JP3827473B2 - Solar cell module - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光面に透光板を配置し、その下面側に透光性樹脂内に封入された太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
受光面に透光板を配置し、その下面側に透光性樹脂内に封入された太陽電池素子を配置した、いわゆるスーパーストレートタイプや、充填タイプ又は樹脂ポッテイングタイプと称される太陽電池モジュールがある。例えば、充填タイプ又は樹脂ポッテイングタイプと称されるものは、図４に示される如く、インターコネクタａにより直列又は並列に電気的に接続された複数個の太陽電池素子ｂを、プラスチック樹脂等からなる透光板ｃの下部収納部ｄの中に透光性樹脂ｅを介して封入すると共に太陽電池素子ｂに電気的に接続された出力ワイヤｆを前記透光性樹脂ｅより外部に露出させたものであり、太陽光等の光が透光板ｃを透過して太陽電池素子ｂに入射され、この入射した光によって太陽電池素子ｂに起電力が発生し、この起電力を出力ワイヤｆから外部に取り出せるようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる太陽電池モジュールにおいては、出力ワイヤｆを太陽電池素子ｂに電気的に接続する方法として、同図に示される如く、簡便さから出力ワイヤｆを太陽電池素子ｂに直接はんだｇ付けして接合する方法が一般に採用されている。しかしながら、太陽電池素子ｂに出力ワイヤｆを直接はんだｇ付けしたものにあっては、次のような問題があった。
【０００４】
すなわちこの太陽電池モジュールを用いた最終製品の組立時に出力ワイヤに無理な引っ張り力が加わった場合、太陽電池素子を封入する透光性樹脂は比較的柔らかいために、その引っ張り力がはんだ接合部に直接加わり、はんだ接合部が外れたり、太陽電池素子にクラックが生じることがある。又かように出力ワイヤの引っ張り力がはんだ接合部に直接加わるため、この太陽電池モジュールを用いた最終製品が、車や風圧等による振動等に晒される場所に設置される場合、上記はんだ接合部が常にこの出力ワイヤによる引っ張り等のストレスに晒されることから、信頼性に問題が生じる場合がある。
【０００５】
そこで本発明は上記の如き問題を解消し、出力ワイヤの引っ張り等によるストレスに対して信頼性の高い太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち本発明に係る太陽電池モジュールは、インターコネクタにより直列又は並列に電気的に接続された複数個の太陽電池素子が透光性樹脂内に封入され、その上部に透光板が配置されると共に太陽電池素子に電気的に接続された出力ワイヤが透光性樹脂より外部に露出され、透光板を透過して太陽電池素子に入射された光によって太陽電池素子に電力を発生させ、その電力を前記出力ワイヤより外部に取り出せるようになされた太陽電池モジュールであって、前記透光板は下方が開口されたケース状となされて収納部が設けられ、該収納部の中に透光性樹脂が充填されると共に、前記出力ワイヤの先端部を透光性樹脂より外部に露出させた状態で、太陽電池素子と共に金属薄板が透光性樹脂内に封入され、該金属薄板が太陽電池素子と出力ワイヤとの間に電気的に接続され、前記金属薄板は太陽電池素子の下方に設けられ、該金属薄板の上面に前記太陽電池素子と接続されたインターコネクタが接続されると共に下面に前記出力ワイヤが接続され、出力ワイヤに加わる引っ張り力が金属薄板と透光性樹脂によって支えられるようになされていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、透光性樹脂内に太陽電池素子と共に封入された該金属薄板が、太陽電池素子と出力ワイヤとの間に電気的に接続されているので、出力ワイヤに大きな引っ張り力が加わっても、その引っ張り力は金属薄板とそれが封入された透光性樹脂とによって支えられるため、大きな引っ張り力が太陽電池素子に直接加わることがなく、出力ワイヤの引っ張り等によるストレスに対しての信頼性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照し、具体的に説明する。
図１は本発明の実施の一形態を示す平面図であり、図２は図１の主要部の断面図、図３は本発明の実施の他の形態を示す断面図である。
【０００９】
図面において、１は太陽電池素子であり、この太陽電池素子１は、表面側の極性を同一にして複数個配列され、インターコネクタ２により、隣り合う太陽電池素子１の表面側と裏面側とが電気的に接続され、すなわち直列に接続されている。
【００１０】
３は、前記太陽電池素子１の下方に、太陽電池素子１と平行に配置された金属薄板である。この金属薄板３は、太陽電池素子１にはんだ接合部１１で電気的に接続されたインターコネクタ２に電気的に接続され、さらにこの金属薄板３に出力ワイヤ４の基端部がはんだ付け等により電気的に接続されている。かようにして、金属薄板３は、太陽電池素子１と出力ワイヤ４との間に電気的に接続されている。金属薄板３の厚みは、特に限定されるものではないが、薄板を用いる理由は、太陽電池モジュール全体の厚みをできるだけ薄くするためであり、金属薄板３による全体の厚みの増加と引っ張り力の向上とを比較勘案してその金属薄板３の厚みを決定すればよい。
【００１１】
５は、ポリカーボネート等の合成樹脂やガラス等により形成された透光板であり、透光板５は下部が開口されたケース状となされて収納部５１が設けられ、その収納部５１の中にシリコーン等の透光性樹脂６が充填されると共に、出力ワイヤ４の先端部を透光性樹脂６より外部に露出させた状態として、前記太陽電池素子１及び金属薄板３がこの透光性樹脂６内に封入されている。そして太陽光等の光が透光板５を透過して太陽電池素子１に入射されると、この入射した光によって太陽電池素子１に起電力が発生し、この起電力が、インターコネクタ２及び金属薄板３を介して、出力ワイヤ４から取り出せるようになされている。
【００１２】
なお、本形態では、図面の如く、各太陽電池素子１が直列に接続されているために、出力ワイヤ４がプラス側と、マイナス側とに、それぞれ１個づつ設けられ、それに対応して、金属薄板３もプラス側と、マイナス側とに、それぞれ１個づつ設けられている。かようにすべての出力ワイヤ４に金属薄板３を設けるのが好ましいが、特に引っ張り力が加わる出力ワイヤ４にのみ金属薄板３が設けられていてもよい。なおインターコネクタ２により接続される太陽電池素子１は、並列に接続されていてもよく、又直列と並列を組み合わせて接続されていてもよい。又出力ワイヤ４の数も２個以外であってもよく、特にその数は限定されるものではない。
【００１３】
