JP4426239B2

JP4426239B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP4426239B2
Application number: JP2003329505A
Authority: JP
Inventors: 和亘太田; 義也藤下; 崇志小出; 一郎袋布
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-09-22
Also published as: JP2005101033A

Description

本発明は、太陽光を受光することによって発電する太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールは、一般的な構造として太陽光を受けて発電する太陽電池セルを、ＥＶＡやシリコーン等の封止材を用いて板状基材に挟持させる構造になっている。一般のモジュールでは、セル１個体では起電力が不足するため、単独のセルから構成されることは少なく、複数の太陽電池セルが直列または直並列に接続されて構成される。すなわち、太陽電池セルには上面に表面電極、裏面に裏面電極があり、直列接続をさせたい一連のセル群中で、隣り合うセルの表面電極と裏面電極とが、インターコネクタといわれる導電材料で接続されている。これらの接続された太陽電池セルはインターコネクタとともに、封止材を用いて板状の基材に挟持されている。

太陽電池モジュールの多くは、太陽電池セルを挟持する板状基材としてガラスや金属を用いているが、これらのモジュールはガラスや金属の重量が思いために全体の重量も重くなり、それに伴いモジュールを支える架台なども頑強なものとする必要があった。そのためコストがかかったり施工に手間がかかるため、軽量なモジュールが望まれてきた。

その軽量化の一つの方法として、板状基材に樹脂材料を用いた太陽電池モジュールが提案されてきた。樹脂はガラスや金属に比べて軽量であり、またガラスのように割れて飛散することもないため好ましい。

特開号公報

しかしながら、板状基材に樹脂材料を用いた太陽電池モジュールは、セルの電極間を結ぶインターコネクタが使用している間に破断する現象が以前より発生していた。これは、基材である樹脂と金属製のインターコネクタとの熱膨張率の差が大きいために起こるものであり、昼夜の気温差や季節の気温差、製造時の熱等による基材樹脂の収縮膨張にインターコネクタが追随することができず、その収縮膨張の繰り返しでインターコネクタが疲労し、破断してしまうのである。

そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、軽量であり、かつ、熱膨張収縮によってインターコネクタが破断して発電が行われなくなることのない太陽電池モジュールを提供せんとするものである。

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。すなわち複数の太陽電池セルがインターコネクタによって電気的に接続されて形成されたストリングスが複数列設され、該ストリングスが基材の内部の空間に流動体の充填材と共に封入されると共に、前記基材の内部の空間が仕切りによって前記ストリングス列毎に仕切られてそれぞれが独立の空間となされていることを特徴とするものである。

太陽電池モジュールの基材の内部は空間になっており、そこに複数の太陽電池セルをインターコネクタで電気的に接続したストリングスを流動体の充填材とともに封入する。このようにすれば、太陽電池基材内部で太陽電池ストリングスは高い自由度を持つことができるため、太陽電池モジュールの熱膨張収縮がインターコネクタに伝わらず、伸縮によって破断することがなくなる。これにより、太陽電池モジュールの材料として、線膨張率の大きい樹脂基材を用いることができるため、モジュール自体を軽量化することができる。また、充填する流動体にも拠るが、ガラスなどにくらべれば流動体の密度は小さいため、モジュールは軽量となる。

また、空間には流動体を充填しているので内部の太陽電池セルの電極やインターコネクタが酸化したりして劣化することもない。

太陽電池モジュールは、太陽光の光を受光して発電するが、その際にわずかながら発熱を起こしたり、また太陽の輻射熱によってシリコン表面が暖められたりして、温度が上昇する。太陽電池セルの温度が上昇すると、発電効率が悪くなり好ましくないが、本発明では、充填材として液体を用いており、内部で少なからずこれらの液体が循環し、太陽電池の温度上昇が抑えられているため、セルの温度上昇による発電効率の低下を緩和することができる。

太陽電池モジュール基材内部の空間は、一つの大きい空間になっていてもよいし、複数の分割された空間になっていてもよい。空間を分割したり、また一つの大きな空間となっていても仕切板をいれて空間を分割したり、強度を向上させたり、必要以上に太陽電池モジュールが移動しないようにすることができる。また、太陽電池モジュール内の空間を複数の分割された空間とすれば、万一その一部が破損して流動体が流れ出たり、空気が入ったりしてしまったときに、被害が全体に及ばず、被害を縮小することができる。

