JP2016021467A - 太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の太陽電池モジュール用配線構造においては、漏電などが発生する虞を低減することが可能な、太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法を提供する。
【解決手段】平角線１２を平面状態のまま曲げることによって形成されたＲ面部１３を備えることを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造である。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、一つの太陽電池モジュール内において太陽電池ストリング同士を直列または並列に接続するための、太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法に関する。

太陽電池素子（セル）は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い（たとえば、特許文献１および２参照）。

セルは、その表面ｎ側に−の電荷を持った電子が集まり、裏面ｐ側に＋の電荷を持った正孔が集まる。そして、図６に示すように、これらの電気を複数のフィンガー電極３で集電し、更に各フィンガー電極３に対して直交する方向に配置したバスバー電極４Ａ〜４Ｈでフィンガー電極３の電気を集電するようにしている。

ここに、図６は、従来の太陽電池モジュール１の模式的な平面図である。

バスバー電極４Ａ〜４Ｈは、銅部材にハンダコートを施したものであり、フィンガー電極３との交差部分に熱風を吹き付けてハンダコートを溶融させることで電極同士を熱溶着させている。

ところで、セル２の１枚では電気出力が小さいため、通常は複数のセル２を直列に接続して太陽電池モジュール１から実用的な所定の電気出力が発生するようにしている。

具体的には、複数のセル２の表面側のバスバー電極と裏面側のバスバー電極４Ａ〜４Ｈとをそれぞれ直列接続して太陽電池ストリング５を形成し、この太陽電池ストリング５を複数直列接続して太陽電池モジュール１を形成している。図６は、太陽電池ストリング５が２個直列接続された場合を示している。

一方、太陽電池モジュール１は、セルが単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板で作成されているため、物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池モジュール１を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。

そのため、通常は、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材６でセル２を封入して（図６の破線参照）、その表面側にカバーガラスを配置し、裏面側に耐候性樹脂フィルムを配置している。更には、モジュールの四周端面側にシール材を介してアルミフレームを嵌合装着している。

そして、各セル２の電気を集電するバスバー電極のうちの出力側のもの４Ａおよび４Ｅは、受光面側で平面視するとＬ字状に形成されており、裏面側の出力端子ボックス７に配置されたケーブル若しくは出力ターミナル８に接続されている。

太陽電池モジュール１の四周端面は、シール部材を介してアルミフレームで枠組み形成され補強されているが、製造時のシールが不十分であったり、また運搬時や施工時の衝撃等でシールに亀裂が発生したり、耐候性の劣化によりシール切れが発生したりすることがあった。

そこで、図７に示すように、バスバー電極４Ａおよび４Ｅの配線接続部に非導電材料の樹脂シート９をラミネートして被覆し、防水を図っていた。

ここに、図７（Ａ）は従来の太陽電池モジュール１のバスバー電極４の模式的な平面図であり、図７（Ｂ）は従来の太陽電池モジュール１のバスバー電極４の模式的なＸ−Ｘ線断面図である。

ラミネートは、一枚の樹脂シート９をバスバー電極４および４の裏面側に敷き、これを表面側へ折り返し、バスバー電極４および４から所定幅寸法の位置で該電極４および４に沿って熱溶着させて密閉した後、余剰部分をカットして行っていた。

特開２０１４−１１２５８６号公報 特開２００５−２７６８９６号公報

ところが、従来のバスバー電極４Ａおよび４Ｅは、Ｌ字状に成形するのに、二本の直線状のバスバー電極４および４を交差部分で重ね合わせて、熱溶着したものであり、当該重ね合わさった部分が二段になり、ラミネートすると、図７の図（Ｂ）に示すように、大きな空気溜まり部１０が形成されていた。

そのため、ラミネート後の余剰部を切除するときに、当該空気溜まり部１０の領域でカットされることがあり、シール不良等に基づく雨水がカットされて開口した空気溜まり部１０からバスバー電極４Ａおよび４Ｅに浸透することがあった。

すると、結局のところ、前述の通り重ね合わせて熱溶着されているのみの、二本の直線状のバスバー電極４および４の交差部分においては、雨水の影響が発生することが回避しがたい。

つまり、従来の太陽電池モジュール用配線構造においては、漏電などが発生する虞があった。

本発明は、前述された従来の課題を考慮し、漏電などが発生する虞を低減することが可能な、太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法を提供することを目的とする。

第１の本発明は、平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備えることを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造である。

第２の本発明は、少なくとも前記曲げ部は、樹脂材料により被覆されていることを特徴とする、第１の本発明の太陽電池モジュール用配線構造である。

第３の本発明は、前記曲げ部は、太陽電池モジュール用配線構造の内、封止樹脂によって充填封止されていない部分の一部であることを特徴とする、第１の本発明の太陽電池モジュール用配線構造である。

第４の本発明は、平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
袋状に加工された樹脂材料を前記曲げ部に挿通することによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法である。

第５の本発明は、平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
帯状に加工された樹脂材料を前記曲げ部に隙間なく巻き回すことによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法である。

