JP2013084660A - 太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】この太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル３０と、太陽電池パネル３０の縁部を保持する保持部材７とを備える。太陽電池パネル３０は、太陽電池セル２と、透光性基板５と、太陽電池セル２および透光性基板５の間に配置される封止材４とを含む。太陽電池モジュール１の縁部には、透光性基板５の上面５ａから太陽電池モジュール１の外部へ連通する連通部４０が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関し、特に、太陽電池パネルの縁部を保持する保持部材を備えた太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関する。

近年、シリコン基板の裏面側にｎ電極およびｐ電極を形成した所謂裏面電極型太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールが開発されている。例えば、従来の一例による太陽電池モジュール１００１は図１８に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル１０１０（以後、単に太陽電池セル１０１０と称する）と、隣接する太陽電池セル１０１０同士を接続する接続部材１０２０と、太陽電池セル１０１０および接続部材１０２０を覆う封止材１０２１と、太陽電池セル１０１０、接続部材１０２０および封止材１０２１を上下方向に挟み込む透光性基板１０２２および裏面保護シート１０２３とを備える太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの縁部を保持する枠部材１０２４（保持部材）とを備える。枠部材１０２４は図１９に示すように、透光性基板１０２２の縁部の全周を保持するように形成されている。太陽電池セル１０１０は図２０に示すように、裏面側にｎ型集電層１０１１ａおよびｐ型集電層１０１１ｂが設けられたｎ型のシリコン基板１０１１と、シリコン基板１０１１の上面（受光面）側に設けられたパッシベーション膜１０１２と、シリコン基板１０１１の裏面側に設けられてｎ型集電層１０１１ａに電気的に接続されたｎ電極１０１３およびｐ型集電層１０１１ｂに電気的に接続されたｐ電極１０１４とを含む。なお、図１８では、ｎ電極１０１３およびｐ電極１０１４を省略している。

太陽電池モジュール１００１に太陽光が照射されると、シリコン基板１０１１内で電子・正孔対が生じ、電子および正孔はそれぞれｎ型集電層１０１１ａおよびｐ型集電層１０１１ｂに引き寄せられる。これにより、所定の出力（電力）が取り出される。この太陽電池セル１０１０では、シリコン基板１０１１の受光面側に電極を形成しないので、電極によるシャドーロス（電極が影になることによる光の損失）がない。

なお、複数の裏面電極型太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールは、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１６０７４号公報

しかしながら、本願発明者は、上記太陽電池モジュール１００１に太陽光を照射して発電を行うと、太陽電池モジュール１００１の出力が低下する（発電効率が低下する）場合があるという問題点が存在することを見出した。具体的には、本願発明者は、太陽電池モジュール１００１について種々検討した結果、従来から使用されている受光面と裏面とのそれぞれに電極が設けられた太陽電池モジュールでは出力の低下が起こりにくいこと、太陽電池モジュール１００１内の発電回路の電位と枠部材１０２４の電位との間の電位差が大きいほど出力の低下が起こりやすいこと、降雨などにより太陽電池モジュール１００１の受光面に水の膜が形成されている状態では出力の低下が起こりやすいこと、を突き止めた。

これらの結果から、本願発明者は、以下のメカニズムにより太陽電池モジュール１００１の出力の低下が発生すると推定した。

まず第１に、太陽電池セル１０１０の電位が周囲（枠部材１０２４や太陽電池モジュール１００１の外部）の電位よりも高い場合は、その電位差により太陽電池セル１０１０の受光面側には図２１に示す方向の電界Ｅが発生する。そして、透光性基板１０２２や封止材１０２１に含まれる電子が電界Ｅによりパッシベーション膜１０１２側に集められる。

第２に、パッシベーション膜１０１２の受光面側に集められた電子と対を成すように、シリコン基板１０１１の受光面側、すなわちパッシベーション膜１０１２が形成されている側の方向に、正孔を集めようとする力が発生する。

第３に、太陽電池セル１０１０のｐｎ接合に光が照射されることにより電子・正孔対が発生する。そして、上記正孔を集めようとする力により、発生した正孔がパッシベーション膜１０１２の方向に向かう確率が高くなり、発生した正孔がシリコン基板１０１１の裏面に設けたｐ型集電層１０１１ｂに到達する割合が低下する。シリコン基板１０１１がｎ型である場合、正孔は少数キャリアとなるため、発生した正孔がｐ型集電層１０１１ｂに到達する割合が低下することは太陽電池セル１０１０の出力電流が低下することである。すなわち、太陽電池モジュール１００１の出力が低下する（発電効率が低下する）こととなる。

一般的に、枠部材１０２４が金属などの導電性部材により形成されている場合、感電などに対する安全性確保のために枠部材１０２４が接地されることが多い。その一方、発電することにより太陽電池セル１０１０の電位が接地電位に対して高くなる場合がある。したがって、太陽電池モジュール１００１の内部の発電回路（複数の太陽電池セル１０１０および接続部材１０２０など）の電位が枠部材１０２４の電位に対して高くなることがあり、この電位差により発生する電界によって、上記のメカニズムによる出力の低下（発電効率の低下）が発生すると推定される。

