JP2016201516A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュール内において隣り合う太陽電池セル間の光を有効利用でき、簡便な構造で安価な太陽電池モジュールを得ること。【解決手段】同一平面上において隙間領域を有して配列された複数の太陽電池セル１が、受光面側保護部材２１と裏面拡散シート２３との間に透明封止材層２２により封止されて配置された太陽電池モジュールである。透明封止材層２２は、受光面側保護部材２１の屈折率以上の屈折率を有し、且つ、隣り合う太陽電池セル１間に対応する領域において、少なくとも受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面から裏面拡散シート２３側に離間した位置と、裏面拡散シート２３と、の間の領域の屈折率が、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが離間して同一平面上に配列された太陽電池モジュールに関する。

近年、太陽光発電システムの導入が増えてきており、発電効率が重要な要素となっている。特に太陽電池モジュールの発電効率の向上は、太陽光発電システムの発電効率を左右するほど重要である。太陽電池モジュールの発電効率の向上においては、太陽電池セルの発電効率の向上だけではなく、太陽電池モジュール内の配線によるロス、光の有効利用についても見直しが始められている。

光の有効利用については、一般的に太陽電池モジュール内で隣り合う太陽電池セルと太陽電池セルとの間に白色の拡散反射シートが配置される。この拡散反射シートによる効果は、拡散反射シートでは光が透過せず、また吸収されず、光が拡散反射するというだけである。この場合は、拡散反射後の光においては、太陽電池モジュールの外部に出て行く量も多く、この光は発電に寄与しない光となっていた。

また、太陽電池セルの裏面側においては、エチレン酢酸ビニル共重合体（Ethylene-Vinyl Acetate：ＥＶＡ）などの透明封止材層と拡散シートとが接着されている。そして、太陽電池セルの裏面側のＥＶＡ内に導光される光も太陽電池セルの裏面で拡散反射しており、拡散反射後に太陽電池モジュールの外部に出て行く光によるロスが発生していた。

このように、太陽電池モジュール内において隣り合う太陽電池セル間の光をより有効に使うためには、光を太陽電池モジュール内に閉じ込めて、太陽電池モジュールの表面から出ていく量を減らし、より多くの光を太陽電池セルの表面に当てる工夫が必要となる。

光の有効利用の発明として、特許文献１には、プリズム形状の凹凸構造を有する裏面シートが開示されている。この裏面シートにおいては、凹凸構造層のプリズム形状の溝が一方向に延伸する方向に形成された領域Ｘと、領域Ｘのプリズム形状の溝と直交する方向にプリズム形状の溝が形成された領域Ｙからなり、領域Ｘと領域Ｙがそれぞれ複数個形成され、交互に配置されている。

特開２０１２−２０９５１４号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、凹凸構造層が必須であり、この凹凸構造の製作は難しくため、コストが高くなる。また、凹凸のピッチが狭いほど反射する光を均一とできるが、ピッチが狭い凹凸の製造は更に難しく、コストも更に高くなる。また、プリズム形状の場合は、反射する光の方向性も限定されるため、光の方向性の考慮も必要となり、太陽電池モジュールの設計における自由度が低いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュール内において隣り合う太陽電池セル間の光を有効利用でき、簡便な構造で安価な太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、同一平面上において隙間領域を有して配列された複数の太陽電池セルが、受光面側保護部材と裏面拡散シートとの間に透明封止材層により封止されて配置された太陽電池モジュールである。透明封止材層は、受光面側保護部材の屈折率以上の屈折率を有する。また、透明封止材層は、隣り合う太陽電池セル間に対応する領域において、少なくとも受光面側保護部材と前記透明封止材層との境界面から裏面拡散シート側に離間した位置と、裏面拡散シートと、の間の領域の屈折率が、受光面側保護部材の屈折率よりも大きい。

本発明によれば、太陽電池モジュール内において隣り合う太陽電池セル間の光を有効利用でき、簡便な構造で安価な太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの要部断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セルの構成を示す断面図 本発明の実施の形態１にかかるセル対応領域を示す模式断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを示す要部断面図 本発明の実施の形態１にかかるセル対応領域の他の形態を示す模式断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの端部を示す要部断面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの製造方法の一例を示す分解断面図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールを示す要部断面図 本発明の実施の形態３にかかる太陽電池モジュールを示す要部断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００を受光面側から見た平面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の要部断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池セル１の構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかるセル対応領域２３ａを示す模式断面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００を示す要部断面図である。

