JP2015065304A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法により配線材を確実に隠蔽でき、モジュールの意匠性を向上させることである。【解決手段】太陽電池モジュール１０は、列状に配置された複数の太陽電池１１と、隣り合う太陽電池１１同士を接続する複数の導線２０と、太陽電池１１の列の端に位置する太陽電池１１の端縁から延出した複数の導線２０が接続される配線材２１，２２，２３と、配線材の受光面側に向いた面上に貼着される着色された粘着テープ３０，３１とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

特許文献１には、透光性基板、透明な受光面側充填材、着色された受光面側充填材、いわゆる渡り配線材等が接続された太陽電池、裏面側充填材、及び裏面保護材をラミネートして製造される太陽電池モジュールが開示されている。また、特許文献１には、着色された受光面側充填材によって渡り配線材を隠すことができ、受光面側外観の良好な太陽電池モジュールを提供できると記載されている。

特開２００５‐７９１７０号公報

しかし、特許文献１に開示された太陽電池モジュールでは、各構成部材をラミネートする際に着色された受光面側充填材が目的とする位置からずれて、渡り配線材等の配線材を十分に隠蔽できない場合が想定される。

本発明に係る太陽電池モジュールは、列状に配置された複数の太陽電池と、隣り合う太陽電池同士を接続する複数の導線と、太陽電池の列の端に位置する太陽電池の端縁から延出した複数の導線が接続される配線材と、配線材の受光面側に向いた面上に貼着される着色された粘着テープとを備える。

本発明に係る太陽電池モジュールによれば、簡便な方法により配線材を確実に隠蔽でき、モジュールの意匠性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た図である。 本発明の第１の実施形態である太陽電池モジュールを裏面側から見た図である。 図１のＡＡ線断面図である。 本発明の第１の実施形態である太陽電池モジュールの製造過程を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た図である。 本発明の第３の実施形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た図である。 図６のＢＢ線断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

本明細書において「略＊＊」とは、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態である太陽電池モジュール１０を受光面側から見た図、図２は、電池モジュール１０を裏面側から見た図である。図３は、図１のＡＡ線断面図である。以下において、太陽電池モジュール１０の「受光面」とは太陽光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。受光面、裏面の用語は、太陽電池や光電変換部についても使用する。

図１〜図３に示すように、太陽電池モジュール１０は、列状に配置された複数の太陽電池１１と、隣り合う太陽電池１１同士を接続する複数の導線２０と、太陽電池１１の列の端（ストリング２５，２６の端）に位置する太陽電池１１の端縁から延出した複数の導線２０が接続される配線材とを備える。ストリング２５，２６とは、列状に配置された複数の太陽電池１１が導線２０によって直列接続されたものである。

本実施形態では、複数の太陽電池１１が導線２０で接続されて２つのストリング２５，２６が形成されている。そして、ストリング２５，２６の長手方向一端の近傍に出力配線材２１，２２が、長手方向他端の近傍に接続配線材２３がそれぞれ設けられている。太陽電池モジュール１０は、出力配線材２１，２２、接続配線材２３の受光面側に向いた面（以下、「表面」という。粘着テープ等についても同様。）上にそれぞれ貼着された粘着テープ３０，３１を備える。

また、太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１の受光面側に配置される第１保護部材１２と、太陽電池１１の裏面側に配置される第２保護部材１３とを備える。複数の太陽電池１１は、第１保護部材１２及び第２保護部材１３により挟持されると共に、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の充填材１４により封止されている。本実施形態では、第１保護部材１２及び第２保護部材１３の周縁にフレーム１５が取り付けられている。

太陽電池１１は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部を備える。光電変換部には、例えば、その受光面上に受光面電極が、裏面上に裏面電極がそれぞれ形成される（いずれも図示せず）。受光面電極は、裏面電極よりも大面積に形成されることが好適である。換言すると、電極面積が小さい方の面が受光面となる。太陽電池１１の構造は特に限定されず、例えば光電変換部の裏面上のみに電極が形成された構造であってもよい。

光電変換部は、例えば、結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板と、基板上に形成された非晶質半導体層と、非晶質半導体層上に形成された透明導電層とを有する。具体例としては、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成し、裏面上にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成した構造が挙げられる。透明導電層は、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）やアンチモン（Ｓｂ）等をドープした透明導電性酸化物から構成されることが好ましい。

