JP2016178120A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】平板状の太陽電池セルを複数個用いた太陽電池モジュールであって、曲面形状を有する太陽電池モジュールを、太陽電池セルの破損を招くことなく製造可能な構造を有した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１０は、それぞれが平板状である太陽電池セル２１を複数含み、互いに離間し且つマトリクス状に配置され、互いに隣接する太陽電池セル２１の一対の対向する辺の間に配設されて隣接する太陽電池セル２１を電気的に接続する接続部材２２を有し、複数の太陽電池セル２１が曲面形状を有する樹脂層３０により封止されている。更に、この太陽電池モジュール１０は、互いに隣接する太陽電池セル２１の一対の対向する辺の間に同一対の辺と平行な方向に長手方向を有する補強部２３が配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが互いに離間し且つマトリクス状に配置されている太陽電池モジュールに関する。

従来から、車両ボディの表面及び建造物の表面等であって曲面形状を有する面に沿って設置可能な太陽電池モジュールが検討されている。これらの太陽電池モジュールの多くは、平板状の太陽電池セルを複数含む。更に、その複数の太陽電池セルは、互いに所定の距離を隔てて離間し且つマトリクス状に配置されている。複数の太陽電池セルは、インターコネクタと呼ばれる部材により電気的に接続され、一つの樹脂層によって封止されている。

このような太陽電池モジュールが、曲面を有する部材の表面に取り付けられる場合、太陽電池モジュール自体がその曲面形状を有することが必要である。この場合、太陽電池セルのそれぞれが平板状であると、太陽電池モジュールを作成する場合に太陽電池セルに曲げ応力が加わり、太陽電池セルに歪が残留したり破損したりする虞がある。

そこで、従来の太陽電池モジュールの一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）においては、太陽電池セルそのものを太陽電池モジュールの曲面形状に沿った曲面形状に形成している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−７４５３０号公報

しかしながら、上記従来装置においては、太陽電池セル自体が曲面形状を有するので、製造途中において互いに隣接する太陽電池セル間をインターコネクタ（接続部材）により接続する際、特殊な製造設備が必要となるという問題がある。更に、車両のルーフ等は複雑な形状（場所により曲率半径が異なる形状）を有する。従って、そのような形状を有する部分に配置される太陽電池モジュールにおいては、種々の曲率を有する太陽電池セルを準備し且つ各位置に適切な曲率を有する太陽電池セルを配置しなければならい。その結果、製造工程が一層複雑化するという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、平板状の太陽電池セルを複数個用いた太陽電池モジュールであって曲面形状を有する太陽電池モジュールを、太陽電池セルの破損を招くことなく製造可能な構造を有する、太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュール（以下、「本発明モジュール」とも称呼する。）は、
（１）それぞれが平板状である太陽電池セルを複数含み、
（２）前記複数の太陽電池セルが互いに離間し且つマトリクス状に配置され、
（３）互いに隣接する前記太陽電池セルの一対の対向する辺の間に配設されて同隣接する太陽電池セルを電気的に接続する接続部材を有し、更に、
（４）前記複数の太陽電池セルが曲面形状を有する樹脂層により封止された、
モジュールである。

更に、本発明モジュールは、互いに隣接する前記太陽電池セルの一対の対向する辺の間に同一対の辺と平行な方向に長手方向を有する補強部が配設されたモジュールである。

本発明モジュールは、複数の太陽電池セルが曲面形状を有する樹脂層により封止されている。従って、その製造工程において、平板状の太陽電池セルには曲げ応力が加わる。しかしながら、本発明モジュールにおいては、互いに隣接する太陽電池セルの一対の対向する辺の間に、その一対の辺と平行な方向に長手方向を有する補強部が配設されている。従って、補強部の長手方向において太陽電池セルに加わる曲げ応力は補強部によって低減される。換言すると、太陽電池セルは、補強部の長手方向と平行な方向の曲げ剛性が実質的に高くなっている。その結果、本発明モジュールは太陽電池セルの破損を招く頻度を低減した上で作成されることができる。

本発明モジュールにおいて、補強部の長手方向と接続部材の長手方向とが一致していてもよく、互いに直交していてもよい。
即ち、本発明モジュールの一態様において、
前記接続部材は、前記複数の太陽電池セルを第１方向に電気的に接続するとともに、その長手方向が前記第１方向と直交する第２方向に一致するように配設されており、
前記補強部は、その長手方向が前記第２方向と一致するように配設されている。
なお、接続部材によって一つの方向に直列に接続される複数の太陽電池セルは、所謂「太陽電池ストリング」とも称呼される。

更に、本発明モジュールの一態様において、
前記接続部材は、前記複数の太陽電池セルを第１方向に電気的に直列に接続するとともに、その長手方向が前記第１方向と直交する第２方向に一致するように配設されており、
前記補強部は、その長手方向が前記第１方向と一致するように配設されている。

前述したように、本発明モジュールは曲面形状を有する。これは、本発明モジュールが取り付けられる面が本発明モジュールの曲面形状と同じ曲面形状を有するからである。ところで、本発明モジュールが取り付けられる面が、例えば、車両のボディ表面であると、その取り付けられる面の曲率半径は一様ではなく、場所により異なる。従って、一つの太陽電池セルに着目した場合、太陽電池セルには、大きな曲げ応力が加わる方向（曲率半径が小さい方向）と相対的に小さな曲げ応力が加わる方向（曲率半径が大きい方向）とが生じる。

