JP2014107400A

JP2014107400A - 太陽電池パネルおよび太陽電池アレイ

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Publication number: JP2014107400A
Application number: JP2012258953A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 彰清水
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】周囲の環境に係らず、地絡を防止して不具合の発生を回避できる太陽電池パネルを提供する。
【解決手段】太陽電池パネル１は、受光面ガラス１１とセル基板１２とが対向して配置された太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０の端部を保持する枠体２０とで構成され、太陽電池モジュール１０は、セル基板１２に積層された光電変換層１３と、光電変換層１３から受光面ガラス１１を介して枠体２０へ流れるリーク電流Ｌｃを阻害する阻害抵抗層ＲＬとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、受光面ガラスとセル基板とが対向して配置された太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールの端部を保持する枠体とを備える太陽電池パネルおよび太陽電池アレイに関する。

近年、地球環境保護の観点から、様々な地域で太陽光発電システムが利用されているが、太陽電池モジュールにおいては、屋外に設置されるため、優れた出力特性と併せて、風雨などに対する耐候性を確保することが求められてきた。そこで、太陽電池モジュールを固定する枠状フレームにリブを設けることで、力学的強度を向上させた太陽電池パネル（従来例１）が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、従来の太陽電池パネル（従来例１）の概略断面図である。

従来の太陽電池パネル１００ａ（従来例１）では、太陽電池モジュール１１０は、光入射側にガラス板で構成された透光性基板１１２が配置され、透光性基板１１２の裏面側には、電極を含む光電変換層１１３、接着性を有する充填材１１５ａ、および裏面を保護する封止材１１５ｂが順次積層されている。太陽電池モジュール１１０の外縁部は、接着剤１２１を介して枠状フレーム１２０に固定されている。

従来例１では、透光性基板１１２を外部に露出させていたが、風冷強化されたカバーガラスが光入射側にさらに設けられた太陽電池パネル（従来例２）が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

図９は、従来の太陽電池パネル（従来例２）の概略断面図である。

従来の太陽電池パネル１００ｂ（従来例２）では、太陽電池モジュール１１０は、光入射側にソーダ石灰ガラスで構成されたカバーガラス１１１が配置され、カバーガラス１１１の裏面側に透明接着層１１４によって支持基板１１２が接着されている。支持基板１１２の裏面側は、光電変換層１１３が形成されており、充填材１１５ａおよび封止材１１５ｂで封止されている。太陽電池モジュール１１０の外縁部は、接着剤１２１を介して枠状フレーム１２０に固定されている。

特開平１０−２９４４８５号公報特開昭６１−８１６７５号公報

上述した従来例１のように、太陽電池モジュールにおいては、光入射側に設けられた透光性基板１１２に、直に光電変換層１１３を形成するものが多かった。ところで、コストを低減することを考慮すると、透光性基板１１２として安価なソーダ石灰ガラス等を適用する場合があった。本来、ガラスは絶縁性を有するが、高温多湿環境といった特殊な状況では著しく抵抗が下がる場合があり、光電変換層１１３から透光性基板１１２を介して枠状フレーム１２０へ流れるリーク電流Ｌｃが生じる虞があった。

また、図９に示す従来例２においても、透明接着層１１４にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を適用した場合、高温多湿環境で吸湿してＥＶＡの抵抗が低下し、リーク電流Ｌｃが流れやすくなる虞があった。

太陽光発電システムでは、複数の太陽電池モジュールが接続された太陽電池アレイを採用することが多く、太陽電池モジュールの数が増えるにつれて、リーク電流が増加する。太陽光発電システムには、故障等の対策として、地絡電流検出回路が設けられているが、大きなリーク電流が流れたときに、地絡したと地絡電流検出回路が誤認識して、太陽光発電システムの動作を止めてしまうことがある。

これまで、リーク電流によって生じる様々な不具合が報告されてきたが、太陽光発電システムは、比較的低温低湿度の地域に設置されることが多く、リーク電流が微弱なため、不具合の発生率は低かった。しかしながら、近年では、様々な地域に設置されており、周囲の温度および湿度によるリーク電流の増大が無視できなくなっている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、周囲の環境に係らず、地絡を防止して不具合の発生を回避できる太陽電池パネルおよび太陽電池アレイを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池パネルは、受光面ガラスとセル基板とが対向して配置された太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの端部を保持する枠体とを備える太陽電池パネルであって、前記セル基板に積層された光電変換層と、前記光電変換層から前記受光面ガラスを介して前記枠体へ流れるリーク電流を阻害する阻害抵抗層とを備えていることを特徴とする。

