JP2015070128A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換装置において高性能化を図り、かつ軽量化を図る。【解決手段】光電変換装置１２０は、複数の太陽電池セル３０と、複数の太陽電池セル３０を覆う第１樹脂層１０１と、第１樹脂層１０１の第１面１０１ａ側に配置された第１ガラス板１０２ａと、第１ガラス板１０２ａの表面側に第２樹脂層１０３を介して配置された第１樹脂基板１００ａとを備えている。さらに、第１樹脂層１０１の第２面１０１ｂ側に配置された第２ガラス板１０２ｂと、第２ガラス板１０２ｂの裏面側に第３樹脂層１０４を介して配置された第２樹脂基板１００ｂとを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、光電変換装置に関し、特に樹脂基板を用いた光電変換装置に関する。

自然エネルギの導入が急速に加速する中、太陽電池モジュール（光電変換装置）の軽量化をはじめとする機能付加は重要性を増している。

なお、太陽電池モジュールの重量の約５０％は、保護材であるカバー材料が占めており、したがって、太陽電池モジュールの軽量化を実現するためには、カバー材料の軽量化が必要である。

特開２０１０−１５７６５２号公報

太陽電池モジュールの上記カバー材料として、その軽量化のために、エンジニアリングプラスチック系の樹脂基板を用いる技術が知られている。

上記エンジニアリングプラスチック系の樹脂基板を用いた太陽電池モジュールにおいては、樹脂基板と太陽電池セルとの熱膨張係数の差により、太陽電池モジュールが反ることが課題となる。

また、太陽電池セルを覆う充填樹脂と樹脂基板との間において、上記充填樹脂と樹脂基板との界面での剥離、あるいは太陽電池セルの剥離が発生することも課題である。さらに、樹脂基板と太陽電池セルとの熱膨張係数の差で発生する応力により、ストリング構造を形成するワイヤリボン（配線部）が断線するという課題も発生する。

なお、上記引用文献１（特開２０１０−１５７６５２号公報）には、基材上に複数の太陽電池素子（太陽電池セルもしくは光電変換装置本体とも呼ぶ）が搭載され、これら複数の太陽電池素子を樹脂によって封入した構造が開示されている。

上記引用文献１に示すように、基材として、アルミニウム等の金属を使用した場合、太陽電池モジュールの反りに対しては有効であるが、基材（金属）と樹脂部との界面で剥離が発生することが懸念される。

本発明の目的は、高性能化を図り、かつ軽量化を図ることができる光電変換装置を提供することにある。

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態である光電変換装置は、光電変換層と、上記光電変換層の表面に設けられた第１電極と、上記光電変換層の裏面に設けられた第２電極とを備えた光電変換装置本体と、上記光電変換装置本体を覆う第１樹脂層と、上記第１樹脂層の第１面に接合する第１ガラス板と、上記第１樹脂層の第２面に接合する第２ガラス板と、上記第１ガラス板の上記光電変換装置本体と反対側の面に第２樹脂層を介して設けられた第１樹脂基板と、上記第２ガラス板の上記光電変換装置本体と反対側の面に第３樹脂層を介して設けられた第２樹脂基板と、を有し、上記光電変換装置本体と上記第１樹脂基板との間に上記第１ガラス板が設けられ、上記光電変換装置本体と上記第２樹脂基板との間に上記第２ガラス板が設けられている。

また、他の実施の形態である光電変換装置は、光電変換層と、上記光電変換層の表面に設けられた第１電極と、上記光電変換層の裏面に設けられた第２電極とを備えた光電変換装置本体と、上記光電変換装置本体を覆う透明な第１樹脂層と、上記第１樹脂層の第１面に接合する第１ガラス板と、上記第１樹脂層の第２面に接合する第２ガラス板と、上記第１ガラス板の上記光電変換装置本体と反対側の面に第２樹脂層を介して設けられ、透明樹脂からなる第１樹脂基板と、上記第２ガラス板の上記光電変換装置本体と反対側の面に第３樹脂層を介して設けられ、透明樹脂からなる第２樹脂基板と、を有し、上記光電変換装置本体と上記第１樹脂基板との間に上記第１ガラス板が設けられ、上記光電変換装置本体と上記第２樹脂基板との間に上記第２ガラス板が設けられている。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

