JP2018093228A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】渡り配線が保護部材に近接することによる絶縁性の低下を防止することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】複数の太陽電池セルを複数の配線材で接続した太陽電池ストリングと、第1の渡り配線と、第2の渡り配線とを備え、複数の配線材は、第1の配線材と、第2の配線材と、第3の配線材とを含み、第1の渡り配線は、第1の配線材に電気的に接続され、第2の渡り配線は、第2の配線材に電気的に接続される、太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池ストリングの受光面側に表面封止材を配置し、表面封止材の受光面側に第1の保護部材を配置し、太陽電池ストリングの裏面側に裏面封止材を配置し、裏面封止材の裏面側に第2の保護部材を配置する工程と、太陽電池ストリングを第1の保護部材と第2の保護部材との間で表面封止材と裏面封止材を介して挟み押圧する際に、第3の配線材に段差部を形成する工程と、を備える。
【選択図】図6

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
太陽電池モジュールは、一般に、複数の太陽電池セルを配列し、各太陽電池セル間を配線材で電気的に接続した太陽電池ストリングスを複数配列することにより構成されている。太陽電池ストリング間は、渡り配線によって接続されている。渡り配線によって接続された太陽電池ストリングは、1対の保護部材間に設けられた充填材層中に封止されている(例えば、特許文献1)。
図8は、従来の太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。図8では、一方端の太陽電池セル31と他方端の太陽電池セル32の2つの太陽電池セルからなる太陽電池ストリングを、図示簡略化のために示している。通常の太陽電池モジュールにおいては、一方端の太陽電池セル31と他方端の太陽電池セル32との間に、少なくとも1つの太陽電池セルが設けられるのが一般的である。
一方端の太陽電池セル31には、配線材44の一方端及び配線材43の一方端が電気的に接続されている。配線材44の他方端には、段差部44bを介して接続部44aが設けられている。配線材43の他方端は、太陽電池セル32に電気的に接続されている。配線材43の一方端と他方端の間には、段差部43bが形成されている。太陽電池セル32には、配線材45の一方端が電気的に接続されている。配線材45の他方端には、段差部45bを介して接続部45aが設けられている。
図9は、図8に示す従来の太陽電池ストリング内の配線材に渡り配線を電気的に接続した状態を示す模式的断面図である。接続部44aには、渡り配線21が電気的に接続され、接続部45aには、渡り配線22が電気的に接続されている。図9に示すように、接続部44aが段差部44bを介して高い位置に設けられているので、渡り配線21を接続部44aに電気的に接続する際、段差部44bに応力がかかり、段差部44bが変形してしまう。このため、接続部44a及び渡り配線21が水平方向に対し傾斜した状態となる。
図10は、図9に示す従来の太陽電池ストリングを太陽電池モジュール内に封止した時の状態を示す模式的断面図である。図10に示すように、太陽電池ストリングは、第1の保護部材7と第2の保護部材8との間に設けられた充填材層5内に封止されている。接続部44a及び渡り配線21が水平方向に対し傾斜した状態となっているため、渡り配線21が第2の保護部材8に近接する。渡り配線21は、一般に金属などの比較的硬い材料から形成され、第2の保護部材8は、一般に樹脂等の比較的柔らかい材料から形成される。このため、渡り配線21が第2の保護部材8に近接すると、渡り配線21によって第2の保護部材8が破損し、太陽電池モジュールの絶縁性が損なわれるという問題を生じる。
特開2011−199045号公報
本発明の目的は、渡り配線が保護部材に近接することによる絶縁性の低下を防止することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の一態様は、一方向に配列された複数の太陽電池セルを複数の配線材で電気的に接続した太陽電池ストリングと、第1の渡り配線と、第2の渡り配線と、を備え、前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの一方端の太陽電池セルの受光面と電気的に接続される第1の配線材を含み、前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの他方端の太陽電池セルの裏面と電気的に接続される第2の配線材を含み、前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの互いに隣り合う二つの太陽電池セルにおいて一方の太陽電池セルの受光面と他方の太陽電池セルの裏面とを電気的に接続する第3の配線材を含み、前記第1の渡り配線は、前記第1の配線材に電気的に接続され、前記第2の渡り配線は、前記第2の配線材に電気的に接続される、太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池ストリングの受光面側に表面封止材を配置し、前記表面封止材の受光面側に第1の保護部材を配置し、前記太陽電池ストリングの裏面側に裏面封止材を配置し、前記裏面封止材の裏面側に第2の保護部材を配置する工程と、前記太陽電池ストリングを前記第1の保護部材と前記第2の保護部材との間で前記表面封止材と前記裏面封止材を介して挟み押圧する際に、前記第3の配線材に段差部を形成する工程と、を備える。