電極は、例えば複数のフィンガー部と、複数のバスバー部とからなる。フィンガー部は、透明導電層上の広範囲に形成される細線状の電極であり、バスバー部は、フィンガー部からキャリアを収集する電極である。本実施形態では、光電変換部の各面上に３本のバスバー部が設けられ、導線２０は各バスバー部上にそれぞれ取り付けられている。

第１保護部材１２には、例えば、ガラス基板や樹脂基板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。これらのうち、耐火性、耐久性等の観点から、ガラス基板が好適である。

第２保護部材１３には、第１保護部材１２と同じ材料を用いることができ、不透明な部材を用いることもできる。本実施形態では、第２保護部材１３として着色された不透明な樹脂製のバックシートを用いる（図２では第２保護部材１３を透明なものとして図示している）。バックシートの色は、黒色や紺色、青色、白色などが挙げられ、例えばシート中に含有される顔料の種類や量を変更することで適宜調整できる。また、バックシートには、アルミナやシリカが蒸着されていてもよい。裏面側からの光の入射を想定しない場合には、所望の顔料等を太陽電池１１の裏面側に配置される充填材１４（後述の充填材１４ｂ）に添加して着色してもよい。

導線２０は、アルミニウム等の金属からなる細長い部材であって、隣り合う太陽電池１１同士を直列に接続してストリング２５，２６を形成する。導線２０は、隣り合う太陽電池１１の間でモジュールの厚み方向に曲がって、一方の太陽電池１１の受光面と他方の太陽電池１１の裏面とに接着剤等により取り付けられる。

出力配線材２１，２２、接続配線材２３は、導線２０と同様にアルミニウム等の金属製部材であって、金属光沢を有する。なお、出力配線材２１，２２、接続配線材配線材２３は、後述のように導線２０よりも幅が太いため、特に第２保護部材１３等が着色されている場合には、その金属光沢が目立ち易い。各配線材は、いずれも細長い薄板形状を有し、その長手方向が導線２０の延びる方向に対して略直交するように配置されることが好適である。出力配線材２１，２２は、互いの間に隙間をあけて略同一直線上に設けられている。

各出力配線材２１，２２及び接続配線材２３の幅は、全長に亘って一定であり、例えば導線２０の幅の３〜５倍である。出力配線材２１，２２の長さ（長手方向長さ）は、各ストリングの３本の導線２０のうち両側に位置する導線２０同士の間隔よりもやや長いことが好ましい。接続配線材２３の長さは、ストリング２５，２６の長手方向に沿った６本の導線２０のうち両側に位置する導線２０同士の間隔よりもやや長いことが好ましい。

各配線材には、各ストリングの端に位置する太陽電池１１の端縁から各ストリングの長手方向に沿って延出した複数の導線２０が接続されている。出力配線材２１には、ストリング２５の長手方向一端に位置する太陽電池１１の端縁から、出力配線材２２には、ストリング２６の長手方向一端に位置する太陽電池１１の端縁から、それぞれ延出した３本の導線２０が接続されている。接続配線材２３には、ストリング２５，２６の長手方向他端に位置する２つの太陽電池１１の端縁から延出した計６本の導線２０が接続されている。ストリング２５，２６は、接続配線材２３により直列に接続される。

出力配線材２１，２２には、導線２０の他に、取り出し配線材２４ａ，２４ｂがそれぞれ接続されている。取り出し配線材２４ａは、例えば正極端子として、取り出し配線材２４ｂは、例えば陰極端子として、図示しない端子ボックスにそれぞれ接続される。

粘着テープ３０は、上記のように、接続配線材２１，２２の表面に貼着されている。また、粘着テープ３１は、出力配線材２３の表面に貼着されている。粘着テープ３０，３１は、いずれも着色されており、例えば可視光を吸収する。また、粘着テープ３０，３１は、出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３よりも可視光の反射率が低いことが好ましい。このような粘着テープ３０，３１を用いることにより、出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３を隠して目立たなくすることができる。

粘着テープ３０，３１は、出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３の表面の全域を覆って貼着されることが好適である。本実施形態では、互いの間に隙間をあけて略同一直線上に配置された出力配線材２１，２２に跨って粘着テープ３０が貼着されている。即ち、２つの分離した出力配線材２１，２２が１つの粘着テープ３０により隠蔽されている。粘着テープ３０，３１は、いずれも平面視において略矩形形状を有し、互いに同じものを用いることができる。