光電変換装置において、高性能化を図り、かつ軽量化を図ることができる。

また、光電変換装置本体（太陽電池セル）の剥離の低減化を図ることができ、さらにワイヤリボン（配線部）の断線を防止することができる。

本発明の実施の形態の太陽電池モジュール（光電変換装置）の構造の一例を示す透過平面図である。 図１に示す太陽電池モジュールの構造の一例を示す断面図である。 図１に示す太陽電池モジュールのＡ部のストリング構造の一例を示す拡大断面図である。 図１に示す太陽電池モジュールのＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図である。 図１に示す太陽電池モジュールに組み込まれる太陽電池セルの構造の一例を示す斜視図である。 図５に示す太陽電池セルの表面側の電極レイアウトの一例を示す平面図である。 図５に示す太陽電池セルの裏面側の電極レイアウトの一例を示す裏面図である。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではない。さらに、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

また、以下の実施の形態では、本発明の太陽電池パネルや太陽電池モジュール等の光電変換装置の適用例として、本願発明者が具体的に検討した単結晶シリコン系または多結晶シリコン系の太陽電池を取り上げて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の太陽電池モジュール（光電変換装置）の構造の一例を示す透過平面図、図２は図１の太陽電池モジュールの構造の一例を示す断面図、図３は図１に示す太陽電池モジュールのＡ部のストリング構造の一例を示す拡大断面図、図４は図１に示す太陽電池モジュールのＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図である。

なお、図２は、図１の光電変換装置をその長手方向に沿って切断した断面の構造を示すものであるが、太陽電池セル３０の数は、図を簡略化して分かり易くするため、図１のものより少なくして表している。さらに、図２では光電変換装置の最終形態として、図１には示されていないフレームが取り付けられた構造を示している。

図１〜図４を用いて、図１に示す本実施の形態の光電変換装置について説明する。

図１に示す光電変換装置１２０は、太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュール等であり、電気的に接続された複数枚の太陽電池セル（光電変換装置本体）３０が組み込まれ、かつ複数枚の太陽電池セル３０が、保護材である樹脂基板やガラス板等のカバー材料によって覆われたものである。

ここで、複数枚の太陽電池セル３０は、図１に示すようにマトリックス配置で設けられており、さらに、図３に示すように、めっき配線などのワイヤリボン（配線部、ワイヤ）１０５によって直列で電気的に接続されている。また、図１に示すように、ワイヤリボン１０５には、取り出し端子１０８が電気的に接続されている。なお、上記めっき配線は、例えば、半田めっきが施された半田めっき銅配線である。

本実施の形態の光電変換装置１２０は、図２および図４に示すように、複数の太陽電池セル３０を覆う第１樹脂層１０１と、第１樹脂層１０１の第１面１０１ａに接合する第１ガラス板１０２ａ（ガラス板１０２）と、第１樹脂層１０１の第１面１０１ａと反対側の第２面１０１ｂに接合する第２ガラス板１０２ｂ（ガラス板１０２）とを有している。

さらに、第１ガラス板１０２ａの太陽電池セル３０の設置側と反対側の面に第２樹脂層１０３を介して設けられた第１樹脂基板（樹脂基板１００）１００ａと、第２ガラス板１０２ｂの太陽電池セル３０の設置側と反対側の面に第３樹脂層１０４を介して設けられた第２樹脂基板（樹脂基板１００）１００ｂとを有している。

すなわち、本実施の形態の光電変換装置１２０では、複数の太陽電池セル３０と第１樹脂基板１００ａとの間に第１ガラス板１０２ａが設けられており、かつ複数の太陽電池セル３０と第２樹脂基板１００ｂとの間に第２ガラス板１０２ｂが設けられている。

言い換えると、２枚のガラス板１０２の間に複数枚の太陽電池セル３０を配置し、これら複数枚の太陽電池セル３０を第１樹脂層１０１で覆って、さらにこの第１樹脂層１０１を２枚のガラス板１０２で挟み込んだ構成である。そして、これら２枚のガラス板１０２を第２樹脂層１０３または第３樹脂層１０４を介して２枚の樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａ、第２樹脂基板１００ｂ）で挟み込んだ構成となっている。

なお、本実施の形態では、樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａ、第２樹脂基板１００ｂ）および樹脂層（第１樹脂層１０１、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４）が、透明な樹脂材料によって形成されている場合を説明する。ただし、２枚の樹脂基板１００および上記３つの樹脂層は、半透明な材料によって形成されていてもよい。また、２枚のガラス板１０２についても、透明なガラス板の場合について説明する。

