JP2014075430A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】設置の際に裏面保護シートの表裏の設置を間違うことなく確実に行える太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】透光性絶縁基板上に太陽電池素子が配置され、太陽電池素子上に充填部材及び裏面保護シート２３が順次配置された太陽電池モジュールであって、裏面保護シート２３に、裏面保護シート２３の表裏を判別するためのマーク２５が付与されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、透光性絶縁基板上に太陽電池素子が配置され、前記太陽電池素子上に充填部材及び裏面保護シートが順次配置された太陽電池モジュールに係り、より詳細には、裏面保護シートの表裏の確認が可能な太陽電池モジュールに関する。

建物の屋根等に複数枚の太陽電池ストリングをマトリックス状に配置した太陽電池モジュールを敷設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが広く一般に普及しはじめている。

図５は、従来の太陽電池モジュールを構成する各部の関係を分解して示す分解斜視図である。なお、図５に示す太陽電池モジュールの構成例は特許文献１にも記載されている。

従来の太陽電池モジュール１００は、太陽電池ストリング１０１と、端子電極１１５と、バスバーリード１１６と、導出リード１２０とを備えている。太陽電池ストリング１０１の裏面（図では上面）の両端には端子電極１１５が配置され、端子電極１１５には端子電極１１５に重ねて配置されたバスバーリード１１６が接続され、バスバーリード１１６には太陽電池ストリング１０１で発生した電力を導出する導出リード１２０が接続されている。

導出リード１２０は、太陽電池ストリング１０１の裏面に形成された絶縁樹脂成膜層１２１を介して太陽電池ストリング１０１の裏面に配置されている。

そして、このように太陽電池ストリング１０１の裏面に絶縁樹脂成膜層１２１、バスバーリード１１６、導出リード１２０を設けた状態で、充填部材シート１２２及び裏面保護シート１２３が配置され、その後の加熱加圧処理（例えば、真空ラミネート処理。）によって一体に形成されている。

充填部材シート１２２、裏面保護シート１２３は、いずれも導出リード１２０の先端を引き出すための穴（充填部材シート１２２の場合はリード引き出し穴１２２ａ、裏面保護シート１２３の場合はリード引き出し穴１２３ａ。）を有しており、導出リード１２０は、引き出し位置で折り曲げられ、リード引き出し穴１２２ａ、リード引き出し穴１２３ａを通って外部へ引き出される。

裏面保護シート１２３から導出された導出リード１２０は、裏面保護シート１２３の外部で端子ボックス１０３に接続され、電力取り出しケーブル１３６から電力を取り出すことが可能となる。なお、端子ボックス１０３は、裏面保護シート１２３に接着剤によって接着固定される。

特開平９−３２６４９７号公報

ところで、裏面保護シート１２３は、耐湿性を向上させるため、一般に複数の層が積層された構造のものが多く用いられている。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムによる３層構造のものでは、各層によって膜厚や材質（ＰＥＴの材質）が異なっている。

つまり、裏面保護シート１２３には、表面側（すなわち、受光面側となる太陽電池ストリング側）と裏面側（受光面とは反対側の大気に接する側）とがある。

しかし、この表面側と裏面側は目視等によっては見分けがつきにくく、加熱加圧処理による封止作業において表裏を間違って設置してしまう場合があった。特に、図５に示した裏面保護シート１２３は、穴の位置が左右対称となっているため、表裏を間違っても穴の位置は一致してしまうため、表裏の間違った設置に気付くことが難しかった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、設置の際に裏面保護シートの表裏の設置を間違うことなく確実に行うことができる太陽電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、透光性絶縁基板上に太陽電池素子が配置され、前記太陽電池素子上に充填部材及び裏面保護シートが順次配置された太陽電池モジュールであって、前記裏面保護シートに、該裏面保護シートの表裏を判別するためのマークが付与されていることを特徴としている。すなわち、裏面保護シートにマークを付与することで、裏面保護シートの表裏の判別を可能としている。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記マークは、左右非対称の形状としている。マークを左右非対称形状とすることで、表裏を間違って設置した場合には、マークの形状が左右反転する。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記マークが英文字または数字のいずれか、若しくはこれらを組み合わせた構成としてもよい。マークとして、左右非対称形状の英文字や数字等、意味のある図形とすることで、直感的な判断を可能としている。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記マークは、前記裏面保護シートに穴を開けることで形成することが可能である。

