JP2014179513A - Solar battery module and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に係り、特に複数の太陽電池セルが樹脂封止された太陽電池モジュールにおいて、特に太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に入射した光を有効に利用することで発電効率を高める構造に関する。 The present invention relates to a solar battery module and a method for manufacturing the same, and in particular, in a solar battery module in which a plurality of solar battery cells are resin-sealed, particularly, the light incident on the gap between the solar battery cell and the solar battery cell is effectively used. This relates to a structure that increases power generation efficiency.
結晶系シリコンを基板として用いた太陽電池セルは一般に0.1mm〜0.3mmの厚さにて作製されており物理的衝撃に弱い。そのため、太陽電池モジュールでは、太陽電池セルへの物理的衝撃の緩衝のため、受光面側にガラス等の透光性基板が配置されるとともに、太陽電池セルの受光面側及び裏面側には封止材が充填されている。通常、太陽電池セルの受光面側に0.4mm〜1.0mm厚の受光面側封止材、裏面側に0.4mm〜1.0mm厚の裏面側封止材が設けられている。裏面側封止材の裏面側には絶縁性を保つためにさらにバックシートが設けられている。 Solar cells using crystalline silicon as a substrate are generally produced with a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm and are vulnerable to physical impact. Therefore, in the solar cell module, a light-transmitting substrate such as glass is disposed on the light-receiving surface side for buffering physical impact on the solar cell, and sealed on the light-receiving surface side and the back surface side of the solar cell. Stop material is filled. Usually, a light receiving surface side sealing material having a thickness of 0.4 mm to 1.0 mm is provided on the light receiving surface side of the solar battery cell, and a back surface side sealing material having a thickness of 0.4 mm to 1.0 mm is provided on the back surface side. A back sheet is further provided on the back side of the back side sealing material in order to maintain insulation.
太陽電池モジュールでは、太陽電池セル同士をリード線で直列接続するため、そのリード線の引廻しのために、複数並べて設けられた太陽電池セルと太陽電池セルは、一般に2mm〜4mmの隙間をもつ。太陽電池セル受光面以外に照射された光は、この隙間を通過してバックシートで反射して透光性基板に当たることで再反射し、太陽電池セルの受光面に照射される。すなわち、バックシートの受光面側は散乱反射するようにチタン白(二酸化チタン)等の着色剤が含まれており、太陽電池セル相互間の隙間部分に透光性基板に垂直に入射した光は、透光性基板と封止材とを直進しバックシートで散乱反射する。そして、このバックシートで散乱反射された光は、空気層と透光性基板の界面に入射角をもって入射し、一部の光は、空気層と透光性基板の界面で反射し、太陽電池セルの受光面に照射される。この光も発電に寄与する。 In a solar cell module, solar cells are connected in series with lead wires, so that a plurality of solar cells arranged side by side and the solar cells have a gap of 2 mm to 4 mm for routing the lead wires. . The light irradiated to other than the solar cell light receiving surface passes through this gap, is reflected by the back sheet, hits the translucent substrate, is reflected again, and is applied to the light receiving surface of the solar cell. That is, the light receiving surface side of the back sheet contains a colorant such as titanium white (titanium dioxide) so as to be scattered and reflected, and the light vertically incident on the translucent substrate in the gap portion between the solar cells is The light-transmitting substrate and the sealing material go straight and are scattered and reflected by the back sheet. The light scattered and reflected by the back sheet enters the interface between the air layer and the translucent substrate with an incident angle, and a part of the light is reflected at the interface between the air layer and the translucent substrate. Irradiates the light receiving surface of the cell. This light also contributes to power generation.
しかしながら、バックシートの散乱反射面が太陽電池セルの受光面に対して、奥側にあるため、太陽電池セルの裏面に照射される成分が発電に寄与しないという問題があった。これに対して、従来、太陽電池セルと太陽電池セルの隙間に入射した光を有効に利用するため、太陽電池セル裏面側の封止材に、チタン白(二酸化チタン)等の着色剤を配合し、太陽電池セルの受光面と同一の平面に散乱反射面を形成する技術も開示されている(例えば特許文献1)。この構成により、光の利用効率を高め、太陽電池の発電効率を向上させるとされている。 However, since the scattering reflection surface of the back sheet is on the back side with respect to the light receiving surface of the solar battery cell, there is a problem that the component irradiated on the back surface of the solar battery cell does not contribute to power generation. On the other hand, conventionally, a coloring agent such as titanium white (titanium dioxide) is added to the sealing material on the back side of the solar battery cell in order to effectively use the light incident on the gap between the solar battery cell. And the technique which forms a scattering reflection surface in the same plane as the light-receiving surface of a photovoltaic cell is also disclosed (for example, patent document 1). With this configuration, it is said that the light use efficiency is increased and the power generation efficiency of the solar cell is improved.
また、隣接する太陽電池セル相互間の隙間部分の透光性基板と樹脂封止層との間に、透光性基板あるいは樹脂封止層と屈折率が異なり、断面が裏面側に凸とした屈折層を形成する技術も開示されている(例えば特許文献2)。この構成により、隙間部分に入射した光を屈折させ、直接太陽電池セルの受光面に導光する効果を得ることができるとされている。 In addition, the refractive index is different from that of the light-transmitting substrate or the resin sealing layer between the light-transmitting substrate and the resin sealing layer in the gap portion between adjacent solar cells, and the cross section is convex on the back surface side. A technique for forming a refractive layer is also disclosed (for example, Patent Document 2). With this configuration, it is supposed that the effect of refracting the light incident on the gap portion and directly guiding it to the light receiving surface of the solar battery cell can be obtained.
