JP2018110205A - 太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】保護ガラスに入射する光の反射を最小限にして、太陽電池セルの発電効率の向上した太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール用保護ガラスは、球状または半球状からなり、水平方向に配列された複数のガラスビーズを含む。そして、複数のガラスビーズは、封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置される。
また、太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法は、球状または半球状からなる複数のガラスビーズを設ける段階と、ガラスビーズを水平方向に配列する段階、及びガラスビーズに溶融されたガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、入光効率の増大した太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法に関する。
最近、エネルギーの節減及び効率、地球温暖化防止の側面で、自然エネルギーを利用する技術、例えば、光を利用した電気発生、風力を利用した電気発生等の代替エネルギーを開発するに多くの努力がなされている。
この中でも、太陽電池モジュールは、石炭や石油のような化石燃料を使わず、無公害で無限のエネルギー源である太陽熱を利用するため、未来の新代替エネルギー源として脚光を浴びており、現在は、自動車又は建築物等の発電電力を得ることに利用されている。
図１に示されたように、このような太陽電池モジュール１は下部基板１０と、下部基板１０の上部に配置される太陽電池セル２０と、下部基板１０の上部に配置されるものの、太陽電池セル２０の周りを囲むように形成されたフレーム３０と、太陽電池セル２０の上部及び下部にそれぞれ配置されて太陽電池セル２０を密封する封止材４０と、封止材４０の上部に配置されて太陽電池セル２０を保護する保護ガラス５０を含む。
一方、前記保護ガラス５０は、一般的に平板ガラスが主に使われる。しかし、光の入射する保護ガラス５０が平板形態に形成されると、入射光の約８％が保護ガラス５０の表面により反射する問題があった。
また、平板形態の保護ガラス５０は、衝撃を吸収する空間がなく、外部から衝撃が加わる場合には破損する部位が大きいという問題があった。
本発明の課題は、保護ガラスを球状または半球状に形成することで、保護ガラスに入射する光の反射を最小限にし、太陽電池セルの発電効率の向上した太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法を提供することにある。
前記課題を達するために本発明による太陽電池モジュール用保護ガラスは、球状または半球状からなり、水平方向に配列された複数のガラスビーズを含む。そして、複数のガラスビーズは、封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置される。
また、太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法は、球状または半球状からなる複数のガラスビーズを設ける段階と、ガラスビーズを水平方向に配列する段階、及びガラスビーズに溶融されたガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階を含む。
本発明によれば、球状または半球状からなるガラスビーズを利用して、太陽電池モジュール用保護ガラスを形成することで、外部から衝撃が加わるときにガラスビーズらの間の空間へ衝撃が吸収される。よって、平板型保護ガラスに比べて衝撃のバラツキ現象が減るため、外部の衝撃により破損する部位を減らすことができる。
また、球状または半球状のガラスビーズは、多様な方向から入射する光を屈折させるため、入射する光が外部から反射することを抑制することができる。これにより、平板型保護ガラスを具備した太陽電池モジュールより太陽電池セルが多量の光を受光できるため、太陽電池セルの発電効率を増大することができる。
さらに、熱処理において、ガラスビーズを封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに付着するため、別途の接着剤なくても封止材にガラスビーズを堅固に接着することができる。
従来技術による太陽電池モジュールの断面図。 本発明の一実施例による太陽電池モジュール用保護ガラスを示した斜視図。 図２に示された保護ガラスが設けられた太陽電池モジュールを示した断面図。 図２に示された保護ガラスに入射する光の進行方向を示した図面。 本発明の別の実施例による太陽電池モジュール用保護ガラスを示した斜視図。 図５に示された保護ガラスが設けられた太陽電池モジュールを示した断面図。 本発明の一実施例による保護ガラスを製造するための太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法に関するブロック線図。 本発明の別の実施例による保護ガラスを製造するための太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法に関するブロック線図。