この構成によると、阻害抵抗層によってリーク電流を阻害することで、枠体を経由して地面へ流れる対地リーク電流を遮断して地絡を防止することができ、周囲の環境に係らず、地絡を防止して不具合の発生を回避できる太陽電池パネルとすることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記阻害抵抗層は、前記受光面ガラスと前記セル基板との間を封止する絶縁性封止樹脂である構成としてもよい。

この構成によると、絶縁性封止樹脂を阻害抵抗層とすることで、受光面ガラスとセル基板との間の隙間を充填し、対地リーク電流を遮断することができる。また、太陽電池モジュールに設けられた絶縁性封止樹脂が阻害抵抗層を兼ねているので、部材や工程の増加を抑え、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記絶縁性封止樹脂は、低吸湿高抵抗材料で形成されている構成としてもよい。

この構成によると、低吸湿高抵抗材料を用いることで、リーク電流を阻害するための充分な抵抗を確保することができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記低吸湿高抵抗材料は、アイオノマー、シリコーン、またはオレフィン系封止材である構成としてもよい。

この構成によると、周囲の温度や湿度によって、抵抗が変化しない材料であれば、絶縁性に優れた阻害抵抗層とすることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記阻害抵抗層は、前記受光面ガラスまたは前記セル基板の少なくともいずれか一方の面を覆う絶縁膜である構成としてもよい。

この構成によると、リーク電流の経路に絶縁膜を設けることで、対地リーク電流を遮断することができる。また、受光面ガラスまたはセル基板の表面に成膜することで、阻害抵抗層の支持基板などを新たに必要としない構造とし、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記絶縁膜は、前記受光面ガラスと前記セル基板とが互いに対向する面のいずれかに形成されている構成としてもよい。

この構成によると、絶縁膜が太陽電池モジュールの内部に設けられた構造とすることができる。つまり、絶縁膜は、外部に露出しない構造とされているので、風雨などに晒されず、絶縁膜の耐候性を容易に確保することができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記絶縁膜は、前記受光面ガラスの受光面に形成されている構成としてもよい。

この構成によると、絶縁膜を太陽電池モジュールの表面に設けることで、例えば、受光面ガラスとセル基板とを組み合わせた後に絶縁膜を成膜するなど、太陽電池モジュールを製造する工程の自由度を向上させることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記絶縁膜は、酸化珪素またはダイヤモンドライクカーボンで形成されている構成としてもよい。

この構成によると、透光性および絶縁性を有する材料を適用することで、リーク電流を阻害するための充分な抵抗を確保することができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記光電変換層は、前記受光面ガラスと対向する面の反対側の面に設けられ、裏面側封止部で封止されて構成としてもよい。

この構成によると、光電変換層の受光面側にセル基板が設けられているので、太陽電池モジュールの受光面が風圧や積雪などから受ける荷重に対する耐久性や耐候性を向上させることができる。

本発明に係る太陽電池パネルでは、前記光電変換層は、前記受光面ガラスと対向する面に設けられており、前記セル基板は、高抵抗ガラスで形成されている構成としてもよい。

この構成によると、光電変換層が内部に設けられ、受光面ガラスとセル基板とを張り合わせた太陽電池モジュールとすることができ、例えば、発電機能を有する建築材料として適用できる。また、セル基板を高抵抗ガラスとすることで、太陽電池モジュールの裏面側へのリーク電流を遮断することができる。

本発明に係る太陽電池アレイは、本発明に係る太陽電池パネルを備え、前記太陽電池パネルが複数接続されていることを特徴とする。

この構成によると、地絡を防止できる太陽電池モジュールを複数接続することによって、大規模な発電ができる太陽電池アレイを容易に構成することができる。

本発明によると、阻害抵抗層によってリーク電流を阻害することで、枠体を経由して地面へ流れる対地リーク電流を遮断して地絡を防止することができ、周囲の環境に係らず、地絡を防止して不具合の発生を回避できる太陽電池パネルおよび太陽電池アレイとすることができる。