本発明によれば、渡り配線が保護部材に近接することによる絶縁性の低下を防止することができる。
第1の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。 第1の実施形態における太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。 第2の実施形態における太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。 太陽電池セル間の配線材に段差部を形成する第1の方法を説明するための模式的断面図である。 太陽電池セル間の配線材に段差部を形成する第2の方法を説明するための模式的断面図である。 太陽電池セル間の配線材に段差部を形成する第3の方法を説明するための模式的断面図である。 充填材層中に太陽電池ストリングを封止する工程を示す模式的断面図である。 従来の太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。 図8に示す従来の太陽電池ストリング内の配線材に渡り配線を電気的に接続した状態を示す模式的断面図である。 図9に示す従来の太陽電池ストリングを太陽電池モジュール内に封止した時の状態を示す模式的断面図である。
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
図1は、第1の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。図1に示すように、太陽電池モジュール10は、横方向(y方向)に配列された複数の太陽電池ストリング11〜16を備えている。太陽電池ストリング11〜16は、縦方向(x方向)に配列された複数の太陽電池セル1を電気的に接続することにより構成されている。なお、本発明において、「縦方向」は、太陽電池ストリング11〜16内において太陽電池セル1が配列される方向をいう。また、「横方向」は、太陽電池ストリング11〜16が配列される方向であり、縦方向に対し略垂直な方向である。
太陽電池セル1の表面1aには、横方向に延びる多数のフィンガー電極2が形成されている。このフィンガー電極2に対して略直行する方向に延びるバスバー電極3が、フィンガー電極2に電気的に接続されるように設けられている。また、図示されないが、太陽電池セル1の裏面1bにも、表面1aと同様に、フィンガー電極2及びバスバー電極3が形成されている。なお、裏面1bに形成されるフィンガー電極2は、表面1aよりも、高密度となるように形成されている。裏面1bに形成されるフィンガー電極2及びバスバー電極3が、太陽電池セル1の裏面電極を構成している。なお、太陽電池セル1の裏面電極は、全面に形成される薄膜電極であってもよい。
図1において、表面1aのバスバー電極3は、配線材4と重なって図示されている。したがって、表面1aのバスバー電極3は、太陽電池セル1の縦方向に延びるように設けられている。なお、バスバー電極3が延びる方向は、縦方向と平行な一直線状に延びることに限られず、例えば、縦方向と平行ではない複数の直線が互いに繋ぎ合わされてジグザグ状に延びていてもよい。
図1に示すように、太陽電池ストリング11の一方端の太陽電池セル31の表面1a側に電気的に接続された第1の配線材41は、第1の渡り配線21に電気的に接続されている。太陽電池ストリング11の他方端の太陽電池セル32の裏面1b側に電気的に接続された第2の配線材42は、第2の渡り配線22に電気的に接続されている。太陽電池セル31と太陽電池セル33の間、太陽電池セル32と太陽電池セル33の間、及び太陽電池セル33と太陽電池セル33の間は、第3の配線材43によって電気的に接続されている。なお、太陽電池ストリング11については、設けられる場所によって、配線材4を、第1の配線材41、第2の配線材42、及び第3の配線材43として区別している。
上記と同様にして、太陽電池ストリング12の一方端の太陽電池セル1の裏面1b側に電気的に接続された配線材4は、第1の渡り配線23に電気的に接続されている。太陽電池ストリング12の他方端の太陽電池セル1の表面1a側に電気的に接続された配線材4は、第2の渡り配線22に電気的に接続されている。太陽電池ストリング13の一方端の太陽電池セル1の表面1a側に電気的に接続された配線材4は、第1の渡り配線23に電気的に接続されている。太陽電池ストリング13の他方端の太陽電池セル1の裏面1b側に電気的に接続された配線材4は、第2の渡り配線24に電気的に接続されている。
