JP2021132233A - Solar cell module and solar power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態は、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。 The embodiment relates to a solar cell module and a photovoltaic power generation system.
高効率な太陽電池として多接合型(タンデム)太陽電池がある。波長帯毎に効率の良いセルを用いることができるため、単接合よりも高効率が期待される。CIGSを始めとしたカルコパイライト太陽電池は効率が高いことが知られており、ワイドギャップ化をすることによりトップセル候補となりうる。しかしながら、バンドギャップの異なる太陽電池を接合させたモジュールにおいて、接続方法の検討は十分にされていない。 There is a multi-junction (tandem) solar cell as a highly efficient solar cell. Since an efficient cell can be used for each wavelength band, higher efficiency is expected than that of a single junction. Chalcopyrite solar cells such as CIGS are known to have high efficiency, and can be candidates for top cells by widening the gap. However, in modules in which solar cells having different band gaps are joined, the connection method has not been sufficiently studied.
実施形態は、変換効率を向上させた太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。 The embodiment provides a solar cell module and a photovoltaic power generation system with improved conversion efficiency.
実施形態の太陽電池モジュールは、複数の第1太陽電池セルを含んだ複数の第1サブモジュールを有する第1太陽電池パネルと、第1太陽電池パネルと積層し、複数の第2太陽電池セルを含んだ複数の第2サブモジュールを有する第2太陽電池パネルを有し、第1太陽電池パネルは、光入射側に存在し、第1太陽電池パネルと第2太陽電池パネルは電気的に直列に接続し、複数の第1サブモジュールは、バスバーで電気的に接続され、複数の第2サブモジュールは、バスバーで電気的に接続され、第1太陽電池パネルは、1系統の電力出力端子を有し、第2太陽電池パネルは、1系統の電力出力端子を有する。複数の第2太陽電池セルは、結晶Si、多結晶Si又はペロブスカイト型化合物を用いた光吸収層を有する。 In the solar cell module of the embodiment, a first solar cell panel having a plurality of first submodules including a plurality of first solar cell cells and a first solar cell panel are laminated to form a plurality of second solar cell cells. It has a second solar cell panel having a plurality of second submodules including, the first solar cell panel exists on the light incident side, and the first solar cell panel and the second solar cell panel are electrically connected in series. Connected, the plurality of first submodules are electrically connected by a bus bar, the plurality of second submodules are electrically connected by a bus bar, and the first solar cell panel has one power output terminal. However, the second solar cell panel has one power output terminal. The plurality of second solar cells have a light absorption layer using crystalline Si, polycrystalline Si, or a perovskite-type compound.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。図中の符号は、重複するものについては一部省略している。
(第1実施形態)
第1実施形態の太陽電池モジュールは、2以上の太陽電池パネルを積層させた構造を有する。2つ以上の太陽電池パネルは電気的に並列に接続されている。図1の斜視概念図に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール100は、第1太陽電池パネル10と、第2太陽電池パネル20とを有する。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、第3方向に積層されている。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、電気的に並列に接続される。太陽電池モジュール100の奥行方向を第1方向、太陽電池モジュール100の幅方向を第2方向とする。第1方向と第2方向は交差又は直交し、第1方向と第2方向を含む面は、太陽電池モジュール100のパネル面と並行である。第3方向は、第1方向と直交し、第2方向と直交する。実施形態では、2つの太陽電池パネルを積層しているが3つ以上の太陽電池パネルを積層した太陽電池モジュールとしてもよい。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Some of the symbols in the figure are omitted.
(First Embodiment)
The solar cell module of the first embodiment has a structure in which two or more solar cell panels are laminated. Two or more solar panels are electrically connected in parallel. As shown in the perspective conceptual diagram of FIG. 1, the
(第1太陽電池パネル)
第1太陽電池パネル10は、太陽電池モジュール100のトップ側、つまり、光入射側に存在するパネルである。第1太陽電池パネル10は、ワイドバンドギャップな光吸収層を有する太陽電池セルを複数有する。ワイドバンドギャップな光吸収層としては、例えば、化合物半導体、ペロブスカイト型化合物、酸化物透明半導体、とアモルファスシリコンのうちのいずれか1種以上が挙げられる。実施形態の第1太陽電池パネル10は、単体でも変換効率に優れている。従って、実施形態の第1太陽電池パネル10は、他の太陽電池パネルと積層させずに、単体の太陽電池として用いることも好ましい。第1太陽電池パネル10は、複数の第1太陽電池セルを含んだ複数の第1サブモジュールを有する。
(1st solar cell panel)
The first
(第2太陽電池パネル)
第2太陽電池パネル20は、太陽電池モジュール100のボトム側、つまり、光入射側とは反対側に存在するパネルである。第2太陽電池パネル20は、第1太陽電池パネル10を通過した透過光で発電する太陽電池セルを複数有する。第2太陽電池パネル20は、複数の第2太陽電池セルを含んだ複数の第2サブモジュールを有する。
(Second solar panel)
The second
第2太陽電池パネル20の第2太陽電池セルは、多結晶Si、単結晶Si又はペロブスカイト型化合物を光吸収層に有する。多結晶Si、単結晶Siやペロブスカイト型化合物の光吸収層のバンドギャップは、第1太陽電池セルの光吸収層よりもナローバンドギャップである。
The second solar cell of the second
第2太陽電池パネル20としては、PERC(Passivated Emitter and Rear Contact cell)型、PERL型(Passivated Emitter and Rear Locally diffusion cell)、PERT型(Passivated Emitter and Rear Totally diffusion cell)、バックコンタクト型(Interdigitated Back Contact cell)やヘテロ接合型(HIT)の太陽電池セルを用いたパネルが挙げられる。