また、太陽電池モジュールのラミネート時の位置ずれやセル割れを抑制するために、裏面側封止材の内、セル領域に相当する領域に、位置決め用の凹部を設けた太陽電池モジュール用封止材も検討されている(例えば特許文献3)。また、この特許文献3では、周囲の設置環境に合わせ裏面側封止材を白色等に着色しても良いとの記載もある。
In addition, in order to suppress misalignment and cell cracking during lamination of the solar cell module, the solar cell module sealing material provided with a positioning recess in the region corresponding to the cell region in the back surface side sealing material Have also been studied (for example, Patent Document 3). Further, this
しかしながら、上記従来の特許文献1の技術によれば、太陽電池セル相互間の隙間部分に入射した光は、直接太陽電池セルの受光面に入射することなく、透光性基板と空気の界面からの反射光のみが発電に寄与することとなる。ここで、太陽電池セル裏面側の封止材表面の散乱光は、反射角が0°近傍の反射成分が比較的多くなる。界面での反射率は、屈折率差とともに、入射角の大きさに依存するため、多くの光が、透光性基板と空気の界面で反射せず、外部へと放射するため、光の利用効率が低く、発電効率の向上において十分なものではなかった。
However, according to the technique of the above-mentioned
一方、特許文献2の技術によれば、太陽電池セル相互間の隙間部分に入射した光の一部は、直接太陽電池セルの受光面に入射するものの、透光性基板と屈折率層で屈折率差があるため、その界面で入射光が反射し、再び直進して透光性性基板側外部へ放出される。したがって、光の利用効率が低く、発電効率の向上において十分なものではなかった。
On the other hand, according to the technique of
さらには、特許文献3のような、位置決め、セル割れ抑制を目的とした、セル領域に相当する部分に凹部を設けた太陽電池モジュール用封止材を用いると、結果としてセル間領域で突出することになる凸部の高さが、太陽電池セルの厚みよりも大きくなる。このため、ラミネート後の裏面側封止材は、太陽電池セルの受光面の一部を覆ってしまい、むしろ光の利用効率が低くなるという問題があった。また、凸部の高さを太陽電池セルよりも小さくすると、特許文献1の太陽電池モジュールと同様の構造になり、光の利用効率が低く、発電効率の向上において十分なものではなかった。
Furthermore, if the sealing material for solar cell modules which provided the recessed part in the part equivalent to a cell area | region for the purpose of positioning and cell crack suppression like
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池セル相互間の隙間部分に入射した光の利用効率を高め、太陽電池モジュールの発電効率を向上することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at improving the utilization efficiency of the light which injected into the clearance gap part between photovoltaic cells, and improving the electric power generation efficiency of a photovoltaic module.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、透光性基板と、受光面側封止材と、リード線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、裏面側封止材と、バックシートとが順次積層され、樹脂封止された太陽電池モジュールであって、前記バックシートと前記太陽電池セルの間に配される裏面側封止材が、前記受光面側封止材に対して散乱性の界面を形成するように屈折率の異なる材料からなり、前記複数の太陽電池セルのセル間領域で、前記裏面側封止材が前記太陽電池セルの受光面よりも光入射側に突出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a plurality of solar cells that are connected by a translucent substrate, a light-receiving surface side sealing material, and lead wires and arranged on the same surface. And a back surface side sealing material and a back sheet are sequentially laminated and resin-sealed solar cell module, and the back surface side sealing material disposed between the back sheet and the solar cells, It is made of a material having a different refractive index so as to form a scattering interface with respect to the light receiving surface side sealing material, and the back surface side sealing material is the solar cell in the inter-cell region of the plurality of solar cells. It projects from the light receiving surface to the light incident side.
本発明によれば、複数の太陽電池セルの間隙領域において、太陽電池セルの受光面に一致する平面よりも光入射側に散乱層が凸に形成されているので、散乱層で反射した入射光が、透光性基板表面の反射を介することなく太陽電池セル受光面に侵入する成分を得ることができる。そして、透光性基板表面への入射角を大きくすることができるため透光性基板表面での反射率を高めることができ、光の利用効率を高めることができ、発電効率が向上するという効果を奏する。 According to the present invention, in the gap region between the plurality of solar cells, the scattering layer is convexly formed on the light incident side with respect to the plane coincident with the light receiving surface of the solar cells, so that the incident light reflected by the scattering layer However, the component which penetrate | invades into a photovoltaic cell light-receiving surface can be obtained, without passing through the reflection of the translucent substrate surface. And since the incident angle to the translucent substrate surface can be increased, the reflectance on the translucent substrate surface can be increased, the light utilization efficiency can be increased, and the power generation efficiency is improved. Play.
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。 Embodiments of a solar cell module and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.
実施の形態1.
