JP2014096511A

JP2014096511A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2014096511A
Application number: JP2012248132A
Authority: JP
Inventors: Yohei Takechi; 洋平武智; Kenichiro Mase; 健一郎間瀬
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: CN103811574A; JP5671707B2; US20140130848A1

Abstract

【課題】３次元的な曲率を有する球面状の曲面を有しながら生産性や信頼性が高い太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】太陽電池セル列５に沿う方向に太陽電池セル列５間に貫通切り込み１０を複数設けた柔軟性を有する太陽電池シート１を、３次元的な曲率を有する透明曲面基板８へ接着することにより、透明曲面基板８の曲面に沿わせることで太陽電池シート１の面内に生じる応力を、貫通切込み１０で緩和させて、太陽電池シート１に生じる撚れや皺や抑制しながら接着することができる。その結果、３次元的な曲率を有する球面状の曲面を有しかつ製品としての見た目も高品位な太陽電池モジュールを信頼性を従来と同等レベルで保証しながら工数をかけず容易に作製できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関するものである。

従来の太陽電池モジュールは、一般に、平板状のガラス板と耐候性フィルムの間に透明樹脂（ＥＶＡ）を封入し、その間に太陽電池セルを挟むように構成されている。また、太陽電池モジュールに柔軟性を持たせるために、特許文献１及び２に記載される発明のように、ガラス板の代わりに透明なフィルム部材を用いて、太陽電池セルを封入してモジュールを構成し、太陽電池モジュールとして柔軟性を持たせて曲げられるようにしたものも提案されている。

また、近年では、従来より知られている住宅の屋根上設置や大規模な太陽光発電所のような平板状モジュールの平置きのみならず、建造物の曲面部分や乗用車の屋根やボンネット、ドアなどの球面状、ドーム形状部分へ太陽電池モジュールを構成、設置する用途も増加している。

特開平９−５１１１８号公報特開２００６−１６５１６９号公報

しかしながら、上述の乗用車の屋根や窓ガラスのように、球面や楕円球体面の一部を取り出した形状、若しくはドーム形状のような、３次元的に曲率を持つ部分へ太陽電池モジュールを構築しようとした場合、上述の従来の平面ガラス板から構成される太陽電池モジュールでは柔軟性が極めて小さく、太陽電池モジュールを曲率部分に沿わせて接着、若しくは固定することが不可能となる。

また、上述の従来の透明なフィルム部材を用いた構成の場合には、円筒形状の側面に沿って曲がる、所謂、１方向への曲げについては、比較的容易に曲げることが可能であるが、同時に２方向以上の曲げが必要な形状の場合には、モジュールを構成するフィルム部材に皺や無理な引っ張りが発生するため、太陽電池モジュールをその曲面に沿って接着、若しくは固定することが極めて困難となる。

更に、事前に太陽電池モジュールを構成せず、太陽電池セルを球面状の曲面を有する樹脂やガラス素材と言った基板に対して、直接、太陽電池セルを１枚づつ貼合して太陽電池モジュールを構成して行く方法も考えられるが、製造工程の大半が手作業となるため生産性が悪く、量産には不向きとなる。

そこで本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、全体的な形状として球面状の曲面を有しながら、生産性や信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、電気的結線がされた複数の太陽電池セルが透明フィルム部材で封止されその太陽電池セルの配列間にフィルム部材を貫通する切り込み部分を複数持つラミネート太陽電池シートと、所望の曲面形状を持つ曲面基板を有し、曲面基板に対してラミネート太陽電池シートを基板の曲面に沿うように貼り付ける工程によって、太陽電池モジュールを構成する。

本構成によって、太陽電池モジュールとしての信頼性が高く、工業製品としての生産性が高く、自動車の屋根、若しくは外装や建築物の外壁のようなデザイン性の高い球面形状の曲面を有する太陽電池モジュールを実現することができる。

本発明の太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールとしての信頼性が高く、工業製品としての生産性が高く、なおかつ自動車の屋根、外装や建築物の外壁のようなデザイン性の高い球面形状の曲面を有する太陽電池モジュールを実現することができる。