The second
第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20が発電した電力は、変換されて蓄電されたり、送電されたり、消費されたりする。第1太陽電池パネル10が発電する電力も第2太陽電池パネル20が発電する電力も、蓄電、送電、消費のためには発電した電力を電力変換装置(コンバーター)で変換する必要がある。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20とで、それぞれ別のコンバーターで変換すると、2系統のコンバーターが必要となる。コンバーター数の増加によって発電コストが増加してしまう。従って、太陽電池モジュール100は、積層されるパネル数が2以上であっても、各パネルは電気的に並列に接続されていることから1系統のみの電力出力端子を有する。変換効率が向上しても発電コストが高くなると、多接合化によって変換効率が向上しても、投資資金の回収の観点からは好ましくない。
The electric power generated by the first
第2太陽電池パネル20は、図2の模式図に示すように、第2太陽電池セル21を含んだ第2サブモジュール21Aを複数有する。第2サブモジュール21Aに含まれる第2太陽電池セル21は、第1方向に並び、電気的に直列に接続している。第2サブモジュール21Aに含まれる第2太陽電池セル21は、電気的に直列に接続している。複数の第2サブモジュール21Aは、第2方向に複数列存在し、並んでいる。複数の第2サブモジュール21Aは、電気的に直列に接続している。第2サブモジュール21Aの一つを破線で囲っている。第2太陽電池パネル20は、四角形などの多角形の第2太陽電池セル21が第1方向に電気的に直列に接続した第2サブモジュール21Aが第2方向に複数列並び、すべての第2太陽電池セル21が電気的に直列に接続した形態が一般的である。なお、第2太陽電池セル21の形状は、多角形の直線部分や頂点部分が曲線形状となった形状でもよい。第2太陽電池セル21を連結する細線は、第2太陽電池セル21を直列に接続する電気配線である。この第2太陽電池パネル20に第1太陽電池パネル10を重ね合わせ、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の出力電圧をそろえ、かつ、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の総発電量を大きくする構造が必要である。複数の太陽電池パネルを電気的に並列に接続した場合、並列接続による出力電圧は最も低い電圧になる。そこで、電気的に並列に接続する太陽電池パネルの出力電圧差は、可能な限り小さい方が好ましい。
As shown in the schematic diagram of FIG. 2, the second
図3の模式図に第1太陽電池パネル10の模式図を示す。第1太陽電池パネル10は、第1の太陽電池セル11を含んだ第1サブモジュール11Aを有する。第1サブモジュール11Aの一つを破線で囲っている。図4に図3の模式図に示す第1太陽電池パネル10を回路的に示した模式図を示す。第1太陽電池パネル10の複数の第1太陽電池セル11は、第2太陽電池パネル20の第2太陽電池セル21とは異なり第1方向を長手方向とする構造を有する。図3、図4の模式図において、第1太陽電池セル11を連結する細線は、第1太陽電池セル21を直列に接続する電気配線である。また、図3、図4の模式図において、第1太陽電池セル11を連結する太線は、第1太陽電池セル21を並列に接続する電気配線である。図3、4では、4つの第1太陽電池セル11が直列に接続した第1サブモジュール11Aを4つ並列に接続した構成である。図3、4の模式図では、第1サブモジュール11Aの電気極性が互い違いになるように第1太陽電池セル11が配置されているが、第1サブモジュール11Aの電気極性がそろうように第1太陽電池セル11を配置し、さらに、並列接続用の配線を設けてもよい。
The schematic diagram of FIG. 3 shows a schematic diagram of the first
第1太陽電池パネルの第1太陽電池セル11は、上部側と下部側の両電極を透明電極にする必要がある。透明電極は金属電極に比べて抵抗が大きい。すべての第1太陽電池セル11を第2方向に直列に接続すると1つのセルあたりの面積が大きくなり、透明電極の抵抗増加によって第1太陽電池パネル10の変換効率は低下してしまう。透明電極の抵抗を考慮して太陽電池セル11の第2方向の幅を調整し、これらをすべて直列に接続すると第2太陽電池パネル20との出力電圧が合わなくなってしまう。また、例えば、第1太陽電池パネル10が1つの太陽電池セルで構成されると第2太陽電池パネル10との出力電圧差が大きく異なってしまう。
In the first
そこで、第1太陽電池パネルの第1太陽電池セル11が第2方向に電気的に直列に接続した第1サブモジュール11Aを複数構成し、複数の第1サブモジュール11Aを第2方向に電気的に並列接続させた構造が好ましい。かかる構成を採用すると、第1太陽電池パネル10が変換効率の高い太陽電池セル11の接続形態を有しつつ、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の出力電圧を合わせることができる。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の出力電圧の差は、2.0V以下が好ましい。出力電圧の差が小さければ小さいほど、出力電圧差によるロスが少なく好ましい。従って、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の出力電圧の差は、1.5V以下や1.0V以下がより好ましく、0.5V以下がさらにより好ましい。第1太陽電池パネル10において、複数の第1サブモジュール11Aの並列数は、2以上10以下が好ましい。並列数が少ないと、1つの太陽電池セル11あたりの透明電極の面積が大きく、透明電極に起因する抵抗増加によって発電効率が低下してしまう。また、並列数が多すぎると、パネル中の太陽電池セル11の数が多くなり、配線等の非発電領域が増加して、発電効率が低下してしまう。
Therefore, a plurality of
ここで、光吸収層にVoc(開放電圧)が0.95VであるCGSS(Cu0.95GaSe1.95S0.05)を用いた第1太陽電池パネル10と、光吸収層にVocが0.66である多結晶Siを用いた第2太陽電池パネル20を積層させた太陽電池モジュール100を例に説明する。
Here, the first solar cell panel 10 using CGSS (Cu 0.95 GaSe 1.95 S 0.05 ) having a Voc (open circuit voltage) of 0.95 V in the light absorption layer and the Voc in the light absorption layer. A
光吸収層にSiを用いた第2太陽電池セル21は、1列に10のセルが電気的に直列に接続した第2サブモジュール21Aを有し、この第2サブモジュール21Aが6列並び、すべて電気的に直列にしたパネルとする。かかる第2太陽電池セル21のVocは0.66Vである。0.66Vのセルが60個直列に接続しているため第2太陽電池パネル20のVocは39.6V(単体値、パネルを載せた後のVocはで37.8Vに減少)となる。一方、光吸収層にCGSSを用いた第1太陽電池セル11のVocは、0.95である。第2太陽電池パネルのVoc39.6Vに合わせるために、第1太陽電池セル11を41列直列で接続することが好ましい。0.95Vを41直列接続すると、第1太陽電池セル11のVocは39.9Vとなる。このようなパネルは、第1方向及び第2方向いずれも1m程度の大きさがあり、例えば、パネルを第2方向に41分割すると、第1太陽電池セル11の面積は、非常に大きい。そこで、41直列の構造を並列させる。並列数は、2以上10以下である。一般的にはトップパネルを載せたときのボトムパネルのVoc、FFなどを鑑みて、最大出力時のVocの差が小さくなるように設定した方が良い。
The second
(第2実施形態)
第2実施形態の太陽電池モジュールは、2以上の太陽電池パネルを積層させた構造を有する。2つ以上の太陽電池パネルは電気的に並列に接続されている。図5の斜視概念図に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール101は、第1太陽電池パネル10と、第2太陽電池パネル20とを有する。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、第3方向に積層されている。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、電気的に並列に接続される。第1太陽電池パネル10には、第1太陽電池パネル10中の第1太陽電池セルを並列に接続するバスバー12を有する。バスバー12を有すること以外は、第1実施形態の太陽電池モジュール100と第2実施形態の太陽電池モジュール101は共通する。第1実施形態と第2実施形態で共通する説明については省略する。
(Second Embodiment)
