JP2017152642A

JP2017152642A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2017152642A
Application number: JP2016036088A
Authority: JP
Inventors: 博隆佐藤; Hirotaka Sato; 尉絵長野; Yasue Nagano
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-31

Abstract

【課題】絶縁処理を施さなくても耐火性及び耐熱性に優れた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池セル３の裏面電極上に、リード線６と、このリード線６の出力リード部６ａを導出するための開口部を有するシート状の封止絶縁部材２，４及び裏面保護部材５とが順次積層された太陽電池モジュール１０Ａであって、裏面保護部材５が耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルの裏面電極上に、リード線と、このリード線の出力リード部を導出するための開口部を有するシート状の封止絶縁部材及び裏面保護部材とが順次積層された太陽電池モジュールに関する。

従来の瓦型（建材一体型）の太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールが瓦の機能も果たすため、飛び火構造についての国土交通省の大臣認定の取得が事実上必須となっている。大臣認定を取得するためには、太陽電池モジュールの受光面に火種を置いても、その熱で抜け落ちない程度の耐火性及び耐熱性が要求される。そして、この耐火性及び耐熱性を付与するために、従来の一般的なスーパーストレート構造の太陽電池モジュールでは、裏面保護シート（バックシート）としてアルミ箔入りのものを使用するのが一般的である（例えば、特許文献１，２等参照）。

図４は、一般的なスーパーストレート構造の太陽電池モジュール１００の一構成例を示す断面図である。

図４に示すように、太陽電池モジュール１００は、ガラス基板１０１、ガラス基板１０１上に積層される第１封止樹脂層１０２、第１封止樹脂層１０２上に積層される太陽電池セル１０３、太陽電池セル１０３上に積層される第２封止樹脂層１０４、及び第２封止樹脂層１０４上に積層されるバックシートである裏面保護シート１０５を備えている。

具体的には、ガラス基板１０１として例えば白板強化ガラスを用い、ガラス基板１０１の上に第１封止樹脂層１０２として例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを積層し、第１封止樹脂層１０２の上に直列に接続された太陽電池セル１０３を載置する。

そして、太陽電池セル１０３の裏面電極上に第２封止樹脂層１０４として例えばＥＶＡシートを積層し、第２封止樹脂層１０４の上に裏面保護シート１０５を積層する。裏面保護シート１０５は、第２封止樹脂層１０４側から、ＰＥＴ層１０５ａ、アルミニウム薄膜層１０５ｂ、ＰＥＴ層１０５ｃを順次積層した３層構造となっており、例えばドライラミネート法で一体化したものである。

また、太陽電池セル１０３に接続されたリード線１０６の出力リード部１０６ａが、裏面保護シート１０５を貫通させて外部へ導出され、導出された出力リード部１０６ａは、端子ボックス１０８内へ引き込まれ、外部出力ケーブル１０９と接続されている。

このような構造の太陽電池モジュール１００では、太陽電池セル１０３が発生した電力を外部に取り出すために、裏面保護シート１０５に開口部を設けてリード線１０６の出力リード部１０６ａを導出し、端子ボックス１０８へと至る配線を行っている。そのため、この配線方法においては、リード線１０６の出力リード部１０６ａと裏面保護シート１０５の開口部に露出するアルミニウム薄膜層１０５ｂとの電気的短絡を防ぐために絶縁処理が必要となる（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３には、その図５（Ｄ）、図６（Ｅ）に示されているように、充填材のシートの上に裏面保護カバーの穴より少し大きめで切り込みのあるＴｅｄｌｅｒシート小片を配線（半田メッキ銅箔）の周りにセットし、さらにほぼ同じサイズのＥＶＡシート小片をセットしてから、裏面保護カバーをその上からセットする構造が開示されている。そして、裏面保護カバーの開口部から配線（半田メッキ銅箔）を導出するとともに、耐熱性テープで銅線（半田メッキ銅箔）を裏面保護カバーと接触しない位置に固定することにより、真空ラミネート工程でずれることなく、ショートしないようにすることが記載されている。

特開平１１−３３０５２１号公報特開２００４−３２７９６４号公報特開２００１−７７３８５号公報

上記したように、従来の瓦型（建材一体型）の太陽電池モジュールでは、耐火性及び耐熱性を付与するために、裏面保護シートにアルミ箔（アルミニウム薄膜）入りのものを使用している。そのため、リード線と裏面保護シートの開口部に露出するアルミ箔との電気的短絡を防ぐため、この部分に絶縁処理を施さなければならないといった問題があった。