次に、図５〜図７を用いて本実施の形態の光電変換装置１２０を形成する太陽電池セル３０の構造について説明する。

ここでは、図５〜図７を用いて片面受光型の太陽電池セル３０の構造について説明するが、太陽電池セル３０は、片面受光型に限定されるものではなく、両面受光型であってもよい。

図５に示すように、本実施の形態の太陽電池セル３０は、表面１ａ、表面１ａの反対側に位置する図７に示す裏面１ｂ、および表面１ａと裏面１ｂとの間に形成された太陽電池本体（ｐｎ接合部）を備えた基板（半導体基板であり、光電変換層）１を有している。基板１は、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコン（以下、単にシリコン結晶と呼ぶ）に第１不純物濃度で第１導電型（例えばｐ型）とするための不純物がドープされた半導体層（ｐ型半導体層）２を有している。

また、半導体層２の表面１ａ側には、シリコン結晶に第１導電型とは反対の第２導電型（例えばｎ型）とするための不純物がドープされた半導体層（ｎ型半導体層）３が形成されている。太陽電池セル３０では、この半導体層２，３のｐｎ接合部で光起電力効果を利用して入力光から電力を発生させる。つまり、半導体層２，３のｐｎ接合部は太陽電池本体を構成する。

また、半導体層３の表面１ａ側には、反射抑制膜、あるいは保護膜として機能する絶縁膜４が形成されている。この絶縁膜４は、例えば窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）から成り、受光面である表面１ａ側から半導体層２，３に向かって入射した光が反射することを抑制する機能を有している。したがって、半導体層３の表面１ａ側の面を絶縁膜４で覆うことにより、入射光のエネルギーをｐｎ接合部で効率的に吸収することができる。

また、絶縁膜４は、半導体層３を、例えば汚染などから保護するパッシベーション膜として機能する。したがって、半導体層３の表面１ａ側の面を絶縁膜４で覆うことにより、半導体層３の汚染や損傷を防止ないしは抑制することができる。

一方、半導体層２の裏面１ｂ側には、前記第１不純物濃度よりも高い第２不純物濃度で第１導電型（例えばｐ型）の不純物がドープされた半導体層（ｐ⁺ 型半導体層、逆電界領域）５が形成されている。なお、半導体層５は、半導体層５の裏面１ｂ側に形成された面電極２０ａに含まれる例えばアルミニウムが熱拡散により半導体層２に分散することで形成される。この半導体層５は、ｐｎ接合部で発生したキャリアが裏面１ｂで再結合により焼失することを抑制するための逆電界領域であり、ＢＳＦ（Back Surface Field）層と呼ばれる。

また、基板１の表面１ａには表面電極（第１電極）１０が、基板１の裏面１ｂには裏面電極（第２電極）２０がそれぞれ形成されている。表面電極１０には、ある方向（例えば図５、図６ではＹ方向）に沿って延びる複数（多数）のフィンガ電極（電極、電極配線）１０ａと、フィンガ電極１０ａが延びる方向と交差（直交）する方向（例えば図５、図６ではＸ方向）に沿って延びるバス電極１０ｂとを含んでいる。

フィンガ電極１０ａは、裏面電極２０との間で発生した電力を取り出すための電極であって、図６に示すように表面１ａ全体に分布するように略等間隔で配置されている。

一方、バス電極１０ｂはフィンガ電極１０ａが取り出した電力を集約して外部に伝送するための集合配線（集合電極）であって、図６に示すように、複数のフィンガ電極１０ａと接続され、フィンガ電極１０ａよりも太い線幅で形成されている。

一方、裏面電極２０には、ある方向（例えば図５、図７ではＸ方向）に沿って延びる複数（図７では３個）の面電極２０ａと、複数の面電極２０ａの間に配置され、面電極２０ａと同じ方向（例えば図５、図７ではＸ方向）に沿って延びるバス電極２０ｂを含んでいる。面電極２０ａは、複数のフィンガ電極１０ａとの間で発生した電力を取り出すための電極であって、図７に示すようにバス電極２０ｂが配置された領域を除き、裏面１ｂの全体を覆うように配置されている。

また、バス電極２０ｂは面電極２０ａが取り出した電力を集約して外部に伝送するための集合配線（集合電極）であって、図７に示すように複数の面電極２０ａと接続され、フィンガ電極１０ａ（図６参照）よりも太い線幅で形成されている。