まず、図１および図２を参照して本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の構成について説明する。本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００は、複数の結晶系の太陽電池セル１が接続配線１１によって電気的に直列配線接続された太陽電池ストリング１０と、太陽電池モジュール１００における受光面と対向する裏面側に配置された受光面側保護部材２１と、太陽電池ストリング１０を封止する透明封止材層２２と、太陽電池モジュール１００における裏面側に配置された裏面拡散シート２３、太陽電池モジュール１００における外周に配置された外周鏡面反射部２４と、を含んで構成されている。そして、太陽電池ストリング１０が、受光面側保護部材２１と裏面拡散シート２３との間に挟持された透明封止材層２２の中に封止されている。この太陽電池モジュール１００では、受光面側保護部材２１側から入射光Ｌが入射する。

受光面側保護部材２１は、透光性を有する材料からなり、太陽電池ストリング１０において太陽光を受光する受光面側に配置されて太陽電池ストリング１０の受光面側を保護する。受光面側保護部材２１の材料としては、ガラスまたは透光性プラスチックが用いられる。

裏面拡散シート２３は、太陽電池ストリング１０の受光面と対向する裏面側に配置されて、太陽電池ストリング１０の裏面側を保護する。また、裏面拡散シート２３は、透明封止材層２２側の表面に微細な第１凹凸２３ｃを備えることにより、隣接する太陽電池セル１間の領域から該透明封止材層２２側の表面に入射した光を拡散反射する機能を有している。裏面拡散反射シート２３は、透明封止材層２２側の表面が白色であり、透明封止材層２２側の表面においては、光が透過せず、また光が吸収されず、光を拡散反射するだけのものが好ましい。裏面拡散反射シート２３には、透湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、フッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）などの樹脂シートが用いられる。

裏面拡散シート２３の透明封止材層２２側の表面における、裏面拡散シート２３の面方向において太陽電池セル１と重複する領域、すなわち裏面拡散シート２３の面方向において太陽電池セル１に対応するセル対応領域２３ａは、透明封止材層２２と接着されていない。セル対応領域２３ａは、太陽電池モジュール１００に対して垂直に入射する入射光が直接当たらない部分である。すなわち、セル対応領域２３ａと透明封止材層２２との間には、図４に示すように空気層形成部２５が挟持されている。そして、空気層形成部２５と透明封止材層２２との間には空気層２６が存在する。

空気層形成部２５は、透明封止材層２２との接着性が良くなく、ミクロ的に見て透明封止材層２２側の表面に第２凹凸２５ａを有している。この第２凹凸２５ａは、裏面拡散シート２３の透明封止材層２２側の表面に存在する微細な第１凹凸２３ｃよりも大きく、透明封止材層２２との密着性および接着性を劣化させている。これにより、空気層形成部２５の表面は透明封止材層２２と密着せず、且つ第２凹凸２５ａの表面と透明封止材層２２との間に空気層２６を含んでいる。

空気層形成部２５は、裏面拡散シート２３と密着しにくく、ミクロ的に見て裏面拡散シート２３側の表面に第２凹凸２５ａを有して、裏面拡散シート２３との間に空気層２６を構成できるものであればよい。たとえば、空気層形成部２５には透光性プラスチックシートである透明アクリルシートを用いることができる。すなわち、透明封止材層２２側に透明アクリルシートを貼り付け、前記透明シートにおける透明封止材層２２と反対側の面が裏面拡散シート２３と重なる、すなわち裏面拡散シート２３と触れることで透明シートと裏面拡散シート２３との間に空気層が形成される。このように形成される空気層２６により、後述する効果が十分得られる。また、透明封止材層２２に用いられるＥＶＡの屈折率は１．４８〜１．６０程度であり、透明アクリル樹脂の屈折率は１．４９程度であり、透明アクリルシートの屈折率はＥＶＡの屈折率に非常に近い。このため、透明封止材層２２のＥＶＡと、空気層形成部２５の透明アクリルシートとの境界面における光の屈折は無視できる。

一方、裏面拡散シート２３の透明封止材層２２側の表面における、裏面拡散シート２３の面方向において太陽電池セル１と重複しない領域、すなわち裏面拡散シート２３の面方向において隣接する太陽電池セル１間に対応するセル間対応領域２３ｂは、透明封止材層２２と密着した状態で該透明封止材層２２の接着力により接着されている。