太陽電池ストリング14の一方端の太陽電池セル1の裏面1b側に電気的に接続された配線材4は、第1の渡り配線25に電気的に接続されている。太陽電池ストリング14の他方端の太陽電池セル1の表面1a側に電気的に接続された配線材4は、第2の渡り配線24に電気的に接続されている。太陽電池ストリング15の一方端の太陽電池セル1の表面1a側に電気的に接続された配線材4は、第1の渡り配線25に電気的に接続されている。太陽電池ストリング15の他方端の太陽電池セル1の裏面1b側に電気的に接続された配線材4は、第2の渡り配線26に電気的に接続されている。太陽電池ストリング16の一方端の太陽電池セル1の裏面1b側に電気的に接続された配線材4は、第1の渡り配線27に電気的に接続されている。太陽電池ストリング16の他方端の太陽電池セル1の表面1a側に電気的に接続された配線材4は、第2の渡り配線26に電気的に接続されている。
以上のように、各太陽電池ストリング11〜16は、第1の渡り配線21,23,25、27及び第2の渡り配線22,24,26のいずれかの渡り配線に接続されることにより、互いに直列または並列に電気的に接続されている。
図2は、第1の実施形態における太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。図2においても、一方端の太陽電池セル31と他方端の太陽電池セル32の2つの太陽電池セルからなる太陽電池ストリングを、図示簡略化のために示している。図2において、第1の主面1aは上記表面に対応しており、第2の主面1bは上記裏面に対応している。図2に示すように、一方端の太陽電池セル31の第1の主面1a側には、第1の配線材41の一方端が設けられており、第1の配線材41の他方端には第1の接続部41aが形成されている。第1の配線材41の一方端は、図示省略する第1の主面1a上に設けられたバスバー電極と電気的に接続されている。第1の接続部41aは、太陽電池セル31の第1の主面1a側との接続部から直線状に延びるように形成されている。第1の渡り配線21は、第1の接続部41aと電気的に接続されている。
他方端の太陽電池セル32の第2の主面1b側には、第2の配線材42の一方端が設けられており、第2の配線材42の他方端には第2の接続部42aが形成されている。第2の配線材42の一方端は、図示省略する第2の主面1b上に設けられたバスバー電極と電気的に接続されている。第2の接続部42aは、第1の主面1a側に位置するように、太陽電池セル32の第2の主面1b側との接続部から段差部42bを介在させて形成されている。段差部42bは、第1の屈曲部42cと第2の屈曲部42dとから形成されている。第1の屈曲部42cは、太陽電池セル32の端部において第1の主面1a側に屈曲する屈曲部である。第2の屈曲部42dは、第1の主面1a側で、第2の接続部42aが第1の主面1aと略面一になるように屈曲する屈曲部である。第2の渡り配線22は、第2の接続部42aと電気的に接続されている。
図2に示す太陽電池ストリングにおいて、一方端の太陽電池セル31と他方端の太陽電池セル32間は、互いに隣接する太陽電池セル間を説明するためのものとして示している。互いに隣接する太陽電池セル31及び32間は、第3の配線材43により電気的に接続されている。第3の配線材43の一方端は、太陽電池セル31の第2の主面1b側に設けられている。すなわち、第3の配線材43の一方端は、図示省略する第2の主面1b上に設けられたバスバー電極と電気的に接続されている。第3の配線材43の他方端は、太陽電池セル32の第1の主面1a側に設けられている。すなわち、第3の配線材43の他方端は、図示省略する第1の主面1a上に設けられたバスバー電極と電気的に接続されている。
受光側となる太陽電池セル1の第1の主面1a側には、第1の保護部材7が設けられている。本実施形態における第1の保護部材7は、例えば、ガラスなどにより構成することができる。太陽電池セル1の第2の主面1b側には、第2の保護部材8が設けられている。本実施形態における第2の保護部材8は、例えば、樹脂により構成することができる。また、アルミニウムなどからなる金属層が内部に設けられた樹脂シートにより構成してもよい。本実施形態では、第1の保護部材7が主たる受光面側に位置し、第2の保護部材8が裏面側に位置する。
第1の保護部材7と第2の保護部材8の間には、充填材層5が設けられている。充填材層5は、例えば樹脂から構成することができる。このような樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどからなる非架橋性樹脂や、エチレン・酢酸ビニル共集合体(EVA)や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどからなる架橋性樹脂等が挙げられる。
