JP2015170816A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に対する優れた耐久性を有する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽光が入射する入射面と入射面の反対側の出射面とを有する表面部材と、出射面に対向する表面と表面の反対側の裏面とを有し、出射面に沿って配列された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルの表面と、当該太陽電池セルと隣り合う他の太陽電池セルの裏面と、を接続するインターコネクタと、表面部材の出射面側に設けられ、複数の太陽電池セル及びインターコネクタを内部に有する封止材層と、封止材層に対して複数の太陽電池セルの裏面側に設けられた裏面部材と、を備え、太陽電池セルと前記裏面部材との間隔ｄと裏面部材の２３℃における線膨張率αとは所定の関係を有する。【選択図】図２

Description

本発明の一側面は、複数の太陽電池セルと複数の太陽電池セルを繋ぐインターコネクタとを備える太陽電池モジュールに関する。

従来、太陽電池モジュールの車体搭載構造に関する技術文献として、例えば、国際公開ＷＯ２０１２／１１５１５４号公報が知られている。この公報には、複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セルを繋ぐ電極部材と、複数の太陽電池セル及び電極部材を内部に有する封止材と、前面保護部材と、裏面保護部材とを備える太陽電池モジュールが示されている。この公報では、裏面保護部材の平均線膨張率係数及び厚みを規定することにより太陽電池モジュールの耐久性の確保を試みている。

国際公開ＷＯ２０１２／１１５１５４号公報

ところで、太陽電池モジュールを車体に搭載するような場合には、温度変化に対する十分な耐久性が求められる。上述した従来の太陽電池モジュールにおいて、繰り返される温度変化によって複数の太陽電池セルを繋ぐ電極部材に疲労限度を超える歪が生じる可能性があり、改善の余地がある。

そこで、本技術分野では、温度変化に対する優れた耐久性を有する太陽電池モジュールを提供することが望まれている。

本発明者等は、様々な条件において太陽電池モジュールの熱衝撃試験を繰り返し、鋭意検討を重ねた結果、所定の構成の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと裏面部材との間隔ｄと裏面部材の線膨張率αとの関係が温度変化に対する耐久性に与える影響について新たな事実を見出した。

すなわち、本発明の一側面に係る太陽電池モジュールは、太陽光が入射する入射面と入射面の反対側の出射面とを有する表面部材と、出射面に対向する表面と表面の反対側の裏面とを有し、出射面に沿って配列された複数の太陽電池セルと、太陽電池セルの表面と、当該太陽電池セルと隣り合う他の太陽電池セルの裏面と、を接続するインターコネクタと、表面部材の出射面側に設けられ、複数の太陽電池セル及びインターコネクタを内部に有する封止材層と、封止材層に対して複数の太陽電池セルの裏面側に設けられた裏面部材と、を備え、インターコネクタで互いに接続された太陽電池セルのセル間隔Ｌは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、インターコネクタの厚さｔは、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、封止材層は、２３℃におけるヤング率Ｅｈが１８０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であり、且つ、２３℃における線膨張率βが２００ｐｐｍ／℃以上３００ｐｐｍ／℃以下の樹脂からなり、表面部材の厚さＴは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、表面部材の２３℃における線膨張率γは、６０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下であり、表面部材の２３℃におけるヤング率Ｅｆは、２０００ＭＰａ以上３３００ＭＰａ以下であり、太陽電池セルと裏面部材との間隔ｄ（単位 ｍｍ）とインターコネクタの厚さｔとは下記の式（１）を満たし、間隔ｄと裏面部材の線膨張率α（単位 ｐｐｍ／℃）とは下記の式（２）を満たす。
ｄ＞ｔ＋０．１・・・（１）
ｄ＜−０．０２２α＋０．６２・・・（２）

一実施形態において、裏面部材の線膨張率αは、１．５ｐｐｍ／℃以上１９ｐｐｍ／℃としてもよい。

一実施形態において、裏面部材は、鋼板であってもよい。

一実施形態において、裏面部材は、車体外板であってもよい。

本発明の一側面及び実施形態によれば、温度変化に対する優れた耐久性を有する太陽電池モジュールを提供できる。

本実施形態に係る太陽電池モジュールを搭載した車両を示す図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。 太陽電池セルを示す斜視図である。 インターコネクタの曲げ疲労試験の結果を示すグラフである。 太陽電池モジュールの熱衝撃試験におけるインターコネクタの曲げ変形量のＦＥＭ解析の結果を示すグラフである 太陽電池セルと裏面部材との間隔と裏面部材の線膨張率との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、例えば乗用車の車体Ｍに搭載され、太陽光を電力に変換する装置である。太陽電池モジュール１が搭載される車体の種類は、特に限定されず、バス等の乗合車の車体であってもよく、バンやトラック等の貨物車の車体であってもよい。