透明封止材層２２は、太陽電池ストリング１０と受光面側保護部材２１との間、および太陽電池ストリング１０と裏面拡散シート２３との間に配置される。透明封止材層２２は、太陽電池ストリング１０を封止するとともに、太陽電池ストリング１０と受光面側保護部材２１とを接着し、また太陽電池ストリング１０と裏面拡散シート２３とを接着する。透明封止材層２２の材料としては、たとえばＥＶＡ、シリコーン、ウレタンなどの透光性および接着性を有する樹脂が用いられる。

外周鏡面反射部２４は、太陽電池モジュール１００の内部側の表面が受光面側保護部材２１の面方向に対して直角な平面とされるとともに鏡面状態とされて鏡面反射機能を有する。外周鏡面反射部２４は、太陽電池モジュール１００の外周部に配置されて、太陽電池モジュール１００内に光を閉じ込める。そして外周鏡面反射部２４は、受光面側保護部材２１の面方向、すなわち受光面側保護部材２１の面方向および裏面拡散シート２３の面方向と直角に交わる面とされている。外周鏡面反射部２４は、アルミニウム等の金属のテープまたはフィルムを用いることができる。

つぎに、図１および図２を参照して太陽電池ストリング１０の構成について説明する。太陽電池ストリング１０は、既定の配列方向に配列された複数の太陽電池セル１と、太陽電池セル１同士を電気接続する接続配線１１とを有する。複数の太陽電池セル１は、既定の配列方向において既定の距離だけ離間して同一平面上に規則的に配列されている。そして、隣接する２つの太陽電池セル１同士は、接続配線１１によって電気的に直列に接続されている。図１においては、１０個の太陽電池セル１が電気的に直列に接続された５本の短い太陽電池ストリングがさらに電気的に直列配線接続されて、１つの長い太陽電池ストリングが構成されている。

つぎに、図３を参照して太陽電池セル１の構成について説明する。本実施の形態にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型多結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側に、リン拡散によってｎ型の不純物拡散層３が形成されているとともにシリコン窒化膜からなる反射防止膜４が形成されている。太陽電池用基板である半導体基板２としてはｐ型の単結晶もしくは多結晶のシリコン基板を用いることができる。なお、半導体基板２はこれに限定されるものではなく、ｎ型のシリコン基板を用いてもよい。この場合は、不純物拡散層がｐ型となる。また、太陽電池セル１の半導体基板２の受光面側の表面には、図示しないテクスチャー構造として微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。

また、半導体基板２の受光面側には、不純物拡散層３に電気的に接続した第１電極である受光面電極５が設けられている。受光面電極として、半導体基板２の受光面側に長尺細長の受光面グリッド電極が複数並べて設けられている。この受光面グリッド電極と導通する受光面バス電極が、該受光面グリッド電極と直交するように設けられている。受光面グリッド電極と受光面バス電極とは、それぞれ底面部において不純物拡散層３に電気的に接続している。受光面グリッド電極および受光面バス電極は銀材料により構成されている。なお、図３においては、受光面電極５のうち、受光面グリッド電極のみが示されている。

一方、半導体基板２の受光面と対向する裏面には、全体にわたってアルミニウム材料からなる裏面アルミニウム電極７が設けられ、また受光面バス電極と同一方向に延在して銀材料からなるバー状の裏面銀電極６が取り出し電極として設けられている。そして、裏面アルミニウム電極７と裏面銀電極６とにより第２電極である裏面電極８が構成されている。したがって、半導体基板２の裏面は、金属電極である裏面電極により覆われている。

接続配線１１は、導電性材料からなり、一つの太陽電池セル１の受光面上に形成された受光面バス電極と、この太陽電池セル１に隣接する他の太陽電池セル１の裏面に形成される裏面銀電極６とに半田により接合されて、隣接する太陽電池セル１同士を電気的に直列に接続する。接続配線１１としては、銅などの良導体または銅に半田をコートした半田付き銅線であるタブ線を用いることができる。

つぎに、図５から図７を参照して太陽電池モジュール１００の特徴について説明する。図６は、本発明の実施の形態１にかかるセル対応領域２３ａの他の形態を示す模式断面図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の端部を示す要部断面図である。

太陽電池モジュール１００においては、透明封止材層２２の屈折率が、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きくされている。受光面側保護部材２１に用いられるガラスの屈折率は１．４３〜１．８４程度、透光性プラスチックである透明アクリル樹脂の屈折率は１．４９〜１．５３程度である。一方、透明封止材層２２に用いられるＥＶＡの屈折率は１．４８〜１．６０程度、シリコーンの屈折率は１．４３程度、ウレタンの屈折率は１．４９程度である。