本実施形態では、第1の渡り配線21が電気的に接続される第1の接続部41a及び第2の渡り配線22が電気的に接続される第2の接続部42aは、ともに第1の主面1aの略延長線上に位置する。このため、第1の主面1aが下方に位置するように太陽電池ストリングを配置した状態で、第1の渡り配線21及び第2の渡り配線22を取り付けることにより、第1の接続部41a及び第2の接続部42aを変形させることなく、安定した状態で、第1の渡り配線21及び第2の渡り配線22を第1の接続部41a及び第2の接続部42aに電気的に接続することができる。したがって、第1の渡り配線21及び第2の渡り配線22が、第2の保護部材8に近接することを防止することができる。したがって、太陽電池モジュールの絶縁性の低下を防止することができる。
図3は、第2の実施形態における太陽電池ストリング内の配線材の状態を示す模式的断面図である。本実施形態では、第1の実施形態における太陽電池ストリングの上下方向を逆にして配置している。したがって、太陽電池セル31及び32の第1の主面1a側に配置される第1の保護部材7は、樹脂などからなる保護部材であり、第2の主面1b側に配置される第2の保護部材8は、ガラスなどからなる保護部材である。したがって、本実施形態では、第2の保護部材8が主たる受光面側に位置し、第1の保護部材7が裏面側に位置する。
第2の実施形態においても、第1の接続部41a及び第2の接続部42aは、ともに第1の主面1aの略延長線上に位置するので、安定した状態で、第1の渡り配線21及び第2の渡り配線22を第1の接続部41a及び第2の接続部42aに電気的に接続することができる。したがって、第1の渡り配線21及び第2の渡り配線22の位置がずれて、第1の保護部材7に近接することを防止することができ、太陽電池モジュールの絶縁性の低下を防止することができる。
図4は、太陽電池セル間の配線材として、直線状の配線材を用い、太陽電池モジュールを作製する工程において、配線材に段差部を形成する第1の方法を説明するための模式的断面図である。図4(a)に示すように、太陽電池セル31及び32に、第1の配線材41、第2の配線材42、及び第3の配線材43を取り付けた太陽電池ストリングを作製する。具体的には、まず、太陽電池セル31の第1の主面1a側に、直線状の第1の配線材41の一方端を電気的に接続する。第1の配線材41の他方端には、第1の接続部41aが形成されている。太陽電池セル31の第2の主面1b側に、直線状の第3の配線材43の一方端を電気的に接続する。第3の配線材43の他方端を、太陽電池セル32の第1の主面1a側に電気的に接続する。太陽電池セル32の第2の主面1b側に、予め他方端に第1の段差部42b及び第2の接続部42aが形成された第2の配線材42の一方端を電気的に接続する。
第2の配線材42は、太陽電池セル32の端部に第1の屈曲部42cを有する。また、第2の配線材42は、第1の屈曲部42cの近傍に、第1の屈曲部42cと逆方向に屈曲する第2の屈曲部42dを有する。第2の配線材42は、例えば、上下の金型を押しつけることによって、第1及び第2の屈曲部42c,42dが形成される。
次に、図4(b)に示すように、太陽電池セル31の端部を屈曲の支点として、太陽電池セル32を矢印A方向に折り曲げ、第3の配線材43に屈曲部43cを形成する。次に、図4(c)に示すように、太陽電池セル32の端部を屈曲の支点として、太陽電池セル32を矢印B方向に折り曲げ、第3の配線材43に屈曲部43dを形成する。これにより、屈曲部43c及び屈曲部43dからなる第2の段差部43bを、第3の配線材43に形成することができる。
以上のようにして、互いに隣接する太陽電池セル31及び32間に第3の配線材43を電気的に接続する工程において、第3の配線材43に第2の段差部43bを形成することができる。また、予め段差部42bが形成された第2の配線42を用いるため、第2の配線材42の段差部42bにおける屈曲の角度は、第3の配線材43の段差部43bにおける屈曲の角度よりも大きくすることができる。
図5は、太陽電池セル間の配線材として、直線状の配線材を用い、太陽電池モジュールを作製する工程において、配線材に段差部を形成する第2の方法を説明するための模式的断面図である。図5(a)に示すように、図4(a)を参照して説明した太陽電池ストリングを、平板50の上に載置する。次に、太陽電池セル31及び32を、平板50に向かって矢印C方向に押圧する。これにより、図5(b)に示すように、第3の配線材43に、屈曲部43c及び屈曲部43dからなる第2の段差部43bを形成することができる。
以上のようにして、第3の配線材43を電気的に接続した太陽電池ストリングを、平板50の上に載せ、第3の配線材43が接続された互いに隣接する太陽電池セル31及び32のそれぞれを、平板50に向かって押圧することにより、第3の配線材43に第2の段差部43bを形成することができる。また、予め段差部42bが形成された第2の配線42を用いるため、第2の配線材42の段差部42bにおける屈曲の角度は、第3の配線材43の段差部43bにおける屈曲の角度よりも大きくすることができる。
図6は、太陽電池セル間の配線材として、直線状の配線材を用い、太陽電池モジュールを作製する工程において、配線材に段差部を形成する第3の方法を説明するための模式的断面図である。図6(a)に示すように、太陽電池ストリングを、第2の保護部材8の下に設けた裏面充填材5bと、第1の保護部材7の上に設けた表面充填材5aとの間に配置する。なお、図6(a)に示す太陽電池ストリングでは、一方端の太陽電池セル31と他方端の太陽電池セル32との間に、複数の太陽電池セル33を配置している。このこと以外には、図4(a)を参照して説明した太陽電池ストリングと同様である。