また、太陽電池モジュール１が搭載される位置は、図１に示す車体の上面に限られず、車体の側面、前面、又は後面であってもよい。また、太陽電池モジュール１は、貨物車において車体の一部をなす荷台に配置されていてもよい。なお、太陽電池モジュール１は、車体に搭載される場合に限定されず、建物又は固定設備に対して配置されていてもよい。各図に、車体Ｍの上下方向をＺ軸方向、車体Ｍの前後方向をＹ軸方向、車体Ｍの車幅方向をＸ軸方向としてＸＹＺ直交座標系を示す。

続いて、太陽電池モジュール１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１を示す断面図である。図２に示されるように、太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２と、インターコネクタ３と、封止材層４と、表面部材５と、裏面部材６と、を備えている。本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、サブストレート型の太陽電池モジュールである。

太陽電池セル２は、光起電力効果を利用して光エネルギーを直接電力に変換する板状の電力機器である。本実施形態では、単結晶のシリコン基板又は多結晶のシリコン基板を使用した結晶シリコン型の太陽電池セル２が用いられている。結晶シリコン型の太陽電池セル２としては、周知の構造を採用することができる。太陽電池モジュール１は、裏面部材６に沿って面状に配列された複数の太陽電池セル２を備えている。

ここで、図３は、太陽電池セル２を示す斜視図である。図２及び図３では、複数の太陽電池セル２のうち、隣り合う太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１を例に挙げて説明を行う。なお、太陽電池モジュール１が備える太陽電池セル２の数は二個に限られない。

図２及び図３に示されるように、太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１は、例えば正方形板状の形状を有している。太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１の長さＬＳ（Ｙ軸方向の長さ、本実施形態では正方形の一辺の長さ）は、特に限定されないが、例えば１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることができる。一辺の長さＬＳは、例えば１５６ｍｍとしてもよい。また、太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１の厚さＴｓも、特に限定されないが、例えば０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。厚さＴｓは、例えば０．１８ｍｍとしてもよい。なお、太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１の形状は、正方形板状に限られず、六角形その他の多角形板状であってもよい。また、太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１の形状は板状に限られない。

太陽電池モジュール１の備える複数の太陽電池セル２は、インターコネクタ３によって接続されている。インターコネクタ３は、複数の太陽電池セル２を接続して直列回路を形成する集電配線材である。インターコネクタ３としては、例えば、銅線にハンダのメッキ処理を施した線材を用いることができる。インターコネクタ３の厚さｔは、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下である。この厚さｔは、例えば、太陽電池モジュール１の薄型化を図りつつ、インターコネクタ３の機能及び強度を確保する観点から選択された範囲である。

具体的に、隣り合う太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１は、Ｙ軸方向に延在する二本のインターコネクタ３によって接続されている。なお、インターコネクタ３の延在方向は一例であり、必ずしもＹ軸方向に揃える必要はない。二本のインターコネクタ３は、表面接続部３ａと、裏面接続部３ｂと、表面接続部３ａ及び裏面接続部３ｂの間の傾斜部３ｃと、をそれぞれ有している。

表面接続部３ａは、太陽電池セル２０の表面２０ａに接続する部位であり、表面２０ａに沿ってＹ軸方向に延在している。また、裏面接続部３ｂは、太陽電池セル２１の裏面２１ｂに接続する部位であり、表面２０ａに沿ってＹ軸方向に延在している。傾斜部３ｃは、太陽電池セル２０の表面２０ａの後端（Ｙ軸方向における後端）と、太陽電池セル２１の表面２１ａの前端（Ｙ軸方向における前端）と、を繋ぐように傾斜した部位である。

太陽電池セル２０の裏面２０ｂには、図示しない太陽電池セル２と接続される別のインターコネクタ３が接続されている。同様に、太陽電池セル２１の表面２１ａにも、図示しない太陽電池セル２と接続される別のインターコネクタ３が接続されている。なお、これらのインターコネクタ３は、他の太陽電池セル２に接続されずに、太陽電池モジュール１で生じた電力を外部機器に伝える外部出力端子として機能させてもよい。