第６の本発明は、平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
樹脂材料で前記曲げ部を挟み込んで溶着し、前記樹脂材料の余剰部分を切除することによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法である。

本発明によって、漏電などが発生する虞を低減することが可能な、太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法を提供することができる。

（Ａ）本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの結合線の模式的な平面図、（Ｂ）本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの結合線の模式的な断面図 本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの模式的な断面図 本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの模式的な平面図 本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法の説明図（その一） 本発明における実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法の説明図（その二） 従来の太陽電池モジュールの模式的な平面図 （Ａ）従来の太陽電池モジュールのバスバー電極の模式的な平面図、（Ｂ）従来の太陽電池モジュールのバスバー電極の模式的な断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

はじめに、図１〜３を主として参照しながら、本実施の形態の太陽電池モジュール１１について具体的に説明する。

ここに、図１（Ａ）は本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の結合線２０の模式的な平面図であり、図１（Ｂ）は本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の結合線２０の模式的なＡ−Ａ線断面図であり、図２は本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の模式的なＢ−Ｂ線断面図であり、図３は本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の模式的な平面図である。

図１に示すように、本実施の形態では、たとえば、錫などのコーティングを利用して銅材料をコーティングした厚さ０．４ｍｍ程度の一本の平角線１２を、ピンなどを支点とするエッジワイズ加工により、平面状態を維持したまま、つまり平坦面を維持したまま、Ｒ面部１３が形成されるように曲げている。

なお、Ｒ面部１３は、本発明の曲げ部の一例である。

エッジワイズ加工は、平角線を幅方向へ曲げるものであり、平面状態を維持したまま一本の平角線を曲げ加工することができる。

そして、本実施の形態においては、同エッジワイズ加工を行った一本の平角線１２を利用する。

タブまたはバスバーとも呼ばれる、Ｒ面部１３が当該曲げ部分に形成されている出力部をもった配線構造が、このような曲げ加工により形成される。

Ｒ面部１３における曲げ角度は、９０度であってもよいし（図１参照）、９０度より小さい鋭角であってもよいし、９０度より大きい鈍角であってもよい。

何れにせよ、このような曲げ加工には加熱加工が不要であり、Ｒ面部１３における抵抗の上昇が加熱加工に伴って発生する懸念はない。

そして、もしも仮に雨水などの浸入が発生したとしても、Ｒ面部１３には継ぎ目がないので、そもそも従来のような雨水の影響がＲ面部１３において発生する虞はほとんどない。

つまり、後に詳述されるような、樹脂フィルムなどの樹脂材料１８による、パウチとも呼ばれるラミネートが行われていれば、雨水の影響が発生する虞がより低減されることはいうまでもないが、そのようなラミネートは必須ではない。

なお、図２および３においては、樹脂フィルムなどの樹脂材料１８による、パウチなどとも呼ばれるラミネートの図示が省略されている。

ところで、従来のような、二本の直線状のバスバー電極４および４を交差部分で重ね合わせて熱溶着を行う構成においては、ハンダ接合が利用されることになるが、このようなハンダ接合はハンダ不良にともなう抵抗の上昇を惹起しやすい。

より具体的に説明すると、つぎの通りである。

すなわち、上述した抵抗の上昇は、発熱量の増大という結果を生むので、充填材６の変質にともなうガスの発生、および充填材６のバックシートの膨張といった望ましくない症状の原因になりやすい。

本実施の形態においては、曲げ加工による配線構造が利用されるので、従来のようなハンダ接合はそもそも不要であり、このような望ましくない症状はほとんど見られない。

さて、太陽電池モジュール１１の基本的な構成は、前述された従来の太陽電池モジュール１と同様である。

縦断面図（図２）および平面図（図３）における電気配線の模式図に示す通り、複数のセル２Ａ〜２Ｆの表面側のバスバー電極と裏面側のバスバー電極とをそれぞれ直列接続して太陽電池ストリング５を形成し、この太陽電池ストリング５を複数直列接続して太陽電池モジュール１１を形成している。

本実施の形態においては、太陽電池ストリング５が２個直列接続されている。

このように直列接続された太陽電池モジュール１１では、直列接続したセルの数に応じた電圧が発生する。

本実施の形態においては、６個のセル２Ａ〜２Ｆが直列接続されているので、それぞれのセルにおいて一例として０．１Ｖの電圧が発生とすると、０．６Ｖの電圧が出力として得られる。

セル２Ａ〜２Ｆは、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板で作成されているため、物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池モジュール１１を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。

そのため、通常は、図２に示すように、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材６で、セル２Ａ〜２Ｆの全体を封入して、その表面側にカバーガラス１４を配置し、裏面側に耐候性樹脂フィルム１５を配置している。

更には、モジュールの四周端面側にシール材１６を介してアルミフレーム１７を嵌合装着している。

なお、太陽電池モジュール１１の裏面側の出力端子ボックス７に配置されたケーブル若しくは出力ターミナル８へ電気的に接続される出力側のバスバー電極４Ｊおよび４Ｋ（図３参照）が位置する領域の端面には、充填材６が充填されていない部分６Ａが形成されている。