そこで、本発明モジュールの一態様において、
前記補強部は、その長手方向が、前記太陽電池モジュールを前記第１方向と平行であり且つ前記太陽電池モジュールの表面と直交する第１の平面で切断した断面における同太陽電池モジュールの曲率半径と、前記太陽電池モジュールを前記第２方向と平行であり且つ前記太陽電池モジュールの表面と直交する第２の平面で切断した断面における同太陽電池モジュールの曲率半径と、のうちの大きい方の曲率半径を有する平面内に存在するように配設されている。

この態様によれば、太陽電池セルに加わる「より大きな曲げ応力」を緩和するように補強部が配設される。従って、太陽電池セルの破損がより効果的に回避される。その一方、補強部の長手方向と直交する方向において、太陽電池セルは二次元的曲面（円筒体側面の一部と類似する曲面）を形成するように曲げられ得る。即ち、太陽電池セルは二次元的に曲げられる。しかしながら、その二次元的曲面の曲率半径は相対的に大きいので太陽電池セルに加わる曲げ応力は小さく、且つ、同一曲率半径であっても三次元的曲面（球体の一部と類似する曲面）を形成するように曲げられる場合に比べて太陽電池セルに加わる曲げ応力は小さい。この結果、太陽電池セルの破損の頻度を低減しながらも要求される三次元曲面形状を有する太陽電池モジュールが容易に作成され得る。

本発明モジュールの一態様において、前記補強部は、前記接続部材と別の部材であって前記接続部材に固定される。

この態様によれば、補強部が「太陽電池セルに連結された接続部材」に固定されているので、太陽電池モジュールの製造途中において太陽電池セルと補強部との相対的な位置ずれが生じない。その結果、太陽電池セルに局所的に大きな力が加わることを回避できるので、太陽電池セルの破損の可能性を一層低減することができる。

更に、本発明の一態様に係る太陽電池モジュールにおいて、前記補強部は、前記接続部材に延設された補強リブである。

この態様によれば、接続部材に補強リブを一体的に形成することによって、接続部材に補強部の機能を付加させることができる。よって、太陽電池モジュールの部品点数を削減することができる。加えて、補強部が「太陽電池セルに連結された接続部材」と一体化しているので、太陽電池モジュールの製造途中において太陽電池セルと補強部との相対的な位置ずれが生じない。その結果、太陽電池セルに局所的に大きな力が加わることを回避できるので、太陽電池セルの破損の可能性を一層低減することができる。

更に、本発明モジュールの一態様は、前記補強部を複数個備え、且つ、前記複数の補強部はその長手方向が互いに平行となるように配設されている。

この態様によれば、補強部によって挟まれている太陽電池セルを二次元的に曲げることができる。従って、その太陽電池セルは破損し難くなる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を模式的に示した斜視図及び断面図である。 図２の（Ａ）は図１に示した太陽電池セルのうちの互いに隣接する太陽電池セルの裏面図（下面図）であり、図２の（Ｂ）は同互いに隣接する太陽電池セルの縦断面図である。 図３の（Ａ）は図１及び図２に示した接続部材及び補強部の形状を模式的に示した分解斜視図であり、図３の（Ｂ）は同接続部材及び同補強部の組立後の斜視図である。 図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する部品からなる積層体を模式的に示した分解斜視図である。 図５は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造に用いるラミネート装置を模式的に示した側面図であり、図５の（Ａ）は積層体を装置に載置した直後の状態、図５の（Ｂ）は積層体を加熱している状態、図５の（Ｃ）は積層体をラミネートしている状態をそれぞれ示した図である。 図６の（Ａ）は太陽電池セルの「三次元曲げ」状態を模式的に示した斜視図であり、図６の（Ｂ）は太陽電池セルの「二次元曲げ」状態を示した斜視図である。 図７は、太陽電池セルの曲率半径に対する曲げ応力の関係について「三次元曲げ」と「二次元曲げ」の違いを示したグラフである。 図８の（Ａ）は接続部材及び図１及び図２に示した補強部と異なる形状の補強部を模式的に示した分解斜視図であり、図８の（Ｂ）は同接続部材及び同補強部の組立後の斜視図である。 図９の（Ａ）は、図１及び図２に示した補強部の固定方法と異なる固定方法を模式的に示した分解斜視図であり、図９の（Ｂ）は組立後の斜視図である。 図１０は、補強部による接続部材の連結方法を模式的に示した分解斜視図であり、図１０の（Ａ）は平面上において２つの接続部材を連結する方法を、図１０の（Ｂ）は平面上において３つの接続部材を連結する方法、図１０の（Ｃ）は曲面上において３つの接続部材を連結する方法、をそれぞれ示した図である。 図１１は、補強部による接続部材の連結方法を模式的に示した分解斜視図であり、図１１の（Ａ）は平面上において３つの接続部材を連結する方法であって図１０の（Ｂ）に示した方法と異なる方法、図１１の（Ｂ）は曲面上において３つの接続部材を連結する方法であって、図１０の（Ｃ）に示した方法と異なる方法、をそれぞれ示した図である。 図１２は、接続部材と補強部とを一体化した例を模式的に示した斜視図及び側面図であり、図１２の（Ａ）は補強部の断面形状がコの字型（Ｕ型）の場合、図１２の（Ｂ）は補強部の断面形状がΩ型の場合、をそれぞれ示した図である。 図１３は、車両のルーフに太陽電池モジュールを搭載する場合を模式的に示した斜視図である。 図１４は、太陽電池モジュールにおける太陽電池ストリングの配置を模式的に示した上面図であり、図１４の（Ａ）は太陽電池ストリングの延在方向が車両の前後方向である場合、図１４の（Ｂ）は太陽電池ストリングの延在方向が車両の左右方向である場合、をそれぞれ示した図である。 図１５は、反射面を有する補強部を備えた太陽電池モジュールの側面図（拡大図）である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る「太陽電池モジュール」について説明する。図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、３組の太陽電池ストリング２０、樹脂層３０、カバーガラス４０及びバックシート５０を備える。なお、図１に示した太陽電池モジュール１０は３組の太陽電池ストリング２０を備えているが、太陽電池ストリング２０の個数は３組に限定されることはなく、太陽電池モジュール１０の取り付け面の面積及び必要とされる発電電力等に応じて適宜変更される。更に、一つの太陽電池ストリング２０に含まれる太陽電池セルの個数も特に限定されない。

