JP2017022202A

JP2017022202A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2017022202A
Application number: JP2015136859A
Authority: JP
Inventors: 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: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-01-26

Abstract

【課題】温度変化によって変形が生じ、外観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２ａを形成する樹脂製の表面板２と背面板３との間に、太陽電池を封止する封止材が配置された太陽電池モジュール１において、前記表面板２と前記背面板３との間で前記太陽電池４に隣接して配置された調整板８を備え、前記調整板８は、前記太陽電池４の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する材料によって構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、表面板と背面板との間に発電素子である太陽電池が配置さ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、受光面に透光性導電層が配置され、太陽電池モジュールの外周を固定する固定部材に設けられた導電部と電気的に接続された太陽電池モジュールが記載されている。

特開２０１３−１５３０７８号公報

太陽電池モジュールは、温度変化による変形（バックリング）を抑制するため、背面板を金属板、表面板を樹脂パネルによって形成することがある。この構成では、積層方向に背面板、太陽電池、表面板が配置されている部位において、線膨張係数の差による変形を抑制することができる。しかしながら、車両に搭載する太陽電池モジュールは、車両のルーフが太陽電池の形状と異なるため、表面板と背面板との間に太陽電池が配置できない部位が生じてしまう。表面板と背面板との間に太陽電池が配置されない部位では、線膨張係数の相違に基づく熱応力の均衡が崩れてしまい、温度変化によって太陽電池モジュールに変形が生じるおそれがある。

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、外観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、受光面を形成する樹脂製の表面板と背面板との間に、太陽電池を封止する封止材が配置された太陽電池モジュールにおいて、前記表面板と前記背面板との間で前記太陽電池に隣接して配置された調整板を備え、前記調整板は、前記太陽電池の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する材料によって構成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、表面板と背面板との間に太陽電池が配置されていない部位に調整板が配置されている。また、調整板の線膨張係数は、太陽電池が有する線膨張係数と同等の材料によって構成されている。そのため、表面板と背面板との間に調整板が配置されている部位と、表面板と背面板との間に太陽電池が配置されている部位とにおいて、積層された各部材の線膨張係数の大小関係を同等にすることができる。すなわち、太陽電池モジュールに温度変化が生じたときに、積層された各部材における線膨張係数の差によって、太陽電池モジュールが変形す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の平面図である。図１に示す太陽電池モジュールにおけるI-I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平面図である。この発明の実施例における太陽電池モジュールの更に他の例を説明する図であり、（ａ）は、図２に対応した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）における調整板の拡大図である。

以下、図面を参照して、この発明に係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。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。また、封止材５には、太陽電池４に隣接して調整板８が配置される。なお、以下の説明において、太陽電池４は、複数配置されているが、便宜上、１つの太陽電池４にのみ符号を付している。

背面板（バックシート）３は、太陽電池モジュール１の基体となる部分である。背面板３は、台形に形成された、例えばアルミ合金等の金属によって構成される。また、背面板３の線膨張係数は、表面板２の線膨張係数よりも小さく、かつ、太陽電池４の線膨張係数よりも大きい。背面板３の表面、すなわち、太陽電池４側の面は、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。なお、背面板３は、所定の強度および剛性を備えていればよく、他にも、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）や合成樹脂などを材料にして形成される。また、背面板３の形状は、台形に限らず、搭載される箇所によって適切な形状にされるものである。

太陽電池４は、角形に形成された発電素子であり、単結晶Ｓｉ（シリコン）セルによって構成されている。太陽電池４の線膨張係数は、表面板２および背面板３より小さい。また、隣り合う太陽電池４は、所定の間隔を空けてマトリックス状に配置されている。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。また、太陽電池４は、所定の定格電力を出力できるよう、太陽電池４同士の電極を接続するインターコネクタ６が設けられている。

