JP2017005055A

JP2017005055A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2017005055A
Application number: JP2015115804A
Authority: JP
Inventors: 由貴工藤; Yuki Kudo; 和峰木村; Kazutaka Kimura; 博隆稲葉; Hirotaka Inaba
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】温度変化によって変形が生じ、表面板の平滑性が損なわれることを抑制可能な太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】受光面を形成する表面板２と背面を形成する背面板３との間に配置され、一方の面４ａが前記背面板３と対向され、格子状の間隙を空けて複数配置された発電素子４と、前記発電素子４を封止する封止材５とを備えた太陽電池モジュール１において、前記発電素子４の一方の面４ａにおける外縁部４ｂに配置された補強部材８と、前記表面板２から前記背面板３側へ向けて突出した突出部６とを備え、前記補強部材８と前記突出部６とは、前記表面板２の垂線方向において重なる位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、表面板と背面板との間に、太陽光を電力に変換する発電素子（太陽電池）が封止された封止材が設けられた太陽電池モジュールに関するものである。

特許文献１には、発電素子である太陽電池の背面板側に、異なる極性の電極であるＰ型電極とＮ型電極とを設けたバックコンタクト型の太陽電池を用いた太陽電池モジュールが記載されている。特許文献１によると、太陽電池の背面板側で電極同士の接続が可能なため、電極同士の接続が容易になり、太陽光を受光するときのロスも抑制することができると記載されている。

特開２００５−０１１８６９号公報

太陽電池モジュールは、その用途から温度変化の生じる箇所に取り付けられる。例えば、表面板、背面板および太陽電池のそれぞれの線膨張係数の差が大きいと、高温から低温に変化したときにおける収縮量の相違により、太陽電池モジュールが変形するおそれがある。特に、太陽電池の端部が変形させられ、太陽電池全体が反るように変形するおそれがある。表面板は、軽量化などの観点から樹脂パネルで構成されていることが多いため、上述した変形によって表面板に凹凸が生じるおそれがある。

特許文献１に記載の技術では、隣り合う太陽電池の背面同士がインターコネクタによって接続されているため、太陽電池の端部における強度が向上している。しかしながら、隣り合う太陽電池同士をインターコネクタによって接続するのみでは強度が足りず、太陽電池の端部に変形が生じてしまい、表面板の平滑性が損なわれるおそれがある。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、温度変化によって変形が生じ、表面板の平滑性が損なわれることを抑制可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、この発明は、受光面を形成する表面板と背面を形成する背面板との間に配置され、一方の面が前記背面板と対向され、格子状の間隙を空けて複数配置された発電素子と、前記発電素子を封止する封止材とを備えた太陽電池モジュールにおいて、前記発電素子の一方の面における外縁部に配置された補強部材と、前記表面板から前記背面板側へ向けて突出した突出部とを備え、前記補強部材と前記突出部とは、前記表面板の垂線方向において重なる位置に配置されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、発電素子の一方の面における外縁部に設けられた補強部材によって、発電素子の外縁部の剛性を高めることができる。また、表面板に形成された突出部により、積層方向に太陽電池の外縁部が位置する表面板の部位の剛性を高めることができる。つまり、表面板の垂線方向において重なる位置に配置された補強部材と突出部とにより、温度変化によって太陽電池モジュールに変形の生じやすい部位の剛性を高めている。そのため、熱応力により各部材が収縮しても、発電素子の外縁部に変形が生じることを抑制するとともに、表面板に変形が発生し、表面板の平滑性が損なわれることを抑制することができる。

この発明の実施例における太陽電池モジュールを説明する図であり、表面板を省略した上面図である。図１におけるI-I線に沿う断面図である。図２におけるII-II線に沿う断面図である。この発明の実施例における太陽電池モジュールの他の例を説明する図３に対応する断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施例における太陽電池モジュール１の好適な実施形態について詳細に説明する。この太陽電池モジュール１は、互いに対向した表面板２および背面板３と、表面板２と背面板３との間に配置された発電素子である複数の太陽電池４と、複数の太陽電池４を封止する封止材５とを備える。なお、以下の説明では、太陽電池４は、複数配置されているが、便宜上、全て同一の符号を付して説明する。

背面板（バックシート）３は、太陽電池モジュール１の背面、つまり基体となる部分である。背面板３の表面、すなわち、太陽電池４と対向する面は、封止材５が載置される面となっている。また、背面板３における太陽電池４と反対側の面は、太陽電池モジュール１の裏面を構成している。また、背面板３は、所定の強度および剛性を備えた材料によって構成され、例えば、鉄、アルミ、ポリカーボネートなどの樹脂、繊維強化プラスチック、またはそれらを面材とし、２面の間にハニカム構造のような構造部材や樹脂などを備えて形成される。

表面板２は、太陽電池モジュール１における太陽光が当たる受光面を形成している。表面板２は、長期に亘って良好な耐候性、堅牢性および透光性を保持可能な材料によって構成されている。例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから構成される。

また、表面板２には、積層方向に太陽電池４の外縁部４ｂが配置されている部位に、背面板３側へ向けて突出した突出部６が設けられている。言い換えれば、隣り合う太陽電池４同士の間隙と対向する箇所の表面板２の部位が、背面板３側へ向けて膨出するように、板厚が厚く形成されている。

封止材５は、表面板２と背面板３との間に配置され、表面板２、太陽電池４および背面板３を固定したり、太陽電池４を封止して保護したりする。また、封止材５は、光透過性を有する材料であり、かつ熱可塑性樹脂（架橋樹脂）によって形成されている。封止材５を構成する材料として、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、イオン架橋ポリオレフィン（アイオノマ樹脂）、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン等の透明樹脂などが使用される。表面板２および封止材５を透過した光が太陽電池４に入射し、光エネルギーが電力に変換される。

