JP2015198220A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】カバーガラスから封止材が剥離しにくい信頼性の高い太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１は、光電変換素子１４と、太陽電池モジュール１の受光面を構成するカバーガラス１１と、カバーガラス１１の直下に配置されたオレフィンシート１２と、光電変換素子１４を封止するとともに、カバーガラス１１の外周部と接着され前記オレフィンシート１２を包囲する封止樹脂１３、１７とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は太陽電池モジュールに関する。

太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する光電変換装置は、近年、特に地球環境問題の観点から、エネルギ源としての期待が急速に高まっている。光電変換装置は、屋外で使用することが多く、強度、耐湿性等を確保するために封止し、太陽電池モジュールとすることが一般的である。

図６は従来例の太陽電池モジュールの断面模式図である。太陽電池モジュール５０は、太陽電池セル５１、カバーガラス５２、裏面保護シート５３、透明封止層５４および５５を有する。図中、太陽電池モジュール５０は、受光面を上、裏面を下、として表している。

透明封止層５４は、太陽電池セル５１の受光面側に配された第１の透明封止層である。透明封止層５４は、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を材料とするＥＶＡシート５６および５７の二層構造（積層構造）をなしている。ＥＶＡシート５６は、第１のシートである。ＥＶＡシート５７は、第１のシートに対し太陽電池セル１０側の第２のシートである。ＥＶＡシートは太陽電池セルおよびカバーガラスに良く密着するので、太陽電池モジュールの封止材として広く使われている。

カバーガラス５２は、透明封止層５４の受光面側に設けられている。カバーガラス５２は、例えば強化ガラスで構成された板材である。カバーガラス５２は、太陽電池モジュール５０の受光面を保護する。

第２の透明封止層であるＥＶＡシート５５は、太陽電池セル５１の裏面側に配されている。第２の透明封止層は、ＥＶＡを材料とする一層のＥＶＡシート５５により構成されている。太陽電池セル５１は、透明封止層５４のうち太陽電池セル５１側のＥＶＡシート５７と、ＥＶＡシート５５によって包まれている。裏面保護シート５３は、ＥＶＡシート５５の裏面側に設けられている。裏面保護シート５３は、太陽電池モジュール５０の裏面を保護する。裏面保護シート５３は、例えば、樹脂材料を用いて構成されている。上記構成のように、カバーガラスに接着する封止材としては、ＥＶＡのようにガラスとの接着強度が強い材料が好ましい。

特開２０１３−１４５８４５号公報

ところで、最近ＥＶＡよりも化学的安定性等に優れたオレフィン系の封止材の開発が進んでおり、ＥＶＡシート５６に代えてオレフィンシートを使用することを検討した。しかしながら、オレフィン系の樹脂を使用した場合、カバーガラスとの接着性が低く、カバーガラスから封止材が剥がれる虞があった。

本発明は上述の問題点を鑑みてなされたものであり、カバーガラスから封止材がはがれにくく、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供するものである。

本発明の太陽電池モジュールは、光電変換素子と、太陽電池モジュールの受光面を構成するカバーガラスと、カバーガラスに接して配置されたオレフィンシートと、光電変換素子を封止するとともに、カバーガラスの外周部と接着され前記オレフィンシートを包囲する封止樹脂とを有するものである。

また、本発明の太陽電池モジュールは、光電変換素子は、裏面電極型の光電変換素子であるものを含む。

また、本発明の太陽電池モジュールは、光電変換素子は、配線シートに載置されてなるものを含む。

また、本発明の太陽電池モジュールは、封止部材は、ＥＶＡからなるものを含む。

本発明により、カバーガラスが剥離しにくい信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池モジュール本体の構成を示す説明図である。 本発明の太陽電池モジュールの模式的断面図である。 本発明の太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図である。 本発明の第２の実施の形態である太陽電池モジュールを示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す説明図である。 従来例の太陽電池モジュールを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の太陽電池モジュール本体の構成を示す説明図である。バックシート１８は、太陽電池モジュールの受光面とは反対側の面を構成するものであり、アルミニウム箔の両面にＰＥＴ樹脂を順に積層したシートを用いることができる。バックシート１８上に封止材であるＥＶＡ（ethylene-vinylacetate copolymer）で形成されたＥＶＡシート１７が積層され、さらに、その上に配線シート１５を重ねる。ＥＶＡシート１７は厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度であり、バックシート１８と、配線シート１５とを接着する。