図1−1及び図1−2は、この発明に係わる実施の形態1の太陽電池モジュールのセル間領域付近の断面図である。図1−1は、リード線4を含まない断面で切った図であり、図1−2は、リード線4を含む断面で切った図である。また、図2−1〜図2−3はこの発明に係わる実施の形態1の太陽電池モジュールの要部を示す図である。図2−1はこの太陽電池モジュールの封止材を除いた状態を示す要部拡大斜視図、図2−2はこの太陽電池モジュールの一部破断斜視図、図2−3はストリングSの拡大斜視図である。図1−1及び図1−2は、図2−1のA−A断面及びB−B断面に相当する。図1−1及び図1−2において、太陽電池モジュール50は、受光面側から、ガラス等の透光材からなる透光性基板1と、透光性樹脂からなる受光面側封止材2と、複数の太陽電池セル3と、裏面側封止材5と、耐候性に優れたバックシート6とが、この順で積層されて構成されている。そして裏面側封止材5が受光面側封止材2よりも高屈折率を有する材料からなり、セル間領域10において、太陽電池セル3の受光面よりも光入射側に突出したことを特徴とする。つまりセル間領域10で裏面側封止材5が、太陽電池セル3よりも突出した凸部11を構成し、セル間領域10に入射し、この裏面側封止材5の凸部11との界面で反射した光を太陽電池セル3に導くようにしたことを特徴とする。ここで図2−1に示すように、これら複数の太陽電池セル3は、リード線4で5個ずつ直列接続され、ストリングSを構成し、このストリングSが3個並置されてマトリクス状のセル配列を構成している。太陽電池セル3は受光面側電極3a及び裏面電極3bを有しており、この受光面側電極3a及び裏面電極3bにリード線4がはんだ接合により接続されている。なお、受光面側封止材2と裏面側封止材5は、熱処理により一体となり、太陽電池セル3を樹脂封止して樹脂封止層を形成する。このような構成の積層体の外周縁部が全周にわたって外枠7で覆われて、図2−2に一部破断斜視図を示すように、太陽電池モジュール50が作製される。
FIGS. 1-1 and 1-2 are sectional views of the vicinity of the inter-cell region of the solar cell module according to
なおリード線4が横切るセル間領域10は、図1−2に示すように、太陽電池セル3の受光面と同一の平面よりも白色無機顔料を含む裏面側封止材5をバックシート6側に配置している。そして、リード線4が横切らないセル間領域10のみで光入射側に凸となるように白色無機顔料を分散させた裏面側封止材5が配されており、散乱性の界面を形成している。この構成により、リード線4に応力が加わりにくくなり、太陽電池モジュールの信頼性が向上する。
In addition, as shown in FIG. 1-2, the inter-cell area |
透光性基板1には、ガラス材或いはポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。さらにガラス材としては、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられ、一般的には厚さ3mm〜4mm程度の白板強化ガラスが多く使用されている。一方、ポリカーボネート樹脂については、厚みが5mm程度のものが多く使用されている。
For the
受光面側封止材2には、透光性、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられ、エチレンビニルアセテート(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂材が好適である。そして、シート状形態、もしくは液状形態のものを、溶融、硬化することにより、樹脂封止層を形成する。
The light-receiving surface
太陽電池セル3は、厚み0.1mm〜0.3mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなり、マトリクス状に並ぶ。太陽電池セル3内部にはpn接合が形成され、その受光面と裏面には電極(図示せず)が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設けて構成されている。この受光面に設けられた受光面側電極3aから隣接セルの裏面に設けられた裏面電極3bへと、順次リード線4が接続され、隣接する太陽電池セル3同士の直列接続を実現している。また、太陽電池セル3に入射した光の内、太陽電池セル3と透過した光を反射させ再利用するために、太陽電池セルの裏面には反射層を形成している場合もある。
The
リード線4は、厚み0.1mm〜0.4mm程度の金属線からなり、適宜はんだめっきや防錆層、接着層が形成され、太陽電池セル3に電気的に接合され、複数の太陽電池セル3間を電気的に接続している。前述したように、太陽電池モジュール50内で、マトリクス状に並ぶ太陽電池セル3を、太陽電池モジュール50の主に長手方向に順次接続し、太陽電池セル3のストリングSを構成する。また、発電電圧を増加するために、長手方向だけでなく、短手方向にも接続され、全太陽電池セル3が直列に接続されているものもある。
The
バックシート6には、透湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、フッ素系樹脂シートやアルミナ又はシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート(PET)シートなどが用いられる。
For the
裏面側封止材5としては、複数の太陽電池セル3の間隙領域(セル間領域10)において、太陽電池セル3の受光面よりも光入射側に凸に白色無機顔料を分散させたものとするのが望ましい。セル間領域10において、互いに屈折率の異なる材料で構成された受光面側封止材2と裏面側封止材5との界面が散乱層となる。この散乱層は、太陽電池セル3の受光面に一致する平面よりも光入射側に凸となるように形成されている。このため、散乱層で反射した入射光21が、透光性基板表面の反射を介することなく太陽電池セル受光面に侵入する成分を得ることができるとともに、透光性基板1表面への入射角32を大きくすることができる。従って、透光性基板1表面で反射し反射光21Rとなり、反射率を高めることができ、光の利用効率を高めることができ、発電効率が向上する。
As the back surface
このように、裏面側封止材5は、白色無機顔料が分散された耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられる。具体的には、エチレンビニルアセテート(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂材に、チタン白、亜鉛華、硫酸バリウム、リトポン、シリカなどからなる無機粉体に適宜表面処理を行った白色無機顔料を分散させたものが例として挙げられる。
Thus, the back surface
なお、裏面側封止材5の散乱反射特性は、反射率が高く、あらゆる方向に均一に反射するような反射特性をもつものが理想であり、白色無機顔料の含有量が多いほうが有利である。しかし、白色無機顔料の含有量を増すと、封止時の流動性が低下し、太陽電池セル3にダメージを与えてしまう。例えば、エチレンビニルアセテートに白色無機顔料として30重量%を超えるチタン白を混入させると、封止時の圧力で、太陽電池セル3表面に形成されているタブ線付近でセル割れが発生する可能性が非常に高まり、太陽電池モジュールの生産性に欠ける問題がある。よって、白色無機顔料の含有量は30重量%以下が望ましい。また、白色無機顔料の含有量の下限は、容易に設定できないが、含有量が少ないと、受光面側封止材2と裏面側封止材5の界面での反射率が低くなる。例えば、エチレンビニルアセテートに白色無機顔料として5重量%未満のチタン白を以上混入させた場合、反射に対して裏面側封止材5の内部に吸収される光量が大きくなる。そのため、5重量%以上含まれていないと効果が低くなる。
In addition, the scattering reflection characteristic of the back surface
また、白色無機顔料の粒径は、レイリー散乱やミー散乱が支配的な大きさであると、入射光に対して後方へ散乱しにくいため、太陽電池セルの感受波長よりも十分大きい必要がある。一般的に、太陽電池セルの感受波長の内で長波長である1μmに対して5倍以上、具体的には、5μm以上の粒径であることが必要である。これは白色無機顔料だけでなく、気泡、あるいは高分子材料など他の散乱性粒子の粒径についても同様である。 In addition, the particle size of the white inorganic pigment needs to be sufficiently larger than the sensing wavelength of the solar battery cell because Rayleigh scattering and Mie scattering have a dominant size and are difficult to scatter backward with respect to incident light. . In general, it is necessary that the particle size is 5 times or more, specifically 5 μm or more with respect to 1 μm which is a long wavelength among the sensing wavelengths of solar cells. The same applies to the particle size of not only the white inorganic pigment but also other scattering particles such as bubbles or polymer materials.
