JP2020167280A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽電池モジュールの発電量が低下することを抑制する。【解決手段】太陽電池モジュール1は、第1方向D1に沿って配置された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルのうち第1方向D1の一方端部に配置された一方の太陽電池セルC11と、複数の太陽電池セルのうち第1方向D1の他方端部に配置された他方の太陽電池セルC16とを備える。一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16は、第1方向D1と直交する第2方向D2から見た場合に、一方の太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第1直線f1と他方の太陽電池セルC16の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第2直線f2とが互いに交差するように配置され、かつ、電気的に並列接続されている。【選択図】図6

Description

本発明は、複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールに関する。
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、太陽電池モジュールの開発が進められている。太陽電池モジュールは、無尽蔵の太陽光を直接電気に変換できることから、また、化石燃料による発電と比べて環境負荷が小さくクリーンであることから、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池モジュールは、行方向および列方向に配置された複数の太陽電池セルによって構成される。このような太陽電池モジュールの一例として、特許文献1には、自動車の曲面状のルーフに沿って配置された複数の太陽電池セルを有する太陽電池モジュールが開示されている。
特開2012−33573号公報
しかしながら、曲面状のルーフに沿って各太陽電池セルが配置されると、各太陽電池セルの受光面の向きが異なってしまう。そのため、各太陽電池セルに入射される日射量が異なり、各太陽電池セルで発生する電流値に差が生じてしまう。例えば、隣り合う太陽電池セルが直列接続されている場合、1つの太陽電池セルで発生する電流値が他よりも低いと、太陽電池モジュールにて得られる電流値が上記1つの太陽電池セルで発生する電流値に律速されてしまい、太陽電池モジュールの発電量が低下するという問題がある。
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発電量が低下することを抑制する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、第1方向に沿って配置された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、前記複数の太陽電池セルのうち前記第1方向の一方端部に配置された一方の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルのうち前記第1方向の他方端部に配置された他方の太陽電池セルと、を備え、前記一方の太陽電池セルおよび前記他方の太陽電池セルは、前記第1方向と直交する第2方向から見た場合に、前記一方の太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第1直線と前記他方の太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第2直線とが互いに交差するように配置され、かつ、電気的に並列接続されている。
太陽電池モジュールの発電量が低下することを抑制できる。
実施の形態に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルの平面図である。 実施の形態に係る太陽電池セルの積層構造を表す断面図である。 実施の形態に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図である。 実施の形態に係る太陽電池モジュールの太陽電池セルの配置例を示す図である。 実施の形態に係る太陽電池モジュールの太陽電池セルの接続例を模式的に示す図であり、図6の(a)は、太陽電池モジュールの平面図であり、図6の(b)は、太陽電池モジュールを図6の(a)に示すVIb−VIb線で切断した場合の断面図である。 実施の形態に係る太陽電池モジュールのタブ配線とわたり配線との接続点を示す拡大図である。 図6の(b)に示す太陽電池モジュールの断面の拡大図である。 図8Aに示す太陽電池モジュールのVIIIB部分の拡大図である。 図6の(a)に示す太陽電池モジュールをIX−IX線で切断した場合の断面の拡大図である。 図9Aに示す太陽電池モジュールのIXB部分の拡大図である。 比較例の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続例を模式的に示す図である。 実施の形態の変形例に係る太陽電池モジュールの太陽電池セルの接続例を模式的に示す図である。
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態)
まず、太陽電池モジュールの基本構成について図1〜図4を参照しながら説明する。
[1.太陽電池モジュールの基本構成]
図1は、太陽電池モジュール1の概観平面図である。
図1に示すように、太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池セル11、タブ配線20およびわたり配線30を含むパネル14と、枠体15とを備える。
