JP2021512505A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
太陽電池モジュールが開示され、この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、複数の太陽電池の受光側に配設された光透過素子と、複数の太陽電池と光透過素子との間の前面封止層と、複数の太陽電池を接続するために、複数の太陽電池の受光面上に配設された複数のタブリボンと、少なくとも１つのタブリボンの電池上にある部分の上に配設された光方向転換フィルムと、を備え、光方向転換フィルムが、光透過素子と空気との間の境界面に向けて光を反射するために、光透過素子に面する光学構造層を備え、光は、その後、太陽電池の表面に完全に内部反射され、光方向転換フィルムの厚さが、２０μｍ〜１１５μｍであり、前面封止層の重量グラムが、４００ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２である。
Description
本発明は、光起電製品の分野に関し、具体的には太陽電池モジュールに関する。
図１は、典型的な太陽電池モジュールを示す。図１に示すように、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池１１０（表示を容易にするため、図１の断面図では、１つの太陽電池１１０のみを示す）と、前面封止層４００と、裏面封止層５００と、光透過素子３００と、バックシート又はバックシートガラス６００と、を含み、複数の太陽電池１１０は、複数のタブリボン１２０によって互いに接続され、タブリボン１２０は、一般に、銅製である。実際には、光透過素子３００は、一般に、高強度強化ガラスから構成される。前面封止層４００及び裏面封止層５００は、一般に、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（一般に「ＥＶＡ」として知られる）材料から構成される。一方、バックシート６００は、良好な耐候性を有する必要があるため、一般に、フッ素を含有するポリマー材料から構成される。
太陽電池モジュールの太陽光の利用効率を更に改善するために、現在、光方向転換フィルムが太陽電池モジュール内に導入されており、この光方向転換フィルムは、太陽電池の有効光電変換領域に最初は入射しない太陽光の少なくとも一部を、前述の光透過素子３００と空気との間の境界面に反射するためものであり、この太陽光の一部は、モジュールの発電電力を効果的に改善するように、全内部反射の原理に基づいて、太陽電池の有効光電変換領域上に反射される。例えば、米国特許第４，２３５，６４３号、同第５，９９４，６４１号、及び同第８，０６３，２９９号は、前述の光方向転換フィルムを太陽電池モジュールに適用する具体的な技術的解決策を開示している。
光方向転換フィルムを太陽電池モジュールに適用する様々な技術的解決策のうちの１つは、光方向転換フィルムを太陽電池の表面上のタブリボンの上に配設することである。例えば、３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品である、Ｔ８０−Ｘ光方向転換フィルムは、太陽電池の表面上のタブリボンの上に配設されている。図２に示すように、タブリボンの上に光方向転換フィルムを配設する具体的解決策が示される。複数のタブリボンが、太陽電池１１０を他の太陽電池１１０と接続するために太陽電池１１０の受光面上に配設され、光方向転換フィルム２００が、タブリボン１２０のうちの少なくとも１つの電池１１０上にある部分の上に配設されている。光方向転換フィルム２００が太陽電池の表面上のタブリボン１２０の上に配設された後、この時点で、光方向転換フィルム２００が定位置に配置されていない解決策と比較した場合、太陽モジュールがＴＣ５０処理試験に合格するためには、追加のＥＶＡ材料を前面封止層４００に追加する必要がある。ＴＣ５０処理は、次のような特定の工程での５０回の熱サイクルによる処理を意味する。室温で、太陽電池モジュールを人工気候室内に配置する。人工気候室を閉じて、太陽モジュールが、−４０℃±２℃〜８５℃±２℃の温度範囲で５０回の熱サイクルを経ることができるようにする。最高温度と最低温度との温度変化率は、１００℃／時間以下である。それぞれの温度限界で、太陽電池モジュールは、少なくとも１０分間は安定した状態を維持する必要があり、１サイクルの継続時間は６時間以下である。
図６、図７、図８に示される試験結果では、この点について確認した。これらの試験では、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×１．５ｍｍの標準タブリボンを採用する。採用した光方向転換フィルムの総厚は１１５μｍである。具体的には、図６Ａは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．６６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図６Ｂは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．６６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図６Ｃは、ラミネートプロセスを経た後の、図６Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。図６Ｄは、ＴＣ５０試験を経た後の、図６Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。図７Ａは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．６０ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図７Ｂは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．６０ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図７Ｃは、ラミネートプロセスを経た後の、図７Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。図７Ｄは、ＴＣ５０試験を経た後の、図７Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。図８Ａは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．４６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図８Ｂは、ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．４６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。図８Ｃは、ラミネートプロセスを経た後の、図８Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。図８Ｄは、ＴＣ５０試験を経た後の、図８Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。本明細書のエレクトロルミネセンス画像は、非点灯状態の太陽電池モジュールの正電極及び負電極に電圧を印加することで太陽電池モジュールが発光し、その間に写真を撮影することによって得られる。