上記正孔を集めようとする力は、太陽電池セル１０１０のシリコン基板１０１１の受光面側にかかる電界強度に比例する。このため、太陽電池モジュール１００１の内部の発電回路と枠部材１０２４との間の距離が大きくなるほど、電界強度が低くなる。通常、枠部材１０２４は太陽電池モジュール１００１の縁部に取り付けられており、電位差を生じる部分の間の距離（枠部材１０２４と太陽電池セル１０１０との間の距離）は離れている。このため、電界強度が高くなるのを抑制することが可能であり、出力の低下を抑制することが可能である。

しかしながら、図２２に示すように、降雨などによって太陽電池モジュール１００１の表面に水（雨水）１０５０が溜まった場合、透光性基板１０２２の上面の電位が接地電位になる場合がある。具体的には、水１０５０が透光性基板１０２２の上面上に溜まり、かつ、枠部材１０２４に接触すると、水１０５０により透光性基板１０２２の上面と枠部材１０２４とが電気的に繋がり同電位になる。枠部材１０２４が接地されている場合は、透光性基板１０２２の上面が接地電位となり、電位差を生じる部分の間の距離（透光性基板１０２２の上面と太陽電池セル１０１０との間の距離）は、太陽電池モジュール１００１の表面に水が溜まっていない場合に比べて飛躍的に近くなる。このため、太陽電池セル１０１０の受光面にかかる電界の強度が飛躍的に高くなり、出力が低下するおそれが高くなる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材と、を備えた太陽電池モジュールであって、太陽電池パネルは、太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板と、太陽電池セルおよび透光性基板の間に配置される封止材とを含み、太陽電池セルは、ｎ型のシリコン基板と、シリコン基板の受光面に設けられた絶縁性のパッシベーション膜と、シリコン基板の裏面に設けられたｎ電極およびｐ電極とを含み、太陽電池モジュールの縁部には、透光性基板の受光面となる上面から太陽電池モジュールの外部へ連通する連通部が形成され、連通部を形成する面の少なくとも一部は、透光性基板の上面と同じ高さまたは下方に位置している。

なお、本明細書および特許請求の範囲において、透光性基板とは、太陽光に対して透明な（透光性を有する）基板のことを言う。

この発明の太陽電池モジュールでは、上記のように、太陽電池モジュールの縁部には、透光性基板の受光面となる上面から太陽電池モジュールの外部へ連通する連通部が形成され、連通部を形成する面の少なくとも一部は、透光性基板の上面と同じ高さまたは下方に位置している。これにより、降雨などにより太陽電池モジュールの表面に水が溜まるのを抑制することができる。すなわち、降雨などがあっても、透光性基板上の水は、連通部を通過して下に流れ落ちる。このため、透光性基板の上面と保持部材とが電気的に繋がり同電位になるのを抑制することができる。これにより、電位差を生じる部分の間の距離が近くなるのを抑制することができる。具体的には、保持部材と太陽電池セルとの間にかかる電位差が、水が溜まることにより透光性基板の上面と太陽電池セルとの間にかかるようになるのを防止することができる。このため、降雨などがあっても、太陽電池セルの受光面にかかる電界の強度が高くなるのを抑制することができるので、太陽電池モジュールの出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。通常、太陽電池セルの電位は周囲（保持部材や太陽電池モジュールの外部）の電位よりも高くなることが多く、すなわち、太陽電池セルの受光面にはシリコン基板からパッシベーション膜への方向の電界がかかることが多い。ｎ電極およびｐ電極が裏面に設けられた所謂裏面電極型の太陽電池セルに例えばｎ型のシリコン基板を用いた場合に上記の方向の電界がかかると、太陽電池モジュールの出力の低下が発生しやすい。したがって、受光面に絶縁性のパッシベーション膜を有し、ｎ型のシリコン基板を用いた所謂裏面電極型の太陽電池セルを使用する太陽電池モジュールにおいて、出力が低下する（発電効率が低下する）のを顕著に抑制することができる。

上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材は、太陽電池パネルの縁部のうちの一部を保持しており、太陽電池パネルの縁部のうちの保持部材により保持されていない部分に、連通部が形成されている。このように構成すれば、透光性基板の上面から太陽電池モジュールの外部へ連通する連通部を容易に形成することができる。

上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材は、太陽電池パネルの少なくとも１つの端辺を、互いに所定の間隔を隔てて２箇所以上保持する。このように構成すれば、保持部材で保持されている部分の間に連通部を形成することができ、透光性基板上の水を、保持部材で保持されている部分の間（連通部）を通過させて下に流れ落とすことができる。

上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材は、太陽電池パネルの側面を保持する側壁部と、太陽電池パネルの下面を保持する下面保持部とを含み、側壁部に連通部が形成されている。このように構成すれば、透光性基板の上面から太陽電池モジュールの外部へ連通する連通部を、保持部材に容易に形成することができる。

上記保持部材が側壁部および下面保持部を含む太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材は、太陽電池パネルの上面を保持する上面保持部を含み、上面保持部に切り欠き部が形成されており、切り欠き部は連通部に繋がっている。このように構成すれば、透光性基板上の水を、切り欠き部および連通部を通過させて下に流れ落とすことができる。

上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材のうちの透光性基板の上面よりも上側に位置する部分の少なくとも一部は、絶縁層により覆われている。このように構成すれば、降雨などがあっても、透光性基板の上面と保持部材とが電気的に繋がり同電位になるのをより抑制することができるので、太陽電池モジュールの出力が低下するのをより抑制することができる。

上記保持部材の少なくとも一部が絶縁層により覆われている太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、絶縁層は絶縁性塗料により形成されている。このように構成すれば、保持部材の表面に、容易に絶縁層を形成することができる。

