JP2013012661A - Solar cell module and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module and a manufacturing method thereof.
シリコンの半導体基板を用いた太陽電池素子は、物理的負荷・衝撃に弱く、さらに長期間使用するものであるから、特に野外に太陽電池を取り付ける場合は雨・雪などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子一枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して実用的な電気出力を取り出せるようにする必要がある。このため、特許文献1に示すように、複数の太陽電池素子を、インナーリードによって電気的に接続し、受光面側の透光性のパネル体と裏面側の保護パネルとの間にエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材で被覆・封入して配置された太陽電池モジュールとして使用するのが一般的である。 Solar cell elements using silicon semiconductor substrates are vulnerable to physical loads and impacts, and are used for a long period of time. Especially when solar cells are installed outdoors, it is necessary to protect them from rain and snow. is there. Moreover, since the electrical output generated by one solar cell element is small, it is necessary to connect a plurality of solar cell elements in series and parallel so that a practical electrical output can be taken out. For this reason, as shown in Patent Document 1, a plurality of solar cell elements are electrically connected by inner leads, and ethylene vinyl acetate is provided between a light-transmitting panel body on the light-receiving surface side and a protective panel on the back surface side. In general, it is used as a solar cell module arranged by being covered and encapsulated with a filler mainly composed of a copolymer (EVA) or the like.
しかし、特許文献1に記載された技術では、太陽電池素子と太陽電池素子との間に入射される太陽光の多くが太陽電池素子に到達しない。 However, in the technique described in Patent Document 1, most of the sunlight incident between the solar cell elements does not reach the solar cell element.
本発明は、上述の事情のもとに案出されたものであり、その目的は、平面視で太陽電池素子と重ならない領域に入射される太陽光を有効に活用し、効率的に発電を行なう太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。 The present invention has been devised under the above-described circumstances, and its purpose is to effectively utilize sunlight incident on a region that does not overlap with a solar cell element in a plan view to efficiently generate power. It is to provide a solar cell module and a manufacturing method thereof.
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、該太陽電池素子を覆う透光性の被覆層と、該被覆層上に配置され、厚み方向に前記被覆層側から順に第1圧縮応力層、引張応力層および第2圧縮応力層を有するパネル体とを備える太陽電池モジュールであって、前記第2圧縮応力層は、平面視して前記太陽電池素子と重なる領域に位置する第1領域と、平面視して前記太陽電池素子と重ならない領域に位置する第2領域とを有し、該第2領域に入射する光の少なくとも一部を前記太陽電池素子に向けるための凹部を有する。 The solar cell module of the present invention includes a solar cell element, a translucent coating layer that covers the solar cell element, and a first compressive stress layer disposed on the coating layer in order from the coating layer side in the thickness direction. A solar cell module comprising a panel body having a tensile stress layer and a second compressive stress layer, wherein the second compressive stress layer is located in a region overlapping the solar cell element in plan view; A second region located in a region that does not overlap the solar cell element in plan view, and a recess for directing at least part of the light incident on the second region toward the solar cell element.
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、複数の太陽電池素子上にこれら太陽電池素子を覆う透光性の被覆層を配置し、該被覆層上に、厚み方向に前記被覆層側から順に第1圧縮応力層、引張応力層および第2圧縮応力層を有するパネル体を配置して組み立てる、組立工程と、平面視して前記パネル体の前記太陽電池素子と重ならない領域において、前記第2圧縮応力層側から前記引張応力層に到達しない凹部を形成し、前記パネル体を、前記第2圧縮応力層に平面視して前記太陽電池素子と重なる領域に位置する第1領域と、平面視して前記太陽電池素子と重ならない領域に位置するとともに上面に前記凹部を有する第2領域とを備えるように加工するパネル体加工工程とを含む。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell module of this invention arrange | positions the translucent coating layer which covers these solar cell elements on several solar cell elements, and the said coating layer side in the thickness direction on this coating layer. A panel body having a first compressive stress layer, a tensile stress layer, and a second compressive stress layer is arranged and assembled in order, and an assembly process, and in a region that does not overlap the solar cell element of the panel body in plan view, A recess that does not reach the tensile stress layer from the side of the compressive stress layer; a first region located in a region overlapping the solar cell element when viewed from above the second compressive stress layer; And a panel body processing step of processing so as to be provided with a second region that is located in a region that does not overlap with the solar cell element and has the concave portion on the upper surface.
本発明によれば、平面視で太陽電池素子と重ならない領域に入射する太陽光を有効に活用できるので、発電効率の高い太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to effectively utilize sunlight incident on a region that does not overlap with the solar cell element in plan view, and thus it is possible to provide a solar cell module with high power generation efficiency.
