JP3269051B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JP3269051B2 JP32638499A JP32638499A JP3269051B2 JP 3269051 B2 JP3269051 B2 JP 3269051B2 JP 32638499 A JP32638499 A JP 32638499A JP 32638499 A JP32638499 A JP 32638499A JP 3269051 B2 JP3269051 B2 JP 3269051B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
に係り、特に表面部材及び裏面部材が透光性を有するこ
とにより、表裏両側からの光入射を可能とした両面入射
型の太陽電池モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】クリーンで無尽蔵のエネルギー源である
太陽から入射する光のエネルギーを直接電気に変換する
ことのできる太陽電池は、石油・石炭等の化石エネルギ
ーに代わる新しいエネルギー源として期待され、実用化
が進められている。斯かる太陽電池を実際のエネルギー
源として用いるにあたっては、通常複数枚の太陽電池を
電気的に直列、或いは並列接続することによりその出力
を高めた太陽電池モジュールが使用されている。
【0003】図6乃至9を参照して従来の太陽電池モジ
ュールを説明する。ここで、図6は平面図、図7は図6
におけるB−B’線の断面図、図8は背面図であり、後
述する裏面部材を省略して示している。また、図9は、
端子ボックスの内部構造を示す拡大図である。
【0004】これらの図において、1はガラス、プラス
チック等の透光性を有する材料からなる表面部材であ
り、2は裏面部材である。裏面部材2としては通常Al
箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する3層
構造の部材が用いられる。
【0005】3…は太陽電池であり、例えば内部にpn
接合を有する単結晶Siからなる太陽電池を用いること
ができる。ここでは、これら太陽電池3…が72枚、8
列×9行のマトリクス状に配列され、銅薄板等の金属薄
板よりなる接続部材4…にて電気的に直列接続されてい
る。そして、これらの太陽電池3…はEVA等の透光性
且つ絶縁性を有する封止材5により表面部材1と裏面部
材2との間に封止され、その周囲にはアルミニウム等の
加工し易い金属からなる枠体6が取り付けられる。
【0006】太陽電池3…にて発生した電力は、電力引
き出し線11、11により裏面部材2の背面に設けられ
た端子ボックス10,10へ引き出され、そしてこの端
子ボックス10,10から電力ケーブル(不図示)によ
り外部に出力される。
【0007】ところで、このように複数の太陽電池を直
列接続して動作させる形態では、建物の影や降雪等の影
響により一部の太陽電池への太陽光の入射が遮られた場
合、正常に発電している他の太陽電池からの総発生電圧
が逆方向電圧という形で上記一部の太陽電池に印加され
る。そしてこの逆方向電圧が太陽電池の耐圧を越える
と、太陽電池が破壊されてしまう。或いは、上記一部の
太陽電池が発熱し、EVAの変色、発泡又は太陽電池が
割れる等の不具合が生じる。
【0008】このような問題を解決するため、通常は太
陽電池を複数枚毎の太陽電池群に分割し、これらの太陽
電池群と並列で且つ逆方向にバイパスダイオードを設け
ている。
【0009】例えば、上述した太陽電池モジュールでは
72枚の太陽電池3…を18枚毎の太陽電池群の4組に
分割し、そしてこれらの太陽電池群にバイパスダイオー
ド21を接続用配線12により電気的に並列接続してい
る。このバイパスダイオード21は通常図9に示す如く
端子ボックス10内に配置されており、このため、端子
ボックス10の形状は比較的大きなものとなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、表面
側ばかりでなく裏面側から入射した光を用いても発電す
ることのできる太陽電池が開発されている。そして、斯
かる両面入射型の太陽電池を用いて太陽電池モジュール
とする場合には、従来光不透過性の部材を用いて構成し
ていた裏面部材をガラス等の透光性の部材で構成し、こ
の裏面部材を介して光が太陽電池の裏面側へも入射可能
な構造とされている。
【0011】然し乍ら、斯かる構造の太陽電池モジュー
ルにあっては、裏面側から入射する光が端子ボックス1
0、10、電力引き出し線11、11及び接続用配線1
2…により遮られ、一部の太陽電池の裏面側には光が入
射しない。このため、この一部の太陽電池の電流値が表
面側からの光入射により生じるものだけとなり、他の太
陽電池に比べて低くなる。太陽電池モジュールにおいて
は複数枚の太陽電池が電気的に直列接続されているため
に、モジュール全体の出力電流は裏面側に光が入射しな
い上記一部の太陽電池の低い電流値となり、裏面側から
の光入射の効果が小さくなってしまう。
【0012】また、上述のような両面入射型の太陽電池
を用いるものに限らず、従来の太陽電池を用いた太陽電
池モジュールにあっても、裏面部材を透光性の部材から
