JP2014063779A - 集光型太陽光発電装置の太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】より小型で、反射部等の新たな部材を設けることなく集光された太陽光の位置ずれに対する耐熱性を有し、太陽光の位置ずれが発生しても発電効率が低下することのない集光型太陽光発電装置の太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽電池１は、基板１２、基板１２に形成された第１の電極１３及び第２の電極１４、第１の電極１３に載置された太陽電池セル１６、第１の電極１３又は第２の電極１４に載置されたダイオード２２、太陽電池セル１６とダイオード２２を封止する樹脂封止部、並びに樹脂封止部に接着された二次レンズを備えた集光型太陽発電用の太陽電池１であって、ダイオード２２は、太陽電池セル１６と並列に接続されるものであり、二次レンズの下方であって、かつ二次レンズが集光した光が照射されない位置に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、集光レンズによって集光された太陽光により発電する集光型太陽光発電装置の太陽電池に関する。

太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置が実用化されている。省資源化、低コスト化を実現し、光電変換効率をさらに改善して大電力を得るために、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズより小さい太陽電池素子に照射して電力を取り出す集光型太陽光発電装置が提案されている。

集光型太陽光発電装置は、太陽光を集光レンズで集光することから、太陽電池素子は、光学系で集光された太陽光を受光できる小さい受光面積を備えていれば良い。つまり、集光レンズの受光面積より小さいサイズの太陽電池素子で良いことから、太陽電池素子のサイズを縮小することができ、太陽光発電装置において最も高価な構成物である太陽電池素子の使用量を減らすことにより、省資源化、低コスト化を実現することができる。このような利点から、集光型太陽光発電装置は、広大な面積を利用して発電することが可能な地域などで、電力供給用に利用されつつある。

一方、太陽電池セルの位置を固定したままでは太陽光が斜光となって入射することが多くなり、太陽光を有効に利用することができない。従って、太陽を追尾して集光した太陽光を常に太陽電池セルに入射させるように構成した追尾集光型太陽光発電装置が提案されている。

図１１は、特許文献１に記載の従来の追尾集光型太陽光発電装置用の太陽電池の構造を示した図である。図１１（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’での断面状態を示す断面図である。以下、その概要を説明する。

太陽電池２１０は、集光して照射された太陽光を光電変換して発電する集光型の太陽電池素子２１１と、太陽電池素子２１１を載置したレシーバ基板２２０とを備える。また、太陽電池素子２１１には、バイパスダイオード２１２が並列に接続してある。バイパスダイオード２１２は、太陽電池素子２１１が太陽光の遮断などにより抵抗として動作する場合の電流経路を確保するものである。太陽電池素子２１１及びパイパスダイオード２１２は、両面に電極を備える。

レシーバ基板２２０は、金属製のベース基台２２１、ベース基台２２１に積層された中間絶縁層２２２、中間絶縁層２２２に積層された接続パターン層２２３を備える。接続パターン層２２３は、表面電極接続パターン２２３ｓと基板電極接続パターン２２３ｂからなる。太陽電池素子２１１及びパイパスダイオード２１２の裏面の電極は、基板電極接続パターン２２３ｂに半田付けされている。また、表面の電極は表面電極接続パターン２２３ｓにワイヤで接続されている。表面電極接続パターン２２３ｓの端部には接続領域としての表面電極取り出し端子２２４が形成され、基板電極接続パターン２２３ｂの端部には接続領域としての基板電極取り出し端子２２５が形成されている。

また、太陽電池素子２１１及びバイパスダイオード２１２を保護するために、適宜の形状で被覆部２３０が、太陽電池素子２１１及びバイパスダイオード２１２を被覆してレシーバ基板２２０の中央部に形成される。

ところで、追尾集光型太陽光発電装置においては、集光レンズと太陽電池素子の位置ずれ、太陽光の熱による装置の伸縮、太陽光の熱による集光レンズの屈折率の変化、追尾のずれ等により、太陽電池素子に照射される太陽光の位置ずれが発生する場合がある。この時、位置ずれした太陽光の熱エネルギーにより照射部分の部材が高温になり、場合によっては破損するという問題があった。

例えば、特許文献１に記載の太陽電池２１０においては、図１１のように太陽電池素子２１１の近傍にバイパスダイオード２１２が配置されている。このため、上記のような太陽光の位置ずれが発生した場合、バイパスダイオード２１２に太陽光が照射され、破損するおそれがある。