本発明の太陽電池モジュールの実施形態の一例について、図面を参照しつつ、説明する。 An example of an embodiment of the solar cell module of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1(a),(b)は、本発明の第1実施形態の太陽電池モジュール10を示す透視状態の平面図および断面図である。
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view in a see-through state showing the
図1に示すように、太陽電池モジュール10は、太陽電池素子20と、この太陽電池素子20を覆う透光性の被覆層30と、被覆層30上のパネル体40とを有する。この例では、太陽電池素子20(21〜24)は複数あり、互いに間隔をあけて配置されている。また、これらの太陽電池素子20を支えるように、パネル体40が配置される側と反対側の面(図1(b)の下側の面)に保護パネル50を設けている。このように、太陽電池素子20をパネル体40と被覆層30と保護パネル50とで気密封止している。なお、実際には複数の太陽電池素子21〜24を互いに電気的に接続するためのインナーリードが存在するが、図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the
太陽電池素子20は、一導電型の半導体基板上に逆導電型の半導体層が形成されており、この半導体層が配置された側の面が受光面となる。このような半導体材料として、例えばシリコン(Si)が挙げられ、p型のシリコン単結晶基板を半導体基板とし、その上面にn型のドーパントを拡散させることで半導体層を形成すればよい。この太陽電池素子20の受光面側および裏面側には、それぞれ銀(Ag)やアルミニウム(Al)等を用いて集電用の電極(バスバー電極,フィンガー電極等)が形成される。
In the
被覆層30は、透光性の絶縁性材料からなり、少なくとも太陽電池素子20の受光面側(図1(b)の上方向)を覆う。太陽電池素子20を保護するために、被覆性を考慮すると、例えばエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする樹脂材料を用いることができる。
The covering
パネル体40は、透光性の材料からなり、被覆層30の上面(図1(b)の上方向)に配置される。パネル体40は、太陽電池素子20を積雪や人などの荷重等、外部からの衝撃から保護するために高い強度が要求され、例えば強化ガラス等を用いることができる。パネル体40を構成する材料の透光度等は、太陽電池素子20の受光面にパネル体40の上面で受けた太陽光を効率よく到達させることができれば特に限定されない。被覆層30とパネル体40との界面において意図せぬ太陽光の散乱を防止するために、パネル体40は被覆層30と同程度の屈折率を有する材料を用いることが好ましい。
The
ここで、パネル体40は、厚み方向(図1(b)の上下方向)において被覆層30側から順に、第1圧縮応力層41,引張応力層42,第2圧縮応力層43を有する。例えば、本例で用いる強化ガラスからなるパネル体40は、その総厚みに対して約1/6の膜厚の第1および第2圧縮応力層41,43を有し、それぞれの最表面(パネル体40の上下面
)における圧縮応力を約100MPaとした。
Here, the
第2圧縮応力層43は、平面視で太陽電池素子20と重なる第1領域43aと、その他の重ならない第2領域43bとを有する。そして、第2領域43bには、パネル体40に入射される光(太陽光)の少なくとも一部を太陽電池素子20に導くような凹部44を有する。従来は、第2領域43bに入射される太陽光はそのまま複数の太陽電池素子20間に到達し、発電に寄与することはできなかった。しかしながら、凹部44を設けることにより、第2領域43bに入射される太陽光を散乱・屈折させ、光路を変更させ太陽電池素子20に向けることができる。これにより太陽電池モジュール10全体に入射される太陽光を効率よく利用し、高い発電効率を有するものとすることができる。そして、パネル体40の上面側に圧縮応力がかかった層(43)を設け、凹部44をこの圧縮応力がかかった層(第2圧縮応力層43)の範囲内に設けることにより、例えばパネル体40が加工の困難な強化ガラスで構成される場合であっても、クラック等の発生を抑制することができる。すなわち、パネル体40の強度及び信頼性を保ちつつ第2領域43bに入射する太陽光を太陽電池素子20に向けるような構成を形成することができる。
The second
このような凹部44は、パネル体40に垂直でかつ太陽電池素子20を横切る断面における断面形状が傾斜部を有していればよい。例えば、V字状でもよいし、角度の異なる傾
斜面を複数有してもよいし、曲面状であってもよい。パネル体40の主面に対する太陽光の入射角度に依存せずに効果を奏するためには、断面における傾斜角度が連続的に変化するものがよい。より好ましくは、図1に示すように、パネル体40に対して垂直であり、かつ、複数の太陽電池素子20の中心線を通る断面において、凹部44の断面形状が曲面状であることが好ましい。
Such a
凹部44の平面視における形状は、太陽電池素子20の一辺に比べて小さい直径の円形状や、太陽電池素子20の一辺に比べて短い辺で構成される矩形状のものを複数配置してもよいし、太陽電池素子20を囲むようなドーナツ状としてもよい。図1(a)に示す例では、太陽電池素子20の一辺に比べて長い辺を有する矩形状として、太陽電池素子21,22や太陽電池素子21,23の配列方向と平行に配置している。言い換えると、複数の太陽電池素子20の間に収まるような格子状としている。
The shape of the
なお、図1(a)においては、太陽電池素子20と凹部44との位置関係が明確となるように、太陽電池素子21,22の配列方向における、両者の配置間隔d1と凹部44の幅d2とを異ならせているが、好ましくは、図1(b)に示すように、太陽電池素子21,22の配置間隔d1と凹部44の幅d2とは略同一であることが好ましい。太陽電池素子21,23の配列方向における、両者の配置間隔d3と凹部44の幅d4とも同様に略同一であることが好ましい。
