘導機構を備えた太陽電池モジュール。
2. 前記誘導機構は、複数層のフィルムから構成されるバックシートであり、前記フィルムの内少なくとも１層には光を反射する反射面が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
3. 前記バックシートに設けられた反射面はエンボス加工によって形成される、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記誘導機構は、樹脂製導光板である、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 複数の両面受光型の太陽電池セルが並べて配置され、
   複数の前記太陽電池セル同士の間隙から太陽電池セルの裏面側に透過した光を前記太陽電池セルの裏面方向に透過させる透明バックシートを有する太陽電池モジュールが配置される太陽電池アレイであって、
   前記太陽電池モジュールを、該太陽電池モジュールの裏面側に裏面空間を形成した状態で支持する架台を備え、
   前記架台は、入射した光を前記太陽電池セルの裏面方向に反射する構成である、太陽電池アレイ。

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