また、インターコネクタ３の形状は、線状に限られず、例えば帯状であってもよい。また、隣り合う二つの太陽電池セル２を接続するインターコネクタ３の本数は二本に限られず、一本であってもよく、三本以上であってもよい。また、インターコネクタ３の配置は、図２に示す配置に限られない。

インターコネクタ３によって互いに接続された太陽電池セル２０及び太陽電池セル２１のセル間隔Ｌは、例えば、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。本実施形態では、図示しない複数の太陽電池セル２のセル間隔Ｌも、上記の数値範囲に含まれている。なお、必ずしも全てのセル間隔Ｌが上記の数値範囲に含まれている必要はなく、一部のセル間隔Ｌが上記の数値範囲に含まれていればよい。

封止材層４は、太陽電池セル２及びインターコネクタ３を内部に有する光透過性の樹脂層である。図２に示されるように、封止材層４は、太陽電池セル２を封止することで水分や酸素等による劣化から太陽電池セル２を保護している。封止材層４は、光透過性樹脂から形成されている。具体的に、封止材層４としては、例えば、ＥＶＡ［Ethylene Vinyl Acetate］、ＰＶＢ［Poly Vinyl Butyral］、又はイオン架橋ポリオレフィン系等のイオン架橋高分子の樹脂を採用することができる。

封止材層４は、例えば、２３℃におけるヤング率Ｅｈが１８０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下の樹脂から形成されている。ヤング率Ｅｈは、太陽電池モジュール１の衝撃耐久性を確保するために上記の数値範囲に含まれることが望ましい。なお、ヤング率Ｅｈは、２００ＭＰａ以上であってもよく、２８０ＭＰａ以下であってもよい。

また、封止材層４は、例えば、２３℃における線膨張率βが２００ｐｐｍ／℃以上３００ｐｐｍ／℃以下の樹脂から形成されている。線膨張率βは、太陽電池モジュール１の耐久性を確保するために上記の数値範囲に含まれることが望ましい。なお、線膨張率βは、２２０ｐｐｍ／℃以上であってもよく、２８０ｐｐｍ／℃以下であってもよい。また、封止材層４は、例えば、可視光（３６０ｎｍ以上８３０以下の波長の光）の透過率が７０％以上の樹脂から形成することができる。

表面部材５は、封止材層４を保護するための板状又はフィルム状の部材である。表面部材５は、封止材層４に対して太陽電池セル２の表面側に設けられている。表面部材５は、太陽光が入射する入射面５ａと、入射面５ａの反対側の出射面５ｂと、を有する光透過性の部材である。この出射面５ｂと対向するように複数の太陽電池セル２が配置されている。すなわち、複数の太陽電池セル２は、表面部材５の出射面５ｂに沿って配置されており、太陽電池セル２の表面は表面部材５の出射面５ｂと対向している。表面部材５の入射面５ａに入射した太陽光は、表面部材５内を通過して出射面５ｂから出射し、封止材層４内を通過して太陽電池セル２の表面に入射する。

表面部材５は、例えば、光透過性の樹脂又はガラスから構成されている。光透過性の樹脂としては、アクリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート等が挙げられる。

表面部材５の厚さＴｆは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。表面部材５の厚さＴｆは、例えば−２５℃から１００℃の温度変化を繰り返す熱衝撃試験においてインターコネクタ３に生じる歪を所望の許容範囲に抑えるために、０．５ｍｍ以下であることが望ましい。また、表面部材５の厚さＴｆは、表面部材５の保護性能を確保するために０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。なお、表面部材５の厚さＴｆは、０．１ｍｍ以上であってもよく、０．３ｍｍ以下であってもよい。

また、表面部材５の２３℃におけるヤング率Ｅｆは、例えば、２０００ＭＰａ以上３３００ＭＰａ以下である。ヤング率Ｅｆは、太陽電池モジュール１の耐久性を確保するために上記の数値範囲に含まれることが望ましい。なお、ヤング率Ｅｆは、２５００ＭＰａ以上であってもよく、３０００ＭＰａ以下であってもよい。

また、表面部材５の２３℃における線膨張率γは、例えば、６０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。線膨張率γは、太陽電池モジュール１の耐久性を確保するために上記の数値範囲に含まれることが望ましい。表面部材５の２３℃における線膨張率γは、６５ｐｐｍ／℃以上であってもよく、７５ｐｐｍ／℃以下であってもよい。表面部材５は、例えば、上述した可視光の透過率が７０％以上の材料から形成することができる。