裏面保護シートには、太陽電池素子に接続された導出リードを外部に取り出すための開口部（穴）が形成されている。従って、マークも穴形状とすることで、開口部の形成とマークの形成を同時に行うことが可能である。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記マークは、前記裏面保護シートの裏面側に形成することが可能である。例えば、マークをテープ状のもので作製して裏面保護シートに貼り付けたり、裏面保護シート上に直接印刷等によってマークを形成すればよい。また、裏面側にマークを形成することで、太陽電池モジュールを封止するために各部材を配置するときの作業性を向上させることができる。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記裏面保護シートには、前記太陽電池素子に接続された導出リードを外部に取り出すための開口部が形成されるとともに、前記導出リードと外部出力ケーブルとを接続する端子ボックスが前記開口部を塞いで前記裏面保護シートに接着固定されており、前記マークは、前記開口部の近傍に設けられた構成としている。より具体的には、前記マークは、前記端子ボックスの接着領域内に設けられた構成とするのがよい。マークを端子ボックスの接着領域内に設けることで、最終的にマーク自体が端子ボックスによって被覆される。よって、太陽電池モジュール内への水分等の浸入を防ぐことができる。

本発明の太陽電池モジュールは上記のように構成したので、裏面保護シートに付与されたマークを目視により確認することで、裏面保護シートの表裏の設置が適当かどうかの確認を容易かつ確実に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池ストリングの裏面要部を拡大して示す要部拡大平面図である。 図１Ａの矢符Ｂ−Ｂでの断面図である。 本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールを構成する各部の関係を分解して示す分解斜視図である。 マークを付した裏面保護シートの裏面側を示す平面図である。 図３の矢符Ｂ−Ｂでの断面図であり、マークの一構成例を示している。 図３の矢符Ｂ−Ｂでの断面図であり、マークの他の構成例を示している。 従来の太陽電池モジュールを構成する各部の関係を分解して示す分解斜視図である。

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。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池ストリングの裏面要部を拡大して示す要部拡大平面図、図１Ｂは、図１Ａの矢符Ｂ−Ｂでの断面図である。

太陽電池ストリング１は、透光性絶縁基板１０に太陽電池セル１ｃが列状に複数配置され直列接続された形態とされている。透光性絶縁基板１０は、太陽電池ストリング１の表面１ｆｓを構成し、透光性絶縁基板１０へ照射された太陽光を太陽電池セル１ｃへ入射させる。太陽電池ストリング１の裏面１ｒｓには、太陽電池セル１ｃの裏面電極１３が列状に複数配置されている。裏面電極１３は、分離溝１４によって分離形成されている。

太陽電池セル１ｃは、透光性絶縁基板１０に形成された表面電極１１、表面電極１１に積層された半導体層１２、半導体層１２に積層された裏面電極１３を備えている。表面電極１１は、隣接する太陽電池セル１ｃの裏面電極１３に接続されている。つまり、太陽電池セル１ｃは、太陽電池ストリング１の全体にわたって直列接続されている。

透光性絶縁基板１０は、例えばガラス基板で構成され、透光性絶縁基板１０が太陽光の入射面（太陽電池ストリング１の表面１ｆｓ）となる。

表面電極１１は、透明電極であり、例えばＳｎＯ₂、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物で構成される。金属酸化物は、例えばＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜することが可能である。

半導体層１２は、例えばシリコン系の非晶質膜や微結晶膜を適用することが可能であり、ＣＶＤ法などにより成膜することが可能である。

裏面電極１３は、例えばＡｇ，Ａｌなどの金属膜や、金属膜と金属酸化物とを積層したものを適用することが可能であり、スパッタ法や電子ビーム蒸着法などにより成膜することが可能である。