この問題を解決する手段として、例えば特許文献２には、太陽電池セル以外の部分に反射部を設けた太陽電池が提案されている。

図１２は、特許文献２に記載の従来の太陽電池の構造を示した図である。太陽電池３００は、集光レンズ３４２により集光された太陽光Ｌｓ（太陽光Ｌｓｂ）を光電変換する太陽電池素子３１１と、太陽電池素子３１１が載置されたレシーバ基板３２０と、太陽電池素子３１１を樹脂封止する樹脂封止部３３３と、樹脂封止部３３３の集光レンズ３４２側の面を被覆する透光性被覆板３３２とを備える。透光性被覆板３３２の樹脂封止部３３３に対向する面にレシーバ基板３２０への太陽光Ｌｓの照射を防止する反射部３３５を備える。反射部３３５は、例えばアルミニウムなどの金属膜である。反射部３３５には、集光された太陽光Ｌｓｂの光路範囲ＬＲＲに対応する領域に太陽電池素子３１１（有効受光面領域）と相似形に形成された光透過窓３３５ｗが形成してある。このように反射部３３５を設けたことにより、位置ずれした太陽光を反射させることが可能となり、耐熱性を向上させ、信頼性、耐候性を向上させている。

特開２００８−９１４４０号公報 特開２００８−１８７１５７号公報

ところで、図１１に示した太陽電池２１０は、主要部品である太陽電池素子２１１に比べて大きな面積を有している。大量生産を行う上では、太陽電池２１０をより小型化し、使用材料を削減して生産性を高め、コストを削減することが望ましい。このため、各部品をより密に配置して小型化して作製することが望ましい。

一方、特許文献１に記載の太陽電池２１０において、太陽光の位置ずれが発生した際のバイパスダイオード２１２の破損を防止するには、太陽電池素子２１１とバイパスダイオード２１２の距離をより離す必要があった。しかし、太陽電池素子２１１とバイパスダイオード２１２の距離を離して配置すると、それだけ太陽電池２１０を大きくしなければならない。従って、太陽電池２１０を小型化したいという上記の要請が阻害されているという問題があった。

また、特許文献２に記載の太陽電池３００は、反射部３３５を形成するために構造が複雑化することから、歩留まりの低下を引き起こす。また、反射部３３５を形成するために別途工程を必要とする。これらにより、生産性に劣ることが問題であった。

さらに、特許文献１に記載の太陽電池２１０及び特許文献２に記載の太陽電池３００のいずれも、太陽光の位置ずれが発生した場合、太陽電池素子に太陽光が当たらなくなることから、発電効率が低下する問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、より小型で、反射部等の新たな部材を設けることなく集光された太陽光の位置ずれに対する耐熱性を有し、太陽光の位置ずれが発生しても発電効率が低下することのない集光型太陽光発電装置の太陽電池を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、本発明にかかる太陽電池は、基板、基板に形成された第１の電極及び第２の電極、第１の電極に載置された太陽電池セル、第１の電極又は第２の電極に載置されたダイオード、太陽電池セルとダイオードを封止する樹脂封止部、並びに樹脂封止部に接着された二次レンズを備えた集光型太陽発電用の太陽電池であって、ダイオードは、太陽電池セルと並列に接続されるものであり、二次レンズの下方であって、かつ二次レンズが集光した光が照射されない位置に配置されることを特徴とする。

本発明の別の一態様によれば、樹脂封止部は、太陽電池セルを囲んで配置された第１の樹脂と、第１の樹脂により囲まれて配置された第２の樹脂から成り、第１の樹脂は、二次レンズの下方であって、かつ二次レンズが集光した光が照射されない位置に配置されることを特徴としても良い。

本発明の別の一態様によれば、第１の樹脂は開口部を有し、基板は、開口部側に、二次レンズの外縁部より、基板の面に平行な方向に突出した突出部を有することを特徴としても良い。

本発明の別の一態様によれば、ダイオードは、ダイオードが載置されない、前記第１の電極又は第２の電極と、配線によって接続されており、配線は、ダイオードが載置された、第１の電極又は第２の電極と接触していないことを特徴としても良い。

本発明の別の一態様によれば、配線は、第１の樹脂により固定されていることを特徴としても良い。

本発明によれば、より小型で、反射部等の新たな部材を設けることなく集光された太陽光の位置ずれに対する耐熱性を有し、太陽光の位置ずれが発生しても発電効率が低下することのない集光型太陽光発電装置の太陽電池を提供することができる。

本発明の実施形態１にかかる集光型太陽光発電装置の太陽電池を集光レンズと共に示した側面図である。 本発明の実施形態１にかかる太陽電池のみを示した図である。 本発明の実施形態１にかかる太陽電池の上面図である。 本発明の実施形態１にかかる太陽電池の上面図である。 溝部の効果を説明する図である。 ポッティング材の注入時の様子を示した図である。 太陽電池の製造時の位置決めに用いる冶具を説明した図である。 複数の太陽電池を直列に接続した様子を示した図である。 連結配線の別の例を示した図である。 本発明の実施形態２にかかる太陽電池を示した図である。 特許文献１に記載の従来の太陽電池の構造を示した図である。 特許文献２に記載の従来の太陽電池の構造を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は例示であって、本発明の範囲は，図面や以下の記述中で示すものに限定されない。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１にかかる集光型太陽光発電装置の太陽電池１を、集光レンズ２と共に示した側面図である。太陽電池１は概略構造のみを示している。太陽電池１は、二次レンズ１１を備えている。太陽光は、集光レンズ２によって集光され、二次レンズ１１に入射する。なお、図１では二次レンズ１１は単純なドーム形状であるが、これ以外の形状でも良い。