The solar cell module of the second embodiment has a structure in which two or more solar cell panels are laminated. Two or more solar panels are electrically connected in parallel. As shown in the perspective conceptual diagram of FIG. 5, the
(バスバー)
バスバー12は、複数の第1サブモジュール11Aを第2方向に並列接続させる金属板である。図6の模式図に第2実施形態の第1太陽電池パネル10の模式図を示す。バスバー12は第1方向に延びる金属配線である。バスバー12は、第1太陽電池パネル10の第2方向に並んで配置される。バスバー12は、第1太陽電池パネル10の両端と、複数の第1サブモジュール11Aの間に配置される。バスバー12に使用される金属は特に限定されるものではない。例えば、バスバー12は、Al、Cu、Au、Ag、MoとWなどのうちのいずれか1種以上の金属を含む配線であることが好ましい。バスバー12の幅は、1mm以上6mm以下が好ましい。バスバー12が細すぎると高抵抗になり電流回収がうまくできにくくなり好ましくない。また、バスバー12が設けられた部分は非発電領域である。そのため、バスバー12の配線が太すぎると発電量が低下してしまうため好ましくない。また、バスバー12の高さは、特に制限は無いが、高すぎると配線しにくくなるため2mm以下や1mm以下であることが好ましい。バスバー12の高さなど、太陽電池モジュールの分析は、上面観察及び断面観察によって行える。必要に応じて元素分析を行う。
(Busbar)
The
図7に、太陽電池モジュール100の断面模式図を示す。図7の模式図には、第1太陽電池セル11を有する第1太陽電池パネル10と第2太陽電池セル21を有する第2太陽電池パネル20が存在する。図7の模式図に示す第1太陽電池パネル10は、バスバー12と、基板13、第1電極14、光吸収層15、バッファー層16、第2電極17を含む複数の第1太陽電池セル11を含む。図7では、バスバー12は、第1電極14と物理的に接した形態であるが、第2電極17と接した形態でもよい。P1、P2、P3は、パターン1、2、3による切断の側面を表している。図7は、サブストレート型の基板構成を例示しているが、第1太陽電池パネル10は、スーパーストレート型の基板構成を採用してもよい。スーパーストレート型の基板構成を採用すると、基板13が受光面側の強化ガラスを担うことができ、太陽電池パネル100の軽量化につながる。サブストレート型の基板構成であれば、作製後に、必要に応じて樹脂被覆し、反転させて第2太陽電池パネル20と積層してもよい。
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the
図7は、(A)、(B)、(C)、(D)、(E)と(F)の6パターンの模式図を表している。図7(A)は、第1電極14上にバスバー12を設けた形態であり、第1電極14は、バスバー13と基板13の間に存在する。
FIG. 7 shows a schematic diagram of six patterns (A), (B), (C), (D), (E) and (F). FIG. 7A shows a form in which the
図7(B)は、第2電極17上にバスバー13を設けた形態であり、第2電極17は、バスバー12と光吸収層15の間に存在する。
FIG. 7B shows a form in which the
図7(C)は、基板13上にバスバー12を設けた形態であり、バスバー12は、基板13と第1電極14の間に存在する。図7(C)の模式図のバスバー12の両端には、P4の切断側面が存在している。バスバー12と第2電極17が並列な配線でもよければ、P4の切断断面を形成しなくてもよい。図7(A)、(B)と(C)の模式図に示す形態においてもバスバー12を中心に第1サブモジュール11Aの極性が互い違いになるように、第1太陽電池セル11は対称に配置されている。
FIG. 7C shows a form in which the
図7(D)は、図左側の第1電極14上と、図右側の第2電極17上にバスバー12をそれぞれ1本ずつ設けた形態である。2つのバスバー12は、第3方向に少なくとも一部重なっている。第1電極14上のバスバー12の極性と第2電極17上のバスバー12の極性は、異なる。絶縁膜18は、樹脂やSiO2等であり、2つのバスバー12を絶縁している。
FIG. 7D shows a form in which one
図7(E)は、図左側の第1電極14上と、絶縁膜18上にバスバー12をそれぞれ1本ずつ設けた形態である。絶縁膜18上のバスバー12は、図右側の第1電極14と接続している。2つのバスバー12は、第3方向に少なくとも一部重なっている。第1電極14上のバスバー12の極性と絶縁膜18上のバスバー12は、異なる極性である。
FIG. 7 (E) shows a form in which one
図7(F)は、図左側の第1電極14上と、図右側の第1電極14上にバスバー12をそれぞれ1本ずつ設けた形態である。2つのバスバー12は、第2方向に並んで配置されている。図左側の第1電極14上のバスバー12の極性と図右側の第1電極14上のバスバー12の極性は、異なる。図7(D)、(E)と(F)の模式図に示す形態では、第1サブモジュール11Aの極性が揃うように、第1太陽電池セル11の極性が同一方向になるように配置される。また、図7においては、第1太陽電池セル11が露出しているが、これを例えば樹脂で被覆することが好ましい。
FIG. 7F shows a form in which one
(基板)
実施形態の基板13としては、ソーダライムガラスを用いることが望ましく、石英、白板ガラス、化学強化ガラスなどガラス全般あるいはポリイミド、アクリル等の樹脂を用いることもできる。
(substrate)
As the
(第1電極)
実施形態の第1電極14は、第1太陽電池セル10の電極である。第1電極14は、例えば、基板13上に形成された半導体膜を含む透明電極である。第1電極14は、基板13と光吸収層15の間に存在する。第1電極14には、薄い金属膜が含まれていてもよい。第1電極14としては、酸化インジウムスズ(ITO:Indium−Tin Oxide)を少なくとも含む半導体膜を用いることができる。光吸収層15側のITO上には、SnO2、TiO2、キャリアドープされたZnO:Ga、ZnO:Alなどの酸化物を含む層を積層してもよい。基板13側から光吸収層15側にITOとSnO2を積層したものでもよいし、基板13側から光吸収層15側にITO、SnO2とTiO2を積層したものなどでもよい。第1電極14の光吸収層と接する層は、ITO、SnO2とTiO2のうちのいずれかの酸化物層であることが好ましい。また、基板13とITOの間にSiO2等の酸化物を含む層をさらに設けても良い。第1電極14は基板13にスパッタするなどして製膜することができる。第1電極14の膜厚は、例えば、100nm以上1000nm以下である。実施形態の太陽電池を多接合型の太陽電池に用いる場合は、実施形態の太陽電池はトップセル側やミドルセル側に存在して、第1電極14は透光性のある半導体膜であることが好ましい。
(1st electrode)
The
(光吸収層)
実施形態の光吸収層15は、化合物半導体、ペロブスカイト型化合物、酸化物透明半導体とアモルファスシリコンのうちのいずれか1種以上の層である。光吸収層15は、バッファー層16とpn接合を形成する層である。光吸収層15がp型であれば、バッファー層はn型であり、光吸収層15がn型であれば、バッファー層16はp型である。光吸収層15は、第1電極14とバッファー層16との間に存在する。光吸収層15がホモ接合型である場合、バッファー層16を省略してもよい。
(Light absorption layer)
The
光吸収層15は、例えばCu(In,Ga)Se2やCuInTe2、CuGaSe2、Cu(In,Al)Se2,Cu(Al,Ga)(S,Se)2、CuGa(S,Se)2,Ag(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(S,Se)2といったカルコパイライト構造を有する化合物半導体層やCdTe、(Cd,Zn,Mg)(Te,Se,S)や(In,Ga)2(S,Se,Te)3などの化合物半導体層を光吸収層として用いることができる。また、化合物半導体層としては、他にもCZTS(Cu2ZnSnS4)で表されるケステライト構造又はスタンナイト構造を有する化合物半導体層やCdTe層なども挙げられる。光吸収層15の膜厚は、例えば、800nm以上3000nm以下である。
The
光吸収層15は、Cu2Oなどの酸化物透明半導体を用いることが好ましい。
It is preferable to use an oxide transparent semiconductor such as Cu 2 O for the
元素の組み合わせにより、バンドギャップの大きさを目的とする値に調節しやすくすることができる。目的とするバンドギャップの値とは、例えば1.0eV以上2.7eV以下である。 Depending on the combination of elements, the size of the bandgap can be easily adjusted to the desired value. The target band gap value is, for example, 1.0 eV or more and 2.7 eV or less.
