JP2023127899A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池セルの端部における配線部材と受光側保護部材との距離の低下を抑制する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１００は、曲面状であって、平板状の太陽電池セル２と、ワイヤ形状の複数の配線部材６とを備える。太陽電池セル２において、受光面が曲面の凸側の凸側主面２ａであり、裏面が曲面の凹側の凹側主面２ｂであり、配線部材６は、一方の太陽電池セル２の凹側主面２ｂと他方の太陽電池セル２の凸側主面２ａとを、一方の太陽電池セル２の他方端部２ｄと他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃとの間を介してインターコネクションする。配線部材６は、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃに対応する第１部分と、一方の太陽電池セル２の凹側主面２ｂおよび他方の太陽電池セル２の凸側主面２ａに対応する第２部分とを有し、第２部分は断面円形状であり、第１部分は断面平板形状である。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

平角形状のタブ等の配線部材によってインターコネクションされた複数の太陽電池セルを、ガラスまたは透明樹脂等の保護部材および封止材によって封止した太陽電池モジュールが知られている。このような太陽電池モジュールにおいて、配線部材として、平角形状のタブに代えて、断面円形状または断面多角形状であるワイヤ形態の複数の配線材を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、
・ワイヤ形態の配線材を使用して乱反射などによって光損失を最小化でき、
・配線材の個数を増やし配線材のピッチを減らして、キャリヤの移動経路を減らすことができ、
・配線材の幅または直径を減らして材料費用を大きく低減でき、
・これらによって、太陽電池の効率及び太陽電池パネルの出力を向上できる、
ことが記載されている。また、特許文献１には、
・小さな幅を有する配線材においてカバー部材から再反射されて太陽電池に入射される光量を最大化できる角度で光を反射して、太陽電池に入射される光量を最大化でき、
・これによって、太陽電池パネルの出力を向上できる、
ことが記載されている。

また、このような太陽電池モジュールを、車両または建造物等の曲面に配置する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。このような太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池セルが曲面に沿ってマトリクス状に配置される。

特開２０１９－１６９７１１号公報 特開２０１９－３３３０２号公報

平板状の太陽電池セルを曲面状に配置すると、太陽電池セルの端部において、配線部材と受光側保護部材との距離が小さくなることがある。これにより、耐湿性試験において、湿潤漏れ電流試験の抵抗値が低下してしまうことがある（JISC61215、IEC61215）。

本発明は、曲面状の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの端部における配線部材と受光側保護部材との距離の低下を抑制することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明者に係る太陽電池モジュールは、曲面状の太陽電池モジュールであって、平板状の両面電極型の複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルにおける隣り合う太陽電池セルをインターコネクションするワイヤ形状の複数の配線部材を含む配線部材群であって、１または複数の配線部材群と、前記複数の太陽電池セルの受光面側を保護するための受光側保護部材であって、透明性を有するガラス部材または樹脂部材を含む前記受光側保護部材と、前記複数の太陽電池セルの裏面側を保護するための裏側保護部材と、前記受光側保護部材と前記裏側保護部材との間において、前記複数の太陽電池セルを封止するための封止材とを備える。前記隣り合う太陽電池セルにおいて、一方の太陽電池セルの他方端部と他方の太陽電池セルの一方端部とが相対し、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の受光面が、前記太陽電池モジュールの曲面の凸側の凸側主面であり、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の裏面が、前記太陽電池モジュールの曲面の凹側の凹側主面である。前記配線部材群における前記複数の配線部材は、前記一方の太陽電池セルの前記凹側主面と前記他方の太陽電池セルの前記凸側主面とを、前記一方の太陽電池セルの前記他方端部と前記他方の太陽電池セルの前記一方端部との間を介してインターコネクションする。前記配線部材群における前記複数の配線部材の各々は、前記他方の太陽電池セルの前記一方端部に対応する第１部分と、前記一方の太陽電池セルの前記凹側主面および前記他方の太陽電池セルの前記凸側主面に対応する第２部分とを有し、前記第２部分は、断面円形状または断面多角形状であり、前記第１部分は、断面平板形状である。

本発明によれば、曲面状の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの端部における配線部材と受光側保護部材との距離の低下を抑制することができる。

本実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。 図１に示す太陽電池モジュールにおける太陽電池セルおよび配線部材群を受光面側から示す平面図である。 規定サイズの大判半導体基板（Wafer）およびハーフカットの太陽電池セルを示す概略図である。 図２のIV部分の拡大図であって、配線部材群における配線部材を示す概略図である。 比較例の太陽電池モジュールの断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図であり、図２は、図１に示す太陽電池モジュールにおける太陽電池セルおよび配線部材群を受光面側から示す平面図である。図１および図２に示す太陽電池モジュール１００は、車両または建造物等の曲面に配置される曲面状の太陽電池モジュールである。太陽電池モジュール１００は、曲面に沿って配置された複数の太陽電池セル２を備える。

太陽電池セル２は、受光側保護部材３と裏側保護部材４とによって挟み込まれている。受光側保護部材３と裏側保護部材４との間には、液体状または固体状の封止材５が充填されており、これにより、太陽電池セル２は封止される。