インターコネクタ（バスバー）６は、複数設けられている。複数設けられたインターコネクタ６は、太陽電池モジュール１において、太陽電池４から発生した電力を集める導体である。インターコネクタ６は、隣り合う太陽電池４同士の一方の太陽電池４の表面側電極と他方の太陽電池４の背面側電極とを接続するように構成されている。また、インターコネクタ６における正極側の集電線７ａと、インターコネクタ６における負極側の集電線７ｂとが、マトリックス状に配列された太陽電池４の外周側にそれぞれ配置されている。

表面板２は、台形に形成され、太陽電池モジュール１における受光面２ａ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であるポリカーボネート樹脂（ＰＣ）によって構成されている。また、表面板２の線膨張係数は、背面板３および太陽電池４の線膨張係数よりも大きい。なお、表面板２は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから構成されていてもよい。

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を保護したりする。封止材５は、透光性を有する材料であり、また、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を構成する樹脂材料として、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）や、ポリオレフィン系樹脂が用いられる。封止材５は、他にもシリコーン等の透明樹脂を使用でき、透光性の表面板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ようになっている。また、封止材５には、調整板８が配置されている。

調整板８は、表面板２と背面板３との間で封止材５に封止される。表面板２と背面板３とに挟まれた調整板８は、太陽電池４が配置されていない領域で、かつ太陽電池に隣接して配置される。また、調整板８は、集電線７ａ，７ｂよりも積層方向において表面板２に近い位置に配置される。つまり、表面板２の受光面２ａ側から見ると、集電線を覆うように配置されている。

また、調整板８は、線膨張係数を調整するために用いられる板状の部材で、Ｎｉ合金（コバール）によって構成されている。この調整板８は、太陽電池４、つまり、シリコンが有する線膨張係数と同等の線膨張係数を有する材料により構成される。調整板８に用いられる部材は、セラミックまたは他の合金でもよい。

さらに、調整板８は、太陽電池４と隣接する辺９は、太陽電池４に沿って形成され、他方の辺１０は、表面板の外周の形状に沿って形成されている。すなわち、調整板８の形状は、表面板２と背面板３との間で、積層方向に太陽電池４が配置されていない領域を埋めるように形成されている。なお、調整板８は、上述した構成に限らず、表面板２と背面板３との間で、積層方向に太陽電池４が配置されていない領域において、温度変化による太陽電池モジュール１の変形を抑制できる程度に、線膨張係数の相違に基づく熱応力の均衡を保てるような形状および構成を有していればよい。

この構成によれば、太陽電池モジュール１に温度変化が生じたときに、表面板２と背面板３との間に調整板８が配置されている部位と、表面板２と背面板３との間に太陽電池４が配置されている部位とにおいて、積層された各部材の線膨張係数の大小関係が同等であるため、太陽電池モジュール１が変形することを抑制することができる。したがって、太陽電池モジュールの外観が損なわれることを抑制することができる。また、調整板８は、集電線７ａ，７ｂより積層方向において表面板２側に配置されている。そのため、調整板８によって集電線７ａ，７ｂを覆い隠すことができ、太陽電池モジュール１の外観を向上させることができる。

なお、調整板８は、必要に応じて大きさを適宜変えて配置してもよい。例えば、図３に示すように、太陽電池４の大きさに応じた大きさに構成された調整板８を複数配置してもよい。すなわち、太陽電池モジュール１に温度変化が生じたときに、積層された各部材における線膨張係数の差によって、太陽電池モジュール１が変形することを抑制することができるように形成されていればよい。

また、調整板８は、電力の漏洩を抑制するために、絶縁層１１によって覆われていてもよい。例えば、図４に示すように、調整板８に塗装によって形成された絶縁層１１によって絶縁させてもよい。この構成によれば、太陽電池４によって変換された電力が、漏洩してしまうことを抑制することができる。そのため、太陽電池モジュール１における変換効率が低下することを抑制することができる。

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、８…調整板。

Claims

受光面を形成する樹脂製の表面板と背面板との間に、太陽電池を封止する封止材が配置された太陽電池モジュールにおいて、
前記表面板と前記背面板との間で前記太陽電池に隣接して配置された調整板を備え、
前記調整板は、前記太陽電池の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。