次に、図6(b)に示すように、第1の保護部材7と第2の保護部材8とが近づくように押圧して、加熱して軟化した表面充填材5aと裏面充填材5bとを密着させて充填材層5を形成する。このラミネート工程において、太陽電池セル31〜33に矢印D方向の力がかかる。これによって、第3の配線材43に第2の段差部43bを形成することができる。
以上のようにして、充填材層5中に複数の太陽電池ストリングを封止する工程において、第3の配線材43が接続された互いに隣接する太陽電池セル31〜33のそれぞれを、第1の保護部材7と第2の保護部材8の間で挟み押圧することにより、第3の配線材43に第2の段差部43bを形成することができる。また、予め段差部42bが形成された第2の配線42を用いるため、第2の配線材42の段差部42bにおける屈曲の角度は、第3の配線材43の段差部43bにおける屈曲の角度よりも大きくすることができる。
図7は、充填材層中に太陽電池ストリングを封止する工程を示す模式的断面図である。図7(a)に示すように、ラミネート圧着により封止する前の太陽電池ストリングを平板52の上に載置する。太陽電池ストリングの第2の保護部材8の上に、ダイアフラムシート51を配置し、ダイアフラムシート51を下方に膨らませることにより、第2の保護部材8を押圧する。これにより、図7(b)に示すように、ダイアフラムシート51の他方側端部51a及び第2の保護部材8の他方側端部8aが、他の部分より下方に変形し、第2の配線材42の段差部42bは、第3の配線材43の段差部43bよりも大きな力で押圧される。このため、第2の配線材42の段差部42bにおける屈曲の角度は、第3の配線材43の段差部43bにおける屈曲の角度よりも大きくすることができる。すなわち、屈曲の角度を大きくしても、充填材層5中に封止する際、第2の配線材42の段差部42bに、より大きな力がかかるため、充填材を充分に侵入させることができる。
以上のようにして、第2の保護部材8が裏面側に位置する太陽電池モジュールを製造する場合、充填材層5中に複数の太陽電池ストリングを封止する工程において、複数の太陽電池ストリングを第1の保護部材7と第2の保護部材8の間で挟み押圧する際、第2の配線材42の近傍に位置する第2の保護部材8の部分を第2の配線材42に近づくように変形させることができる。
1・・・太陽電池セル
1a・・・第1の主面
1b・・・第2の主面
2・・・フィンガー電極
3・・・バスバー電極
4・・・配線材
5・・・充填材層
5a・・・表面充填材
5b・・・裏面充填材
7,8・・・第1,第2の保護部材
8a・・・他方側端部
10・・・太陽電池モジュール
11〜16・・・太陽電池ストリング
21,23,25,27・・・第1の渡り配線
22,24,26・・・第2の渡り配線
31〜33・・・太陽電池セル
41〜43・・・第1〜第3の配線材
41a,42a・・・第1,第2の接続部
42b・・・第1の段差部
42c,42d・・・第1,第2の屈曲部
43b・・・第2の段差部
43c,43d・・・屈曲部
44,45・・・配線材
44a,45a・・・接続部
44b,45b・・・段差部
50,52・・・平板
51・・・ダイアフラムシート
51a・・・他方側端部

Claims (1)

  1. 一方向に配列された複数の太陽電池セルを複数の配線材で電気的に接続した太陽電池ストリングと、
    第1の渡り配線と、
    第2の渡り配線と、を備え、
    前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの一方端の太陽電池セルの受光面と電気的に接続される第1の配線材を含み、
    前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの他方端の太陽電池セルの裏面と電気的に接続される第2の配線材を含み、
    前記複数の配線材は、前記太陽電池ストリングの互いに隣り合う二つの太陽電池セルにおいて一方の太陽電池セルの受光面と他方の太陽電池セルの裏面とを電気的に接続する第3の配線材を含み、
    前記第1の渡り配線は、前記第1の配線材に電気的に接続され、
    前記第2の渡り配線は、前記第2の配線材に電気的に接続される、太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記太陽電池ストリングの受光面側に表面封止材を配置し、前記表面封止材の受光面側に第1の保護部材を配置し、前記太陽電池ストリングの裏面側に裏面封止材を配置し、前記裏面封止材の裏面側に第2の保護部材を配置する工程と、
    前記太陽電池ストリングを前記第1の保護部材と前記第2の保護部材との間で前記表面封止材と前記裏面封止材を介して挟み押圧する際に、前記第3の配線材に段差部を形成する工程と、を備える太陽電池モジュール製造方法。
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