JP2018006515A - 太陽電池モジュール、及び太陽電池発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの一部に影が生じても、太陽電池モジュールの出力電力が大幅に低下するのを防ぐことを目的とする。【解決手段】同一の太陽電池素子基板上に、複数の直列アレイにより構成される太陽電池セルユニットを有する太陽電池モジュールであって、前記複数の直列アレイは、同じ極性を有する極どうしが対向するよう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。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール、及び太陽電池発電システムに関する。

近年、自然エネルギーを有効利用する観点から、建物などの構造物の屋根や壁に、更にはインテリアとして太陽電池を設置し発電させ、電気を得ることが盛んに行われている。通常、太陽電池モジュールは、大きな起電力を得るために、複数の太陽電池セルが直列接続された構造を有する。しかしながら、このような太陽電池モジュールを建物等に設置して使用すると、太陽電池モジュールの一部に影が生じる場合がある。ここで、太陽電池モジュールの一部に影が生じると影が生じた太陽電池セルは、直列接続された方向と逆方向に接続されたダイオードとして振る舞うことになるために、大きな抵抗となってしまう。そのため、太陽電池セルユニットの直列接続方向の電流が抑制され、結果的に太陽電池モジュールの出力が大幅に低下することになる。さらには、影が生じた太陽電池セルは、過大な逆バイアス電圧負荷がかかることにより局所的に熱が発生し（ホットスポット）、その結果、該太陽電池セルに不可逆的な欠陥が発生する場合がある。

このようなホットスポットの問題に対して、例えば、特許文献１には、太陽電池セルストリングに中間取り出し線を設けて、出力電圧を適切な電圧値以下になるようにセルストリングの構成を工夫することによりホットスポットに対する耐性を維持することができることが記載されている。

国際公開第２００９／１０４６０１号公報

特許文献１に記載の太陽電池モジュールの場合、太陽電池セルストリングは、複数の太陽電池セルが１方向のみに直列接続された構造となっている。しかしながら、本発明者らの検討によると、当該構成の場合、太陽電池セルストリングの一部に影が生じると、ホットスポットに対する耐性は維持できるものの、太陽電池セルストリング中の電流値が一部の影の影響により低下してしまうために太陽電池の出力電力が大幅に低下する場合があることが判明した。本発明は上記問題を解決するものであり、太陽電池モジュールの一部に影が生じても、太陽電池モジュールの出力電力が大幅に低下するのを防ぐことを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、複数の太陽電池セルが直列接続された太陽電池セルユニットの構造を工夫することにより、上記問題を解決できることを見出し、発明を完成させた。

すなわち、本発明は以下を要旨とする。
［１］同一の太陽電池素子基板上に、複数の直列アレイにより構成される太陽電池セルユニットを有する太陽電池モジュールであって、前記複数の直列アレイは、同じ極性を有する極どうしが対向するよう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。
［２］前記太陽電池セルユニットの両端部の極が同じ極性を有することを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール。
［３］前記太陽電池セルユニットを複数有し、前記複数の太陽電池セルユニットが互いに並列に接続されていることを特徴とする［１］又は［２］に記載の太陽電池モジュール。

本発明により、太陽電池モジュールの一部に影が生じても、太陽電池モジュールの出力電力が大幅に低下するのを防ぐことができる。

実施形態に係る太陽電池モジュール１００を表す上面模式図である。 実施形態に係る太陽電池モジュール１００におけるＡ−Ａ´鎖線の断面模式図である。 実施形態に係る太陽電池モジュール２００を表す断面模式図である。 実施形態に係る太陽電池モジュール１００´を表す上面模式図である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
また、本発明の説明において図面を用いるが、用いる図面はいずれも本発明の具体的実施形態に係る太陽電池モジュールの構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、図面を用いた説明に用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することができる。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールは、少なくとも一対の電極と、該一対の電極間に発電層を有してなる太陽電池セルが複数直列に接続されてなる太陽電池セルユニットを少なくとも有する。なお、本発明において、太陽電池セルを太陽電池素子と称す場合がある。以下、太陽電池モジュールの一般的な構成を説明する。

発電層に用いられる材料としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、球状シリコン、無機半導体材料、有機色素材料、または有機半導化合物が挙げられる。これらの材料を用いることで、発電効率が比較的高く、薄い（軽量な）太陽電池を実現できる。さらに効率を上げる観点から、これらを積層したＨＩＴ型、タンデム型でもよい。なお、なかでも、太陽電池セルが、有機化合物を含有する発電層を有する有機薄膜太陽電池セルであることが好ましい。