そして、本実施の形態においては、裏面側封止材5は、セル間領域10において、断面が受光面側に凸とされ、太陽電池セル3の受光面と同一の平面よりも受光面側に突出している凸部11を有する。
And in this Embodiment, the back surface
ただし、太陽電池セル3の受光面を白色無機顔料が覆うと、光の受光が抑制されるため、セル間領域10にのみ、凸部11が形成されていることが好ましい。
However, since the light reception is suppressed when the white inorganic pigment covers the light receiving surface of the
凸部11の高さは、高ければ高いほど、凸部11の斜面と太陽電池セル3の受光面との立体角が大きくなり、より効率的にセル間領域10に入射した光を太陽電池セル3の受光面に導光することができる。しかし、受光面側封止材2の厚みと同等であると、凸部11の頂点付近が太陽電池セル3の受光面を有する平面と平行となるため、効率が低下する。
The higher the height of the
また、凸部11の高さが高すぎると、ラミネート時の封止材の流動量が大きくなったり、封止材の凹部の加工時後の封止材の残留応力が大きくなる結果、ラミネート時に凸部11の位置ずれが顕著となる。我々が、実機にて評価したところ、受光面側封止材2の厚みに対して80%以下であれば、顕著な位置ずれが発生しないことが確認されており、凸部11の高さは、受光面側封止材2の厚みに対して80%以下であることが好ましい。
In addition, if the height of the
裏面側封止材5の凸部11は、図2−1に破線で示すように、太陽電池モジュール50のほぼすべてのセル間領域10にわたり設置してもよい。また、一部のセル間領域10、例えば、リード線4付近を避けたセル間領域10にのみ設置しても本発明の効果は得ることができる。また裏面側封止材5の凸部11の形状としてもドット状であってもよいし、ライン状であってもよい。ライン状であれば、セル間領域10に入射する光のほとんどすべてを取り込むことができる。また、ドット状であれば、ドットの周面すべてが散乱面を構成するうえ、裏面側封止材5と受光面側封止材2の接触面積が増大し、密着性が向上する。
The
図3に示すセル間領域10付近の断面の拡大図を元に、動作を説明する。セル間領域10への入射光20は、ほぼ同じ屈折率である透光性基板1と受光面側封止材2を通り、太陽電池セル3の受光面と同一の平面よりも受光面側に突出している裏面側封止材5の凸部11と受光面側封止材2の界面に達する。裏面側封止材2には白色無機顔料が分散されており、入射光20は当界面で拡散反射する。一般的に、正反射性の反射に比べ、拡散反射ではあらゆる角度に反射するが、正反射成分付近の光量が大きい。よって、拡散反射の場合も、正反射成分の光路を考慮することは、光の利用効率を高めるために重要である。
The operation will be described based on the enlarged view of the cross section near the
図3に当界面での入射光の正反射成分の光路21に示すが、裏面側封止材が受光面側に凸となっているため、透光性基板1と空気の界面での入射角32を大きくすることができる。その結果、入射光の正反射成分を、透光性基板1と空気の界面で効率良く太陽電池セル3の受光面側に再度反射することができる(21R)。よって、この構造によりセル間領域10への入射光20は効率良く太陽電池セル3の受光面に導くことができ、太陽電池モジュール50の発電効率を向上させることができる。
FIG. 3 shows an
更に、裏面側封止材5が受光面側に凸となる凸部11を形成しているため、図3に示す表裏面側封止材界面での入射光の一部の散乱光の光路22のように、散乱反射成分の一部は、受光面側封止材2のみを介して、直接太陽電池セル3の受光面に入射する事が可能であり、この動作によっても、この構造によりセル間領域10への入射光20は効率良く太陽電池セル3の受光面に導くことができ、太陽電池モジュール50の発電効率を向上させることができる。
Furthermore, since the back surface
裏面側封止材5の凸部11の太陽電池セル3の受光面と同一の平面に対する突出量は、0を超えていれば効果は見込めるが、裏面側封止材5の凸部11の斜面と太陽電池セル3の受光面と同一の平面との立体角が大きいほうが、セル間領域10への入射光を太陽電池セル受光面に導入する効果が大きい。
If the protrusion amount of the
一方、先行技術文献1のような従来の太陽電池モジュール(比較例1)においては、受光面側封止材と裏面側封止材の間に太陽電池セルを挟み込んで積層するため、受光面側封止材と裏面側封止材の界面は、太陽電池セルの受光面と一致する平面と裏面と一致する平面の間に形成され、かつ、透光性基板1や太陽電池セル3の受光面を含む平面の平行移動させた面となる。すなわち、実施の形態1と比較すると、太陽電池セル3の受光面と同一の平面よりも受光面側に突出している裏面側封止材5に凸部11が設けられていない。
On the other hand, in the conventional solar cell module (Comparative Example 1) such as the
図13に光の経路の比較のため示す比較例1の太陽電池モジュールを示す断面図を示す。セル間領域への入射光20は、実施の形態1と同様に、透光性基板1と受光面側封止材2を通り、太陽電池セル3の受光面よりも裏面側に位置する平面にある裏面側封止材5と受光面側封止材2の界面に達する。この界面は、透光性基板1表面と平行であるため、垂直方向から入射した光は、裏面側封止材5に垂直に入射する。主な反射成分である正反射成分21は、再び垂直に反射して、外部へと放出されるため、太陽電池セル3の受光面に入射しない。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a solar cell module of Comparative Example 1 shown for comparison of light paths. The incident light 20 to the inter-cell region passes through the