これらの図に基づき、光方向転換フィルムがタブリボンの上に配設された後に、前面封止層の厚さが比較的厚い（例えば、その厚さが、図６Ａ〜図６Ｄに対応する０．６６ｍｍである）場合には、モジュールがラミネートプロセス及びＴＣ５０処理を経た後に、太陽電池に明らかな亀裂が観察されないことが明らかである。しかしながら、他の態様を変更せずに維持し、前面封止層の厚さを０．６ｍｍに低減すると（図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄに対応）、モジュールがラミネートプロセス及びＴＣ５０処理を経た後に、太陽電池に亀裂が観察される。更に、前面封止層の厚さを０．４６ｍｍに低減すると（図８Ａ〜図８Ｄに対応）、モジュールがラミネートプロセス及びＴＣ５０処理を経た後に、太陽電池により多くの亀裂が観察される。すなわち、タブリボンの表面上に光方向転換フィルムを配設するためには、追加のＥＶＡを前面封止層に追加する必要がある。上記の例では、厚さ１１５μｍの光方向転換フィルムがタブリボンの上に配設される場合、太陽モジュールがＴＣ５０処理の試験に合格するためは、厚さ０．１４ｍｍ〜０．２ｍｍの追加のＥＶＡを前面封止層に追加する必要がある。
しかしながら、追加のＥＶＡ材料は、モジュールの全体的なコストの増加をもたらす。光方向転換フィルム２００が太陽電池の表面上のタブリボン１２０の上に配設された後、前面封止層４００に追加する必要があるＥＶＡの厚さは、導入された光方向転換フィルム２００の厚さとほぼ等しい。したがって、導入される光方向転換フィルムの厚さを低減して、前面封止層４００の追加の厚さを低減し、モジュールのコストを効果的に低減するようにすることが望ましい。加えて、より薄い光方向転換フィルムを採用する別の利点として、より厚いタブリボン１２０を採用することが可能となることがある。比較的厚いタブリボン１２０を採用することにより、タブリボンの抵抗を効果的に低減することができ、それによってモジュールの電力出力を増加させることができる。それでもなお、モジュールがラミネートプロセスを経た後、光方向転換フィルム２００の他の態様を変更せずに維持し、その厚さのみを低減した場合、薄い光方向転換フィルム２００にひだが生じやすくなり、これらのひだは、モジュールの電力増加だけでなくモジュールの外観にも影響を及ぼす。
したがって、薄い光方向転換フィルム２００が太陽電池の表面上のタブリボンの上に配設されたときに、太陽電池モジュールのラミネート中に光方向転換フィルム２００で発生しやすい、めくれ問題を解決する必要がある。
上記問題を解決するために、太陽電池モジュールが提供される。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、複数の太陽電池の受光側に配設された光透過素子と、複数の太陽電池と光透過素子との間の前面封止層と、複数の太陽電池を接続するために、複数の太陽電池の受光面上に配設された複数のタブリボンと、少なくとも１つのタブリボンの電池上にある部分の上に配設された光方向転換フィルムと、を備え、光方向転換フィルムが、光透過素子と空気との間の境界面に向けて光を反射するために、光透過素子に面する光学構造層を備え、光は、その後、太陽電池の表面に完全に内部反射され、光方向転換フィルムの厚さが、２０μｍ〜１１５μｍであり、前面封止層の重量グラムが、４００ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２である。
好ましくは、タブリボンの幅が１．０ｍｍ以下であり、光方向転換フィルムの幅から、光方向転換フィルムが配設されたタブリボンの幅を差し引いた結果が、０ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内である。
好ましくは、光方向転換フィルムの厚さが、５０μｍ未満であり、光方向転換フィルムの幅から、光方向転換フィルムが配設されたタブリボンの幅を差し引いた結果が、０ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内である。
好ましくは、光方向転換フィルムの幅が、光方向転換フィルムが配設されたタブリボンの幅の１２０％以下である。
好ましくは、太陽電池間にあるタブリボン部分上には方向転換フィルムが配設されていない。
好ましくは、前面封止層を構成する材料が、エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を含む。
好ましくは、光方向転換フィルムが、１５０℃の温度で０．５％〜３％のクロスウェブ収縮値を有する。
好ましくは、タブリボンが配設される、太陽電池上のタブリボンの正投影の面積が、太陽電池の表面積の３％〜６％である。
好ましくは、タブリボンの厚さが、太陽電池の厚さよりも薄い。
好ましくは、光学構造層が、微細構造層と、微細構造層上に配設され、金属材料で作製された光反射層とを備える。
微細構造層が複数の三角形プリズムを含み、三角形プリズムの頂点角度が、１００°〜１４０°の範囲内、好ましくは１１０°〜１３０°の範囲内である。
好ましくは、三角形プリズムの最小断面に垂直な線が、三角プリズムのトレンドと定義され、三角形プリズムのトレンドが、三角形プリズムが属する光方向付けフィルムの長手方向に平行である。
好ましくは、三角形プリズムの最小断面に垂直な線が、三角形プリズムのトレンドと定義され、三角形プリズムのトレンドが、三角形プリズムが属する光方向付けフィルムの長手方向に対して角度をなしている。
好ましくは、角度が、１°〜８９°の範囲内である。
好ましくは、光方向転換フィルムが、接着剤層及び絶縁性基材層を更に備え、接着剤層及び光学構造層が、絶縁性基材層の厚さ方向の両側に配設され、接着剤層が、対応するタブリボン上に配設されている。
好ましくは、接着剤層を形成する材料が、エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を架橋することによって得られる。
エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を架橋することによって得られる接着剤層材料が、１０％超のゲル含有量を有し、好ましくは、２０％超のゲル含有量を有し、より好ましくは、５０％超のゲル含有量を有する。
好ましくは、接着剤層を構成する材料が、アクリル感圧接着剤を架橋することによって得られる。
本発明では、光方向転換フィルムを配設することで、太陽電池モジュールの発電効率を大幅に向上させることができる。また、光方向転換フィルムは２０μｍ〜１１５μｍの厚さを有するため、前面封止層の重量グラムを４００ｇ／ｍ２〜５２０ｇ／ｍ２の範囲にすることができる。前面封止層の重量グラムは、前面封止層の厚さに正比例する。その重量グラムが重いほど、表面の厚さが大きくなり、逆もまた同様である。本出願では、前面封止層の重量グラムが軽いため、太陽電池モジュールのコストを低減することができる。
