JP4974472B2

JP4974472B2 - 太陽電池モジュール及びこれを備えた太陽電池装置

Info

Publication number: JP4974472B2
Application number: JP2005098580A
Authority: JP
Inventors: 多彦坂; 真吾岡本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006278905A

Description

本発明は太陽電池モジュール及びこれを備えた太陽電池装置に関する。

太陽電池を備えた太陽電池装置は、太陽からの光を電気に変換することから新しいエネルギー変換装置として期待され、近年においては一般家庭用の電源として利用が盛んに進められつつある。

従来の太陽電池装置は、例えば、複数の太陽電池モジュールからなり、該太陽電池モジュールは複数の太陽電池を直列接続してなる太陽電池群の複数を電気的に直列接続してなる構成を有する（例えば、特許文献１参照。）。
特開平10-256584号公報図９は、従来の太陽電池モジュール中の太陽電池の接続の一例を示す裏面側概略平面図である。

図９中、１０１は太陽電池モジュールであり、該太陽電池モジュール１０１は、複数の太陽電池１０２、１０２、・・・が直線状に配置されてなると共に、該複数の太陽電池１０２、１０２、・・・が接続部材１０３、１０３、・・・により電気的に直列接続されてなる複数の太陽電池群１０４、１０４、・・・から構成される。

複数の太陽電池群１０４、１０４、・・・は、互いに並列に配置され、全ての太陽電池群１０４、１０４、・・・が電気的に直列接続するように、所定の隣接する太陽電池群１０４、１０４の一方端側の接続部材１０３、１０３、・・・には半田メッキ付き平板銅線等からなるストリップ状の接続部材１０５、１０５、１０５がそれぞれ半田接続されると共に、所定の隣接する太陽電池群１０４、１０４の他方端側の接続部材１０３、１０３、・・・には半田メッキ付き平板銅線等からなるＬ字状の接続部材１０６、１０７が半田接続されている。

最外側の太陽電池群１０４、１０４のうちの電力取り出し側の最端の太陽電池１０２、１０２の接続部材１０３、１０３には、太陽電池モジュール１０１（即ち電気的に直列接続された全太陽電池群１０４、１０４、・・・の電気的終端）からの電気出力を取り出すための半田メッキ付き平板銅線等からなるＬ字状の接続部材１０８、１０９がそれぞれ半田接続されている。

１１０は太陽電池モジュール１０１のアルミ等からなる金属製枠体である。

従来の太陽電池モジュールの製造方法では、接続部材１０６と接続部材１０８との間、および接続部材１０７と接続部材１０９との間で電気的に短絡が起こらないように、該各間に絶縁シートを介在させた状態で、所定の接続部材１０３、１０３、・・・に対し、接続部材１０６、接続部材１０７、接続部材１０８および接続部材１０９をそれぞれ位置決めしつつ配置し、半田接続が行われる。

しかしながら、従来の太陽電池モジュールでは、上記絶縁シートを介在させ、加えて接続部材１０６、接続部材１０７、接続部材１０８および接続部材１０９をそれぞれ位置決めして配置するため、製造工程が多く、また該位置決めの精度がより要求されるといった問題があった。

本発明は上述の課題を鑑み、製造が容易な太陽電池モジュールおよび太陽電池装置を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、表面側カバーと、裏面側カバーと、前記表面側カバーと前記裏面側カバーとの間に配され、導電線によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池からなる複数の太陽電池群と、前記裏面側カバーの表面に設けられた端子ボックスとを有する太陽電池モジュールであって、１つの太陽電池群と他の太陽電池群を電気的に接続するための接続部材と、太陽電池モジュールからの電力を取り出すための取り出し用接続部材と、を備え、前記接続部材は、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続される第１の直線部と、前記裏面側カバーを介して前記端子ボックス内に導かれる第１の突出部とを有したＬ字状であって、前記取り出し用接続部材は、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続される第２の直線部と、前記裏面側カバーを介して前記端子ボックス内に導かれる第２の突出部とを有したＬ字状であって、前記接続部材と前記取り出し用接続部材とは、それぞれの前記第１の直線部と前記第２の直線部とが絶縁部材を介して予め一体化されたＦ字状の複合接続部材であって、予め一体化された前記Ｆ字状の複合接続部材の前記第１および第２の直線部に、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続され、一の前記複合接続部材の前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記端子ボックス内に導かれており、前記一の複合接続部材と分離された他の前記複合接続部材の前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記端子ボックス内に導かれていることを特徴とする。
加えて、前記接続部材と前記取り出し用接続部材が一体化されてなる接続部材が複数で構成される場合、共通の絶縁部材を介してこれらを一体化してもよい。この場合、より製造工程が簡略化でき、また更に製造歩留まりを上げることができる。
上記一体化は接着剤によってもよく、圧着や機械的な構成によってもよい。
また、機械的な一体化としては、絶縁部材に凸部を設け、前記接続部材又は及び前記取り出し用接続部材に凹部を設け、これらを嵌合させて一体化する構成でも良い。この場合、絶縁部材が熱軟化性材料であれば、嵌合後に凸部の頭部を溶融させて一体化をより強固化してもよい。
また、接続部材と前記取り出し用接続部材とは、それぞれの前記直線部同士が絶縁部材を介して予め一体化されているので、直線部の幅を小さくすることができ、太陽電池モュールの小型化が可能である。