太陽電池ストリング２０のそれぞれは、３つの太陽電池セル２１、２つの接続部材２２及び２つの補強部２３を備えている。３つの太陽電池ストリング２０は互いに平行となるように配置されている。この結果、太陽電池モジュール１０においては、複数（９個）の太陽電池セルが互いに離間し且つマトリクス状に配置されている。

太陽電池セル２１は、裏面電極型の結晶シリコン系の太陽電池セルである。図２の（Ａ）に示したように、太陽電池セル２１の平面視の形状は矩形である。図２の（Ｂ）に示したように、太陽電池セル２１は平板状である。太陽電池セル２１の一方の主面２１ａは受光面（表面）であり、他方の主面２１ｂは電極面（裏面）である。電極面２１ｂ上には、ｐ電極２１ｐ及びｎ電極２１ｎが形成されている。

接続部材（インターコネクタ）２２は、はんだめっきが施された銅等の導電性材料からなる薄板体である。接続部材２２は、図２及び図３に示したように、平面視の形状が長方形の主面部２２ａと、一対の挟持部２２ｂと、を備える。挟持部２２ｂは、主面部２２ａの長手方向の両端部から外方に突出している。

接続部材２２は、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、隣接する一対の太陽電池セル２１に連結され、それらを電気的に接続している。より具体的に述べると、主面部２２ａの短手方向両端部の一方（図２の紙面左側）の近傍部位の上面が図２の紙面左側の太陽電池セル２１のｐ電極２１ｐに半田付けされる。更に、主面部２２ａの短手方向両端部の他方（図２の紙面右側）の近傍部位の上面が図２の紙面右側の太陽電池セル２１のｎ電極２１ｎに半田付けされる。挟持部２２ｂは、図２の（Ｂ）及び図３の（Ａ）に示したように、その両端部が上方に屈曲して「補強部２３を挟持するための溝」を形成している。

このように、接続部材２２は、図１におけるＸ軸方向において互いに隣接する太陽電池セル２１同士を接続する。その結果、複数の太陽電池セル２１がＸ軸方向において物理的に連結され且つ電気的に直列接続された太陽電池ストリング２０が形成されている。なお、太陽電池ストリング２０同士を接続する配線部材は図示が省略されている。

補強部２３は直方体形状（四角柱形状）を有し、ポリカーボネート樹脂からできている。従って、補強部２３の長手方向に直交する平面で補強部２３を切断した断面形状は矩形である。補強部２３は、図２及び図３に示したように、接続部材２２の長手方向両端に設けられたそれぞれの挟持部２２ｂに挟持（嵌入）される。

補強部２３の長手方向の長さＬは太陽電池セル２１の図１においてＹ軸方向に平行な辺の長さと略同一である。
補強部２３の幅Ｗは、一つの接続部材２２により互いに接続される、互いに隣接する一対の太陽電池セル２１の間の距離（対向する側面２１ｄ間の距離）よりも小さい。
補強部２３の高さＨは太陽電池セル２１の厚さＤｃよりも大きく、後述する第１樹脂シート３１の厚さよりも小さい。

再び図１を参照すると、樹脂層３０は、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate：エチレン酢酸ビニルコポリマー）樹脂でできている。ＥＶＡ樹脂は透明性、柔軟性及び接着性等の点でセルストリング２０の封止材として適している。樹脂層３０の中に太陽電池セル２１、接続部材２２及び補強部２３が封入されている。なお、樹脂層３０は、ＥＶＡ樹脂に限ることはなく、ポリオレフィン系樹脂及びアイオノマー樹脂等であってもよい。

カバーガラス４０は、車両のボディであって、太陽電池モジュール１０の取り付け面における三次元曲面形状に沿った形状を有するように加工されたガラス板である。カバーガラス４０は透明性を有しており、太陽電池セル２１への入射光を妨げないようになっている。カバーガラス４０は、太陽電池モジュール１０の形状を決定するとともに、樹脂層３０（太陽電池ストリング２０を含む。）の上面を覆っている。