本発明の実施の形態１に係る太陽電池パネルの概略断面図である。裏面側から見た状態の太陽電池パネルを示す平面図である。外周の一部が支持された太陽電池パネルを示す平面図である。本発明の実施の形態２に係る太陽電池パネルの概略断面図である。本発明の実施の形態２に係る太陽電池パネルの変形例１を示す概略断面図である。本発明の実施の形態３に係る太陽電池パネルの概略断面図である。本発明の実施の形態３に係る太陽電池パネルの変形例２を示す概略断面図である。本発明の実施の形態４に係る太陽電池パネルの概略断面図である。本発明の実施の形態５に係る太陽電池パネルの概略断面図である。従来の太陽電池パネル（従来例１）の概略断面図である。従来の太陽電池パネル（従来例２）の概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る太陽電池パネルについて、図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る太陽電池パネルの概略断面図である。なお、図の見易さを考慮して、ハッチングは省略する。

本発明の実施の形態１に係る太陽電池パネル１は、受光面ガラス１１とセル基板１２とが対向して配置された太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０の端部を保持する枠体２０とを備えて構成されている。具体的には、太陽電池モジュール１０は、平面視で矩形状であって、光入射側から、受光面ガラス１１、絶縁性封止樹脂１４Ａ（阻害抵抗層ＲＬ）、セル基板１２、光電変換層１３、裏面側封止樹脂１５ａ、および封止部材１５ｂの順に配置されている。なお、以下では説明の簡略化のため、太陽電池モジュール１０における光入射側（受光面ガラス１１の側）を受光面側と呼び、光入射側の反対側（封止部材１５ｂの側）を裏面側と呼ぶことがある。

受光面ガラス１１は、例えば、白板ガラスで構成されている。なお、太陽電池モジュール１０では、阻害抵抗層ＲＬによって地絡を防止できるため、受光面ガラス１１にソーダ石灰ガラスを適用しても構わない。

絶縁性封止樹脂１４Ａは、例えば、エチレン系アイオノマー（ｉｏｎｏｍｅｒ：ＩＯ）を使用したアイオノマー樹脂シートで形成されている。アイオノマー樹脂シートを加圧した状態で加熱することによって、受光面ガラス１１およびセル基板１２を接着する絶縁性封止樹脂１４Ａとなる。つまり、絶縁性封止樹脂１４Ａを低吸湿高抵抗材料で形成することによって、光電変換層１３から受光面ガラス１１を介して枠体２０へ流れるリーク電流Ｌｃを阻害する阻害抵抗層ＲＬとすることができる。

阻害抵抗層ＲＬは、リーク電流Ｌｃを阻害するために、抵抗が１０ＭΩ・ｍ²であることが望ましいが、抵抗を４０ＭΩ・ｍ²とすることでさらに確実にリーク電流Ｌｃを阻害することができる。本実施の形態では、絶縁性封止樹脂１４Ａは、厚さが０．４ｍｍであって、体積抵抗率が１．０×１０¹⁷Ω・ｍである。従って、絶縁性封止樹脂１４Ａは、厚さが０．４ｍｍの場合、体積抵抗率が１．０×１０¹³Ω・ｍ以上とされている。

従来、ＥＶＡは、封止樹脂の材料として用いられているが、高温高湿環境では、体積抵抗率が１．０×１０¹³Ω・ｍを下回る場合があり、充分な絶縁性を確保することができない。しかしながら、アイオノマーなどの低吸湿高抵抗材料では、高温高湿環境でも体積抵抗率が１．０×１０¹⁵Ω・ｍを超えており、充分な抵抗を確保することができる。

なお、絶縁性封止樹脂１４Ａは、シリコーンまたはオレフィン系封止材で形成されていてもよい。上述したように、アイオノマー等の低吸湿高抵抗材料を適用することで、リーク電流Ｌｃを阻害するための充分な抵抗を確保することができる。