表面電極１１、半導体層１２、裏面電極１３を加工形成するレーザ光は、いずれも透光性絶縁基板１０の方向から照射される。表面電極１１、半導体層１２、裏面電極１３の成膜およびレーザパターニングにより、複数の太陽電池セル１ｃ（薄膜太陽電池セル）が互いに直列接続された太陽電池ストリング１（薄膜太陽電池ストリング）が作製される。

図２は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールを構成する各部の関係を分解して示す分解斜視図であり、図５に示した従来のものと同じであるが、ここではもう少し詳細に太陽電池モジュールを説明する。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール２は、太陽電池ストリング１と、端子電極１５と、バスバーリード１６と、導出リード２０とを備えている。太陽電池ストリング１の裏面１ｒｓの両端には端子電極１５が配置され、端子電極１５には端子電極１５に重ねて配置されたバスバーリード１６が接続される。なお、バスバーリード１６は、例えば半田めっきされた銅線で形成されている。

また、バスバーリード１６には太陽電池ストリング１で発生した電力を導出する導出リード２０が例えば半田付けによって接続されている。

本実施の形態では、導出リード２０は、裸導線（例えば銅線）で構成されており、裏面１ｒｓに形成された絶縁樹脂成膜層２１を介して裏面１ｒｓに配置され、端子電極１５と交差する方向で太陽電池ストリング１の中心側に向けて延長されている。

導出リード２０は、裏面１ｒｓに形成された絶縁樹脂成膜層２１を介して裏面１ｒｓに配置され太陽電池セル１ｃの裏面電極１３から絶縁される。

このように太陽電池ストリング１の裏面１ｒｓに、絶縁樹脂成膜層２１、バスバーリード１６、導出リード２０を設けた状態で、太陽電池ストリング１の裏面１ｒｓを封止するために、裏面１ｒｓに対応させて、充填部材シート２２および裏面保護シート２３が配置される。充填部材シート２２は、充填部材シート２２および裏面保護シート２３に対して施される加熱加圧処理（例えば、真空ラミネート処理。）によって、絶縁樹脂成膜層２１と導出リード２０との間に充填された充填部材層を形成する。なお、充填部材シート２２としては、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを適用することが可能である。

充填部材シート２２、裏面保護シート２３は、いずれも導出リード２０の先端を引き出すための穴（充填部材シート２２の場合はリード引き出し穴２２ａ、裏面保護シート２３の場合はリード引き出し穴２３ａ。）を有する。つまり、導出リード２０は、引き出し位置で折り曲げられ、リード引き出し穴２２ａ、リード引き出し穴２３ａを通って外部へ引き出される。

裏面保護シート２３から引き出された導出リード２０は、裏面保護シート２３の外部で端子ボックス３に接続され、電力取り出しケーブル３６から電力を取り出すことが可能となる。端子ボックス３は、リード引き出し穴２３ａを塞いで、裏面保護シート２３に接着剤によって接着固定される構成としている。

また、太陽電池ストリング１、充填部材シート２２、裏面保護シート２３は、一体化され、太陽電池モジュール２として完成した状態となる。

なお、裏面保護シート２３としては、上記従来技術で説明したＰＥＴフィルムによる３層構造のものの他、例えば、絶縁性を考慮して中央部の層をアルミニウム（Ａｌ）箔とした、受光面側である透明ＰＥＴ（１２μｍ）／Ａｌ箔（３０μｍ）／大気側である黒ＰＥＴ（５０μｍ）の３層構造のもの、受光面側である黒ＰＥＴ（５０μｍ）／透明ＰＥＴ（１２μｍ）／大気側であるポリエチレンナフタレート：ＰＥＮ（２５μｍ）の３層構造のもの、受光面側である白ＰＥＴ（５０μｍ）／大気側である透明ＰＥＴ（１２μｍ）の２層構造のもの、受光面側である白ＰＥＴ（５０μｍ）／透明ＰＥＴ（１２μｍ）／大気側により耐候性の優れた白ＰＥＴ（５０μｍ）の３層構造のもの等、種々の構造のものがあり、そのいずれにおいても本発明の適用が可能である。

