JP2016171237A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】隣り合う2つの太陽電池セルをまたがるよう光反射シートを配置したとしても、太陽電池セルが劣化することを抑制できる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】第1の太陽電池セル10Aと、第1の太陽電池セル10Aと隙間Gをあけて配置された第2の太陽電池セル10Bと、隙間Gを介して第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとに跨るように設けられた光反射シート30とを備え、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の少なくとも一部が曲がっている。
【選択図】図3

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、太陽電池モジュールの開発が進められている。太陽電池モジュールは、無尽蔵の太陽光を直接電気に変換できることから、また、化石燃料による発電と比べて環境負荷が小さくクリーンであることから、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池モジュールは、例えば、表面保護部材と裏面保護部材との間に複数の太陽電池セルが充填部材で封止された構造となっている。太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池セルは、マトリクス状に配置されている。
従来、太陽電池セル同士の隙間に照射される太陽光を有効に利用するために、太陽電池セルの受光面よりも突出するとともに受光面に傾斜した光反射部材が太陽電池セル間の隙間に設けられた太陽電池モジュールが提案されている(例えば特許文献1)。
特開2013−98496号公報
光反射部材としてシート状の光反射シートを隣り合う2つの太陽電池セルをまたがるように配置することが検討されている。例えば、複数の太陽電池セルをタブ配線で連結することによって構成されたストリング同士の間の隙間を光反射シートで覆うことが考えられている。
しかしながら、隣り合う2つの太陽電池セルをまたがるよう光反射シートを配置すると、温度変化によって光反射シートを介して太陽電池セル同士が引っ張り又は圧縮の応力をかけあうことになり、太陽電池セルが破損等して劣化するという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、隣り合う2つの太陽電池セルをまたがるよう光反射シートを配置したとしても、太陽電池セルが劣化することを抑制できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールの一態様は、第1の太陽電池セルと、前記第1の太陽電池セルと隙間をあけて配置された第2の太陽電池セルと、前記隙間を介して前記第1の太陽電池セルと前記第2の太陽電池セルとに跨るように設けられた光反射シートとを備え、前記光反射シートの前記隙間に対応する部分の少なくとも一部が曲がっている。
隣り合う2つの太陽電池セルをまたがるよう光反射シートを配置したとしても、太陽電池セルが劣化することを抑制できる。
実施の形態1に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図1AのIB−IB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。 実施の形態1に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。 図2のIII−III線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図(光反射シート周辺の拡大断面図)である。 実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図(図3の破線で囲まれる領域Yの拡大断面図)である。 比較例の太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図(図6の破線で囲まれる領域Yの拡大断面図)である。 実施の形態3に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 変形例1に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 変形例2に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 変形例3に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 変形例4に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。 変形例5に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。 変形例6に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態1)
[太陽電池モジュールの構成]
まず、実施の形態1に係る太陽電池モジュール1の概略構成について、図1A及び図1Bを用いて説明する。図1Aは、実施の形態1に係る太陽電池モジュールの平面図である。図1Bは、図1AのIB−IB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。
なお、図1A及び図1Bにおいて、Z軸は、太陽電池モジュール1の主面に垂直な軸であり、X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。Z軸、X軸及びY軸については、以下の図においても同様である。
図1A及び図1Bに示すように、太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池セル10と、タブ配線20と、光反射シート30と、表面保護部材40と、裏面保護部材50と、充填部材60と、フレーム70とを備える。太陽電池モジュール1は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間に、複数の太陽電池セル10が充填部材60で封止された構造となっている。
図1Aに示すように、太陽電池モジュール1の平面視形状は、例えば略矩形状である。一例として、太陽電池モジュール1は、横の長さが約1600mmで、縦の長さが約800mmの略矩形状である。なお、太陽電池モジュール1の形状は、矩形状に限るものではない。
以下、太陽電池モジュール1の各構成部材について、図1A及び図1Bを参照しながら、図2及び図3を用いてさらに詳細に説明する。図2は、図1Aの破線で囲まれる領域Xの拡大図であって、実施の形態1に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。図3は、図2のIII−III線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。なお、図3は、光反射シート30周辺の拡大断面図である。