添付の図面は、本発明のより良好な理解を促すために含まれており、それらはこの説明の一部を構成し、以下の実施形態と共に本発明を説明する役割を果たす。しかしながら、図面は本発明を限定するものではない。添付の図面において、
先行技術における太陽電池モジュールの概略断面図である。
本発明によって提供される太陽電池モジュール概略断面図である。
ラミネートプロセスの前の太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセス後の図３Ａの太陽電池モジュールから得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍの銅製のタブリボンを有する太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍの銅製のタブリボンを有する太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×２．０ｍｍの銅製のタブリボンを有する太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍの銅製のタブリボンを有する太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
本発明によって提供される太陽電池モジュールの様々な実施形態の発光効率を示す比較チャートである。
本発明によって提供される太陽電池モジュールにおいて使用される光方向転換フィルムの構造の概略図である。
ラミネートプロセスを経ておらず（ＰＲＥ−ＬＡＭ）、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．６６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．６６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセス後（ＰＯＳＴ−ＬＡＭ）の、図６Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、図６Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．６０ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．６０ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセス後の、図７Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、図６Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されておらず、前面封止層の厚さが０．４６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセスを経ておらず、光方向転換フィルムと共に配設されている、前面封止層の厚さが０．４６ｍｍである、太陽電池モジュールの半完成品のエレクトロルミネセンス画像である。
ラミネートプロセス後の、図７Ｂの太陽電池モジュールの半完成品から得られた太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
ＴＣ５０処理後の、図６Ｃの太陽電池モジュールのエレクトロルミネセンス画像である。
太陽電池モジュールにおいて異なる幅を有する光方向転換フィルムの平滑度曲線の比較チャートである。
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。本明細書に記載される実施形態は、例示及び説明のみを目的とするものであり、本発明を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
本発明は、太陽電池モジュールを提供する。図２に示すように、本発明の一実施形態によれば、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池１１０と、複数の太陽電池１１０の受光側に配設された光透過素子３００と、複数の太陽電池１１０と光透過素子３００との間の前面封止層４００と、複数の太陽電池１１０を接続するために、複数の太陽電池１１０の受光面上に配設された複数のタブリボン１２０と、タブリボン１２０うちの少なくとも１つの電池上にある部分の上に配設された光方向転換フィルム２００と、を備える。加えて、太陽電池モジュールは、バックシート又はバックシートガラス６００、及びバックシート又はバックシートガラス６００と複数の太陽電池１１０との間に位置している裏面封止層５００を更に含む。
光方向転換フィルム２００は、光透過素子と空気との間の境界面に向けて光を反射するために、光透過素子３００に面する光学構造層を含み、このような光は、その後、太陽電池の表面に完全に内部反射される。光方向転換フィルム２００の厚さは、２０μｍ〜１１５μｍであり、前面封止層４００の重量グラムは、４００ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２である（前面封止層の厚さが０．４６ｍｍ〜０．６ｍｍであることに相当する）。
光方向転換フィルム２００の、光透過素子３００に面する表面は、光学構造層であり、この光学構造層は、光方向転換フィルム２００に対応したタブリボン１２０の上面を照射するはずであった入射光を反射し得る。そして、この反射光は、光透過素子３００に到達した後、光透過素子３００内を、光透過素子３００と空気との間の境界面まで移動する。光透過素子３００は光学的に密な媒体であり、空気は光学的に薄い媒体であるため、光は、光透過素子３００と空気との間の境界面で完全に内部反射され、太陽電池１１０に到達するまで、前面封止層４００内を移動し得る。次いで、光は電気エネルギーに変換され、それによって、光の利用効率を増大させることにより太陽電池モジュールの発電効率を高める。
前述したように、より薄い光方向転換フィルムは、より薄い厚さの前面封止層４００しか必要としないので、太陽電池モジュールのコストを低減することができる。しかしながら、光方向転換フィルムの他の態様が同じままであり、その厚さが低減される場合、モジュールのラミネートプロセス中に、めくれ問題が発生し得る。本発明者らは、光方向転換フィルムがめくれるかどうかに関する事実が、光方向転換フィルム自体の厚さだけでなく、光方向転換フィルムの幅、及び光方向転換フィルムの幅と光方向転換フィルムが位置しているタブリボンの幅との関係にも関わることを発見した。より具体的には、光方向転換フィルムの厚さが厚いほど、光方向転換フィルムはより剛性であり、モジュールのラミネートプロセス中に光方向転換フィルムがめくれる傾向は低くなる。光方向転換フィルムが薄いが幅広の場合、モジュールのラミネートプロセス中に光方向転換フィルムがめくれる傾向は低くなる。光方向転換フィルムとタブリボンとの関係としては、光方向転換フィルムの幅はタブリボンの幅以下とし得る。もちろん、光方向転換フィルムの幅をタブリボンの幅よりも大きくすることもできる。太陽光の利用効率を高めるためには、光方向転換フィルムの幅は、好ましくは、タブリボンの幅以上である。