一対の電極は、上部電極及び下部電極により構成され、一方がアノードであり、他方がカソードである。なお、上部電極をカソードとし、下部電極をアノードとしてもよいし、上部電極をアノードとし、下部電極をカソードとしてもよい。それぞれ導電性を有する任意の材料を用いて単層であってもよいし、積層構造であってもよい。電極材料（電極の構成材料）としては、特段の制限はなく、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ₃等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子な
どのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。なお、上記のなかでも、アノードは仕事関数の大きな材料により形成することが好ましく、カソードは仕事関数の小さな材料により形成することが好ま
しい。なお、有機薄膜太陽電池セルの場合、正孔取り出し層や電子取り出し層を用いることにより仕事関数を調整することで、アノードとカソードを同じ材料で形成することもできる。

太陽光を吸収するために、一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は透光性を有することが好ましい。具体的には、一方の電極が波長３６０〜８３０ｎｍの光の通過する割合が４０％以上であることが好ましい。透光性を有する電極とする場合、上記の金属酸化物又はその合金等を用いて電極を形成することが好ましい。なお、透過型の太陽電池モジュールとする場合、一対の電極は共に透光性を有していることが好ましい。

太陽電池セルは、通常、太陽電池素子基板上に支持される。太陽電池素子基板の材料は、特段の制限はなく、石英基板、ガラス基板、金属に絶縁性を付与した基板、樹脂基材等が挙げられる。なかでも、太陽電池素子基材は、変形に対して或る程度、耐熱性を有することが望まれるために、太陽電池素子基板は、融点が８５℃以上の材料により形成されることが好ましい。また、太陽電池モジュールの設置の自由度という観点から、軽量であり、かつフレキシブルな樹脂基材が好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレーと（ＰＥＮ）が好ましい。

また、太陽電池セルの下部電極又は上部電極に、通常、集電線を電気的に接続することで、太陽電池において発電した電気を取り出すことができる。
集電線の材料としては、金属や合金などが挙げられ、中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましく、銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、集電線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。集電線の形状としては、例えば、平角線、箔、平板、ワイヤ状等が挙げられるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。また、集電線を電気取出端子として使用することができるため、平板状であることがより好ましい。

なお、本明細書において「箔」は厚みが１００μｍ未満のものをいい、「板」は厚みが１００μｍ以上のものをいう。また「平角線」とは、断面が円形のワイヤを圧延して、断面の形状を四角形にしたものをいう。

また集電線は、導電性を有する限り特段の限定はされないが、接続する上部電極や下部電極よりも抵抗値が低いものが好ましく、特に、上部電極や下部電極より厚さを厚くすることによって、抵抗値を低減させることが好ましい。集電線の厚さとしては、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。また、２ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下、特に好ましくは３００μｍ以下である。集電線の厚さが上記下限以上であることで、集電線の抵抗値の上昇を抑制し、発電した電力を効率よく外部に取り出すことができる。また、上記上限以下であることで、有機薄膜太陽電池モジュールの重量が増加するとともに可撓性が減少したり、薄膜太陽電池モジュール表面に凹凸が発生しやすくなったり、生産コストが増加するなどの問題が生じる恐れがある。

また、集電線の幅は、通用０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上であり、通常５０ｍｍ以下、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。集電線の幅が上記下限以上であることで、集電線の抵抗値の上昇を抑制し、発電した電力を効率よく取り出すことができる。また、集電線の機械強度を維持し、破断等を抑制することができる。上記上限以下であることで、モジュール全体における開口率を維持し、モジュールの発電量の低下を抑制することができる。

なお、集電線を太陽電池素子の電極と接続する方法は特段の制限はなく、公知の方法により接続させればよい。例えば、導電性接着剤、導電性テープ、はんだ等により接続することができ、なかでも導電性接着剤により接続させることが好ましい。導電性接着剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、熱可塑性、熱硬化性等の導電性接着剤を使用することができる。

また、太陽電池モジュールは、耐衝撃性の向上のために、封止層と表面保護層の積層体及び／又は封止層と裏面保護層により封止された構造であることが好ましい。

封止層の材料には、全光線透過率が比較的高い樹脂材料が好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、合成ゴム等を使用することができ、これらの１種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。なお、これらの樹脂材料を架橋して用いてもよい。