[太陽電池セル(太陽電池素子)]
太陽電池セル10は、太陽光等の光を電力に変換する光電変換素子(光起電力素子)である。図1Aに示すように、太陽電池セル10は、同一平面において行列状(マトリクス状)に複数枚配列されている。
行方向又は列方向の一方に沿って直線状に配列された複数の太陽電池セル10は、隣り合う2つの太陽電池セル10同士がタブ配線20によって連結されてストリング(セルストリング)を構成している。複数の太陽電池セル10は、タブ配線20によって電気的に接続されることでストリング化されている。1つのストリング10S内の複数の太陽電池セル10は、タブ配線20によって直列接続されている。
図1Aに示すように、本実施の形態では、行方向(X軸方向)に沿って等間隔に配列された12枚の太陽電池セル10がタブ配線20で接続されることで1つのストリング10Sを構成している。より具体的には、各ストリング10Sは、行方向(X軸方向)に隣り合う2つの太陽電池セル10を3本のタブ配線20で順次連結していくことで構成されており、行方向に沿って配列された一列分全ての太陽電池セル10が連結されている。
ストリング10Sは、複数形成されている。複数のストリング10S(ストリングス)は、行方向又は列方向の他方に沿って並べられている。本実施の形態では、6つのストリング10Sが形成されている。図1Aに示すように、6つのストリング10Sは、互いに平行となるように列方向(Y軸方向)に沿って等間隔で並べられている。
なお、各ストリング10Sにおける先頭の太陽電池セル10は、タブ配線20を介して渡り配線(不図示)に接続されている。また、各ストリング10Sにおける最後尾の太陽電池セル10は、タブ配線20を介して渡り配線(不図示)に接続されている。これにより、複数(図1Aでは6つ)のストリング10Sが直列接続又は並列接続されてセルアレイが構成される。本実施の形態では、隣り合う2つのストリング10Sが直列接続されて1つの直列接続体(24枚の太陽電池セル10が直列接続されたもの)が構成されており、この直列接続体が3つ並列接続されている。
図1A及び図2に示すように、複数の太陽電池セル10は、行方向及び列方向に隣り合う太陽電池セル10との間に隙間Gをあけて配置されている。後述するように、この隙間Gには光反射シート30が配置されている。
本実施の形態において、太陽電池セル10は、平面視において、略矩形状である。具体的には、太陽電池セル10は、125mm角の正方形の角が欠けた形状である。つまり、1つのストリング10Sは、隣り合う2つの太陽電池セル10の一辺同士が対向するように構成されている。なお、太陽電池セル10の形状は、略矩形状に限るものではない。
図1B及び図3に示すように、太陽電池セル10には、太陽電池セル10の表面側電極に電気的に接続された表側集電極11と、太陽電池セル10の裏面側電極に電気的に接続された裏側集電極12とが形成されている。
表側集電極11及び裏側集電極12の各々は、例えば、タブ配線20の延設方向と直交するように直線状に形成された複数本のフィンガー電極と、これらのフィンガー電極に接続されるとともにフィンガー電極に直交する方向(タブ配線20の延設方向)に沿って直線状に形成された複数本のバスバー電極とによって構成されている。バスバー電極の本数は、例えば、タブ配線20と同数であり、本実施の形態では、3本である。なお、表側集電極11及び裏側集電極12は、互いに同じ形状となっているが、これに限定されるものではない。
表側集電極11及び裏側集電極12は、銀(Ag)等の低抵抗導電材料からなる。例えば、表側集電極11及び裏側集電極12は、バインダー樹脂中に銀等の導電性フィラーが分散した導電性ペースト(銀ペースト等)を所定のパターンでスクリーン印刷することで形成することができる。
このように構成される太陽電池セル10では、表面及び裏面の両方が受光面となる。太陽電池セル10に光が入射すると太陽電池セル10の光電変換部でキャリアが発生する。発生したキャリアは、表側集電極11及び裏側集電極12で収集されてタブ配線20に流れ込む。このように、表側集電極11及び裏側集電極12を設けることで、太陽電池セル10で発生したキャリアを外部回路に効率的に取り出すことができる。
[タブ配線]
図1A及び図1Bに示すように、タブ配線20(インターコネクタ)は、ストリング10Sにおいて、隣り合う2つの太陽電池セル10同士を電気的に接続する。図1A及び2Aに示すように、本実施の形態では、隣り合う2つの太陽電池セル10は、互いに略平行に配置された3本のタブ配線20によって接続されている。各タブ配線20は、接続する2つの太陽電池セル10の並び方向に沿って延設されている。
タブ配線20は、長尺状の導電性配線であって、例えば、リボン状の金属箔である。タブ配線20は、例えば、銅箔や銀箔等の金属箔の表面全体を半田や銀等で被覆したものを所定の長さに短冊状に切断することによって作製することができる。
図1Bに示すように、各タブ配線20については、タブ配線20の一端部が、隣り合う2つの太陽電池セル10のうちの一方の太陽電池セル10の表面に配置され、タブ配線20の他端部が、隣り合う2つの太陽電池セル10のうちの他方の太陽電池セル10の裏面に配置されている。
各タブ配線20は、隣り合う2つの太陽電池セル10において、一方の太陽電池セル10の表面側集電極11と、他方の太陽電池セル10の裏面側集電極12とを電気的に接続している。例えば、タブ配線20と太陽電池セル10の表側集電極11(バスバー電極)とは、ハンダ材等の導電性を有する接着剤で接合されている。
[光反射シート]
図1A、図2及び図3に示すように、太陽電池セル10には、光反射シート30が設けられている。図2及び図3に示すように、光反射シート30は、隙間Gをあけて配置された隣り合う2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)に跨るように設けられている。具体的には、光反射シート30は、第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとに跨るように第1の太陽電池セル10Aの端部と第2の太陽電池セル10Bの端部とに設けられている。つまり、隙間Gをあけて配置された第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとは光反射シート30によって連結されている。
具体的には、光反射シート30は、光反射シート30の幅方向の一方の端部が第1の太陽電池セル10Aの第2の太陽電池セル10B側の端部と重なるように、第1の太陽電池セル10Aの表面保護部材40側(受光面側)に設けられている。また、光反射シート30は、光反射シート30の幅方向の端部が第2の太陽電池セル10Bの第1の太陽電池セル10A側の端部と重なるように、第2の太陽電池セル10Bの表面保護部材40側(受光面側)に設けられている。
このように、隣り合う2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)の間の隙間Gは、光反射シート30によって覆われている。
