JP2017034149A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する太陽電池セル間を接続する配線部材を太陽電池セルの裏面側に配置する構成とし、その際に、配線部材の折り返し部分を無くすことで、熱による膨張や収縮によって配線部材が断線することを防止する。
【解決手段】隣接する太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの各端部から外部に導出されたインターコネクタ１４の導出先端部１４ａ間を配線部材２１で接続する太陽電池モジュールであって、配線部材２１は、導出先端部１４ａ間を接続する長尺状の配線本体部２２と、配線本体部２２の一方の縁部であって導出先端部１４ａに対応する位置から外部に導出された接続端子部２３とを備え、配線部材２１は、太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの受光面とは反対の裏面側に配置された状態で、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａと接続端子部２３とが接続部材２４によって接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、隣接する太陽電池セルの各端部から外部に導出されたインターコネクタの導出先端部間を配線部材で接続した構成の太陽電池モジュールに関する。

従来のインターコネクタ配線を備えた太陽電池モジュールの一構成例を図１３及び図１４に示す。図１３は、各太陽電池セルにインターコネクタによる配線処理を施した後の状態を示す平面図、図１４は、図１３のＹ−Ｙ線に沿う概略断面図である。

インターコネクタ配線を備えた従来の太陽電池モジュールは、図１３に示すように、多数の太陽電池セル１０ａ〜１０ｆをインターコネクタ配線（以下、単にインターコネクタという。）１４により接続している。各太陽電池セル１０ａ〜１０ｆは、例えばｐ型またはｎ型のシリコン基板にｎ型またはｐ型の不純物拡散層が形成され、受光面（図の紙面側）及び非受光面（図の紙面と反対側）に電極がそれぞれ形成されるものである。電極として、各太陽電池セルは、光生成キャリアを収集するため互いに平行な多数のサブグリッド電極１３を受光面に配置し、さらに収集されたキャリアを集電するため、サブグリッド電極１３に交差してグリッド電極１５を配置しており、グリッド電極１５にインターコネクタ１４を接続し、太陽電池セルのストリングを形成している。また受光面と反対側の非受光面にグリッド電極１５ａを配置している。

一列に並んだ太陽電池セル１０ａ〜１０ｃは図１４に示すように直列に接続される。

すなわち、太陽電池セル１０ａの非受光面１７のグリッド電極１５ａに太陽電池セル１０ｂの受光面１８のインターコネクタ１４を接続し、太陽電池セル１０ｃの受光面１８のインターコネクタ１４を太陽電池セル１０ｂの非受光面１７のグリッド電極１５ａに接続し、太陽電池セル１０ｃの非受光面１７のグリッド電極１５ａに接続されたインターコネクタ１４の導出先端部１４ａに、配線部材（以下、バスバーという。）１６を接続している。

さらに図１３において、太陽電池セル１０ａ〜１０ｃの列に隣接する他の列（二列目）の太陽電池セル１０ｄの受光面１８のインターコネクタ１４の導出先端部１４ａをバスバー１６に接続し、太陽電池セル１０ｅの受光面１８のインターコネクタ１４を太陽電池セル１０ｄの非受光面１７のグリッド電極１５ａに接続し、太陽電池セル１０ｆの受光面１８のインターコネクタ１４を太陽電池セル１０ｅの非受光面１７のグリッド電極１５ａに接続する。

このようにして、二列に配置された太陽電池セル１０ａ〜１０ｃ，１０ｄ〜１０ｆの両ストリングを、周縁部でバスバー１６を使用して直列に接続することで太陽電池モジュールを形成している。

なお、図示は省略しているが、ストリング配列が３列の場合には、二列目と三列目のストリング同士が、今度は下部側で（ただし、図１３及び図１４に示す一列目と２列目の接続と同じ構成で）バスバー１６によって直列に接続される。また、ストリング配列が４列の場合には、さらに三列目と四列目のストリング同士が、今度は上部側で（すなわち、図１３及び図１４に示す一列目と２列目の接続と同じ構成で）バスバー１６によって直列に接続される。以後、列数が増えるたびに、同様にしてバスバー１６により隣接するストリング同士を順次直列接続する。また、各ストリングを構成する太陽電池セルの数も、３個に限定されるものでないことは当然である。

ところで、このような配線構造では、バスバー１６が太陽電池セル１０ｃ，１０ｄに隣接して、太陽電池セル１０ｃ，１０ｄと同一平面上に配置されているため、バスバー１６の配線を行う場所が必要となり、太陽電池モジュールが大きくなってしまうといった問題があった。また、バスバー１６の配線を行う場所は、非発電領域であるので、バスバー１６があることで太陽電池モジュールのパネル表面積に占める太陽電池セル１０ａ〜１０ｆの割合が低下し、その結果、発電効率（モジュール変換効率）が低下するといった問題もあった。