又、本形態では、二個設けられた金属薄板３において、その一方の金属薄板３と、その上部に位置する太陽電池素子１との間に、絶縁テープ３１が介在され、両者が電気的に短絡するのを防止している。
【００１４】
なお前記金属薄板３としては、はんだ等との接着性が良好であり、且つ導電性、耐腐食性に優れた銅又はその合金にすずメッキしたものが好適に用いられるが、他の金属からなるものであってもよい。
【００１５】
又、金属薄板３と太陽電池素子１との短絡を防止する絶縁テープ３１の代わりに、太陽電池素子１に対向する金属薄板３の面側に、テフロン、ポリイミド、ポリエステル等の合成樹脂あるいは他の絶縁材料を被着することにより、電気絶縁層３２を形成していてもよい。
【００１６】
なお前記形態での太陽電池素子１は、表面側の極性を同一にして、すなわちすべての太陽電池素子１の表面側の極性をプラスとし、又はマイナスとして複数個配列され、インターコネクタ２により、隣り合う太陽電池素子１の表面側と裏面側とが電気的に接続されることにより、直列に接続されているが、他に直列に接続する方法としては、図３に示される如く、隣り合う太陽電池素子１の表面側の極性を互いに異なるように、すなわち隣り合う太陽電池素子１の表面側の極性がプラス、マイナス、プラス、マイナスとなるように配列してもよい。かようにすれば、インターコネクタ２により、隣り合う太陽電池素子１の表面側と表面側、及び裏面側と裏面側とをそれぞれ電気的に接続すればよいので、前記形態と比較して太陽電池素子１相互の間隔を狭くでき、又太陽電池素子１相互間のインターコネクタ２の長さも短くすることができ、且つ太陽電池素子１の接続作業が容易となる。
【００１７】
次に表１は、金属薄板３が太陽電池素子１と出力ワイヤ４との間に電気的に接続された本発明による太陽電池モジュールである実施例と、金属薄板を用いずに太陽電池素子に出力ワイヤを直接はんだ付けした従来の太陽電池モジュールである比較例とをそれぞれ作製し、それぞれの出力ワイヤに対して、行った引っ張り試験についての測定結果である。
【００１８】
なお使用した出力ワイヤの導線サイズは、ＡＷＧ２６（０．１４平方ｍｍ）のものを用い、サンプル数を５サンプルとして、各実施例と比較例の出力ワイヤを２０秒間０．４５ｋｇｆ及び０．７５ｋｇｆで引っ張った。前記０．４５ｋｇｆ及び０．７５ｋｇｆで引っ張った理由は、電子部品のＪＩＳ規格に準拠すれば、出力ワイヤは、５Ｎ（０．５１ｋｇｆ）程度の引っ張り力に耐えることが好ましいことから、その前後の引っ張り力で引っ張った。
【００１９】
【表１】

Figure 0003827473
【００２０】
表１に示されるように、引っ張り力０．７５ｋｇｆにおいて、実施例では、５サンプルの全てについて何ら問題はなかったが、比較例では、５サンプル全てについて透光性樹脂が部分的に剥離し、その中の４サンプルについては、太陽電池モジュール内に気泡が発生し、残る１サンプルについては、太陽電池素子にクラックが発生した。
【００２１】
以上のように、金属薄板３が太陽電池素子１と出力ワイヤ４との間に電気的に接続された本発明による太陽電池モジュールは、金属薄板を用いずに太陽電池素子に出力ワイヤを直接はんだ付けした従来の太陽電池モジュールに比べて、出力ワイヤの引っ張り等によるストレスの影響を受けにくく、極めて優れていることが確認される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、透光性樹脂内に太陽電池素子と共に封入された該金属薄板が、太陽電池素子と出力ワイヤとの間に電気的に接続されているので、出力ワイヤに大きな引っ張り力が加わっても、その引っ張り力は金属薄板とそれが封入された透光性樹脂とによって支えられるため、大きな引っ張り力が太陽電池素子に直接加わることがないことから、出力ワイヤの引っ張り等によるストレスに対しての信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す平面図である。
【図２】図１の主要部の断面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示す断面図である。
【図４】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池素子
１１ はんだ接合部
２ インターコネクタ
３ 金属薄板
３１ 絶縁テープ
３２ 電気絶縁層
４ 出力ワイヤ
５ 透光板
５１ 収納部
６ 透光性樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell module in which a translucent plate is disposed on a light receiving surface and a solar cell element enclosed in a translucent resin is disposed on the lower surface side thereof.
[0002]
[Prior art]
A solar cell module called a so-called super straight type, a filling type or a resin potting type, in which a light transmitting plate is arranged on the light receiving surface and a solar cell element sealed in a light transmitting resin is arranged on the lower surface side thereof. is there. For example, what is referred to as a filling type or a resin potting type includes a plurality of solar cell elements b electrically connected in series or in parallel by an interconnector a as shown in FIG. An output wire f encapsulated in a lower housing portion d of the translucent plate c via the translucent resin e and electrically connected to the solar cell element b is exposed to the outside from the translucent resin e. Light such as sunlight passes through the light transmitting plate c and is incident on the solar cell element b. The incident light generates an electromotive force in the solar cell element b, and the electromotive force is output to the output wire f. Can be taken out from the outside.