裏面部材６は、封止材層４を保護するための部材であり、封止材層４に対して太陽電池セル２の裏面側に設けられている。裏面部材６は、背面板とも呼ばれる。本実施形態において、裏面部材６は、図１に示す車体Ｍを構成する車体外板である。具体的に、裏面部材６は、車体Ｍのルーフパネルの一部に相当する。なお、裏面部材６には、ルーフパネル以外にも、サンルーフ、サイドアウタパネル、ボンネット、貨物車の荷台の外板その他の様々な車体外板を用いることができる。また、裏面部材６は、車体外板とは別体の独立した部材として設けてもよい。この場合、ブラケット等を介して裏面部材６を車体Ｍに固定することで、太陽電池モジュール１を車体Ｍに搭載してもよい。なお、太陽電池モジュール１を建物や設備に設ける場合にも、建物や設備の一部を裏面部材６として用いてもよい。また、裏面部材６を独立した部材として、ブラケット等を介して建物や設備に固定してもよい。

なお、太陽電池モジュール１は、車体に搭載する場合に限られず、建物や設備に設けてもよい。この場合、建物又は設備の一部を裏面部材６として用いてもよい。また、太陽電池モジュール１は、裏面部材６を建物又は設備と別の部材とし、ブラケット等を介して建物や設備に固定してもよい。

裏面部材６の材料としては、例えば、鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ）、アンバー、コバール、アルミ合金、チタン合金等が挙げられる。具体的に、裏面部材６を鋼板とすることができる。この場合、裏面部材６として十分な剛性を確保することができ、太陽電池モジュール１の耐衝撃性の向上に有利である。また、裏面部材６の材料として、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂を用いてもよい。これらの樹脂には、繊維又はフィラーを含めることもできる。

裏面部材６の厚さＴｂは、特に限定されないが、例えば、０．４５ｍｍ以上０．７５以下としてもよい。また、裏面部材６は、表面部材５より剛性が高い。すなわち、裏面部材６は、表面部材５よりヤング率が高い材料から形成されている。また、裏面部材６は、表面部材５と比べて十分な厚さを有することで剛性を確保してもよい。

裏面部材６の表面６ａは、複数の太陽電池セル２の裏面と対向している。すなわち、複数の太陽電池セル２は、裏面部材６の表面６ａに沿って配置されている。本実施形態では、太陽電池セル２の裏面と裏面部材６の表面６ａとが略平行になるように配置されており、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄは一定である。なお、裏面部材６の表面６ａが平面ではなく曲面である場合又は太陽電池セル２が裏面部材６の表面６ａに対して傾いて配置されている場合など、一枚の太陽電池セル２と裏面部材６との間隔が場所によって変わる場合には、当該太陽電池セル２と裏面部材６との最大の間隔が間隔ｄに相当する。

太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄは、例えば、インターコネクタ３の厚さｔとの関係で下記の式（１）を満たすことが望ましい。
ｄ＞ｔ＋０．１ｍｍ・・・（１）

このように、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄをインターコネクタ３の厚さｔに０．１ｍｍより大きく取ることで、太陽電池セル２の裏面のインターコネクタ３と裏面部材６が接触することが避けられる。

続いて、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄが満たすべき更なる条件について、図４〜図６を用いて説明する。図４は、インターコネクタ３の曲げ疲労試験の結果を示すグラフである。図４の縦軸はインターコネクタ３に加えた曲げ変形の繰り返し回数を示し、横軸はインターコネクタ３に加えた曲げ変形量（歪）を示している。図４に示す曲線Ｈは、曲げ疲労によりインターコネクタ３に破断が生じるときの曲げ変形の繰り返し回数及び曲げ変形量を示している。

この図４を用いて、インターコネクタ３に求められる要求繰り返し回数Ｎから最大曲げ変形量Ｄを求めることができる。まず、要求繰り返し回数Ｎは、太陽電池モジュール１の使用環境において機能を確保するために設計上要求される曲げ変形の繰り返し回数である。本実施形態では、例えば、太陽電池モジュール１を車体Ｍに搭載する場合に求められる曲げ変形の繰り返し回数を要求繰り返し回数Ｎとしている。なお、車体搭載用の太陽電池モジュール１は、一般的な建物設置用の太陽電池モジュールと比べて、温度変化が生じる頻度が高いため、その要求繰り返し回数Ｎも建物設置用と比べて高い値となる。

