JP2013058769A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】携帯性を高めた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１００は、太陽電池発電部１０２及び接続部材１０４を備える。接続部材１０４は、太陽電池セルの出力を外部の電子部品に供給する。接続部材１０４は、被覆部材１３０及び出力接続部１４０を備えている。端子部１２６は、保護部材の上面に設けら、端子部１２６の周りを被覆する保護部材の少なくとも上面の一部に接する被覆部材を有している。出力接続部１４０は、一端１４２が被覆部材１３０の中に位置しており、他端１４４が被覆部材１３０の外の位置している。出力接続部１４０の一端１４２は、太陽電池発電部１０２の端子部１２６に接続している。また出力接続部１４０の他端１４４は、電子部品に接続するための端子を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯性が高い太陽電池モジュールに関する。

近年、環境に配慮する動きが広がっており、これに伴って太陽電池の普及が進んでいる。太陽電池は、大きな出力を得るために大面積化したものと、携帯型の太陽電池（例えば特許文献１）などがある。特許文献１に記載の技術は、携帯電源本体に対して太陽電池モジュールを着脱可能に設けたものである。携帯電源本体は、長方形の太陽電池モジュールの４辺及び底面を覆う形状をしている。

また特許文献２には、電子機器のキャリングケースの筐体の外表面に太陽電池を設けることが記載されている。
また特許文献３には、太陽電池モジュールをプラスチックケースに入れた上で、太陽電池モジュールを用いてプラスチックケース内の充電池を充電させること、及び、この充電池に配線を介してコンセントを接続することが開示されている。

特開２００６−２４７７７号公報 特開昭６３−１６４２７８号公報 特開２００４−８８０４３号公報

近年は、電子機器を携帯する場面が増えている。このため、太陽電池モジュールの携帯性をさらに高めると、携帯型の電子機器の電源として太陽電池モジュールを使用する機会が増加することが期待される。しかし特許文献３に記載の太陽電池モジュールは充電池を内蔵しているため、十分な携帯性は得られない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、携帯性をさらに高めた太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セル、保護部材、及び接続部を備えている。保護部材は、太陽電池セルを挟んで保持し、少なくとも一辺を有している。接続部は、太陽電池セルの出力を取り出す。詳細には、接続部は、端子部、引出リード配線、及び出力接続部を備えている。接続部は、太陽電池セルに接続し、保護部材と端子部で絶縁被覆された引出リード配線と、保護部材の上面に設けられた端子部と、端子部の周りを被覆する保護部材の少なくとも上面の一部に接する被覆部材と、被覆部材の保護部材と接する面の端子部と接続する位置に設けられた被覆部材の端子を有して、端子部において引出リード配線と電気的に接続して、被覆部材の中に位置する被覆部材の端子と接続して被覆部材の外部に取り出して一端が外部の電源アダプタに接続する接続端子となっている出力接続部を備えるようになっている。

また本発明に係る太陽電池モジュールは、さらに、被覆部材が、保護部材の一辺に差し込んで、保護部材の一辺で上下から挟む凹部を有している。

本発明によれば、携帯性をさらに高めた太陽電池モジュールを提供することができる。

実施形態に係る太陽電池モジュールの構成及び使用方法を示す斜視図である。 図２は太陽電池モジュールの要部の平面図である。 図２のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部の構成を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を示す斜視図である。 太陽電池モジュールの発電部の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１は、実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成及び使用方法を示す斜視図である。図２は太陽電池モジュール１００の要部の平面図である。太陽電池モジュール１００は可搬型の太陽電池モジュールであり、太陽電池発電部１０２及び接続部材１０４を備える。

太陽電池発電部１０２は、太陽電池セル１１０、保護部材１２０、及び端子部１２６を備える。太陽電池セル１１０は、光電変換素子を形成するための基板と、この基板に形成された光電変換素子を有している。保護部材１２０は、太陽電池セル１１０を挟んで保持している。保護部材１２０は、例えばラミネートフィルムなどの２枚のフィルムの間に太陽電池セル１１０を挟んでラミネート加工することにより、形成される。これにより、保護部材１２０は太陽電池セル１１０の表面及び裏面の双方を保護しており、少なくとも一辺を有している。なお太陽電池セル１１０の表面とは、光を受光する面である。端子部１２６は、太陽電池セル１１０の出力を取り出すための端子である。端子部１２６は、保護部材１２０の外周（一辺）に設けられており、保護部材１２０に設けられた引出リード配線１２４を介して太陽電池セル１１０に接続している。