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a solar cell module, as a method of electrically connecting the output wire f to the solar cell element b, as shown in the figure, the output wire f is directly soldered and bonded to the solar cell element b for convenience. This method is generally adopted. However, when the output wire f is directly soldered to the solar cell element b, there are the following problems.
[0004]
In other words, when an excessive pulling force is applied to the output wire during the assembly of the final product using this solar cell module, the translucent resin that encloses the solar cell element is relatively soft, so that the pulling force is applied to the solder joint. Directly applied, the solder joint may come off, or the solar cell element may crack. In addition, since the pulling force of the output wire is directly applied to the solder joint portion, when the final product using this solar cell module is installed in a place where it is exposed to vibration due to a car, wind pressure, etc., the solder joint portion Is always exposed to stress such as pulling by the output wire, which may cause a problem in reliability.
[0005]
Therefore, the present invention aims to solve the above problems and provide a solar cell module with high reliability against stress caused by pulling of an output wire.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, in the solar cell module according to the present invention, a plurality of solar cell elements electrically connected in series or in parallel by an interconnector are enclosed in a translucent resin, and a translucent plate is disposed on the top. The output wire electrically connected to the solar cell element is exposed to the outside from the translucent resin, and power is generated in the solar cell element by the light transmitted through the translucent plate and incident on the solar cell element. A solar cell module that can be taken out from the output wire , wherein the translucent plate has a case shape with an opening at the bottom, and a housing portion is provided, and a translucent resin is provided in the housing portion. And a thin metal plate is enclosed in the translucent resin together with the solar cell element in a state where the tip of the output wire is exposed to the outside from the translucent resin. Out Is electrically connected between the wire, the metal sheet is provided below the solar cell element, the output wire to the lower surface with the interconnector connected to the solar cell element to the upper surface of the metal sheet is connected And a tensile force applied to the output wire is supported by the thin metal plate and the translucent resin .