また、図14に示す先行技術文献2のような従来の太陽電池モジュール(比較例2)においては、透光性基板1と受光面側封止材2の間に屈折層15を設けている。このため、セル間領域10への入射光20は、屈折層15と受光面側封止材2の界面で屈折し、一部の光は、太陽電池セル3の受光面に受光面側封止材2のみを介して直接入射する成分を有する。しかし、太陽電池セル3の側面やバックシート6へ入射する屈折光24もある。なおかつ、透光性基板1とセル間領域に形成された屈折層15で、大きく屈折率が異なるため、屈折層15で屈折した屈折光24のうち、透光性基板1の界面での反射光23による成分が大きくなり、再び垂直に反射して、外部へと放出されるため、太陽電池セル3の受光面に入射しない成分が多くなる。
Further, in a conventional solar cell module (Comparative Example 2) such as
以上の理由により、実施の形態1の構造を持つ太陽電池モジュールは、セル間領域の入射光を効率良く太陽電池セルの受光面に導くことができ、発電効率を向上させることができる。 For the above reasons, the solar cell module having the structure of the first embodiment can efficiently guide the incident light in the inter-cell region to the light receiving surface of the solar cell, and can improve the power generation efficiency.
次に、実施の形態1の構造を持つ太陽電池モジュールを製造する方法について図4−1〜図4−4を参照しつつ説明する。 Next, a method for manufacturing the solar cell module having the structure of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
エチレンビニルアセテート(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂から成るシート状の受光面側封止材2を作成するにあたり、例えば、上記の合成樹脂に、公知の架橋剤、架橋助剤、接着向上剤、老化防止剤等を適宜混合した材料をスーパーミキサー(高速流動混合機)、ロールミル等を用いて公知の方法で混合した組成物を通常の押出成形、又はカレンダ成形(カレンダリング)等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。その押出成形の金型やカレンダ成形の加熱ロールに凸部を設けることにより、セル間領域10に相当する部分に、図4−1のように凹部40の形成された受光面側封止材2を形成し、これを透光性基板1上に載置する。
In producing the sheet-shaped light-receiving surface
そして、図4−2に示すように、この凹部40に対して位置あわせをするように、リード線4で相互接続された太陽電池セル3を受光面側が透光性基板1側に向くように、受光面側封止材2上に載置する。
Then, as shown in FIG. 4B, the
この後、図4−3に示すように、太陽電池セル3上にシート状の裏面側封止材5、バックシート6を順次載置する。ここで裏面側封止材としては、白色無機顔料を分散したエチレンビニルアセテート(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂から成るシート状材料を用いる。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the sheet-like back
最後に、加圧しつつ加熱成形する。本実施の形態では、この工程は、ラミネータにより真空状態で100℃〜200℃の温度で15分から1時間程度加熱しながら、0.5atm〜1.0atm程度で加圧することによって成形する。受光面側封止材2、裏面側封止材5が軟化溶融し架橋融着するため、積層体は一体化される。また、受光面側封止材2の凹部40に、軟化溶融した裏面側封止材5が侵入し、実施の形態1の裏面側封止材5に凸部11が形成される。この工程により、図4−4に示すように、受光面側封止材2の凹部40に裏面側封止材5が入り込み、凸部11を形成する。
Finally, heat molding is performed while applying pressure. In the present embodiment, this step is performed by pressurizing at about 0.5 atm to 1.0 atm while heating for about 15 minutes to 1 hour at a temperature of 100 ° C. to 200 ° C. in a vacuum state with a laminator. Since the light-receiving surface
このようにして容易に、図1−1及び図1−2に示した太陽電池モジュール50が形成される。
Thus, the
なお、受光面側封止材2として凹部40を形成していないものを用意し、このシート状の受光面側封止材2を熱成形により凹部40を形成しても構わない。加熱ロールに凸部を設けて凹部40を形成した受光面側封止材2では、長辺方向に沿った凹部40しか形成しえなかった。これに対し、シート状の受光面側封止材2を熱成形により凹部40を形成する場合は、シートの長辺方向だけでなく、短辺方向へ延伸する受光面側封止材2の凹部40も形成できる利点がある。