以下、添付図面を参照しながら望ましい実施例による太陽電池モジュール用保護ガラス及びその製造方法について詳しく説明すると、次のとおりである。ここで、同様な構成に対しては同じ符号を使って、繰り返される説明、発明の要旨を曖昧にする公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。発明の実施形態は、当業者において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供するものである。よって、図面における要素らの形状及び大きさ等は、より明確な説明のために誇張されることがある。
図２は、本発明の一実施例による太陽電池モジュール用保護ガラスを示した斜視図であり、図３は、図２に示された保護ガラスが設けられた太陽電池モジュールを示した断面図である。そして、図４は、図２に示された保護ガラスに入射する光の進行方向を示した図面である。
図２ないし図４に示されたように、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ａは、フレーム３０内に設けられた太陽電池セル２０を密封する封止材４０に配置されて、太陽電池セル２０を保護する役割をするものである。そして、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ａは、球状または半球状からなる複数のガラスビーズ１１０を含む。
複数のガラスビーズ１１０は、水平方向に配列されて、封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置されてもよい。
すなわち、複数のガラスビーズ１１０は、図３に示されたように、封止材４０の上部に配置されてもよい。そして、図示しないが、複数のガラスビーズ１１０は、封止材４０の下部に配置されるか、封止材４０の上部及び下部にそれぞれ配置されてもよい。ここで、複数のガラスビーズ１１０は、隣り合うガラスビーズ各々の外周面が互いに接触されるように形成することが望ましいが、互いに離隔して配置されてもよい。
具体的に、ガラスビーズ１１０は、封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置された状態で熱処理されて、封止材４０に付着されてもよい。つまり、封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかにガラスビーズ１１０を配置した後に熱処理する。これにより、封止材４０とガラスビーズ１１０のうちいずれかが溶融されて、封止材４０にガラスビーズ１１０が付着することができる。ここで、封止材４０は、一般的にＥＶＡ、エポキシ、アクリル等のように透明樹脂の素材からなるため、ガラスビーズ１１０より封止材４０の融点が低く、熱処理すれば封止材４０が溶融される。
前述のように、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ａを球状または半球状からなるガラスビーズ１１０を利用して形成すれば、図３に示されたように、各ガラスビーズ１１０らの接触面の間には空間が形成される。
これにより、外部から衝撃が加わると、ガラスビーズ１１０らの間の空間へ衝撃が吸収されるため、平板型保護ガラスに比べて衝撃のバラツキ現象が減り、外部の衝撃により破損する部位を減らすことができる。
また、図４に示されたように、球状または半球状のガラスビーズ１１０は、多様な方向で入射する光を屈折して、外部に反射することを抑制することができる。特に、０°の角度に入射する光まで反射することを防止し、太陽電池セル２０を受光することができるため、太陽電池セル２０の発電効率を増大することができる。
さらに、熱処理において、ガラスビーズ１１０を封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかに付着するため、別途の接着剤なくても封止材４０にガラスビーズ１１０を堅固に接着することができる。
一方、ガラスビーズ１１０は、低鉄分強化ガラス（Ｔｅｍｐｅｒｅｄ ｌｏｗ-ｉｒｏｎ ｇｌａｓｓ）で形成されてもよい。これにより、外部の衝撃等から太陽電池セル２０を保護することができ、入射する光の反射を防止して光透過率を高めることができる。
そして、入射する光の反射を最小限にするためにガラスビーズ１１０は、無反射コーティング（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理されてもよい。
このように、ガラスビーズ１１０が低鉄分強化ガラスで形成されて、無反射コーティング処理されることで、光反射率が低下し、太陽電池セル２０の発電効率はさらに増大することができる。
ガラスビーズ１１０の直径は、３．２ｍｍ〜８．０ｍｍからなる。これは、ガラスビーズ１１０の直径が３．２ｍｍ未満であると、ガラスビーズ１１０の平坦度が大きくなって屈折率が減り、ガラスビーズ１１０の直径が８．０ｍｍを超えると、保護ガラスの高さが高くなり、太陽電池モジュールの全体嵩が大きくなるためである。
図５は、本発明の別の実施例による太陽電池モジュール用保護ガラスを示した斜視図であり、図６は、図５に示された保護ガラスが設けられた太陽電池モジュールを示した断面図である。本実施例では、前述した実施例との差異内容を中心に説明する。