配線シート１５は、ＰＥＴなどの樹脂シート上に銅箔を積層し、光電変換素子を接続するための配線パターンを形成したものである。この配線パターン上に光電変換素子１４を配置する。

光電変換素子１４は、受光面とは反対側の面に、電力を取り出すためのｎ電極およびｐ電極の両方を有する裏面電極型の光電変換素子である。ほぼ正方形状の光電変換素子１４は、配線シート１５上に縦横に複数配置され、はんだ樹脂を介して、配線パターンに接着されるとともに、電気的に接続されて光電変換装置１６を形成する。光電変換素子１４と配線シート１５からなる光電変換装置１６の厚さは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。光電変換素子１４に用いる基板としては、シリコン単結晶基板を用いることができる。

光電変換装置１６上に透明なＥＶＡシート１３を重ねる。ＥＶＡシート１３は０.３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度の厚さである。ＥＶＡシート１３はバックシートと同じ平面形状をしており、光電変換装置１６上を覆う。

ＥＶＡシート１３上にポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂を主成分とする透明なオレフィンシート１２を配置する。オレフィンシート１２の厚さは０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。オレフィンシート１２はＥＶＡシート１３よりも面積が小さく、太陽電池モジュール本体の外周部にはオレフィンシートは重ならないように配置する。また、オレフィンシート１２は各光電変換装置１６よりも面積が大きく、光電変換装置１６全体を覆うように配置される。

オレフィンシート１２上に太陽電池モジュールの受光面を構成する受光面部材である透明なカバーガラス１１を配置する。カバーガラスの厚さは２．５ｍｍ〜４ｍｍであり、平面の形状、面積はバックシート１８と同じであり、バックシート１８とほぼ過不足なく重なるように配置される。また、カバーガラス１１の外周部は、ＥＶＡシート１３と接着し、それ以外の中央部はオレフィンシート１２と接着する。

図２は、本発明の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。また、図３は本発明の太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図である。図１に示される各シート、および光電変換装置をラミネーターで処理することにより、図２および図３に示される太陽電池モジュール本体１０を形成する。バックシート１８上のＥＶＡシート１７は、配線シート１５の裏面に密着する。また、ＥＶＡシート１７の大きさは配線シート１５より大きく、配線シート１５よりも外側のＥＶＡシート１７は、光電変換装置上方を封止するＥＶＡシート１３と接着される。

光電変換装置１６に重ねられたＥＶＡシート１３は、配線シート１５上面および光電変換素子１４と密着する。また、ＥＶＡシート１３の大きさはＥＶＡシート１７と同じであり、ＥＶＡシート１３の外周部は、ＥＶＡシート１７と接着して、光電変換装置１６を封止する。

ＥＶＡシート１３の上面は、オレフィンシート１２と密着する。オレフィンシート１２は、光電変換装置１６と重なるように配置され、光電変換装置１６全体を覆うように配置される。オレフィンシート１２は光電変換装置１６の占める面積よりも大きく、光電変換装置１６の外辺から２ｍｍ〜１５ｍｍ程度外側に張り出した形状が好ましい。

オレフィンシート１２上面には、太陽電池モジュールの受光面部材として、カバーガラス１１が配置され、オレフィンシート１２と接着させる。カバーガラス１１はオレフィンシート１２よりも大きい。また、ＥＶＡシート１３もオレフィンシート１２よりも大きいため、太陽電池モジュール本体の１０の外周部１９（図３における斜線部分）では、ＥＶＡシート１３とカバーガラス１１が密着するように配置される。その結果、ＥＶＡシート１３はオレフィンシート１２を包囲するように配置され、太陽電池モジュール本体１０の側面にはオレフィンシートが存在しない外周部１９が形成される。外周部１９は太陽電池モジュール本体１０の各辺から内側に向かって５ｍｍ〜１５ｍｍの幅で設けるのが好ましい。