上記構成において、裏面保護シート２３には、上記したように、表面側と裏面側とがあるので、配置する際に、表裏を間違わないようにする必要がある。しかし、裏面保護シート２３の表裏を目視により見分けるのは難しく、表裏を間違わないための何らかの工夫が必要となる。

そこで、本実施の形態では、裏面保護シート２３に表裏を判別するためのマークを付している。すなわち、太陽電池ストリング１の裏面１ｒｓに、充填部材シート１２２と裏面保護シート１２３とを載置する際に、裏面保護シート２３の表裏が正しいかどうかを、このマークを目視することで確認できるようにしている。

図３は、マークを付した裏面保護シート２３の裏面側を示す平面図である。

本実施の形態では、裏面保護シート２３の裏面側を平面視したとき、左側のリード引き出し穴２３ａの近傍に英文字の「Ｌ」を付してマーク２５としている。

マーク２５を「Ｌ」とした一つの理由は、２つのリード引き出し穴２３ａ，２３ａのうち、左側のリード引き出し穴２３ａが左側であることをＬｅｆｔの頭文字である「Ｌ」を付して作業者に知らしめるためである。これにより、作業者は、「Ｌ」のマークが付されたリード引き出し穴２３ａが常に左側にくるように配置するだけでよく、裏面保護シート２３の表裏を気にしなくても、裏面保護シート２３を正しく配置することができる。その意味では、裏面保護シート２３の裏面側を平面視したとき、右側のリード引き出し穴２３ａの近傍に、右側を意味する英文字の「Ｒ」を付してマークとしてもよい。

また、マーク２５を「Ｌ」や「Ｒ」とするもう一つの理由は、英文字の「Ｌ」や「Ｒ」は左右非対称であり、反転したときには「Ｌ」または「Ｒ」と読めないことで、裏面保護シート２３の表裏が反転していることを容易に認識できるためである。すなわち、表裏を間違って設置した場合には、マークの形状が反転するため、裏面保護シートの設置が適当かどうかの確認が容易となる。従って、文字自体に意味を持たせず、文字が反転することで認識させる場合には、「Ａ」、「Ｈ」、「Ｗ」、「Ｘ」等といった左右対称文字以外の任意の文字を用いることができる。また、英文字に限らず、左右非対称の数字やひらがな、カタカナ等を用いたり、これらを組み合わせて用いることも可能である。

マークとして、左右非対称の図形ではなく、左右非対称の英文字や数字等、意味のある図形を用いることで、マークが反転しているか否か（すなわち、表裏が逆になっているかどうか）を作業者が直感的に判断することができるという利点がある。

図４Ａは、マーク２５の一構成例を示す部分拡大断面図である。

図４Ａに示すマーク２５は、リード引き出し穴２３ａと同じ貫通穴として形成されている。このように、マーク２５を貫通穴とすることで、リード引き出し穴２３ａを形成するときに、マーク２５も同時に形成することができる。

図４Ｂは、マーク２５の他の構成例を示す部分拡大断面図である。

図４Ｂに示すマーク２５は、裏面保護シート２３の裏面上に形成されている。より具体的に説明すると、マーク２５を、裏面に粘着剤を塗布したテープ状のもので形成し、このテープを裏面保護シート２３の裏面においてリード引き出し穴２３ａの近傍に貼り付けることで設けるようにしてもよい。ここで、テープの材質としては、例えばポリエステル、ＰＥＴ、ポリイミド等を好適に用いることができる。

また、裏面保護シート２３の裏面に直接印刷等によってマーク２５を形成してもよい。さらに、裏面保護フィルムの裏面側（大気側）のフィルムの厚みを、マーク形成部分だけ他の部分より厚くすることでマークを形成してもよい。

このように、裏面保護シート２３の裏面上にマーク２５を形成した場合には、裏面保護シートに穴を開ける必要がないため、裏面保護シートの信頼性を低下させることがない。

また、本実施の形態では、マーク２５をリード引き出し穴２３ａの近傍に設けている。より具体的には、マーク２５を、端子ボックス３の接着領域２３ｂ（図３中二点鎖線で示す領域）内に設けている。このように、マーク２５を端子ボックス３の接着領域２３ｂ内に設けることで、最終的にマーク２５自体が端子ボックス３によって被覆され、外部からは見えない状態となる。