接続部材１０４は、太陽電池セル１１０の出力を外部の電子部品２００に供給する。本図に示す例において電子部品２００は、携帯型コンピュータなどの電子機器のＡＣアダプタである。接続部材１０４は、被覆部材１３０及び出力接続部１４０を備えている。被覆部材１３０は、端子部１２６及び保護部材１２０の外周のうち少なくとも端子部１２６の周りを被覆している。被覆部材１３０は、例えば樹脂モールドなどにより形成される。被覆部材１３０は、可撓性を有していないのが好ましい。

出力接続部１４０は、出力配線を含んでおり、出力配線の一端１４２を含む一部が被覆部材１３０の中に位置しており、出力配線の出力側の端部である他端１４４が被覆部材１３０の外の位置している。出力接続部１４０の一端１４２は、端子部１２６に接続しており、端子部１２６を介して引出リード配線１２４を介して太陽電池セル１１０に接続している。また出力接続部１４０の他端１４４は、電子部品２００に接続するための端子を有している。この端子は、電源アダプタに接続可能な２芯コネクター、例えばＩＥＣ ６０３２０／Ｊ６０３２０に規定されたいずれかの規格に従った端子である。電子部品２００は、例えば携帯型の電子機器２２０のＡＣアダプタである。電子機器２２０は、例えばノート型パソコンであるが、他の電子機器であっても良い。

本実施形態において保護部材１２０は長方形又は正方形であり、端子部１２６は、保護部材１２０の一辺１２１に設けられている。この場合、図２に示すように、被覆部材１３０は、保護部材１２０の一辺１２１の全長にわたって設けられているのが好ましい。また出力接続部１４０は、被覆部材１３０のうち保護部材１２０の一辺１２１と交わる端面１３２（図１に図示）から、被覆部材１３０の外に延伸しているのが好ましい。

また、太陽電池セル１１０は、可撓性を有する薄膜太陽電池であってもよいし、可撓性を有していない太陽電池であっても良い。太陽電池セル１１０が可撓性を有している場合、太陽電池セル１１０は、例えば可撓性を有する基板上に光電変換層を形成した薄膜太陽電池である。

また太陽電池セル１１０が可撓性を有している場合、保護部材１２０も可撓性を有しているのが好ましい。なお保護部材１２０が表面側の保護部材と裏面側の保護部材とで形成されている場合、表面側の保護部材としては、ポリエチレンテトラフルオエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビニールなどのフッ素樹脂フィルムが用いられる。また、裏面側の保護部材としては、上記のほか、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板などの薄い金属板や、プラスチック板、ＦＲＰ板などをさらに用いることができる。

本実施形態において、太陽電池発電部１０２は、直列に接続された複数の太陽電池セル１１０を有している。この場合、出力電圧が商用交流電源の実行値の最低電圧（例えば９０Ｖ）よりも高いのが好ましい。本図に示す例において、太陽電池セル１１０は、配線１２２によって直列に接続されている。そして引出リード配線１２４によって、その出力が端子部１２６から取り出すことができるようになっている。なお、引出リード配線１２４は、保護部材１２０と端子部１２６によって絶縁被覆されている。

図６は、太陽電池発電部１０２の構成を示す斜視分解図である。太陽電池発電部１０２は、ＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ｏｎ Ｆｉｌｍ）型の薄膜太陽電池である。詳細には、太陽電池発電部１０２は、基板３１０、光電変換素子１１５、接続電極層３１４から構成される太陽電池セル１１０と、導電性の箔リードからなる引出リード配線１２４ａ、及び保護部材１２０を備える。

基板３１０は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などの絶縁性の基板である。

光電変換素子１１５は、基板３１０の一面に、下電極層１１１、光電変換層１１２、及び透明電極層１１３をこの順に積層した構成である。光電変換層１１２は、例えば微結晶シリコン層やアモルファスシリコン層により形成されている。また、基板３１０上の反対面（裏面）には、接続電極層３１４を形成している。そして、分割された光電変換素子１１５と接続電極層３１４を複数並べて配置し、全体として太陽電池セル１１０を構成する。

光電変換素子１１５は、基板３１０の一面において複数に分割されたブロックとして配置されており、接続電極層３１４は、基板３１０の反対面において複数に分割されたブロックとして配置されている。平面視において、光電変換素子１１５のブロックと接続電極層３１４のブロックは互いに位置がずれており、一方のブロックの隙間に他方が重なるように配置されている。

太陽電池セル１１０には、集電孔３１２である貫通穴が複数配置されており、透明電極層１１３と接続電極層３１４が、この集電孔３１２の内壁に設けてある導電性膜により電気的に接続している。