また、図1Aに示すように、光反射シート30は、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間Gに、ストリング10Sの長手方向に沿って複数設けられている。具体的には、光反射シート30は、このストリング10Sの隙間Gにおいて、2つの太陽電池セル10の間の隙間Gごとに設けられている。
図2に示すように、各光反射シート30は、ストリング10Sの長手方向に延在するテープ状の光反射部材であり、一例として、長尺矩形状かつ薄板状である。光反射シート30は、例えば、長さが100mm〜130mmであり、幅が1mm〜20mmであり、厚さが0.05mm〜0.5mmである。一例として、光反射シート30は、長さが125mmであり、幅が5mmであり、厚さが0.1mmである。各光反射シート30は、隣り合う2つの太陽電池セル10に跨るように配置されるので、各光反射シート30の幅は、隣り合う2つの太陽電池セル10の隙間Gの間隔よりも大きくなっている。
光反射シート30に入射した光は反射する。本実施の形態における光反射シート30は、入射した光を拡散して反射させるので光拡散反射部材として機能する。つまり、光反射シート30は、光拡散反射シートである。
図3に示すように、光反射シート30は、樹脂基材31と、樹脂基材31の表面に形成された光反射膜32とを有する。本実施の形態における光反射シート30は、さらに、樹脂基材31の裏面に形成された接着剤33を有しており、接着剤(接着層)33と樹脂基材31と光反射膜(光反射層)32と接着剤33との積層構造である。
樹脂基材31は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)又はアクリル等の絶縁性樹脂材料によって構成されている。光反射膜32は、例えばアルミニウム又は銀等の金属からなる金属反射膜である。接着剤33は、例えば絶縁性樹脂材料からなる樹脂接着剤である。
本実施の形態において、樹脂基材31はPETシートであり、光反射膜32はアルミニウム蒸着膜であり、接着剤33はEVAからなる感熱接着剤又は感圧接着剤である。
また、樹脂基材31の表面には凹凸30aが形成されている。光反射膜32は、例えば蒸着等によってこの凹凸30aの表面に形成される。したがって、光反射膜32の表面形状は、凹凸30aの凹凸形状に倣って凹凸形状となる。この光反射膜32の凹凸形状によって、光反射シート30に入射した光を所定の方向に拡散反射させることができる。
凹凸30aは、例えば、凹部と凸部との間の高さが5μm以上100μm以下であり、隣り合う凸部の間隔(ピッチ)が20μm以上400μm以下である。本実施の形態では、凹部と凸部との間の高さが12μmであり、隣り合う凸部の間隔(ピッチ)が40μmである。
また、本実施の形態において、光反射シート30は、光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置される。つまり、光反射シート30は、樹脂基材31が裏面保護部材50側に位置し、かつ、光反射膜32が表面保護部材40側に位置するように配置されている。なお、本実施の形態では、表面保護部材40側に光反射膜32があるので、樹脂基材31の材料は、透明材料等の透光性材料、及び、白色材料や黒色材料等の非透光性材料のいずれであってもよい。
このように、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間Gは、光反射シート30で覆われている。これにより、太陽電池モジュール1に入射した光が光反射シート30の表面に入射した際に、光反射膜32の凹凸形状によってその光が拡散反射(散乱)する。この拡散反射した光は、表面保護部材40と空気層との界面又は表面保護部材40と充填部材60との界面で反射して、太陽電池セル10へと導かれる。これにより、無効領域(本実施の形態では、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間Gの領域であって、入射した光を発電に寄与させることができない領域)である隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間Gの領域に入射する光も有効に発電に寄与させることができるので、太陽電池モジュール1の発電効率が向上する。
特に、本実施の形態では、光反射シート30は、裏面保護部材50等ではなく、太陽電池セル10の端部の発電無効領域に設けられている。これにより、生産性が向上するとともに太陽電池セル10の発電能力を効率よく利用することができる。
また、光反射シート30の隙間Gに対応する部分には、曲がっている箇所が存在する。つまり、光反射シート30に曲がった部分(たわんだ部分)が含まれるように、光反射シート30を意図的にたわませている。
光反射シート30の曲がっている部分とは、光反射シート30の断面における表面形状が少なくとも一部に最下点として極小点を含む曲線からなる部分である。例えば、図3では、光反射シート30の曲がっている部分は、断面形状が湾曲形状になっている部分である。このように、本実施の形態において、光反射シート30は、隣り合う太陽電池セル10の間にわたる少なくとも一部を湾曲させることによって形成された湾曲部(ベンド部)を有する。具体的には、光反射シート30は、表面保護部材40側の面(オモテ面)も裏面保護部材50側の面(ウラ面)も湾曲面となっている。
本実施の形態では、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の全体が、隙間Gに向かって突出するように湾曲している。つまり、光反射シート30のたわみ方向が隙間G内に向かう方向であり、光反射シート30は、隙間Gに向かってたわむように湾曲している。具体的には、光反射シート30の曲がっている部分(湾曲部)では、光反射シート30の太陽電池セル10側の面(本実施の形態では、接着剤33の表面)が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。さらに、光反射シート30の曲がっている部分において、光反射シート30の太陽電池セル10側の面とは反対側の面(本実施の形態では、光反射膜32の表面)までもが、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
ここで、光反射シート30と太陽電池セル10との接合部分(貼り合わせ部分)について、図4を用いて詳細に説明する。図4は、図3の破線で囲まれる領域Yの拡大断面図である。
図3及び図4に示すように、光反射シート30は、樹脂基材31の光反射膜32側の面と太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10A、第2の太陽電池セル10B)とを接着剤33によって貼り合わせることで太陽電池セル10に接着されている。
図4に示すように、太陽電池セル10の端部の側面部分における接着剤33の厚みは、接着剤33の他の部分よりも厚くなっている。一方、太陽電池セル10の端部の角部における接着剤33の厚みは、接着剤33の他の部分よりも薄くなっている。