封止層の厚さは、１層あたり、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることが更に好ましい。すなわち、好ましい態様である表面保護層と薄膜太陽電池素子との間、および薄膜太陽電池素子と裏面保護層との間に少なくとも一層の封止層を有する場合には、薄膜太陽電池モジュールあたりの封止層の厚さは、２００μｍ以上であることが好ましく、４００μｍ以上であることがより好ましく、６００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、２０００μｍ以下であることが好ましく、１６００μｍ以下であることがより好ましく、１０００μｍ以下であることが更に好ましい。封止層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。

表面保護層は、多くの太陽光を薄膜太陽電池セルに供給する観点から、全光線透過率は、通常８０％以上、好ましくは８５％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９％以下である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１による。

表面保護層の材質としては、ガラス、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリスチレン、環状ポリオレフィン、ポリブチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン、等が挙げられる。好ましくは、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が挙げられる。

表面保護層の厚さは通常０．０２ｍｍ以上である。好ましくは０．０３ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。一方上限は特段限定されないが、通常２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．３ｍｍ以下である。上記範囲とすることで、耐衝撃性と軽量性を両立することができる。
なお、表面保護層の受光面側に更に表面保護シートを有してもよいが、薄膜太陽電池モジュールが屋外に配置されない場合には、表面保護シートはなくてもよい。

裏面保護層としては、表面保護層と同様の層を用いることができる。但し、裏面保護層は必ずしも透光性を有さなくてもよいことから、透光性と材質についてはその限りではない。
例えば、表面保護層に例示した樹脂以外の樹脂、金属箔、樹脂中に繊維等を分散させたフィルム、または樹脂含浸された織布または不織布等、ガラスを用いることができる。

裏面保護層として表面保護層と同様の透光性の層を用いると、薄膜太陽電池が透光性を有する場合には、シースルーの太陽電池を提供することができる点で好ましい。
また、表面保護層と裏面保護層とは同一の材料、厚さであることが好ましい。製造過程における加熱や、薄膜太陽電池モジュールを使用する際の太陽光等により熱膨張するが、その際に生じる応力を相殺して、薄膜太陽電池モジュールの変形を抑制することができる。
加えて、表面保護層及び／又は裏面保護層が、剛性を有する材料からなると、薄膜太陽電池モジュールがたわみづらい点で好ましい。剛性を有する材料としては、ガラス、ポリカーボネート等の透明樹脂、アルミニウム、木材、ポリ塩化ビニル等があげられ、上記の透光性をも満たす点で、ガラス及び透明樹脂が好ましい。

なお、表面保護層及び／又は裏面保護層に耐候性の機能を備える場合、上記の表面保護層及び／又は裏面保護層はフッ素系の樹脂材料により形成されることが好ましい。

また、発電層の材料として有機半導体化合物を用いた有機太陽電池セルの場合、水分や酸素等により素子が劣化しやすい傾向がある。そのため、表面保護層及び／又は裏面保護層にバリア機能を持たせることが好ましい。具体的には、上記の樹脂材料を用いた樹脂層に酸化ケイ素膜等の無機層を積層させることによりバリア性の機能を付加することができる。

本実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００を表す上面模式図である。本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、２つの直列アレイ１０ａ、１０ｂから構成される太陽電池セルユニット１０ｃと、第１の集電線１５と、第２の集電線１６と、第３の集電線１７とを有する。

本実施形態において、２つの直列アレイ１０ａ、１０ｂは同一の太陽電池素子基板上に設けられており、それぞれ複数の太陽電池セルが直列接続された構造を有している。

２つの直列アレイ１０ａ、１０ｂは、同じ極性を有する極どうしが対向するように配置される。具体的には、直列アレイ１０ａの−極と直列アレイ１０ｂの−極とが対向し、一方、２つの直列アレイ１０ａ、１０ｂの＋極がモジュールの端部に対向するように２つの直列アレイが配置される。なお、２つの直列アレイの＋極どうしが対向し、２つの直列アレイの−極がともに太陽電池モジュールの端部に対向するように配置されていてもよい。

なお、図１に示すように、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂは、太陽電池セルユニットの幅手方向両端が揃った略帯状に配置されることが好ましい。