構成し、入射した光の一部を裏面側に透過させるように
して意匠性を高めた太陽電池モジュールもある。斯かる
太陽電池モジュールにあっても端子ボックス10,10
や電力引き出し線11、11或いは接続用配線12…の
ために裏面側に透過する光量が減少し、本来の効果を奏
することができない。
【0013】本発明は、斯かる従来の課題を解決し、表
裏両側からの光入射を可能とした両面入射型の太陽電池
モジュールにおいて、発電効率が向上し、また意匠性の
優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明太陽電池モジュールは、表面部材と裏
面部材との間に複数個の太陽電池が封止されてなる太陽
電池モジュールであって、前記太陽電池が表裏両側から
の光の入射により発電可能な太陽電池であり、且つ前記
裏面部材が透光性を有すると共に、前記複数個の太陽電
池で発生した電力を外部に出力する細長形状の端子ボッ
クスが、前記裏面部材の背面側における、前記複数個の
太陽電池の外周部に対応する位置に取り付けられ、前記
複数個の太陽電池が複数の太陽電池群に分割されると共
に、前記端子ボックスがその内部に前記太陽電池群毎に
電気的に並列接続され且つ直線状に配列された複数のバ
イパスダイオードを備えることを特徴とする。
【0015】また、裏面側からの入射光が前記端子ボッ
クスに遮られることなく前記太陽電池の裏面に到達する
よう構成されたことを特徴とする。
【0016】
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る太陽電池モジュールについて図1乃至4を参照して説
明する。
【0018】図1は本実施形態に係る太陽電池モジュー
ルの平面図であり、図2は図1におけるA−A’線の断
面図、図3は背面図、また、図4は端子ボックスの構造
を示す説明図である。尚、これらの図において前述の図
6乃至9と同一の機能を呈する部分には同一の符号を付
している。
【0019】本実施形態にあっては、表面部材1として
は外寸法1300mm×875mmのガラスを用いた。
また、裏面部材2としては同一寸法のガラスを用い、両
側から光入射の可能なモジュール構造としている。尚、
裏面部材2はガラスに限る必要はなく透光性のプラスチ
ック材料なども用いることもできる。このように透光性
のプラスチック材料を用いる場合にあってはモジュール
の防湿性を高めるために水蒸気透過率の低い材料を用い
ることが好ましく、水蒸気透過率が20g/m 2・da
y以下の材料を用いることが好ましい。さらには、水蒸
気透過率が0.1g/m2・day以下の材料を用いる
ことがより好ましい。尚、この水蒸気透過率の値はJI
S Z 0208−73で規定されるモコン法により測定
した値である。
【0020】3…は太陽電池であり、本実施形態にあっ
ては表裏両面からの光入射により発電することのできる
両面入射型の太陽電池とした。
【0021】図5は斯かる両面入射型の太陽電池の構造
を示す構造断面図であり、同図において51はn型の単
結晶シリコン基板であり、その表面上には厚み約100
Åの真性非晶質シリコンからなるi型層52及び厚み約
100Åのp型非晶質シリコンからなるp型層53が積
層され、該p型層53上にITO,ZnO,SnO2
の透光性導電膜からなる表面側透光性電極54及び櫛形
状に形成された金属からなる表面側集電極55が形成さ
れている。
【0022】また、単結晶シリコン基板51の裏面上に
は厚み約100Åの真性非晶質シリコンからなるi型層
56及び厚み約100Åのn型非晶質シリコンからなる
n型層57が積層され、該n型層57上にITO,Zn
O,SnO2等の透光性導電膜からなる裏面側透光性電
極58及び櫛形状に形成された金属からなる裏面側集電
極59が形成されている。
【0023】斯かる構成の太陽電池によれば、表面側ば
かりでなく裏面側から入射する光も単結晶シリコン基板
51に入射し、該基板51中で電子・正孔対を生成する
ために、発電に寄与することができる。
【0024】尚、両面入射型の太陽電池としては斯様に
結晶系半導体材料と非晶質半導体材料とを組合わせた太
陽電池に限るものではなく、結晶系半導体材料或いは非
晶質半導体材料を単独で用いたものであっても良い。
【0025】そして、本実施形態にあっては、太陽電池
3…を行方向(紙面上下方向)に12個、列方向(紙面
左右方向)に8個のマトリクス状に配列し、夫々の太陽
電池3…を銅箔からなる接続部材4により電気的に直列
接続している。
【0026】端子ボックス10は、裏面部材2の背面側
における、マトリクス状に配列された太陽電池3…の外
周部に対応する位置に取り付けられ、枠部6にビス、ネ
ジ等の固定手段を用いて固定されており、太陽電池3…
にて発生した電力は電力引き出し線11、11により端
子ボックス10まで引き出されている。
【0027】また、上記96枚の太陽電池3…は夫々2
列毎、即ち24枚づつの4組の太陽電池群に分割され、
そしてこれら太陽電池群と電気的に並列に、バイパスダ
イオード21…が接続用配線12…により接続されてい
る。
【0028】この際、端子ボックス10の近辺では引き
出し線11、11及び接続用配線12…が近接して配置