[0007]
According to the present invention, since the metal thin plate sealed together with the solar cell element in the translucent resin is electrically connected between the solar cell element and the output wire, a large tensile force is applied to the output wire. Even if it is applied, the tensile force is supported by the thin metal plate and the translucent resin in which it is encapsulated. Therefore, a large tensile force is not directly applied to the solar cell element, and it is resistant to stress caused by pulling of the output wire. Can improve the reliability.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
[0009]
In the drawings, reference numeral 1 denotes a solar cell element. A plurality of solar cell elements 1 are arranged with the same polarity on the front surface side, and the surface side and the back surface side of adjacent solar cell elements 1 are separated by an interconnector 2. They are electrically connected, i.e. connected in series.
[0010]
Reference numeral 3 denotes a metal thin plate disposed below the solar cell element 1 and in parallel with the solar cell element 1. The metal thin plate 3 is electrically connected to the interconnector 2 electrically connected to the solar cell element 1 by the solder joint portion 11, and the base end portion of the output wire 4 is further soldered to the metal thin plate 3. Electrically connected. Thus, the metal thin plate 3 is electrically connected between the solar cell element 1 and the output wire 4. The thickness of the thin metal plate 3 is not particularly limited, but the reason for using the thin plate is to make the thickness of the entire solar cell module as thin as possible. And the thickness of the thin metal plate 3 may be determined.
[0011]
Reference numeral 5 denotes a translucent plate formed of synthetic resin such as polycarbonate, glass, or the like. The translucent plate 5 is formed in a case shape with an opening at the bottom, and a storage unit 51 is provided in the storage unit 51. The solar cell element 1 and the thin metal plate 3 are filled with a translucent resin 6 such as silicone and the tip of the output wire 4 is exposed to the outside from the translucent resin 6. 6 is enclosed. Then, when light such as sunlight passes through the translucent plate 5 and enters the solar cell element 1, an electromotive force is generated in the solar cell element 1 by the incident light. It can be taken out from the output wire 4 through the metal thin plate 3.
[0012]
In addition, in this form, since each solar cell element 1 is connected in series as shown in the drawings, one output wire 4 is provided on each of the plus side and the minus side, and correspondingly, One thin metal plate 3 is also provided on each of the plus side and the minus side. As described above, it is preferable to provide the metal thin plate 3 on all the output wires 4, but the metal thin plate 3 may be provided only on the output wire 4 to which a tensile force is applied. Note that the solar cell elements 1 connected by the interconnector 2 may be connected in parallel, or may be connected in combination of series and parallel. The number of output wires 4 may be other than two, and the number is not particularly limited.
[0013]
Further, in this embodiment, in the two thin metal plates 3 provided, the insulating tape 31 is interposed between one of the thin metal plates 3 and the solar cell element 1 located above the two thin metal plates 3, and both of them are electrically connected. Preventing short circuit.
[0014]
The metal thin plate 3 is preferably made of copper or an alloy thereof having good adhesion to solder or the like and having excellent conductivity and corrosion resistance, but is composed of other metals. It may be a thing.
[0015]
Further, instead of the insulating tape 31 for preventing the metal thin plate 3 and the solar cell element 1 from being short-circuited, a synthetic resin such as Teflon, polyimide, polyester, or the like is provided on the surface side of the metal thin plate 3 facing the solar cell element 1. The electrically insulating layer 32 may be formed by depositing an insulating material.
[0016]
Note that the solar cell elements 1 in the above-described form are arranged in a plurality with the same polarity on the surface side, that is, the polarity on the surface side of all the solar cell elements 1 is plus or minus, and are connected by the interconnector 2. The front surface side and the back surface side of the matching solar cell elements 1 are connected in series, but as another method of connecting in series, as shown in FIG. The battery elements 1 may be arranged so that the polarities on the surface side of the battery elements 1 are different from each other, that is, the polarities on the surface side of the adjacent solar cell elements 1 are plus, minus, plus, and minus. In this way, the interconnector 2 may electrically connect the surface side and the surface side of the adjacent solar cell elements 1 and the back surface side and the back surface side, respectively. The distance between the elements 1 can be narrowed, the length of the interconnector 2 between the solar cell elements 1 can be shortened, and the connection work of the solar cell elements 1 is facilitated.
[0017]
Next, Table 1 shows an example in which the thin metal plate 3 is a solar cell module according to the present invention in which the thin metal plate 3 is electrically connected between the solar cell element 1 and the output wire 4, and the solar cell element without using the thin metal plate. The comparative example which is the conventional solar cell module which soldered the output wire directly is produced, respectively, and it is a measurement result about the tension test performed to each output wire.