バックシート５０は、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタート）樹脂でできている。バックシート５０は、樹脂層３０の裏面を覆っている。バックシート５０は、樹脂層３０を保護できる限り、他の材料から構成されてもよい。このように、太陽電池モジュール１０は、全体として三次元曲面形状を有するように形成されている。

図１（Ａ）に示した太陽電池モジュール１０を１−１線に沿った平面にて切断した断面図が図１（Ｂ）に示されている。図１（Ｂ）から理解されるように、太陽電池セル２１は１−１線に沿った平面内において湾曲している。図１（Ａ）に示した太陽電池モジュール１０を２−２線に沿った平面にて切断した断面図が図１（Ｃ）に示されている。図１（Ｃ）から理解されるように、太陽電池セル２１は２−２線に沿った平面内において実質的に湾曲していない。これは、後述するように、補強部２３が太陽電池セル２１の曲げ剛性を実質的に高めているからである。

次に、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。先ず、図４に示したように、太陽電池モジュール１０となる積層体１０Ｌが準備される。なお、図４に示した例においては、７個の太陽電池セル２１が直列に接続された太陽電池ストリングス２０Ａが４列、互いに平行に配置されている。即ち、この積層体１０Ｌから製造される太陽電池モジュール１０は、２８個の太陽電池セル２１が７行４列のマトリクス状に配置されたモジュールである。

積層体１０Ｌは、前述した２８個の太陽電池セル２１（４個の太陽電池ストリングス２０Ａ）、第１樹脂シート３１、第２樹脂シート３２、カバーガラス４０及びバックシート５０を備える。太陽電池セル２１の間には前述した接続部材２２及び補強部２３が既に配設されている。

次に、水平面上に置かれたレイアップ治具８０の上に、カバーガラス４０、第１樹脂シート３１、２８個の太陽電池セル２１、第２樹脂シート３２及びバックシート５０がこの順に積層（レイアップ）される。このとき、太陽電池セル２１は、その受光面２１ａが下側（即ち、カバーガラス４０側）となるように積層される。レイアップ治具８０の図４における紙面上方の面及びカバーガラス４０の図４における紙面下方の面は、太陽電池モジュール１０の取り付け面と略同じ形状を有している。

次に、積層体１０Ｌは、図５に示したラミネート装置９０内部へ移動され、ラミネート装置９０によって加工される。即ち、ラミネート工程が実施される。

ラミネート装置９０は、上ケース９１、下ケース９２、ダイアフラム９３、ヒータ９４、ラミネート治具９５、支持部９６、支持ピン９６ａ、真空ポンプ９７、第１バルブ９７ａ、第２バルブ９７ｂ、第３バルブ９７ｃ及び第４バルブ９７ｄを含む。ラミネート装置９０において、上ケース９１とダイアフラム９３とにより上チャンバ９８が形成される。更に、上ケース９１、下ケース９２及びダイアフラム９３により下チャンバ９９が形成される。なお、ラミネート治具９５は、ヒータ９４により予め１５０℃程度に加熱されている。ラミネート治具９５の図５における紙面上方の面は、カバーガラス４０の図４における紙面下方の面と同じ形状を有している。

先ず、積層体１０Ｌは、ラミネート装置９０内部へ移動される際、ラミネート装置９０の上ケース９１が開かれた状態にて、下ケース９２内の複数の支持部９６の支持ピン９６ａの上に載置される。その後、図５（Ａ）に示したように、上ケース９１が閉じられ下チャンバ９９の気密が確保されると、上チャンバ９８及び下チャンバ９９が真空ポンプ２１０によって真空引きされる。このとき、第１バルブ９７ａ及び第２バルブ９７ｂは開弁しており、第３バルブ９７ｃ及び第４バルブ９７ｄは閉弁している。真空引きの時間は１５分程度が好適である。この真空引きにより、ラミネート時の積層体１０Ｌの構成部材間に混入する気泡を低減することができる。

上チャンバ９８及び下チャンバ９９内の圧力が、例えば、０．７〜１．０Torrにまで低下したとき、複数の支持部９６の支持ピン９６ａを下降させる。このとき、支持ピン９６ａの上端は、ラミネート治具９５の上面と略一致する高さ「以下」まで下がるように構成されている。これによって、支持ピン９６ａの上端に載置されていた積層体１０Ｌの下面（カバーガラス４０の下面）がラミネート治具９５の上面に当接した状態となり、積層体１０Ｌの加熱が開始される（図５（Ｂ）参照。）。

この加熱によって、太陽電池モジュール１０の樹脂層３０（ＥＶＡ樹脂）の温度は８０〜９０℃となり、化学反応が促進され架橋が行われるようになる。

次に、第１バルブ９７ａを閉弁した後第３バルブ９７ｃを開弁し、上チャンバ９８内に大気を導入する。その結果、ダイアフラム９３が下方に変形し、積層体１０Ｌがラミネート治具９５の上面とダイアフラム９３との間において上チャンバ９８内の圧力と下チャンバ９９内の圧力との差圧（この場合、大気圧）により挟圧される（図５（Ｃ）参照。）。この挟圧状態を１５〜３０分程度保持し、樹脂層３０を架橋接着してラミネート加工が完了する（即ち、太陽電池モジュール１０が完成する）。

