JP4132449B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば屋根等に設置して使用される太陽電池モジュールに係り、特に、バスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部の構造について改善した太陽電池モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽電池モジュールの出力をモジュールの裏面に設置された端子箱に導くために、特開平9−326497号公報に記載のように、太陽電池モジュールの両端に設けられた正負のバスバー(電極)には、端子箱に接続されるリード線が半田付けされている。この半田付けは、バスバーとリード線端部とを接近させ又は重ね合わせるとともに、これら両者に亘って半田を盛り付けることによりなされている。又、同様に、前記バスバーから端子箱に至る導電経路の途中で配線方向を変える場合にも、従来は夫々別途用意された第1、第2のリード線を用意して、これらの端部等を所定角度で交差させ、その重なり部分に半田を盛り付けることによって半田付けして、導電経路の方向転換を行なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように従来の構成では、半田付け対象の一対の導体(バスバーやリード線等)が、単に接近又は重ね合わされているだけであって、互いに相手を拘束する係合関係を持っていない。そのため、半田付け時に相互の位置関係がずれて狂い易く、この点に注意して半田付けをするので半田付け作業性が良くないとともに、前記位置ずれが原因して半田付け接続の信頼性が損なわれる恐れがあるので、その改善が太陽電池モジュールの品質を高めるために望まれている。
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、バスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部の半田付け作業性と半田付け接続の信頼性とを向上できる太陽電池モジュールを得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板と、この透明基板の裏面に形成された複数の太陽電池セルと、これら太陽電池セルに接続して設けられたバスバーと、前記透明基板の裏側に前記太陽電池セル及び前記バスバーを封止して設けられた充填材と、この充填材の裏面に積層された封止材と、この封止材の裏側に配置された端子箱と、この端子箱と前記バスバーとを接続して設けた導電経路とを備え、かつ、前記バスバーから前記端子箱に至る前記導電経路の半田付け接続部が、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体を、互いの重なり状態を保持するように少なくとも一方の導体の形状により係合し、前記両導体の重なり部分を半田付けしてなる太陽電池モジュールを前提とする。
【0006】
そして、前記課題を解決するために請求項1の発明は、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の前記導体を断面横長形状の平角銅線とし、一方の導体の端部に先端から切込み部を設けるとともに、この切込み部の両側に位置した第1、第2の接続部位の内の一方を他方より長く形成し、前記切込み部に他方の導体を通して、この他方の導体の表側に短い方の接続端部を重ね、長い方の接続端部を前記他方の導体の裏面側に重ねるとともにこの長い方の接続部位を折り曲げて前記他方の導体の表面側に重ねて、前記両導体を互いに重なった状態を保持するように係合させて、これら導体の重なり部分を表面側から半田付けしたことを特徴とする。
【0009】
この請求項1の発明においては、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体は、単に重なったり近接して半田付けされるのではなく、導体が切込み部に通されるとともに、長い方の接続部位を裏面側から表面側に折曲げたことによって、両導体はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制して拘束する状態に組合わされる。そのため、両導体の重なり合った部分の半田付けにおいて両導体相互の位置ずれが防止されるので、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように接続されるべき接続対象の一対の導体の動きが互いに拘束されて適正な組合わせ状態を保持できるだけではなく、半田の引っ掛りが多くなることに伴って、半田付け接続の信頼性を向上できる。しかも、前記規制を行う形状が切込み部であることにより、少なくとも切込み部に、接続されるべき導体の端部等を通して長い方の接続部位を表面側に折曲げるという簡単な作業で、両導体の表裏両面を互いに重なり合わせて互いの動きを拘束する状態に組合わせることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図12を参照しながら本発明の第1の実施の形態を説明する。