なお、図4では、隣り合う2つの第1の太陽電池セル10A及び第2の太陽電池セル10Bのうち第1の太陽電池セル10Aと光反射シート30との接合部分の構造を示しているが、反対側の第2の太陽電池セル10Bと光反射シート30と接合部分も同様である。
このように構成される光反射シート30は、充填部材60によって封止されている。つまり、光反射シート30は、充填部材60によって接着されて固定されている。
なお、本実施の形態において、光反射シート30における凹凸30aの形状は、光反射シート30の長手方向に沿った三角溝形状としたが、これに限定されるものではなく、光を散乱させることができるものであれば、円錐形状、四角錐形状又は多角錐形状、あるいは、これらの形状の組み合わせ等であってもよい。
[表面保護部材、裏面保護部材]
表面保護部材40(第1保護部材)は、太陽電池モジュール1の表側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール1の内部(太陽電池セル10等)を、風雨や外部衝撃等の外部環境から保護する。図1Bに示すように、表面保護部材40は、太陽電池セル10の表面側に配設されており、太陽電池セル10の表側の受光面を保護している。
表面保護部材40は、太陽電池セル10において光電変換に利用される波長帯域の光を透過する透光性部材によって構成されている。表面保護部材40は、例えば、透明ガラス材料からなるガラス基板(透明ガラス基板)、又は、フィルム状や板状の透光性及び遮水性を有する硬質の樹脂材料からなる樹脂基板である。
一方、裏面保護部材50(第2保護部材)は、太陽電池モジュール1の裏側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール1の内部を外部環境から保護する。図1Bに示すように、裏面保護部材50は、太陽電池セル10の裏面側に配設されている。
裏面保護部材50は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂材料からなるフィルム状や板状の樹脂シートである。
本実施の形態における太陽電池モジュール1は片面受光方式であるので、裏面保護部材50は、不透光の板体又はフィルムとしてもよい。この場合、裏面保護部材50としては、例えば、黒色部材、又は、アルミ箔等の金属箔を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルム等、不透光部材(遮光性部材)を用いてもよい。なお、裏面保護部材50は、不透光部材に限るものではなく、ガラス材料からなるガラスシート又はガラス基板等の透光部材であってもよい。
表面保護部材40及び裏面保護部材50の間には充填部材60が充填されている。表面保護部材40及び裏面保護部材50と太陽電池セル10とは、この充填部材60によって接着されて固定されている。
[充填部材]
充填部材(充填材)60は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間に配置される。本実施の形態において、充填部材60は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間を埋めるように充填されている。
図3に示すように、充填部材60は、表面側充填部材61と裏面側充填部材62とによって構成されている。複数の太陽電池セル10は、表面側充填部材61と裏面側充填部材62とで挟み込まれている。例えば、充填部材60は、複数本のストリング10Sを挟み込んだ表面側充填部材61と裏面側充填部材62とをラミネート処理(ラミネート加工)することで形成される。
具体的には、複数の太陽電池セル10をタブ配線20で連結してストリング10Sを形成した後、複数本のストリング10Sを表面側充填部材61と裏面側充填部材62とで挟み込み、さらに、その上下に表面保護部材40と裏面保護部材50とを配置して、例えば100℃以上の温度で真空中で熱圧着を行う。この熱圧着によって、表面側充填部材61及び裏面側充填部材62が加熱されて溶融し、太陽電池セル10を封止する充填部材60となる。
表面側充填部材61は、例えばエチレンビニルアセテート(EVA)又はポリオレフィン等の樹脂材料からなる樹脂シートであり、複数の太陽電池セル10と表面保護部材40との間に配置される。表面側充填部材は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル10と表面保護部材40との間の隙間を埋めるように充填される。例えば、表面側充填部材61は、透明な樹脂シートである。一例として、表面側充填部材61は、EVAからなるホットメルト系接着剤からなる透明樹脂シートである。
裏面側充填部材62は、例えばエチレンビニルアセテート(EVA)又はポリオレフィン等の樹脂材料からなる樹脂シートであり、複数の太陽電池セル10と裏面保護部材50との間に配置される。裏面側充填部材62は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル10と裏面保護部材50との間の隙間を埋めるように充填される。なお、本実施の形態における太陽電池モジュール1は、片面受光方式であるので、裏面側充填部材62としては黒色又は白色の樹脂シートが用いられるが、これに限るものではない。一例として、裏面側充填部材62は、EVAからなるホットメルト系接着剤からなる白色樹脂シートである。
[フレーム]
フレーム70は、太陽電池モジュール1の周縁端部を覆う外枠である。フレーム70は、例えば、アルミ製のアルミフレーム(アルミ枠)である。図1Aに示すように、フレーム70は、4本用いられており、それぞれ太陽電池モジュール1の4辺の各々に装着されている。フレーム70は、例えば、接着剤によって太陽電池モジュール1の各辺に固着されている。
なお、図示しないが、太陽電池モジュール1には、太陽電池セル10で発電された電力を取り出すための端子ボックスが設けられている。端子ボックスは、例えば裏面保護部材50に固定されている。端子ボックスには、回路基板に実装された複数の回路部品が内蔵されている。
[効果等]
次に、本実施の形態における太陽電池モジュール1の効果について、比較例の太陽電池モジュール1Aと対比して説明する。図5は、比較例の太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。
図5に示すように、比較例の太陽電池モジュール1Aは、本実施の形態における太陽電池モジュール1と同様に、隙間Gをあけて配置された2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)に跨るように光反射シート30が設けられている。
しかしながら、比較例の太陽電池モジュール1Aは、本実施の形態における太陽電池モジュール1と異なり、光反射シート30は曲げられることなく2つの太陽電池セル10に設けられている。
このため、太陽電池モジュール1Aに温度サイクル試験等を施して温度変化があった場合に、光反射シート30を介して2つの太陽電池セル10同士が引っ張り又は圧縮の応力をかけあうことになる。この結果、太陽電池セル10に応力がかかって太陽電池セル10が破損等して劣化するおそれがある。