図２は、太陽電池１のみを示した図である。図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は上面図である。図２（ｂ）は通常の上面図であり、図２（ｃ）は、一部の部材を透視して点線で示している。図２に示していない内部の部材や構造については後述する。

基板１２の上にはプラス電極１３とマイナス電極１４が形成されている。また、基板１２の下には金属板１５が形成されている。樹脂封止部１７は、プラス電極１３の一部、マイナス電極１４の一部及び太陽電池セル（図示せず）等を封止している。従って、図２（ａ）で示しているプラス電極１３は、樹脂封止部１７に封止されていない露出部分のみである。樹脂封止部１７の上には二次レンズ１１が接着されている。

基板１２は、放熱の観点から熱伝導率の高い物質、例えばアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムを用いる。

プラス電極１３とマイナス電極１４は、銅、アルミニウムを用いる。電極の厚さは、電気抵抗や放熱性を考慮して決める。これらの電極は、エッチングにより形成する。プラス電極１３とマイナス電極１４の詳細については後で詳述する。

金属板１５は、プラス電極１３及びマイナス電極１４と同じ材質、厚さで形成することが好ましい。基板１２の両面に同一の材質及び厚さの金属部材を接着することで、基板１２の反りを防止できるためである。また、金属板１５は、後述する熱拡散板に、半田付けもしくは熱伝導性接着剤によって接着される。

太陽電池セル１６は、太陽光を入射して光電変換を行うものであり、プラス電極１３の上に半田付けされている。樹脂封止部１７内に封止されているため、図２（ａ）及び図２（ｂ）には示していないが、図２（ｃ）には点線で示している。詳細は後述する。

樹脂封止部１７には、太陽光を透過させる透明な樹脂を用いる。詳細は後述する。

本実施形態の二次レンズ１１は、図２（ｂ）に示すように、円形の周囲４か所を切り落とした略正方形の形状をしている。ただしこの形状に限られるわけではなく、円形であっても構わない。

二次レンズ１１は、集光レンズ２によって集光された太陽光をさらに集光し、太陽電池セル１６へと導く。また、太陽光の位置ずれが発生した場合でも、ずれた太陽光を太陽電池セル１６へと導く。従って、集光レンズ２の仕様や太陽電池セル１６の寸法等や、太陽光の位置ずれを発生させる様々な要因を考慮し、所定の領域内に太陽光を集めるよう設計する。

二次レンズ１１はこのように設計されたものであるため、二次レンズ１１と樹脂封止部１７の接着面（以下これを二次レンズ１１の底面と呼ぶ）には、逆に太陽光の位置ずれが発生した場合でも太陽光が照射されない領域が生じる。これを本発明では死角領域と呼ぶ。図２（ａ）及び図２（ｃ）に死角領域１８を示している。図２（ｃ）では、死角領域１８を二次レンズ１１の上から透視して示している。本実施形態における死角領域１８はこのように、二次レンズ１１の底面の中央の円形の領域を除く周囲の領域である。本実施形態では、中央の円形の領域の直径は、周囲４か所を切り落とす前の二次レンズ１１の直径の５０％の大きさとしている。また、Ａ−Ａ’で示した、死角領域１８の最も幅の狭い部分の寸法は、周囲４か所を切り落とす前の二次レンズ１１の直径の２０％としている。なお、死角領域１８は、設計によってはこれ以外の大きさや形状となることは言うまでもない。

なお、二次レンズ１１の材料としては、太陽電池セル１６の感度波長領域において高い透過率を有し、耐候性や耐熱性を有するものが好ましい。例えば、ガラスや、アクリル、ポリカーボネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これら材料の複数層からなるものでもよい。

図３は、太陽電池１の上面図であって、図３（ａ）は二次レンズ１１を取り外した状態を示し、図３（ｂ）はさらに死角領域１８を重ねて示したものである。

樹脂封止部１７は略正方形の形状であり、コの字型で、開口部をプラス電極１３の露出部分とは反対側の辺に有するダム材１９と、その内部のポッティング材２０からなる。ダム材１９とポッティング材２０は、前記のように太陽光を透過させる透明な樹脂を用いる。本実施形態では、熱硬化性のシリコーン樹脂を用いる。