封止材５は、太陽電池セル２を封止して保護するもので、太陽電池セル２の受光側の面と受光側保護部材３との間、および、太陽電池セル２の裏側の面と裏側保護部材４との間に介在する。封止材５の形状としては、特に限定されるものではなく、例えばシート状が挙げられる。シート状であれば、面状の太陽電池セル２の表面および裏面を被覆しやすいためである。

封止材５の材料としては、特に限定されるものではないが、光を透過する特性（透光性）を有すると好ましい。また、封止材５の材料は、太陽電池セル２と受光側保護部材３と裏側保護部材４とを接着させる接着性を有すると好ましい。このような材料としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／α－オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、または、シリコーン樹脂等の透光性樹脂が挙げられる。

受光側保護部材３は、封止材５を介して、太陽電池セル２の表面(受光面)を覆って、その太陽電池セル２を保護する。受光側保護部材３の形状としては、特に限定されるものではないが、面状の受光面を間接的に覆う点から、板状またはシート状が好ましい。

受光側保護部材３の材料としては、特に限定されるものではないが、封止材５同様に、透光性を有しつつも紫外光に耐性の有る材料が好ましく、例えば、ガラス、または、アクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂等の透明樹脂が挙げられる。また、受光側保護部材３の表面は、凹凸状に加工されていても構わないし、反射防止コーティング層で被覆されていても構わない。これらのようになっていると、受光側保護部材３は、受けた光を反射させ難くして、より多くの光を太陽電池セル２に導けるためである。

裏側保護部材４は、封止材５を介して、太陽電池セル２の裏面を覆って、その太陽電池セル２を保護する。裏側保護部材４の形状としては、特に限定されるものではないが、受光側保護部材３同様に、面状の裏面を間接的に覆う点から、板状またはシート状が好ましい。

裏側保護部材４の材料としては、特に限定されるものではないが、水等の浸入を防止する（遮水性の高い）材料が好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系樹脂、含フッ素樹脂、若しくは含シリコーン樹脂等の樹脂フィルム、またはガラス、ポリカーボネート、アクリル等の透光性を有する板状の樹脂部材と、アルミニウム箔等の金属箔との積層体が挙げられる。

次に、太陽電池セルおよび配線部材群について説明する。

太陽電池セル２は、両面電極型（両面接合型ともいう。）のセルであって、平板状の太陽電池セルである。また、太陽電池セル２は、図３に示すように、規定サイズ（例えば、６インチのセミスクエア形状）の大判半導体基板（Wafer）をＬ１に沿って２つに切断したハーフカットセルである。なお、太陽電池セル２は、ハーフカットセルに限定されず、規定サイズの半導体基板であってもよい。

太陽電池セル２は、太陽電池セルの配列方向（Ｘ方向：第１方向）に相対する２つの端部として、一方端部２ｃと他方端部２ｄとを有する。また、太陽電池セル２は、受光側の主面として、太陽電池モジュール１００の曲面の凸側の凸側主面２ａを有し、裏面側の主面として、太陽電池モジュール１００の曲面の凹側の凹側主面２ｂとを有する。

太陽電池セル２は、所定の絶縁距離で離間して、また一方端部２ｃおよび他方端部２ｄの配置方向が規則的に揃うように、Ｘ方向に曲面状に配列されている。すなわち、隣り合う太陽電池セル２，２において、一方の太陽電池セル２の他方端部２ｄと他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃとが相対している。隣り合う太陽電池セル２，２は、配線部材群によってインターコネクションされている。

配線部材群は、ワイヤ形状の複数の配線部材６を含む。配線部材６は、太陽電池セルの配列方向と交差する方向（Ｙ方向：第２方向）に等間隔に並んでいる。これにより、太陽電池セル２の受光面側の透明電極におけるＹ方向のキャリヤの移動経路を短くすることができ、比較的に抵抗が大きい透明電極に起因する損失を低減することができる。なお、配線部材群は、複数のワイヤを含むことから、マルチワイヤとも称される。

配線部材群における配線部材６は、隣り合う太陽電池セル２，２のうち、一方の太陽電池セル２の凹側主面２ｂと他方の太陽電池セル２の凸側主面２ａとを、一方の太陽電池セル２の他方端部２ｄと他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃとの間を介してインターコネクションする。

図４に示すように、配線部材６は、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃに対応する第１部分６ａ（実線部分）と、一方の太陽電池セル２の凹側主面２ｂおよび他方の太陽電池セル２の凸側主面２ａに対応する第２部分６ｂとを有する。

第２部分６ｂは、断面円形状または断面多角形状のワイヤである。これにより、従来の平角タブと比較して、受光面側の配線部材に向けて入射する入射光を、受光面に導くように反射させることができる。また、裏面側の配線部材に向けて再入射する入射光を、裏面に導くように反射させることができる。これにより、配線部材による遮光に起因する光損失を低減することができ、光電変換効率を向上することができる。