太陽電池セル11は、太陽電池モジュール1の受光面に2次元状に配置され、光照射により電力を発生する平板状の光起電力素子である。タブ配線20は、太陽電池セル11の表面に配置され、列方向に隣り合う太陽電池セル11を電気的に接続する配線部材である。わたり配線30は、太陽電池ストリングどうしを電気的に接続する配線部材である。なお、太陽電池ストリングとは、列方向に配置されタブ配線20により接続された複数の太陽電池セル11の集合体である。パネル14は、板状であり、2次元配列された複数の太陽電池セル11、タブ配線20およびわたり配線30を内包している。枠体15は、パネル14の外周部を覆う外枠部材である。
図2は、太陽電池セル11の平面図である。
図2に示すように、太陽電池セル11は、平面視において略正方形状である。太陽電池セル11は、例えば、縦125mm×横125mm×厚み200μmである。また、太陽電池セル11の表面上には、ストライプ状の複数のバスバー電極112が互いに平行に形成され、バスバー電極112と直交するようにストライプ状の複数のフィンガー電極111が互いに平行に形成されている。バスバー電極112およびフィンガー電極111は、集電極110を構成する。
バスバー電極112の線幅は、例えば150μmであり、フィンガー電極111の線幅は、例えば100μmであり、フィンガー電極111のピッチは、例えば2mmである。また、バスバー電極112の上には、タブ配線20が接合される。
図3は、太陽電池セル11の積層構造を表す断面図である。なお、同図は、図2における太陽電池セル11のIII−III断面図である。
太陽電池セル11は、板状の形状であり、互いに平行な表面11aおよび裏面11bを有している。本実施の形態では、表面11a側が主な受光面となっている。
図3に示すように、n型単結晶シリコンウエハ101の主面上にi型非晶質シリコン膜121およびp型非晶質シリコン膜122が、この順で形成されている。n型単結晶シリコンウエハ101、i型非晶質シリコン膜121およびp型非晶質シリコン膜122は、光電変換層を形成し、n型単結晶シリコンウエハ101が主たる発電層となる。さらに、p型非晶質シリコン膜122上に、受光面電極102が形成されている。図2に示したように、受光面電極102上には、複数のバスバー電極112および複数のフィンガー電極111からなる集電極110が形成されている。なお、図3では、集電極110のうち、フィンガー電極111のみが示されている。
また、n型単結晶シリコンウエハ101の裏面には、i型非晶質シリコン膜123およびn型非晶質シリコン膜124が、この順で形成されている。さらに、n型非晶質シリコン膜124上に、受光面電極103が形成され、受光面電極103上に、複数のバスバー電極112および複数のフィンガー電極111からなる集電極110が形成されている。
受光面電極102および103は、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)、SnO(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)などからなる透明電極である。なお、太陽電池セル11は、片面受光型であってもよいし、両面受光型であってもよい。太陽電池セル11の種類は、特に限定されない。太陽電池セル11は、例えば、多結晶系半導体、薄膜系半導体等、種々の半導体材料を用いて構成することができる。
図4は、太陽電池モジュール1の列方向における構造断面図である。具体的には、図4は、図1の太陽電池モジュール1におけるIV−IV断面図である。
図4に示すように、太陽電池モジュール1は、表面および裏面に集電極110が形成された太陽電池セル11と、タブ配線20と、充填部材170と、表面保護部材180および裏面保護部材190とを備える。
タブ配線20は、長尺状の導電性配線であって、例えば、リボン状の金属箔である。タブ配線20の一端部の下面は、一方の太陽電池セル11の表面側のバスバー電極112(図2参照)に、バスバー電極112の長尺方向に沿って接合される。また、タブ配線20の他端部の上面は、他方の太陽電池セル11の裏面側のバスバー電極に、バスバー電極112の長尺方向に沿って接合される。これにより、列方向に配置された複数の太陽電池セル11からなる太陽電池ストリングは、当該複数の太陽電池セル11が列方向に直列接続された構成となっている。
タブ配線20とバスバー電極112(図2参照)とは、樹脂と導電性粒子とを含む導電性接着剤または半田等により接合される。つまり、導電性接着剤または半田等は、バスバー電極112とタブ配線20とが受光面を平面視した場合に重なるように、バスバー電極112とタブ配線20とを接合する。これにより、タブ配線20は、導電性接着剤または半田等を介して太陽電池セル11に電気的および機械的に接続される。
これらの構成により、太陽電池セル11で生成された受光電荷は、フィンガー電極111、バスバー電極112、タブ配線20、および、わたり配線30を経由して外部に出力される。
[2.太陽電池モジュールの具体的構成]
次に、太陽電池モジュール1の具体的構造について、図5〜図7を参照しながら説明する。
図5は、太陽電池モジュール1の太陽電池セル11の配置例を示す図である。なお図5では、太陽電池セル11、パネル14および枠体15の厚みの図示を省略している。この例では、自動車200の前後方向が前述した行方向(図1参照)となり、幅方向が列方向となっている。
図5に示すように、自動車200のルーフ16は、前方および後方に曲がった形状を有している。太陽電池モジュール1は、例えば、自動車200のルーフ16上に設置される。太陽電池モジュール1のパネル14は、ルーフ16に沿って配置されるため、少なくとも一部が湾曲形状を有する。パネル14は、中央部などの一部に平坦な部分が存在してもよいし、全体が湾曲していてもよい。複数の太陽電池セル11は、ルーフ16の形状に沿ったパネル14の内部にて行列状に配置されている。