In addition, what does not form the recessed
以上のように、本実施の形態の方法では、予め作成した受光面側封止材2のシート材を、透光性基板1上に配し、さらにリード線4により電気的に接続した複数の太陽電池セル3を受光面側を透光性基板1側に向けて配する。さらに、白色無機顔料を分散した合成樹脂から成るシート状の裏面側封止材5を配する。最後に、裏面側封止材5上にバックシート6を配する。以上の積層体をラミネータにより加熱することで、凹部40に裏面側封止材5が侵入することから、裏面側封止材5の侵入領域は、凹部40の形状より広がることはないため、先行技術文献3に記載された封止材を用いた時に想定されるように、裏面側封止材が太陽電池セルの受光面を覆うのを防ぐことができる。
As described above, in the method according to the present embodiment, the sheet material of the light-receiving surface
最後に一体化された積層体の外周各辺に外枠7(アルミニウムやSUSなどの金属材、合成樹脂材などで作製されている)を嵌め込み、各コーナーを固定することで図2−2に一部破断斜視図を示すように太陽電池モジュール50が完成する。
Finally, the outer frame 7 (made of a metal material such as aluminum or SUS, or a synthetic resin material) is fitted to each side of the outer periphery of the integrated laminate, and each corner is fixed to FIG. The
さらには、リード線4近傍のセル間領域10に相当する受光面側封止材領域を、平坦なものとすることにより、ラミネート時のリード線4に対する応力を低減でき、変形、断線が発生する可能性が削減される。そして、さらには、太陽電池モジュール50の利用中に、リード線4と封止材間の剥離、リード線4の断線が発生する可能性を削減できるため太陽電池モジュール50の信頼性を向上させることができる。
Furthermore, by making the light-receiving surface side sealing material region corresponding to the
実施の形態2.
また、図5に積層時(加圧成形前)の状態を示す工程断面図を示すように、予めセル間領域10付近に相当する部分に凸部41を形成した裏面側封止材5を用いても同様に製造することができる。
Further, as shown in the process cross-sectional view showing the state at the time of lamination (before pressure molding) in FIG. 5, the back
製造に際しては、裏側封止材5への凸部41の形成方法は、受光面側封止材2の凹部40の形成方法と同様に製造することができる。
In manufacturing, the method for forming the
実施の形態3.
さらにまた、図6に積層時(加圧成形前)の状態を示す工程断面図を示すように、凹部40を形成した受光面側封止材2と、凸部41を形成した裏面側封止材5を組み合わせても同様に製造することができる。
Furthermore, as shown in the process cross-sectional view showing the state at the time of lamination (before pressure molding) in FIG. 6, the light-receiving surface
この場合も、リード線4近傍のセル間領域10に相当する裏面側封止材領域、又は、受光面側封止材領域を、平坦なものとすることにより、ラミネート時のリード線4に対する応力を低減でき、変形、断線が発生する可能性が削減される。さらには、太陽電池モジュール50の利用中に、リード線4と封止材間の剥離、リード線4の断線が発生する可能性を削減できるため太陽電池モジュール50の信頼性を向上することができる。
In this case as well, the back surface side sealing material region corresponding to the
実施の形態4.
さらに、図7に加圧成形前の状態を示す工程断面図を示すように、受光面側封止材2、裏面側封止材5共にシート状のものを用い、ラミネート時に裏面側封止材5に凸部11を形成するようにしてもよい。この例ではラミネート受光面側金型45と、ラミネート裏面側金型凸部47を形成したラミネート裏面側金型46とを備えたラミネート装置48により、積層体をラミネートすることにより、実施の形態1と同様に裏面側封止材5に凸部11を形成する。
Further, as shown in the process cross-sectional view of the state before pressure molding in FIG. 7, both the light-receiving surface
本実施の形態では、バックシート6及び裏面側封止材5に、ラミネート裏面側金型凸部47を押し当てることで、容易に裏面側封止材5に凸部11を形成することができる。この場合に、裏面側封止材共に、平坦なシートを用いて形成できるため、作業性が高い。また、太陽電池セル3の位置に位置あわせしてラミネート裏面側金型凸部47を押し当てることで、セル間領域に対して位置精度を良好に維持しつつ成形を行うことが可能である。
In this Embodiment, the
なお、すでに凸部11を形成した裏面側封止材5あるいは凹部を形成した受光面側封止材2にラミネート装置48のラミネート裏面側金型凸部47を用いて成形してもよく、この場合は、より効率よく成形することが可能である。
In addition, the back surface
実施の形態5.