【0011】
図1は太陽電池モジュールの構成を示す裏面図であり、図2は図1中Z−Z線に沿う断面図、図3は図1中Y−Y線に沿う断面図であって、これらの図に示されるように太陽電池モジュールMは、透明基板11と、複数の太陽電池セル12と、正極及び負極用の一対のバスバー13と、充填材14と、スペーサ15と、封止材16と、端子箱17と、端子箱17とバスバー13とにわたってこれらを電気的に接続して設けた出力取出し線としての導電経路18とを備えて形成されている。
【0012】
透明基板11には電気絶縁性を有する基板例えばガラス基板等が用いられる。透明基板11の裏面にはこの基板11の周囲部分を残して複数の太陽電池セル12が設けられている。これらのセル12は結晶系のものでも、アモルファス系のものであってもよいが、本実施形態においてはアモルファス系の太陽電池セル12を用いている。これら太陽電池セル12は、透明基板11の裏面に透明な電極層、アモルファスシリコン等の非晶質半導体層、及び裏面電極層を順次形成してなるものであり、レーザー等を用いたパターンニングにより、列状に並んだ複数個のユニットセルに集積化されているとともに、その各セル12の半導体層は金属箔や導電性ペースト等からなる裏面電極層により直列に接続されている。
【0013】
太陽電池モジュールM全体の出力を取出すモジュール電極をなす一対のバスバー13は、前記ユニットセルの両側に位置して透明基板11の裏面に設けられていて、両端の太陽電池セル12と前記裏面電極層を介して電気的に接続されている。バスバー13には、断面が横長長方形状をなす平角銅線等の折り曲げ可能であるとともに、その折り曲げ状態を維持できるバスバー材が使用される。これら正負のバスバー13の一端部に後述のように半田付け接続された導電経路18は封止材16の裏面に後述するように引き回されて、この経路18は端子箱17に接続されている。端子箱17は太陽電池モジュールMの裏面詳しくは封止材14の裏面に配置されている。
【0014】
充填材14は、太陽電池セル12、バスバー13、および導電経路18の一部を埋設し、これらを封止して透明基板11の裏側に設けられている。充填材14には、EVA(エチレン・ビニルアセテート共重合体)、PVB(ポリビニルブチラール)、シリコーン樹脂等を用いることができ、本実施形態ではEVAを採用している。
【0015】
スペーサ15は、太陽電池セル12と導電経路18との間に介在して設けられている。このスペーサ15には電気絶縁性を有する材料、好ましくは前記充填材14を含浸し得る性能を有する電気絶縁材料、例えばガラス繊維製の不織布を本実施形態では採用しているが、より絶縁能力を高める場合には前記封止材16と同種の封止材料を使用することもできる。
【0016】
封止材16は充填材14の裏面に積層して設けられた電気絶縁性の保護層であって、この封止材16には弗素系フィルムやPETフィルム又はテドラー(商品名)等の耐湿性・耐水性に優れた絶縁性フィルムが用いられている。
【0017】
導電経路18は、例えば第1経路部材18aと、第2経路部材18bとから形成される。第1経路部材18aはバスバー材と同様に断面が横長長方形状をなす平角銅線等の折り曲げ可能な導体が使用される。第2経路部材18bは、バスバー13と同種の導体でもよいが、本実施形態では絶縁被覆付きの外部リード線を採用している。第1経路部材18aの一端部はバスバー13に半田付けされており、他端部は第2経路部材18bの一端部に半田付けされ、かつ、第2経路部材18bの他端部は端子箱17に接続されている。図1及び図2等において、符号Aはバスバー13と第1経路部材18bとの第1半田付け接続部を示し、又、Bは導電経路18の途中での両経路部材18a、18bの第2半田付け接続部を示している。これら半田付け接続部A、Bの詳細については後で説明する。
【0018】
次に、前記構成の太陽電池モジュールMの製造工程を図4〜図13に基づき説明する。図4に示す第1工程では、既に太陽電池セル12が裏面に形成された透明基板11に対して一対のバスバー13が取付けられる。これらバスバー13は、透明基板11よりも長く、その一端側を透明基板11の一片11aより突出させて透明基板11の透明電極上に半田付けされる。したがって、両バスバー13は、透明基板11の領域内に位置して半田付けされたバスバー基部13aと、これから一体に延出されて透明基板11の一辺11aより突出された出力取出し端部13bとから形成されている。
【0019】
次の図5に示す第2工程では、充填材14用のEVA製第1シート14aを透明基板11の裏面に積層する。この第1シート14aは透明基板11よりも一回り大きく、その透明基板11の一辺11a側の両隅部に切欠部21を有している。したがって、第1シート14aのセットにより、バスバー13のバスバー基部13aは覆われ、出力取出し端部13bは切欠部21を通って透明基板11外に延出されている。この切欠部21を設けたことにより、出力取出し端部13bを後述のように折り返しても、この取出し端部13bが透明基板11の領域から外側に突出することを防止できる。バスバー13の切欠部21に臨んでいる部分は半田付けされていない。