このように太陽電池セル３０は、受光面である表面１ａ側から受光し、その光のエネルギーをｐｎ接合部で吸収して電力を生成する。言い換えれば、光エネルギーを電気的エネルギーに変換する。そして、生成した電力を表面電極１０、裏面電極２０を介して取り出して、外部に伝送する。そして、図１に示すように、複数の太陽電池セル３０を直列あるいは並列で接続して、モジュール化することにより、必要な電力を得ることができる。

したがって、光（例えば太陽光）の入射量を増加させる観点から、受光面である表面１ａにおいて表面電極１０から露出する面積を増やす事が好ましい。表面電極１０は例えば銀（Ａｇ）から成り、表面電極１０に照射された光は反射され易く表面電極１０の占有面積が増加すると、入射光の量は減少する。このため、表面１ａ上における表面電極１０の占有面積を低減させる必要がある。一方、フィンガ電極１０ａは前記したように裏面電極２０との間で発生した電力を取り出す電極なので、表面１ａ全体に分布させることで、各ｐｎ接合部で発生した電力を効率的に取り出すことができる。

なお、裏面１ｂ側にも受光面を形成することにより、両面受光型の太陽電池セル３０とすることができ、両面受光型の太陽電池セル３０を採用することにより、光電変換装置１２０における光電変換量を増やすことができる。

特に、本実施の形態の光電変換装置１２０は、第１樹脂層１０１の両面側を透明なガラス板１０２や透明な樹脂基板１００で覆うことが可能なため、両面受光型の太陽電池セル３０を組み込むことにより、効率良く発電を行うことができる。

次に、図３に示す複数の太陽電池セル３０からなるストリング構造について説明する。それぞれに結晶シリコンからなる複数枚の太陽電池セル３０は、そのうちの隣合う太陽電池セル３０同士がワイヤリボン（配線部）１０５により電気的に接続されている。例えば、図１に示す光電変換装置１２０では、縦（幅方向）１列つまり４枚の太陽電池セル３０を１単位としてストリング１０６の構造が形成されており、さらにストリング構造同士をワイヤリボン１０５により電気的に接続し、全体の複数枚の太陽電池セル３０がマトリックス配置されている。

次に、太陽電池セル３０を覆う各部材（各層）について説明する。

複数の太陽電池セル３０を直接的に覆う第１樹脂層１０１は、例えば、ＥＶＡ（Ethylence-VinylAcetate:エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）を採用することが好ましい。

例えば、ＥＶＡからなる透明樹脂シートを用い、ストリング構造の複数の太陽電池セル３０と上記透明樹脂シートとを２枚のガラス板１０２で挟み、真空加熱ラミネーターで貼り合わせを行う。すなわち、上記真空加熱ラミネーターを用いて真空ラミネート加工を行う。

なお、上記真空ラミネート加工を実施する上で、２枚のガラス板１０２（第１ガラス板１０２ａ、第２ガラス板１０２ｂ）は、上記真空ラミネート加工に耐えられる厚さが必要であるが、少なくとも上記真空ラミネート加工に耐えられる厚さを有していればよい。

すなわち、ガラス板１０２の厚さを薄くして重量を軽くすることにより、光電変換装置１２０の軽量化を図ることができるため、ガラス板１０２は可能な限り薄いことが好ましく、少なくとも２枚のガラス板１０２（第１ガラス板１０２ａ、第２ガラス板１０２ｂ）のそれぞれの厚さは、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂの厚さより薄い。

図４に示すように、ガラス板１０２の厚さＤは、上記真空ラミネート加工に耐えられる範囲で可能な限り薄くすると、例えば、０．５ｍｍ程度である。樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａ、第２樹脂基板１００ｂ）の厚さＦは、例えば、３〜４ｍｍ程度である。さらに、太陽電池セル３０を含む第１樹脂層１０１の厚さＣは、例えば、１ｍｍ程度である。また、光電変換装置１２０全体の厚さＴは、例えば、１５ｍｍ以内に収めることが好ましい。したがって、残りの第２樹脂層１０３、第３樹脂層１０４のそれぞれの厚さＥが、大凡２．５ｍｍ程度となる。すなわち、ガラス板１０２の厚さＤ＜樹脂基板１００の厚さＦとなっている。

なお、２枚のガラス板１０２それぞれに用いられるガラスは、好適な可視光線透過性を示すものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フロート板ガラスもしくは無アルカリガラス等無機質の透明性があるガラスを使用することが好ましい。また、クリアガラス、高透過ガラス等の無色のガラス、熱線吸収ガラス等の緑色に着色されたガラス等も使用可能であるが、可視光透過率を考慮すると、クリアガラス、高透過ガラス等の無色のガラスを使用することが好ましい。