上記保持部材の少なくとも一部が絶縁層により覆われている太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、保持部材は金属により形成されており、絶縁層は金属を化学反応させた層である。このように構成すれば、保持部材の表面に、容易に絶縁層を形成することができる。

上記太陽電池モジュールにおいて、好ましくは、太陽電池セルの裏面側に配置されるガラス基板をさらに備える。このように構成すれば、太陽電池モジュールの剛性を高くすることができる。

この発明の太陽光発電システムは、上記の構成の太陽電池モジュールを備える。このように構成すれば、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽光発電システムを得ることができる。

上記太陽光発電システムにおいて、好ましくは、保持部材は接地されており、太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上である。このような場合に太陽電池モジュールの出力の低下が発生しやすい。このため、太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位が保持部材の電位となる接地電位以上である場合に特に有効である。

上記太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールを複数備え、全ての太陽電池モジュールの保持部材は接地されており、少なくとも１つの太陽電池モジュールにおいて太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であってもよい。このような構成であっても、出力端の電位が接地電位以上となる太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することができる。

上記太陽光発電システムにおいて、好ましくは、太陽電池モジュールは、互いに直列接続された複数の太陽電池セルを備え、複数の太陽電池セルのうちの高電位側の太陽電池セルが低電位側の太陽電池セルに比べて上側に位置するように、太陽電池モジュールは、水平面に対して傾斜して設置されていて、太陽電池モジュールの下側となる部分に連通部が形成されている。透光性基板の上面と保持部材とが電気的に繋がった場合、高電位側の太陽電池セルの受光面にかかる電界の強度は、低電位側の太陽電池セルの受光面にかかる電界の強度に比べて高くなる。また、上記のように太陽電池モジュールを水平面に対して傾斜して設置した場合、太陽電池モジュールの下側に水が移動しやすい。すなわち、透光性基板の上面の下側の部分と保持部材とが電気的に繋がりやすく、透光性基板の上面の上側の部分と保持部材とは電気的に繋がりにくい。このため、上記のように、保持部材と電気的に繋がりにくい部分（上側）に高電位側の太陽電池セルが位置するように、太陽電池モジュールを傾斜して設置することによって、太陽電池モジュールの出力が低下するのを効果的に抑制することができる。また、太陽電池モジュールを水平面に対して傾斜して設置し、太陽電池モジュールの下側となる部分に連通部を形成することによって、透光性基板上の水を下に流れ落ちやすくすることができるので、降雨などにより太陽電池モジュールの表面に水が溜まるのをより抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、出力が低下するのを抑制することが可能な太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムを容易に得ることができる。

本発明の第１実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の裏面電極型太陽電池セルの構造を示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の太陽電池モジュールの構造を示した平面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の保持部材の構造を示した斜視図である。 図１に示した太陽電池モジュールの構造を示した拡大断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の保持部材の他の構造を示した斜視図である。 図１に示した太陽電池モジュールが水平面に対して傾斜して設置された状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した拡大断面図である。 図８に示した本発明の第２実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した拡大断面図である。 本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 図１１に示した本発明の第４実施形態の太陽電池モジュールの構造を示した平面図である。 図１１に示した本発明の第４実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した側面図である。 本発明の第５実施形態による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 図１４に示した本発明の第５実施形態の連通部周辺の構造を示した拡大斜視図である。 本発明の第１変形例による太陽電池モジュールの構造を示した平面図である。 本発明の第２変形例による太陽電池モジュールの構造を示した拡大断面図である。 従来の一例による太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 図１８に示した従来の一例による太陽電池モジュールの構造を示した平面図である。 図１８に示した従来の一例による裏面電極型太陽電池セルの構造を示した断面図である。 図１８に示した従来の一例による太陽電池モジュールに発生する電界による電子・正孔の動きを説明するための断面図である。 図１８に示した従来の一例による太陽電池モジュールの受光面に水が溜まった状態を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。

（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による太陽電池モジュール１の構造について説明する。なお、図面簡略化のため、太陽電池セルの数を省略して描いている。

本発明の第１実施形態による太陽電池モジュール１は図１に示すように、複数の裏面電極型太陽電池セル２（以後、単に太陽電池セル２と称する）と、複数の太陽電池セル２を互いに直列に接続する接続部材３と、太陽電池セル２の受光面側および裏面側を覆う封止材４と、太陽電池セル２および封止材４を上下方向に挟み込む透光性基板５およびガラス基板６と、これら（太陽電池パネル３０）を保持する保持部材７とを備えている。複数の太陽電池セル２、接続部材３、封止材４、透光性基板５およびガラス基板６によって、太陽電池パネル３０が構成されている。なお、図面簡略化のため、図１では太陽電池セル２を２つだけ描いているが、太陽電池セル２は３つ以上設けられていてもよい。

太陽電池セル２は図２に示すように、ｎ型のシリコン基板２１と、シリコン基板２１の上面（受光面）上に形成された窒化シリコン膜からなる絶縁性のパッシベーション膜２２と、パッシベーション膜２２上に形成された窒化シリコン膜からなる絶縁性の反射防止膜２３と、シリコン基板２１の裏面に設けられたｎ電極２４およびｐ電極２５とを含んでいる。なお、図１では、ｎ電極２４およびｐ電極２５を省略している。