太陽電池モジュールは発生した電気を取り出すために、太陽電池セルユニット１０ｃは、第１の集電線１５、第２の集電線１６及び第３の集電線１７と接続される。図１においては、太陽電池セルユニット１０ｃの両端部付近において、太陽電池セルユニット１０ｃは第１の集電線１５及び第２の集電線１６と接続され、太陽電池セルユニット１０ｃの両端部間において第３の集電線１７と接続される。具体的には、第１の集電線１５は直列アレイ１０ａの＋極と接続され、第２の集電線１６は直列アレイ１０ｂの＋極と接続される
。なお、第１の集電線１５及び第２の集電線１６はそれぞれ太陽電池モジュールの端部に隣接して配置されることが好ましい。さらには、第１の集電線１５及び第２の集電線１６は、太陽電池モジュールの端部の辺に対して略平行方向に延伸して配置されることが好ましい。なお、本発明において、略平行とは、±１０°のずれを生じてもよいものとする。

また、第３の集電線１７は、直列アレイ１０ａの−極、及び直列アレイ１０ｂの−極の両方と接続されている。なお、第３の集電電極１７は、第１の集電線１５及び第２の集電線１６と略平行に配置されることが好ましい。

上記のように直列アレイ１０ａ及び１０ｂと、各集電線とを接続することで、第１の集電線１５及び第２の集電線１６の極性は＋であり、第３の集電線１７の極性は−ということになる。なお、太陽電池モジュール端部に対向する直列アレイ１０ａ、１０ｂの極を−極とし、直列アレイ１０ａ、１０ｂが互いに対向する側の極性を＋極とした場合は、第１の集電線１５及び第２の集電線１６の極性は−となり、一方、第３の集電線１７の極性は＋ということになる。

なお、図１においては、直列アレイ１０ａの−極、及び直列アレイ１０ｂの−極は共通の集電線、すなわち、第３の集電線１７と接続される構成を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、直列アレイ１０ａの−極及び直列アレイ１０ｂの−極をそれぞれ異なる集電線と接続させて、各集電線どうしを接続するような配線構造としてもよい。但し、図１のように、第３の集電線１７を直列アレイ１０ａ、１０ｂの両方と接続させることにより使用する集電線の数を減らすことができる。

図１に係る太陽電池モジュールにおいて、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂは、同じ極性を有する極どうしが対向するように配置されるために、直列アレイ１０ａにおける電流の向きは直列アレイ１０ｂにおける電流の向きとは逆方向となる。すなわち、図１においては、上述の通り、第１の集電線１５及び第２の集電線１６の極性が＋であり、第３の集電線１７の極性が−極であるために、発電時は、直列アレイ１０ａにおいては図中、右側から左側に電流が流れ、直列アレイ１０ｂにおいては、図中左側から右側に向けて電流が流れることになる。なお、第１の集電線１５及び第２の集電線１６の極性を−とし、第３の集電線の極性が＋となるように太陽電池セルユニットを設計した場合、直列アレイ１０ａ、１０ｂおいて流れる電流は上記とはそれぞれ逆方向になる。
上記構成にすることにより、下記に説明する通り、以下のような効果が期待できる。

従来のように、太陽電池セルユニットが一つの直列アレイにより形成され、一方向のみに電流が流れる太陽電池モジュールの場合、太陽電池セルユニットの一部に影が生じると、当該太陽電池セルユニット全体の電流値が低下する場合がある。しかしながら、本発明においては、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂはそれぞれ流れる電流方向が逆方向であるために、例えば、直列アレイ１０ａ、１０ｂのうち、一方の直列アレイに影が生じても、影が生じていない直列アレイにおいては電流値が低下することがない。そのため、太陽電池セルユニットの一部に影が生じた場合も、太陽電池モジュールの出力が大幅に低下することを防ぐことができる。

また、当該構成によれば、上述の通り、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂにおいて流れる電流の向きが逆方向であるために、直列アレイ１０ａの電流により発生する磁場と、直列アレイ１０ｂの電流により発生する磁場は互いに打ち消し合うことが期待できる。そのため、直列アレイ１０ａ、１０ｂにおいて発生する磁場による外部回路等への影響を小さくすることが期待できる。

なお、図１においては、２つの直列アレイにより構成される太陽電池セルユニットの例
を示しているが、太陽電池セルユニットは３以上の直列アレイにより構成されていてもよい。例えば、第１の直列アレイと第２の直列アレイとが、同じ極性を有する極どうしを対向するように配置し、第２の直列アレイと第３の直列アレイとが同じ極性を有する極どうしを対向するように、３つの直列アレイを配置することにより太陽電池セルユニットを構成してもよい。このような構成にすることで、第１の直列アレイと第２の直列アレイにおいて流れる電流の向きは逆になり、また、第２の直列アレイと第３の直列アレイにおいて流れる電流の向きも逆になることになる。そのため、第１〜３の直列アレイの何れかの直列アレイに影が生じて、当該影が生じた直列アレイの電流値が低下しても、残りの直列アレイの電流値が低下するのを防ぐことができる。