したがって、受光面側保護部材２１および透明封止材層２２としてこれらの材料を用いる場合には、透明封止材層２２の屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きくなる組み合わせで受光面側保護部材２１および透明封止材層２２が構成されればよい。

屈折率が大きい媒質から屈折率が小さい媒質に光が入射するときに、入射光は境界面を透過せず、すべて反射する現象、すなわち全反射が生じる。そして、入射角がある一定の角度以上の場合、全反射が起こる。この角度のことを臨界角という。

太陽電池モジュール１００においては、図５に示すように、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、臨界角未満の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する拡散反射光３３は、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面における屈折角が、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面への入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に屈折する。なお、透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する光のうち受光面側保護部材２１に垂直な方向に進む光は、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面で屈折しない。

ここで、受光面側保護部材２１の屈折率は、外部空気の屈折率よりも大きい。このため、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面で屈折した光のうち、臨界角以上の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する屈折光３３ａは、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面を透過せずに全反射する。そして、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面で全反射した全反射光３３ｂの一部は、受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面における屈折角が、受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面への入射角よりも小さい状態に、すなわち受光面側保護部材２１に垂直な方向に近くなる方向に屈折する屈折光３３ｃとなって、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する。

また、拡散反射光３３よりも屈折角が大きく、臨界角未満の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する拡散反射光３６は、拡散反射光３３と同様に屈折および全反射されて屈折光３６ａ、全反射光３６ｂ、屈折光３６ｃとなって、隣のセル間領域に入射して反射される。これにより、拡散反射光３６が太陽電池モジュールの面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

上述したように、透明封止材層２２の屈折率を受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きくすることにより、セル間領域に入射して拡散反射されて受光面側保護部材２１と外部空気との境界面に入射する光のうち臨界角以上の入射角を有する光を増やすことができる。これにより、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面を透過せずに全反射する全反射光３３ｂを増加させて、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する光を増やすことが可能となる。

したがって、太陽電池モジュール１００では、透明封止材層２２の屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率以下の場合と比べて、セル間領域に入射して反射した反射光のうち、より多くの反射光を太陽電池セル１に導光することができ、太陽電池セル１における発電に寄与する光が増加させることができるため、発電効率を向上させることができる。

また、太陽電池モジュール１００においては、図５に示すように、隣接する太陽電池セル１間を通った入射光３１が、セル間対応領域２３ｂ、すなわち裏面拡散シート２３における透明封止材層２２側の表面と透明封止材層２２とが接着された領域に当たると、該セル間対応領域２３ｂで拡散反射され、拡散反射光３２が多方向に広がる。本実施の形態では、透明封止材層２２の屈折率が、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きくされている。このため、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、臨界角以上の入射角で透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面に入射する拡散反射光３４は、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面を透過せずに全反射する。

そして、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面で全反射した全反射光３４ａは、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する。

また、拡散反射光３４の屈折角がさらに大きい場合には、全反射光３４ａは、隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュールの面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

一方、透明封止材層２２の屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率以下である場合においては、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面において入射光の全反射は起こらない。そして、透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入る入射光は、受光面側保護部材２１中に直進、または屈折角が入射角よりも小さくなる方向、すなわち垂直に近くなる方向に屈折して進む。

したがって、太陽電池モジュール１００では、透明封止材層２２の屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率以下の場合と比べて、セル間領域に入射して反射した反射光のうち、より多くの反射光を太陽電池セル１に導光することができ、太陽電池セル１における発電に寄与する光が増加させることができるため、発電効率を向上させることができる。

また、太陽電池モジュール１００においては、図５に示すように、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、反射角の大きい反射光、すなわち裏面拡散シート２３の面方向に近い方向に広がる拡散反射光３５は、太陽電池モジュール１００内において、太陽電池セル１よりも裏面側に位置する透明封止材層２２に導光されて太陽電池セル１の裏面に入射する。

太陽電池セル１の裏面は、金属電極である裏面電極により構成されているため、太陽電池セル１の裏面に入射した拡散反射光３５は太陽電池セル１の裏面で反射されて該太陽電池セル１に対向するセル対応領域２３ａに入射する。セル対応領域２３ａには、裏面拡散シート２３と透明封止材層２２との間に、透明封止材層２２側から空気層形成部２５と空気層２６とが存在する。