具体的なシナリオとして、タブリボン１２０の幅が１．０ｍｍ以下である場合、及びラミネートプロセス中の光方向転換フィルム２００のめくれ防止が必要な場合、光方向転換フィルムの幅から、光方向転換フィルムが位置しているタブリボン１２０の幅を差し引くことによって得られる差は、好ましくは、０ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内である。
別の具体的なシナリオとして、光方向転換フィルムの厚さが５０μｍ未満である場合、及びラミネートプロセス中の光方向転換フィルムのめくれ防止が必要な場合、光方向転換フィルムの幅から、光方向転換フィルムが位置しているタブリボンの幅を差し引くことによって得られる差は、好ましくは、０ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内である。
要するに、光方向転換フィルムの幅は、光方向転換フィルムが位置しているタブリボンの幅の１２０％を超えてはならない。
具体的な例として、図９は、幅１．０ｍｍの銅タブリボンと幅の異なる光方向転換フィルムとの組み合わせ及びラミネートプロセスを通じて得られた光方向転換フィルムの平滑度のシミュレーション計算結果を示す。具体的には、モデリング及びシミュレーションは、Ａｂａｃｕｓシミュレーションソフトウェアを使用して実施する。光方向転換フィルムのＰＥＴ基材層は、その光学構造層とは密接に適合している（それらの間に相対運動がない）ものとする。ＥＶＡは非常に柔らかいので、そのＰＥＴ基材層とＥＶＡ接合層との間、又はＥＶＡ接合層と銅タブリボンとの間では摺動が可能である、すなわち相対変位が可能である。このモデルは半領域である（右側が対称面である）。対称面では、垂直変位又は変形のみが可能である。この場合、モジュールの積層圧力に等しい均等な負荷（例えば、０．０８ＭＰａ〜０．１２ＭＰａの範囲）が、光方向転換フィルムの表面全体に適用される。銅タブリボンの底部は固定されている。図９において、Ｘ座標は、光方向転換フィルムの基材層（この例ではＰＥＴ）の厚さを表し（ＰＥＴ層の厚さは、光方向転換フィルムの総厚の半分を超える傾向がある）、Ｙ座標は光方向転換フィルムの平滑度を表す。本明細書では、平滑度は、光方向転換フィルムの中心の位置と、垂直方向における光方向転換フィルムの縁部との差である。平滑度値が小さいほど、光方向転換フィルムがより滑らかになり、これは、めくれがない又はめくれの程度が小さいことを更に示し、より許容可能な性能をもたらすことは理解し易い。
具体的には、図９の「最大限」は、光方向転換フィルムが、それが位置しているタブリボンよりも２０％幅広であることを表し（具体的には、タブリボンの幅が１ｍｍであり、このようなタブリボン上の光方向転換フィルムの幅が１．２ｍｍである）、「半分」は、光方向転換フィルムが、それが位置しているタブリボンよりも１０％幅広であることを表し（具体的には、タブリボンの幅が１ｍｍであり、このようなタブリボン上の光方向転換フィルムの幅が１．１ｍｍである）、「なし」は、光方向転換フィルムの幅が、それが位置しているタブリボンと同じである（具体的にはタブリボンの幅が１ｍｍであり、このようなタブリボン上の光方向転換フィルムの幅が１ｍｍである）ことを表す。したがって、光方向転換フィルム内のＰＥＴ層の厚さが７５μｍであり、光方向転換フィルムの幅が１．２ｍｍである場合、平滑度は、モジュールのラミネートプロセス後に５μｍ未満であることが明らかであり、これは許容可能である。しかしながら、ＰＥＴの厚さが減少すると、１．２ｍｍの幅を有する光方向転換フィルムは、めくれ得る。例えば、本発明者らは、ＰＥＴ層の厚さが３５μｍに低減された場合、１．２ｍｍの幅を有する光方向転換フィルムが、モジュールのラミネートプロセス後に許容不可能かつ明白なめくれ問題を有することになることを実験室内で実際に確認した。また、図９は、光方向転換フィルムの幅が１．１ｍｍの場合、ＰＥＴ層の厚さが２０μｍに低減されても、その平滑度が、モジュールのラミネートプロセス後に通常５μｍ以下であり、許容可能であることを示している。更に、本発明者らは、ＰＥＴ層の厚さが３５μｍに低減された場合、モジュールのラミネートプロセス後に１．１ｍｍの幅を有する光方向転換フィルムのめくれの程度が許容可能であることを実験室内で実際に確認した。図９から引き出すことができる別の結論は、光方向転換フィルムの幅が、それが位置しているタブリボンの幅と同じである場合、すなわち、両方が１．０ｍｍである場合、図９に示されるようにＰＥＴ層の厚さの範囲内において、モジュールのラミネートプロセス後の光方向転換フィルムの平滑度が０である、すなわち、めくれが発生しないということである。
光方向転換フィルムのめくれを最小限に抑えるためには、モジュールのラミネートプロセス中の光方向転換フィルムの変位が最小であることが必要である。このことは、光方向転換フィルムを固定するために使用される接着剤が、モジュールのラミネートプロセス中に高温で動かないことを必要とする。結果として、重要なのは、接着剤がモジュールのラミネートプロセスの前に予め架橋されていることである。
実施形態
接着剤は、電子ビーム照射を用いて架橋される。光方向転換フィルムについては、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）を接着剤として採用することができる（例えば、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ）製の押出可能なエチレン−酢酸ビニルコポリマー樹脂Ｅｌｖａｘ ３１７５又はＥｌｖａｘ ３１８０を選択することができる）。この接着剤を、１２０ｋＶ、７．５Ｍｒａｄ、かつ毎分２００フィートのライン速度の電子ビームプロセッサに曝露した。ラミネート試験は、処理後の光方向転換フィルムを採用した場合、変位がほとんど観察されなかったことを示す。ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−０１「架橋エチレン可塑剤のゲル含有量及び膨張率の標準試験方法」に従って、ゲル含有量を使用して架橋効果を測定する。架橋接着剤を含む６つの複製サンプル及び架橋接着剤を含まない６つの複製サンプルを試験した。表１は、ゲル含有量の結果を列挙するものである。