これに対して、図3に示すように、2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)を跨ぐように配置された光反射シート30の隙間Gに対応する部分には予め曲がった箇所が存在する。例えば、光反射シート30は、たわんだ状態で太陽電池セル10に設けられている。
これにより、太陽電池モジュール1に温度変化があったとしても、光反射シート30によって接続された2つの太陽電池セル10同士が引っ張りあったり圧縮しあったりして太陽電池セル10に応力がかかることを抑制できる。つまり、ある太陽電池セル10(例えば第1の太陽電池セル10A)は、他の太陽電池セル10(例えば第2の太陽電池セル10B)からの応力を、光反射シート30の曲がった部分(たるみ)によって吸収することができる。したがって、2つの太陽電池セル10に跨るように光反射シート30を配置したとしても、温度変化に伴う応力によって太陽電池セル10が破損等して劣化することを抑制できる。
本実施の形態において、光反射シート30の曲がっている部分は、光反射シート30の断面における表面形状が少なくとも一部に最下点として極小点を含む曲線からなる部分である。
具体的には、光反射シート30の曲がっている部分は、湾曲形状になっている。
これにより、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができる。また、光反射シート30を容易にたわませることができる。
さらに、本実施の形態において、光反射シート30は、隙間Gに対応する部分の全体が湾曲している。
光反射シート30の一部を曲げるよりも全体を曲げる方が容易に湾曲させることができる。したがって、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の形状を容易に湾曲形状にすることができる。
また、本実施の形態において、光反射シート30の曲がっている部分は、隙間Gに向かって突出している。つまり、光反射シート30の受光面(表面保護部材40側の面)が凹面になっている。
これにより、光反射シート30を容易に湾曲させることができるとともに、光反射シート30を湾曲させた状態で容易に太陽電池セル10に配置することができる。
また、本実施の形態において、光反射シート30の曲がっている部分では、光反射シート30の太陽電池セル10側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。つまり、光反射シート30の背面(裏面保護部材50側の面)が太陽電池セル10の受光面(表面保護部材40側の面)よりも隙間Gの中に入り込んでいる。
これにより、光反射シート30を適度にたわませることができるので太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができる。
また、本実施の形態において、光反射シート30の曲がっている部分では、さらに、光反射シート30の太陽電池セル10側の面とは反対側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。つまり、光反射シート30の受光面(表面保護部材40側の面)が太陽電池セル10の受光面(表面保護部材40側の面)よりも隙間Gの中に入り込んでいる。
これにより、光反射シート30のたわみ量を大きくすることができるので、太陽電池セル10の応力を一層効果的に吸収することができる。例えば、温度変化に伴う太陽電池セル10にかかる応力が大きい箇所では、光反射シート30のたわみ量を大きくしておくとよい。
なお、光反射シート30の背面(裏面保護部材50側の面)を太陽電池セル10の受光面(表面保護部材40側の面)よりも隙間Gの中に入り込ませつつ、光反射シート30の受光面(表面保護部材40側の面)については、太陽電池セル10の受光面(表面保護部材40側の面)よりも隙間Gの中に入り込まないようにしてもよい。
これにより、光反射シート30を適度にたわませて太陽電池セル10の応力を吸収しつつ、光反射シート30のたわませ過ぎによる光反射シート30の発電効率向上効果の低下を抑制できる。
また、本実施の形態において、光反射シート30は、樹脂基材31と、樹脂基材31の一方の面に形成された光反射膜32とを有しており、光反射シート30は、樹脂基材31の他方の面と太陽電池セル10とを接着剤33によって貼り付けることで太陽電池セル10に設けられている。
これにより、湾曲した光反射シート30を湾曲させたままの状態で容易に太陽電池セル10に貼り付けることができる。例えば、ストリング10Sを表面側充填部材61及び裏面側充填部材62と表面保護部材40及び裏面保護部材50とでラミネート処理する前に、太陽電池セル10に光反射シート30を容易に仮止めすることができる。したがって、光反射シート30を所望の位置に容易に配置することができるので、光反射シート30に入射した光を反射させて太陽電池セル10の所望の箇所に導くことができる。この結果、光反射シート30を配置したことによる所望の発電効率向上効果を得ることができる。
また、図4に示すように、本実施の形態における光反射シート30では、接着剤33は、太陽電池セル10の端部の側面部分における厚みが他の部分よりも厚くなっている。
これにより、太陽電池セル10の端部の側面にまで接着剤33が付くので、光反射シート30と太陽電池セル10とを強固に接着することができる。したがって、太陽電池セル10に応力がかかっても光反射シート30が剥がれることを抑制できる。
さらに、本実施の形態では、接着剤33は、太陽電池セル10の端部の角部における厚みが他の部分よりも薄くなっている。本実施の形態では、太陽電池セル10の端部の角部で押しやられた接着剤33が太陽電池セル10の端部の側面に回り込んだ結果として、太陽電池セル10の端部の角部における接着剤33の厚みが薄くなっている。
これにより、接着剤33としてエマルション系接着剤等を用いることで、光反射シート30と太陽電池セル10とを強固に接着することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る太陽電池モジュール2について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。図7は、図6の破線で囲まれる領域Yの拡大断面図である。
図6及び図7に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール2において、光反射シート30は、上記の実施の形態1に係る太陽電池モジュール1と同様に、隙間Gをあけて配置された2つの太陽電池セル10に跨るように配置されている。