【0020】
引続く第3工程では、図6に示すように一枚のガラス不織布製のスペーサ15を、透明基板11の一辺11a側において第1シート14a上に、このシート14aの幅方向に延びるように積層する。このスペーサ15の長さは第1シート14aの幅より少し長い。前記積層の際スペーサ15はその一側15aを切欠部21の縁21a(図5参照)に沿わせて重ねる。なお、前記積層状態は数箇所での仮付け処理により保持する。図6中×印は仮止め部を示している。
【0021】
次の図7に示す第4工程では、突出している出力取出し端部13bを透明基板11の領域(周縁の内側)内に位置するように折り曲げる。すなわち、はじめに前記一側15a及び縁21aの厚み方向に沿うようにバスバー基部13aから折り曲げた後、スペーサ15の裏面に重ねて折り曲げる。
【0022】
次に、図8の第5工程に示されるようにスペーサ15の裏面に重なった出力取出し端部13bに導電経路18の第1経路部材18aの一端部を半田付けする。この半田付けについて図12を参照して説明する。図12に示されるように第1経路部材18aの一端部30は、その先端から切込まれたスリット状の切込み部31を幅方向中央部に有しているとともに、この切込み部31の両側に位置する第1、第2の接続部位32、33で形成されている。両接続部位32、33の内の一方例えば第1接続部位32は第2接続部位33より長く、又、第2接続部位33の長さは前記一端部30の幅以下である。一端部30に対して半田付けされる前記出力取出し端部13bは、半田付けに先立ち図12(A)(B)の工程を経て図12(C)に示す機械的結合状態を得るように組合わされる。
【0023】
すなわち、まず、図12(A)に示すように出力取出し端部13bに前記一端部30を接近させて、図12(B)に示すように切込み部31に出力取出し端部13bを差込んで通す。この場合、出力取出し端部13bの表面(作業状態において)に第2接続部位33が重なり、出力取出し端部13bの裏面(作業状態において)に第1接続部位32が重なるようにする。次に、図12(C)に示すように第1接続部位32を出力取出し端部13bの表面に重なるように折り返す。なお、切込み部31への出力取出し端部13bの差込みに伴う両端部13b、30の重なり合いは図12(B)と逆でもよいが、図12(B)のようにすることは第1接続部位32の折り曲げを表面側にできるので、作業性が良い点で優れている。そして、最後に、図12(C)中2点鎖線で示すように切込み部31を中心に表面側から半田34を盛り付けることにより、バスバー13の出力取出し端部13bと導電経路18の第1経路部材18aの一端部30とを半田付けする。この半田付けにより得られた第1半田付け接続部Aの構成は図2、図3に示されている。
【0024】
既述のように出力取出し端部13bが第1経路部材18aの端部30に設けた切込み部31に通されたことによって、しかも、第1接続部位32を折り曲げてこの部位32で出力取出し端部13bを表裏から挟んだことによって、これらの端部13a、30はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされる。
【0025】
そのため、両端部13a、30の重なり合った部分に対する前記半田付けにおいて、両端部13a、30相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき両端部13a、30が互いの動きを拘束するだけではなく、半田34の引っ掛かり(接触面積)が多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【0026】
以上のようにしてバスバー13に半田付けされた第1経路部材18aの他端部35側は図9に示されるように上を向いて直角状に折り曲げられる。それにより、両第1経路部材18aの他端部35は、互いに接近して略平行をなして太陽電池モジュールMの裏面側に突出される。
【0027】
引続く第6工程では図9に示すように充填材14用のEVA製第2シート14bをスペーサ15の裏面に積層する。第2シート14bの幅はスペーサ15の幅よりも大きく、その積層によって前記切欠部21を覆い隠すものである。この第2シート14bの一側部中央部は切欠き溝14b1が設けられていて、この溝14b1には前記一対の第1経路部材18の他端部35の根元が通される。なお、図9中矢印は第2シート14bの取付け方向を示している。
【0028】
次の図10に示す第7工程では、テドラー製の前記封止材16が最後に裏面側から積層される。この封止材16は前記第1シート14aよりも一回り大きいとともに、その長手方向の前記一辺11a側の端部には一つの通孔16aが設けられている。この通孔16aには前記一対の第1経路部材18aの他端部35が通される。なお、この封止材16の積層状態は数箇所での仮付け処理により保持する。
【0029】