ここで、透明封止材層２２の屈折率は、空気層２６の屈折率よりも大きい。このため、太陽電池セル１の裏面で反射された光のうち、臨界角以上の入射角で透明封止材層２２から空気層２６に入射する反射光３５ａは、透明封止材層２２と空気層２６との境界面を透過せずに全反射する。すなわち、太陽電池モジュール１００では、透明封止材層２２と当接する空気層２６をセル対応領域２３ａ上に備えることにより、透明封止材層２２と空気層２６との屈折率の違いから、セル対応領域２３ａ上で全反射する光を増やすことができる。

そして、透明封止材層２２と空気層２６との境界面で全反射した全反射光のうち、臨界角未満の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する全反射光３５ｂは、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面における屈折角が、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面への入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に屈折する屈折光３５ｃとなる。

受光面側保護部材２１の屈折率は、外部空気の屈折率よりも大きい。このため、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面で屈折した光のうち、臨界角以上の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する屈折光３５ｃは、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面を透過せずに全反射する。

そして、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面で全反射した全反射光３５ｄの一部は、受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面における屈折角が、受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面への入射角よりも小さい状態に、すなわち受光面側保護部材２１に垂直な方向に近くなる方向に屈折する屈折光３５ｅとなる。屈折光３５ｅは、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与し、または隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュール１００の面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

また、全反射光３５ｂが、臨界角以上の入射角で透明封止材層２２から受光面側保護部材２１に入射する場合は、透明封止材層２２と受光面側保護部材２１との境界面を透過せずに全反射する全反射光３５ｆとなる。全反射光３５ｆは、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与し、または隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュール１００の面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

また、セル対応領域２３ａに入射した光のうち、全反射しない光も空気層２６を通過して空気層形成部２５に当たって拡散反射されることにより、図示しない拡散反射光となって、再度、透明封止材層２２に入射する。透明封止材層２２に入射した拡散反射光は、該透明封止材層２２を導光され、隣接するセル間領域から上述した拡散反射光３３または拡散反射光３４と同様に、太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

したがって、太陽電池モジュール１００では、透明封止材層２２に当接する空気層２６を備えることにより、セル間領域に入射して反射した反射光のうち、より多くの反射光を太陽電池セル１に導光することができ、太陽電池セル１における発電に寄与する光が増加させることができるため、発電効率を向上させることができる。

また、全反射する光を増やすことにより、太陽電池セル１の裏面側の透明封止材層２２に導光された光の光減衰が少なくなり、発電効率を向上させることができる。

また、上述した空気層２６の代わりに、図６に示すようにアルミニウム箔などの金属層からなり、表面が鏡面状態とされて鏡面反射機能を有する鏡面反射層２７をセル対応領域２３ａと透明封止材層２２との間に設けてもよい。この場合も、空気層２５を備える場合と同様の効果が得られる。すなわち、透明封止材層２２とセル対応領域２３ａとの間に鏡面反射層２７を設けることにより、上述した反射光３５ａを鏡面反射層２７で全反射させることができ、空気層２５を備える場合と同様にセル対応領域２３ａ上で全反射する光を増やすことができる。

また、太陽電池モジュール１００においては、図２および図７に示すように、外周面は外周鏡面反射部２４により構成されている。太陽電池モジュール１００の外周面が、太陽電池モジュール１００の面方向に垂直な外周鏡面反射部２４により構成されることにより、太陽電池モジュール１００の面方向において端部に位置する太陽電池セル１の裏面で発生した全反射光３５ｂは、外周鏡面反射部２４で反射して反射光３７となる。そして、反射光３７は、上述した屈折光３５ｃ、全反射光３５ｄ、屈折光３５ｅと同様に屈折または全反射して進む屈折光３７ａ、全反射光３７ｂ、屈折光３７ｃとなって、隣のセル間領域に入射して太陽電池モジュール１００の面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

これにより、太陽電池モジュール１００の端部に到達した全反射光３５ｂを外部に逃がすことなく、外周鏡面反射部２４で反射して太陽電池モジュール１００の内部側に戻し、太陽電池セル１における発電に寄与するように導くことが可能となる。また、全反射光３５ｂ以外にも、太陽電池モジュール１００の端部に到達した光を外部に逃がすことなく、外周鏡面反射部２４で反射して太陽電池モジュール１００の内部側に戻し、太陽電池セル１における発電に寄与するように導くことが可能となる。