太陽電池４は、角形状に形成された発電素子であり、結晶系のＳｉ（シリコン）セルによって形成されている。この太陽電池４は、他にも、非晶質シリコン、薄膜系、有機系材料などから構成される。太陽電池４は、一方の面４ａが背面板３と対向され、格子状の間隙を空けて複数配置されている。複数配置された太陽電池４は、所定の定格電力を出力できるように、隣り合う太陽電池４の異なる極性を有する電極同士がインターコネクタ７によって接続されている。

また、この発明に係る実施例の太陽電池４では、バックコンタクト型の太陽電池４が用いられている。バックコンタクト型の太陽電池４は、異なる極性を有する電極のいずれもが、太陽電池４の一方の面４ａ側に設けられている。そのため、隣り合う太陽電池４が太陽光を受光しない一方の面４ａ同士において、インターコネクタ７により接続されるため、受光効率および外観が向上する。この実施例に係る太陽電池４では、図１における左右方向に隣り合う太陽電池４がインターコネクタ７によって接続されている。

さらに、太陽電池４の一方の面４ａにおける外縁部４ｂに補強部材８として板状部材８ａが設けられている。板状部材８ａは、インターコネクタ７が配置されている位置と異なる位置に設けられ、かつ隣り合う太陽電池４の一方の面４ａにおける外縁部４ｂ同士を連結して配置されている。本実施例では、図１における上側に配置された複数の太陽電池４と、図１における下側に配置された複数の太陽電池４とを連結するように板状部材８ａが設けられている。すなわち、板状部材８ａは、太陽電池４の外縁部４ｂにおける、インターコネクタ７が配置されていない部位を埋めるように設けられている。

板状部材８ａは、太陽電池４の外縁部４ｂの剛性を高められる材料によって構成される。例えば、ガラス、セラミック、シリコン結晶、鉄・アルミなどの金属、繊維強化プラスチックなどによって構成される。このような材料によって構成された板状部材８ａは、シリコーンなどの常温接着剤もしくは、封止材５を使用して太陽電池４に接着される。板状部材８ａと太陽電池４との接着は、ラミネート工程の前もしくは、ラミネート工程時に行われる。また、太陽電池４の一方の面４ａにおける外縁部４ｂに、インターコネクタ７が接続されている部位には、補強部材８である低線膨張部材８ｂが設けられている。

低線膨張部材８ｂは、隣り合う太陽電池４同士の間隙に配置され、かつ隣り合う太陽電池４の対向する側面同士を連結して配置される。つまり、インターコネクタ７とともに、太陽電池４の外縁部４ｂの剛性を高められるように配置されている。低線膨張部材８ｂは、太陽電池４を構成するシリコンと同等の線膨張係数を有する部材によって構成されている。例えば、セラミック、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの繊維強化プラスチック、ガラスフィルムなどによって構成される。

上述した構成によれば、太陽電池４の一方の面における外縁部４ｂに設けられた補強部材８である板状部材８ａと低線膨張部材８ｂとによって、太陽電池４の外縁部４ｂの剛性を高めることができる。具体的には、板状部材８ａによって太陽電池４の外縁部４ｂにおける剛性を高めることができる。また、低線膨張部材８ｂによって、各部材の線膨張係数の差によって変形の生じやすい部位を軽減させることができ、太陽電池４の外縁部４ｂにおける変形を抑制することができる。

さらに、表面板２に形成された突出部６により、積層方向に太陽電池４の外縁部４ｂが位置する表面板２の部位の剛性を高めることができる。つまり、表面板２の垂線方向において重なる位置に配置された補強部材８と突出部６とにより、温度変化によって太陽電池モジュール１に変形の生じやすい部位の剛性を高めることができる。そのため、熱応力により各部材が収縮しても、太陽電池４の外縁部４ｂに変形が生じることを抑制するとともに、表面板２に変形が発生し、表面板２の平滑性が損なわれることを抑制することができる。

なお、板状部材８ａは、隣り合う太陽電池４同士を連結していなくてもよい。すなわち、補強部材８は、図４に示すように、太陽電池４の一方の面４ａにおける外縁部４ｂに配置され、かつ補強部材８と突出部６とが表面板２の垂線方向において重なる位置に配置されていればよい。

また、本実施例では、太陽電池４の一方の面４ａにおける外縁部のうち、インターコネクタ７の配置されていない部位には板状部材８ａが設けられ、インターコネクタ７が配置されている部位には、低線膨張部材８ｂが設けられている。この構成は、一例であり、板状部材８ａおよび低線膨張部材８ｂを適宜用いて配置させてよい。例えば、インターコネクタ７が配置されている部位に板状部材８ａを設ける場合、板状部材８ａによってインターコネクタ７を覆う、もしくはインターコネクタ７より太陽電池４の中心に近い位置に板状部材８ａを配置すればよい。同様に、突出部６も必要に応じて適宜用いてよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な構成について説明したが、本発明は上述した構成に限定されない。すなわち、上述した構成は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能であることは当然である。

１…太陽電池モジュール、２…表面板、３…背面板、４…太陽電池、５…封止材、６…突出部、８…補強部材。

Claims

受光面を形成する表面板と背面を形成する背面板との間に配置され、一方の面が前記背面板と対向され、格子状の間隙を空けて複数配置された発電素子と、前記発電素子を封止する封止材とを備えた太陽電池モジュールにおいて、
前記発電素子の一方の面における外縁部に配置された補強部材と、
前記表面板から前記背面板側へ向けて突出した突出部とを備え、
前記補強部材と前記突出部とは、前記表面板の垂線方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。