そこで、バスバーを太陽電池セルの裏面側に配置する構成の太陽電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この太陽電池モジュールは、インターコネクタの導出先端部を太陽電池セルの裏面側に折り返すことで、導出先端部に接続されている長尺状のバスバーを太陽電池セルの裏面側に配置する構成となっている。

特表２０１１−５０５６９３号公報

しかし、インターコネクタの導出先端部を略１８０度折り返した場合、太陽電池モジュールを設置後の実使用環境において、熱による膨張・収縮によって折り返し部分（屈曲部）に応力がかかり、折り返し部分（屈曲部）が断線するといった事象が発生する可能性があることがわかった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、パネル表面積に占める太陽電池セルの割合をできるだけ大きくするために、配線部材を太陽電池セルの裏面側に配置する構成とし、その際に、配線部材の折り返し部分を無くすことで、配線部材が断線することを確実に防止することができる太陽電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、隣接する太陽電池セルの各端部から外部に導出されたインターコネクタの導出先端部間を配線部材で接続する太陽電池モジュールであって、前記配線部材は、前記導出先端部間を接続する長尺状の配線本体部と、前記配線本体部の一方の縁部であって前記導出先端部に対応する位置から外部に導出された接続端子部とを備え、前記配線部材は、前記太陽電池セルの受光面とは反対の裏面側に配置された状態で、前記インターコネクタの導出先端部と前記接続端子部とが接続部材によって接続されていることを特徴としている。

本発明は上記のように構成したので、配線を折り曲げる部分が無いため、太陽電池モジュールを設置後の実使用環境において、インターコネクタの導出先端部と配線部材の接続端子部との接続部分で断線が生じることはない。

本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールにおいて、各太陽電池セルにインターコネクタによる配線処理を施した後の状態を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係るバスバーの平面図である。 本発明の実施形態１に係るバスバーを各ストリングの隣接する太陽電池セルの裏面側に配置した状態を示す概略裏面図である。 図３のＸ−Ｘ線に沿う概略断面図である。 バスバーを各ストリングの隣接する太陽電池セルの裏面側に配置した状態を示す概略裏面図である。 本発明の実施形態２に係る第２配線部材を各ストリングの隣接する太陽電池セルのインターコネクタの導出先端部に配置した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態２に係るインターコネクタの導出先端部とバスバーの接続端子部との接続部分の概略断面図である。 本発明の実施形態３に係るバスバーの平面図である。 本発明の実施形態３に係るバスバーの他の構成例を示す平面図である。 本発明の実施形態３に係るインターコネクタの導出先端部とバスバーの接続端子部との接続部分の概略断面図である。 本発明の実施形態４に係るバスバーを各ストリングの隣接する太陽電池セルの裏面側に配置した状態を示す概略裏面図である。 本発明の実施形態４に係るインターコネクタの導出先端部とバスバーの接続端子部との接続部分の概略断面図である。 本発明の実施形態５に係る太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。 各太陽電池セルにインターコネクタによる配線処理を施した後の状態を示す従来例の平面図である。 図１３のＹ−Ｙ線に沿う概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールにおいて、各太陽電池セルにインターコネクタによる配線処理を施した後の状態を示す平面図、図２は、本発明の実施形態１に係る配線部材（バスバー）の平面図である。

実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成は、バスバーの構成を除くと上記従来技術で説明した図１３及び図１４に示す太陽電池モジュールの構成と同じであるので、ここでは同部材に同符号を付すこととし、詳細な説明を省略する。

実施形態１に係るバスバー２１は、図１に示す太陽電池モジュールのインターコネクタ１４の導出先端部１４ａ間を接続する長尺状の配線本体部２２と、配線本体部２２の一方の縁部において各インターコネクタ１４の導出先端部１４ａに対応する位置から外部に導出された接続端子部２３とを備えている。

インターコネクタ１４は、導出先端部１４ａを含めて全体が幅広に形成されており、これに対応するバスバー２１の接続端子部２３も、導出先端部１４ａと同様に全体が幅広に形成されている。

図３は、実施形態１に係るバスバー２１を各ストリングの隣接する太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの裏面側に配置した状態を示す概略裏面図、図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿う概略断面図である。