充填材として用いる流動体は、絶縁性が高く不揮発性の流体であり、太陽電池セルや金属製のインターコネクタを腐食しないようなものであれば特に限定されるものではない。例えば流動パラフィンやシリコーンオイル等が好適に用いることができる。また、流動性は小さくてもよく、ゲル状のものでもよい。

流動体の充填材の厚みは、太陽電池セルやインターコネクタの自由度が確保できればできるだけ薄い方がよい。薄くすることによって、軽量化を図ることができるとともに、内部に充填する充填材の量も減らすことができる。

本発明によれば、太陽電池モジュールの内部が空間となっており、そこに複数の太陽電池セルをインターコネクタで電気的に接続したストリングスを流動体の充填材とともに封入する。このようにすれば、内部で太陽電池ストリングスは高い自由度を持つことができるため、太陽電池モジュールの熱膨張収縮がインターコネクタに伝わらず、伸縮によって破断することがなくなる。これにより、太陽電池モジュールの材料として、線膨張率の大きい樹脂基材を用いることができるため、モジュール自体を軽量化することができる。

本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。図１は本発明の太陽電池モジュールの実施の一形態を示した概略図である。また図２は、図１の太陽電池モジュールの断面図を示した模式図である。複数の太陽電池セル１がインターコネクタ２により接続されストリングス１１を形成している。このストリングスが内部に空間を持つ基材３の空間３１に、流動体の充填材とともに封入されている。

太陽電池モジュールを構成する基材は、太陽電池セルの受光面側が透光性のものであれば、特に限定されるものではないが、加工性や重量を考慮すると、主に樹脂からなるものが好ましい。具体的には例えばポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ，フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体から成るものでも良く、または前記樹脂の２種類以上から成るものでもよいし、２種類以上の樹脂板を貼り合わせたものでもよい。また、水酸化アルミニウムや水酸化カルシウム等の無機フィラーや難燃剤等を縫合して、不燃性、難燃性を具備させてもよい。また、発泡剤等を添加して発泡させたものでもよく、さらには可塑剤、安定剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、顔料などが添加されているものでも良く、金属箔が貼り合わされているものでもよい。

また、基材には、内部の充填材を注入したり抜いたりすることのできる穴があってもよく、このようにしておくことで、充填材を取り替えたりすることができる。また、充填材を抜き差しする穴はなくてもよく、製造当初に溶接や接着剤などで基材を一体化して完全に封入してしまっても良い。このようにすれば取り替えはできなくなるが、充填材が漏れることもなく、また構造が簡単となるため、製造工程も簡略化できる。

用いる流動体の充填材は、特に限定されるものではないが、例えば流動パラフィンやシリコーンオイルなどが好適に用いることができる。また、流動性は小さくてもよく、ゲル状のものでもよい。

図３には、本発明の太陽電池モジュールの他の実施の形態を示した概略図である。太陽電池モジュール内部の空間３１が、仕切３２によって太陽電池セルのストリングス列毎に仕切られており、それぞれが独立の空間となっている。このようにすることで、太陽電池セル１が必要以上に動かないようにすることができる。必要以上に太陽電池セルが動くと、その動作でインターコネクタ２に応力がかかって、破断の原因になったり、太陽電池セルの割れなどの発生原因になるため好ましくない。仕切板３２を取り付けることで、太陽電池セルの移動できる範囲を限定し、必要以上に移動するのを防ぐことができ、より断線しにくい太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池モジュールの実施の一形態を示す概略図である。本発明の太陽電池モジュールの実施の一形態の断面を示す概略図である。本発明の太陽電池モジュールの実施の一形態を示す概略図である。

符号の説明

１太陽電池セル
１１太陽電池セルストリングス
２インターコネクタ
３太陽電池モジュールの基材
３１充填材が封入された空間
３２仕切

Claims

複数の太陽電池セルがインターコネクタによって電気的に接続されて形成されたストリングスが複数列設され、該ストリングスが基材の内部の空間に流動体の充填材と共に封入されると共に、前記基材の内部の空間が仕切りによって前記ストリングス列毎に仕切られてそれぞれが独立の空間となされていることを特徴とする太陽電池モジュール。