ポッティング材２０は、透明度が特に高いシリコーン樹脂が好ましい。ポッティング材２０での太陽光の吸収による損失を減らすと共に、太陽光の吸収による温度上昇を抑えるためである。

一方、このように透明度が特に高いシリコーン樹脂は、一般に熱硬化前の粘度が低く、所定の厚さ・形状に形成するのが容易ではない。そこで、熱硬化前の粘度がより高いシリコーン樹脂をダム材１９に用いる。ダム材１９を囲いとして用い、その中にポッティング材２０を流し込んでから熱硬化させることにより、硬化前のポッティング材２０の流出を防ぐことができ、ポッティング材２０を所定の厚さ・形状に形成することが容易となる。

また、熱硬化後のダム材１９の硬度は、熱硬化後のポッティング材２０の硬度より高いことが好ましい。これにより熱硬化後のダム材１９はより変形しにくく、二次レンズ２２をしっかりと支える。

一方、上記のように、透明度が特に高いシリコーン樹脂は一般に熱硬化前の粘度が低い。また高価である。さらに、発電効率に関与しないダム材１９に、透明度が特に高いシリコーン樹脂を用いる必要はない。従って、ダム材１９には、ポッティング材２０より透明度の劣るシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

このため、ダム材１９は太陽光を吸収しやすく、温度が上昇して劣化が生じ、剥離や割れなどの破損が発生する問題がある。そこで本発明では、ダム材１９を太陽光が当たらない位置に配置することにより、この問題を解決している。図３（ｂ）に示すように、ダム材１９は死角領域１８内に形成されている。従って、集光された太陽光の位置ずれが発生してもダム材１９に太陽光が照射されることは無いため、ダム材１９の破損を防止できる。なお、太陽光の熱の影響を避けるためには、ダム材１９を太陽光が照射される領域からできるだけ離すことが好ましいことから、死角領域１８内でもできるだけ周辺部分に配置することが好ましい。

図４は、太陽電池１の上面図であって、図４（ａ）は二次レンズ１１及び樹脂封止部１７を取り外した状態を示し、図４（ｂ）はさらに死角領域１８を重ねて示したものである。

プラス電極１３とマイナス電極１４は、前記の通り基板１２の上に形成されている。プラス電極１３の上には、太陽電池セル１６とダイオード２２が半田付けされている。

プラス電極１３とマイナス電極１４の片側は、上記の通り樹脂封止部１７により封止されている。一方、プラス電極１３とマイナス電極１４の逆側は露出している。これを電極露出部と呼ぶ。この電極露出部は、複数の基板１２を接続する際の配線を接続するために用いる。図４に示すように、プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部は、離間して並置され、かつ間に他の部材を挟まないように形成されている。その効果は後で図８を用いて説明する。

太陽電池セル１６は、上記の通り太陽光を入射して光電変換を行うものであり、両面に電極を備えている。太陽電池セル１６はプラス電極１３の上にリフロー炉を用いて半田付けされる。従って太陽電池セル１６の片方の電極はプラス電極１３に接続されている。太陽電池セル１６のもう一方の電極は、配線２１によりマイナス電極１４に接続されている。太陽電池セル１６は、発電効率の高い３接合型の化合物太陽電池であることが好ましい。しかし、これに限るものではなく、単結晶、または多結晶のシリコン太陽電池セルや３接合以外の多接合型化合物太陽電池セルなどでも良い。

配線２１には、例えばアルミ線を用いる。なお、図４（ａ）では太陽電池セル１６の両端部に各１本の配線２１を用いているが、配線２１の本数はこの限りではない。

ダイオード２２も両面に電極を備える。ダイオード２２は、プラス電極１３の上にリフロー炉を用いて半田付けされる。従ってダイオード２２の片方の電極はプラス電極１３に接続されている。ダイオード２２のもう一方の電極は、配線２３によりマイナス電極１４に接続されている。従って、ダイオード２２は太陽電池セル１６と並列に接続されている。

ダイオード２２は、太陽電池セル１６が太陽光の遮断などにより抵抗として動作する場合の電流経路を確保するものであり、例えば複数の太陽電池セル１６を接続して使用した場合に、特定の太陽電池セル１６が発電機能を果たさないときでも全体として発電機能を維持できる構成とするものである。

ダイオード２２の配線２３の下方には、プラス電極１３とマイナス電極１４の間に溝部２４を設けている。溝部２４は、ダイオード２２から配線２３が導出されている側で、ダイオード２２の端部とプラス電極１３のエッジの距離を短くするために設けられたものである、溝部２４には電極は形成されておらず、基板１２が露出している。溝部２４では、それより以外の部分よりプラス電極１３とマイナス電極１４の間隔が広くなっている。その詳細や効果は後で図５を用いて説明する。