図５ないし図６に示されたように、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂは、封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかに付着するガラス基板１２０をさらに含み、ガラスビーズ１１０は、ガラス基板１２０の一面に配置されてもよい。この場合、ガラスビーズ１１０は、付着面積を向上させるために半球状からなってもよい。
ガラスビーズ１１０は、ガラス基板１２０の上部に配置されることが望ましいが、ガラス基板１２０の下部に配置されてもよい。そして、ガラスビーズ１１０は、ガラス基板１２０の上部及び下部にそれぞれ配置されてもよい。
このように、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂがガラス基板１２０をさらに備えることで、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂを封止材４０に付着すると、フレーム３０の内部に異物が侵透することを防ぐことができる。
図７は、本発明の一実施例による保護ガラスを製造するための太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法に関するブロック線図である。
図７に示されたように、太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法２００は、複数のガラスビーズを設ける段階２１０と、封止材にガラスビーズを水平方向に配列する段階２２０、及び熱処理して封止材にガラスビーズを付着する段階２３０を含む。
複数のガラスビーズを設ける段階２１０は、球状または半球状からなる複数のガラスビーズ１１０を設ける。ここで、ガラスビーズ１１０の直径は、３．２ｍｍ〜８．０ｍｍからなってもよい。
そして、ガラスビーズ１１０は、外部の衝撃等から太陽電池セル２０を保護して、入射する光の反射を防ぎ、光透過率を向上させるために低鉄分強化ガラスで形成されてもよい。また、ガラスビーズ１１０の表面を無反射コーティング（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理して、入射する光の反射を最小限にすることができる。
封止材にガラスビーズを水平方向に配列する段階２２０は、封止材４０の上部及び下部のうち少なくともいずれかにガラスビーズ１１０を水平方向に配列する。ここで、ガラスビーズ１１０は、互いに離隔して配置されてもよいが、屈折率を向上させるためにガラスビーズ１１０の外周面が互いに接触されるように形成することが望ましい。
熱処理して封止材にガラスビーズを付着する段階２３０は、封止材４０及びガラスビーズ１１０を熱処理して、封止材４０にガラスビーズ１１０を付着する。このとき、封止材４０は、ガラスビーズ１１０より融点の低い透明樹脂の素材からなっているため、封止材４０が溶融されて封止材４０にガラスビーズ１１０が付着することができる。
そうすると、図３に示されたように、封止材４０の上部に付着した太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ａを獲得することができる。
図８は、本発明の別の実施例による保護ガラスを製造するための太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法に関するブロック線図である。図８に示されたように、太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法３００は、複数のガラスビーズを設ける段階３１０と、ガラスビーズを水平方向に配列する段階３２０と、ガラスビーズにガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階３３０を含む。
複数のガラスビーズを設ける段階３１０は、球状または半球状からなる複数のガラスビーズ１１０を設ける。具体的に、ガラスビーズ１１０は、３．２ｍｍ〜８．０ｍｍの直径を有する球状からなることが望ましい。
ガラスビーズを水平方向に配列する段階３２０は、ガラスビーズ１１０が安着する面が平らに形成された保護ガラス製造フレーム内に、ガラスビーズ１１０を水平方向に配列する。ここで、保護ガラス製造フレームは、ガラスビーズ１１０の離脱を防ぐために上部の開口したボックス形態からなってもよい。
ガラスビーズ１１０は、互いに離隔して配置されてもよいが、屈折率を向上させるためにガラスビーズ１１０の外周面が接触されるように形成することが望ましい。ガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階３３０は、ガラスビーズ１１０の配置された保護ガラス製造フレームの内部に、溶融されたガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する。つまり、ガラスビーズ１１０らの間の隙間にガラス溶液を注入して硬化することで、複数のガラスビーズ１１０らを接合することである。
保護ガラス製造フレームの内部に、ガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階３３０は、ガラス溶液をガラスビーズ１１０の高さの１／２未満に注入する過程を含んでもよい。これにより、ガラス溶液を注入しても、ガラスビーズ１１０の上部は、半球状を維持することができるため、ガラスビーズ１１０の内部に入射する光の反射率を下げることができる。