最大曲げ変形量Ｄは、要求繰り返し回数Ｎに至る前にインターコネクタ３が破断することを避けるためのインターコネクタ３の曲げ変形量の上限値である。最大曲げ変形量Ｄは、インターコネクタ３の破断条件を示す曲線Ｈを用いて、要求繰り返し回数Ｎから求めることができる。すなわち、図４に示す曲げ疲労試験の結果から、インターコネクタ３は、曲げ疲労試験において加えられる曲げ変形量が最大曲げ変形量Ｄ以下の場合、破断せずに要求繰り返し回数Ｎに至る耐久性を持つことが導かれる。

図５は、太陽電池モジュール１の熱衝撃試験においてインターコネクタ３に生じる曲げ変形量のＦＥＭ解析結果を示すグラフである。熱衝撃試験は、例えば−２５℃から１００℃までの温度変化を所定回数繰り返す試験である。図５では、インターコネクタ３が太陽電池モジュール１に組み込まれた状態で熱衝撃試験を行い、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄに応じてインターコネクタ３に生じる曲げ変形量をシミュレーションによって求めている。図５の縦軸はインターコネクタ３に生じた曲げ変形量（歪）を示し、横軸は太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄを示している。

図５に示すＭ１〜Ｍ４は、異なる材料から裏面部材６を構成した場合における熱衝撃試験のＦＥＭ解析結果をそれぞれ示している。すなわち、図５に示す実線Ｍ１は、裏面部材６を鋼から構成した場合の熱衝撃試験のＦＥＭ解析結果を示している。図５に示す破線Ｍ２は、裏面部材６をコバールから構成した場合の熱衝撃試験のＦＥＭ解析結果を示している。図５に示す一点鎖線Ｍ３は、裏面部材６をアンバーから構成した場合の熱衝撃試験のＦＥＭ解析結果を示している。図５に示す二点鎖線Ｍ４は、裏面部材６をアルミ合金から構成した場合の熱衝撃試験のＦＥＭ解析結果を示している。Ｍ１〜Ｍ４は、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄが大きくなるほど、インターコネクタ３に生じる曲げ変形量が大きくなる傾向をそれぞれ示している。なお、間隔ｄが０．２ｍｍ未満の場合についてはＦＥＭ解析を行っていない。

図５に対して、図４において求めた最大曲げ変形量Ｄに対応する直線Ｎを示す。直線Ｎは、Ｍ１〜Ｍ４のうちＭ１〜Ｍ３と交差している。直線ＮとＭ１〜Ｍ３との各交点をＰ１〜Ｐ３として示す。交点Ｐ１は、裏面部材６を鋼から構成した場合の熱衝撃試験において、インターコネクタ３に最大曲げ変形量Ｄが生じるときの間隔ｄに対応している。また、交点Ｐ２は、裏面部材６をコバールから構成した場合の熱衝撃試験において、インターコネクタ３に最大曲げ変形量Ｄが生じるときの間隔ｄに対応している。交点Ｐ３は、裏面部材６をアンバーから構成した場合の熱衝撃試験において、インターコネクタ３に最大曲げ変形量Ｄが生じるときの間隔ｄに対応している。

図６は、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄと裏面部材６の線膨張率αとの関係を示すグラフである。図６の縦軸は太陽電池セル２及び裏面部材６の間隔ｄを示し、横軸は裏面部材６の線膨張率αを示している。

図６に示す直線Ｌ１は、図５において求めた交点Ｐ１〜交点Ｐ３を結ぶ直線である。この直線Ｌ１は、太陽電池モジュール１の熱衝撃試験においてインターコネクタ３に生じる曲げ変形量が最大曲げ変形量Ｄとなる場合の境界条件を示している。すなわち、太陽電池モジュール１において、間隔ｄ及び線膨張率αが図６のグラフ上で直線Ｌ１より内側（グラフの原点側）に位置する場合、熱衝撃試験によってインターコネクタ３に生じる曲げ変形量は、最大曲げ変形量Ｄ未満となる。間隔ｄ及び線膨張率αが図６のグラフ上で直線Ｌ１より内側に位置する場合とは、下記の式（２）を満たす場合である。
ｄ＜−０．０２２α＋０．６２・・・（２）