太陽電池モジュール１０を取り出すときは、第２バルブ９７ｂを閉弁した後、第４バルブ９７ｄを開弁して下チャンバ９９に大気を導入する。上チャンバ９８内の圧力と下チャンバ９９内の圧力との差が無くなった状態にて支持部９６の支持ピン９６ａを上昇させ、太陽電池モジュール１０を持ち上げる。その後、上ケース９１を開いて、太陽電池モジュール１０を本体から取り出し、ラミネート工程が終了する。

ラミネート工程において、上チャンバ９８に大気が導入されダイアフラム９３とラミネート治具９５との間において積層体１０Ｌ（即ち、太陽電池モジュール１０）が挟圧されるときに、太陽電池モジュール１０には三次元的に曲げようとする力が加わる。仮に、太陽電池モジュール１０が前述した補強部２３を備えていない場合、三次元的に曲げようとする力が太陽電池セル２１に加わると、図６（Ａ）に示したように、太陽電池セル２１は太陽電池セル２１の直交する辺のいずれの方向にも曲げられる。

上記のような太陽電池セル２１の曲げ状態を「三次元曲げ」状態と称呼する。図６（Ａ）に示したように、「三次元曲げ」状態の太陽電池セル２１は、例えば、一方の辺（Ｘ方向に平行な辺）と平行であり且つ太陽電池セル２１の表面と直交する平面で切断した断面において曲率半径Ｒ１を有する。更に、この太陽電池セル２１は、一方の辺と直交する辺（Ｙ方向に平行な辺）と平行であり且つ太陽電池セル２１の表面と直交する平面で切断した断面において曲率半径Ｒ２を有する。

一方、補強部２３を適用した本実施形態に係る太陽電池モジュール１０において、三次元的に曲げようとする力が太陽電池セル１０に加わると、図６（Ｂ）に示したように、太陽電池セル２１は補強部２３の長手方向（例えば、Ｙ方向）と平行な辺に沿っては曲げられず、この辺と直交する辺（Ｘ方向に平行な辺）に沿って曲げられる。このような太陽電池セルの曲げ状態を「二次元曲げ」状態と称呼する。例えば、補強部２３の長手方向（Ｙ方向）と直交する辺と平行であり且つ太陽電池セル２１の表面と直交する平面で切断した断面において、この太陽電池セル２１は曲率半径Ｒ３を有する。

なお、実際には補強部２３の曲げ剛性は有限であるので、補強部２３及び太陽電池セル２１は補強部２３の長手方向にまったく曲がらないわけではない。即ち、厳密に言えば補強部２３を適用した本実施形態に係る太陽電池モジュール１０において、太陽電池セル２１の状態は「二次元曲げ」に近い状態となる。

図７に、「三次元曲げ」及び「二次元曲げ」によって発生する太陽電池セル２１の曲げ応力の計算例が示される。図７において、横軸は太陽電池セル２１の曲率半径Ｒを、縦軸は曲げ応力をそれぞれ示している。曲率半径Ｒは、上記の曲率半径Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に相当しており、この計算例において、曲率半径Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は同一（即ち、Ｒ）である。図７から理解されるように、「二次元曲げ」の場合の太陽電池セル２１の曲げ応力の大きさは、曲率半径Ｒによらず「三次元曲げ」の場合のセル応力に対して約２分の１の大きさとなっている。このことから、太陽電池セル２１を「二次元曲げ」に近付けることにより、太陽電池セル２１に発生する曲げ応力が緩和され、破損しにくくなることが理解される。

このように、太陽電池モジュール１０の製造工程時、互いに隣接する太陽電池セル２１及び補強部２３は、２枚の樹脂シート（第１樹脂シート３１及び第２樹脂シート３２）によって拘束された状態にある。従って、互いに隣接する太陽電池セル２１及び補強部２３は、一体となって「太陽電池セル２１を三次元的に曲げようとする力」を受ける。よって、補強部２３の長手方向と平行な方向に対する太陽電池セル２１の見かけの曲げ剛性が高くなり、補強部２３の長手方向と平行な方向に対する太陽電池セル２１の変形量は、補強部２３がない場合と比べて小さくなる。即ち、補強部２３の長手方向と平行な方向に発生する太陽電池セル２１の曲げ応力が小さくなる。その結果、太陽電池セル２１は破損しにくくなり、安価な三次元曲面形状の太陽電池モジュール１０が製造可能となる。

更に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０においては、複数の補強部２３がその長手方向が互いに平行となるように配設される。これにより、「太陽電池セル２１を三次元的に曲げようとする力」に対して、太陽電池セル２１は補強部２３の長手方向には曲げられず、補強部２３の長手方向と直交する方向に曲げられる「二次元曲げ」に近い状態となる。よって、太陽電池セル２１に発生する曲げ応力が「三次元曲げ」と比べて大きく緩和され、その結果、太陽電池セル２１は破損しにくくなる。

なお、前述したように、補強部２３は、２枚の樹脂シート（第１樹脂シート３１及び第２樹脂シート３２）に太陽電池セル２１とともに挟まれることにより太陽電池セル２１と一体となって太陽電池セル２１の曲げ応力緩和に作用する。従って、この点において補強部２３は、太陽電池ストリング２０に固定されていることを要しない。しかし、ラミネート工程において樹脂シート（第１樹脂シート３１及び第２樹脂シート３２）が架橋反応状態にあるとき、補強部２３が樹脂シート３１及び３２内で流動して太陽電池セル２１との相対位置が変化することがある。この「位置ずれ」により、太陽電池セル２１に加わる力が不均一となる虞があるとともに美観上も好ましくない。よって、太陽電池セル２１と補強部２３との相対位置は変化しないことが望ましい。更に、太陽電池モジュール１０製造時の作業性を向上させるという点からも、補強部２３は太陽電池ストリング２０に固定されていることが望ましい。前述したように、本実施形態において、補強部２３は接続部材２２に固定されている（即ち、太陽電池セル２０に固定されている。）。