一方、第１部分６ａは、断面平板形状である。第１部分６ａは、他方の太陽電池セル２における一方端部２ｃ側の端から中央に向けて５ｍｍの部分を含む。これにより、太陽電池セル２の端部２ｃにおける配線部材６と受光側保護部材３との距離の低下を抑制することができる。この詳細は後述する。

或いは、配線部材６は、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃから一方の太陽電池セル２の他方端部２ｄまでに対応する部分を第１部分６ａ（破線部分）としてもよい。第１部分６ａは、他方の太陽電池セル２における一方端部２ｃ側の端から中央に向けて５ｍｍの部分を含み、また、一方の太陽電池セル２における他方端部２ｄ側の端から中央に向けて５ｍｍの部分を含む。これにより、太陽電池セルの間隔を低減することができる。

ここで、図５は、比較例の太陽電池モジュール１００Ｘを示す断面図である。この比較例の太陽電池モジュール１００Ｘは、図１に示す本実施形態の太陽電池モジュール１００と比較して、配線部材群、すなわち配線部材６が異なる。具体的には、配線部材群における配線部材６は、断面平板形状の第１部分６ａがなく、全体的に断面円形状または断面多角形状の第２部分６ｂのワイヤである。

ここで、一般に、シート形状の封止材５の厚みが４００μｍ程度であるのに対し、ワイヤ形状の配線部材６の径がΦ３５０μｍ程度（５本バスバーセル等に用いられている平角形状のタブ線では２００μｍ程度）である。そのため、平板状の太陽電池セル２を曲面形状に配置すると、封止時の加圧により、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃにおいて、配線部材６と受光側保護部材３との距離が小さくなる。これにより、耐湿性試験において、湿潤漏れ電流試験の抵抗値が低下してしまうことがある（JISC61215、IEC61215）。なお、本願発明者（ら）の試験実施によれば、湿潤漏れ電流試験の抵抗値が低下しても、規格値４０ＭΩを十分に満たす値であったが、改善の余地がある。

この点に関し、本実施形態の太陽電池モジュール１００によれば、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃに対応する配線部材６の第１部分６ａにおいて、断面円形状または断面多角形状のワイヤがフラット化されている。これにより、他方の太陽電池セル２の一方端部２ｃにおける配線部材６と受光側保護部材３との距離の低下を抑制することができ、耐湿性試験において、湿潤漏れ電流試験の抵抗値の低下を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。

２ 太陽電池セル
２ａ 凸側主面（受光面）
２ｂ 凹側主面（裏面）
２ｃ 一方端部
２ｄ 他方端部
３ 受光側保護部材
４ 裏側保護部材
５ 封止材
６ 配線部材（配線部材群）
６ａ 第１部分
６ｂ 第２部分
１００，１００Ｘ 太陽電池モジュール

Claims (4)

1. 曲面状の太陽電池モジュールであって、
   平板状の両面電極型の複数の太陽電池セルと、
   前記複数の太陽電池セルにおける隣り合う太陽電池セルをインターコネクションするワイヤ形状の複数の配線部材を含む配線部材群であって、１または複数の配線部材群と、
   前記複数の太陽電池セルの受光面側を保護するための受光側保護部材であって、透明性を有するガラス部材または樹脂部材を含む前記受光側保護部材と、
   前記複数の太陽電池セルの裏面側を保護するための裏側保護部材と、
   前記受光側保護部材と前記裏側保護部材との間において、前記複数の太陽電池セルを封止するための封止材と、
   を備え、
   前記隣り合う太陽電池セルにおいて、一方の太陽電池セルの他方端部と他方の太陽電池セルの一方端部とが相対し、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の受光面が、前記太陽電池モジュールの曲面の凸側の凸側主面であり、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の裏面が、前記太陽電池モジュールの曲面の凹側の凹側主面であり、
   前記配線部材群における前記複数の配線部材は、前記一方の太陽電池セルの前記凹側主面と前記他方の太陽電池セルの前記凸側主面とを、前記一方の太陽電池セルの前記他方端部と前記他方の太陽電池セルの前記一方端部との間を介してインターコネクションし、
   前記配線部材群における前記複数の配線部材の各々は、前記他方の太陽電池セルの前記一方端部に対応する第１部分と、前記一方の太陽電池セルの前記凹側主面および前記他方の太陽電池セルの前記凸側主面に対応する第２部分とを有し、
   前記第２部分は、断面円形状または断面多角形状であり、
   前記第１部分は、断面平板形状である、
   太陽電池モジュール。
2. 前記第１部分は、前記他方の太陽電池セルの前記一方端部から前記一方の太陽電池セルの前記他方端部までに対応する部分である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記第１部分は、前記他方の太陽電池セルにおける前記一方端部側の端から中央に向けて５ｍｍの部分を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記第１部分は、前記他方の太陽電池セルにおける前記一方端部側の端から中央に向けて５ｍｍの部分、および、前記一方の太陽電池セルにおける前記他方端部側の端から中央に向けて５ｍｍの部分を含む、請求項２に記載の太陽電池モジュール。

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