図３及び図４に示すように、太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの裏面とバスバー２１との間には、絶縁シート２５が介装されている。この構成において、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３とが面接触するように配置され、この状態で、導出先端部１４ａと接続端子部２３との接触部分を接続部材２４によって接続固定している。本実施形態１では、この接続部材２４は半田であり、半田を溶融接着することで、導出先端部１４ａと接続端子部２３とを強固に固定している。

実施形態１の構成によれば、従来技術のような配線を折り曲げる部分が無いため、太陽電池モジュールを設置後の実使用環境において、熱による膨張や収縮が生じても、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３との接続部分で断線が生じることはない。

ところで、実施形態１では、インターコネクタの導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３とがほぼ同じ幅として説明している。そのため、隣接する太陽電池セル１０ｃ，１０ｄから突出している各インターコネクタ１４の導出先端部１４ａ間の幅方向の距離（この例では、４つの導出先端部１４ａ間の幅方向の距離）と、バスバー２１の接続端子部２３間の幅方向の距離（この例では、４つの接続端子部２３間の幅方向の距離）とがほぼ等しい距離に対応している必要がある。しかし、製造時の誤差等により、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａ間の幅方向の距離と、バスバー２１の接続端子部２３間の幅方向の距離とが一致せず、若干ずれる場合も考えられる。

例えば図５に示す例では、太陽電池セル１０ｃの２つのインターコネクタ１４の導出先端部１４ａと、これに対応するバスバー２１の左側の２つの接続端子部２３とはその位置が一致しているが、太陽電池セル１０ｄの２つのインターコネクタ１４の導出先端部１４ａと、これに対応するバスバー２１の右側の２つの接続端子部２３とが幅方向に僅かにずれている。この場合、右側の太陽電池セル１０ｄの２つのインターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の右側の２つの接続端子部２３との接続が不十分になる可能性がある。そのため、このように位置がずれた場合には、通電による発熱によってその部分が断線する等の不具合が発生する可能性が残されることになる。そこで、以下の実施形態２，３では、この点を解消している。

＜実施形態２＞
図６は、本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールにおいて、第２配線部材を各ストリングの隣接する太陽電池セルのインターコネクタの導出先端部に配置した状態を示す平面図、図７は、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３との接続部分の概略断面図である。なお、バスバー２１の構成は、図２に示す構成と同じであるので、ここでは説明を省略する。

実施形態２に係る太陽電池モジュールは、図１に示す太陽電池セルの構成において、隣接する太陽電池セル１０ｃ，１０ｄから突出している各インターコネクタ１４の導出先端部１４ａ間に渡って、導電性の線材からなる第２配線部材２６が接続された構成としたものである。

この構成によれば、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３の幅方向の形成位置が多少ずれたとしても、第２配線部材２６によって導出先端部１４ａと接続端子部２３との電気的接続を確保することができる。この場合、第２配線部材２６はあくまで補助的なものでよいので、長尺状の板体ではなく線材のようなものでよい。そのため、第２配線部材２６の接続に際し広いスペースを必要としない。

＜実施形態３＞
図８Ａは、本発明の実施形態３に係るバスバー２１の平面図、図８Ｂは、本発明の実施形態３に係るバスバー２１の他の構成例を示す平面図、図９は、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３との接続部分の概略断面図である。なお、太陽電池セル側の構成は図１に示す構成と同じであるので、ここでは説明を省略する。

図８Ａに示すバスバー２１は、実施形態１に係るバスバー２１の構成において、接続端子部２３は、接続端子部２３と直交する方向に伸びた補助接続端子部２３ａを備えた構成としている。すなわち、接続端子部２３が平面視Ｔ字状に形成されている。

また、図８Ｂに示すバスバー２１は、接続端子部２３が、配線本体部２２の縁部から先端部側に向かって漸次幅広となるように、略三角形状（または、略扇形状）に形成されている。すなわち、先端部側が、幅広の補助接続端子部２３ａとなっている。

この構成によれば、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３との幅方向の位置が多少ずれたとしても、幅広の補助接続端子部２３ａがインターコネクタ１４の導出先端部１４ａに確実に重なり、半田によって溶着固定されるので、導出先端部１４ａと接続端子部２３との電気的接続を十分に確保することができる。

＜実施形態４＞
図１０は、本発明の実施形態４に係るバスバーを各ストリングの隣接する太陽電池セルの裏面側に配置した状態を示す概略裏面図、図１１は、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａとバスバー２１の接続端子部２３との接続部分の概略断面図である。