実施の形態１、２における太陽電池シートの構造を示す図実施の形態１、２における透明曲面基板の形状を示す図実施の形態１における太陽電池モジュールの図（Ａ）実施の形態１における図３の紙面手前から奥方向の太陽電池モジュールの断面を示す図、（Ｂ）実施の形態１における図３の紙面左右方向の太陽電池モジュールの断面を示す図実施の形態２における太陽電池モジュールの図（Ａ）実施の形態２における図５の紙面手前から奥方向の太陽電池モジュールの断面を示す図、（Ｂ）実施の形態２における図５の紙面左右方向の太陽電池モジュールの断面を示す図実施の形態２における取出し電極の取り出し方の第一の例を示す図実施の形態２における取出し電極の取り出し方の第二の例を示す図特許文献１の従来の太陽電池モジュールを示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、図３に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池シート１を示す図である。

本実施の形態における太陽電池シート１は、少なくとも、複数の太陽電池セル２と、隣合う太陽電池セル２の間を電気的に接続するセル間タブ３と、これらを両面から挟持する一対の透明シート（表面透明シート６Ａ、裏面シート６Ｂ）と、で構成される。

なお、太陽電池シート１は、上述の構成部材に加え、複数の太陽電池セル２で構成される太陽電池セル列５の両端を電気的に接合し、太陽電池シート１の外へ電流を取り出すための取出電極４と、太陽電池セル２、セル間タブ３および取出電極４の間を充填するための充填樹脂７を要する場合が多い。

太陽電池シート１には、表面透明シート６Ａと裏面シート６Ｂと充填樹脂７で封止された太陽電池セル列５の列間は、図１の紙面手前から奥方向に貫くように、表面透明シート６Ａ、裏面シート６Ｂ、充填樹脂７を貫通する貫通切り込み１０が形成されている。なお、貫通切り込み１０の長さは、図１に示すように、中心部から両端に向かって除々に長くなるように設けてあると好適である。

表面透明シート６Ａと裏面シート６Ｂは、例えばＰＥＴなどの樹脂製で、柔軟性を持つものとし、少なくとも表面透明シート６Ａは透明であるが、使用する太陽電池セル２が両面発電対応の太陽電池セルである場合には、裏面シート６Ｂも透明であると良い。また、セル間タブ３は、金属配線または導電性樹脂などの導電性を持ちつつ柔軟性を有するものである。更に、充填樹脂７は、例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などのように透明で、かつ封止処理後もゴム状の柔軟性を有するものである。

図２は、実施の形態１における図３の太陽電池モジュールを構成する透明曲面基板８である。

透明曲面基板８は、球面や楕円球面の一部を切り出した形状のように、３次元的な曲率を持つ曲面を有している。透明曲面基板８の素材は、透明であれば良く、例えばポリカーボネートのような樹脂でも、ガラスでも良い。

図３は、実施の形態１における太陽電池モジュールの全体図である。

図４Ａは、図３における紙面奥の取出電極４から紙面手前の取出電極４までの断面図である。透明曲面基板８とその下の太陽電池シート１の間を固定用充填樹脂９で満たして、透明曲面基板８と太陽電池シート１を互いに接着している。

ここで固定用充填樹脂９は、透明であるものとする。

図４Ｂは、図３における太陽電池モジュール中央部の紙面左側から右側への断面図である。

なお、図１、図３において、太陽電池シート１および太陽電池モジュールを構成する部材の上下関係や重なり方などが複雑であること、また、実際には透明曲面基板８や固定用充填樹脂９や表面透明シート６Ａが透明であり、それらの裏側に配置されている部材が透けて見えるため、図中である部材が他の部材の紙面裏側に位置していてもその形状輪郭を破線で表すことを省略している。

実施の形態１における太陽電池シート１および太陽電池モジュールを構成する部材の上下関係や重なり方は、図４Ａ、図４Ｂに詳しく図示している。

次に、太陽電池シート１に貫通切り込み１０を形成する意味について説明する。

太陽電池シート１を固定用充填樹脂９により透明曲面基板８に接着固定する際、本来、平面状に構成・封止されている太陽電池シート１を、３次元的な曲面を持つ透明曲面基板８に沿わせようとすると、太陽電池シート１の面内に引っ張りの応力が生じる。その結果、太陽電池シート１の周辺部に撚れや皺が生じるなど外観を損ねたり、また生じた太陽電池シート１の撚れや皺を起点として、透明曲面基板８からの剥がれが発生しやすくなる。その結果、太陽電池モジュールとしての機能面においても不具合が起きることにつながる。

本実施の形態では、太陽電池シート１の太陽電池セル列５の列間に設けられた貫通切り込み１０がわずかに開くことにより、太陽電池シート１を曲面へ沿わせる際の面内引っ張り応力を緩和し、シート部に撚れや皺を生じさせること無く透明曲面基板８へ沿わせることが可能となる。