シリコン基板２１の上面には、図示しないテクスチャ構造（凹凸構造）が形成されている。また、シリコン基板２１の裏面にもパッシベーション膜（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、裏面上のパッシベーション膜に、ｎ電極２４およびｐ電極２５を導通させるための開口部を設ければよい。

シリコン基板２１は、ｎ型領域２１ａと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｎ型領域２１ａよりも高濃度のｎ型の不純物を有するｎ型集電層２１ｂと、シリコン基板２１の裏面側に設けられ、ｐ型の不純物を有するｐ型集電層２１ｃとを含んでいる。太陽電池セル２に太陽光が照射されると、電子・正孔対が発生し、電子はｎ型集電層２１ｂに引き寄せられ、正孔はｐ型集電層２１ｃに引き寄せられる。

ｎ型集電層２１ｂおよびｐ型集電層２１ｃは、それぞれｎ電極２４およびｐ電極２５にオーミック接触されている。そして、隣接する太陽電池セル２のｎ電極２４とｐ電極２５とが接続部材３（図１参照）により電気的に接続されることにより、複数の太陽電池セル２が直列に接続されている。接続部材３は図１に示すように、一方端（低電位側）に配置される太陽電池セル２ｂのｎ電極２４に接続される出力端３ａと、他方端（高電位側）に配置される太陽電池セル２ａのｐ電極２５に接続される出力端３ｂとを含んでいる。この出力端３ａおよび３ｂは、太陽電池モジュール１（複数の太陽電池セル２）の発電電力を出力するために設けられている。

パッシベーション膜２２は反射防止膜２３よりも高い屈折率を有することが好ましい。パッシベーション膜２２は、窒化シリコン膜ではなく、酸化シリコン膜や炭化シリコン膜などのシリコン化合物膜により形成されていてもよい。また、パッシベーション膜２２は、キャリア（電子および正孔）の表面再結合を抑制するパッシベーション効果を有する誘電膜により形成されていてもよい。反射防止膜２３は、窒化シリコン膜ではなく、酸化シリコン膜や酸化チタン膜など様々な酸化膜により形成することが可能である。また、反射防止膜２３は、パッシベーション膜２２と併用して反射防止効果を有する他の膜によっても形成することが可能である。

封止材４は、太陽電池セル２と透光性基板５との間に配置されており、太陽電池セル２と透光性基板５とを接着している。封止材４は例えば太陽光に対して透明な絶縁性樹脂などを用いて形成されている。例えば封止材４は、エチレンビニルアセテート樹脂や、その他の樹脂により形成することが可能である。また、封止材４は太陽電池セル２の受光面側と裏面側とで異なる樹脂等により形成されていてもよい。この場合、太陽電池セル２の裏面側に配置される封止材４は太陽光に対して透明でなくてもよい。

透光性基板５は、例えば太陽光に対して透明なガラス基板やＰＣ（ポリカーボネート樹脂）などを用いて形成されているが、太陽光に対して透明であれば特に限定されない。

また、ガラス基板６に代えて、例えば従来から用いられている耐候性フィルムからなるシート材などを用いることが可能である。耐候性フィルムからなるシート材としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの絶縁性フィルムを用いることが可能である。

保持部材７は、絶縁性の端面封止部材８を介して太陽電池パネル３０の縁部を、上下方向（透光性基板５およびガラス基板６の厚み方向）に挟み込んで保持している。この端面封止部材８は、弾力性を有し、太陽電池パネル３０の端面（透光性基板５、封止材４およびガラス基板６の端面（外周面））と保持部材７との間に配置されている。端面封止部材８は、透光性基板５、封止材４およびガラス基板６の端面全面を覆うように設けられていてもよい。また、端面封止部材８とは別に、太陽電池パネル３０の端面に全周にわたって封止樹脂（例えばブチルなどのゴムやシリコーンなどの樹脂）を設けてもよい。また、太陽電池パネル３０の縁部において、透光性基板５とガラス基板６との間を封止樹脂で接着してもよい。

保持部材７は図３に示すように、太陽電池パネル３０の縁部のうちの一部を保持している。具体的には、保持部材７は太陽電池パネル３０の対向する２つの端辺の一部を保持している。保持部材７は太陽電池パネル３０の端辺を、互いに所定の間隔を隔てて２箇所保持している。なお、保持部材７は太陽電池パネル３０の１つの端辺に対して３箇所以上保持するように構成されていてもよい。

保持部材７は例えばアルミニウムなどの金属により形成されており、導電性を有する。保持部材７は例えば図１および図４に示すように、コの字状の断面を有する。

保持部材７は、太陽電池パネル３０の受光面となる透光性基板５の上面５ａよりも上方に位置して太陽電池パネル３０の上面を保持する上面保持部７ａと、ガラス基板６の裏面よりも下方に位置して太陽電池パネル３０の下面を保持する下面保持部７ｂと、上面保持部７ａおよび下面保持部７ｂを接続するとともに太陽電池パネル３０の側面（端面）を保持する側壁部７ｃとを含んでいる。上面保持部７ａは図５に示すように、透光性基板５の上方に設けられ透光性基板５の上面５ａ（太陽電池モジュール１の受光面）に対向配置される対向面７ｄと、透光性基板５の上方に設けられ透光性基板５の上面５ａに対して交差（直交）する方向に延びる基板上側面７ｅと、透光性基板５の上方に設けられ透光性基板５の上面５ａに対して平行な上面７ｆとを含んでいる。側壁部７ｃは、太陽電池パネル３０の側端面に対向配置される端面対向面７ｇと、保持部材７の外形を規定する外側面７ｈとを含んでいる。