接着剤は、電子ビーム照射を用いて架橋される。光方向転換フィルムについては、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）を接着剤として採用することができる（例えば、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ）製の押出可能なエチレン−酢酸ビニルコポリマー樹脂Ｅｌｖａｘ ３１７５又はＥｌｖａｘ ３１８０を選択することができる）。この接着剤を、１２０ｋＶ、７．５Ｍｒａｄ、かつ毎分２００フィートのライン速度の電子ビームプロセッサに曝露した。ラミネート試験は、処理後の光方向転換フィルムを採用した場合、変位がほとんど観察されなかったことを示す。ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−０１「架橋エチレン可塑剤のゲル含有量及び膨張率の標準試験方法」に従って、ゲル含有量を使用して架橋効果を測定する。架橋接着剤を含む６つの複製サンプル及び架橋接着剤を含まない６つの複製サンプルを試験した。表１は、ゲル含有量の結果を列挙するものである。
上記の結果は、電子ビーム照射がゲル含有量を著しく増加させたことを示す。ゲル含有量は、プロセスの条件、特に照射量レベル及びライン速度を変更することによって調整することができると予想される。光方向転換フィルムの変位はまた、タブリボンの幅、ラミネート温度、真空プロセス、及びラミネーション期間などの他の要因によっても影響を受ける。その結果、許容可能な光方向転換フィルムの変位を、架橋度の範囲内で達成することができる。１０％超のゲル含有量が必要であり、より好ましくは、架橋後の接着剤のゲル含有量は、２０％超、又は５０％超である。
薄い光方向転換フィルムがタブリボン上に配設される場合、そのＰＥＴ層が、隣接する電池上のタブリボン間の主絶縁層となる。ある程度の電気絶縁を確実にするために、ＰＥＴ層が一定の厚さを有することが望ましい。しかしながら、前述したように、ＰＥＴが厚い場合、光方向転換フィルムも厚くなり、その結果、前面封止層の厚さが増加し、ひいては太陽電池モジュールのコストが増加することになる。したがって、薄い光方向付けフィルムを使用する場合、ある程度の電気絶縁を確実にするために追加の絶縁手段が必要となる。しかしながら、これは、光方向転換フィルムの複雑さを増加させ、絶縁部分が電池同士の間となるように光方向転換フィルムを慎重に位置決めすることが必要になる。この問題に対処するために、本発明者らは実験により、別のより単純な解決策として、太陽電池間の光方向転換フィルムが除去されるならば、光方向転換フィルムをタブリボン上に配設し得ることを発見した。すなわち、太陽電池間に位置しているタブリボンの一部分上には光方向転換フィルムが配設されていない。
光方向転換フィルムがタブリボン上に配設される場合、光方向転換フィルム材料のシート全体が全てのタブリボンを覆う必要があり、その後、光方向転換フィルム材料を切断し、各太陽電池のタブリボン上にそれぞれ配設された光方向転換フィルムを得ることに留意することが重要である。ラミネートプロセスの温度は、約１５０℃である。モジュールのラミネートプロセスの間、光方向転換フィルムは収縮することになる。１５０℃の温度では、光方向転換フィルムの横方向（クロスウェブ）収縮が大きいほど、隣接する２つの光方向転換フィルムが完全に分離されることがより確実になる。加えて、光方向転換フィルムの横方向（クロスウェブ）収縮が大きいほど、光方向転換フィルムのコストが低くなる。太陽電池モジュールのコストは、０．５％超の収縮率を有する光方向転換フィルムを採用することによって更に低減され得る。したがって、光方向転換フィルムの横方向収縮を、１５０℃の温度で０．５％〜３％の範囲で選択することが有益である。
太陽電池モジュールのコストを低減し、光方向転換フィルムがモジュールのラミネートプロセス中にめくれるのを防止することに加えて、より薄くより幅広の光方向転換フィルムを採用する別の利点は、より幅広でより薄いタブリボンをより薄い太陽電池上で使用することが可能になることである。
光方向転換フィルムを有しない標準的な太陽電池モジュールにおいては、タブリボンの幅が、通常、制限されることが良く知られている。そうしないと、タブリボンは、太陽電池のより多くの部分を遮蔽することになり、それに応じて太陽電池の有効な光電変換面積が減少する。一般に、タブリボンの面積は、それが位置している太陽電池の表面積の約３％を占める。タブリボンによって引き起こされる抵抗損失を低減するためには、銅の使用量が増加するように、タブリボンをより厚くする必要がある。今日の標準的な太陽電池モジュールでは、太陽電池の厚さは約１８０μｍであるが、タブリボンの厚さは、約２２０μｍ〜２５０μｍである。したがって、太陽電池の厚さは、タブリボンの厚さによって制限される。一方、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池１１０は、典型的にはケイ素含有材料を含有するが、タブリボンは、典型的には金属材料で作製されている。ケイ素の熱膨張係数は、金属材料の熱膨張係数よりも小さいことは容易に理解される。太陽電池モジュール内のタブリボンは、典型的には、低抵抗率を有する銅で作製されている。銅の熱膨張係数は、ケイ素の７倍である。タブリボンの熱膨張係数は、太陽電池の熱膨張係数よりもはるかに高いため、太陽電池モジュールを長時間使用した後、電池は破損しやすい。
試験及び研究を繰り返した後、本発明者らは、タブリボンの幅が大きいほど、かつタブリボンの厚さが薄いほど、太陽電池が破損する可能性が低くなることを発見した。これは、以下の試験結果によって実証される。
具体的には、図３Ａ〜図３Ｆは、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、及び厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールに対するＴＣ５０処理後に得られたエレクトロルミネセンス画像を示す。これらの実施形態では、採用された太陽電池は全て、３つのバスバーを有し、２００μｍの厚さを有する単結晶ケイ素太陽電池である。採用されたタブリボンには、約２０μｍのスズコーティングが施されている。１１５μｍの総厚を有する光方向転換フィルムが、これらのタブリボン上にそれぞれ配設されている（これらの光方向転換フィルムの幅は、それらが配置されているタブリボンの幅よりも０．５ｍｍ大きい）。各太陽電池の前面封止層の幅及び裏面封止層の幅は、両方とも０．４６ｍｍである。図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、及び図３Ｆに示すように、ＴＣ５０処理後、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの外観は、ほぼ正常に保たれた。しかし、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールから始めると、電池の破損があった。更に、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの電池破損は、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールよりも深刻である。厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの電池破損は、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールよりも更に明らかである。したがって、これらの試験は、より幅広でより薄いタブリボンが、太陽電池上の熱及び機械的応力を大幅に低減したことを示す。