また、貫通切り込み１０の太陽電池セル列５に沿った長さを、太陽電池シート１の中央部の切り込み長さに比べて両端に向かうに従って、少しづつ長くすることで取出電極４付近のシート撚れや皺の発生も抑制できる。

図３における紙面奥の取出電極４から紙面手前の取出電極４までの方向については、図４Ａに示すように太陽電池セル列５を構成する太陽電池セル２の間の部分で、透明曲面基板８に沿わせることにより発生する曲がりを吸収している。また、図３における太陽電池モジュール中央部の紙面左側から右側への方向については、図４Ｂに示すように隣接する太陽電池セル列５同士が貫通切り込み１０により分離されていることにより、透明曲面基板８に沿わせることにより発生する曲がりを吸収している。

また、透明曲面基板８の曲面へ太陽電池セル２を直貼りせずに、一旦、太陽電池シート１の状態で、仮の太陽電池モジュールを構成してから透明曲面基板８へ貼り付ける構成にする。このような工法により、公知の太陽電池ラミネート技術で太陽電池シート１を作製でき、太陽電池モジュールの信頼性を従来と同等レベルで保証できる。また、太陽電池セル２が所定の箇所に配列された太陽電池シート１を透明曲面基板８へ貼り付けるので、見た目も高品位で、かつ、３次元的な曲面を持つ太陽電池モジュールを工数を要せず容易に作製することもできる。

なお、固定用充填樹脂９は、透明曲面基板８に対して太陽電池シート１が沿うように固定でき、かつ透明曲面基板８の上面側から透明曲面基板８を透過して太陽電池シート１に封入された太陽電池セル２の受光発電面へ到達する光を完全に遮らなければよいので、本実施の形態１のように太陽電池シート１と透明曲面基板８の間を完全に樹脂で充填しなくてもよい。

また、太陽電池シート１と透明曲面基板８の間の一部が充填されている状態でも良い。更に、固定用充填樹脂９の代わりに両面テープなどで太陽電池シート１と透明曲面基板８を接着固定しても良い。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における太陽電池モジュールの全体図である。

なお、実施の形態２において、太陽電池モジュールを構成する太陽電池シート１、透明曲面基板８については、実施の形態１で説明したものと同様であるため、それらについては同じ符号を用い説明を省略する。

図６Ａは、図５における紙面奥の取出電極４から紙面手前の取出電極４までの断面図である。上述の実施の形態１と本実施の形態との相違点は、実施の形態１は、図４Ａにおいて太陽電池シート１と透明曲面基板８を固定用充填樹脂９で接着固定しているのみであるのに対して、本発明実施の形態２では図６Ａにおいて透明曲面基板８と裏面封止シート１１の間に太陽電池シート１が挟まれており、その囲まれた閉空間内を固定用充填樹脂９で満たして、太陽電池シート１を互いに接着固定した状態で封止されている点である。

図６Ｂは、図５における太陽電池モジュール中央部の紙面左側から右側への断面図である。

ここで裏面封止シート１１は、裏面シート６Ｂと同様に、例えばＰＥＴなどの樹脂製で、柔軟性を有するものであるが、使用する太陽電池セル２が両面発電対応の太陽電池セルである場合には、裏面封止シート１１も透明であると良い。なお、取出電極４は、図７のように、裏面封止シート１１の端部から外部へ引き出しても良いし、図８のように裏面封止シート１１に切り込み１２を設けて、切り込み１２から外部へ引き出すようにしても良い。

なお、図５、図７、図８において、実施の形態１で既に説明した内容と同様の理由により、図中である部材が他の部材の紙面裏側に位置していてもその形状輪郭を破線で表すことを省略している。実施の形態２における太陽電池シート１および太陽電池モジュールを構成する部材の上下関係や重なり方は図６Ａ、図６Ｂに詳しい。

図５における紙面奥の取出電極４から紙面手前の取出電極４までの方向については、図６Ａに示すように太陽電池セル列５を構成する太陽電池セル２の間の部分で、透明曲面基板８に沿わせることにより発生する曲がりを吸収している。また、図５における太陽電池モジュール中央部の紙面左側から右側への方向については、図６Ｂに示すように、隣接する太陽電池セル列５同士が貫通切り込み１０により分離されていることにより、透明曲面基板８に沿わせることにより発生する曲がりを吸収している。