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、絶縁処理を施さなくても耐火性及び耐熱性に優れた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、太陽電池セルの裏面電極上に、リード線と、このリード線の出力リード部を導出するための開口部を有するシート状の封止絶縁部材及び裏面保護部材とが順次積層された太陽電池モジュールであって、前記裏面保護部材が耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料で形成されていることを特徴としている。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材料としてアラミド繊維を用いることができる。アラミド繊維は、性能面及びコスト面において優れており、裏面保護シートとして最適な絶縁材料である。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記裏面保護部材は、前記アラミド繊維による１層構造としてもよい。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記裏面保護部材は、前記アラミド繊維を含む複数層構造としてもよい。

本発明によれば、裏面保護部材を耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料で形成することにより、裏面保護部材の開口部を通って外部に導出されるリード線の出力リード部と、裏面保護部材との間の絶縁処理を無くすことができる。これにより、絶縁処理のための部材が不要になるとともに、製造時の絶縁処理工程も不要となることから、製造コストを低減することができる。

本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。本発明の実施形態３に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。従来の太陽電池モジュールの一構成例を示す断面図である。

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の構成を示す断面図である。

実施形態１に係る太陽電池モジュール１０Ａは、ガラス基板１、ガラス基板１上に積層される第１封止樹脂層（封止絶縁部材）２、第１封止樹脂層２上に積層される太陽電池セル３、太陽電池セル３の裏面電極上に積層される第２封止樹脂層（封止絶縁部材）４、及び第２封止樹脂層４上に積層される裏面保護シート（裏面保護部材）５を備えている。

具体的には、ガラス基板１として例えば白板強化ガラスを用い、第１封止樹脂層２及び第２封止樹脂層４として例えばＥＶＡシートを用いている。

裏面保護シート５は、耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料で形成されており、実施形態１では、アラミド繊維を用いた１層構造となっている。

また、太陽電池セル３に接続されたリード線６の出力リード部６ａが、裏面保護シート５を貫通させて外部へ導出され、導出された出力リード部６ａは、端子ボックス８内へ引き込まれ、外部出力ケーブル９と接続されている。

実施形態１に係る太陽電池モジュール１０Ａによれば、裏面保護シート５として耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料であるアラミド繊維を用いているので、リード線６の出力リード部６ａと裏面保護シート５の開口部との間の絶縁処理を施す必要がない。

＜実施形態２＞
図２は、本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

実施形態２に係る太陽電池モジュール１０Ｂは、ガラス基板１、ガラス基板１上に積層される第１封止樹脂層２、第１封止樹脂層２上に積層される太陽電池セル３、太陽電池セル３の裏面電極上に積層される第２封止樹脂層４、及び第２封止樹脂層４上に積層される裏面保護シート５を備えている。

裏面保護シート５は、耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料を用いて形成されており、実施形態２では、絶縁材料であるアラミド繊維５ａとＰＥＴ５ｂの２層構造となっている。

実施形態２に係る太陽電池モジュール１０Ｂによれば、裏面保護シート５として耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料であるアラミド繊維５ａとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）５ｂの２層構造を用いているので、リード線６の出力リード部６ａと裏面保護シート５の開口部との間の絶縁処理を施す必要がない。

本発明の太陽電池モジュールを、例えばカーポートの屋根材として使用する場合、太陽電池モジュールの裏面側からも紫外線が到達する。しかし、実施形態２に係る太陽電池モジュールを用いた場合、裏面保護シート５は、アラミド繊維５ａとＰＥＴ５ｂの２層構造となっている。すなわち、アラミド繊維５ａの裏面側（太陽電池モジュールの裏面側の表面）にＰＥＴ５ｂを配置することで、裏面側からの紫外線によるアラミド繊維５ａの劣化を防ぐことが可能となる。

また、実施形態２の変形例として、裏面保護シート５を構成するアラミド繊維５ａとＰＥＴ５ｂの積層順を逆にしてもよい。すなわち、太陽電池モジュールの裏面側の表面にアラミド繊維５ａが配置された構成としてもよい。

この構成によれば、太陽電池モジュールの受光面側（ガラス基板１側）から入射した紫外線がＰＥＴ５ｂによって阻止され、アラミド繊維５ａが紫外線から保護されるため、紫外線によるアラミド繊維５ａの劣化を防止することができる。また、ＰＥＴ５ｂは着色可能である。従って、ＰＥＴ５ｂを白に着色することで、太陽電池セル３の裏面側での反射率が上がり、太陽電池セル３の短絡電流値向上、変換効率の向上につなげることが可能となる。また、例えば黒に着色したＰＥＴ５ｂを用いれば、太陽電池モジュールの意匠性を向上することができる。