なお前記実施の形態1では、裏面側封止材5の凸部11は、単層構造で形成したが、屈折率の異なる多層構造となるように形成してもよい。図8はこの太陽電池モジュールの要部を示す断面図、図9は製造工程における積層時(加圧成形前)の状態を示す工程断面図である。本実施の形態では、裏面側封止材が太陽電池セル3側から次第に屈折率が大きくなるように構成された第1層5a、第2層5b、第3層5cの3層構造で構成され、凸部11も第1層5a、第2層5b、第3層5cの3層で構成されている。このため、凸部11における反射性が向上する。また、屈折率だけでなく、機械的強度、密着性を考慮して3つの層の組成を選択することで、極めて光電変換効率が高く信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
In the first embodiment, the
製造に際しては、実施の形態4における裏面側封止材5を第1層5a、第2層5b、第3層5cの3層のシートに代えるだけで、後は同様である。つまり実施の形態4で用いたラミネート装置48を用い、3層の平坦なシートを用いることで、すべて平坦なシートを用いて形成できるため、作業性が高い。また、太陽電池セル3の位置に位置あわせしてラミネート裏面側金型凸部47を押し当てることで、セル間領域10に対して位置精度を良好に維持しつつ成形を行うことが可能である。なお、バックシート6の背面は再度熱処理を行い、平坦化している。
At the time of manufacturing, the back
この構成の場合にも、凸部11は、リード線4を避けて、できる限り大きく形成すればよいが、セル間領域10に線状に形成してもよいし、図12に示すようにドット状に形成してもよい(後述する)。この構造の場合にはドット状にしてできるだけ大きく形成することで、3層膜を通過して太陽電池セル3に入射する光がより確実となる。ただし形状については限定されることなく、受光面側封止材及び裏面側封止材の材質、加工性などを考慮して、選択可能である。
Also in this configuration, the
また、裏面側封止材を構成する第1層5a、第2層5b、第3層5cの3層のシートとしては、屈折率の異なるものを用いたが、同一組成のシートを3枚用意して積層してもよい。この場合は凸部成形時の各層の延び具合で、シート密度が凸部の外側に向けてより低密度となるため、屈折率も変化し、多層構造の凸部11を形成することになる。
Further, as the three-layer sheets of the
なお前記実施の形態1では、セル間領域10に形成する凸部はリード線4を避けて、できる限り大きく形成したが、この形状に限定されることなく、受光面側封止材及び裏面側封止材の材質、加工性などを考慮して、選択可能である。
In the first embodiment, the convex portion formed in the
図10から図12は、前記実施の形態1における図2−1に相当する要部拡大斜視図であり、裏面側封止材5の凸部11の平面形状がそれぞれ異なっている。他は同様である。
10 to 12 are enlarged perspective views of main parts corresponding to FIG. 2-1 in the first embodiment, and the planar shapes of the
実施の形態6.
実施の形態6では、図10に示すように、セル間領域10に、所定幅の線状をなすように凸部11が形成されている。他部については、実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。同一部位には同一符号を付した。
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 10,
この構成によれば形状がシンプルであるため形成が容易である。例えば図7に断面図を示したようにラミネート装置を用いて形状加工を行う場合にもより効率よく加工することが可能である。 According to this structure, since the shape is simple, formation is easy. For example, as shown in the sectional view of FIG. 7, it is possible to perform the processing more efficiently when the shape processing is performed using the laminating apparatus.
実施の形態7.
実施の形態7では、図11に示すように、セル間領域10に、所定幅の線状をなすように形成された凸部11に加え、リード線4の間にドット状の凸部11が形成されている。他部については、実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。同一部位には同一符号を付した。
In the seventh embodiment, as shown in FIG. 11, in addition to the
この構成によれば、より有効に導光を行うことが可能となり、光電変換効率を高めることができる。 According to this configuration, light can be guided more effectively, and the photoelectric conversion efficiency can be increased.
実施の形態8.
実施の形態8では、図12に示すように、リード線4を避けて、セル間領域10に、多数の、ドット状の凸部11が形成されている。他部については、実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。同一部位には同一符号を付した。
Embodiment 8 FIG.
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 12, a large number of dot-like
この構成によれば、形状加工が簡単でより有効に導光が可能となる。特に実施の形態5に示したような多層構造の凸部を構成して反射性(散乱性)を高める場合にはこの平面形状が望ましい。 According to this configuration, shape processing is simple and light can be guided more effectively. In particular, when a convex portion having a multilayer structure as shown in the fifth embodiment is formed to enhance reflectivity (scattering property), this planar shape is desirable.
加えて、前記実施の形態1の太陽電池モジュールにおいて、裏面側封止材5の凸部11表面を覆うように反射膜を形成してもよい。
In addition, in the solar cell module of
なお、前記実施の形態1〜4及び6〜8において、裏面側封止材5は白色無機顔料を含有する樹脂で構成したが、これに限定されることなく、気泡、高屈折率樹脂などからなる反射性粒子を含有する樹脂なども適用可能である。また、凸部11表面に金属膜などの反射膜を形成してもよい。さらにまた、実施の形態5の場合のように、屈折率の異なる多層膜の積層体で構成してもよい。裏面側封止材5は受光面側封止材2より高屈折率であるのが望ましいが、屈折率が異なるように形成すれば、界面での散乱性を高めることが可能である。
In
また、前記実施の形態の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルは、p型単結晶シリコン基板内にn型不純物を拡散してpn接合を形成した拡散型太陽電池セルなどが用いられるが、n型単結晶シリコン基板、n型多結晶シリコン基板などのシリコン基板表面にp型非晶質シリコン層、p型多結晶シリコン層などを形成してpn接合を形成した薄膜型太陽電池をはじめ、薄膜EL素子などの他の光学素子にも適用可能である。 The solar cell used in the solar cell module of the above embodiment is a diffusion type solar cell in which an n-type impurity is diffused into a p-type single crystal silicon substrate to form a pn junction. Thin film solar cells, such as thin film solar cells, in which a pn junction is formed by forming a p-type amorphous silicon layer, a p-type polycrystalline silicon layer, etc. on the surface of a silicon substrate such as a p-type single crystal silicon substrate or an n-type polycrystalline silicon substrate The present invention can also be applied to other optical elements such as EL elements.