また、透明曲面基板８と裏面封止シート１１で太陽電池シート１を挟み込むようにしてその間を固定用充填樹脂９で充填して固定することにより、貫通切り込み１０から透明曲面基板８と反対側へ固定用充填樹脂が垂れたり溢れたりすることなく太陽電池モジュール全体の封止ができる。そのため、容易に太陽電池モジュールの裏側の見た目をきれいな状態で作成することができる。この効果は、例えば太陽電池セル２が両面発電対応の太陽電池セルである場合など、最終製品時に太陽電池モジュール表面だけでなく裏面も直接ユーザの目に触れる用途の場合などに有用である。

また、一旦、太陽電池シート１の形態で仮のモジュールを構成してから透明曲面基板８へ貼り付ける、本発明実施の形態１で説明したのと同様の構成にしているため、本発明実施の形態１で説明したのと同様に、太陽電池モジュールの信頼性を従来と同等レベルで保証でき、製品としての見た目も高品位でかつ３次元的な曲面を持つ太陽電池モジュールを工数をかけず容易に作製できる。

本発明の太陽電池モジュールは、自動車の屋根、外装や建築物の外壁のようなデザイン性の高い球面形状の部材に適用可能であり、特に、美術館などの公共施設の外壁や窓ガラスなどで曲面を有する部材への設置や、自動車の屋根やボンネットやトランク上部やドア、航空機や船舶や鉄道車両の外壁部などへの太陽電池モジュールの設置に適用できる。

１太陽電池シート
２太陽電池セル
３セル間タブ
４取出電極
５太陽電池セル列
６Ａ表面透明シート
６Ｂ裏面シート
７充填樹脂
８透明曲面基板
９固定用充填樹脂
１０貫通切り込み
１１裏面封止シート
１２切り込み

Claims

複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルを電気的に接続するセル間タブと、
前記セル間タブによって接続された複数の太陽電池セルから電力を取り出す取出電極と、
前記複数の太陽電池セル、前記セル間タブ、及び、前記取出電極とを封止する封止樹脂と、
柔軟性を持つ透明シートと、で構成される太陽電池シートを有し、
前記太陽電池シートと曲面形状の基板とからなる陽電池モジュールであって、
前記太陽電池シートのうち、前記複数の太陽電池セルの間であり、かつ、一方向に前記太陽電池シートを貫通する複数本の貫通切込みが形成されており、かつ、前記基板と前記太陽電池シートとが充填樹脂で接着されてなること、
を特徴とする太陽電池モジュール。
貫通切込みは、前記太陽電池シートのうち、
前記太陽電池セル、前記セル間タブ、および、前記取出電極を損傷しない箇所に形成されてなる、請求項１記載の太陽電池モジュール。
前記曲面形状の基板および前記充填樹脂は透明である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
前記貫通切込みの長さにおいて、
前記太陽電池シートの中央部の太陽電池セル列間１に設けた前記貫通切込みの長さをＬ１、
前記太陽電池セル列間１の左右に隣接する太陽電池セル列間２、同２’に設けた前記貫通切込みの長さをそれぞれＬ２、Ｌ２’、
前記太陽電池セル列間２、同２’に対して前記太陽電池セル列間１と逆側の隣接する太陽電池セル列間３、同３’ に設けた前記貫通切込みの長さをそれぞれＬ３、Ｌ３’、
以下同様に前記太陽電池シート中央部から左右周辺部へ設けた複数の前記貫通切込みの長さＬ１、Ｌｎ、Ｌｎ’（ｎ≧２の自然数）の大小関係が、
Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ３≦・・・≦Ｌｎ≦Ｌｎ＋１≦・・・、
Ｌ１≦Ｌ２’≦Ｌ３’≦・・・≦Ｌｎ’≦Ｌｎ＋１’≦・・・、
となる、請求項３記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池モジュールにおいて、
前記曲面形状の基板に前記太陽電池シートを貼り付ける際、裏面封止シートと前記曲面形状の基板で、前記太陽電池シートを挟むようにして、前記裏面封止シートと前記曲面形状の基板の中の空間を前記充填樹脂で満たされるように封止された構造を有する、請求項３記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池モジュールにおいて、
前記曲面形状の基板に前記太陽電池シートを貼り付ける際、裏面封止シートと前記曲面形状の基板で、前記太陽電池シートを挟むようにして、前記裏面封止シートと前記曲面形状の基板の中の空間を前記充填樹脂で満たされるように封止された構造を有する、請求項４記載の太陽電池モジュール。