なお、太陽電池セルユニットが３以上の直列アレイにより構成される場合、太陽電池セルユニットの両端部の極、すなわち、太陽電池モジュールの端部に対向する太陽電池セルユニットの両端部の極は同じ極性を有していてもよいし、異なる極性を有していてもよい。しかしながら、図１に示すように太陽電池セルユニットの両端部の極どうしが同じ極性である場合、以下のような効果が期待できるために好ましい。

直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂの太陽電池モジュールの端部側に位置する極の極性が同じであれば、第１の集電線１５及び第２の集電線１６において発生する磁場の方向が同じになる。そのため、当該構成を有する太陽電池モジュールを複数個隣接して配置した場合、太陽電池モジュール間の磁場の反発による電気抵抗の増大を抑制することができる。そのため、複数の太陽電池モジュールを隣接するように配置することが可能となり、設計の自由度が向上することになる。

上述の通り、本発明において、太陽電池セルユニットを構成する直列アレイの数は限定されないが、当該効果を期待する場合、太陽電池セルユニットの両端部の極が同じ極性となるように太陽電池セルユニットを設計することが好ましい。例えば、太陽電池セルユニットを構成する直列アレイの数を偶数個とし、同じ極性を有する極どうしが対向するように各直列アレイを配置することにより、太陽電池セルユニット両端部の極の極性が同じ、すなわち、太陽電池モジュールの端部に対向する太陽電池セルユニットの両端部の極性を同じにすることができ、当該効果を期待することができる。

直列アレイ１０ａを構成する太陽電池セルの直列数及び直列アレイ１０ｂを構成する太陽電池セルの直列数は特段の制限はなく、所望の電力が得られるように任意で設計すればよい。また、直列アレイ１０ａを構成する各太陽電池セルの面積及び直列アレイ１０ｂを構成する各太陽電池セルの面積は特段の制限はなく、所望の電力が得られるように任意で設計すればよい。しかしながら、直列アレイ１０ａにおいて発生する電流により生じる磁場と、直列アレイ１０ｂにおいて発生する電流により生じる磁場をより打ち消し合うようにするためには、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂの電圧および電流の出力が略同じとすることが好ましい。具体的には、直列アレイ１０ａを構成する各太陽電池セルの直列数及び面積は、直列アレイ１０ｂを構成する各太陽電池セルの直列数及び面積とそれぞれ略同じとすることが好ましい。本発明において、「略同じ」とは、±１０％以内のズレを許容するものとする。なかでも、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂは、左右対称の構造になっていることが好ましい。

また、第１の集電線１５及び第２の集電線１６は、電気的に接続されていてもよいし、電気的に接続されていなくてもよい。但し、太陽電池モジュールの出力電力を大きくするためには、第１の集電線１５及び第２の集電線１６は電気的に接続されていることが好ましい。

次に、図２を用いて、図１に示す太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュールの
製造方法について説明する。

図２は、図１中のＡ−Ａ´鎖線の断面図を示す。図２に示すように、直列アレイ１０ａ、１０ｂは、太陽電池素子基板１１上に、カソードである下部電極１２、発電層１３、及びアノードである上部電極１４をこの順に積層し、各層に適宜パターニングを施すことにより製造することができる。具体的には、直列アレイ１０ａにおいては、各太陽電池セルの上部電極と、当該太陽電池セルの右側に隣接する太陽電池セルの下部電極とを接続させるように構成し、直列アレイ１０ｂにおいては、各太陽電池セルの上部電極と該太陽電池セルの左側に隣接する太陽電池セルの下部電極とを接続させるように構成する。このような構成にすることで、図１において説明した通り、第１の直列アレイ１０ａにおいては、図中左側から右側に電流が流れ、直列アレイ１０ｂにおいては、図中右側から左側に電流が流れることになり、直列アレイ１０ａ、１０ｂにおいて、それぞれ逆方向に電流が流れることになる。なお、太陽電池セルの上部電極をカソードとし、下部電極をアノードとしてもよく、この場合、上部電極をアノードとし、下部電極をカソードとした場合と比較して、電流の流れる向きは逆になる。なお、図２において、直列アレイ１０ａにおいて、各太陽電池セルの下部電極と、当該太陽電池セルの右側に隣接する太陽電池セルの上部電極とを接続させるように構成し、直列アレイ１０ｂにおいて、各太陽電池セルの下部電極と該太陽電池セルの左側に隣接する太陽電池セルの上部電極とを接続させるように構成してもよい。