また、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂは、エンジニアリングプラスチックからなる透明基板を採用することが好ましい。上記エンジニアリングプラスチックは、１００℃以上の耐熱性を有する樹脂の総称であり、例えば、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル等があり、さらにエポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような熱硬化性樹脂、あるいはポリアリレートおよびポリイミド樹脂等も含まれる。

また、ポリカーボネート等の上記エンジニアリングプラスチックは、耐熱性以外にも耐候性、耐衝撃性、耐燃焼性に優れているため、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂは、上記エンジニアリングプラスチックによって形成されていることが好ましい。すなわち、光電変換装置１２０は、野外に設置されるため、そのことを考慮すると、上記エンジニアリングプラスチックによって形成されていることが好ましい。

なお、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂの厚さは、強度や破損特性を考慮して決定されるものであるが、例えば、上記厚さＦのように、３〜４ｍｍ程度である。

また、第１ガラス板１０２ａと第１樹脂基板１００ａとの間、および第２ガラス板１０２ｂと第２樹脂基板１００ｂとの間には、図２に示すように、それぞれ複数の突起部１１０が設けられている。

これは、ガラス板１０２とその外側に位置する樹脂基板１００との間には、最終的に、透明な樹脂層（第２樹脂層１０３、第３樹脂層１０４）が形成される。この第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４は、ガラス板１０２とその外側の樹脂基板１００との間の隙間に、それぞれ透明樹脂を充填して形成するものである。

したがって、２枚のガラス板１０２を内側に配置し、それぞれその外側に樹脂基板１００を配置するためには、樹脂基板１００とガラス板１０２との間に任意のギャップ構造が必要となる。このギャップを確保するために、支柱となる複数の突起部１１０が設けられている。

すなわち、第１ガラス板１０２ａと第１樹脂基板１００ａとの間、および第２ガラス板１０２ｂと第２樹脂基板１００ｂとの間に、複数の突起部１１０が設けられているため、これら突起部１１０が支柱となり、樹脂基板１００とガラス板１０２との間に所望のギャップを確保することができる。これにより、第１ガラス板１０２ａと第１樹脂基板１００ａとの間、および第２ガラス板１０２ｂと第２樹脂基板１００ｂとの間にそれぞれ透明樹脂を充填することができ、その結果、第２樹脂層１０３、第３樹脂層１０４を形成することができる。

なお、本実施の形態では、複数の突起部１１０は、第１ガラス板１０２ａおよび第２ガラス板１０２ｂそれぞれにおいて、それぞれの外側に位置する面（太陽電池セル３０の設置側と反対側の面）に形成されている。

また、図１に示すように、太陽電池セル３０はマトリックス配置で複数設けられ、その際、複数の突起部１１０のそれぞれは、平面視で、マトリックス配置の複数の太陽電池セル３０のそれぞれに重ならないような位置に設けられている。

すなわち、複数の突起部１１０は、太陽電池セル３０間の位置に設けることが好ましい。これにより、複数の突起部１１０が太陽電池セル３０に対して遮光することを防止できる。

また、ガラス板１０２と樹脂基板１００の熱膨張係数の差によるずれを考慮して、突起部１１０として、柔軟性を有するブチルゴム等を用いることが好ましい。すなわち、突起部１１０が、ブチルゴム等によって形成されていることにより、ガラス板１０２と樹脂基板１００とが熱膨張係数の差によってずれた場合でも、ブチルゴムが有する柔軟性によって両方の板に接触して支柱としての機能を損なうことなく、ガラス板１０２と樹脂基板１００との間にギャップを形成することができる。

また、ガラス板１０２と樹脂基板１００との間の隙間に形成される第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４のそれぞれは、ガラス板１０２と樹脂基板１００の熱膨張係数の差による樹脂基板１００の伸びを吸収可能な柔らかい樹脂によって形成されることが好ましい。さらに、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４のそれぞれは、樹脂基板１００とガラス板１０２に対して、接着性に優れた特性を有する樹脂によって形成することが好ましく、前記樹脂は、例えば、ウレタン、シリコーンゲル等の透明樹脂である。

また、最も外側に位置する２枚の樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂ）の間には、２枚のガラス板１０２（第１ガラス板１０２ａと第２ガラス板１０２ｂ）、第１樹脂層１０１、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４を配置する分の間隔が必要になる。