なお、太陽電池モジュール1は、自動車200のルーフに限られず、列車、船または建物の屋根の上に設置されてもよい。また、上記では、複数の太陽電池セル11がルーフ16に沿って配置される例を示したが、それに限られない。例えば、太陽電池モジュール1を覆うようにカバーガラス等の透明体が設けられる場合、太陽電池セル11は、この透明体に沿って配置されてもよい。
図6は、太陽電池モジュール1の太陽電池セルの接続例を模式的に示す図であり、図6の(a)は、太陽電池モジュール1の平面図であり、図6の(b)は、太陽電池モジュール1を図6の(a)に示すVIb−VIb線で切断した場合の断面図である。なお、図6の(b)では、配線、充填部材、保護部材等の図示が省略されている。図7は、タブ配線とわたり配線との接続点を示す拡大図である。
図6の(a)に示すように、太陽電池モジュール1は、パネル14内に行列状に配置された複数の太陽電池セルC11〜C56を有している。図6の(a)における破線は、各太陽電池セルC11〜C56の接続経路を示している。なお、各太陽電池セルC11〜C56は、前述した太陽電池セル11に相当する。
ここで、太陽電池モジュール1を平面視して、太陽電池セルC11〜C56が並ぶ一方の方向を第1方向D1とし、第1方向D1に直交する方向を第2方向D2とする。第1方向D1は、図1に示す行方向に相当し、第2方向D2は、図1に示す列方向に相当する。
太陽電池モジュール1は、第1方向D1に順に配置されたセル群G1、G2およびG3を有している。各セル群G1〜G3は、複数の太陽電池セルのグループによって構成されている。各セル群G1〜G3が有する太陽電池セルの数は、同じである。セル群G1〜G3の間の太陽電池セルは、電気的に並列接続されている。また、各セル群G1〜G3内にて隣り合う太陽電池セルは、直列接続されている。
より具体的には、セル群G1は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51、C52、C42、C32、C22およびC12によって構成されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC31、C41は、タブ配線20aによって直列接続されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC42、C32は、タブ配線20bによって直列接続されている。第1方向D1に隣り合う太陽電池セルC51、C52は、第1方向D1に延びる繋ぎ配線21によって直列接続されている。タブ配線20a、20bおよび繋ぎ配線21は、電気的に直列接続され、かつ、わたり配線30a、30bに電気的に接続されている。
セル群G2は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC13、C23、C33、C43、C53、C54、C44、C34、C24およびC14によって構成されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC33、C43は、タブ配線20cによって直列接続されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC44、C34は、タブ配線20dによって直列接続されている。第1方向D1に隣り合う太陽電池セルC53、C54は、第1方向D1に延びる繋ぎ配線22によって直列接続されている。タブ配線20c、20dおよび繋ぎ配線22は、電気的に直列接続されている。タブ配線20cは、タブ配線20cおよびわたり配線30aの接続点であるノードn1に接続され、タブ配線20dは、タブ配線20dおよびわたり配線30bの接続点であるノードn2に接続されている(図7参照)。
セル群G3は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC15、C25、C35、C45、C55、C56、C46、C36、C26およびC16によって構成されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC35、C45は、タブ配線20eによって直列接続されている。例えば、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC46、C36は、タブ配線20fによって直列接続されている。第1方向D1に隣り合う太陽電池セルC55、C56は、第1方向D1に延びる繋ぎ配線23によって直列接続されている。タブ配線20e、20fおよび繋ぎ配線23は、電気的に直列接続されている。タブ配線20eは、タブ配線20eおよびわたり配線30aの接続点であるノードn3に接続され、タブ配線20fは、タブ配線20fおよびわたり配線30bの接続点であるノードn4に接続されている(図7参照)。
このように、太陽電池モジュール1は、直列接続されている太陽電池セルおよび並列接続されている太陽電池セルの両方の接続構造を有している。
図6の(b)に示すように、太陽電池セルC11〜C16は、パネル14内に配置されている。パネル14は、第2方向D2から見た場合、少なくとも一部が湾曲状の形状を有している。各太陽電池セルC11〜C16は、第2方向D2から見た場合、パネル14の湾曲形状に応じて湾曲状に変形している。また、例えばセル群G1の太陽電池セルとセル群G3の太陽電池セルとは、第2方向D2から見て比較した場合、太陽電池セルの受光面すなわち表面11aが異なる方向を向いている。
ここで、太陽電池モジュール1の構造を詳しく説明するため、1行目に並ぶ太陽電池セルC11〜C16のうち、図6の紙面左方である第1方向D1の一方端部に配置されている太陽電池セルを一方の太陽電池セルC11と呼び、図6の紙面右方である第1方向D1の他方端部(第1方向D1において一方端部とは反対側の端部)に配置されている太陽電池セルを他方の太陽電池セルC16と呼ぶ。また、複数のセル群G1〜G3のうち、第1方向D1の一方端部に配置されているセル群を一方のセル群G1と呼び、第1方向D1の他方端部に配置されているセル群を他方のセル群G3と呼ぶ。