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール及びその製造方法は、入射光の利用効率の増大に有用である。 As described above, the solar cell module and the manufacturing method thereof according to the present invention are useful for increasing the utilization efficiency of incident light.
1 透光性基板、2 受光面側封止材、3 太陽電池セル、3a 受光面側電極、3b 裏面電極、4 リード線、5 裏面側封止材、5a 第1層、5b 第2層、5c 第3層、6 バックシート、7 外枠、10 セル間領域、11 裏面側封止材凸部、20 セル間領域への入射光、21 表裏面側封止材界面での入射光の正反射成分の光路、22 表裏面側封止材界面での入射光の一部の散乱光の光路、23 屈折層と透光性基板の界面での反射光、24 屈折光、32 透光性基板と空気の界面での入射角、40 凹部、41 凸部、45 ラミネート受光面側金型、46 ラミネート裏面側金型、47 ラミネート裏面側金型凸部、48 ラミネート装置、50 太陽電池モジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記バックシートと前記太陽電池セルの間に配される裏面側封止材が、前記受光面側封止材に対して散乱性の界面を形成するように屈折率の異なる材料からなり、
前記複数の太陽電池セルのセル間領域で、前記裏面側封止材が前記太陽電池セルの受光面よりも光入射側に突出することを特徴とする太陽電池モジュール。 A translucent substrate, a light receiving surface side sealing material, a plurality of solar cells connected by lead wires and arranged on the same surface, a back surface side sealing material, and a back sheet are sequentially laminated, and resin A sealed solar cell module,
The back surface side sealing material disposed between the back sheet and the solar battery cell is made of a material having a different refractive index so as to form a scattering interface with respect to the light receiving surface side sealing material,
In the inter-cell region of the plurality of solar cells, the back surface side sealing material protrudes to the light incident side from the light receiving surface of the solar cells.
前記リード線が横切るセル間領域では、太陽電池セルの受光面と同一の平面よりもバックシート側に配置し、
リード線が横切らないセル間領域では、光入射側に凸部を有するように形成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 The back side sealing material is
In the inter-cell region that the lead wire crosses, it is arranged on the back sheet side from the same plane as the light receiving surface of the solar battery cell,
The solar cell module according to any one of claims 1 to 3, wherein the inter-cell region where the lead wire does not cross is formed to have a convex portion on the light incident side.
あらかじめセル間に相当する位置に凹部を有する受光面側封止材と、
リード線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、
前記受光面側封止材と屈折率の異なる裏面側封止材と、
バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱加圧し、前記複数の太陽電池セルのセル間領域で、前記裏面側封止材が前記太陽電池セルの受光面よりも光入射側に突出する散乱性の界面を構成するように封止する工程とを含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A translucent substrate;
A light-receiving surface side sealing material having a concave portion in a position corresponding to between cells in advance,
A plurality of solar cells connected by lead wires and arranged on the same plane;
A back surface side sealing material having a refractive index different from that of the light receiving surface side sealing material;
A step of sequentially laminating a back sheet and forming a laminate;
The laminated body is heated and pressurized to form a scattering interface in which the back surface side sealing material protrudes to the light incident side from the light receiving surface of the solar battery cell in the inter-cell region of the plurality of solar battery cells. And a step of sealing the solar cell module.
受光面側封止材と、
リード線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、
前記受光面側封止材と異なる屈折率を有し、あらかじめセル間に相当する位置に凹部を有する裏面側封止材と、
バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱加圧し、前記複数の太陽電池セルのセル間領域で、前記裏面側封止材が前記太陽電池セルの受光面よりも光入射側に突出する散乱性の界面を構成するように封止する工程とを含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A translucent substrate;
A light-receiving surface side sealing material;
A plurality of solar cells connected by lead wires and arranged on the same plane;
A back surface side sealing material having a refractive index different from that of the light receiving surface side sealing material, and having a concave portion in a position corresponding to between cells in advance,
A step of sequentially laminating a back sheet and forming a laminate;
The laminated body is heated and pressurized to form a scattering interface in which the back surface side sealing material protrudes to the light incident side from the light receiving surface of the solar battery cell in the inter-cell region of the plurality of solar battery cells. And a step of sealing the solar cell module.
受光面側封止材と、
リード線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、
前記受光面側封止材と異なる屈折率を有する裏面側封止材と、
バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、
前記積層体を、前記セル間領域に相当する位置に凸部を有する金型を用いて加熱加圧し、前記複数の太陽電池セルのセル間領域で、前記裏面側封止材が前記太陽電池セルの受光面よりも光入射側に突出する散乱性の界面を構成するように封止する工程とを含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A translucent substrate;
A light-receiving surface side sealing material;
A plurality of solar cells connected by lead wires and arranged on the same plane;
A back side sealing material having a refractive index different from that of the light receiving surface side sealing material;
A step of sequentially laminating a back sheet and forming a laminate;
The laminated body is heated and pressed using a mold having a convex portion at a position corresponding to the inter-cell region, and the back surface side sealing material is the solar cell in the inter-cell region of the plurality of solar cells. And a step of sealing so as to constitute a scattering interface protruding to the light incident side from the light receiving surface of the solar cell module.
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WO2016051638A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solar battery module |
JP2017028016A (en) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 大日本印刷株式会社 | Solar cell module |
JP2018082073A (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 信越化学工業株式会社 | Manufacturing method for solar cell module |
-
2013
- 2013-03-15 JP JP2013053370A patent/JP2014179513A/en active Pending
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