セル基板１２は、例えば、ガラス基板で構成され、透光性を有する。

光電変換層１３は、既存の方法でセル基板１２に積層されており、例えば、シリコン系薄膜太陽電池であって、太陽電池モジュール１０に入射した光を電力に変換する。そして、光電変換層１３は、受光面ガラス１１と対向する面の反対側の面（セル基板１２の裏面側の面）に設けられており、裏面側封止部１５（裏面側封止樹脂１５ａおよび封止部材１５ｂ）で封止されている。具体的には、光電変換層１３は、受光面側から順に、酸化亜鉛などで形成された表面電極、短波長の光を電力に変換するアモルファスシリコンセル（短波長変換層）、長波長の光を電力に変換する微結晶セル（長波長変換層）、および銀などで形成された裏面電極を積層して形成されている。つまり、本実施の形態において、光電変換層１３は、表面電極がセル基板１２に接している。表面電極および裏面電極には、図示しない配線が接続され、太陽電池モジュール１０の外部に導出された配線は、後述する端子ボックス３０（図２Ａおよび図２Ｂ参照）に接続されている。

裏面側封止樹脂１５ａは、例えば、ＥＶＡが用いられた封止樹脂シートで形成されている。封止樹脂シートを加圧した状態で加熱することによって、セル基板１２および封止部材１５ｂを接着する裏面側封止樹脂１５ａとなる。

封止部材１５ｂには、例えば、ＰＥＴ／アルミニウム／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）の積層フィルムが用いられている。なお、封止部材１５ｂにガラス基板を用いてもよい。裏面側封止樹脂１５ａと封止部材１５ｂとを併せた裏面側封止部１５によって光電変換層１３を封止することで、裏面側へのリーク電流を阻害することができる。

枠体２０は、例えば、アルミニウムなどの金属で形成され、太陽電池モジュール１０の端部が挿入される枠体溝部２０ａが設けられた断面コ字状に形成されており、挿入された端部を枠体挟持部２０ｂで挟持して太陽電池モジュール１０を保持する。太陽電池モジュール１０は、緩衝材２１を介して枠体２０に保持されている。緩衝材２１は、例えば、ブチルゴム系接着剤などの流動性を有する材料で形成され、固化させることによって太陽電池モジュール１０の端部を封止する緩衝材２１となる。なお、本実施の形態では、緩衝材２１は、枠体溝部２０ａから一部はみ出しているが、これに限定されず、枠体溝部２０ａに充填する接着材の量を調整することによって、緩衝材２１が枠体溝部２０ａからはみ出さない構造とすることができる。

上述したように、本発明の実施の形態１に係る太陽電池パネル１は、受光面ガラス１１とセル基板１２とが対向して配置された太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０の端部を保持する枠体２０と、セル基板１２に積層された光電変換層１３と、光電変換層１３から受光面ガラス１１を介して枠体２０へ流れるリーク電流Ｌｃを阻害する阻害抵抗層ＲＬとを備えている。

この構成によると、阻害抵抗層ＲＬによってリーク電流Ｌｃを阻害することで、枠体２０を経由して地面へ流れる対地リーク電流を遮断して地絡を防止することができる。本来、ガラスは絶縁性を有するが、高温多湿環境といった特殊な状況では著しく抵抗が下がる場合があり、受光面ガラスを介してリーク電流が流れる虞があった。また、セル基板などを封止する封止樹脂においても、高温多湿環境では吸湿して抵抗が低下し、リーク電流が流れやすくなる虞があった。そこで、阻害抵抗層ＲＬを設けることで、周囲の環境に係らず、地絡を防止して不具合の発生を回避できる太陽電池パネル１とすることができる。

本実施の形態において、阻害抵抗層ＲＬは、受光面ガラス１１とセル基板１２との間を封止する絶縁性封止樹脂１４Ａである。つまり、絶縁性封止樹脂１４Ａを阻害抵抗層ＲＬとすることで、受光面ガラス１１とセル基板１２との間の隙間を充填し、対地リーク電流を遮断することができる。また、太陽電池モジュール１０に設けられた絶縁性封止樹脂１４Ａが阻害抵抗層ＲＬを兼ねているので、部材や工程の増加を抑え、低コスト化を図ることができる。

また、光電変換層１３の受光面側にセル基板１２が設けられているので、太陽電池モジュール１０の受光面が風圧や積雪などから受ける荷重に対して、光電変換層１３がセル基板１２によって保護され、耐久性や耐候性を向上させることができる。