In FIG. 1A, the arrangement interval d1 between the
ここで、パネル体40は前述の通り強度が求められるが、その一方で延性が高いとは限らない。例えば、パネル体40として強化ガラスを用いた場合には、延性は低く、加工が難しい。また、加工後に応力が加わりクラックが発生する恐れもある。このため、第2領域43bのうち、凹部44が形成された表層領域の強度をさらに高めることが好ましい。具体的には、凹部44が形成された表層領域の単位体積当たりの圧縮応力を、第1領域43aの表層領域における単位体積当たりの圧縮応力よりも大きくすることが好ましい。このような構成とすることにより、透光性に悪影響を与えることなくクラックの発生を抑制することができる。
Here, the
保護パネル50は、被覆層30,パネル体40と共に、太陽電池素子20を支持して保護する平板状のものであり、例えばポリエチレンフタレート(PET)や、金属箔をポリフッ化ビニル樹脂(PVF)等で挟んだもので構成される。
The
上述のような構成とすることにより、平面視で太陽電池素子20と重ならない領域に入射された太陽光も有効に活用することのできる太陽電池モジュール10を提供することができる。
By setting it as the above structures, the
(第2実施形態)
図2を用いて、本発明の第2実施形態にかかる太陽電池モジュール10Aについて説明する。
(Second Embodiment)
A
太陽電池モジュール10Aは、第2領域43Abの構成が太陽電池モジュール10と異なり、その他の部分は太陽電池モジュール10と同様である。以下、異なる点のみ説明する。
The
太陽電池モジュール10Aにおいて、パネル体40Aの第2領域43Abの上面側には凹部44Aと凹部44Aに隣接する曲面状の突起部45Aとを有する。突起部45Aは凹部44Aの厚み方向における深さに比べて小さい高さを有する。ここで、「凹部44Aに隣接する」とは、突起部45Aの裾部分が凹部44Aが形成された領域の縁44Aaに隣接することをいう。突起部45Aは、例えば突起部45Aを形成したい領域の近傍のパネル体40にレーザー光を条件を設定して照射することとにより形成することもできる。
In the
このような構成とすることにより、第2領域43Abのうち凹部44Aの縁44Aa(主面に平行な部分との交点)における太陽光の反射を抑制することができるので、より効率の高い太陽電池モジュール10Aとすることができる。また、凹部44Aの縁44Aaにおける欠けを防ぎ、かつ、縁44Aaが破壊起点となることを抑制することができるので、太陽電池モジュール10Aの信頼性を高めることができる。さらに、このような太陽電池モジュール10Aを屋根の上に設置する際に、前述の通り信頼性が高いことから施工性の高いものとすることができる。
By adopting such a configuration, it is possible to suppress the reflection of sunlight at the edge 44Aa (intersection with the portion parallel to the main surface) of the
(第3実施形態)
次に図3を用いて、本発明の第3実施形態にかかる太陽電池モジュール10Bについて説明する。
(Third embodiment)
Next, a
太陽電池モジュール10Bは、パネル体40Bを構成する第1圧縮応力層41Bの構成が太陽電池モジュール10と異なり、その他の部分は太陽電池モジュール10と同様である。以下、異なる点のみ説明する。
The
太陽電池モジュール10Bにおいて、第1圧縮応力層41Bは下面(図3における下方向)に第2凹部46Bを有する。言い換えると、第1圧縮応力層41Bのうち被覆層30Bと接する側の面に第2凹部46Bを有する。そして、第2凹部46Bには被覆層30Bが充填されている。言い換えると、被覆層30Bの上面は第1圧縮応力層41Bの第2凹部46Bに沿った隆起部分を有することとなる。このような構成により、第2凹部46Bと被覆層30Bとの間で意図しない太陽光の反射・損失を抑制することができる。
In the
このような第2凹部46Bは、複数設けてもよいが、それぞれの大きさは、凹部44Bの深さ、平面視における幅以下であることが好ましい。第2凹部46Bを設けることにより、凹部44Bの存在によりパネル体40Bに生じる応力を緩和させることができる。
A plurality of such
より好ましくは、図3に示すように、平面視で凹部44Bが形成された領域に重なるような位置に、凹部44Bと同等の大きさの第2凹部46Bを形成する。このような構成により、パネル体40Bの反りを抑制し、無用の応力発生を抑制することができる。
More preferably, as shown in FIG. 3, the
なお、被覆層30Bとパネル体40Bの第1圧縮応力層41Bとの屈折率差が、第2圧縮応力層43Bと大気との屈折率差に比べて小さい場合には、第2凹部46Bは、平面視で第1領域43Baと重なる位置に配置してもよい。
When the refractive index difference between the
このような構成とすることにより、より信頼性の高い太陽電池モジュール10Bを提供することができる。
By setting it as such a structure, the more reliable
(第4実施形態)
次に図4を用いて、本発明の第4実施形態にかかる太陽電池モジュール10Cについて説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a
太陽電池モジュール10Cは、凹部44Cの形状が太陽電池モジュール10と異なり、その他の部分は太陽電池モジュール10と同様である。以下、異なる点のみ説明する。
The