一方、タブリボン上により薄くより幅広の光方向転換フィルムを配置することによって、より幅広でより薄いタブリボンを採用することが可能となる。これは、タブリボン上に光方向転換フィルムを配設することが、タブリボンによって以前にマスキングされた部分を、光を反射し、光を再使用することが可能な部分に変換することに相当し、それによって太陽電池による光の利用効率が向上するからである。したがって、光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された後、光方向転換フィルムが位置している太陽電池上のリボンが占有する面積は増加し得る。すなわち、より幅広のタブリボンを採用し得る。好ましくは、この時点で、光方向転換フィルムが位置している太陽電池上のタブリボンの前面突出部の面積は、タブリボンが位置している太陽電池の表面の面積の３％〜６％であり得る。
次に、図４を参照すると、総厚１１５μｍの光方向転換フィルムを、図３Ａ〜図３Ｆの実施形態のように、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、厚さ×幅が、０．２０ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール、及び厚さ×幅が、０．１５ｍｍ×１．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールに適用する前後の太陽電池モジュールの発電効率を示している。これらの結果を得るために、コリメートされたソーラーシミュレータが利用される。
図４に示されるように、ラミネートプロセスを経て（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）、ＴＣ５０試験を経た、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＴＣ−５０」部分）の発電効率は、１８．２６％である。ラミネートプロセスを経ていない（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設されていない）、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＰＲＥ−ＬＡＭ」部分）の発電効率は、１７．９１％である。ラミネートプロセスを経た（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）が、ＴＣ５０試験は経ていない、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＰＯＳＴ−ＬＡＭ」部分）の発電効率は、１８．２９％である。
図４に示されるように、ラミネートプロセスを経た（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された、図中の「ＰＯＳＴ−ＬＡＭ」部分）、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの発電効率は、１８．４２５％である。ラミネートプロセスを経ていない（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設されていない）、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＰＲＥ−ＬＡＭ」部分）の発電効率は、１８．２０５％である。ラミネートプロセスを経て（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）、ＴＣ５０試験を経た、厚さ×幅が、０．１７ｍｍ×２．５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＴＣ−５０」部分）の発電効率は、１８．１９５％である。
図４に示されるように、ラミネートプロセスを経た（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された、図中の「ＰＯＳＴ−ＬＡＭ」部分）、厚さ×幅が、０．２ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの発電効率は、１８．３６５％である。ラミネートプロセスを経ていない（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設されていない）、厚さ×幅が、０．２ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＰＲＥ−ＬＡＭ」部分）の発電効率は、１８．２６５％である。ラミネートプロセスを経て（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）、ＴＣ５０試験を経た、厚さ×幅が、０．２ｍｍ×２．０ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＴＣ−５０」部分）の発電効率は、１７．７７％である。
図４に示されるように、ラミネートプロセスを経た（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された、図中の「ＰＯＳＴ−ＬＡＭ」部分）、厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの発電効率は、１８．３９５％である。ラミネートプロセスを経ていない（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設されていない、図中の「ＰＲＥ−ＬＡＭ」部分）、厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの発電効率は、１８．３８５％である。ラミネートプロセスを経て（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）、ＴＣ５０試験を経た、厚さ×幅が、０．２５ｍｍ×１．７ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＴＣ−５０」部分）の発電効率は、１６．４１５％である。