本実施の形態では、枠体２０は、太陽電池モジュール１０の外周全体を支持する構成とされている。次に、平面視における枠体２０の構成について説明する。

図２Ａは、裏面側から見た状態の太陽電池パネルを示す平面図である。

枠体２０は、太陽電池モジュール１０の外周全体を支持する構成とされている。枠体２０は、４つに分割されており、それぞれが太陽電池モジュール１０の一側縁を挟持し、太陽電池モジュール１０の角で組み合わせられる。

太陽電池モジュール１０の裏面には、光電変換層１３と配線を介して接続された端子ボックス３０が取り付けられている。端子ボックス３０を介して複数の太陽電池パネル１を接続することで、太陽電池アレイを構成することができる。つまり、地絡を防止できる太陽電池モジュール１０を複数接続することによって、大規模な発電ができる太陽電池アレイを容易に構成することができる。

本実施の形態では、枠体２０は、太陽電池モジュール１０の外周全体を支持する構成としたが、これに限定されず、外周の一部を支持する構成としてもよい。

図２Ｂは、外周の一部が支持された太陽電池パネルを示す平面図である。

図２Ｂに示す枠体２０は、４つのクリップ２０ｃを備える構成とされ、それぞれのクリップ２０ｃが太陽電池モジュール１０の角近傍を支持する構成とされている。太陽電池モジュール１０の裏面には、光電変換層１３と配線を介して接続された端子ボックス３０が取り付けられている。なお、クリップ２０ｃは、図１に示す枠体２０と同様の断面形状であって、枠体溝部２０ａおよび枠体挟持部２０ｂが設けられている。また、これに限定されず、太陽電池モジュール１０の角以外の部分を支持する構成としてもよいし、クリップ２０ｃの数を適宜変更してもよい。

＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係る太陽電池パネルの概略断面図である。なお、図の見易さを考慮して、ハッチングは省略する。また、実施の形態１と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の実施の形態２に係る太陽電池パネル２は、実施の形態１に対して、光電変換層１３が設けられている位置が異なる。実施の形態２では、太陽電池モジュール１０は、光入射側から、受光面ガラス１１、絶縁性封止樹脂１４Ａ（阻害抵抗層ＲＬ）、光電変換層１３、セル基板１２、裏面側封止樹脂１５ａ、および封止部材１５ｂの順に配置されている。

上述したように、光電変換層１３は、セル基板１２の受光面ガラス１１と対向する面（セル基板１２の受光面側の面）に設けられている。光電変換層１３は、受光面側から順に、表面電極、アモルファスシリコンセル、微結晶セル、および裏面電極を積層して形成されている。つまり、本実施の形態において、光電変換層１３は、裏面電極がセル基板１２に接している。

なお、実施の形態２では、光電変換層１３は、受光面ガラス１１とセル基板１２との間に配置され、絶縁性封止樹脂１４Ａによって封止されているため、裏面側封止部１５を備えない構造としてもよい。次に、裏面側封止部１５を備えない構造とした本実施の形態の変形例１について説明する。

図４は、本発明の実施の形態２に係る太陽電池パネルの変形例１を示す概略断面図である。

変形例１では、太陽電池モジュール１０は、光入射側から、受光面ガラス１１、絶縁性封止樹脂１４Ａ（阻害抵抗層ＲＬ）、光電変換層１３、およびセル基板１２の順に配置されている。つまり、実施の形態２に対して、裏面側封止部１５（裏面側封止樹脂１５ａおよび封止部材１５ｂ）を備えないことが異なる。ところで、裏面側封止部１５を備えない構造とした場合、セル基板１２が露出されており、光電変換層１３からセル基板１２を介して枠体２０へ流れる裏面側リーク電流ＢＬｃが生じる虞がある。

そこで、変形例１では、セル基板１２は、高抵抗ガラスで形成されている。この構成によると、光電変換層１３が内部に設けられ、受光面ガラス１１とセル基板１２とを張り合わせた太陽電池モジュール１０とすることができ、例えば、発電機能を有する建築材料として適用できる。また、セル基板１２を高抵抗ガラスとすることで、太陽電池モジュール１０の裏面側へのリーク電流（裏面側リーク電流ＢＬｃ）を遮断することができる。なお、高抵抗ガラスは、石英ガラスまたは無アルカリガラスで形成されており、実使用温度（６０〜８０℃）における体積抵抗率が１０¹³Ω・ｍ以上であることが望ましい。