したがって、太陽電池モジュール１００では、端部に外周鏡面反射部２４を備えることにより、セル間領域に入射して反射した反射光のうち、より多くの反射光を太陽電池セル１に導光することができ、太陽電池セル１における発電に寄与する光を増加させることができるため、発電効率を向上させることができる。

つぎに、上記のように構成された実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の製造方法の一例について図８を参照して説明する。図８は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の製造方法の一例を示す分解断面図である。まず、公知の方法により複数の太陽電池セル１を作製する。そして、接続配線１１によって複数の太陽電池セル１を電気的に直列接続することで太陽電池ストリング１０を作製する。

つぎに、裏面側透明封止材層２２ｂを介して裏面拡散シート２３上に太陽電池ストリング１０を設置する。このとき、裏面拡散シート２３の裏面側透明封止材層２２ｂ側の表面におけるセル対応領域２３ａには、透明封止材層２２との間に空気層形成部２５を配置する。つぎに、受光面側透明封止材層２２ａを介して太陽電池ストリング１０上に受光面側保護部材２１を配置して積層体を形成し、この積層体を真空中で加熱プレスする。これにより、上記の各部材がラミネートされて一体化する。これにより、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａが接続されて一体化した封止材層２２となる。

そして、裏面拡散シート２３と透明封止材層２２との間に空気層形成部２５を配置することにより、空気層形成部２５と透明封止材層２２との間に空気層２６を形成することができる。その後、一体化された構造体の外周に接着剤などの接着部材を用いて外周鏡面反射部２４を接着することにより、簡便な構造の太陽電池モジュール１００が安価に得られる。なお、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとは、同じ屈折率を有する。

また、鏡面反射層２７を設ける場合には、裏面拡散シート２３の裏面側透明封止材層２２ｂ側の表面におけるセル対応領域２３ａに、鏡面反射層２７となる金属層を配置すればよい。

上述したように、本実施の形態１によれば、太陽電池モジュールの構造を大きく変えることなく、セル間領域に入射して反射した反射光のうち、より多くの反射光を太陽電池セル１または隣接するセル間領域に導光することができる。これにより、セル間領域に入射する光を有効利用して太陽電池セル１に入射する光量を増加させ、太陽電池セル１における発電に寄与する光を増加させることができるため、発電効率を向上させることができる。したがって、本実施の形態１によれば、太陽電池モジュール１００内において隣り合う太陽電池セル１間の光を有効利用できる太陽電池モジュール１００を、簡便な構造で安価に実現できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、太陽電池セル１を封止している透明封止材層２２の全てが受光面側保護部材２１よりも高い屈折率を有する場合について説明した。実施の形態２では、太陽電池セル１における受光面側に配置される透明封止材層２２と裏面側に配置される透明封止材層２２とで、屈折率に差を設ける場合について説明する。

図９は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュール２００を示す要部断面図である。実施の形態２にかかる太陽電池モジュール２００は、裏面側透明封止材層２２ｂの屈折率が受光面側透明封止材層２２ａの屈折率よりも大きいこと以外は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００と同じ構成を有する。すなわち、太陽電池モジュール２００においては、裏面側透明封止材層２２ｂの屈折率が受光面側透明封止材層２２ａの屈折率よりも大きく、且つ受光面側透明封止材層２２ａの屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きくされている。なお、ここでは、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面は、太陽電池モジュール２００の厚み方向における中央位置にある。

これにより、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、臨界角未満の入射角で裏面側透明封止材層２２ｂから受光面側透明封止材層２２ａに入射する拡散反射光４１は、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面における屈折角が、入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に屈折して屈折光４１ａとなる。なお、裏面側透明封止材層２２ｂから受光面側透明封止材層２２ａに入射する光のうち受光面側保護部材２１に垂直な方向に進む光は、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面との境界面で屈折しない。

そして、屈折光４１ａは、図５における拡散反射光３３に対応し、屈折光３３ａ、全反射光３３ｂ、屈折光３３ｃと同様に屈折または全反射して進む屈折光４１ｂ、全反射光４１ｃ、屈折光４１ｄとなって、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

また、拡散反射光４１よりも屈折角が大きく、臨界角未満の入射角で裏面側透明封止材層２２ｂから受光面側透明封止材層２２ａに入射する拡散反射光４３は、屈折光４１ａ、屈折光４１ｂ、全反射光４１ｃ、屈折光４１ｄと同様に屈折または全反射して進む屈折光４３ａ、屈折光４３ｂ、全反射光４３ｃ、屈折光４３ｄとなる。これにより、屈折光４３ｄは、隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュールの面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