図8Aは、図6の(b)に示す太陽電池モジュール1の断面の拡大図である。図8Bは、図8Aに示す太陽電池モジュールのVIIIB部分の拡大図である。なお、図8Aおよび図8Bでは、配線、充填部材、保護部材等の図示が省略されている。
図8Aに示すように、一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16は、第2方向D2から見た場合に、一方の太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e1、e2(図8B参照)を結ぶ第1直線f1と他方の太陽電池セルC16の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第2直線f2とが互いに交差するように配置されている。第1直線f1と第2直線f2とが交差する角度θ1は、太陽電池セルの特性値、数および接続形態から求められる直列抵抗損失等によって適宜決められ、例えば170°以下に設定される。また、角度θ1は、ルーフ16のデザインまたは配線の許容曲げ角度等によって決まる値であり、例えば150°以上に設定される。
なお、太陽電池セルC11、C16は、第1方向D1に並ぶ太陽電池セルC11〜C16のうち、交差する角度θ1が最も小さくなる2つの太陽電池セルであるが、交差する角度θ1が最も小さくなる2つの太陽電池セルは、これに限られない。例えば、太陽電池セルC11の代わりに太陽電池セルC21を当てはめ、太陽電池セルC16の代わりに太陽電池セルC26を当てはめても上記と同様のことがいえる。
ここで、第1方向D1に並ぶ太陽電池セルC11〜C16の端点e1、e2のうち第1方向D1において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線、すなわち、太陽電池セルC11の端点e1と太陽電池セルC16の端点e2とを結ぶ直線を第1基準直線SL1と定義すると、図8Aに示すように、一方の太陽電池セルC11は、上記第1直線f1が第1基準直線SL1に対して第1の傾きα1を有するように配置され、他方の太陽電池セルC16は、上記第2直線f2が第1基準直線SL1に対して第2の傾きα2を有するように配置されている。第1の傾きα1および第2の傾きα2は、第1基準直線SL1を基準として、異なる回転方向に傾いている。具体的には、第1の傾きα1は、第1基準直線SL1に対して反時計回りに傾き、第2の傾きα2は、第1基準直線SL1に対して時計回りに傾いている。各傾きα1、α2は、太陽電池セルの特性値、数および接続形態から求められる直列抵抗損失等によって適宜決められ、例えば5°以上に設定される。また、各傾きα1、α2は、ルーフ16のデザインまたは配線の許容曲げ角度等によって決まる値であり、例えば15°以下に設定される。
なお、第1方向D1に並ぶ太陽電池セルC11〜C16のうち、太陽電池セルC11は第1の傾きα1が最も大きく、太陽電池セルC16は第2の傾きα2が最も大きくなる太陽電池セルであるが、各傾きα1、α2が最も大きくなる太陽電池セルは、これらに限られない。例えば、太陽電池セルC11の代わりにセル群G1の太陽電池セルC21、C31、C41またはC51を当てはめても上記と同様のことがいえる。また、太陽電池セルC16の代わりにセル群G3の太陽電池セルC26、C36、C46またはC56を当てはめても上記と同様のことがいえる。
次に、第2方向D2における太陽電池モジュール1の構造について、図9Aおよび図9Bを参照しながら説明する。
図9Aは、図6の(a)に示す太陽電池モジュール1をIX−IX線で切断した場合の断面の拡大図である。図9Bは、図9Aに示す太陽電池モジュール1のIXB部分の拡大図である。なお、図9Aおよび図9Bでは、配線、充填部材、保護部材等の図示が省略されている。
ここで、第2方向D2に並ぶ太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51の端点e3、e4のうち第2方向D2において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線、すなわち、太陽電池セルC11の端点e3と太陽電池セルC51の端点e4とを結ぶ直線を第2基準直線SL2と定義すると、図9Aに示すように、第2方向D2に並ぶ1列目の太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51は、第2基準直線SL2に沿って配置されている。パネル14は、第1方向D1から見た場合、少なくとも一部が湾曲状の形状を有している。また、太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51は、第1方向D1から見た場合、パネル14の湾曲形状に応じて湾曲状に変形している。例えば、太陽電池セルC11と太陽電池セルC51とは、第1方向D1から見て比較した場合、太陽電池セルの受光面すなわち表面11aが異なる方向を向いている。ただし、第2方向D2に並ぶ太陽電池セルの表面11aの向きのばらつきは、セル群G1〜G3間で比較した場合の各太陽電池セルの表面11aの向きのばらつきよりも小さい。
例えば、セル群G1のうち、太陽電池セルC11、C21、C31、C41およびC51は、第1方向D1から見た場合、当該太陽電池セルの表面11aが互いに異なる方向を向くように配置されているが、当該太陽電池セルの表面11aの向きのばらつきは、セル群G1〜G3間で比較した場合の各太陽電池セルの表面11aの向きのばらつきよりも小さい。
より具体的には、第2方向D2の一方端部(図9Aの紙面左方)に配置された太陽電池セルC11は、太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e3、e4(図9B参照)を結ぶ第3直線f3が、第2基準直線SL2に対して、傾きα3を有するように配置されている。この傾きα3は、第1の傾きα1および第2の傾きα2の少なくとも一方よりも小さい。また、第2方向D2の他方端部(図9Aの紙面右方)に配置された太陽電池セルC51は、太陽電池セルC51の裏面11bの両端点e3、e4を結ぶ第4直線f4が、第2基準直線SL2に対して、傾きα4を有するように配置されている。この傾きα4は、第1の傾きα1および第2の傾きα2の少なくとも一方よりも小さい。