端面対向面７ｇと対向面７ｄの一部とは、端面封止部材８により覆われている。対向面７ｄは、端面封止部材８の厚みだけ、透光性基板５の上面５ａから離れている。

なお、保持部材７は図６に示すように、複数個が１つになるように一体的に形成されていてもよい。この場合、例えば隣接する側壁部７ｃ同士が繋がるように形成されていてもよい。また、図示しないが、隣接する下面保持部７ｂ同士が繋がるように形成されていてもよい。

この太陽電池モジュール１の縁部には図３に示すように、透光性基板５の受光面となる上面５ａから太陽電池モジュール１の外部へ連通する連通部４０が複数形成されている。本実施形態では、連通部４０は太陽電池パネル３０のうちの保持部材７により保持されていない部分に形成されている。連通部４０は保持部材７の基板上側面７ｅの一部（基板上側面７ｅのうちの図３において左右方向に延びる面）と透光性基板５の上面５ａの縁部とによって構成されている。このため、連通部４０を構成する面の一部（透光性基板５の上面５ａ）は、透光性基板５の上面５ａと同じ高さに位置している。

上記太陽電池モジュール１を備えた太陽光発電システムでは、保持部材７は感電などに対する安全性確保のために、図示しない配線等を介して接地されている。また、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位は接続される負荷の状態によって決定されることになるが、本実施形態においては、出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなる場合であっても太陽電池モジュール１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。また、この太陽光発電システムでは図７に示すように、高電位側の太陽電池セル２ａが低電位側の太陽電池セル２ｂに比べて上側に位置するように、太陽電池モジュール１は水平面に対して傾斜するように設置されていることが好ましい。この場合は、連通部４０は、太陽電池モジュール１の少なくとも下側となる部分に形成されている。

なお、太陽光発電システムは複数の太陽電池モジュール１を備えていてもよい。この場合、全ての太陽電池モジュール１において出力端３ａおよび出力端３ｂの電位が接地電位以上となっていてもよいし、１つ（少なくとも１つ）の太陽電池モジュール１において出力端３ｂの電位が接地電位よりも高くなっていてもよい。

本実施形態では、上記のように、太陽電池モジュール１の縁部には、透光性基板５の受光面となる上面５ａから太陽電池モジュール１の外部へ連通する連通部４０が形成され、連通部４０を形成する面の一部（透光性基板５の上面５ａの縁部）は、透光性基板５の上面５ａと同じ高さに位置している。これにより、降雨などにより太陽電池モジュール１の表面に水（例えば雨水）が溜まるのを抑制することができる。すなわち、降雨などがあっても、透光性基板５上の水は、連通部４０を通過して下に流れ落ちる。このため、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がり同電位になるのを抑制することができる。これにより、電位差を生じる部分の間の距離が近くなるのを抑制することができる。具体的には、保持部材７と太陽電池セル２との間にかかる電位差が、水が溜まることにより透光性基板５の上面５ａと太陽電池セル２との間にかかるようになるのを防止することができる。このため、降雨などがあっても、太陽電池セル２の受光面にかかる電界の強度が高くなるのを抑制することができるので、太陽電池モジュール１の出力が低下する（発電効率が低下する）のを抑制することができる。

なお、端面封止部材８の厚み（透光性基板５の上面５ａから保持部材７の対向面７ｄまでの距離）や降雨量などにもよるが、透光性基板５上に残っている一部の水が保持部材７に接触し、透光性基板５の上面５ａの一部と保持部材７とが電気的に繋がる場合がある。しかしながら、この太陽電池モジュール１では、透光性基板５上の水を下に流れ落とすことができるので、透光性基板５の上面５ａ全面が水で覆われるのを抑制することができる。すなわち、透光性基板５上の水が上面５ａ全面で繋がるのを抑制することができ、保持部材７と同電位になる透光性基板５の上面５ａの範囲を保持部材７の周辺部分に限定することができる。これにより、太陽電池セル２の受光面にかかる電界の強度が高くなるのを抑制することができるので、太陽電池モジュール１の出力が低下するのを抑制することができる。

また、上記のように、太陽電池セル２の電位が周囲（保持部材７や太陽電池モジュール１の外部）の電位よりも高く、裏面電極型の太陽電池セル２にｎ型のシリコン基板２１を用いる場合に、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。このため、ｎ型のシリコン基板２１を用いる場合に特に有効である。同様に、太陽電池セル２の電位が周囲（保持部材７や太陽電池モジュール１の外部）の電位よりも低く、裏面電極型の太陽電池セル２にｐ型のシリコン基板２１を用いた場合にも、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。この場合にも、本実施形態を適用することで、降雨などにより太陽電池モジュール１の表面に水が溜まるのを抑制することができる。これにより、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がり同電位になるのを抑制することができ、太陽電池モジュール１の出力の低下を抑制することが可能となる。

また、上記のように、保持部材７は、太陽電池パネル３０の対向する２つの端辺を保持する。これにより、保持部材７により太陽電池パネル３０を安定して保持することができる。

また、上記のように、保持部材７は、太陽電池パネル３０の端辺を、互いに所定の間隔を隔てて２箇所保持する。これにより、保持部材７で保持されている部分の間に連通部４０を形成することができ、透光性基板５上の水を、保持部材７で保持されている部分の間（連通部４０）を通過させて下に流れ落とすことができる。