トップセル側の光吸収層15のバンドギャップを広げることで、ボトムセル側の第2太陽電池での発電量が増加する観点からトップセル側の光吸収層15のバンドギャップ値は大きいことが好ましい。より大きなバンドギャップを有する光吸収層15としては、Cu2O、(Cd,Zn,Mg)(Te,Se,S)や(In,Ga)2(S,Se,Te)3などが光吸収層15に好適である。
It is preferable that the bandgap value of the
光吸収層15は、他にも、CH3NH3PbX3(Xは少なくとも1種類以上のハロゲン)で表されるペロブスカイト型化合物やアモルファスシリコンの層を用いることができる。
As the
(バッファー層)
実施形態のバッファー層16は、n型又はp型の半導体層である。バッファー層16は、光吸収層15と第2電極17との間に存在する。バッファー層16は、光吸収層15の第1電極14側を向いた面とは反対側の面と物理的に接した層である。そして、バッファー層16は、光吸収層15とヘテロ接合する層である。バッファー層16は、高い開放電圧の太陽電池セルを得ることのできるようにフェルミ準位が制御されたn型半導体又はp型半導体が好ましい。
(Buffer layer)
The buffer layer 16 of the embodiment is an n-type or p-type semiconductor layer. The buffer layer 16 exists between the
光吸収層15がカルコパイライト型化合物、ケステライト型化合物又はスタナイト型化合物である場合、バッファー層16は、例えば、Zn1−yMyO1−xSx、Zn1−y−zMgzMyO、ZnO1−xSx、Zn1−zMgzO(MはB、Al、In及びGaからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素)や、CdSなどを用いることができる。バッファー層16の厚さは、2nm以上800nm以下であることが好ましい。バッファー層16は、例えば、スパッタやCBD(化学溶液析出法)によって製膜される。バッファー層16をCBDで製膜する場合、例えば、水溶液中で金属塩(例えばCdSO4)、硫化物(チオウレア)と錯化剤(アンモニア)を化学反応により、光吸収層15上に形成できる。光吸収層15にCuGaSe2層、AgGaSe2層、CuGaAlSe2層、CuGa(Se,S)2層などIIIb族元素にInを含まないカルコパイライト型化合物を用いた場合、バッファー層16としては、CdSが好ましい。
When the
光吸収層15がCdTeである場合、バッファー層16は、例えば、n型のCdSが好ましい。
When the
光吸収層15がペロブスカイト型化合物である場合、バッファー層16は、いわゆるコンパクト層と呼ばれるn型の層である。コンパクト層としては、酸化チタン、酸化亜鉛と酸化ガリウムなどの中から選ばれる1種以上の酸化物の層であることが好ましい。
When the
光吸収層15がアモルファスシリコンである場合、バッファー層16は、ワイドギャップであり、プロセス上形成しやすい点からa―SiC:Hなどが好ましい。
When the
(酸化物層)
実施形態の酸化物層は、バッファー層16と第2電極17の間に設けることが好ましい薄膜である。酸化物層は、Zn1−xMgxO、ZnO1−ySyとZn1−xMgxO1−ySy(0≦x,y<1)のいずれかの化合物を含む薄膜である。酸化物層は、第2電極17側を向いたバッファー層16の面のすべてを覆っていない形態でもよい。例えば、第2電極17側のバッファー層16の面の50%を覆っていればよい。ほかの候補として、AlOZ、SiOZ、SiNZやウルツ型のAlNやGaN、BeOなども挙げられる。酸化物層の体積抵抗率は、1Ωcm以上であると光吸収層15内に存在する可能性のある低抵抗成分に由来するリーク電流を抑えることが可能になるという利点がある。なお、実施形態では、酸化物層を省略することができる。これらの酸化物層は、酸化物粒子層であり、酸化物層中には多数の空隙を有することが好ましい。中間層は、上記の化合物や物性に限定されるものではなく、太陽電池の変換効率向上等に寄与する層であればよい。中間層は、物性の異なる複数の層であってもよい。
(Oxide layer)
The oxide layer of the embodiment is a thin film preferably provided between the buffer layer 16 and the second electrode 17. The oxide layer is a thin film containing any compound of Zn 1-x Mg x O, ZnO 1-y S y and Zn 1-x Mg x O 1-y S y (0 ≦ x, y <1). be. The oxide layer may be in a form that does not cover all the surfaces of the buffer layer 16 facing the second electrode 17 side. For example, it may cover 50% of the surface of the buffer layer 16 on the second electrode 17 side. As another candidate, AlO Z, SiO Z, SiN Z and wurtzite-type AlN and GaN, also include such BeO. When the volume resistivity of the oxide layer is 1 Ωcm or more, there is an advantage that the leakage current derived from the low resistance component that may exist in the
(第2電極)
実施形態の第2電極17は太陽光のような光を透過し尚且つ導電性を有する電極膜である。第2電極17は、中間層やバッファー層16の光吸収層15側を向いた面とは反対側の面と物理的に接している。第2電極17と第1電極14の間に、接合した光吸収層15とバッファー層16が存在する。第2電極17は、例えば、Ar雰囲気中でスパッタリングを行なって製膜される。第2電極17は、例えば、アルミナ(Al2O3)を2wt%含有したZnOターゲットを用いたZnO:Al或いはジボランまたはトリエチルボロンからのBをドーパントとしたZnO:Bを用いることができる。
(2nd electrode)
The second electrode 17 of the embodiment is an electrode film that transmits light such as sunlight and has conductivity. The second electrode 17 is physically in contact with the surface of the intermediate layer and the buffer layer 16 opposite to the surface facing the
(第3電極)
実施形態の第3電極は、第1太陽電池セル11の電極であって、第2電極上の光吸収層15側とは反対側に形成された金属膜である。第3電極としては、NiやAl等の導電性の金属膜を用いることができる。第3電極の膜厚は、例えば、200nm以上2000nm以下である。また、第2電極17の抵抗値が低く、直列抵抗成分が無視できるほどの場合等には、第3電極を省いても構わない。
(3rd electrode)
The third electrode of the embodiment is an electrode of the first
(反射防止膜)