ダイオード２２もダム材１９と同様に、太陽光が当たって温度が上昇すると破損する恐れがある。そこで本発明では、ダイオード２２を太陽光が当たらない位置に配置することにより、この問題を解決している。図４（ｂ）に示すように、ダイオード２２は死角領域１８内に配置されている。従って、集光された太陽光の位置ずれが発生してもダイオード２２に太陽光が照射されることは無いため、ダイオード２２の破損を防止できる。なお、太陽光の熱の影響を避けるためには、ダイオード２２を太陽光が照射される領域からできるだけ離すことが好ましいことから、死角領域１８内でもできるだけ周辺部分に配置することが好ましい。

以上のように本実施例では、太陽電池セル１６の前面に二次レンズ１１を配することにより、集光レンズ２によって集光された太陽光をさらに集光して太陽電池セル１６に導くことや、太陽光の位置ずれが発生した場合でもずれた太陽光を太陽電池セル１６へと導くことを可能としている。また、ダム材１９やダイオード２２のように太陽の熱によって破損の恐れがある部品を、二次レンズ１１の死角領域１８に配置することにより、集光された太陽光の位置ずれが発生しても太陽光がこれらの部品に当たることが無く、破損を防止することができる。

さらに、二次レンズ１１の死角領域１８を利用することにより、ダム材１９及びダイオード２２をコンパクトに配置することが可能となる。従って、本発明によれば太陽電池１を小型にすることができ、より少ない部材で製造可能となり、軽量化にも貢献する。

また、本発明によれば特許文献１のようにダム材１９やダイオード２２の上部に反射部を設ける必要がなく、反射部に起因する問題は生じない。

配線２３には、例えばアルミ線を用いる。なお、図４（ａ）では１本の配線２３を用いているが、配線２３の本数はこの限りではない。

次に、溝部２４の効果についてより詳細に説明する。

図５は、図４で示した溝部２４の効果を説明する図である。図５ではダム材１９を形成する領域を重ねて示している。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）においてＢ−Ｂ’で示した線における断面図を示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、配線２３はダム材１９によって封止されている。また上記の通り、プラス電極１３とマイナス電極１４の間に溝部２４を設けている。溝部２４を設けることにより、ダイオード２２がマイナス電極１４に向き合う辺と、プラス電極１３のエッジの距離は短くなる。これにより、例えば封止工程において、熱硬化前のダム材１９の上に二次レンズ１１を載置した時の圧力により配線２３が撓んでも、プラス電極１３に接触して短絡することを防止できる。これにより信頼性の高い太陽電池１が得られる。もちろん、通常の状態でも、配線２３とプラス電極１３は接触していないことは言うまでもない。

また、配線２３は全体がダム材１９によって封止されている。特に、配線２３の両端の付け根部分がダム材１９によって封止されている。ダム材１９によって配線２３の付け根部分が封止されていることにより、配線２３がダイオード２２やマイナス電極１４から剥離することを防止でき、信頼性が高くなる。なお、前記の通り、熱硬化後のダム材１９の硬度は熱硬化後のポッティング材２０の硬度より高いことが好ましく、この場合は、ダム材１９が配線２３の付け根部分を保護する効果はポッティング材２０より高い。

また、図５（ａ）に示すように、配線２１のマイナス電極１４側の付け根部分もダム材１９により封止されていることから、上記と同様に配線２１の剥離が防止でき、信頼性が高くなる効果を有する。

次に、ポッティング材２０の注入方法について、より詳細に説明する。

図６は、ポッティング材２０の注入時の様子を示した図である。図６（ａ）は、太陽電池１の上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図６（ｃ）は図６（ｂ）の中空パイプ２５近辺を拡大して示した図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、ダム材１９は載置されているがポッティング材２０は載置されていない状態を示している。また、二次レンズ１１は外形のみを点線で表している。

まず、基板１２の上に熱硬化前のダム材１９を所定の形状に載置する。熱硬化前のダム材１９は上記の通り粘度が高いため、基板１２上を流れて広がることは無い。次に、熱硬化前のダム材１９の上に二次レンズ１１を所定の位置に載置する。次に、基板１２、熱硬化前のダム材１９及び二次レンズ１１で囲まれた空洞部分の端に中空パイプ２５を挿入し、中空パイプ２５から熱硬化前のポッティング材２０を注入する。その後、ダム材１９とポッティング材２０を熱硬化させて、樹脂封止部１７を形成する。