また、上記のように、太陽電池セル２の裏面側にガラス基板６を設けることによって、太陽電池パネル３０の剛性を高くすることができる。これにより、太陽電池パネル３０を部分的に保持するように保持部材７を構成しても、太陽電池パネル３０が撓むのを容易に抑制することができる。

また、上記のように、保持部材７は、太陽電池パネル３０をその厚み方向（上下方向）に挟み込んで保持する。これにより、太陽電池パネル３０を上下方向に保持することができるので、太陽電池パネル３０に上方向の力が加わっても下方向の力が加わっても、太陽電池パネル３０が保持部材７から外れるのを抑制することができる。また、太陽電池パネル３０を挟み込んで保持するように保持部材７を構成することによって、太陽電池パネル３０を少ない面積で強固に保持することができる。

また、上記のように、保持部材７が接地されており、太陽電池モジュール１の発電電力を出力する出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合に、太陽電池モジュール１の出力の低下が発生しやすい。このため、太陽電池モジュール１の出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合に特に有効である。

このことは、太陽光発電システムが複数の太陽電池モジュール１を備えている場合に、少なくとも１つの太陽電池モジュール１において出力端３ａおよび３ｂの電位が接地電位以上である場合にも言える。このような構成であっても、出力端の電位が接地電位以上となる太陽電池モジュールは出力が低下するおそれがあるため、少なくとも該当する太陽電池モジュールに本実施形態を適用することで、その太陽電池モジュールの出力の低下を抑制することが可能となる。

また、上記のように、太陽電池モジュール１は、水平面に対して傾斜して設置されていて、太陽電池モジュール１の下側となる部分に連通部４０が形成されていてもよい。これにより、透光性基板５上の水を下に流れ落ちやすくすることができるので、降雨などにより太陽電池モジュール１の表面に水が溜まるのをより抑制することができる。

また、上記のように、高電位側の太陽電池セル２ａが低電位側の太陽電池セル２ｂに比べて上側に位置するように、太陽電池モジュール１は水平面に対して傾斜して設置されている。透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がった場合、高電位側の太陽電池セル２ａの受光面にかかる電界の強度は、低電位側の太陽電池セル２ｂの受光面にかかる電界の強度に比べて高くなる。また、上記のように太陽電池モジュール１を水平面に対して傾斜して設置した場合、太陽電池モジュール１の下側に水が移動しやすい。すなわち、透光性基板５の上面５ａの下側の部分と保持部材７とは電気的に繋がりやすく、透光性基板５の上面５ａの上側の部分と保持部材７とは電気的に繋がりにくい。このため、上記のように、保持部材７と電気的に繋がりにくい部分（上側）に高電位側の太陽電池セル２ａが位置するように、太陽電池モジュール１を傾斜して設置することによって、太陽電池モジュール１の出力が低下するのを効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の太陽電池モジュール１では図８に示すように、端面対向面７ｇは端面封止部材８により覆われている。対向面７ｄは端面封止部材８および絶縁層９により覆われている。図８および図９に示すように、基板上側面７ｅおよび上面７ｆは絶縁層９により覆われている。これにより、降雨などがあっても、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がり同電位になるのをより抑制することが可能である。なお、端面封止部材８は、本発明の「絶縁層」の一例である。図８においては、絶縁層９と端面封止部材８とは互いに重ならずに配置されているが、絶縁層９と端面封止部材８とは一部重複していることが好ましい。これにより、対向面７ｄをより確実に絶縁層９および端面封止部材８によって覆うことが可能となる。さらに、外側面７ｈも絶縁層９により覆われていてもよいし、保持部材７の表面全面が絶縁層９により覆われていてもよい。また、基板上側面７ｅおよび上面７ｆが絶縁層９により覆われず、対向面７ｄだけが絶縁層（絶縁層９および端面封止部材８）により覆われていてもよいし、上面７ｆが絶縁層９により覆われず、対向面７ｄおよび基板上側面７ｅが絶縁層（絶縁層９および端面封止部材８）により覆われていてもよい。

絶縁層９としては、耐候性に優れ、長期にわたって安定的に絶縁性を保つ材質および構造のものを使用することが好ましい。また、例えば、保持部材７に絶縁性樹脂を塗布し硬化させることにより絶縁層９を形成してもよいし、ＰＥＴなどの樹脂フィルムを保持部材７の表面に貼り付けることにより絶縁層９を形成してもよい。なお、保持部材７が複数の部材を組み合わせることによって構成されている場合は、部材同士の接続部分についても同様の構造にすることが好ましい。例えば、複数の部材を形成した後に、各部材の対象部分に絶縁性樹脂を塗布し硬化させたり樹脂フィルムを貼り付けてもよいし、複数の部材を組み合わせて保持部材７を形成した後に、保持部材７の対象部分に絶縁性樹脂を塗布し硬化させたり樹脂フィルムを貼り付けてもよい。また、対向面７ｄ、基板上側面７ｅおよび上面７ｆを覆うように端面封止部材８を形成することにより、絶縁層を形成してもよい。

第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、上面保持部７ａの対向面７ｄは絶縁層９により覆われている。すなわち、透光性基板５の上面５ａと保持部材７との間に絶縁層９が設けられている。これにより、降雨などがあっても、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がり同電位になるのをより抑制することができるので、太陽電池モジュール１の出力が低下するのをより抑制することができる。