図４に示されるように、ラミネートプロセスを経た（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された、図中の「ＰＯＳＴ−ＬＡＭ」部分）、厚さ×幅が、０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュールの発電効率は、１８．１９％である。ラミネートプロセスを経ていない（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設されていない）、厚さ×幅が、０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＰＲＥ−ＬＡＭ」部分）の発電効率は、１８．１８％である。ラミネートプロセスを経て（すなわち、上記の光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された）、ＴＣ５０試験を経た、厚さ×幅が、０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍのタブリボンを有する太陽電池モジュール（図中の「ＴＣ−５０」部分）の発電効率は、１７．９６％である。上記の結果は、モジュールのラミネートプロセスの前（すなわち、光方向転換フィルムがタブリボン上に配設される前）には、幅広のタブリボンを採用した太陽電池モジュールについては、太陽電池の多くの領域がタブリボンによって覆われているため、発電効率が低いことを示している。しかしながら、モジュールのラミネートプロセスの後（すなわち、光方向転換フィルムがタブリボン上に配設された後）には、より幅広のタブリボンを採用する太陽電池モジュールの発電効率は、他の太陽電池モジュールの発電効率に近い。明らかに、この変化は、タブリボン上に配設された光方向転換フィルムが、より幅広のタブリボンによって太陽電池のより大きな表面積が覆われるという悪影響を効果的に低減したことを示している。更に、ＴＣ５０処理後、厚さ×幅が、０．１４ｍｍ×３．０ｍｍのタブリボンと、そのようなタブリボン上に配設された光方向転換フィルムとを有して配設された太陽電池モジュールについては、発電効率のわずかな減少のみが観察され、このことは、設計が比較的安定していることを示している。
次に、より薄い光方向転換フィルムを厚さが異なるそれぞれのタブリボンと併せて使用するときに、太陽電池モジュールの発電効率が影響を受けないことを証明するために、試験を実施する。
以下の表２に示すように、標準的な太陽電池モジュールにおいて、厚さの異なる光方向転換フィルム及びタブリボンを適用し（太陽電池の厚さは、１８０μｍ〜２００μｍであり、３つの主グリッド線を有し、各光方向転換フィルムの幅は、２．０ｍｍであり、各タブリボンの幅は、１．５ｍｍである）、太陽電池の前面封止層に追加のＥＶＡを追加せず、光方向転換フィルムとタブリボンとの総厚を一定に保持し、この総厚は０．２５５ｍｍである。光方向転換フィルムとタブリボンとの様々に異なる組み合わせが全てＴＣ５０処理の試験に合格できることを試験を通して検証することができる。また、表１は、ＴＣ５０処理後に、これらのタブリボンと光方向付けフィルムとの組み合わせを採用した太陽電池モジュールの発電効率が低下しないことを示している。したがって、表２の結果は、光方向転換フィルムの導入により、モジュールの発電効率を低下させることなく、太陽電池の厚さよりも薄い又はそれに近い厚さを有するタブリボンを採用することが可能になることを示している。一方、両方の間で重なり部分が大きいため、より薄くより幅広のタブリボンを採用することで、その上にある、より薄くより幅広の光方向転換フィルムとの位置合わせが容易になる。
本実施形態では、光方向転換フィルムが、「光透過素子と前面封止層との間の境界面に向けて光を反射し、反射された光が光透過素子１１０と空気との間の境界面に移動した後、光はその後光透過素子と空気との間の境界面によって太陽電池の表面に完全に内部反射される」という機能を実現することができる限り、その光方向転換フィルムが採用する構造に関して特定の仕様はない。例えば、図５に示すように、絶縁性基材層２２０と、絶縁性基材層２２０の一方の表面に配設された光学構造層２３０と、絶縁性基材層２２０の、光学構造層２３０が配置されている表面とは反対側の表面上に配設された接合層２１０と、を含む、光方向転換フィルム２００が提供される。光学構造層２３０は、微細構造層（図示せず）と、金属材料（図示せず）で作製され、微細構造層上に配設された反射層とを含み得る。
絶縁性基材層２２０は、１つ又は複数のポリマーフィルムを利用することによって作製することができる。例えば、絶縁性基材層は、以下のポリマーのうちの１つ又は複数で作製され得る：セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルローストリアセテート、ポリ（メチル）アクリレート、ポリエチレングリコールテレフタレート、ポリナフタレンジオールエステル；ナフタレンジカルボン酸系のコポリマー又は混合物；ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、シンジオタクチックポリスチレン、シクロオレフィンのコポリマー、並びに有機シリコーン系材料。
光学構造層において、微細構造層はまた、ポリマー材料を含む。その成分は、基材層２２０と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、材料はポリ（メタ）アクリレートである。図５に示される実施形態では、微細構造層は、複数の三角形プリズムを含む。光学構造層２３０によって反射された光が、光透過素子と空気との間の境界面で完全に反射されることを確実にするためには、好ましくは、上記２つの光方向転換フィルムについて、三角形プリズムの頂点角度が、１００°〜１４０°の範囲内、好ましくは、１１０°〜１３０°の範囲内である。この実施形態では、１２０°が使用される。また、三角形のプリズムの最小断面に垂直な直線が、三角プリズムのトレンドと定義され、そして、本発明で採用される光方向転換フィルムは、２つのタイプに分割され得る。第１の光方向転換フィルムにおいて、三角形プリズムのトレンドは、光方向付けフィルムの長さ方向に平行である。第２の光方向転換フィルムにおいて、三角形プリズムのトレンドは、光方向付けフィルムの長さ方向に対して角度をなしている。例えば、この角度は１°〜８９°の範囲である。反射層は、三角形プリズム上に配設されている。反射層は、スパッタリングプロセスを利用することによって形成することができる。反射層の材料は、銀、アルミニウム、白金、チタン、銀合金、アルミニウム合金、白金合金、チタン合金などの金属材料であってよい。反射層の厚さは、約３０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは３５ｎｍ〜６０ｎｍであり得る。
本発明において、接合層２１０の具体的な材料は限定されない。本発明の実施形態のうちの１つとして、上述のように、接合層２１０を作製するための材料は、電子ビーム照射処理後に、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（すなわち、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ）製の押出可能なエチレン−酢酸ビニルコポリマー樹脂Ｅｌｖａｘ ３１７５又はＥｌｖａｘ ３１８０などのＥＶＡ材料）を架橋することにより得ることができる。架橋されたエチレン−酢酸ビニルコポリマー材料は、良好な結合特性を有するだけでなく、より大きな剪断強度を有する。ラミネートプロセス中、架橋されたエチレン−酢酸ビニルコポリマーで作製された接合層２１０を用いて光方向転換フィルム２００をタブリボンに接合した後は、光方向転換フィルム２００が変位する可能性は低い。本発明の更に別の実施形態として、接合層２１０の材料は、熱処理後に、架橋感圧アクリル接着剤（例えば、３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ）製のＦＬ５０１感圧アクリル粘着テープ）で作製することができる。