＜実施形態３＞
図３は、本発明の実施形態３に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

実施形態３に係る太陽電池モジュール１０Ｃは、ガラス基板１、ガラス基板１上に積層される第１封止樹脂層２、第１封止樹脂層２上に積層される太陽電池セル３、太陽電池セル３の裏面電極上に積層される第２封止樹脂層４、及び第２封止樹脂層４上に積層される裏面保護シート５を備えている。

裏面保護シート５は、耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料を用いて形成されており、実施形態３では、ＰＥＴ５ｃ、絶縁材料であるアラミド繊維５ｄ、ＰＥＴ５ｅの３層構造となっている。

実施形態３に係る太陽電池モジュール１０Ｃによれば、裏面保護シート５として耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料であるアラミド繊維５ｄをＰＥＴ５ｃ，５ｅでサンドイッチにした３層構造を用いているので、リード線６の出力リード部６ａと裏面保護シート５の開口部との間の絶縁処理を施す必要がない。

実施形態３によれば、上記した実施形態２の効果、及び、実施形態２の変形例として記載した効果の両方の効果を合せ持った太陽電池モジュール１０Ｃとすることができる。

また、上記実施形態２，３では、アラミド繊維と積層する材料としてＰＥＴを例示しているが、ＰＥＴ以外にも例えばＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（ポリフッ化ビニル、エチレン・テトラフロロエチレン共重合体）、ポリオレフィン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂等、若しくはこれらを組み合わせて用いることが可能である。

＜実施形態４＞
実施形態４は、実施形態２の変形例に相当するものである。

すなわち、実施形態２では、裏面保護シート５をアラミド繊維５ａとＰＥＴ５ｂの組み合わせとしているが、実施形態４では、裏面保護シート５をプライマーとアラミド繊維の組み合わせとしている。その組み合わせも、実施形態２と同様、アラミド繊維の裏面側（太陽電池モジュールの裏面側の表面）にプライマーを配置する構成と、プライマーの裏面側（太陽電池モジュールの裏面側の表面）にアラミド繊維を配置する構成の、いずれの構成も採用可能である。

プライマーとしては、アクリル系又はフッ素系のプライマーが好適である。

アラミド繊維の裏面側（太陽電池モジュールの裏面側の表面）にプライマーを配置した場合には、裏面側からの紫外線によるアラミド繊維の劣化を防ぐことが可能となる。

また、プライマーの裏面側（太陽電池モジュールの裏面側の表面）にアラミド繊維を配置した場合には、太陽電池モジュールの受光面側（ガラス基板１側）から入射した紫外線がプライマーによって阻止され、アラミド繊維が紫外線から保護されるため、紫外線によるアラミド繊維の劣化を防止することができる。また、プライマーは着色可能である。従って、プライマーを白に着色することで、太陽電池セル３の裏面側での反射率が上がり、太陽電池セル３の短絡電流値向上、変換効率の向上につなげることが可能となる。さらに、第２封止樹脂層（ＥＶＡ）４上にプライマーを積層しているので、第２封止樹脂層（ＥＶＡ）４との密着性が向上する。

＜実施形態５＞
実施形態５は、実施形態３の変形例に相当するものである。

すなわち、実施形態３では、裏面保護シート５をＰＥＴ５ｃとアラミド繊維５ｄとＰＥＴ５ｅの３層構造としているが、実施形態５では、プライマーとアラミド繊維とプライマーの３層構造（すなわち、アラミド繊維をプライマーでサンドイッチする３層構造）としている。

実施形態５によれば、上記した実施形態４の効果を併せ持った太陽電池モジュールとすることができる。

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。

１ガラス基板
２第１封止樹脂層（封止絶縁部材）
３太陽電池セル
４第２封止樹脂層（封止絶縁部材）
５裏面保護シート（裏面保護部材）
５ａ，５ｄアラミド繊維
５ｂ，５ｃ，５ｅＰＥＴ
６リード線
６ａ出力リード部
８端子ボックス
９外部出力ケーブル
１０Ａ〜１０Ｃ太陽電池モジュール

Claims

太陽電池セルの裏面電極上に、リード線と、このリード線の出力リード部を導出するための開口部を有するシート状の封止絶縁部材及び裏面保護部材とが順次積層された太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護部材が耐火性及び耐熱性を有する絶縁材料で形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
前記絶縁材料がアラミド繊維であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護部材は、前記アラミド繊維による１層構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記裏面保護部材は、前記アラミド繊維を含む複数層構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。