また、上記のように、基板上側面７ｅも絶縁層９により覆われている。これにより、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がるのをより抑制することができる。同様に、上面７ｆも絶縁層９により覆われているので、透光性基板５の上面５ａと保持部材７とが電気的に繋がるのをさらに抑制することができる。

また、上記のように、絶縁層９を絶縁性塗料により形成すれば、対向面７ｄ、基板上側面７ｅおよび上面７ｆを覆うように、容易に絶縁層９を形成することができる。絶縁性塗料としてはフッ素系塗料などが耐候性にも優れており好ましい。また、絶縁性塗料に代えて例えばフッ素系樹脂などの樹脂膜や酸化膜などの無機膜といった耐候性膜をコーティングすることによっても、容易に絶縁層９を形成できる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
第３実施形態の太陽電池モジュール１では図１０に示すように、保持部材７はアルミニウムにより形成されており、保持部材７の表面全面が絶縁層７ｉにより覆われている。この絶縁層７ｉは、保持部材７の表面をアルマイト処理することにより形成されている。すなわち、絶縁層７ｉは、アルミニウムを酸化（化学反応）させた層である。

なお、絶縁層７ｉは保持部材７の表面全面に形成されていなくてもよい。例えば、絶縁層７ｉは、対向面７ｄ、基板上側面７ｅおよび上面７ｆだけに形成されていてもよいし、対向面７ｄだけに形成されていてもよい。

第３実施形態のその他の構造は、上記第２実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、絶縁層７ｉは保持部材７の表面をアルマイト処理することにより形成されている。これにより、対向面７ｄ、基板上側面７ｅおよび上面７ｆを覆うように、容易に絶縁層７ｉを形成することができる。

第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
第４実施形態の太陽電池モジュール１では図１１および図１２に示すように、保持部材７は太陽電池パネル３０の縁部の全周を保持している。保持部材７は図１１に示すように、Ｌ字状の断面を有する。

保持部材７は、ガラス基板６の裏面よりも下方に位置して太陽電池パネル３０の下面を保持する下面保持部７ｂと、太陽電池パネル３０の側面（端面）を保持する側壁部７ｃとを含んでいる。なお、本実施形態では、保持部材７には上面保持部７ａが設けられていない。

保持部材７の側壁部７ｃには図１２および図１３に示すように、透光性基板５の受光面となる上面５ａから太陽電池モジュール１の外部へ連通する連通部４０が複数形成されている。本実施形態では、連通部４０は側壁部７ｃに設けられた一対の側壁７ｊおよび底面７ｋによって形成されている。連通部４０を構成する面の一部（底面７ｋ）は図１３に示すように、透光性基板５の上面５ａと同じ高さ、または透光性基板５の上面５ａの下方に位置している。

第４実施形態のその他の構造は、上記第１〜第３実施形態と同様である。

本実施形態では、保持部材７が太陽電池パネル３０の縁部の全周を保持しているため、太陽電池パネル３０をより強固に保持することができ、太陽電池モジュール１の剛性を向上させることができる。また、太陽電池パネル３０の端面を端面封止部材８で覆うことができるため、端面封止部材８によって太陽電池パネル３０の端面を封止することができ、太陽電池モジュール１の信頼性を向上させることができる。

なお、図１１〜１３では、保持部材７の側壁部７ｃに一対の側壁７ｊおよび底面７ｋを設けることによって連通部４０を構成しているが、側壁７ｊが無く側壁部７ｃの上面が底面７ｋの高さとなるようにしてもよい。また、底面７ｋの高さと透光性基板５の上面５ａとの高低は厳密でなくともよく、透光性基板５の上面５ａにある水分などが実質的に太陽電池モジュール１の外部に障害なく排出できる位置関係であればよい。

第４実施形態のその他の効果は、上記第１〜第３実施形態と同様である。

（第５実施形態）
第５実施形態の太陽電池モジュール１では図１４に示すように、上記第４実施形態に加えて、保持部材７は上面保持部７ａを有している。すなわち、保持部材７は、上面保持部７ａと、下面保持部７ｂと、側壁部７ｃとを含み、コの字状の断面を含んでいる。

保持部材７の側壁部７ｃには図１５に示すように、一対の側壁７ｊおよび底面７ｋによって形成された連通部４０が複数形成されている。また、保持部材７の上面保持部７ａには、連通部４０に繋がるように切り欠き部４１が形成されている。

第５実施形態のその他の構造は、上記第４実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、保持部材７が上面保持部７ａを有しているので、第１〜第３実施形態と同様に、保持部材７が太陽電池パネル３０をその厚み方向（上下方向）に挟み込んで保持することができる。これにより、太陽電池パネル３０を上下方向に保持することになり、太陽電池パネル３０に上方向の力が加わっても下方向の力が加わっても、太陽電池パネル３０が保持部材７から外れるのを抑制することができる。そして、上面保持部７ａに、連通部４０に繋がる切り欠き部４１を形成することによって、透光性基板５上の水を、切り欠き部４１および連通部４０を通過させて容易に下に流れ落とすことができる。したがって、太陽電池モジュール１の剛性を確保しながら、連通部４０を形成することで太陽電池モジュール１の出力の低下を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態においても、底面７ｋの高さと透光性基板５の上面５ａとの高低は厳密でなくともよく、透光性基板５の上面５ａにある水分などが実質的に太陽電池モジュール１の外部に障害なく排出できる位置関係であればよい。