[0018]
The output wire used was AWG26 (0.14 square mm), the number of samples was 5, and the output wires of each example and comparative example were 0.45 kgf and 0.75 kgf for 20 seconds. I pulled. The reason for pulling at 0.45 kgf and 0.75 kgf is that the output wire preferably withstands a pulling force of about 5N (0.51 kgf) according to the JIS standard for electronic components. Pulled with force.
[0019]
[Table 1]
Figure 0003827473
[0020]
As shown in Table 1, at the tensile force of 0.75 kgf, in the example, there was no problem for all of the five samples, but in the comparative example, the translucent resin was partially peeled off for all of the five samples, Among the 4 samples, bubbles were generated in the solar cell module, and the remaining 1 sample was cracked in the solar cell element.
[0021]
As described above, in the solar cell module according to the present invention in which the metal thin plate 3 is electrically connected between the solar cell element 1 and the output wire 4, the output wire is directly soldered to the solar cell element without using the metal thin plate. Compared to the attached conventional solar cell module, it is confirmed that the solar cell module is extremely superior because it is less susceptible to the stress caused by pulling of the output wire.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the metal thin plate sealed together with the solar cell element in the translucent resin is electrically connected between the solar cell element and the output wire, a large tensile force is applied to the output wire. Even if applied, the tensile force is supported by the thin metal plate and the translucent resin in which it is encapsulated, so that a large tensile force is not directly applied to the solar cell element. The reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell element 11 Solder joint part 2 Interconnector 3 Metal thin plate 31 Insulation tape 32 Electrical insulation layer 4 Output wire 5 Translucent plate 51 Storage part 6 Translucent resin

Claims (4)

インターコネクタにより直列又は並列に電気的に接続された複数個の太陽電池素子が透光性樹脂内に封入され、その上部に透光板が配置されると共に太陽電池素子に電気的に接続された出力ワイヤが透光性樹脂より外部に露出され、透光板を透過して太陽電池素子に入射された光によって太陽電池素子に電力を発生させ、その電力を前記出力ワイヤより外部に取り出せるようになされた太陽電池モジュールであって、前記透光板は下方が開口されたケース状となされて収納部が設けられ、該収納部の中に透光性樹脂が充填されると共に、前記出力ワイヤの先端部を透光性樹脂より外部に露出させた状態で、太陽電池素子と共に金属薄板が透光性樹脂内に封入され、該金属薄板が太陽電池素子と出力ワイヤとの間に電気的に接続され、前記金属薄板は太陽電池素子の下方に設けられ、該金属薄板の上面に前記太陽電池素子と接続されたインターコネクタが接続されると共に下面に前記出力ワイヤが接続され、出力ワイヤに加わる引っ張り力が金属薄板と透光性樹脂によって支えられるようになされていることを特徴とする太陽電池モジュール。A plurality of solar cell elements electrically connected in series or in parallel by an interconnector are enclosed in a translucent resin, and a translucent plate is disposed on the top and electrically connected to the solar cell elements. The output wire is exposed to the outside from the translucent resin, and power is generated in the solar cell element by the light incident on the solar cell element through the translucent plate, and the power can be taken out from the output wire. In the solar cell module made, the translucent plate is formed in a case shape with an opening at the bottom, and a housing portion is provided, and the housing portion is filled with a translucent resin, and the output wire With the tip exposed to the outside from the translucent resin, a thin metal plate is enclosed in the translucent resin together with the solar cell element, and the thin metal plate is electrically connected between the solar cell element and the output wire. It is, the metal The plate is provided below the solar cell element, the interconnector connected to the solar cell element is connected to the upper surface of the metal thin plate, the output wire is connected to the lower surface, and the tensile force applied to the output wire is reduced by the metal thin plate And a solar cell module characterized by being supported by a translucent resin . 金属薄板は、その成分に銅を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。  The solar cell module according to claim 1, wherein the metal thin plate contains copper as a component thereof. 金属薄板は、その片面に電気絶縁層が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。  The solar cell module according to claim 1 or 2, wherein the thin metal plate has an electric insulating layer formed on one side thereof. 複数個の太陽電池素子は、隣り合う太陽電池素子の表面側の極性が互いに異なるように配列されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の太陽電池モジュール。  4. The solar cell module according to claim 1, wherein the plurality of solar cell elements are arranged so that polarities on the surface side of adjacent solar cell elements are different from each other.
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