なお、上記では第2方向D2に並ぶ太陽電池セルC11、C51を代表例に挙げて説明したが、太陽電池セルC11、C51の代わりに他の太陽電池セルC21、C31、C41を当てはめても上記と同様のことがいえる。また、上記ではセル群G1のうちの第2方向に並ぶ太陽電池セルC11、C51を代表例に挙げて説明したが、セル群G1の太陽電池に限られず、セル群G2またはG3の太陽電池セルにおいても同様のことがいえる。これにより、太陽電池モジュール1では、第2方向D2に隣り合う太陽電池セルが直列接続されていても、電流値の低下が起きにくい構造となっている。
[3.効果等]
本実施の形態の太陽電池モジュール1の効果を説明するため、先に比較例の太陽電池モジュールについて説明する。
図10は、比較例の太陽電池モジュール501における太陽電池セル511の接続例を模式的に示す図である。図10の(a)は、太陽電池モジュール501の平面図であり、図10の(b)は、太陽電池モジュール501を図10の(a)に示すXb−Xb線で切断した場合の断面図である。
図10の(a)に示すように、太陽電池モジュール501の複数の太陽電池セル511は、行列状に配置され、また、全ての太陽電池セル511が、破線で示す経路に沿って直列接続されている。
前述したように自動車200のルーフ16は曲がった形状を有しているので、図10の(b)に示すように、各太陽電池セル511は異なる方向を向いて配置される。そのため、各太陽電池セル511に入射される日射量が異なり、各太陽電池セル511で発生する電流値に差が生じてしまう。そのため、太陽電池モジュール501から出力される電流値が、最も小さな電流値に律速されてしまい、太陽電池モジュール501の発電量が低下する。
ここで、太陽電池モジュールの各セル群G1〜G3にて発生する電流値が、それぞれ電流値I、I、Iであるとして、比較例の太陽電池モジュール501および実施の形態の太陽電池モジュール1にて発電される電力を比べる。
比較例のように太陽電池セル511の全てが直列接続されている場合、太陽電池モジュール501から出力される電流値は、例えば各セル群G1〜G3にて発生する電流がI>I>Iの関係を有すると、電流値Iに律速される。各セル群G1、G2、G3の各太陽電池セルの構造が実質的に同一であり、かつ、電気的な特性が実質的に均等である場合は、各セル群G1、G2、G3の各電圧V、V、Vがほぼ等しく、各電圧がV=V=V=Vであると、セル群G1〜G3の合計電圧は3×Vとなり、太陽電池モジュール501の発電量である電力P0は、P0=I×3×Vとなる。
それに対し実施の形態のように、セル群G1〜G3内の各太陽電池セルが直列接続され、かつ、セル群G1〜G3の間の太陽電池セルが並列接続されている場合、太陽電池モジュール1から出力される合計の電流は、電流I、I、Iの足し算で表される。そのため、各セル群G1〜G3にて発生する電流がI>I>Iの関係を有していても、合計の電流値は電流値Iに律速されず、太陽電池モジュール1の発電量である電力P1は、P1=(I+I+I)×V(>I×3×V)となる。したがって、電力P1>電力P0となり、比較例よりも実施の形態の太陽電池モジュール1の電力が大きくなる。
本実施の形態に係る太陽電池モジュール1は、第1方向D1に沿って配置された複数の太陽電池セルC11〜C16を備える太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルのうち第1方向D1の一方端部に配置された一方の太陽電池セルC11と、複数の太陽電池セルのうち第1方向D1の他方端部に配置された他方の太陽電池セルC16とを備える。一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16は、第1方向D1と直交する第2方向D2から見た場合に、一方の太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第1直線f1と他方の太陽電池セルC16の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第2直線f2とが互いに交差するように配置され、かつ、電気的に並列接続されている。
このように、一方の太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第1直線f1、および、他方の太陽電池セルC16の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第2直線f2が互いに交差するように、太陽電池セルC11、C16が配置されている場合であっても、太陽電池セルC11、C16が電気的に並列接続されることで、相手の太陽電池セル(例えば太陽電池セルC16)の電流値に律速されて自身の太陽電池セル(例えば太陽電池セルC11)の電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
また、太陽電池モジュール1は、第2方向D2に沿って配置された複数の一方の太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51、C52、C42、C32、C22およびC12を有する一方のセル群G1と、第2方向D2に沿って配置された複数の他方の太陽電池セルC15、C25、C35、C45、C55、C56、C46、C36、C26およびC16を有する他方のセル群G3と、を備え、一方のセル群G1内にて隣り合う一方の太陽電池セルは、直列接続され、他方のセル群G3内にて隣り合う他方の太陽電池セルは、直列接続され、一方のセル群G1の一方の太陽電池セルおよび他方のセル群G3の他方の太陽電池セルは、電気的に並列接続されていてもよい。