ここで、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ダム材１９の開口部側において、基板１２の端部は、二次レンズ１１の外縁部より、基板１２の面に平行な方向で外側に突出している。また、ダム材１９の開口部側において、プラス電極１３及びマイナス電極１４の端部は、二次レンズ１１の外縁部より内側に位置している。このような構造にすることにより、基板１２の突出部をガイドにして中空パイプ２５を容易に挿入できる。具体的には、図６（ｃ）に示すように、まず基板１２の先端部分に中空パイプ２５を接触させる。次に、中空パイプ２５を接触させたまま矢印Ｃで示すように二次レンズ１１の下方に動かし、基板１２、熱硬化前のダム材１９及び二次レンズ１１で囲まれた空洞部分の開口部から内部へと挿入する。プラス電極１３及びマイナス電極１４の端部は、二次レンズ１１の端部より内側に位置していることから、中空パイプ２５は電極に当たることなく内部へと挿入できる。このように、高さの低い開口部に中空パイプ２５を挿入する作業が容易に行えるようになり、作業性が向上する。

さらに、上記のように、ダム材１９の開口部側において、プラス電極１３及びマイナス電極１４の端部は二次レンズ１１の端部より内側に位置していることにより、図６（ｃ）においてＤ−Ｄ’で示した開口部の高さをより高くすることができることから、ポッティング材２０の注入速度を増加させることができ、作業性が向上する。

さらに、上記のように、ダム材１９の開口部側において、基板１２の端部を二次レンズ１１の外縁部より突出させることにより、この突出部を太陽電池１の製造時の位置決めの基準として利用することが可能であり、作業性が向上する。これについてさらに詳細に説明する。

図７は、太陽電池１の製造時の位置決めに用いる冶具を説明した図である。図７（ａ）は、太陽電池１が冶具２６に挿入された様子の斜視図である。図７（ａ）に示すように、太陽電池１は上下逆にして冶具２６に挿入する。従って金属板１５が上になっている。またこの時、樹脂封止部１７、すなわちダム材１９及びポッティング材２０は、熱硬化前である。

図７（ｂ）は、図７（ａ）において矢印Ｅで示した一点鎖線部分の断面を示している。図７（ｂ）に示すように、冶具２６は矢印Ｆ及び矢印Ｇの位置において基板１２が引っかかる形状を有しており、太陽電池１を挿入すれば基板１２が所定の位置に収まる。また、冶具２６には二次レンズ１１が収まる空洞が形成されており、太陽電池１を挿入すれば二次レンズ１１が所定の位置に収まる。従って、冶具２６に太陽電池１を挿入し、上から押圧すれば、基板１２及び二次レンズ１１が共に所定の位置に収まり、二次レンズ１１が太陽電池セル１６に対して所定の位置・距離に調整される。この状態で太陽電池１を加熱し、樹脂封止部１７を熱硬化させることにより、二次レンズ１１が所定の位置・距離に載置された太陽電池１を製造することができる。

このように、ダム材１９の開口部側において、基板１２の端部を二次レンズ１１の端部より突出させることにより、この突出部を太陽電池１の製造時の位置決めの基準として利用することが可能であり、太陽電池１を正確にかつ素早く製造することが可能となる。

次に、プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部を離間して並置して、かつ間に他の部材を挟まないように形成している効果について説明する。

図８は、複数の太陽電池１を直列に接続した様子を示した図である。図８（ａ）において、複数の太陽電池１は、熱拡散板２７の上に接着されている。より具体的には、太陽電池１の裏面の金属板１５を熱拡散板２７に半田付けもしくは熱伝導性接着剤によって接着する。連結配線２８は、太陽電池１間を接続している。連結配線２８は、連結導体２９とそれを被覆する絶縁被覆材３０からなる。連結導体２９は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金で形成される。

連結導体２９とプラス電極１３あるいはマイナス電極１４の電極露出部は、例えば溶接によって接続する。この時、プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部を離間して並置して、かつ間に他の部材を挟まないように形成していることから、同時に溶接することが可能である。従って溶接作業を素早く行うことができ、作業性が良くなる。

また、図８に示すように、各太陽電池１の溶接個所は横方向に一直線上に並ぶ。従って溶接時には、熱拡散板２７または溶接装置を横方向に移動させるだけで順次溶接ができ、縦方向に動かす必要はない。従って溶接装置の構造を単純化でき、溶接の精度向上や溶接装置の信頼性向上を実現することができる。

図８（ｂ）は、上記溶接後に、プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部及び連結導体２９を樹脂封止した様子を示した図である。プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部及び連結導体２９は活電部であり、露出したままでは水滴付着によりショートが発生するなど、耐候性・信頼性に問題がある。そこで、封止樹脂３１によりこれらを封止する。この時、プラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部を離間して並置して、かつ間に他の部材を挟まないように形成していることから、２つの電極を同時に封止できる。従って封止作業を素早く行うことができ、作業性が良くなる。また、封止樹脂が少量で済む。

さらに、本実施形態の太陽電池１は、図１１に示した特許文献１に記載の太陽電池のように、基板の両端に離して電極を形成した場合に比べて、よりレシーバ基板１２を小型化することが可能となる。