実施形態の反射防止膜は、光吸収層15へ光を導入しやすくするための膜であって、第2電極17上又は第3電極上の光吸収層15側とは反対側に形成されている。反射防止膜としては、例えば、MgF2やSiO2を用いることが望ましい。なお、実施形態において、反射防止膜を省くことができる。各層の屈折率に応じて膜厚を調整する必要があるが、70−130nm(好ましくは80−120nm)蒸着することが好ましい。
(Anti-reflective coating)
The antireflection film of the embodiment is a film for facilitating the introduction of light into the
第1太陽電池セル11の作製方法とパターン1、2、3による切断の側面P1、P2,P3について簡単に説明する。基板13上に、第1電極14を製膜し、第1電極14にスクライブを行い、P1の断面が形成される。続いて、光吸収層15、バッファー層16を製膜する。光吸収層15は、P1の断面にも形成される。光吸収層15とバッファー層16にスクライブを行いP2の断面が形成される。続いて、バッファー層16上に第2電極17を形成する。第2電極17は、P2の断面にも形成される。そして、光吸収層15、バッファー層16と第2電極17にスクライブを行うと、P3の断面が形成される。そして、直列に接続した第1太陽電池セル11を得る。バスバー12は、第1電極14の製膜前に基板上に形成してもよいし、P3の断面形成のスクライブ処理前後に形成してもよい。
The manufacturing method of the first
第1電極14及び第2電極17は両方とも光を透過させる透明電極であるため、金属膜の電極と比較すると抵抗が高い傾向がある。そのため、第1電極14及び第2電極17の面積が大きいと電極の高抵抗の影響が顕著になってしまう。太陽電池パネルは、小さいものでも1200mmx600mm程度であり、大きいものは、16000mmx1000mm程度ある。太陽電池パネル10は大面積であるため、直列接続させただけでは、第1太陽電池セル11の1つあたりの第1電極14及び第2電極17も同様に大面積となってしまう。実施形態では、第1サブモジュール11Aを電気的に並列に接続することで、1セルあたりの透明電極の面積もしくは1セルの幅(透明電極の幅)も小さくすることができる。透明電極の面積を小さくすると、その分、並列接続数も増加し、非発電領域が増加してしまう。そこで、透明電極の面積を小さくしすぎるのは好ましくない。また、セルで発電した電気は太陽電池セルの第2方向である幅方向(短手方向)を流れる。従って、透明電極の幅方向の距離を短くすることで透明電極の抵抗の影響を緩和することができる。これらのことから、第1電極14の幅、第2電極17の幅、又は、第1電極14及び第2電極17の幅は、3mm以上15mm以下が好ましく、3.3mm以上8mm以下がより好ましく、3.5mm以上8mm以下がより好ましい。なお、第1電極14の幅は、第1電極14の基板13を向く面の第2方向の距離である。同様に、第2電極17の幅は、第2電極17の基板13を向く面の第2方向の距離である。
Since both the
(第3実施形態)
第3実施形態の太陽電池モジュールは、2以上の太陽電池パネルを積層させた構造を有する。2つ以上の太陽電池パネルは電気的に並列に接続されている。図8の斜視概念図に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール102は、第1太陽電池パネル10と、第2太陽電池パネル20とを有する。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、第3方向に積層されている。第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20は、電気的に並列に接続される。第1太陽電池パネル10には、第1太陽電池パネル10中の第1太陽電池セルを並列に接続するバスバー12を有する。バスバー12の数及び位置以外は、第2実施形態の太陽電池モジュール101、と第2実施形態の太陽電池モジュール101は共通する。第1実施形態と第2実施形態で共通する説明については省略する。
(Third Embodiment)
The solar cell module of the third embodiment has a structure in which two or more solar cell panels are laminated. Two or more solar panels are electrically connected in parallel. As shown in the perspective conceptual diagram of FIG. 8, the
第1太陽電池パネル10のバスバー12と第2太陽電池セル21が重なると第2太陽電池セル21が受光する光量が減少してしまう。第2方向に並んだ第2太陽電池セル21の複数の第2サブモジュール21Aの間の領域である非発電領域上に第1サブモジュール11Aの間のバスバーが存在すると第2太陽電池セル21の受光量への影響が少なく好ましい。第2の太陽電池セル21は、すべて電気的に直列に接続されている。従って、1つのセルにおいてバスバー12によって受光量が低下すると全体的に出力電流が低下するため好ましくない。
When the
第1太陽電池パネル10の第1サブモジュール11Aの極性が互い違いであるとき、第2太陽電池セルの複数の第2サブモジュール21Aの列数をnとし、nの約数をmとするとき、バスバーの本数は、(n/m)+1であり、バスバー12は等間隔に配置されることが好ましい。バスバー12のうち2本は、第1太陽電池パネル10の第2方向の両端に存在する。残りの(n/m)−1本のバスバーは、図9の太陽電池モジュールの断面模式図に示すように、第2方向に並んだ第2太陽電池セル21の複数の第2サブモジュール21Aの間の領域である第2太陽電池パネル20の非発電領域上に存在することが好ましい。両端のバスバー12も第2太陽電池セル21が存在しない第2太陽電池パネル20の非発電領域上に存在することが好ましい。なお、バスバー12の数は、第1太陽電池パネル10の第1サブモジュール11Aの並列数によって必要な数が変わる。また、第1太陽電池パネル10の第1サブモジュール11Aの極性がすべて揃うように第1太陽電池セル11が配置されているとき、第2太陽電池セルの複数の第2サブモジュール21Aの列数をnとし、nの約数をmとするとき、バスバーの本数は、2(n/m)であり、バスバー12は等間隔に配置されることが好ましい。バスバー12のうち2本は、第1太陽電池パネル10の第2方向の両端に存在する。残りの2(n/m)−2本のバスバーは、第2方向に並んだ第2太陽電池セル21の複数の第2サブモジュール21Aの間の領域である第2太陽電池パネル20の非発電領域上に存在することが好ましい。なお、第1太陽電池パネル10の第2サブモジュール21Aの極性が一部揃うように第1太陽電池セル11が配置され、残りの第1サブモジュール11Aの極性が互い違いになるように第1太陽電池セル11が配置されているとき、バスバー12の本数は、(n/m)+1より多く、2(n/m)より少ない。両端のバスバー12も第2太陽電池セル21が存在しない第2太陽電池パネル20の非発電領域上に存在することが好ましい。これらの条件を満たすと、バスバー12は、すべて第2太陽電池セル21の非発電領域上に設けられるため、高効率な発電の観点から好ましい。第2太陽電池パネル20の非発電領域上にバスバー12が存在するとは、バスバー12を第3方向の第2太陽電池パネル20側に射影したときに、第2太陽電池セル21が存在しない領域と射影したバスバー12が重なった状態をいう。
When the polarities of the