このように、太陽電池セルC11を含む一方のセル群G1と、太陽電池セルC16を含む他方のセル群G3とが電気的に並列接続されることで、相手のセル群(例えばセル群G3)の電流値に律速されて自身のセル群(例えばセル群G1)の電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
また、セル群G1とセル群G3とを並列接続することで、セル群G1とセル群G3とを直列接続した場合に比べて、バイパスダイオードの数を減らすことができる。
また、第1方向D1に並ぶ太陽電池セルC11〜C16の端点e1、e2のうち第1方向D1において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線を第1基準直線SL1とした場合、一方の太陽電池セルC11は、上記第1直線f1が第1基準直線SL1に対して第1の傾きα1を有するように配置され、他方の太陽電池セルC16は、上記第2直線f2が第1基準直線SL1に対して第2の傾きα2を有するように配置され、第1の傾きα1および第2の傾きα2は、第1基準直線SL1を基準として、異なる回転方向に傾いていてもよい。
このように、一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16が、異なる回転方向に傾いている場合であっても、太陽電池セルC11、C16が電気的に並列接続されることで、相手の太陽電池セルの電流値に律速されて自身の太陽電池セルの電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
また、一方のセル群G1は、複数の一方の太陽電池セルのうち第2方向D2の一方端部に配置された太陽電池セルC11と、第2方向D2の他方端部に配置された太陽電池セルC51とを有し、第2方向D2に並ぶ太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51の端点e3、e4のうち第2方向D2において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線を第2基準直線SL2とした場合で、かつ、第1方向D1から見た場合に、当該一方端部に配置された太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e3、e4を結ぶ第3直線f3は、第2基準直線SL2に対して、第1の傾きα1および第2の傾きα2の少なくとも一方よりも小さな傾きα3で配置され、当該他方端部に配置された太陽電池セルの裏面11bの両端点e3、e4を結ぶ第4直線f4は、第2基準直線SL2に対して、第1の傾きα1および第2の傾きα2の少なくとも一方よりも小さな傾きα4で配置されていてもよい。
このように、第2方向D2に並ぶ太陽電池セルC11、C51が小さな傾きで配置されることで、太陽電池セルC11、C51の電流値の差を、第1方向D1に並ぶ太陽電池セルC11、C16の電流値の差よりも小さくすることができる。これにより、セル群G1内において、相手の太陽電池セル(例えば太陽電池セルC51)の電流値に律速されて自身の太陽電池セル(例えば太陽電池セルC11)の電流値が低下することを抑制し、かつ、セル群G1、G3間でも自身の太陽電池セルの電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
また、一方のセル群G1の太陽電池セルの数は、他方のセル群G3の太陽電池セルの数と同じであってもよい。
この構成によれば、セル群G1の電圧およびセル群G3の電圧がほぼ等しくなり、並列することが可能となる。
また、太陽電池モジュール1は、さらに、複数の太陽電池セルを内包する板状のパネル14を備え、パネル14は、第2方向D2から見た場合に、少なくとも一部が湾曲状の形状を有していてもよい。
このように、パネル14が湾曲状の形状を有し、上記第1直線f1および上記第2直線f2が互いに交差するように太陽電池セルC11、C16が設けられている場合であっても、太陽電池セルC11、C16が電気的に並列接続されことで、相手の太陽電池セルの電流値に律速されて自身の太陽電池セルの電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
[4.実施の形態の変形例]
次に、実施の形態の変形例に係る太陽電池モジュール1について、図11を参照しながら説明する。変形例では、太陽電池モジュール1が、6つのセル群G1〜G6を備えている例について説明する。
図11は、変形例の太陽電池モジュール1の太陽電池セルの接続例を模式的に示す図である。図11の(a)は、変形例の太陽電池モジュール1の平面図であり、図11の(b)は、変形例の太陽電池モジュール1を図11の(a)に示すXIb−XIb線で切断した場合の断面図である。なお、図11の(b)では、配線、充填部材、保護部材等の図示が省略されている。
図11の(a)に示すように、太陽電池モジュール1は、パネル14内に行列状に配置された複数の太陽電池セルC11〜C56を有している。図11の(a)における破線は、各太陽電池セルの接続経路を示している。
太陽電池モジュール1は、第1方向D1に順に配置されたセル群G1、G2、G4、G5およびG6を有している。各セル群G1〜G6は、複数の太陽電池セルのグループによって構成されている。各セル群G1〜G6の太陽電池セルの数は、同じである。セル群G1〜G6は、電気的に並列接続されている。また、各セル群G1〜G6内にて隣り合う太陽電池セルは、直列接続されている。
一方のセル群G1は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC11、C21、C31、C41およびC51によって構成されている。例えば、セル群G1内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC31、C41は、タブ配線20aによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