そして、本実施の形態では、充填材６が充填されていない部分６Ａに位置するバスバー電極４Ｊおよび４Ｋについては、エッジワイズ加工された平角線１２を用いるようにしている。

このようにエッジワイズ加工で曲げられた平角線１２は、全ての部分において同一の厚みを呈する。

従って、このような平角線１２であれば、コーナーのＲ面部１３に段差が形成されることはない。

そのため、当該平角線１２を樹脂材料１８でラミネートした場合に、図１の図（Ｂ）に示すように、小さな空気溜まり部１９が形成されるだけである。

この空気溜まり部１９は、図７の図（Ｂ）に示す従来の空気溜まり部１０よりは遥かに小さいものである。

このように、本実施の形態では、太陽電池モジュール用の配線構造銅の表面にコーティングを施した一本の平角線を、平面状態のまま曲げてＲ面部を形成し、全体を非導電性の樹脂材料でラミネートしている。

そして、バスバー電極の出力部を一本の線材で曲げ加工してコーナー部に滑らかなＲ面部を形成するので、ラミネートした場合に大きな空気溜まりが形成されない。

つまり、銅の表面にコーティングを施した一本の平角線をエッジワイズ加工により平面状態のまま曲げ、コーナー部にＲ面部を形成しており、このように形成されたバスバー電極と出力端子側とを電気的に接続する結合線においては、曲げた部分に段差が形成されることはなく、樹脂材料でラミネートした場合に、大きな空気溜まり部が形成されることはない。

従って、太陽電池モジュールの四周端面側にシール切れ等が発生して雨水が浸入したとしても、結合線は密封状態を維持したままラミネート被覆されているので、短絡若しくは漏電するということがない。

つまり、このようにして形成された平角線１２に樹脂材料１８をラミネートしたバスバー電極と出力端子との接続用の結合線２０が利用されると、太陽電池モジュールの四周端面側のシールが機能を喪失し、当該部分から雨水が浸入するような事態になっても、折曲形成された結合線２０が短絡若しくは漏電するということがほとんどない。

なお、図４に示すように、細幅で長尺の袋状に形成された樹脂材料１８を平角線１２に挿通して全体を熱溶着し、ラミネートすればよい。

ここに、図４は、本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の製造方法の説明図（その一）である。

袋状に形成された樹脂材料１８を利用しているので、ラミネート作業が平角線１２に挿通し、その後熱風を吹き付けてラミネートするだけであるので、全体の作業が容易である。またラミネートの余剰部をカットする等の必要もなく、作業工程も簡便である。

要するに、曲げ加工した平角線に袋状の樹脂材料でラミネートしており、袋を利用しているので、ラミネートも容易であり、ラミネートの余剰部をカットする等の必要もなく、作業工程も簡便である。

また、たとえば、図５に示すように、帯状の樹脂材料１８をいわゆるゲートル巻きなどにより平角線１２に対して巻き回し、樹脂材料１８の全体を必要に応じて加熱し、溶着してラミネートしてもよい。

ここに、図５は、本発明における実施の形態の太陽電池モジュール１１の製造方法の説明図（その二）である。

また、たとえば、一枚のシート状樹脂材料１８を折り返して平角線１２の表面と裏面とを覆い、その状態で平角線１２の形状に沿って樹脂材料１８を熱溶着してラミネートし、余剰部分を切除してもよい。

すると、平角線を曲げ加工した後、一枚の非導電性の樹脂シートで平角線の表面と裏面とを覆ってラミネートし、平角線に沿って余剰部分を切除しており、結合線は一本の平角線であるので、ラミネート時に大きな空気溜まり部が形成されるということはない。

もちろん、樹脂材料による被覆は、上述されたラミネートを利用して行われる必要はなく、たとえば、液状樹脂の塗布を利用して行われてもよい。

本発明における太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法は、漏電などが発生する虞を低減することが可能であり、たとえば、一つの太陽電池モジュール内において太陽電池ストリング同士を直列または並列に接続するための、太陽電池モジュール用配線構造、および太陽電池モジュール用配線構造の製造方法に利用する目的に有用である。

１１ 太陽電池モジュール
１２ 平角線
１３ Ｒ面部
１８ 樹脂材料
１９ 空気溜まり部
２０ 結合線

Claims (6)

1. 平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備えることを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造。
2. 少なくとも前記曲げ部は、樹脂材料により被覆されていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール用配線構造。
3. 前記曲げ部は、太陽電池モジュール用配線構造の内、封止樹脂によって充填封止されていない部分の一部であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール用配線構造。
4. 平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
   袋状に加工された樹脂材料を前記曲げ部に挿通することによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法。
5. 平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
   帯状に加工された樹脂材料を前記曲げ部に隙間なく巻き回すことによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法。
6. 平角線を平面状態のまま曲げることによって形成された曲げ部を備える太陽電池モジュール用配線構造の製造方法であって、
   樹脂材料で前記曲げ部を挟み込んで溶着し、前記樹脂材料の余剰部分を切除することによって、少なくとも前記曲げ部を、前記樹脂材料により被覆することを特徴とする、太陽電池モジュール用配線構造の製造方法。

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