なお、太陽電池セル２１は、結晶シリコン系（単結晶シリコン膜及び多結晶シリコン膜を用いた）太陽電池セルに限ることはなく、アモルファスシリコン薄膜及び銅インジウムセレナイド（ＣＩＳ）並びに銅インジウムガリウムセレナイド（ＣＩＧＳ）等の化合物半導体薄膜からなる太陽電池セル等であってもよい。更に、太陽電池セル２１は、裏面電極型構造を有するセルに限ることはなく、ｐ電極とｎ電極が太陽電池セルのそれぞれの主面に形成されているセルであってもよい。

更に、太陽電池セル２１の裏面電極（ｎ電極２１ｎ及びｐ電極２１ｐ）は、蒸着又はスパッタにより形成してもよい。更に、太陽電池セル２１の裏面電極は、アルミ導電性ペーストをスクリーン印刷した後、焼成炉で焼成して形成してもよい。

なお、補強部２３による曲げ応力緩和の効果を得るには、補強部２３の長さは太陽電池セル２１の一辺の長さと略同一である必要はなく、太陽電池セル２１の一辺の長さより短くてもよい。或いは、隣接して配置される補強部２３と干渉しない程度を限度として太陽電池セル２１の一辺の長さより長くてもよい。

更に、図２に示した補強部２３の幅Ｗは、側面２１ｄ間の距離と同一又はこの距離よりも大きくてもよい。シャドウロスによる変換効率低下よりも補強部の強度（曲げ剛性）を優先する可能性もあるからである。

加えて、補強部２３の素材は、ポリカーボネート樹脂に限ることはなく、その他の種々の樹脂又は金属であってもよい。

＜変形例＞
本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

（補強部の形状）
上記実施形態において、補強部２３の長手方向に直交する面による断面形状は矩形であったが（図３参照。）、所定の曲げ剛性が満たされれば、その断面形状は図８に示されるように、円形であってもよい（補強部２３ａ）。補強部２３ａは、補強部２３と同様に、接続部材２２に設けられた挟持部２２ｂに圧入され固定される。なお、断面形状は、矩形、円形、に限らず、他の多角形又は楕円形であってもよく、中空構造を有していてもよい。

（補強部の固定方法）
補強部２３は、前述したように、太陽電池モジュール１０の製造工程（ラミネート工程）において太陽電池ストリング２０を逆さにしたとき、少なくとも補強部２３が自重によって配線部材２２から外れて落下しない程度の力にて配線部材２２に拘束されていればよい。従って、例えば、図９に示したように、接続部材２２ｄの端部近傍位置に接着剤２５を塗布し、補強部２３を貼り付けて固定してもよい。なお、接着剤２５の塗布位置は接続部材２２ｄの端部近傍位置に限ることはなく、接続部材２２ｄの中央その他の適当な位置であってもよい。補強部２３を貼り付ける材料は、接着剤２５に限ることはなく、両面粘着テープその他の粘着剤であってもよい。

（補強部による接続部材の連結）
補強部２３は、隣接する接続部材２２同士を連結してもよい。図１０（Ａ）〜（Ｃ）に、隣接する接続部材２２を連結する補強部の例が示される。以下に、それぞれ説明する。

図１０（Ａ）：隣接する２つの接続部材２２に１つの補強部２３ｂが固定される。即ち、２つの接続部材２２同士が連結される。この場合、２つの接続部材２２は補強部２３ｂによって補強部２３ｂの長手方向（この場合、第２方向）に沿って同一平面上に整列させられる。
図１０（Ｂ）：連接する３つの接続部材２２に１つの補強部２３ｃが固定される。即ち、３つの接続部材２２同士が連結される。この場合、３つの接続部材２２は補強部２３ｃによって補強部２３ｃの長手方向（この場合、第２方向）に沿って同一平面上に整列させられる。
図１０（Ｃ）：連接する３つの接続部材２２に１つの補強部２３ｄが固定される。即ち、３つの接続部材２２同士が連結される。補強部２３ｄは、三次元曲面形状を有する取り付け面の形状に合わせて太陽電池セル２１（太陽電池ストリング２０）の配置単位ごとに屈曲している。この場合、３つの接続部材２２は補強部２３ｄによって補強部２３ｄの長手方向（この場合、第２方向）に沿って、又、三次元曲面形状を有する取り付け面の形状に沿って整列させられる。

つまり、この態様による太陽電池モジュール１０において、補強部２３ｂ、２３ｃ又は２３ｄによって連結される太陽電池ストリング２０は、補強部２３ｂ、２３ｃ又は２３ｄによって各補強部の長手方向に沿って整列させられる。その結果、太陽電池モジュール１０の製造時において、接続部材２２（太陽電池セル２１）の第２方向に垂直な方向（第１方向）に対する相対的な位置ずれを低減することができる。