引続く第8工程では、図11に示すように通孔16aを通った一対の端部30の夫々を封止材16の裏面に沿って重なるように互いに反対方向に折り曲げた後、これらを接着テープ22により封止材16の裏面に固定する。以上の手順によりバスバー13に半田付けされた導電経路18の第1経路部材18aが封止材16の裏面に引き回される。この引き回しによって、既述のように折り返された出力取出し端部13b及び第1経路部材18aと前記太陽電池セル12との間にはスペーサ15が介在され、かつ、第1経路部材18aの裏面側には第2シート14bとその上に重なって封止材16とが積層されるとともに、第1経路部材18aの他端部35は通孔16aを貫通して封止材16の裏面側に引出される。
【0030】
又、この後には前記手順で組立られたアセンブリに対しホットメルト処理が施される。それにより、前記第1、第2のシート14a、14bが溶かされて、太陽電池セル12、バスバー13のバスバー基部13a、スペーサ15、及び第1経路部材18aの他端部35を除いた部分が埋設され、透明基板11と封止材16との間に充填される。
【0031】
そして、この処理後に前記他端部35に導電経路18の第2経路部材18bがが半田付けされ、この部材18bを介してバスバー13と太陽電池モジュールMの裏面に配置された端子箱17とが電気的に接続される。
【0032】
次に、第1、第2の経路部材18a、18b相互の半田付け接続について図13を参照して説明する。
【0033】
図13(A)に示されるように第1経路部材18aの他端部35には、その幅方向両側に夫々凹状の切込み部36が設けられていて、これら切込み部36間を他の部位よりも幅が狭い首部35aとしている。図13(B)に示されるように第2経路部材18bの可撓性を有する芯線37を切込み部36に引掛けながら通して首部35aに巻付けて絡げる。そして、最後に、図13(B)中2点鎖線で示すように芯線37が巻き付けられた部分を中心に表面側から半田38を盛り付けることにより、第1、第2の経路部材18a、18b相互を半田付けする。この半田付けにより得られた第2半田付け接続部Bの構成は図3に示されている。
【0034】
既述のように第1経路部材18aの他端部35に設けた切込みに、第2経路部材18bの芯線37を引掛けて絡げることによって、これら他端部35及び芯線37はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされる。
【0035】
そのため、導電経路18中の第1、第2経路部材18a、18bの重なり合った部分に対する前記半田付けにおいて、両部材18a、18b相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき両部材18a、18bが互いの動きを拘束するだけではなく、半田38の引っ掛りが多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【0036】
なお、前記第1実施形態のバスバー13と第1経路部材18aとの半田付け接続においては、バスバー13の出力取出し端部13bにスリット状の切込み部31を設け、この切込み部31に第1経路部材18aのスリットを有しない端部30を通して、図12(C)と同様な機械的結合状態を得て実施することもできる。又、スリット状の切込み部31の片側の長い方の第1接続部位32を表面側に折り返すことは、両端部13b、30の表裏両面を互いに重なり合いをより多くして互いの動きをより拘束し易い点で優れている。
【0037】
図14は本発明の参考例を示している。この参考例は、例えば導電経路をなす複数の経路部材同士をその軸線方向に連続して半田付けする半田付け接続部に適用されるものであり、以下説明する。
【0038】
図14中41、42は半田付けにより接続されるべき接続対象の経路部材で、いずれも断面が横長長方形状をなす平角銅線からなる。一方の経路部材41の端部43は、その先端から切込まれたスリット状の切込み部44を幅方向中央部に有していて、この切込み部44の両側に位置する同一長さの第1、第2の接続部位43a、43bで形成されている。他方の経路部材42の端部46は、図14(B)に示すように切込み部44に通されて前記経路部材41に接続される。この後、図14(B)(C)中2点鎖線で示すように切込み部44を中心に表面側から半田47を盛り付けることにより、第1、第2の経路部材41、42相互が半田付けされる。
【0039】
前記切込み部44への端部46の差込みにより、図14(C)に示されるように前記両端部43、46はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされるため、前記半田付けにおいて、互いに重なり合った両端部43、46相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき経路部材41、42の両端部43、46相互の動きが互いに拘束されるだけではなく、半田47の引っ掛かりが多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【0040】
なお、この参考例において、前記経路部材41だけではなく経路部材42の端部にもスリット状の切込み部を設けて、両部材41、42の端部43、46を相手側の切込み部に夫々通した組合わせ状態で、両端部43、46を半田付け接続してもよい。