第2太陽電池パネル20の非発電領域上にバスバー12が存在するとき、第2太陽電池パネル20の非発電領域上のバスバー12を第3方向の第2太陽電池パネル20側に射影したときの第2太陽電池セル21との重なり距離は少ない方が好ましい。前記のバスバー12と第2太陽電池セル21との重なり距離O1は、図9の“+Xmm”と表された方である。“−Ymm”と表された方は、前記のバスバー12と第2太陽電池セル21との重なりがなく、前記のバスバー12と第2太陽電池セル21との離間距離O2を表している。前記のバスバー12と第2太陽電池セル21との重なり距離は、0mm以上2mm以下が好ましく、0mm以上1mm以下が好ましい。重なり領域が0mmであるときと比べ、1mmでは第2太陽電池パネル20に垂直な光が入射したと仮定したとき、発電ロスが1%程度で済むため好ましい。
When the
(第4実施形態)
第4実施形態の太陽電池モジュールは、複数の第1太陽電池セルを含んだ複数の第1サブモジュールがバスバーで電気的に接続した第1太陽電池パネルと、第1太陽電池パネルと積層した第2太陽電池パネルを有する。2つの太陽電池パネルは、電気的に並列に接続されていることが好ましい。図10に第4実施形態の第1太陽電池パネル20の模式図を、図11に第4実施形態の第2太陽電池パネル20の模式図を示す。図10と図11のパネルは同じ大きさの長方形状である。第1サブモジュール11Aの長手方向は、第1サブモジュール11A中の第1太陽電池セルの長手方向と同じ方向である。
(Fourth Embodiment)
The solar cell module of the fourth embodiment has a first solar cell panel in which a plurality of first submodules including a plurality of first solar cell cells are electrically connected by a bus bar, and a first solar cell panel laminated with the first solar cell panel. 2 Has a solar cell panel. It is preferable that the two solar cell panels are electrically connected in parallel. FIG. 10 shows a schematic view of the first
図10の第1太陽電池パネル10には、第1方向を長手方向とする第1サブモジュール11A1と第2方向を長手方向とする第1サブモジュール11A2が配列している。第1サブモジュールの11Aの間と両端にはバスバー12が接続し、第1サブモジュールで発電した電力がバスバー12で取り出される構成となっている。なお、図10の模式図では、2つの第1サブモジュール11Aがバスバー12で電気的に並列に接続された組が複数示されている。2つの第1サブモジュール11Aとバスバー12が接続した複数の組が電気的に並列に接続した構成となっている。図10の模式図では、バスバー12間の電気的接続は図示していないが、バスバー12は、第2実施形態及び第3実施形態の太陽電池パネル10と同様に接続されている。第1サブモジュール11Aの向きや数などは、パネルの大きさや形状に応じて適宜選択することができる。
In the first
図11の第2太陽電池パネル20には、第1方向を長手方向とする第2サブモジュール21A1,21A2と第2方向を長手方向とする第2サブモジュール21A3が配列している。各サブモジュールの長手方向に第2太陽電池セル21が電気的に直列に接続(実線)している。第2サブモジュール21Aがすべて電気的に直列に接続した構成となっている。第2サブモジュール21Aの向きや数などは、パネルの大きさや形状に応じて適宜選択することができる。
In the second
第1太陽電池パネル10のバスバー12は、第2太陽電池パネル20の第2太陽電池セル21が設けられていない非発電領域上に存在する。サブモジュールの大きさや向きが揃っておらずバスバー12の向きが揃っていなくても、バスバー12が第2太陽電池セル21の影になりにくい。第2太陽電池パネル20の発電領域への光の到達を多くするように第1太陽電池パネル10を構成することができる。かかる構成においても、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の発電電圧を揃えて、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20を並列に低損失に接続することができる。
The
(第5実施形態)
第5実施形態の太陽電池モジュールは、複数の第1太陽電池セルを含んだ複数の第1サブモジュールがバスバーで電気的に接続した第1太陽電池パネルと、第1太陽電池パネルと積層した第2太陽電池パネルを有する。第5実施形態の太陽電池モジュールは、第4実施形態の太陽電池モジュールの変形例である。2つの太陽電池パネルは、電気的に並列に接続されていることが好ましい。図12に第5実施形態の第1太陽電池パネル20の模式図を、図13に第5実施形態の第2太陽電池パネル20の模式図を示す。図12と図13のパネルは同じ大きさの多角形の形状である。屋根などに太陽電池モジュールを配置する場合、配置する領域が長方形でない場合、本実施形態のモジュールを利用することで、太陽電池モジュールの設置面積を効率よく拡大することができる。
(Fifth Embodiment)
The solar cell module of the fifth embodiment has a first solar cell panel in which a plurality of first submodules including a plurality of first solar cell cells are electrically connected by a bus bar, and a first solar cell panel laminated with the first solar cell panel. 2 Has a solar cell panel. The solar cell module of the fifth embodiment is a modification of the solar cell module of the fourth embodiment. It is preferable that the two solar cell panels are electrically connected in parallel. FIG. 12 shows a schematic view of the first
第5実施形態の太陽電池モジュールは、パネルの形状とサブモジュールの配置又は構成が異なること以外は、第4実施形態の太陽電池モジュールと共通する。 The solar cell module of the fifth embodiment is common to the solar cell module of the fourth embodiment except that the shape of the panel and the arrangement or configuration of the submodules are different.
パネル形状が多角形であると、第4実施形態と同じようにサブモジュールを配置すると、サブモジュールがパネルから一部はみ出てしまうため、図12と図13の模式図に示すようにサブモジュールの配置と構成を変えている。 If the panel shape is polygonal, if the submodules are arranged as in the fourth embodiment, the submodules will partially protrude from the panel. Therefore, as shown in the schematic views of FIGS. 12 and 13, the submodules The arrangement and composition are changed.