＜実施の形態３＞
図５Ａは、本発明の実施の形態３に係る太陽電池パネルの概略断面図である。なお、図の見易さを考慮して、ハッチングは省略する。また、実施の形態１および実施の形態２と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の実施の形態３に係る太陽電池パネル３は、受光面ガラス１１とセル基板１２とが対向して配置された太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０の端部を保持する枠体２０とを備えて構成されている。具体的には、太陽電池モジュール１０は、平面視で矩形状であって、光入射側から、受光面ガラス１１、絶縁膜１６（阻害抵抗層ＲＬ）、受光面側封止樹脂１４Ｂ、セル基板１２、光電変換層１３、裏面側封止樹脂１５ａ、および封止部材１５ｂの順に配置されている。

絶縁膜１６は、例えば、酸化珪素やダイヤモンドライクカーボンなどの絶縁性を有する材料で形成された薄膜であって、スパッタリング、ＣＶＤ、ゾルゲル法、および印刷などの既存の方法で成膜されており、受光面ガラス１１のセル基板１２と対向する面（受光面ガラス１１の封止面１１ｒ）に設けられている。つまり、本実施の形態では、絶縁膜１６は、光電変換層１３から受光面ガラス１１を介して枠体２０へ流れるリーク電流Ｌｃを阻害する阻害抵抗層ＲＬであって、厚さが０．４μｍであり、体積抵抗率は１．０×１０¹⁷Ω・ｍである。なお、阻害抵抗層ＲＬの体積抵抗率は、１．０×１０¹⁶Ω・ｍ以上であることが望ましい。

阻害抵抗層ＲＬは、リーク電流Ｌｃを阻害するために、抵抗が１０ＭΩ・ｍ²であることが望ましいが、抵抗を４０ＭΩ・ｍ²とすることでさらに確実にリーク電流Ｌｃを阻害することができる。

受光面側封止樹脂１４Ｂは、例えば、ＥＶＡが用いられた封止樹脂シートで形成されている。封止樹脂シートを加圧した状態で加熱することによって、受光面ガラス１１およびセル基板１２を接着する受光面側封止樹脂１４Ｂとなる。

光電変換層１３は、既存の方法でセル基板１２に積層されており、例えば、シリコン系薄膜太陽電池であって、太陽電池モジュール１０に入射した光を電力に変換する。そして、光電変換層１３は、受光面ガラス１１と対向する面の反対側の面（セル基板１２の裏面側の面）に設けられており、裏面側封止部１５（裏面側封止樹脂１５ａおよび封止部材１５ｂ）で封止されている。具体的には、光電変換層１３は、受光面側から順に、酸化亜鉛などで形成された表面電極、短波長の光を電力に変換するアモルファスシリコンセル（短波長変換層）、長波長の光を電力に変換する微結晶セル（長波長変換層）、および銀などで形成された裏面電極を積層して形成されている。つまり、本実施の形態において、光電変換層１３は、表面電極がセル基板１２に接している。表面電極および裏面電極には、図示しない配線が接続され、太陽電池モジュール１０の外部に導出された配線は、上述した端子ボックス３０（図２Ａおよび図２Ｂ参照）に接続されている。

裏面側封止樹脂１５ａは、上述した受光面側封止樹脂１４Ｂと同様に、例えば、ＥＶＡが用いられた封止樹脂シートで形成されている。封止樹脂シートを加圧した状態で加熱することによって、セル基板１２および封止部材１５ｂを接着する裏面側封止樹脂１５ａとなる。

枠体２０は、太陽電池モジュール１０の外周全体を支持する構成としてもよく、また、太陽電池モジュール１０の外周の一部を支持する構成としてもよい。平面視における枠体２０の構成については、実施の形態１と同様に、図２Ａおよび図２Ｂに示す構成を適宜選択すればよく、説明は省略する。

なお、絶縁膜１６は、図５Ｂに示すように、セル基板１２の受光面ガラス１１と対向する面（基板上面１２ｆ）に設けてもよい。つまり、阻害抵抗層ＲＬは、受光面ガラス１１またはセル基板１２の少なくともいずれか一方の面を覆う絶縁膜１６であればよい。この構成によると、リーク電流Ｌｃの経路に絶縁膜１６を設けることで、対地リーク電流を遮断することができる。また、受光面ガラス１１またはセル基板１２の表面に成膜することで、阻害抵抗層ＲＬの支持基板などを新たに必要としない構造とし、低コスト化を図ることができる。