本発明においては、化学的安定性高いオレフィンシート１２を用いているので、すべてを従来例のようなＥＶＡシートを用いて形成された太陽電池モジュールに比べて耐久性が高い。また、オレフィンシート１２よりもカバーガラスに対する接着力が高いＥＶＡシート１３がオレフィンシートを包囲して配置されるので、オレフィンシートがカバーガラスの各辺まである場合に比べて、カバーガラス１１が太陽電池モジュール本体１０の外周部１９から剥がれにくくなり、信頼性が向上する。

太陽電池モジュール１は、太陽電池モジュール本体１０と、太陽電池モジュール本体１０の各辺に嵌めこまれたフレーム２０からなる。アルミニウム材などで構成されるフレーム２０と太陽電池モジュール本体１０の間にはシリコーンゴムやブチルゴムなどの封止樹脂２１が挟み込まれている。このようにして形成された太陽電池モジュールの一般的な大きさは縦０．５〜２ｍ、横０．５〜１ｍ程度である。

この封止樹脂２１は、太陽電池モジュール本体１０の側面に密着して太陽電池モジュール本体１０の側面から水分が入り込むことを防止している。しかしながら、経年変化により、封止樹脂が劣化し、太陽電池モジュール本体１０の側面から水が侵入する場合が考えられる。この場合、太陽電池モジュール本体１０の側面を形成する樹脂はできるだけ薄い方が水分が侵入しにくくなる。

本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュール１の外周部１９にオレフィンシートがないので、バックシート１８とＥＶＡシート１７とＥＶＡシート１３の外周部１９がカバーガラスの方向に曲げられて成形されている。すなわち、オレフィンシートが外周部１９まで延びている場合に比べて、太陽電池モジュール本体１０の各辺の側面にある樹脂の面積が小さいので、太陽電池モジュール本体１０の側面から水分が侵入しにくくなり、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。

また、オレフィンシートはＥＶＡシートよりも抵抗値が高いので、光電変換装置と、フレーム２０などの太陽電池モジュール本体外側との絶縁性も向上する。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態である、太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。図２に示される太陽電池モジュールと比べて、隣り合う裏面電極型の光電変換素子をインターコネクタで接続したことが異なる。光電変換素子３４の受光面と反対側にインターコネクタ３５を取り付けて、隣り合う光電変換素子同士を電気的に接続して、光電変換装置３６を形成する。このようにインターコネクタ３５を用いて光電変換素子４４を接続する裏面電極型太陽電池モジュールにおいて、オレフィンシート１２を用いる場合においても、カバーガラス１１の周辺部１９にＥＶＡシート１３を接着させる構造が有用である。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す説明図である。実施の形態１と比較して、光電化学的変換素子が両面電極型の光電変換素子であるという点が異なる。光電変換素子４４は受光面側電極と裏面側電極を有する両面電極型の光電変換素子である。光電変換素子の受光面側電極は、隣の裏面側電極にインターコネクタ４５で電気的に接続され、光電変換装置４６を形成している。光電変換素子４４の裏面はＥＶＡシート１７およびバックシート１８が配されている。また、光電変化素子の受光面側にはＥＶＡシート１３が配されている。このように両面電極型の光電変換素子を有する太陽電池モジュールにおいて、オレフィンシート１２を用いる場合においても、カバーガラス１１の周辺部１９にＥＶＡシート１３を接着させる構造が有用である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…太陽電池モジュール
１０…太陽電池モジュール本体
１１…カバーガラス
１２…オレフィンシート
１３…ＥＶＡシート
１４…光電変換素子
１５…配線シート
１６…光電変換装置
１７…ＥＶＡシート
１８…バックシート
１９…外周部
２０…フレーム
２１…封止樹脂

Claims (4)

1. 光電変換素子と、
   太陽電池モジュールの受光面を構成するカバーガラスと、
   前記カバーガラスに接して配置されたオレフィンシートと、
   前記光電変換素子を封止するとともに、前記カバーガラスの外周部と接着され、前記オレフィンシートを包囲する封止部材とを有する太陽電池モジュール。
2. 前記光電変換素子は、裏面電極型の光電変換素子である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記光電変換素子は、配線シートに載置されてなる請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記封止部材は、ＥＶＡからなる請求項１から請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

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