されることとなるので各配線間が短絡しない様にする必
要があり、例えば各配線間にPETフィルム等の絶縁性
フィルムを設けると良い。
【0029】これらのバイパスダイオード21…は従来
と同様に端子ボックス10内に配置されるが、本実施形
態にあってはバイパスダイオード21…を直線状に配列
することで、端子ボックス10の形状を細長形状として
いる。このように細長形状とすることで、端子ボックス
10をマトリクス状に配列された太陽電池3…の周辺部
に対応する位置に設けることができ、裏面から入射する
光が端子ボックス10に遮られることなく太陽電池3…
の裏面に入射することができる。また、端子ボックス1
0の大きさを、本実施形態の場合にあっては210mm
×15mm程度と小さくできるので、端子ボックス10
の製造コストを従来よりも安価にでき、太陽電池モジュ
ールの製造コストを低減することができる。
【0030】また、本実施形態にあっては太陽電池3…
を遇数列のマトリックス状に配列し、さらに偶数列毎
(本実施形態にあっては2列毎)にバイパスダイオード
21を接続するようにしている。
【0031】このため、電力引き出し線11、11及び
バイパスダイオードの接続用配線12…を図1,3に示
す如くマトリクス状に配列された太陽電池3…の同じ
側、即ちマトリクスの行方向の最端部から取り出すこと
ができる。従って、これらの配線11及び12が取り出
される側の行方向の外周部に対応する位置に端子ボック
ス10を設けることにより、上記各配線11及び12の
長さを短縮でき、コスト低減を図ることができるととも
に、これらの配線による裏面からの入射光の遮光を低減
することができる。加えて、各配線11及び12をモジ
ュール内で引き回す必要がなくなり、接続用配線12と
太陽電池3との間の電気的短絡を抑制することができ
る。
【0032】以上の通り、本発明太陽電池モジュールに
よれば端子ボックスを裏面部材の背面側における、太陽
電池の外周部に対応する位置に取り付けているので、裏
面側からの入射光が端子ボックスに遮られることなく太
陽電池の裏面に到達するため、裏面側からの入射光も有
効に発電に寄与させることができる。また、端子ボック
スの形状が小さく、且つ端子ボックスまでの配線が短い
太陽電池モジュールを提供できるので、意匠性にも優れ
ている。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、表裏両
側からの光入射を可能とした両面入射型の太陽電池モジ
ュールにおいて、発電効率が向上し、また意匠性の優れ
た太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池モジュールの平面図であ
る。
【図2】図1におけるA−A’線の断面図である。
【図3】本発明に係る太陽電池モジュールの背面図であ
る。
【図4】本発明に係る端子ボックスの構造を説明するた
めの説明図である。
【図5】両面入射型の太陽電池の構造断面図である。
【図6】従来の太陽電池モジュールの平面図である。
【図7】図6におけるB−B’線の断面図である。
【図8】従来の太陽電池モジュールの背面図である。
【図9】従来の端子ボックスの構造を説明するための説
明図である。
【符号の説明】
1…表面部材、2…裏面部材、3…太陽電池、4…接続
部材、5…封止材、6…枠体、10…端子ボックス、1
1…電力引き出し線、12…接続用配線、21・・・バイパ
スダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−158681(JP,A) 特開 平7−45843(JP,A) 特開 平9−53211(JP,A) 特開 平5−160425(JP,A) 実開 昭61−149356(JP,U) 実開 平3−1549(JP,U) 特許2704429(JP,B2) 実用新案登録3036405(JP,U) 太陽光発電懇話会編「太陽光発電シス テムの設計と施工」,株式会社オーム 社,1996年7月25日,p.10−20 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面部材と裏面部材との間に複数個の太
    陽電池が封止されてなる太陽電池モジュールであって、
    前記太陽電池が表裏両側からの光の入射により発電可能
    な太陽電池であり、且つ前記裏面部材が透光性を有する
    と共に、前記複数個の太陽電池で発生した電力を外部に
    出力する細長形状の端子ボックスが、前記裏面部材の背
    面側における、前記複数個の太陽電池の外周部に対応す
    る位置に取り付けられ 前記複数個の太陽電池が複数の太陽電池群に分割される
    と共に、前記端子ボックスがその内部に前記太陽電池群
    毎に電気的に並列接続され且つ直線状に配列された複数
    のバイパスダイオードを備えること を特徴とする太陽電
    池モジュール。
  2. 【請求項2】 裏面側からの入射光が前記端子ボックス
    に遮られることなく前記太陽電池の裏面に到達するよう
    構成されたことを特徴とする請求項1記載の太陽電池モ
    ジュール。
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