更に、接続部材は、突設したピンを備えた補強部によって連結されてもよい。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に、隣接する接続部材２２ｅを連結する補強部の例が示される。以下に、それぞれ説明する。

図１１（Ａ）：連接する３つの接続部材２２ｅに１つの補強部２３ｅが固定される。即ち、３つの接続部材２２ｅ同士が連結される。この場合、３つの接続部材２２ｅは補強部２３ｅによって第２方向に沿って同一平面上に整列させられる。更に、３つの接続部材２２ｅは、補強部２３ｅに突設されたピン２４と接続部材２２ｅに開口している孔２２ｆとが嵌合している。

図１１（Ｂ）：連接する３つの接続部材２２ｅに１つの補強部２３ｆを固定することにより、３つの接続部材２２ｅ同士が連結される。補強部２３ｆは、三次元曲面形状を有する取り付け面の形状に合わせて太陽電池セル２１（太陽電池ストリング２０）の配置単位ごとに屈曲している。この場合、３つの接続部材２２は補強部２３ｆによって、第２方向に沿って整列させられるとともに三次元曲面形状を有する取り付け面の形状に沿って整列させられる。更に、３つの接続部材２２ｅは、補強部２３ｆに突設しているピン２４と接続部材２２ｅに開口している孔２２ｆとが嵌合している。

つまり、この態様による太陽電池モジュール１０において、補強部２３ｅ又は補強部２３ｆによって連結される接続部材２２ｅは、補強部２３ｅ又は補強部２３ｆによって各補強部の長手方向（この場合、第２方向）に沿って整列させられる。即ち、各接続部材２２ｅの第１方向の相対位置が決定される。更に、補強部２３ｅ又は補強部２３ｆに突設しているピン２４と接続部材２２ｅに開口している孔２２ｆとが嵌合することによって各補強部の長手方向（第２方向）に対する相対位置が決定される。その結果、太陽電池モジュール１０の製造時において、接続部材２２ｅ（即ち、太陽電池セル２１の）の第１方向に対する相対的な位置ずれを低減するとともに第２方向に対する相対的な位置ずれを低減することができる。

なお、接続部材２２ｅに開口している孔２２ｆはその第２方向の内径が第１方向の内径よりも大きい長穴形状を有していてもよい。この長穴形状により、接続部材２２ｅの第２方向に対する相対位置の多少の位置ずれを許容することによって、太陽電池セル２１と接続部材２２ｅとの貼り合わせ誤差を含む太陽電池ストリング２０の組み立て誤差があってもこれらを吸収することができる。

（接続部材と補強部の一体化）
補強部２３は、接続部材２２に延設された補強リブであってもよい。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に、補強リブが延設された接続部材の例が示される。以下に、それぞれ説明する。

図１２（Ａ）：接続部材２２ｇは、第２方向に補強リブ２３ｇが延設されている。補強リブ２３ｇは、接続部材２２ｇのＺ矢視方向に見た側面図において、接続部材２２ｇの中央部をコの字型（Ｕ型）に折り曲げて形成されている。
図１２（Ｂ）：接続部材２２ｈは、第２方向に補強リブ２３ｈが延設されている。補強リブ２３ｇは、接続部材２２ｈのＺ矢視方向に見た側面図において、接続部材２２ｈの中央部をΩ字型に折り曲げて形成されている。

この態様によれば、補強リブ２３ｇ又は補強リブ２３ｈは、接続部材２２ｇ又は２２ｈの機械的な曲げ剛性を確保するための補強部としての機能を有するとともに太陽電池セル２１同士を電気的に接続する機能を有している。従って、この態様によれば、太陽電池モジュール１０を構成する部品の点数を増やすことなく、三次元曲面形状を有する太陽電池モジュール１０を構成する太陽電池セル２１の割れを低減することができる。なお、補強リブの形状（Ｚ矢視方向に見た形状）は、上記の例に限ることはなく、接続部材の第２方向に対する曲げ剛性を向上させることが可能な形状であればよい。

（接続部材の配設位置と補強部の配設位置が異なる構成）
補強部２３は、その長手方向が接続部材２２の長手方向（第２方向）と直交する方向（第１方向）と一致するように配設されてもよい。この場合、補強部２３は、複数の太陽電池ストリング２０の間の領域に配設される。即ち、補強部２３の長手方向は、太陽電池ストリング２０の延在する方向と一致する。

つまり、補強部２３は、前述した実施形態のように、その長手方向を接続部材２２の長手方向（第２方向）と一致させることも可能であり、この態様のように太陽電池ストリング２０の延在する方向（第１方向）と一致させることも可能である。従って、太陽電池モジュール１０が三次元曲面形状を有する取り付け面に沿った形状に加工された状態において、補強部２３は、太陽電池ストリング２０の延在する方向にかかわらず、その長手方向を第１方向及び第２方向のうち補強部２３が隣接する太陽電池セル２１の曲率半径が大きい方向に一致させることができる。

車両のルーフに太陽電池モジュールを適用する場合を例として、具体的に説明する。図１３には、７枚の太陽電池セル２１を直列に連結した太陽電池ストリング２０Ａを７列並列に並べた太陽電池モジュール１０Ａが示されている。図１３に例示したルーフの形状は、車両１００の左右方向の曲率半径が車両１００の前後方向の曲率半径よりも大きい形状である。この場合、補強部２３は、その長手方向が曲率半径の大きい方向、即ち、車両１００の左右方向と一致するように配設されている。