第５実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、ｎ型のシリコン基板を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型のシリコン基板を用いてもよい。この場合は太陽電池セルの電位が周囲（保持部材や太陽電池モジュールの外部）の電位よりも低い場合に特に有効である。

また、上記実施形態では、保持部材が太陽電池パネルの対向する２つの端辺を保持する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図１６に示した本発明の第１変形例による太陽電池モジュールのように、保持部材７は太陽電池パネル３０の４つの端辺を保持してもよい。また、図示しないが、保持部材は太陽電池パネルの１つの端辺に対して１箇所または３箇所以上保持するように設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、太陽電池モジュールが水平面に対して傾斜するように設置される例について示したが、本発明はこれに限らず、太陽電池モジュールは水平面に対して平行に設置されていてもよい。

また、図１７に示した本発明の第２変形例による太陽電池モジュールのように、透光性基板５の上面５ａに絶縁性の撥水層１０を設けてもよい。このように構成すれば、透光性基板５上の水がより流れ落ちやすくなるので、より効果的である。また、絶縁性の撥水層１０によって保持部材７と太陽電池セル２との間の抵抗値を上げることができるため、太陽電池セル２の受光面にかかる電界の強度を抑制することも期待できる。

また、上記実施形態では、連通部を複数設ける例について示したが、本発明はこれに限らず、連通部を１つだけ設けてもよい。太陽電池モジュールを水平面に対して傾斜して設置する場合には、太陽電池モジュールの下側となる部分に連通部を形成することが望ましい。

また、上記実施形態では、連通部を太陽電池パネルの縁部の一部に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、連通部を太陽電池パネルの縁部の全周にわたって設けてもよい。すなわち、保持部材を、透光性基板の上面から上側に突出しないように形成してもよい。

また、上記実施形態では、保持部材が導電性を有する例について示したが、保持部材は例えば絶縁性部材により形成されていてもよい。このように構成すれば、保持部材と太陽電池セルとの間でそもそも電界が発生しないので、降雨などによる太陽電池モジュールの出力の低下を防止することが可能である。また、保持部材は、導電性部材（金属）と絶縁性部材とにより形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、パッシベーション膜上に反射防止膜を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、反射防止膜は無くてもよい。

１ 太陽電池モジュール
２、２ａ、２ｂ 裏面電極型太陽電池セル（太陽電池セル）
３ａ、３ｂ 出力端
４ 封止材
５ 透光性基板
５ａ 上面
６ ガラス基板
７ 保持部材
７ａ 上面保持部
７ｂ 下面保持部
７ｃ 側壁部
７ｄ 対向面
７ｅ 基板上側面
７ｉ、９ 絶縁層
２１ シリコン基板
２２ パッシベーション膜
２４ ｎ電極
２５ ｐ電極
３０ 太陽電池パネル
４０ 連通部
４１ 切り欠き部

Claims (13)

1. 太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの縁部を保持する導電性の保持部材と、
   を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池パネルは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面側に配置される透光性基板と、前記太陽電池セルおよび前記透光性基板の間に配置される封止材とを含み、
   前記太陽電池セルは、ｎ型のシリコン基板と、前記シリコン基板の受光面に設けられた絶縁性のパッシベーション膜と、前記シリコン基板の裏面に設けられたｎ電極およびｐ電極とを含み、
   前記太陽電池モジュールの縁部には、前記透光性基板の受光面となる上面から前記太陽電池モジュールの外部へ連通する連通部が形成され、
   前記連通部を形成する面の少なくとも一部は、前記透光性基板の上面と同じ高さまたは下方に位置していることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記保持部材は、前記太陽電池パネルの縁部のうちの一部を保持しており、
   前記太陽電池パネルの縁部のうちの前記保持部材により保持されていない部分に、前記連通部が形成されてい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. 前記保持部材は、前記太陽電池パネルの少なくとも１つの端辺を、互いに所定の間隔を隔てて２箇所以上保持することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記保持部材は、前記太陽電池パネルの側面を保持する側壁部と、前記太陽電池パネルの下面を保持する下面保持部とを含み、
   前記側壁部に前記連通部が形成されてい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。
5. 前記保持部材は、前記太陽電池パネルの上面を保持する上面保持部を含み、
   前記上面保持部に切り欠き部が形成されており、
   前記切り欠き部は前記連通部に繋がっていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記保持部材のうちの前記透光性基板の上面よりも上側に位置する部分の少なくとも一部は、絶縁層により覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記絶縁層は絶縁性塗料により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記保持部材は金属により形成されており、
   前記絶縁層は前記金属を化学反応させた層であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記太陽電池セルの裏面側に配置されるガラス基板をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えることを特徴とする太陽光発電システム。
11. 前記保持部材は接地されており、
    前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
12. 前記太陽電池モジュールを複数備え、
    全ての前記太陽電池モジュールの前記保持部材は接地されており、
    少なくとも１つの前記太陽電池モジュールにおいて前記太陽電池モジュールの発電電力を出力する出力端の電位は接地電位以上であることを特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電システム。
13. 前記太陽電池モジュールは、互いに直列接続された複数の前記太陽電池セルを備え、
    前記複数の太陽電池セルのうちの高電位側の前記太陽電池セルが低電位側の前記太陽電池セルに比べて上側に位置するように、前記太陽電池モジュールは、水平面に対して傾斜して設置されていて、
    前記太陽電池モジュールの下側となる部分に前記連通部が形成されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

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