一方、上記の実施の形態1において、光反射シート30は、太陽電池セル10の表面保護部材40側の面(オモテ側の面)に設けられており、かつ、光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置されていたが、本実施の形態において、光反射シート30は、太陽電池セル10の裏面保護部材50側の面(ウラ面)に設けられており、かつ、光反射膜32の表面が裏面保護部材50に対面するように配置されている。つまり、本実施の形態では、実施の形態1における光反射シート30を反転させて太陽電池セル10のウラ面に配置しており、光反射シート30は、樹脂基材31が表面保護部材40側に位置し、かつ、光反射膜32が裏面保護部材50側に位置するように配置されている。具体的には、光反射シート30は、接着剤33が太陽電池セル10の裏面保護部材50側の面に接着するように2つの太陽電池セル10のウラ面同士に跨るように配置されている。
本実施の形態でも、光反射シート30は、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間Gに対応する部分には、曲がっている箇所が存在する。つまり、光反射シート30は、隣り合う太陽電池セル10の間にわたる少なくとも一部を湾曲させることによって形成された湾曲部を有する。
以上、本実施の形態に係る太陽電池モジュール2でも、実施の形態1における太陽電池モジュール1と同様に、2つの太陽電池セル10を跨ぐように配置された光反射シート30の隙間Gに対応する部分には予め曲がった箇所が存在する。
これにより、太陽電池モジュール2に温度変化があったとしても、太陽電池セル10に応力がかかることを抑制できるので、太陽電池セル10の劣化を抑制できる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分は、湾曲形状になっている。
これにより、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができるとともに、光反射シート30を容易にたわませることができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30は、隙間Gに対応する部分の全体が湾曲している。
これにより、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の形状を容易に湾曲形状にすることができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分は、隙間Gに向かって突出している。
これにより、光反射シート30を容易に湾曲させることができるとともに、光反射シート30を湾曲させた状態で容易に太陽電池セル10に配置することができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分では、光反射シート30の太陽電池セル10側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、光反射シート30を適度にたわませることができるので、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分では、さらに、光反射シート30の太陽電池セル10側の面とは反対側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、太陽電池セル10のたわみ量を大きくすることができるので、太陽電池セル10の応力を一層効果的に吸収することができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30は、樹脂基材31の他方の面と太陽電池セル10とを接着剤33によって貼り付けることで太陽電池セル10に設けられている。
これにより、湾曲した光反射シート30を湾曲させたままの状態で容易に太陽電池セル10に貼り付けることができる。
また、図7に示すように、本実施の形態でも、光反射シート30の接着剤33は、太陽電池セル10の端部の側面部分における厚みが他の部分よりも厚くなっている。
これにより、太陽電池セル10の端部の側面に接着剤33が付くので、光反射シート30と太陽電池セル10とを強固に接着することができる。
さらに、本実施の形態でも、接着剤33は、太陽電池セル10の端部の角部における厚みが他の部分よりも薄くなっている。
これにより、接着剤33としてエマルション系接着剤等を用いることで、光反射シート30と太陽電池セル10とを強固に接着することができる。
なお、本実施の形態では、光反射シート30は太陽電池セル10のウラ面に配置されているが、光反射シート30の主な受光面は表面保護部材40側の面になっている。このため、光反射膜32よりも表面保護部材40側に位置する接着剤33及び樹脂基材31は、透明部材等の透光部材によって構成されているとよい。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る太陽電池モジュール3について、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態3に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。
図8に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール3では、光反射シート30は、上記の実施の形態1に係る太陽電池モジュール1と同様に、隙間Gをあけて配置された2つの太陽電池セル10に跨るように配置されており、かつ、太陽電池セル10の表面保護部材40側の面(オモテ側の面)に設けられている。
また、本実施の形態でも、光反射シート30は、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間Gに対応する部分に、曲がっている箇所が存在する。つまり、光反射シート30は、隣り合う太陽電池セル10の間にわたる少なくとも一部を湾曲させることによって形成された湾曲部を有する。
一方、上記の実施の形態1において、光反射シート30の曲がっている部分は、隙間Gに向かって突出していたが、本実施の形態において、光反射シート30の曲がっている部分は、隙間Gから遠ざかる方向に向かって突出している。つまり、光反射シート30のたわみ方向が太陽電池モジュール1の外方であり、光反射シート30は、外方向に向かってたわむように湾曲している。
以上、本実施の形態に係る太陽電池モジュール3でも、実施の形態1における太陽電池モジュール1と同様に、2つの太陽電池セル10を跨ぐように配置された光反射シート30の隙間Gに対応する部分には予め曲がった箇所が存在する。
これにより、太陽電池モジュール3に温度変化があったとしても、太陽電池セル10に応力がかかることを抑制できるので、太陽電池セル10の劣化を抑制できる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分は、湾曲形状になっている。
これにより、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができるとともに、光反射シート30を容易にたわませることができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30は、隙間Gに対応する部分の全体が湾曲している。