上述したように、絶縁膜１６は、受光面ガラス１１とセル基板１２とが互いに対向する面のいずれかに形成されていることで、絶縁膜１６が太陽電池モジュール１０の内部に設けられた構造とすることができる。つまり、絶縁膜１６は、外部に露出しない構造とされているので、風雨などに晒されず、絶縁膜１６の耐候性を容易に確保することができる。

＜実施の形態４＞
図６は、本発明の実施の形態４に係る太陽電池パネルの概略断面図である。なお、図の見易さを考慮して、ハッチングは省略する。また、実施の形態１ないし実施の形態３と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の実施の形態４に係る太陽電池パネル４は、実施の形態３に対して、絶縁膜１６が設けられている位置が異なる。実施の形態４では、太陽電池モジュール１０は、光入射側から、絶縁膜１６（阻害抵抗層ＲＬ）、受光面ガラス１１、受光面側封止樹脂１４Ｂ、セル基板１２、光電変換層１３、裏面側封止樹脂１５ａ、および封止部材１５ｂの順に配置されている。

上述したように、絶縁膜１６は、受光面ガラス１１の受光面１１ｆに形成されている。つまり、絶縁膜１６を太陽電池モジュール１０の表面に設けることで、例えば、受光面ガラス１１とセル基板１２とを組み合わせた後に絶縁膜１６を成膜するなど、太陽電池モジュール１０を製造する工程の自由度を向上させることができる。

＜実施の形態５＞
図７は、本発明の実施の形態５に係る太陽電池パネルの概略断面図である。なお、図の見易さを考慮して、ハッチングは省略する。また、実施の形態１ないし実施の形態４と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の実施の形態５に係る太陽電池パネル５は、実施の形態３に対して、光電変換層１３が設けられている位置が異なり、裏面側封止部１５（裏面側封止樹脂１５ａおよび封止部材１５ｂ）を備えないことが異なる。実施の形態５では、太陽電池モジュール１０は、光入射側から、受光面ガラス１１、絶縁膜１６（阻害抵抗層ＲＬ）、受光面側封止樹脂１４Ｂ、光電変換層１３、およびセル基板１２の順に配置されている。

光電変換層１３は、セル基板１２の受光面ガラス１１と対向する面（セル基板１２の受光面側の面）に設けられている。光電変換層１３は、受光面側から順に、表面電極、アモルファスシリコンセル、微結晶セル、および裏面電極を積層して形成されている。つまり、本実施の形態において、光電変換層１３は、裏面電極がセル基板１２に接している。

セル基板１２は、高抵抗ガラスで形成されている。この構成によると、光電変換層１３が内部に設けられ、受光面ガラス１１とセル基板１２とを張り合わせた太陽電池モジュール１０とすることができ、例えば、発電機能を有する建築材料として適用できる。また、セル基板１２を高抵抗ガラスとすることで、太陽電池モジュール１０の裏面側へのリーク電流（裏面側リーク電流ＢＬｃ）を遮断することができる。なお、高抵抗ガラスは、石英ガラスまたは無アルカリガラスで形成されており、実使用温度（６０〜８０℃）における体積抵抗率が１０¹³Ω・ｍ以上であることが望ましい。

実施の形態５では、絶縁膜１６は、受光面ガラス１１の封止面１１ｒに設けられていたが、これに限定されず、絶縁膜１６を設ける位置を変更してもよく、例えば、上述した図５Ｂおよび図６に示すように、絶縁膜１６をセル基板１２の基板上面１２ｆや受光面ガラス１１の受光面１１ｆに設けてもよい。

また、実施の形態３ないし実施の形態５では、絶縁膜１６は、受光面１１ｆ、封止面１１ｒ、および基板上面１２ｆのうちいずれか１箇所に設けられていたが、これに限定されず、受光面１１ｆ、封止面１１ｒ、および基板上面１２ｆのうち複数箇所に絶縁膜１６が設けられた構造としてもよい。つまり、複数の阻害抵抗層ＲＬを設けることで、さらに太陽電池モジュール１０を高抵抗化することができ、確実にリーク電流Ｌｃを遮断することができる。