また、端子ボックス３内には最終的に封止樹脂が充填されるため、例えばマーク２５を貫通穴として形成した場合でも、この貫通穴にも封止樹脂が入り込むため、裏面保護シートとしての機能になんら問題はない。

なお、上記実施の形態では、薄膜系のシリコン太陽電池を用いた太陽電池モジュールを例示しているが、裏面側が裏面保護シートによって保護されている太陽電池モジュールであれば本発明の適用が可能である。例えば、結晶系のシリコン太陽電池を用いた太陽電池モジュール、化合物半導体太陽電池を用いた太陽電池モジュール、色素増感型太陽電池を用いた太陽電池モジュール等にも本発明を適用することが可能である。

また、上記実施の形態では、太陽電池モジュールは平面視長方形状のものを例示しているが、屋根のコーナー部分に載置するように三角形や五角形等に形成された太陽電池モジュール（いわゆるコーナーモジュール）にも本発明を適用することが可能である。コーナーモジュールは、右用と左用の、左右対称の２種類の形状が存在する。よって、裏面保護シートも、右用と左用それぞれのコーナーモジュールに適した左右対称な形状の２種類が存在することになる。従って、形状だけで判断すると、例えば左用の裏面保護シートを裏返すと、右用のコーナーモジュールに配置してしまう可能性があるが、本発明により、左右で間違った裏面保護シートを配置することを防止することが可能となる。

さらに、上記実施の形態では、裏面保護シートにマークを付しているが、充填部材シート２２にも同じようにマークを付してもよい。充填部材シート２２であるＥＶＡシートは、裏面側がざらざらしているため、目視や手触りによって判別することが可能であるが、手袋等を着用して作業を行う場合等は手触りによって判断することが難しくなる。ＥＶＡシートに、マークを付すことで、視覚的な判断が行いやすくなり、作業効率があがるとともに、正確な作業を行うことが可能となる。ＥＶＡシートは、最終的には熱処理加工によって溶融するものであるが、太陽電池素子との接着性や裏面保護シートとの接着性、溶融時の脱泡のし易さ等、を考慮して配置することが好ましい場合もあるため、充填部材シートにもマークを付して表裏を正しく配置することには意味がある。

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 太陽電池ストリング
１ｃ 太陽電池セル（太陽電池素子）
１ｆｓ 表面
１ｒｓ 裏面
２ 太陽電池モジュール
３ 端子ボックス
１０ 透光性絶縁基板
１１ 表面電極
１２ 半導体層
１３ 裏面電極
１４ 分離溝
１５ 端子電極
１６ バスバーリード
２０ 導出リード
２１ 絶縁樹脂成膜層
２２ 充填部材シート（充填部材）
２２ａ リード引き出し穴
２３ 裏面保護シート
２３ａ リード引き出し穴
２３ｂ 接着領域
２５ マーク
３６ 電力取り出しケーブル

Claims (7)

1. 透光性絶縁基板上に太陽電池素子が配置され、前記太陽電池素子上に充填部材及び裏面保護シートが順次配置された太陽電池モジュールであって、
   前記裏面保護シートに、該裏面保護シートの表裏を判別するためのマークが付与されてい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であって、
   前記マークは、左右非対称の形状であることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記マークが英文字または数字のいずれか、若しくはこれらの組み合わせであることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記マークは、前記裏面保護シートに穴を開けることで形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の
   前記マークは、前記裏面保護シートの裏面側に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記裏面保護シートには、前記太陽電池素子で発生した電力を導出する導出リードを外部に導出するための開口部が形成されるとともに、前記導出リードと外部出力ケーブルとを接続する端子ボックスが前記開口部を塞いで前記裏面保護シートに接着固定されており、
   前記マークは、前記開口部の近傍に設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 請求項６に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記マークは、前記端子ボックスの接着領域内に設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。

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