これにより、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の形状を容易に湾曲形状にすることができる。
また、光反射シート30の曲がっている部分では、光反射シート30の太陽電池セル10側の面(表面保護部材40側の面)が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、光反射シート30を適度にたわませることができるので、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができる。
また、光反射シート30の曲がっている部分では、さらに、光反射シート30の太陽電池セル10側の面とは反対側の面(裏面保護部材50側の面)が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、太陽電池セル10のたわみ量を大きくすることができるので、太陽電池セル10の応力を一層効果的に吸収することができる。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4に係る太陽電池モジュール4について、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射シート周辺の拡大断面図である。
図9に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール4において、光反射シート30は、上記の実施の形態3に係る太陽電池モジュール3と同様に、隙間Gをあけて配置された2つの太陽電池セル10に跨るように配置されているが、本実施の形態において、光反射シート30は、太陽電池セル10の裏面保護部材50側の面(ウラ面)に設けられている。つまり、本実施の形態では、実施の形態3における光反射シート30を反転させて太陽電池セル10のウラ面に配置している。
本実施の形態でも、光反射シート30は、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間Gに対応する部分に、曲がっている箇所が存在する。
これにより、太陽電池モジュール4に温度変化があったとしても、太陽電池セル10に応力がかかることを抑制できるので、太陽電池セル10の劣化を抑制できる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分は、湾曲形状になっている。
これにより、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができるとともに、光反射シート30を容易にたわませることができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30は、隙間Gに対応する部分の全体が湾曲している。
これにより、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の形状を容易に湾曲形状にすることができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分では、光反射シート30の太陽電池セル10側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、光反射シート30を適度にたわませることができるので、太陽電池セル10の応力を効果的に吸収することができる。
また、本実施の形態でも、光反射シート30の曲がっている部分では、さらに、光反射シート30の太陽電池セル10側の面とは反対側の面が、太陽電池セル10の光反射シート30が設けられた面よりも隙間Gに入り込んでいる。
これにより、太陽電池セル10のたわみ量を大きくすることができるので、太陽電池セル10の応力を一層効果的に吸収することができる。
(変形例等)
以上、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施の形態1〜4に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態1〜4に限定されるものではない。
例えば、上記の各実施の形態では、1枚の光反射シート30を用いて2つの太陽電池セル10を跨るように配置したが、これに限るものではなく、光反射シート30は、複数の光反射部材によって構成されていてもよい。
例えば、図10に示すように、2つの太陽電池セル10を跨る光反射シート30は、第1の光反射部材30Aと第2の光反射部材30Bとを連結したものであってもよい。具体的には、隙間Gに張り出すように第1の太陽電池セル10Aに第1の光反射部材30Aの一方の端部を貼り付けるとともに第2の太陽電池セル10Bに第2の光反射部材10Bの一方の端部を貼り付けてもよい。この場合、第1の光反射部材30Aの他方の端部と第2の光反射部材10Bの他方の端部とが積層するように重ねてもよいし、端部の側面同士が接するように構成されていてもよい。このように、光反射シート30を複数部材によって構成されていても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。なお、第1の光反射部材30A及び第2の光反射部材30Bの各部材としては、実施の形態1における光反射シートを用いることができる。
また、上記の各実施の形態では、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の全体が湾曲していたが、これに限るものではない。
例えば、図11に示すように、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の一部が湾曲していてもよい。この場合、光反射シート30の湾曲している部分の位置は、図11のように中央部に限るものではなく、中央部よりも第1の太陽電池セル10A又は第2の太陽電池セル10Bに寄っていてもよい。
あるいは、図12に示すように、光反射シート30が波打つように光反射シート30の隙間Gに対応する部分が波形状にたわんでいてもよい。つまり、光反射シート30には、複数の湾曲部が形成されていてもよい。
図11及び図12に示すような構成であっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、上記の各実施の形態において、光反射シート30は、隙間Gに浅く入り込んで緩やかに湾曲した形状であったが、これに限るものではない。
例えば、図13に示すように、光反射シート30の隙間Gに対応する部分の全体がU字形状になっており、光反射シート30が隙間Gに深く入り込むように構成されていてもよい。この場合も、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
なお、図10〜図13に示す構成は、実施の形態2〜4の場合にも適用することができる。
また、上記の各実施の形態において、光反射シート30は、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間に配置したが、これに限るものではない。例えば、図14に示すように、ストリング10S内において隣り合う太陽電池セル10の間の隙間に光反射シート300を配置してもよい。光反射シート300は、光反射シート30と同様の構成であり、光反射シート30と同様の配置及び形状で太陽電池セル10に貼り付けることができる。