一方、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、拡散反射光４３よりも屈折角が大きく、臨界角未満の入射角で裏面側透明封止材層２２ｂから受光面側透明封止材層２２ａに入射する拡散反射光４２は、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面で受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に屈折して屈折光４２ａとなる。屈折光４２ａは、臨界角以上の入射角で受光面側透明封止材層２２ａと受光面側保護部材２１との境界面に入射する場合には、受光面側透明封止材層２２ａと受光面側保護部材２１との境界面を透過せずに全反射する。

そして、受光面側透明封止材層２２ａと受光面側保護部材２１との境界面で全反射した全反射光４２ｂは、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する。

また、拡散反射光４２の屈折角および屈折光４２ａの屈折角がさらに大きい場合には、全反射光４２ｂは、隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュールの面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

上述した実施の形態２においては、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面と、受光面側透明封止材層２２ａと受光面側保護部材２１との境界面と、の２箇所において、屈折角が入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に拡散反射光４１、拡散反射光４２および拡散反射光４３を屈折させることができる。これにより、実施の形態１の場合よりも拡散反射光を屈折させることができ、より確実に拡散反射光４１、拡散反射光４２および拡散反射光４３を太陽電池モジュールの面方向に導光することが可能となり、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する光を増加させることが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、裏面側透明封止材２２ｂの屈折率のみが、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きい場合について説明する。図１０は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池モジュール３００を示す要部断面図である。実施の形態３にかかる太陽電池モジュール３００は、裏面側透明封止材２２ｂの屈折率が受光面側透明封止材２２ａの屈折率よりも大きく、且つ、受光面側透明封止材２２ａの屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率と等しいこと以外は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００と同じ構成を有する。なお、ここでは、裏面側透明封止材２２ｂと受光面側透明封止材２２ａとの境界面は、太陽電池モジュール３００の厚み方向における中央位置にある。

これにより、セル間領域に入射して拡散反射された拡散反射光３２のうち、臨界角未満の入射角で裏面側透明封止材２２ｂから受光面側透明封止材２２ａに入射する拡散反射光４４は、裏面側透明封止材２２ｂと受光面側透明封止材２２ａとの境界面における屈折角が、入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に屈折して屈折光４４ａとなる。なお、裏面側透明封止材２２ｂから受光面側透明封止材２２ａに入射する光のうち受光面側保護部材２１に垂直な方向に進む光は、裏面側透明封止材２２ｂと受光面側透明封止材２２ａとの境界面との境界面で屈折しない。

そして、屈折光４４ａは、受光面側透明封止材２２ａの屈折率が受光面側保護部材２１の屈折率と等しいため、受光面側透明封止材２２ａから受光面側保護部材２１に直進して進む直進光４４ｂとなる。直進光４４ｂのうち、臨界角以上の入射角で透明封止材２２から受光面側保護部材２１に入射する光は、受光面側保護部材２１と外部空気との境界面を透過せずに全反射して全反射光４４ｃとなる。全反射光４４ｃは、受光面側保護部材２１から受光面側透明封止材２２ａに直進して進む直進光４４ｄとなって、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する。

また、拡散反射光４４よりも屈折角が大きく、臨界角未満の入射角で裏面側透明封止材２２ｂから受光面側透明封止材２２ａに入射する拡散反射光４５は、屈折光４４ａ、直進光４４ｂ、全反射光４４ｃ、直進光４４ｄと同様に屈折または全反射して進む屈折光４５ａ、直進光４５ｂ、全反射光４５ｃ、直進光４５ｄとなる。これにより、直進光４５ｄは、隣のセル間領域に入射して反射され、太陽電池モジュールの面方向に導光されていくことが可能となるため、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与することが可能となる。

上述した実施の形態３においては、裏面側透明封止材２２ｂと受光面側透明封止材２２ａとの境界面において、屈折角が入射角よりも大きい状態に、すなわち受光面側保護部材２１の面方向に近くなる方向に拡散反射光４４および拡散反射光４５を屈折させることができる。これにより、より確実に拡散反射光４３および拡散反射光４５を太陽電池モジュールの面方向に導光することが可能となり、再度、太陽電池セル１に入射して太陽電池セル１における発電に寄与する光を増加させることが可能となる。