セル群G2は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC12、C22、C32、C42およびC52によって構成されている。例えば、セル群G2内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC32、C42は、タブ配線20bによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
セル群G3は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC13、C23、C33、C43およびC53によって構成されている。例えば、セル群G3内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC33、C43は、タブ配線20cによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
セル群G4は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC14、C24、C34、C44およびC54によって構成されている。例えば、セル群G4内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC34、C44は、タブ配線20dによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
セル群G5は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC15、C25、C35、C45およびC55によって構成されている。例えば、セル群G5内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC35、C45は、タブ配線20eによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
他方のセル群G6は、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC16、C26、C36、C46およびC56によって構成されている。例えば、セル群G6内にて第2方向D2に隣り合う太陽電池セルC36、C46は、タブ配線20fによって直列接続され、わたり配線30a、30bのそれぞれに電気的に接続されている。
このように、変形例の太陽電池モジュール1も、直列接続されている太陽電池セルおよび並列接続されている太陽電池セルの両方の接続構造を有している。
図11の(b)に示すように、太陽電池セルC11〜C16は、パネル14内に配置されている。パネル14は、湾曲状の形状を有している。例えば、セル群G1の太陽電池セルとセル群G6の太陽電池セルとは、第2方向D2から見て比較した場合、太陽電池セルの受光面すなわち表面11aが異なる方向を向いている。
より具体的には、図8Aと同様に、一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16は、第2方向D2から見た場合に、一方の太陽電池セルC11の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第1直線f1と他方の太陽電池セルC16の裏面11bの両端点e1、e2を結ぶ第2直線f2とが互いに交差するように配置されている。
また、第1の傾きα1および第2の傾きα2は、第1基準直線SL1を基準として、異なる回転方向に傾いている。具体的には、第1の傾きα1は、第1基準直線SL1に対して反時計回りに傾き、第2の傾きα2は、第1基準直線SL1に対して時計回りに傾いている。
変形例においても、一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16は、上記第1直線f1と上記第2直線f2とが互いに交差するように配置され、かつ、電気的に並列接続されている。
このように、第1直線f1と第2直線f2とが互いに交差するように一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16が配置されている場合であっても、太陽電池セルC11、C16が電気的に並列接続されることで、相手の太陽電池セルの電流値に律速されて自身の太陽電池セルの電流値が低下することを抑制できる。これにより、太陽電池モジュール1の発電量が低下することを抑制できる。
(その他の実施の形態)
以上、本発明に係る太陽電池モジュール1について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。
例えば、実施の形態に係る太陽電池モジュール1が2つのセル群G1およびG2によって構成されていてもよい。具体的には、一方のセル群G1が、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC11、C21、C31、C41、C51、C52、C42、C32、C22、C12、C13、C23、C33、C43およびC53で構成され、他方のセル群G2が、以下の順で直列接続された複数の太陽電池セルC54、C44、C34、C24、C14、C15、C25、C35、C45、C55、C56、C46、C36、C26およびC16で構成され、一方のセル群G1および他方のセル群G2が電気的に並列接続されていてもよい。
例えば、実施の形態に係る太陽電池モジュール1において、セル群G2は、わたり配線のノードn1、n2のそれぞれに接続され、セル群G3は、わたり配線のノードn3、n4のそれぞれに接続されている(図7参照)。この場合、太陽電池モジュール1の電力の出力側には、セル群G1〜G3にて発生した電流が流れるので、ノードn3またはn4にて用いられる配線は、ノードn1またはn2にて用いられる配線よりも配線抵抗が低い部材であってもよい。