接合強度を確保するために、接合層２１０の厚さは２５μｍとすることができる。本発明において、光方向転換フィルムの全体的な厚さは、絶縁性基材層の厚さ及び光学構造層の厚さを調整することによって調整することができる。例えば、厚さ１１５μｍの光方向転換フィルムを得るために、接合層の厚さを２５μｍとし、絶縁性基材層の厚さを７５μｍとし、光学構造層の厚さを１５μｍとし得る。厚さ８２．５μｍの光方向転換フィルムを得るために、接合層の厚さを２５μｍとし、絶縁性基材層の厚さを５０μｍとし、光学構造層の厚さを７．５μｍとし得る。厚さ６７．５μｍの光方向転換フィルムを得るために、接合層の厚さを２５μｍとし、絶縁性基材層の厚さを３５μｍとし、光学構造層の厚さを７．５μｍとし得る。厚さ５２．５μｍの光方向転換フィルムを得るために、接合層の厚さを２５μｍとし、絶縁性基材層の厚さを２０μｍとし、光学構造層の厚さを７．５μｍとし得る。
上記の実施形態は、本発明の原理を説明するために用いられる例示的な実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではないことが理解される。当業者には、本発明の趣旨及び本質から逸脱することなく様々な変形及び修正を行うことができ、この変形及び修正もまた、本発明の保護範囲内にあるものと見なされる。
Claims (18)
- 太陽電池モジュールであって、
複数の太陽電池と、
前記複数の太陽電池の受光側に配設された光透過素子と、
前記複数の太陽電池と前記光透過素子との間の前面封止層と、
前記複数の太陽電池を接続するために、前記複数の太陽電池の受光面上に配設された複数のタブリボンと、
少なくとも１つの前記タブリボンの電池上にある部分の上に配設された光方向転換フィルムと、を備え、
前記光方向転換フィルムが、前記光透過素子と空気との間の境界面に向けて光を反射するために、前記光透過素子に面する光学構造層を備え、前記光は、その後、太陽電池の表面に完全に内部反射され、前記光方向転換フィルムの厚さが、２０μｍ〜１１５μｍであり、前記前面封止層の重量グラムが、４００ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２である、太陽電池モジュール。 - 前記タブリボンの幅が１．０ｍｍ以下であり、前記光方向転換フィルムの幅から、前記光方向転換フィルムが配設された前記タブリボンの幅を差し引いた結果が、０ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光方向転換フィルムの厚さが、５０μｍ未満であり、光方向転換フィルムの幅から、前記光方向転換フィルムが配設された前記タブリボンの幅を差し引いた結果が、０〜０．１ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光方向転換フィルムの幅が、前記光方向転換フィルムが配設された前記タブリボンの幅の１２０％以下である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池間にある前記タブリボンの部分上には光方向転換フィルムが配設されていない、請求項１又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記前面封止層を構成する材料が、エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を含む、請求項１又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光方向転換フィルムが、１５０℃の温度で０．５％〜３％のクロスウェブ収縮値を有する、請求項１又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記タブリボンが配設される、太陽電池上の前記タブリボンの正投影の面積が、前記太陽電池の表面積の３％〜６％である、請求項１又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記タブリボンの厚さが、前記太陽電池の厚さよりも薄い、請求項１又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光学構造層が、微細構造層と、前記微細構造層上に配設され、金属材料で作製された光反射層とを備える、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記微細構造層が複数の三角形プリズムを含み、前記三角形プリズムの頂点角度が、１００°〜１４０°の範囲内、好ましくは１１０°〜１３０°の範囲内である、請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
- 前記三角形プリズムの最小断面に垂直な線が、前記三角形プリズムのトレンドと定義され、前記三角形プリズムの前記トレンドが、前記三角形プリズムが属する光方向付けフィルムの長手方向に平行である、請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記三角形プリズムの最小断面に垂直な線が、前記三角形プリズムのトレンドと定義され、前記三角形プリズムの前記トレンドが、前記三角形プリズムが属する前記光方向付けフィルムの長手方向に対して角度をなしている、請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記角度が、１°〜８９°の範囲内である、請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光方向転換フィルムが、接着剤層及び絶縁性基材層を更に備え、前記接着剤層及び前記光学構造層が、前記絶縁性基材層の厚さ方向の両側に配設され、前記接着剤層が、対応するタブリボン上に配設されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層を形成する材料が、エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を架橋することによって得られる、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
- エチレン−酢酸ビニルコポリマー材料を架橋することによって得られる前記接着剤層材料が、１０％超のゲル含有量を有し、好ましくは、２０％超のゲル含有量を有し、より好ましくは、５０％超のゲル含有量を有する、請求項１６に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層を構成する前記材料が、アクリル感圧接着剤を架橋することによって得られる、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
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