そこで、図２に示すように、本実施の形態の光電変換装置１２０では、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとの間に所定の隙間（間隔）を形成するための縁部１１１を設けている。すなわち、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの周縁部において、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとによって挟まれるように縁部１１１が配置されている。つまり、縁部１１１は、フレーム１０９の内周に接触するように設けられている。

これにより、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとの間には縁部１１１の厚さ分の距離が保たれた状態となり、この隙間に、２枚のガラス板１０２、第１樹脂層１０１、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４を配置することが可能になる。

なお、縁部１１１は、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの周縁部に接着もしくは溶着することにより、両基板の強度を向上させることができ、基板を含む組み立て体（光電変換装置１２０）の取り扱いを容易にすることができる。

また、光電変換装置１２０には、図２に示すように、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの外周部（周縁部）を挟むように枠状のフレーム１０９が設けられている。

すなわち、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂは、それぞれの外周部がフレーム１０９によって覆われている。これにより、光電変換装置１２０の強度（剛性）を高めることができる。なお、フレーム１０９は、アルミニウム等の金属で形成されていることが好ましく、フレーム１０９がアルミニウムからなることにより、光電変換装置１２０の軽量化を図りつつ、強度を高めることができる。

なお、光電変換装置１２０の組み立てにおいては、２枚の樹脂基板１００間に第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４を形成するための透明樹脂を注入する。したがって、図１に示すように、縁部１１１には、その一部に開口部１１２が形成されており、この開口部１１２から上記透明樹脂を注入し、第２樹脂層１０３や第３樹脂層１０４を形成する。

このように縁部１１１の一部に開口部１１２が形成されていることにより、光電変換装置１２０の組み立てにおいて、縁部１１１を取り付けた状態であっても、開口部１１２から上記透明樹脂を注入することが可能になり、効率良く組み立てることができる。さらに、縁部１１１によって、注入された上記透明樹脂を塞き止める（封止する）ことができる。

上記透明樹脂は、注入後、硬化し、流動性がなくなる不可逆性を有する樹脂であることが好ましい。

また、図１に示す光電変換装置１２０では、太陽電池セル３０は直列接続となっている。したがって、一部の太陽光が遮光されると、その部分は電流の通過を阻止してしまい、太陽電池モジュール全体として発電しなくなる。そこで、本実施の形態の光電変換装置１２０では、図１に示すように、複数の太陽電池セル３０を電気的に接続するワイヤリボン（配線部）１０５の複数箇所にバイパスダイオード（ダイオード）１０７が電気的に接続されている。

また、太陽電池セル３０で発電した電力を取り出すための２つの取り出し端子１０８が、ワイヤリボン１０５に接続されている。

なお、バイパスダイオード１０７および取り出し端子１０８は、ブチルゴム等の絶縁性樹脂により覆うことが好ましい。

これにより、バイパスダイオード１０７および取り出し端子１０８の、電気的接続部および配線部への絶縁に対する安全性を確保することができる。

次に、本実施の形態の光電変換装置（太陽電池モジュール、太陽電池パネル）１２０によって得られる効果について説明する。

本実施の形態の光電変換装置１２０では、太陽電池セル３０とその両側の樹脂基板１００との間に、それぞれガラス板１０２が配置されていることにより、樹脂基板１００と太陽電池セル３０との熱膨張係数の差によって応力が発生することを回避または低減できる。

これにより、光電変換装置１２０の反りを低減することができる。

また、樹脂基板１００と太陽電池セル３０との間で発生する応力を回避または低減できるため、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂層１０３との間での剥離、および第２樹脂基板１００ｂと第３樹脂層１０４との間での剥離、さらに太陽電池セル３０の剥離を低減もしくは防止することができる。

また、樹脂基板１００と太陽電池セル３０との間で発生する応力を回避または低減できるため、ストリング１０６におけるワイヤリボン１０５にかかる応力も回避または低減でき、ワイヤリボン１０５の断線の発生を低減することができる。

すなわち、ワイヤリボン（ワイヤ、配線部）１０５の断線を防止することができる。

また、複数の太陽電池セル３０が、ＥＶＡ等の樹脂（第１樹脂層１０１）によって覆われていることと、上記応力の回避または低減とによって、太陽電池セル３０の剥離の低減化を図ることができる。

また、光電変換装置１２０において、表裏両面側の最も外側の位置に、エンジニアリングプラスチック等からなる樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａ、第２樹脂基板１００ｂ）が配置されていることにより、光電変換装置１２０の耐熱性、耐候性および耐衝撃性を向上させることができる。