図１の通り、第１の集電線１５及び第２の集電線１６はそれぞれ太陽電池セルユニットと接続されるが、接続方法に特段の制限はない。例えば、図２に示すように、各集電線と、各集電線と接続させる太陽電池セルユニットの上部電極と、を接続することにより集電線を接続することができる。

また、上述した通り、第１の集電線１５及び第２の集電線１６と接続する太陽電池セルは、本発明の効果を損なわない限りにおいて太陽電池セルユニットを構成するどの太陽電池セルと接続させてもよい。但し、太陽電池モジュールの出力電力を上げるためには、第１の集電線１５は、太陽電池モジュール端部に最も隣接する、直列アレイ１０ａを構成する太陽電池セルと接続させることが好ましい。同様に、第２の集電線１６は、太陽電池モジュールの端部に最も隣接する、直列アレイ１０ｂを構成する太陽電池セルと接続させることが好ましい。

図１の通り、第３の集電電極１７は、太陽電池セルユニットと接続するが、接続方法に特段の制限はない。例えば、図２に示すように、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂを構成するそれぞれの太陽電池セルの下部電極と第３の集電線１７とを接続すればよい。

なお、図２においては、直列アレイ１０ａ及び直列アレイ１０ｂは、分離して形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、太陽電池モジュール２００の直列アレイ２０ａ、２０ｂは、それぞれ分岐部（分岐セル）２８を有して直接接続していてもよい。本発明において、このように２つの直列アレイの一部が共有して形成されている場合も、直列アレイ２０ａ、２０ｂは同じ極性を有する極どうしが対向して配置された構造とみなすものとする。

図１では、１つの太陽電池モジュールは、１つの太陽電池セルユニットにより構成されているが、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルユニットの数に特段の制限はなく、複数の太陽電池セルユニットを並列に接続させた構成としてもよい。例えば、図４に示すように複数の太陽電池セルユニットが互いに並列に接続された構造であってもよい。このように、太陽電池モジュールを複数の太陽電池セルユニットにより構成することで、太陽電池モジュールの出力電力を上げることができる。なお、太陽電池モジュールが複数の
太陽電池セルユニットを有する場合、全ての太陽電池セルユニットが上記構成を有している必要はない。例えば、太陽電池モジュールを窓や建材等に設置して使用する場合、影が生じやすい箇所の太陽電池セルユニットのみに当該構成を適用してもよい。

なお、第１の集電線１５、第２の集電線１６及び第３の集電線１７と接続する太陽電池セルを構成する電極が透明電極の場合、図４のように、第１の集電電極１５、第２の集電電極１６及び第３の集電電極１７は各太陽電池セルユニットと直接接続するように設けることが好ましい。例えば、導電性接着部材を用いて各太陽電池セルユニット間を接続する方法も考えられるが、一般的に透明電極は抵抗が高いために、該導電性接着部材で直接接続されている部分以外は、抵抗が高いために出力が低下する可能性がある。そのため、集電電極により直接接続させることが好ましい。

１００、２００ 太陽電池モジュール
１０ｃ、２０ｃ 太陽電池セルユニット
１０ａ、２０ａ 第１の直列アレイ
１０ｂ、２０ｂ 第２の直列アレイ
１１、２１ 太陽電池素子基板
１２、２２ 下部電極
１３、２３ 光電変換層
１４、２４ 上部電極
１５、２５ 第１の集電線
１６、２６ 第２の集電線
１７、２７ 第３の集電線
２８ 分岐部（分岐セル）

Claims (3)

1. 同一の太陽電池素子基板上に、複数の直列アレイにより構成される太陽電池セルユニットを有する太陽電池モジュールであって、
   前記複数の直列アレイは、同じ極性を有する極どうしが対向するよう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。
2. 前記太陽電池セルユニットの両端部の極が同じ極性を有す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. 前記太陽電池セルユニットを複数有し、前記複数の太陽電池セルユニットが互いに並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。