このとき、太陽電池ストリング２０Ａの延在する方向（第１方向）は、車両１００の前後方向（図１４（Ａ）参照。）であってもよく、車両１００の左右方向（図１４（Ｂ）参照。）であってもよい。このように、補強部２３は、太陽電池モジュール１０Ａの電気的接続方向に影響を与えることなく配置が可能である。

つまり、太陽電池ストリング２０Ａの延在する方向が車両１００の前後方向の場合（図１４（Ａ）参照。）、補強部２３は、接続部材２２と重なるように配置される。この場合、補強部２３は、前述した方法（挟持部２２ｂへの圧入、接続部材への貼り合せ）により接続部材２２に固定されてもよい。一方、太陽電池ストリング２０Ａの延在する方向が車両１００の左右方向の場合（図１４（Ｂ）参照。）、補強部２３ｉは、接続部材２２の存在しない領域に配置される。この場合、補強部２３ｉは、隣接する太陽電池セル２１に固定可能な接続部が設けられ、太陽電池セル２１に固定されてもよい。

（反射機能付き補強部）
補強部は、太陽電池モジュールに照射される光を反射するとともにその反射光を太陽電池セル２１の受光面に入射することができるようにしてもよい。図１５に反射機能付きの補強部を用いた太陽電池ストリング２０Ｂの側面図（拡大図）が示される。

補強部２３ｊの反射面２３ｋは、その表面が鏡面状に仕上げられており、入射光２００を効率よく反射することができるようになっている。図１５に示したように、その反射面２３ｋは、太陽電池セル２１及び接続部材２２が水平面上に置かれたときの鉛直線ＣＬに対し、所定の角度θを有するように設定されている。

反射面２３ｋにて反射された光２１０は、樹脂層３０とカバーガラス４０との界面において反射して、太陽電池セル２１の受光面２１ａに入射する（図中２２０）。なお、樹脂層３０の屈折率（ＥＶＡ樹脂の場合、約１．４８）はカバーガラス４０の屈折率（約１．４５）よりも大きいので、樹脂層３０とカバーガラス４０との界面に臨界角θc （ｓｉｎθc ＝１．４５／１．４８）よりも大きい角度にて反射面２３ｋにて反射された光２１０が入射したとき、この光は全反射して受光面２１ａに入射する。

本態様によれば、補強部２３ｊの上面に反射面２３ｋを設けることによって、太陽電池セル２１の変換効率に寄与していなかった光の一部を太陽電池セル２１に取り込むことができるので、太陽電池セル２１の実効的な変換効率を向上させることが可能となる。なお、反射面２３ｋは切妻型でなくてもよく、片流れ型であってもよい。更に、反射面２３ｋの角度θは９０度（即ち、補強部２３の断面形状と同様）であってもよい。加えて、反射面２３ｋの面形状は、平面だけでなく曲面であってもよい。

１０…太陽電池モジュール、１０Ｌ…積層体、２０…太陽電池ストリング、２１…太陽電池セル、２２…接続部材、２３…補強部、３０…樹脂層、３１…第１樹脂シート、３２…第２樹脂シート、４０…カバーガラス、５０…バックシート、９０…ラミネート装置、９５…ラミネート治具。

Claims (7)

1. それぞれが平板状である太陽電池セルを複数含み、前記複数の太陽電池セルが互いに離間し且つマトリクス状に配置され、互いに隣接する前記太陽電池セルの一対の対向する辺の間に配設されて同隣接する太陽電池セルを電気的に接続する接続部材を有し、更に、前記複数の太陽電池セルが曲面形状を有する樹脂層により封止された太陽電池モジュールであって、
   互いに隣接する前記太陽電池セルの一対の対向する辺の間に同一対の辺と平行な方向に長手方向を有する補強部が配設された、太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記接続部材は、前記複数の太陽電池セルを第１方向に電気的に直列に接続するとともに、その長手方向が前記第１方向と直交する第２方向に一致するように配設されており、
   前記補強部は、その長手方向が前記第２方向と一致するように配設されている、
   太陽電池モジュール。
3. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記接続部材は、前記複数の太陽電池セルを第１方向に電気的に直列に接続するとともに、その長手方向が前記第１方向と直交する第２方向に一致するように配設されており、
   前記補強部は、その長手方向が前記第１方向と一致するように配設されている、
   太陽電池モジュール。
4. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部は、その長手方向が、前記太陽電池モジュールを前記第１方向と平行であり且つ前記太陽電池モジュールの表面と直交する第１の平面で切断した断面における同太陽電池モジュールの曲率半径と、前記太陽電池モジュールを前記第２方向と平行であり且つ前記太陽電池モジュールの表面と直交する第２の平面で切断した断面における同太陽電池モジュールの曲率半径と、のうちの大きい方の曲率半径を有する平面内に存在するように配設されている、
   太陽電池モジュール。
5. 請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部は、前記接続部材と別の部材であって前記接続部材に固定されている、太陽電池モジュール。
6. 請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部は、前記接続部材に延設された補強リブである、太陽電池モジュール。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記補強部を少なくとも二つ備え、且つ、前記二つの補強部はそれぞれの長手方向が互いに平行となり且つ一つの前記太陽電池セルを挟んで対向するように配設される、
   太陽電池モジュール。
   
   

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