【0041】
又、本発明は、以上説明したバスバーと導電経路との半田付け接続部又は導電経路中の半田付け接続部以外にも、端子台が内蔵する端子金具と導電経路との半田付け接続部についても適用できる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽電池モジュールのバスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部において、半田付けにより接続される両導体相互の位置が、半田付け時に不用意にずれて狂うことを防止できるに伴い、半田付け作業性と半田付け接続の信頼性とを向上でき、したがって、太陽電池モジュールの品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す裏面図。
【図2】図1中Z−Z線に沿う断面図。
【図3】図1中Y−Y線に沿う断面図。
【図4】第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールの出力取出し構造を得る第1工程を示す斜視図。
【図5】第1の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第2工程を示す斜視図。
【図6】第1の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第3工程を示す斜視図。
【図7】第1の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第4工程を示す斜視図。
【図8】第1の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第5工程を示す平面図。
【図9】第1の実施の形態での出力取出し構造を得る第6工程を示す斜視図。
【図10】第1の実施の形態での出力取出し構造を得る第7工程を示す斜視図。
【図11】第1の実施の形態での出力取出し構造を得る第8工程を示す斜視図。
【図12】(A)〜(C)は第1の実施の形態での出力取出し構造における第1半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
【図13】(A)及び(B)は第1の実施の形態での出力取出し構造における第2半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
【図14】 (A)及び(B)は本発明の参考例に係る太陽電池モジュールでの出力取出し構造における半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
(C)は図14(B)中のX−X線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
11…透明基板
12…太陽電池セル
13…バスバー(導体)
13b…バスバーの出力取出し端部
14…充填材
16…封止材
17…端子箱
18…導電経路
18a…導電経路の第1経路部材(導体)
18b…導電経路の第2経路部材(導体)
30…第1経路部材の一端部
31…切込み部
32…第1接続部位(長い方の接続部位)
33…第2接続部位(短い方の接続部位)
34…半田
M…太陽電池モジュール
A…半田付け接続部
Claims (1)
- 透明基板と、この透明基板の裏面に形成された複数の太陽電池セルと、これら太陽電池セルに接続して設けられたバスバーと、前記透明基板の裏側に前記太陽電池セル及び前記バスバーを封止して設けられた充填材と、この充填材の裏面に積層された封止材と、この封止材の裏側に配置された端子箱と、この端子箱と前記バスバーとを接続して設けた導電経路とを備え、かつ、前記バスバーから前記端子箱に至る前記導電経路の半田付け接続部が、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体を、互いの重なり状態を保持するように少なくとも一方の導体の形状により係合し、前記両導体の重なり部分を半田付けしてなる太陽電池モジュールにおいて、
半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の前記導体を断面横長形状の平角銅線とし、一方の導体の端部に先端から切込み部を設けるとともに、この切込み部の両側に位置した第1、第2の接続部位の内の一方を他方より長く形成し、前記切込み部に他方の導体を通して、この他方の導体の表側に短い方の接続端部を重ね、長い方の接続端部を前記他方の導体の裏面側に重ねるとともにこの長い方の接続部位を折り曲げて前記他方の導体の表面側に重ねて、前記両導体を互いに重なった状態を保持するように係合させて、これら導体の重なり部分を表面側から半田付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
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