図12の模式図に示す第1太陽電池パネル10では、図面の上側の第1サブモジュール11A1を図面下側に移動させることで、多角形の形状とサブモジュールの配置を合わせている。図12に示すように離れた第1サブモジュール11A1もバスバー12で電気的に接続してもよい。
In the first
図13の模式図に示す第2太陽電池パネル20では、図面の上側の3つの太陽電池セル21で構成される第2サブモジュール除去し、図面下側の3つの第2サブモジュール21A3にそれぞれ1つの太陽電池セル21が追加されるように再構成した形態である。
In the second
図12と図13の太陽電池パネルを重ね合わせても第4実施形態と同様に第1太陽電池パネル10のバスバー12は、第2太陽電池パネル20の第2太陽電池セル20が設けられていない非発電領域上に存在する。サブモジュールの大きさや向きが揃っておらずバスバー12の向きが揃っていなくても、バスバー12が第2太陽電池セル21の影になりにくい。第2太陽電池パネル20の発電領域への光の到達を多くするように第1太陽電池パネル10を構成することができる。かかる構成においても、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20の発電電圧を揃えて、第1太陽電池パネル10と第2太陽電池パネル20を並列に低損失に接続することができる。
Even if the solar cell panels of FIGS. 12 and 13 are overlapped, the
(第6実施形態)
実施形態の太陽電池モジュール100、101、102、第4実施形態の太陽電池モジュール及び第5実施形態の太陽電池モジュールは、第6実施形態の太陽光発電システムにおいて、発電を行う発電機として用いることができる。実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを用いて発電を行うものであって、具体的には、発電を行う太陽電池モジュールと、発電した電気を電力変換する手段と、発電した電気をためる蓄電手段又は発電した電気を消費する負荷とを有する。図14に実施形態の太陽光発電システム200の構成概念図を示す。図14の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール201(100、101、102)と、コンバーター202と、蓄電池203と、負荷204とを有する。蓄電池203と負荷204は、どちらか一方を省略しても良い。負荷204は、蓄電池203に蓄えられた電気エネルギーを利用することもできる構成にしてもよい。コンバーター202は、DC−DCコンバーター、DC−ACコンバーター、AC−ACコンバーターなど変圧や直流交流変換などの電力変換を行う回路又は素子を含む装置である。コンバーター202の構成は、出力電圧、蓄電池203や負荷204の構成に応じて好適な構成を採用すればよい。
(Sixth Embodiment)
The
受光した太陽電池モジュール201に含まれる太陽電池セルが発電し、その電気エネルギーは、コンバーター202で変換され、蓄電池203で蓄えられるか、負荷204で消費される。太陽電池モジュール201には、太陽電池モジュール201を常に太陽に向けるための太陽光追尾駆動装置を設けたり、太陽光を集光する集光体を設けたり、発電効率を向上させるための装置等を付加することが好ましい。
The solar cell included in the received
太陽光発電システム200は、住居、商業施設や工場などの不動産に用いられたり、車両、航空機や電子機器などの動産に用いられたりすることが好ましい。実施形態の変換効率に優れた光電変換素子を太陽電池モジュール201に用いることで、発電量の増加が期待される。
The photovoltaic
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
実施例1は、第1太陽電池パネルの第1太陽電池セルの光吸収層にCu0.95GaSe1.95S0.05を用い、第2太陽電池パネルの第2太陽電池セルの光吸収層に多結晶Siを用いる。第1太陽電池パネルと第2太陽電池パネルは、第1方向に1650mmで第2方向に991mmの大きさである。第1太陽電池セルは、すべて同じ3.94mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に246列設けられている。41のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュールが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には3mmのバスバーを計7本設け、電気的に並列に接続する。バスバーは、第2太陽電池セルと重ならない位置に配置されている。第2太陽電池セルは、第1方向に10個並びこれらが直列に接続された第2サブモジュール21Aが第2方向に6列並んでいる。6つの第2サブモジュール21Aも直列に接続し、60の第2太陽電池セルは、直列に接続している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(Example 1)
In the first embodiment, Cu 0.95 GaSe 1.95 S 0.05 is used for the light absorption layer of the first solar cell of the first solar cell panel, and the light absorption of the second solar cell of the second solar cell panel is used. Polycrystalline Si is used for the layer. The first solar cell panel and the second solar cell panel have a size of 1650 mm in the first direction and 991 mm in the second direction. The first solar cells are all the same 3.94 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 246 rows are provided in the second direction. Sixty-one first submodules are formed by electrically connecting 41 cells in series. A total of seven 3 mm bus bars are provided between the six
まず、第1太陽電池パネルと第2太陽電池パネルについて別々に、Jsc、Voc、変換効率を求め、続けて、第1太陽電池パネルと第2太陽電池パネルを積層して、電気的に並列に接続した太陽電池モジュールの変換効率を求める。他の実施例及び比較例の結果もまとめて表1に示す。 First, Jsc, Voc, and conversion efficiency are obtained separately for the first solar cell panel and the second solar cell panel, and then the first solar cell panel and the second solar cell panel are laminated and electrically parallel to each other. Find the conversion efficiency of the connected solar cell module. The results of other examples and comparative examples are also shown in Table 1.
(実施例2)
バスバーは、第2太陽電池セルとすべて1mm重なるように第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 2)
The bus bar is the same as that of the first embodiment except that the bus bar of the first solar cell panel and the first solar cell are arranged so as to overlap the second solar cell by 1 mm.
(実施例3)
バスバーは、第2太陽電池セルとすべて2mm重なるように第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 3)
The bus bar is the same as that of the first embodiment except that the bus bar of the first solar cell panel and the first solar cell are arranged so as to overlap the second solar cell by 2 mm.
(実施例4)
第1太陽電池セルは、すべて同じ4.74mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に205列設けられている。41のセルを電気的に直列に接続し5つの第1サブモジュール11Aが形成されている。5つの第1サブモジュール11Aの間と両端には、計6本のバスバーを設けている。そして、第2太陽電池セルと2mm以下重なるように第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 4)
The first solar cells all have the same width of 4.74 mm (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 205 rows are provided in the second direction. The 41 cells are electrically connected in series to form five
(実施例5)
第1太陽電池セルは、すべて同じ7.95mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に123列設けられている。41のセルを電気的に直列に接続し3つの第1サブモジュール11Aが形成されている。3つの第1サブモジュール11Aの間と両端には、計4本のバスバーを設けて第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 5)
The first solar cells are all the same 7.95 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 123 rows are provided in the second direction. The 41 cells are electrically connected in series to form three
(実施例6)
第1太陽電池セルは、すべて同じ11.96mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に82列設けられている。41のセルを電気的に直列に接続し2つの第1サブモジュール11Aが形成されている。2つの第1サブモジュール11Aの間と両端には、計3本のバスバーを設けて第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 6)
The first solar cells are all the same 11.96 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 82 rows are provided in the second direction. The 41 cells are electrically connected in series to form two
(実施例7)
第1太陽電池セルは、すべて同じ3.73mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に240列設けられている。40のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュール11Aが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には、計5本のバスバーを設けて第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Example 7)
The first solar cells are all the same 3.73 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 240 rows are provided in the second direction. Six
(比較例1)
第1太陽電池セルは、幅985mm(セルの第2電極幅も同じ)の1列の単独セルである。第1太陽電池パネルの両端には、計2本のバスバーを設けて第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 1)
The first solar cell is a single row of cells having a width of 985 mm (the width of the second electrode of the cell is also the same). It is the same as the first embodiment except that a total of two bus bars are provided at both ends of the first solar cell panel and the bus bars of the first solar cell panel and the first solar cell are arranged.