なお、上記の実施の形態２および実施の形態３においては、裏面側透明封止材層２２ｂと受光面側透明封止材層２２ａとの境界面は、太陽電池モジュールの厚み方向における中央位置にある場合について説明したが、太陽電池モジュールの面方向において隣り合う太陽電池セル１間の領域に配置される透明封止材層２２のうち、少なくとも受光面側保護部材２１に接触しない領域の透明封止材層２２の屈折率が、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きければ、上述した効果が得られる。すなわち、透明封止材層２２が、受光面側保護部材２１の屈折率以上の屈折率を有し、且つ、隣り合う太陽電池セル１間に対応する領域において、少なくとも受光面側保護部材２１と透明封止材層２２との境界面から裏面拡散シート２３側に離間した位置と、裏面拡散シート２３と、の間の領域の屈折率が、受光面側保護部材２１の屈折率よりも大きければ、上述した効果が得られる。

また、上記の実施の形態２および実施の形態３においては、透明封止材が２層の場合について説明したが、透明封止材は２層以上であればよく、裏面拡散シート２３から受光面側保護部材２１に向かって各透明封止材層の屈折率が大きくなる構造であれば、上述した効果が得られる。また、上記の実施の形態２および実施の形態３においても、上述した空気層２６または鏡面反射層２７を備えることにより、上述した効果を得ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、太陽電池セル１の裏面の全面が金属電極である裏面電極により覆われており、太陽電池セル１の裏面の全面で反射が起きる場合について説明したが、太陽電池セル１の裏面において一部のみに金属電極が形成されている場合にも適用でき、上述した効果が得られる。すなわち、太陽電池セル１の裏面に金属電極が形成されて光反射機能があれば上述した効果が得られる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 太陽電池セル、２ 半導体基板、３ 不純物拡散層、４ 反射防止膜、５ 受光面電極、６ 裏面銀電極、７ 裏面アルミニウム電極、８ 裏面電極、１０ 太陽電池ストリング、１１ 接続配線、２１ 受光面側保護部材、２２ 透明封止材、２２ａ 受光面側透明封止材、２２ｂ 裏面側透明封止材、２３ 裏面拡散シート、２３ａ セル対応領域、２３ｂ セル間対応領域、２３ｃ 微細な第１凹凸、２４ 外周鏡面反射部、２５ 空気層形成部、２５ａ 第２凹凸、２６ 空気層、２７ 鏡面反射層、３１ 入射光、３２，３３，３４，３５，３６，４１，４２，４３，４４，４５ 拡散反射光、３３ａ，３３ｃ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｅ，３６ａ，３６ｃ，３７ａ，３７ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４５ａ 屈折光、３３ｂ，３４ａ，３５ｂ，３５ｄ，３５ｆ，３６ｂ，３７ｂ，４１ｃ，４２ｂ，４３ｃ，４４ｃ，４５ｃ 全反射光、３５ａ，３７ 反射光、４４ｂ，４４ｄ，４５ｂ，４５ｄ 直進光，１００，２００ 太陽電池モジュール。

Claims (5)

1. 同一平面上において隙間領域を有して配列された複数の太陽電池セルが、受光面側保護部材と裏面拡散シートとの間に透明封止材層により封止されて配置された太陽電池モジュールであって、
   前記透明封止材層は、前記受光面側保護部材の屈折率以上の屈折率を有し、且つ、隣り合う前記太陽電池セル間に対応する領域において、少なくとも前記受光面側保護部材と前記前記透明封止材層との境界面から裏面拡散シート側に離間した位置と、前記裏面拡散シートと、の間の領域の屈折率が、前記受光面側保護部材の屈折率よりも大きいこと、
   を特徴とする太陽電池モジュール。
2. 隣り合う前記太陽電池セル間の領域における前記透明封止材層は複数の層からなり、
   前記複数の層は、前記裏面拡散シートから受光面側保護部材に向かって屈折率が大きくなっていること、
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記裏面拡散シートにおける前記太陽電池セルに対応するセル対応領域と前記透明封止材層との間に空気の層を備え、
   前記裏面拡散シートにおける前記太陽電池セル間の領域に対応するセル間対応領域と前記透明封止材層とが密着して接着されていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記裏面拡散シートにおける前記太陽電池セルに対応するセル対応領域と前記透明封止材層との間に、鏡面反射する鏡面反射層を備え、
   前記裏面拡散シートにおける前記太陽電池セル間の領域に対応するセル間対応領域と前記透明封止材層とが密着して接着されていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池モジュールの外周に、前記太陽電池モジュールの内部側の面が受光面側保護部材の面方向に対して直角な平面を有して鏡面反射する外周鏡面反射部を備えること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の太陽電池モジュール。

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