粘着テープ３０，３１には、出力配線材に貼着でき且つ出力配線材に当たる光を低減できるものを適用できるが、好ましくは当該光を完全に遮蔽可能な不透明なテープを用いる。粘着テープ３０，３１は、例えば着色された不透明なテープ基材と、テープ基材上に形成された粘着剤層とで構成される。テープ基材の色は、黒色や紺色、青色、白色などが例示でき、テープ基材中に含有される顔料の種類や量を変更することで適宜調整できる。

テープ基材には、樹脂製の基材を用いることが好適である。テープ基材は、例えば充填材１４よりも耐熱性があり（軟化点又はガラス転移点が高い）、太陽電池モジュール１０の製造過程や使用環境において膨張・収縮し難い樹脂から構成されることが好ましい。粘着テープ基材を構成する好適な樹脂としては、ポリエステルが挙げられる。粘着テープ基材の厚みは、５０μｍ〜２００μｍ程度が好ましい。

テープ基材の色は、出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３よりもバックシートの色に近い色、又はバックシートと同じ色であることが好ましい。即ち、テープ基材の色は、バックシートの色に応じて同系色となるように適宜変更することが好ましい。これにより、粘着テープ３０，３１が目立たなくなり、太陽電池モジュール１０の意匠性をさらに高めることができる。例えば、バックシートが黒色の場合には粘着テープ基材も黒色とし、バックシートが紺色の場合には粘着テープ基材も紺色とすることが好ましい。

粘着剤層を構成する粘着剤には、ゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤など従来公知の粘着剤を用いることができる。但し、生産性向上等の観点から、加熱することで活性化する粘着剤よりも、室温で粘着性を有する粘着剤を適用することが好ましい。これにより、後述のラミネート工程の前において粘着テープ３０，３１を出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３に貼着することが容易になる。

本実施形態では、モジュール識別情報を示す表示部３３が設けられたラベル３２が、粘着テープ３０の表面に貼り付けられている。モジュール識別情報とは、例えば製造番号等の製造管理情報である。表示部３３は、例えば当該識別情報を示す文字や記号であって、一次元バーコード、ＱＲコードやデータマトリックスなどの二次元バーコードとした場合、バーコードリーダーで読み取り可能となるように設けられる。ラベル３２は、粘着テープ３０よりも小さく、粘着テープ３０から食み出すことなく貼着されている。なお、ラベル３２は、意匠性等の観点から、表示部３３が読み取り可能な範囲で目立たないことが好ましい。即ち、ラベル３２の基材の色は、透明もしくは粘着テープ３０の色に近い色であるとともに、表示部３３は読み取り可能な限りにおいて粘着テープ３０の色に近い色であることが好ましい。

図４に示すように、上記構成を備えた太陽電池モジュール１０は、出力配線材２１，２２、接続配線材２３及び取り出し配線材２４ａ，２４ｂが接続されたストリング２５，２６を、第１保護部材１２、第２保護部材１３、及び充填材１４となるシート状の充填材１４ａ，１４ｂ（例えば、ＥＶＡシート）を用いてラミネートすることにより製造される。ラミネート装置では、例えばヒーター上に第１保護部材／ＥＶＡシート／ストリング／ＥＶＡシート／第２保護部材の順に配置して、真空状態で１５０℃程度に加熱する。その後、大気圧下でヒーター側にモジュールの構成部材を押し付けながら加熱を継続し、ＥＶＡを架橋させる。最後に、端子ボックス等を取り付けて太陽電池モジュール１０が得られる。

太陽電池モジュール１０の製造工程では、上記ラミネート工程の前において、出力配線材２１，２２上に粘着テープ３０が、接続配線材２３上に粘着テープ３１がそれぞれ貼着される。したがって、ラミネート工程における粘着テープ３０，３１の位置ズレが防止できる。

以上のように、太陽電池モジュール１０によれば、粘着テープ３０，３１を貼着するという簡便な方法によって出力配線材２１，２２もしくは接続配線材２３を確実に隠蔽でき、モジュールの意匠性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態である太陽電池モジュール１０ｘを裏面側から見た図である。ここでは、第１の実施形態と異なる点を説明し、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