また、透明電極層１１３を部分的に成膜していない箇所には、接続孔３１６が設けられており、下電極層１１１と接続電極層３１４とを、この接続孔３１６の内壁に設けてある導電性膜により電気的に接続している。

そして、集電孔３１２と接続孔３１６とは、分割された接続電極層３１４に対して、隣り合う別の接続電極層３１４ブロックに接続するようにしていて、接続孔３１６が接続する接続電極層３１４のブロックに対しては、隣の光電変換素子１１５のブロックの集電孔３１２が接続するようにしているので、光電変換素子１１５は、隣り合うブロック同士が直列接続する。

このようなＳＣＡＦ型構成により、十分な絶縁が得られながら、多段の直列接続を小型で実現できるため、高い電圧（１００Ｖ程度以上）を小型な太陽電池モジュールから得ることができる。

引出リード配線１２４ａは、例えば銅箔リード線であり、基板３１０の他面(図６においては下面)から基板３１０の外部に引き出されており、太陽電池セル１１０の出力を上記した端子部１２６に伝達する。詳細には、２本の引出リード配線１２４ａは、基板３１０の両端に位置する接続電極層３１４のブロックに接続している。

また引出リード配線１２４ａのうち基板３１０の外部に引き出されている部分は、保護部材１２０、すなわち表面側の保護部材１２０ａ及び裏面側の保護部材１２０ｂによって挟まれている。このような構造において、保護部材１２０ａ，１２０ｂは、少なくとも引出リード配線１２４と接する面において絶縁性を有している。このため、引出リード配線１２４の出力電圧が高くても、絶縁性を確保することができる。

図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ´断面図である。図３（ａ）に示す例において、接続部材１０４の被覆部材１３０は、太陽電池発電部１０２の保護部材１２０の一辺１２１において、太陽電池発電部１０２の端面及び表面の一部に接しているが、太陽電池発電部１０２の裏面には接していない。すなわち本図に示す例では、被覆部材１３０は、保護部材１２０の一辺１２１の上面及び側面を被覆している。

なお被覆部材１３０は、別の形状でもよい。例えば図３（ｂ）に示すように、保護部材１２０の一辺１２１において端面のみに接してもよい。また図３（ｃ）に示すように、保護部材１２０の一辺１２１において上下から挟んでいる構成であっても良い。図３（ｃ）に示す実施形態において被覆部材１３０は、保護部材１２０の一辺１２１の上面、側面、及び下面を被覆している。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、引出リード配線１２４は保護部材１２０で、端子部１２６（１２６ａ，１２６ｂ）は被覆部材１３０で、それぞれ絶縁被覆されている。このため、太陽電池発電部１０２の出力が高くても、引出リード配線１２４の絶縁性を確保できる。従って、太陽電池発電部１０２の出力を、そのまま電源アダプタに供給することができる。

また、太陽電池発電部１０２の出力を取り出すための接続部材１０４は、太陽電池発電部１０２の外周の一部のみに設けられている。このため、太陽電池モジュール１００を小型化することができる。また接続部材１０４を持つことにより、太陽電池発電部１０２に触れることなく太陽電池モジュール１００を運ぶことができる。この効果は、図３ｃに示すように被覆部材１３０が保護部材１２０を上下から挟んでいるときに、顕著になる。従って太陽電池モジュール１００の携帯性を向上させることができる。

また、太陽電池発電部１０２の保護部材１２０が長方形又は正方形である場合、接続部材１０４の被覆部材１３０を、保護部材１２０の一辺１２１の全長にわたって設けると、太陽電池モジュール１００を持ちやすくなる。また接続部材１０４の出力接続部１４０が被覆部材１３０のうち保護部材１２０の一辺１２１と交わる端面１３２から外部に延伸していると、接続部材１０４を持つときに出力接続部１４０が人の手と干渉することを抑制できる。

また太陽電池発電部１０２の太陽電池セル１１０及び保護部材１２０の双方が可撓性を有している場合、太陽電池モジュール１００を携帯するときに、接続部材１０４の被覆部材１３０を軸にして太陽電池発電部１０２を巻き取ることができる。このため、太陽電池モジュール１００の携帯性がさらに向上する。