太陽電池モジュール１の間隔ｄ及び線膨張率αが式（２）を満たす場合、熱衝撃試験によって生じるインターコネクタ３の曲げ変形量は最大曲げ変形量Ｄ未満であることが図５から導かれる。そして、熱衝撃試験によって生じるインターコネクタ３の曲げ変形量は最大曲げ変形量Ｄ未満である場合、太陽電池モジュール１は、温度変化に対する十分な耐久性を確保することができる。すなわち、太陽電池モジュール１は、熱衝撃試験で想定される温度変化に起因するインターコネクタ３の曲げ変形の繰り返しの許容回数が要求繰り返し回数Ｎを超える耐久性を確保することができる。

また、図６に示す直線Ｌ２は、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄが０．２ｍｍの場合を示す直線である。直線Ｌ２は、上述した式（１）に対応している。上述したとおり、インターコネクタ３の厚さは、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、余裕を０．１ｍｍとすると間隔ｄは０．２ｍｍ以上とすることができる。

図６に示す直線Ｌ３は、裏面部材６の線膨張率αが１．５ｐｐｍ／℃の場合を示す直線である。裏面部材６は、工業的に用いられる材料選定の観点から線膨張率αが１．５ｐｐｍ／℃以上の材料を用いることができる。また、裏面部材６の線膨張率αは、１．５ｐｐｍ／℃以上１９ｐｐｍ／℃以下とすることができる。１９ｐｐｍ／℃は、直線Ｌ１と直線Ｌ２の交点に対応する線膨張率αの値である。

以上説明した直線Ｌ１〜Ｌ３に囲まれた領域をＡと称する。本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄと、裏面部材６の線膨張率αとが領域Ａの範囲内に含まれるように構成することができる。なお、領域Ａには、直線Ｌ３のうち直線Ｌ１、Ｌ２に挟まれた区間も含まれる。

以上説明した本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄと、裏面部材６の線膨張率αとが上述した式（１），（２）を満たすことにより、熱衝撃試験においてインターコネクタに生じる歪を所望の許容範囲内に収めることができる。よって、この太陽電池モジュール１は、温度変化に対する優れた耐久性を有する。

また、この太陽電池モジュール１は、裏面部材６の線膨張率αを１．５ｐｐｍ／℃以上１９ｐｐｍ／℃とすることで、裏面部材６として工業的に用いられる材料を適切に採用しつつ、温度変化に対する優れた耐久性を確保することができる。

更に、この太陽電池モジュール１は、車体外板を裏面部材６として用いるので、太陽電池モジュール専用の裏面部材が不要となり、車体搭載時における太陽電池モジュールの軽量化、薄型化、及び低コスト化に有利である。しかも、この太陽電池モジュール１は、温度変化に対する耐久性が優れているので、車体搭載のために求められる温度変化の耐久性能を容易に確保することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、太陽電池モジュール１の有する全ての太陽電池セル２において、太陽電池セル２と裏面部材６との間隔ｄが上記式（１）、（２）を満たす必要はなく、互いにインターコネクタ３で接続された少なくとも二つの太陽電池セル２において間隔ｄが上記式（１）、（２）を満たせばよい。

以下、本発明の一側面に係る太陽電池モジュールについて、実施例及び比較例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、図２に示す構成の太陽電池モジュール１の太陽電池セル２として、厚さｔｓが０．１８ｍｍの結晶シリコン型の太陽電池セルを採用した。太陽電池セル２の長さＬＳは１５６ｍｍとし、セル間隔Ｌは０．２ｍｍとした。また、インターコネクタ３として厚さｔが０．２ｍｍの部材を採用した。封止材層４としては、２３℃におけるヤング率Ｅｈが２００ＭＰａのイオン架橋樹脂を採用した。表面部材５としては、厚さＴｆが０．１２５ｍｍのアクリル製のフィルムを採用した。太陽電池セル２及び裏面部材６の間隔ｄは、０．４ｍｍとした。実施例１では、裏面部材６の材料として、２３℃における線膨張率が１．５ｐｐｍ／℃のアンバーを採用した。図６に、実施例１における間隔ｄと線膨張率αの関係をプロットすると、実施例１は直線Ｌ１及び直線Ｌ２に囲まれた範囲に位置することが分かる。また、実施例１は、図６の領域Ａに含まれている。