一方、太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法３００は、ガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階３３０以降に、保護ガラス製造フレームから保護ガラスを分離する過程をさらに含んでもよい。そうすると、図５に示された形態の太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂを獲得することができる。
一方、太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂは、外部の衝撃等から太陽電池セル２０を保護して、入射する光の反射を防ぎ、光透過率を向上させるために低鉄分強化ガラスで形成されてもよい。また、獲得した太陽電池モジュール用保護ガラス１００Ｂの表面を無反射コーティング（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理することで、入射する光の反射を最小限にすることができる。
本発明は、添付図面に示された一実施例を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、これより多様な変形及び均等な別の実施例が可能であることは理解できるだろう。よって、本発明の真の保護範囲は、添付の請求範囲のみにより定めるべきである。
１０…下部基板
２０…太陽電池セル
３０…フレーム
４０…封止材
１００Ａ、１００Ｂ…保護ガラス
１１０…ガラスビーズ
１２０…ガラス基板
前記課題を達するために本発明による太陽電池モジュール用保護ガラスは、球状または半球状からなり、水平方向に配列された複数のガラスビーズを含む。そして、複数のガラスビーズは、封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置される。また、本発明による太陽電池モジュール用保護ガラスは、以下の（１）〜（４）いずれか一つの特徴を有する。
（１）ガラスビーズの直径は、前記封止材の厚さより大きい。
（２）ガラスビーズは、低鉄分強化ガラス（Ｔｅｍｐｅｒｅｄ ｌｏｗ-ｉｒｏｎ ｇｌａｓｓ）で形成されている。
（３）ガラスビーズは、無反射コーティング（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理されている。
（４）ガラスビーズの直径は、３．２ｍｍ〜８．０ｍｍである。

Claims (8)

  1. フレーム内に設けられた太陽電池セルを密封する封止材に配置されて、前記太陽電池セルを保護する太陽電池モジュール用保護ガラスにおいて、
    球状または半球状からなり、水平方向に配列された複数のガラスビーズを含むものの、
    前記複数のガラスビーズは、前記封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置される太陽電池モジュール用保護ガラス。
  2. 前記封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに付着するガラス基板をさらに含み、前記ガラスビーズは、前記ガラス基板の一面に配置される請求項１に記載の太陽電池モジュール用保護ガラス。
  3. 前記ガラスビーズは、前記封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置された状態で、熱処理されて前記封止材に付着する請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール用保護ガラス。
  4. 前記ガラスビーズは、低鉄分強化ガラス（Ｔｅｍｐｅｒｅｄ ｌｏｗ-ｉｒｏｎ ｇｌａｓｓ）で形成された請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用保護ガラス。
  5. 前記ガラスビーズは、無反射コーティング（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理された請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用保護ガラス。
  6. 前記ガラスビーズの直径は、３．２ｍｍ〜８．０ｍｍである請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用保護ガラス。
  7. フレーム内に設けられた太陽電池セルを密封する封止材の上部及び下部のうち少なくともいずれかに配置されて、前記太陽電池セルを保護する太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法において、
    球状または半球状からなる複数のガラスビーズを設ける段階；
    前記ガラスビーズを水平方向に配列する段階；及び
    前記ガラスビーズに溶融されたガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階；
    を含む太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法。
  8. 前記ガラス溶液を注入して保護ガラスを形成する段階は、
    前記ガラス溶液を前記ガラスビーズの高さの１／２未満に注入する過程を含む請求項７に記載の太陽電池モジュール用保護ガラスの製造方法。
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