また接続部材１０４の出力接続部１４０の他端１４４が、電子機器の電源アダプタに接続可能な２芯コネクター、例えばＩＥＣ ６０３２０／Ｊ６０３２０に規定されたいずれかの規格に従った端子を有している場合、ノート型パソコンなどの携帯型の電子機器２２０に付属しているＡＣアダプタに他端１４４をそのまま差し込むことができる。従って、太陽電池モジュール１００の出力が商用交流電源の実行値の最低電圧より高くなるので、他の電源アダプタを用いることなしに、太陽電池モジュール１００のみで電子機器の電源（充電用の電源として使用する場合も含む）として使用することができる。特に電子機器が携帯されており、商用交流電源が近くにない場合、太陽電池モジュール１００を電子機器の電源として使用するメリットは顕著になる。

図４は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の要部の構成を示す斜視図である。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、接続部材１０４が太陽電池発電部１０２から着脱可能になっている点を除いて、実施形態に係る太陽電池モジュール１００と同様の構成である。
本実施形態において、太陽電池発電部１０２は、保護部材１２０の面に、端子部１２６ａ，１２６ｂを有している。端子部１２６ａ，１２６ｂは断面形状が互いに異なっている。

まず、本実施形態において、太陽電池発電部１０２の端子部１２６ａ，１２６ｂが保護部材１２０の上面に設けられている。また接続部材１０４の被覆部材１３０は、保護部材１２０の一辺１２１と対向する端面に、一辺１２１を差し込むための凹部１３４を有している。そして、接続部材１０４の端子１４２ａ，１４２ｂが、凹部１３４の図中上側の側面に設けられている。
端子１４２ａ、１４２ｂは、出力接続部１４０の一端を構成している。上記したように端子部１２６ａ，１２６ｂの断面形状が互いに異なっているため、端子１４２ａ、１４２ｂの断面形状も互いに異なっている。

本実施形態によっても、図１または図２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接続部材１０４を太陽電池発電部１０２から取り外すことができるため、太陽電池モジュール１００の携帯性がさらに向上する。

また、端子部１２６ａ，１２６ｂの断面形状が互いに異なっているため、接続部材１０４を太陽電池発電部１０２に取り付けるときに、取り付ける向きを間違えることを防止できる。

なお、図４において、端子部１２６ａ，１２６ｂが雄型の端子であり、端子１４２ａ，１４２ｂが雌型の端子であるが、端子部１２６ａ，１２６ｂが雌型の端子であり、端子１４２ａ，１４２ｂが雄型の端子であってもよい。

また、太陽電池発電部１０２に接続部材１０４を取り付けた状態において、接続部材１０４が太陽電池発電部１０２から外れにくくなる。
図５は、本発明の別の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の要部を示す斜視図である。本図は、本発明の実施形態における図４に相当する図である。本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、接続部材１０４の被覆部材１３０の構成を除いて、図４の本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成と同様である。

本実施形態において被覆部材１３０は、図４に示した凹部１３４を有していない。端子１４２ａ、１４２ｂは、被覆部材１３０の下面に設けられている。そして被覆部材１３０は、太陽電池発電部１０２の上面に取り付けられる。すなわち本実施形態において被覆部材１３０は、保護部材１２０の一辺１２１の上面を被覆している。

本実施形態によっても、本発明の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、太陽電池発電部１０２と接続部材１０４の着脱を容易に行なえる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

この出願は、２００９年３月１８日に出願された日本特許出願特願２００９−０６５８９７を基礎とする優先権を主張し、その開示をここに取り込む。

Claims (3)

1. 太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルを挟んで保持し、少なくとも一辺を有する保護部材と、
   前記太陽電池セルの出力を取り出す接続部と、
   を備え、
   前記接続部は、
   前記太陽電池セルに接続し、前記保護部材と前記端子部で絶縁被覆された引出リード配線と、
   前記保護部材の上面に設けられた端子部と、
   前記端子部の周りを被覆する前記保護部材の少なくとも前記上面の一部に接する被覆部材と、
   前記被覆部材の、前記保護部材と接する面の前記端子部と接続する位置に設けられた被覆部材の端子を有し、
   前記端子部において前記引出リード配線と電気的に接続し、前記被覆部材の中に位置する前記被覆部材の端子と接続し、前記被覆部材の外部に取り出して一端が外部の電源アダプタに接続する接続端子となっている出力接続部と、
   を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記被覆部材は、前記保護部材の一辺に差し込んで、前記保護部材の一辺で上下から挟む凹部を有していることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１または２のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記保護部材の上面に設けられた前記端子部と、前記被覆部材の中に位置する前記被覆部材の端子は、それぞれ一対であって、前記端子部と前記被覆部材の端子が、その一対に対して、互いに異なった断面形状を有する太陽電池モジュール。

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