太陽電池素子20Cの中心線を通る断面において、凹部44Cは、パネル体40Cの主面に対する傾斜角が第2領域43Cbの幅方向の中央に近づく程急になっている。このような構成とすることにより、太陽電池素子20から離れるにつれて凹部44Cの傾斜角が大きくなる。パネル体40Cの第2領域43Cbの中央付近に入射される太陽光は、太陽電池素子20から離れているため、大きく屈折させる必要がある。そこで凹部44Cのような構成とすることにより、平面視で太陽電池素子20から離れた領域において入射した太陽光も太陽電池素子20に導くことができるものとなる。
In the cross section passing through the center line of the
(製造方法)
次に上述のような太陽電池モジュールの製造方法について、図1に示す太陽電池モジュール10を例に、図4を用いて説明する。
(Production method)
Next, a method for manufacturing the solar cell module as described above will be described with reference to FIG. 4, taking the
(組立工程)
まず、図4(a)に示すように、複数の太陽電池素子20を用意し、それらを不図示のインナーリードを用いて直列・並列に電気的に接続し、保護パネル50上に配置し、被覆層30で覆う。具体的には、太陽電池素子20の下面にも被覆層(充填層)30が充填されるように形成される。
(Assembly process)
First, as shown to Fig.4 (a), the several
次に、図4(b)に示すように、第1圧縮応力層41,引張応力層42,第2圧縮応力層43が積層されたパネル体を、第1圧縮応力層41が被覆層30と接するように、被覆層30の上面にパネル体40を配置する。
Next, as shown in FIG. 4B, the panel body in which the first
(パネル体加工工程)
次に、図4(c)に示すように、平面視してパネル体40の太陽電池素子20と重ならない領域において、第2圧縮応力層43側から引張応力層42に到達しない凹部44を形成する。凹部44は、サンドブラスト、ダイシング等の機械的加工やエッチング等の化学的加工等適宜選択して形成することができる。
(Panel body processing process)
Next, as shown in FIG. 4C, a
ここで、凹部44の形成はレーザー加工により行なうことが好ましい。レーザー加工により行なうことにより、深さ方向の寸法を精度よく制御することができるので、凹部44を確実に第2圧縮応力層43内に収めることができ、クラックの発生しない、信頼性の高いものとすることができる。また、レーザー加工を行なうことにより、凹部44を形成する表面が球面状となる。言い換えると、太陽電池素子20を横切る断面における断面形状が球面状となる。これにより、太陽光の入射角度によらずに発電効率を高めることができる。さらに、レーザー加工により、加工面(凹部44を形成する表層領域)には熱が加わ
り圧縮応力をその他の領域に比べて高めることができる。これにより、凹部44の形成による強度の劣化を抑制することができ、信頼性の高いものとなる。
Here, the formation of the
図4(c)の工程を経ることにより、第2圧縮応力層43を、平面視で太陽電池素子20と重なる領域に位置する第1領域43aと、平面視で太陽電池素子20と重ならない領域に位置するとともに、上面に凹部44を有する第2領域43bとを形成することができる。
By going through the process of FIG. 4C, the second
ここまでの工程を経ることによって、太陽電池モジュール10ができる。
By going through the steps up to here, the
なお、組立工程に先立ち、パネル体加工工程を行なっても良い。すなわち、パネル体40を適用する太陽電池素子20の形状に合わせて、事前にパネル体に凹部44を形成し、第1領域43aと第2領域43bとを有するように加工し、その後に被覆層30の上面に、平面視で第1領域43aと太陽電池素子20が重なるようにパネル体40を配置してもよい。言い換えると、凹部44が形成された領域が平面視で太陽電池素子20と重ならないように配置すればよい。
Note that a panel body processing step may be performed prior to the assembly step. That is, in accordance with the shape of the
また、パネル体40を、ロールアウト法で凹部44の形状に応じた突起を有するロールを用いて形成してもよい。すなわち、パネル体40として用いる強化ガラスの表面に予め凹部44が形成されているものを用いてもよい。
Moreover, you may form the
なお、本発明は上述の例には限定されず、本発明の範囲内において種々の変更を加えることができる。例えば、本実施形態では太陽電池素子20を複数個設けた例について説明したが、1つでもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned example, A various change can be added within the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, an example in which a plurality of
10・・・太陽電池モジュール
20・・・太陽電池素子
30・・・被覆層
40・・・パネル体
41・・・第1圧縮応力層
42・・・引張応力層
43・・・第2圧縮応力層
43a・・・第1領域
43b・・・第2領域
44・・・凹部
45A・・・突起部
50・・・保護パネル
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該太陽電池素子を覆う透光性の被覆層と、
該被覆層上に配置され、厚み方向に前記被覆層側から順に第1圧縮応力層、引張応力層および第2圧縮応力層を有するパネル体とを備える太陽電池モジュールであって、
前記第2圧縮応力層は、平面視して前記太陽電池素子と重なる領域に位置する第1領域と、平面視して前記太陽電池素子と重ならない領域に位置する第2領域とを有し、