さらに、実施の形態３ないし実施の形態５では、受光面側封止樹脂１４Ｂは、ＥＶＡが用いられた封止樹脂シートで形成されていたが、アイオノマー樹脂シートで形成してもよい。つまり、受光面側封止樹脂１４Ｂに換えて絶縁性封止樹脂１４Ａを適用することで、複数の阻害抵抗層ＲＬを備える太陽電池モジュール１０としてもよい。

上述したように、太陽電池アレイは、実施の形態１ないし実施の形態５に係る太陽電池パネル１〜５を複数接続した構成とされている。ここで、接続する太陽電池パネル１〜５の数を増加させると、それぞれの太陽電池パネル１〜５におけるリーク電流が重畳されるため、太陽電池アレイにおけるリーク電流が増大する。ところで、太陽電池アレイには、故障等の対策として地絡電流検出回路を設けることが望ましいが、過剰なリーク電流が流れた場合、地絡電流検出回路によって地絡が発生したと誤認識され、動作を停止させる虞がある。そこで、本実施の形態では、太陽電池モジュール１０を高抵抗化してリーク電流を低減させることで、地絡電流検出回路の誤認識による異常停止を防止している。太陽電池アレイの具体的な仕様は、例えば、出力が１ＭＷｐであり、変換効率が１０％であり、許容リーク電流が１Ａとしたとき、必要抵抗が１０ＭΩ・ｍ²である。

また、薄膜太陽電池モジュールの規格であるＩＥＣ６１６４６では、室温で湿度が７５％ＲＨ以下のとき、抵抗が４０ＭΩ・ｍ²以上であることが要求されているが、実際には、高温高湿の環境（例えば、温度が６０℃以上であり、湿度が８０％ＲＨ以上のとき）でも、同様の抵抗を実現できることが望ましい。

なお、今回開示した実施の形態は全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、上記した実施の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および範囲内での全ての変更が含まれる。

１、２、３、４、５太陽電池パネル
１０太陽電池モジュール
１１受光面ガラス
１１ｆ受光面
１１ｒ封止面
１２セル基板
１３光電変換層
１４Ａ絶縁性封止樹脂
１５裏面側封止部
１５ａ裏面側封止樹脂
１５ｂ封止部材
１６絶縁膜
２０枠体
２１緩衝材
Ｌｃリーク電流
ＲＬ阻害抵抗層

Claims

受光面ガラスとセル基板とが対向して配置された太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの端部を保持する枠体とを備える太陽電池パネルであって、
前記セル基板に積層された光電変換層と、
前記光電変換層から前記受光面ガラスを介して前記枠体へ流れるリーク電流を阻害する阻害抵抗層とを備えていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項１に記載の太陽電池パネルであって、
前記阻害抵抗層は、前記受光面ガラスと前記セル基板との間を封止する絶縁性封止樹脂であること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項２に記載の太陽電池パネルであって、
前記絶縁性封止樹脂は、低吸湿高抵抗材料で形成されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項３に記載の太陽電池パネルであって、
前記低吸湿高抵抗材料は、アイオノマー、シリコーン、またはオレフィン系封止材であること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項１に記載の太陽電池パネルであって、
前記阻害抵抗層は、前記受光面ガラスまたは前記セル基板の少なくともいずれか一方の面を覆う絶縁膜であること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項５に記載の太陽電池パネルであって、
前記絶縁膜は、前記受光面ガラスと前記セル基板とが互いに対向する面のいずれかに形成されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項５に記載の太陽電池パネルであって、
前記絶縁膜は、前記受光面ガラスの受光面に形成されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項５から請求項７までのいずれか１つに記載の太陽電池パネルであって、
前記絶縁膜は、酸化珪素またはダイヤモンドライクカーボンで形成されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の太陽電池パネルであって、
前記光電変換層は、前記受光面ガラスと対向する面の反対側の面に設けられ、裏面側封止部で封止されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の太陽電池パネルであって、
前記光電変換層は、前記受光面ガラスと対向する面に設けられており、
前記セル基板は、高抵抗ガラスで形成されていること
を特徴とする太陽電池パネル。
請求項１から請求項１０までのいずれか１つに記載の太陽電池パネルを備える太陽電池アレイであって、
前記太陽電池パネルが複数接続されていること
を特徴とする太陽電池アレイ。