図９は、連結配線の別の例を示した図である。図９（ａ）、（ｂ）は、連結配線２８ａを示した図であり、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は側面図である。連結配線２８ａは、連結導体２９ａとそれを被覆する絶縁被覆材３０ａからなる。連結導体２９ａは、絶縁被覆材３０ａ内部に存在する部分は、点線で示している。絶縁被覆材３０ａは、複数の連結導体２９ａを被覆しており、一つながりになっている。また、絶縁被覆材３０ａには上面及び下面に被覆開口部３２があり、連結導体２９ａの一部である導体露出部３３が上面及び下面に露出している。導体露出部３３の間には、導体露出部３３の無い導体間開口部３４が存在する。導体露出部３３は、連結導体２９ａを太陽電池１のプラス電極１３及びマイナス電極１４の電極露出部に溶接するために用いる。このような連結配線２８ａは、コイル状に巻いておくことが可能である。

図９（ｃ）は、連結配線２８ａを太陽電池１の上に載置した状態を示している。導体間開口部３４からプラス電極１３あるいはマイナス電極１４の一部が見えている。導体露出部３３とプラス電極１３あるいはマイナス電極１４の電極露出部は、例えば溶接によって接続されている。連結配線２８ａは、絶縁被覆材３０ａにより複数の連結導体２９ａが繋がっているため、一本の連結配線２８ａを載置することで複数の連結導体２９ａが所定の位置に載置される。従って、図８に示した連結導体２９に比べて太陽電池１に載置する際の作業性が向上する。

なお、このように絶縁被覆材３０ａにより複数の連結導体２９ａが繋がった連結配線２８ａを用いることができるのは、太陽電池１のプラス電極１３とマイナス電極１４の電極露出部を離間して並置して、かつ間に他の部材を挟まないように形成しているためである。

以上、本実施形態の太陽電池１の構造及び各構成部材の作製方法を説明した。この太陽電池１全体の製造方法の概略をまとめると以下の通りである。

まず、両面に金属板を貼り付けた基板を所定の寸法に切断し、エッチングによりプラス電極１３及びマイナス電極１４を形成し、基板１２を作製する。

次に、プラス電極１３の上の所定領域に太陽電池セル１６及びダイオード２２載置用のパッドを形成する。

次に、太陽電池セル１６とダイオード２２を、リフロー炉を用いて半田付けする。

次に、太陽電池セル１６及びダイオード２２をマイナス電極１４に、配線２１及び配線２３で接続する。

次に、上記部材が載置された基板１２の上に熱硬化前のダム材１９を所定の形状になるよう載置し、さらに二次レンズ１１を載置した後、基板１２、熱硬化前のダム材１９及び二次レンズ１１で囲まれた空洞部分に熱硬化前のポッティング材２０を注入する。

次に、上記部材が載置された基板１２を冶具２６に挿入し、上から押圧して形状を整えた後、熱処理してダム材１９及びポッティング材２０を熱硬化させる。以上により太陽電池１を作製できる。

＜実施形態２＞
図１０は、本発明の実施形態２にかかる太陽電池１０１を示した図である。図１０（ａ）は側面図である。図１０（ｂ）は上面図であって、二次レンズ１１１及び樹脂封止部１１７を取り外した状態を示している。また、図１０（ｂ）は、二次レンズ１１１の死角領域１１８及びダム材１１９が載置される領域を重ねて示している。

実施形態２にかかる太陽電池１０１が実施形態１にかかる太陽電池１と相違する点は、以下の通りである。まず、二次レンズ１１１と樹脂封止部１１７がより基板の中央に寄っている。また、マイナス電極１１４の電極露出部は、基板１１２上で、太陽電池セル１１６を挟んでプラス電極１１３の反対側へと移動しており、プラス電極１１３とマイナス電極１１４の形状自体も変わっている。また、ダム材１１９は、プラス電極１１３及びマイナス電極１１４の露出部の存在しない方向に開口部を有する。基板１１２はダム材１１９の開口部の方向に拡大されている。また、ダイオード１２２の位置が移動しており、これに伴って配線１２３と溝部１２４も移動している。なお、図１０（ｂ）では、ダム材１１９の開口部は図面の下方向にあるが、上方向でも構わない。

一方、太陽電池セル１１６、配線１２１は、実施形態１にかかる太陽電池１と同様である。

このような太陽電池１０１は、実施形態１にかかる太陽電池１と同様に、ダム材１１９及びダイオード１２２は死角領域１１８に形成されている。従って太陽電池１と同様に、集光された太陽光の位置ずれが発生しても、ダム材１１９やダイオード１２２のように太陽の熱によって破損の恐れがある部品に太陽光が当たることが無く、破損を防止することができる。また、ダム材１１９及びダイオード１２２をコンパクトに配置することができる。また、特許文献１のようにダム材１１９やダイオード１２２の上部に反射部を設ける必要がなく、反射部に起因する問題点は生じない。