該第2領域に入射する光の少なくとも一部を前記太陽電池素子に向けるための凹部を有する、太陽電池モジュール。 A solar cell element;
A translucent coating layer covering the solar cell element;
A solar cell module comprising a panel body disposed on the coating layer and having a first compressive stress layer, a tensile stress layer, and a second compressive stress layer in order from the coating layer side in the thickness direction,
The second compressive stress layer has a first region located in a region overlapping with the solar cell element in plan view, and a second region located in a region not overlapping with the solar cell element in plan view,
The solar cell module which has a recessed part for directing at least one part of the light which injects into this 2nd area | region to the said solar cell element.
前記第1圧縮応力層は、前記凹部によって前記パネル体に生じる応力を緩和するための第2凹部を下面に有する、請求項1記載の太陽電池モジュール。 The refractive index difference between the coating layer and the first compressive stress layer is smaller than the refractive index difference between the second compressive stress layer and the atmosphere,
2. The solar cell module according to claim 1, wherein the first compressive stress layer has a second recess on a lower surface for relieving stress generated in the panel body by the recess.
平面視して前記パネル体の前記太陽電池素子と重ならない領域において、前記第2圧縮応力層側から前記引張応力層に到達しない凹部を形成し、前記パネル体を、前記第2圧縮応力層に平面視して前記太陽電池素子と重なる領域に位置する第1領域と、平面視して前記太陽電池素子と重ならない領域に位置するとともに上面に前記凹部を有する第2領域とを備えるように加工するパネル体加工工程とを含む、太陽電池モジュールの製造方法。 A translucent coating layer covering these solar cell elements is disposed on the plurality of solar cell elements, and the first compressive stress layer, the tensile stress layer, and the second layer are sequentially formed on the coating layer from the coating layer side in the thickness direction. An assembly process for arranging and assembling a panel body having a compressive stress layer;
A concave portion that does not reach the tensile stress layer from the second compressive stress layer side is formed in a region that does not overlap with the solar cell element of the panel body in plan view, and the panel body is formed into the second compressive stress layer. A first region located in a region overlapping with the solar cell element in a plan view and a second region located in a region not overlapping with the solar cell element in a plan view and having the concave portion on the upper surface. The manufacturing method of a solar cell module including the panel body process process to do.
The method for manufacturing a solar cell module according to claim 6, wherein the recess is formed by laser processing in the panel body processing step.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140902 |