(比較例2)
第1太陽電池セルは、すべて同じ24mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に41列設けられている。41のセルを電気的に直列に接続し1つの第1サブモジュール11Aが形成されている。第1太陽電池パネルの両端には、計2本のバスバーを設けて第1太陽電池パネルのバスバーと第1太陽電池セルを配置すること以外は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 2)
The first solar cells are all the same 24 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 41 rows are provided in the second direction. 41 cells are electrically connected in series to form one
(実施例8)
第1太陽電池パネルの第1太陽電池セルの光吸収層にCu0.93GaSe2を用いる。第1太陽電池セルは、すべて同じ3.75mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に258列設けられている。43のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュール11Aが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には3mmのバスバーを計7本設け、電気的に並列に接続する。バスバーは、第2太陽電池セルと重ならない位置に配置されている。これらのこと以外は、実施例1と同じである。
(Example 8)
Cu 0.93 Gase 2 is used for the light absorption layer of the first solar cell of the first solar cell panel. The first solar cells are all the same 3.75 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 258 rows are provided in the second direction. Six
(実施例9)
第1太陽電池パネルの第1太陽電池セルの光吸収層にペロブスカイト化合物を用いる。第1太陽電池セルは、すべて同じ4.36mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に222列設けられている。37のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュール11Aが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には3mmのバスバーを計7本設け、電気的に並列に接続する。バスバーは、第2太陽電池セルと重ならない位置に配置されている。これらのこと以外は、実施例1と同じである。
(Example 9)
A perovskite compound is used for the light absorption layer of the first solar cell of the first solar cell panel. The first solar cells are all the same 4.36 mm width (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 222 rows are provided in the second direction. Six
(実施例10)
第1太陽電池パネルの第1太陽電池セルの光吸収層にアモルファスシリコンを用いる。第1太陽電池セルは、すべて同じ3.83mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に252列設けられている。42のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュール11Aが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には3mmのバスバーを計7本設け、電気的に並列に接続する。バスバーは、第2太陽電池セルと重ならない位置に配置されている。これらのこと以外は、実施例1と同じである。
(Example 10)
Amorphous silicon is used for the light absorption layer of the first solar cell of the first solar cell panel. The first solar cells all have the same width of 3.83 mm (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 252 rows are provided in the second direction. Six
(実施例11)
第1太陽電池パネルの第1太陽電池セルの光吸収層にCdTe化合物を用いる。第1太陽電池セルは、すべて同じ3.5mm幅(セルの第2電極幅も同じ)で、第2方向に276列設けられている。46のセルを電気的に直列に接続し6つの第1サブモジュール11Aが形成されている。6つの第1サブモジュール11Aの間と両端には3mmのバスバーを計7本設け、電気的に並列に接続する。バスバーは、第2太陽電池セルと重ならない位置に配置されている。これらのこと以外は、実施例1と同じである。
(Example 11)
A CdTe compound is used for the light absorption layer of the first solar cell of the first solar cell panel. All the first solar cells have the same width of 3.5 mm (the width of the second electrode of the cell is also the same), and 276 rows are provided in the second direction. Six cells are electrically connected in series to form six
実施例から(現状でも)Si単体の効率を超えたパネルが得られることが分かる。CGSSやCGSのセルの効率は改善の余地がある。効率が改善すると、開放電圧も向上するため、直列の数を含め改めて考慮する必要が出てくる。また、ボトムのSi太陽電池の効率も日々進歩していることから、高効率なパネル同士を重ね合わせることにより高効率なモジュールが得られる。 From the examples, it can be seen that a panel that exceeds the efficiency of Si alone (even at present) can be obtained. There is room for improvement in the efficiency of CGSS and CGS cells. As the efficiency improves, so does the open circuit voltage, so it is necessary to consider it again, including the number of series. In addition, since the efficiency of the bottom Si solar cell is improving day by day, a highly efficient module can be obtained by superimposing highly efficient panels on top of each other.
また、第1太陽電池セルの光吸収層として、Cu2O、(Cd,Zn,Mg)(Te,Se,S)や(In,Ga)2(S,Se,Te)3といった太陽電池としては非常にワイドなバンドギャップを有する光吸収層を用いることで、ボトム側の第2太陽電池セルに光吸収層とのバンドギャップ差をより大きくすることができる。バンドギャップの差がより大きいほど第2太陽電池セルの光吸収層の発電に寄与する光が到達し発電量が増加する。このようなバンドギャップの差の大きな多接合型太陽電池を採用し、実施形態の接続形態を採用することで、ボトムセル側である第2太陽電池パネルでの発電量が増加し、多接合型太陽電池におけるさらなる発電量増加が期待される。
明細書中、元素の一部は元素記号のみで表している。
Further, as a light absorption layer of the first solar cell, as a solar cell such as Cu 2 O, (Cd, Zn, Mg) (Te, Se, S) or (In, Ga) 2 (S, Se, Te) 3. By using a light absorption layer having a very wide band gap, the band gap difference from the light absorption layer can be made larger in the second solar cell on the bottom side. The larger the bandgap difference, the more light that contributes to the power generation of the light absorption layer of the second solar cell reaches and the amount of power generation increases. By adopting a multi-junction solar cell having such a large bandgap difference and adopting the connection form of the embodiment, the amount of power generation in the second solar cell panel on the bottom cell side is increased, and the multi-junction solar cell is used. Further increase in power generation in solar cells is expected.
In the specification, some of the elements are represented only by element symbols.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, components over different embodiments may be appropriately combined as in the modified example.
100、101、102…太陽電池、10…第1太陽電池パネル、11…第1太陽電池セル、11A…第1サブモジュール、12…バスバー、13…基板、14…第1電極、15…光吸収層、16…バッファー層、17…第2電極、18…絶縁膜、20…第2太陽電池パネル、21…第2太陽電池セル、21A…第2サブモジュール、200…太陽電池システム、201…太陽電池モジュール、202…コンバーター、203…蓄電池、204…負荷 100, 101, 102 ... Solar cell, 10 ... 1st solar cell panel, 11 ... 1st solar cell, 11A ... 1st submodule, 12 ... Bus bar, 13 ... Substrate, 14 ... 1st electrode, 15 ... Light absorption Layer, 16 ... Buffer layer, 17 ... Second electrode, 18 ... Insulating film, 20 ... Second solar cell panel, 21 ... Second solar cell, 21A ... Second submodule, 200 ... Solar cell system, 201 ... Sun Battery module, 202 ... converter, 203 ... storage battery, 204 ... load
Claims (9)
前記第1太陽電池パネルと積層し、複数の第2太陽電池セルを含んだ複数の第2サブモジュールを有する第2太陽電池パネルを有し、
前記第1太陽電池パネルは、光入射側に存在し、
前記第1太陽電池パネルと前記第2太陽電池パネルは電気的に直列に接続し、
前記複数の第1サブモジュールは、バスバーで電気的に接続され、
前記複数の第2サブモジュールは、バスバーで電気的に接続され、
前記第1太陽電池パネルは、1系統の電力出力端子を有し、
前記第2太陽電池パネルは、1系統の電力出力端子を有し、
前記複数の第2太陽電池セルは、結晶Si、多結晶Si又はペロブスカイト型化合物を用いた光吸収層を有する太陽電池モジュール。 A first solar cell panel having a plurality of first submodules including a plurality of first solar cell cells,
It has a second solar cell panel that is laminated with the first solar cell panel and has a plurality of second submodules including a plurality of second solar cell cells.
The first solar cell panel exists on the light incident side and is present.
The first solar cell panel and the second solar cell panel are electrically connected in series, and the first solar cell panel and the second solar cell panel are electrically connected in series.
The plurality of first submodules are electrically connected by a bus bar.
The plurality of second submodules are electrically connected by a bus bar.
The first solar cell panel has one power output terminal.
The second solar cell panel has one power output terminal.
The plurality of second solar cell cells are solar cell modules having a light absorbing layer using crystalline Si, polycrystalline Si, or a perovskite-type compound.
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