（実施例２）
実施例２では、裏面部材６の材料として、２３℃における線膨張率が５ｐｐｍ／℃のコバールを採用した以外は、実施例１と同じ構成を採用した。図６に、実施例２における間隔ｄと線膨張率αの関係をプロットすると、実施例２は直線Ｌ１及び直線Ｌ２に囲まれた範囲に位置することが分かる。また、実施例２は、図６の領域Ａに含まれている。

（比較例１）
比較例１では、裏面部材６の材料として、２３℃における線膨張率が１１．ｐｐｍ／℃の鋼を採用した以外は、実施例１と同じ構成を採用した。図６に、比較例１における間隔ｄと線膨張率αの関係をプロットすると、比較例１は領域Ａに含まれず、直線Ｌ１よりも外側（領域Ａの外側）に位置することが分かる。

（比較例２）
比較例２では、裏面部材６の材料として、２３℃における線膨張率が１１．７ｐｐｍ／℃のアルミ合金を採用した以外は、実施例１と同じ構成を採用した。図６に、比較例２における間隔ｄと線膨張率αの関係をプロットすると、比較例２は領域Ａに含まれず、直線Ｌ１よりも外側（領域Ａの外側）に位置することが分かる。

以上説明した実施例１、２及び比較例１、２において、−２５℃から１００℃の温度変化を所定の回数繰り返す熱衝撃試験を行い、インターコネクタ３の破断が生じたか否かを確認した。熱衝撃試験の試験結果を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１、２においてはインターコネクタ３の破断が生じながったが、比較例１、２においては、インターコネクタ３の破断が生じた。なお、比較例１、２では、インターコネクタ３の表面接続部３ａと傾斜部３ｃの接続部分において破断が生じていた。すなわち、図６において、領域Ａに含まれる実施例１、２は、熱衝撃試験によるインターコネクタ３の破断が生じず、領域Ａに含まれない比較例１、２は、熱衝撃試験によるインターコネクタ３の破断が生じた結果となった。

１…太陽電池モジュール ２、２０、２１…太陽電池セル ３…インターコネクタ ３ａ…表面接続部 ３ｂ…裏面接続部 ３ｃ…傾斜部 ４…封止材層 ５…表面部材 ５ａ…入射面 ５ｂ…出射面 ６…裏面部材 ６ａ…表面 ２０ａ、２１ａ…表面 ２０ｂ、２１ｂ…裏面 Ｍ…車体 Ｐ１-Ｐ３…交点

Claims (4)

1. 太陽光が入射する入射面と前記入射面の反対側の出射面とを有する表面部材と、
   前記出射面に対向する表面と前記表面の反対側の裏面とを有し、前記出射面に沿って配置された複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの前記表面と、当該太陽電池セルと隣り合う他の前記太陽電池セルの前記裏面と、を接続するインターコネクタと、
   前記表面部材の前記出射面側に設けられ、前記複数の太陽電池セル及び前記インターコネクタを内部に有する封止材層と、
   前記封止材層に対して前記複数の太陽電池セルの前記裏面側に設けられた裏面部材と、
   を備え、
   前記インターコネクタで互いに接続された前記太陽電池セルのセル間隔Ｌは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、
   前記インターコネクタの厚さｔは、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、
   前記封止材層は、２３℃におけるヤング率Ｅｈが１８０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であり、且つ、２３℃における線膨張率βが２００ｐｐｍ／℃以上３００ｐｐｍ／℃以下の樹脂からなり、
   前記表面部材の厚さＴｆは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、
   前記表面部材の２３℃における線膨張率γは、６０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下であり、
   前記表面部材の２３℃におけるヤング率Ｅｆは、２０００ＭＰａ以上３３００ＭＰａ以下であり、
   前記裏面部材は、前記表面部材より剛性が高く、
   前記太陽電池セルと前記裏面部材との間隔ｄ（単位 ｍｍ）と、前記インターコネクタの厚さｔと、は下記の式（１）を満たし、
   前記間隔ｄと前記裏面部材の２３℃における線膨張率α（単位 ｐｐｍ／℃）とは下記の式（２）を満たす、太陽電池モジュール。
   ｄ＞ｔ＋０．１・・・（１）
   ｄ＜−０．０２２α＋０．６２・・・（２）
2. 前記裏面部材の前記線膨張率αは、１．５ｐｐｍ／℃以上１９ｐｐｍ／℃以下である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記裏面部材は、鋼板である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記裏面部材は、車体外板である、請求項１〜３のうち何れか一項に記載の太陽電池モジュール。

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