実施形態１〜３では、接続部材として半田を用いているが、実施形態４では、接続部材として両面に接着材が塗布された長尺状の導電性テープ（導電性部材）２７を用いている。

すなわち、実施形態４に係る太陽電池モジュールは、図１に示す太陽電池セルの構成と、例えば図２に示すバスバー２１の構成とにおいて、隣接する太陽電池セル１０ｃ，１０ｄから突出している各インターコネクタ１４の導出先端部１４ａと、これに対向するバスバー２１の接続端子部２３との間に、幅方向の全長に渡って一連に形成された長尺状の導電性テープ２７を配置し、導電性テープ２７の両面に塗布されている接着材により、導出先端部１４ａと接続端子部２３との対向面同士を接着固定した構成としたものである。

この構成によれば、導出先端部１４ａと接続端子部２３とを導電性テープ２７で接着固定するだけでよいので、半田接続の場合に比べて接続作業が容易となり、生産性も向上する。また、導電性テープ２７を用いた場合には、図５で説明した導出先端部１４ａと接続端子部２３との位置ずれが発生した場合でも、電気的接続を確実に確保できる利点もある。

＜実施形態５＞
図１２は、本発明の実施形態５に係る太陽電池モジュールの構成を示す概略断面図である。

実施形態５に係る太陽電池モジュールは、従来技術で説明した図１３に示す太陽電池セルとバスバーとの接続構成を基本とし、この構成において、従来技術で説明した特許文献１と同様、インターコネクタ１４の導出先端部１４ａを太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの裏面側に折り返すことで、導出先端部１４ａに接続されている長尺状のバスバー２１（図１３に示すバスバー１６に相当）を太陽電池セル１０ｃ，１０ｄの裏面側に配置する構成としている。ただし、実施形態５に係る太陽電池モジュールでは、この構成に加え、導出先端部１４ａを折り返した部分、すなわち屈曲部１４ａ１に接続部材である半田２４を溶着した構成としている。

一般的に、インターコネクタ１４及び導出先端部１４ａは、表面全体が半田によってコーティングされている場合が多い。従って、この場合には、導出先端部１４ａを折り曲げ後、その折り曲げ部分を含む周辺部に熱を加えることで、コーティングされている半田が溶融し、この溶融半田が屈曲部１４ａ１の隙間に毛細管現象によって集まり、屈曲部１４ａ１を強固に固定することができる。従って、実施形態５では、屈曲部１４ａ１の屈曲角度や屈曲形状は、半田が毛細管現象によって屈曲部１４ａ１の隙間に集まり易いような角度及び形状とするのがよい。

この構成によれば、導出先端部１４ａと接続端子部２３とを一連に形成して屈曲する点では上記従来技術の特許文献１にて説明した太陽電池モジュールの構成と同じであるが、実施形態５では、屈曲部１４ａ１の隙間に半田が集まって溶着されているため、熱による膨張や収縮が生じても、導出先端部１４ａの屈曲部１４ａ１（上記実施形態１〜４では、導出先端部１４ａと接続端子部２３との接続部分に相当）で断線が生じることはない。

なお、上記実施形態では、太陽電池セルの構成としてインターコネクタ１４が平行に２本設けられている場合について説明しているが、インターコネクタ１４の構成については２本に限定されるものではない。すなわち、図示は省略するが、インターコネクタ１４の構成については従来周知の３本の場合や４本の場合等においても、本発明の構成を同様に適用することが可能である。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１０ａ〜１０ｆ 太陽電池セル
１３ サブグリッド電極
１４ インターコネクタ
１４ａ 導出先端部
１４ａ１ 屈曲部
１５ グリッド電極
１５ａ グリッド電極
１６ バスバー
１７ 非受光面
１８ 受光面
２１ バスバー（配線部材）
２２ 配線本体部
２３ 接続端子部
２４ 半田（接続部材）
２５ 絶縁シート
２６ 第２配線部材
２７ 導電性テープ（導電性部材）

Claims (5)

1. 隣接する太陽電池セルの各端部から外部に導出されたインターコネクタの導出先端部間を配線部材で接続する太陽電池モジュールであって、
   前記配線部材は、前記導出先端部間を接続する長尺状の配線本体部と、前記配線本体部の一方の縁部であって前記導出先端部に対応する位置から外部に導出された接続端子部とを備え、
   前記配線部材は、前記太陽電池セルの受光面とは反対の裏面側に配置された状態で、前記インターコネクタの導出先端部と前記接続端子部とが接続部材によって接続されていることを特徴とする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であって、
   前記導出先端部間に第２配線部材が接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記接続部材が半田または接着力を有する導電性部材であることを特徴とす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であって、
   前記導出先端部と前記接続端子部とが一連に形成されて屈曲されており、その屈曲部に前記接続部材である半田が溶着されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記配線部材は、前記接続端子部と直交する方向に伸びた補助接続端子部を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。

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