太陽電池モジュール１０ｘは、出力配線材２１，２２に跨ることなく、各出力配線材のそれぞれに分離して粘着テープ４０，４１が貼着されている点で太陽電池モジュール１０と異なる。上記のように、出力配線材２１，２２は略同一直線上に設けられているから、１つの粘着テープ３０で両方を隠蔽することが可能であるが、本実施形態では２つの粘着テープ４０，４１を用いている。

即ち、本実施形態では、出力配線材の数に対応して同数の粘着テープが設けられ、出力配線材２１，２２の間の隙間には粘着テープが存在しない。粘着テープ４０，４１は、互いに接触しておらず互いの間に隙間をあけて配置されている。

粘着テープは使用環境における熱の影響により収縮等する場合があるから、出力配線材２１，２２に跨って粘着テープを貼着すると粘着テープの収縮応力等によりストリング２５，２６の間隔が変化する場合がある。太陽電池モジュール１０ｘによれば、１つの出力配線材に１つの粘着テープを貼着することで、かかる変形を確実に防止することができる。

＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態である太陽電池モジュール１０ｙを裏面側から見た図である。図７は、図６のＢＢ線断面図である。ここでは、第２の実施形態と異なる点を説明し、第２の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

太陽電池モジュール１０ｙは、表示部３３が粘着テープ４０から張り出した状態で、ラベル３２が粘着テープ４０に貼着されている点で太陽電池モジュール１０ｘと異なる。即ち、本実施形態では、表示部３３の少なくとも一部が、粘着テープ４０上に位置せず、モジュールの厚み方向に対して粘着テープ４０と重ならない。ラベル３２は、表示部３３が受光面側から読み取り可能なように粘着テープ４０の裏面の端縁に貼着されているが、粘着テープ及び出力配線材２１，２２に貼着されていてもよいし、粘着テープの表面側に貼着されていてもよい。

上記のように、意匠性等の観点から表示部３３を含むラベル３２は、バックシートの色に馴染み、目立たない色であることが好ましい。より具体的にはラベル３２は、基材を透明とし、表示部３３をバックシートの色と同系色とすることが好ましい。このため、表示部３３が粘着テープ上に位置すると表示部３３の読み取り精度が悪くなる場合がある。太陽電池モジュール１０ｙによれば、表示部３３が粘着テープ４０から張り出した状態でラベル３２を配置することにより、表示部３３が粘着テープ上に位置する場合と比べて表示部３３の読み取り精度を向上させることができる。表示部３３の裏側にはバックシートが配置されているが、ラベル３２とバックシートとの間には充填材１４があり所定の距離（例えば、２００μｍ〜６５０μｍ）が存在するから、バックシートと表示部３３とのコントラストが高まり、より表示部３３の識別性が向上する。

１０，１０ｘ，１０ｙ 太陽電池モジュール、１１ 太陽電池、１２ 第１保護部材、１３ 第２保護部材、１４，１４ａ，１４ｂ 充填材、１５ フレーム、２０ 導線、２１，２２ 出力配線材、２３ 接続配線材、２４ａ，２４ｂ 取り出し配線材、２５，２６ ストリング、３０，３１，４０，４１ 粘着テープ、３２ ラベル、３３ 表示部

Claims (4)

1. 列状に配置された複数の太陽電池と、
   隣り合う前記太陽電池同士を接続する複数の導線と、
   前記太陽電池の列の端に位置する前記太陽電池の端縁から延出した前記複数の導線が接続される配線材と、
   前記配線材の受光面側に向いた面上に貼着される着色された粘着テープと、
   を備えた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において、
   前記配線材は、互いの間に隙間をあけて略同一直線上に複数設けられ、
   前記粘着テープは、前記複数の配線材の数に対応して複数設けられ、前記複数の配線材のそれぞれに分離して貼着されている、太陽電池モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   着色されたバックシートを備え、
   前記粘着テープは、前記配線材よりも前記バックシートの色に近い色、又は前記バックシートと同じ色を有する、太陽電池モジュール。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   モジュール識別情報を示す表示部が設けられたラベルを備え、
   前記ラベルは、透明な基材、及び前記バックシートの色に近い色又は前記バックシートと同じ色を有する表示部を有し、前記粘着テープから前記表示部が張り出した状態で前記粘着テープに貼着されている、太陽電池モジュール。

Images