例えば、実施の形態では、第1直線f1および第2直線f2のそれぞれを太陽電池セルの裏面11bの両端点e1、e2に基づいて定義したが、それに限られない。太陽電池セルの裏面11bおよび表面11aは互いに平行なので、第1直線f1および第2直線f2のそれぞれを、太陽電池セルの表面11aの両端点に基づいて定義しても実質的に同じである。すなわち上記実施の形態において、一方の太陽電池セルC11および他方の太陽電池セルC16が、第2方向D2から見た場合に、一方の太陽電池セルC11の表面11aの両端点を結ぶ第1直線と他方の太陽電池セルC16の表面11aの両端点を結ぶ第2直線とが互いに交差するように配置されている場合も本発明に含まれる。
例えば、太陽電池モジュールは、移動体、例えば自動車(四輪車に限られず、二輪車、三輪車であってもよい)、自転車(電動アシスト自転車等)、電車、または船舶などに搭載されてもよい。自動車の例としては、車両駆動用のモーターを備えた電気またはハイブリッド自動車が挙げられる。
その他、上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1 太陽電池モジュール
11、C11〜C16、C21〜C26、C31〜C36、C41〜C46、C51〜C56 太陽電池セル
11b 裏面
14 パネル
15 枠体
16 ルーフ
20、20a、20b、20c、20d、20e、20f タブ配線
D1 第1方向
D2 第2方向
e1、e2、e3、e4 端点
f1 第1直線
f2 第2直線
f3 第3直線
f4 第4直線
G1、G2、G3、G4、G5、G6 セル群
n1、n2、n3、n4 ノード
SL1 第1基準直線
SL2 第2基準直線
α1、α2、α3、α4 傾き
θ1 角度

Claims (6)

  1. 第1方向に沿って配置された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、
    前記複数の太陽電池セルのうち前記第1方向の一方端部に配置された一方の太陽電池セルと、
    前記複数の太陽電池セルのうち前記第1方向の他方端部に配置された他方の太陽電池セルと、
    を備え、
    前記一方の太陽電池セルおよび前記他方の太陽電池セルは、前記第1方向と直交する第2方向から見た場合に、前記一方の太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第1直線と前記他方の太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第2直線とが互いに交差するように配置され、かつ、電気的に並列接続されている
    太陽電池モジュール。
  2. 前記第2方向に沿って配置された複数の前記一方の太陽電池セルを有する一方のセル群と、
    前記第2方向に沿って配置された複数の前記他方の太陽電池セルを有する他方のセル群と、
    を備え、
    前記一方のセル群内にて隣り合う前記一方の太陽電池セルは、直列接続され、
    前記他方のセル群内にて隣り合う前記他方の太陽電池セルは、直列接続され、
    前記一方のセル群の前記一方の太陽電池セルおよび前記他方のセル群の前記他方の太陽電池セルは、電気的に並列接続されている
    請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記第1方向に並ぶ前記太陽電池セルの端点のうち前記第1方向において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線を第1基準直線とした場合、
    前記一方の太陽電池セルは、前記第1直線が前記第1基準直線に対して第1の傾きを有するように配置され、
    前記他方の太陽電池セルは、前記第2直線が前記第1基準直線に対して第2の傾きを有するように配置され、
    前記第1の傾きおよび前記第2の傾きは、前記第1基準直線を基準として、異なる回転方向に傾いている
    請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記一方のセル群は、複数の前記一方の太陽電池セルのうち前記第2方向の一方端部に配置された太陽電池セルと、前記第2方向の他方端部に配置された太陽電池セルとを有し、
    前記第2方向に並ぶ前記太陽電池セルの端点のうち前記第2方向において最外に位置する2つの端点を結ぶ直線を第2基準直線とした場合で、かつ、
    前記第1方向から見た場合に、当該一方端部に配置された太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第3直線は、前記第2基準直線に対して、前記第1の傾きおよび前記第2の傾きの少なくとも一方よりも小さな傾きで配置され、
    当該他方端部に配置された太陽電池セルの裏面の両端点を結ぶ第4直線は、前記第2基準直線に対して、前記第1の傾きおよび前記第2の傾きの少なくとも一方よりも小さな傾きで配置されている
    請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記一方のセル群の前記太陽電池セルの数は、前記他方のセル群の前記太陽電池セルの数と同じである
    請求項2〜4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  6. さらに、前記複数の太陽電池セルを内包する板状のパネルを備え、
    前記パネルは、前記第2方向から見た場合に、少なくとも一部が湾曲状の形状を有している
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
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