また、上記の各実施の形態において、光反射シート30は、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間において、隣り合う太陽電池セル10の隙間Gごとに複数設けられていたが、これに限るものではない。例えば、光反射シート30は、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間において、ストリング10Sの長手方向に沿って複数の太陽電池セル10に跨るように設けられていてもよい。一例として、図15に示すように、光反射シート30は、ストリング10Sの全体にわたる1枚の長尺状の光反射シートであってもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射シート30は、全てのストリング10Sにおける隙間Gに設けられていたが、一部の隙間Gのみに設けられていてもよい。つまり、光反射シート30が設けられていない太陽電池セル間があってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池モジュールにおける複数の光反射シート30は、全て同じ湾曲形状であってもよいが、部分的にたわみ量を変えたり部分的にたわみ方向を変えたり等して、部分的に湾曲形状が異なっていてもよい。また、太陽電池モジュールにおける光反射シート30の全てに曲がっている部分を形成する必要はなく、図5に示すような湾曲していない形状の光反射シート30が部分的に含まれていてもよい。
また、上記の各実施の形態において、各光反射シート30は、接着剤33が予め付与された構成となっていたが、これに限るものではない。例えば、樹脂基材31と光反射膜32との2層構造の光反射シートを用いて、この光反射シートを太陽電池セル10に配置する際に接着剤33を用いて、光反射シートと太陽電池セル10とを接着してもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射シート30は、最表面に光反射膜32が形成されていたが、これに限るものではない。例えば、光反射膜32の上にさらに樹脂層が形成された構成であってもよい。この場合、光反射膜32上の樹脂層は、透明樹脂材料等の透明材料によって構成されているとよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池セル10の半導体基板はn型半導体基板としたが、半導体基板は、p型半導体基板であってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池モジュールは、表面保護部材40のみを受光面とする片面受光方式であったが、表面保護部材40及び裏面保護部材50の両方を受光面とする両面受光方式であってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池セル10の光電変換部の半導体材料は、シリコンであったが、これに限るものではない。太陽電池セル10の光電変換部の半導体材料としては、ガリウム砒素(GaAs)又はインジウムリン(InP)等を用いてもよい。
なお、その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、2、3、4 太陽電池モジュール
10 太陽電池セル
10A 第1の太陽電池セル
10B 第2の太陽電池セル
10S ストリング
20 タブ配線
30、300 光反射シート
30a 凹凸
30A 第1の光反射部材
30B 第2の光反射部材
31 樹脂基材
32 光反射膜
33 接着剤
40 表面保護部材
50 裏面保護部材
60 充填部材
61 表面側充填部材
62 裏面側充填部材
70 フレーム

Claims (11)

  1. 第1の太陽電池セルと、
    前記第1の太陽電池セルと隙間をあけて配置された第2の太陽電池セルと、
    前記隙間を介して前記第1の太陽電池セルと前記第2の太陽電池セルとに跨るように設けられた光反射シートとを備え、
    前記光反射シートの前記隙間に対応する部分の少なくとも一部が曲がっている
    太陽電池モジュール。
  2. 前記光反射シートの曲がっている部分は、当該光反射シートの断面における表面形状が少なくとも一部に最下点として極小点を含む曲線からなる部分である
    請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記光反射シートの曲がっている部分は、前記隙間に向かって突出している
    請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記光反射シートの曲がっている部分では、前記光反射シートの前記第1の太陽電池セル側の面が、前記第1の太陽電池セルの前記光反射シートが設けられた面よりも前記隙間に入り込んでいる
    請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記光反射シートの曲がっている部分では、さらに、前記光反射シートの前記第1の太陽電池セル側の面とは反対側の面が、前記第1の太陽電池セルの前記光反射シートが設けられた面よりも前記隙間に入り込んでいる
    請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記光反射シートの曲がっている部分は、湾曲形状である
    請求項2〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記光反射シートは、前記隙間に対応する部分の全体が湾曲している
    請求項2〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記光反射シートは、複数の光反射部材を連結することで構成されている
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記光反射シートは、樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に形成された光反射膜とを有し、
    前記光反射シートは、前記樹脂基材の他方の面と前記第1の太陽電池セルとを接着剤によって貼り合わせることで前記第1の太陽電池セルに接着されている
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記接着剤は、前記第1の太陽電池セルの端部の側面部分における厚みが他の部分よりも厚い
    請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記接着剤は、前記第1の太陽電池セルの端部の角部における厚みが前記他の部分よりも薄い
    請求項10に記載の太陽電池モジュール。
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