また、光電変換装置１２０は、ストリング１０６の表裏両面側にそれぞれ不燃性を有するガラス板１０２が配置されている。これにより、光電変換装置１２０の耐燃焼性を向上させることができる。

なお、光電変換装置１２０は、その内部に、不燃性の２枚のガラス板１０２が配置されているため、温度サイクルテスト等の寿命試験にも耐えることができる。

以上により、光電変換装置（太陽電池モジュール、太陽電池パネル）１２０の高性能化を図ることができる。

また、内部に設けられた２枚のガラス板１０２のそれぞれは、薄く形成されているため、光電変換装置１２０の軽量化を図ることができる。

また、光電変換装置１２０では、表裏両面側の最も外側に樹脂基板１００が配置され、樹脂基板１００の内側に樹脂層を介してガラス板１０２が配置されている。したがって、仮にガラス板１０２が破損したとしてもガラスが飛散することは抑制できる。

さらに、光電変換装置１２０として内部のガラス板１０２の損傷が無い限り、樹脂基板１００（第１樹脂基板１００ａ、第２樹脂基板１００ｂ）、および樹脂層（第２樹脂層１０３、第３樹脂層１０４）の交換を行うことができ、リワークすることができる。

例えば、外側の樹脂基板１００が外観のみ損傷した場合等は、樹脂基板１００のみを交換することにより、光電変換装置１２０としてはその後も使用することが可能である。

また、光電変換装置１２０では、第１ガラス板１０２ａおよび第２ガラス板１０２ｂのそれぞれの外側に位置する面に複数の突起部１１０が形成されている。つまり、第１ガラス板１０２ａと第１樹脂基板１００ａとの間、および第２ガラス板１０２ｂと第２樹脂基板１００ｂとの間に、複数の突起部１１０が配置され、これらの突起部１１０が支柱となるため、樹脂基板１００とガラス板１０２との間のギャップを確保することができる。

その結果、第１ガラス板１０２ａと第１樹脂基板１００ａとの間、および第２ガラス板１０２ｂと第２樹脂基板１００ｂとの間にそれぞれ透明樹脂を充填することができ、これにより、第２樹脂層１０３、第３樹脂層１０４を形成することができる。

その際、複数の突起部１１０は、太陽電池セル３０間の位置に設けることが好ましく、これにより、複数の突起部１１０が太陽電池セル３０に対して遮光することを防止でき、光電変換率の低下を防ぐことができる。

また、光電変換装置１２０には、第１樹脂基板１００ａおよび第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの外周部を挟むように枠状のフレーム１０９が設けられており、これにより、パネル構造を成す光電変換装置１２０の強度（剛性）を高めることができる。

また、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの周縁部で、かつ第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとによって挟まれる位置に縁部１１１が設けられたことにより、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４は、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂと縁部１１１とによって囲まれた状態となる。これにより、各樹脂層を形成する透明樹脂を充填した際に透明樹脂が漏れ出すことを防止できる。

また、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとの間に縁部１１１が設けられ、かつ第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂがフレーム１０９に嵌め込まれているため、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂのそれぞれの厚さ方向の位置決めを行うことができる。

さらに、第１樹脂基板１００ａと第２樹脂基板１００ｂとの間には縁部１１１の厚さ分の距離が保たれた状態となるため、所望の隙間を確保することができ、そして、上記隙間に、２枚のガラス板１０２、第１樹脂層１０１、第２樹脂層１０３および第３樹脂層１０４を配置することができる。

以上により、強度を高め、かつ軽量化を図ったパネル構造の光電変換装置１２０を実現することができる。

また、光電変換装置１２０では、複数の太陽電池セル３０が電気的に直列接続となっており、この配線（ワイヤリボン１０５）の複数箇所にバイパスダイオード１０７が接続されている。これにより、一部の太陽光が遮光された場合でも、光電変換率を低下させることなく、発電を行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、上記実施の形態で説明した光電変換装置１２０を遮音壁等に取り付けてもよい。すなわち、道路の端部に取り付けられる遮音壁等に光電変換装置１２０を取り付けることにより、光電変換装置１２０によって蓄えた電力を、道路での標識や表示等に使用することが可能になる。