また、太陽電池１０１は実施形態１にかかる太陽電池１と同様に、溝部１２４が設けられている。従って太陽電池１と同様に、配線１２３がプラス電極１１３に接触して短絡することを防止できる。

また、太陽電池１０１は実施形態１にかかる太陽電池１と同様に、配線１２３の両端の付け根部分がダム材１１９によって封止されている。従って太陽電池１と同様に、配線１２３がダイオード１２２やマイナス電極１１４から剥離することを防止でき、信頼性が高くなる。配線１２１のマイナス電極１１４側の付け根部分についても同様である。

また、太陽電池１０１は実施形態１にかかる太陽電池１と同様に、ダム材１１９の開口部側の基板１１２の端部は、二次レンズ１１１の外縁部より、基板１１２の面に平行な方向で外側に突出している。また、ダム材１１９の開口部側において、プラス電極１１３の端部は、二次レンズ１１１の外縁部より内側に位置している。従って太陽電池１と同様に、ダム材１１９の開口部からポッティング材を注入する際に中空パイプを挿入する作業が容易に行える。また、ポッティング材の注入速度を増加させることができる。また、基板１１２の突出部を太陽電池１０１の製造時の位置決めの基準として利用することが可能である。

従って、以上の点については、太陽電池１０１は、実施形態１にかかる太陽電池１と同様の効果を有する。

なお、上記の実施形態１及び２に記載の太陽電池は、ダイオードを二次レンズの死角領域内に配置することにより、太陽光の熱による破損を防止していた。この効果は、樹脂封止部がダム材とポッティング材の２種類の樹脂から形成されておらず、１種類の樹脂により形成されていても、同じ効果を得ることができる。

また、上記の実施形態１及び２に記載の太陽電池は、プラス電極の上に太陽電池セルとダイオードを載置したが、マイナス電極の上に太陽電池セルとダイオードを載置しても良い。また、プラス電極の上に太陽電池セルを載置し、マイナス電極の上にダイオードを載置してもよい。逆に、マイナス電極の上に太陽電池セルを載置し、プラス電極の上にダイオードを載置してもよい。

また、上記の実施形態１及び２に記載の太陽電池は、二次レンズを備えており、二次レンズの死角領域に太陽の熱によって破損の恐れがある部品を配置して、太陽光の熱による破損を防止していた。二次レンズを備えない太陽電池は、この効果を有しない。しかし、二次レンズを備えない太陽電池であってもその他の構造が上記の実施形態１及び２に記載の太陽電池と同様であれば、その他の効果は同様に有する。

１、１０１：太陽電池
２：集光レンズ
１１：二次レンズ
１２、１１２：基板
１３、１１３：プラス電極
１４、１１４：マイナス電極
１５、１１５：金属板
１６、１１６：太陽電池セル
１７、１１７：樹脂封止部
１８、１１８：死角領域
１９、１１９：ダム材
２０：ポッティング材
２１、１２１：配線
２２、１２２：ダイオード
２３、１２３：配線
２４、１２４：溝部
２５：中空パイプ
２６：冶具
２７：熱拡散板
２８、２８ａ：連結配線
２９、２９ａ：連結導体
３０、３０ａ：絶縁被覆材
３１：封止樹脂
３２：被覆開口部
３３：導体露出部
３４：導体間開口部

Claims (5)

1. 基板、前記基板に形成された第１の電極及び第２の電極、前記第１の電極に載置された太陽電池セル、前記第１の電極又は前記第２の電極に載置されたダイオード、前記太陽電池セルと前記ダイオードを封止する樹脂封止部、並びに前記樹脂封止部に接着された二次レンズを備えた集光型太陽発電用の太陽電池であって、
   前記ダイオードは、前記太陽電池セルと並列に接続されるものであり、前記二次レンズの下方であって、かつ前記二次レンズが集光した光が照射されない位置に配置される
   ことを特徴とする太陽電池。
2. 前記樹脂封止部は、前記太陽電池セルを囲んで配置された第１の樹脂と、該第１の樹脂により囲まれて配置された第２の樹脂から成り、
   前記第１の樹脂は、前記二次レンズの下方であって、かつ前記二次レンズが集光した光が照射されない位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記第１の樹脂は開口部を有し、
   前記基板は、前記開口部側に、前記二次レンズの外縁部より、前記基板の面に平行な方向に突出した突出部を有すること
   を特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
4. 前記ダイオードは、前記ダイオードが載置されない、前記第１の電極又は前記第２の電極と、配線によって接続されており、
   前記配線は、前記ダイオードが載置された、前記第１の電極又は前記第２の電極と接触していないこと
   を特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
5. 前記配線は、前記第１の樹脂により固定されていること
   を特徴とする請求項４に記載の太陽電池。