１ 基板（光電変換層）
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２，３ 半導体層
４ 絶縁膜
５ 半導体層
１０ 表面電極（第１電極）
１０ａ フィンガ電極
１０ｂ バス電極
２０ 裏面電極（第２電極）
２０ａ 面電極
２０ｂ バス電極
３０ 太陽電池セル（光電変換装置本体）
１００ 樹脂基板
１００ａ 第１樹脂基板
１００ｂ 第２樹脂基板
１０１ 第１樹脂層
１０１ａ 第１面
１０１ｂ 第２面
１０２ ガラス板
１０２ａ 第１ガラス板
１０２ｂ 第２ガラス板
１０３ 第２樹脂層
１０４ 第３樹脂層
１０５ ワイヤリボン（配線部）
１０６ ストリング
１０７ バイパスダイオード（ダイオード）
１０８ 取り出し端子
１０９ フレーム
１１０ 突起部
１１１ 縁部
１１２ 開口部
１２０ 光電変換装置（太陽電池モジュール、太陽電池パネル）

Claims (13)

1. 光電変換層と、前記光電変換層の表面に設けられた第１電極と、前記光電変換層の前記表面と反対側の裏面に設けられた第２電極と、を備えた光電変換装置本体と、
   前記光電変換装置本体を覆う第１樹脂層と、
   前記第１樹脂層の第１面に接合する第１ガラス板と、
   前記第１樹脂層の第１面と反対側の第２面に接合する第２ガラス板と、
   前記第１ガラス板の前記光電変換装置本体と反対側の面に第２樹脂層を介して設けられた第１樹脂基板と、
   前記第２ガラス板の前記光電変換装置本体と反対側の面に第３樹脂層を介して設けられた第２樹脂基板と、
   を有し、
   前記光電変換装置本体と前記第１樹脂基板との間に前記第１ガラス板が設けられ、前記光電変換装置本体と前記第２樹脂基板との間に前記第２ガラス板が設けられている、光電変換装置。
2. 請求項１に記載の光電変換装置において、
   前記光電変換装置本体は、両面受光型である、光電変換装置。
3. 請求項１または２に記載の光電変換装置において、
   前記第１および第２樹脂基板は、エンジニアリングプラスチックからなる透明基板である、光電変換装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の光電変換装置において、
   前記第１および第２ガラス板のそれぞれの厚さは、前記第１および第２樹脂基板の厚さより薄い、光電変換装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の光電変換装置において、
   前記第１樹脂層は、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂からなる、光電変換装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の光電変換装置において、
   前記第１ガラス板と前記第１樹脂基板との間、および前記第２ガラス板と前記第２樹脂基板との間にそれぞれ複数の突起部が設けられている、光電変換装置。
7. 請求項６に記載の光電変換装置において、
   前記光電変換装置本体は複数設けられ、前記複数の突起部のそれぞれは、平面視で、前記複数の光電変換装置本体のそれぞれに重ならない位置に設けられている、光電変換装置。
8. 請求項７に記載の光電変換装置において、
   前記複数の光電変換装置本体を電気的に接続する配線部に、複数のダイオードが電気的に接続されている、光電変換装置。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の光電変換装置において、
   前記第１および第２樹脂基板の外周部に縁部が設けられている、光電変換装置。
10. 請求項９に記載の光電変換装置において、
    前記縁部に開口部が形成されている、光電変換装置。
11. 光電変換層と、前記光電変換層の表面に設けられた第１電極と、前記光電変換層の前記表面と反対側の裏面に設けられた第２電極と、を備えた光電変換装置本体と、
    前記光電変換装置本体を覆う透明な第１樹脂層と、
    前記第１樹脂層の第１面に接合する第１ガラス板と、
    前記第１樹脂層の第１面と反対側の第２面に接合する第２ガラス板と、
    前記第１ガラス板の前記光電変換装置本体と反対側の面に第２樹脂層を介して設けられ、透明樹脂からなる第１樹脂基板と、
    前記第２ガラス板の前記光電変換装置本体と反対側の面に第３樹脂層を介して設けられ、透明樹脂からなる第２樹脂基板と、
    を有し、
    前記光電変換装置本体と前記第１樹脂基板との間に前記第１ガラス板が設けられ、前記光電変換装置本体と前記第２樹脂基板との間に前記第２ガラス板が設けられている、光電変換装置。
12. 請求項１１に記載の光電変換装置において、
    前記光電変換装置本体は、両面受光型である、光電変換装置。
13. 請求項１１または１２に記載の光電変換装置において、
    前記第１および第２樹脂基板は、エンジニアリングプラスチックからなる基板である、光電変換装置。

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