また、前記絶縁部材は、前記接続部材および前記取り出し用接続部材それぞれの前記直線部が有する幅よりも広い幅を有することを特徴とし、前記１つの太陽電池群と前記他の太陽電池群は互いに隣接することを特徴とする。

本発明の太陽電池装置は、上記太陽電池モジュールを備えたことを特徴とする。
本発明の太陽電池装置は、製造が容易で良生産性を実現できる。

本発明は、製造が容易で生産性の良い太陽電池モジュールおよび太陽電池装置を提供することが可能となる。

図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明する。図１は本実施形態に係る太陽電池モジュールの太陽電池の接続を説明するための表面側概略平面図、図２は本実施形態に係る太陽電池モジュールの太陽電池の接続を説明するための裏面側概略平面図、図３は図１においてＡ−Ａで示した部分の一部断面図、図４は本実施形態に係る太陽電池モジュールの概観図、図５は本実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図、図６(ａ)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの接続部材の裏面側から見た図、図６(ｂ)は図６（ａ）中のＢ−Ｂで示した部分の接続部材の断面図、図７(ａ)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの接続部材の裏面側から見た図、図７(ｂ)は図７（ａ）中のＣ−Ｃで示した部分の接続部材の断面図である。

図中、１は太陽電池モジュールであり、該太陽電池モジュール１は、白板強化ガラス等の透明な表面側カバー２、ＰＥＴ等の樹脂フィルムからなる耐候性の裏面側カバー３、表面側カバー２と裏面側カバー３の間に配置され、電気的に直列接続されてなる複数の太陽電池４、４、・・・からなる直線状の太陽電池群５、５、・・・（本実施形態では６個）および該複数の太陽電池群５、５、・・・が配置された表面側カバー２と裏面側カバー３の間を充填する充填材６からなる板状構成体と、該構成体を支持するアルミニウム等からなる金属製枠体７から構成されている。

上記各太陽電池４、４・・・は、表面上にフィンガー状電極４０ａと互いに平行な２本のストリップ状の電極部（図示せず）からなる表面電極４０および裏面上にフィンガー状電極４１ａと互いに平行な２本のストリップ状の電極部（図示せず）からなる裏面電極４１を有している。
太陽電池モジュール１は複数の太陽電池４、４、・・・がマトリックス状に配置されており、各太陽電池群５、５、・・・は、複数の太陽電池４，４、・・・（本実施の形態では１５個）が互いに間隙をもって直線状に配置され、且つそれぞれ長手方向において前後して隣接する太陽電池４、４の一方の表面電極４０の上記２本の電極部と該太陽電池４、４の他方の裏面電極４１の上記２本の電極部が幅２ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの半田メッキ銅線等からなるストリップ状の導電線８ａ、８ａによって電気的および機械的に半田接続されて構成されている。なお、各太陽電池群５、５、・・・の各両最端部の太陽電池４、４、・・・は、後述する接続部材と接続するための幅２ｍｍ、厚み０．１５ｍｍの半田メッキ銅線等からなるストリップ状の導電線８ｂ、８ｂ、・・・、８ｃ、８ｃ、・・・が上記導電線８ａ、８ａが設けられていない表面電極４０または裏面電極４１の２本の電極部に半田接続されている。

９，９，９は幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ付き平板銅線等からなるストリップ状の導電性接続部材であり、各太陽電池群５、５、・・・が互いに並列に配置された状態で、全ての太陽電池群５、５、・・・が電気的に直列接続するように、所定の隣接する太陽電池群５、５の一方端側の導電線８ｂ、８ｂ、８ｂ、８ｂと半田接続されている。

図６に示すように、１０は、幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ銅線等からなるＬ字状の第１の導電性接続部材１１と幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ銅線等からなるＬ字状の第２の導電性接続部材１２が幅１２ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのＰＥＴ製絶縁シートからなる絶縁部材１３（図１および図２中では図示せず）を介することにより互いに電気的に分離された状態で、第１の導電性接続部材１１、第２の導電性接続部材１２および絶縁部材１３が一体化されてなるＦ字状の複合導電性接続部材である。

本実施の形態では、第１の導電性接続部材１１および第２の導電性接続部材１２と絶縁部材１３とが、その直線部（延在部）１１ａ、直線部（延在部）１２ａおよび絶縁部材１３の各間がＥＶＡ等の熱硬化性樹脂やアクリル系樹脂等の樹脂性接着剤で固着されて一体化されている。
Ｆ字状の複合導電性接続部材１０の第１の導電性接続部材１１の直線部（延在部）１１ａは、所定の隣接する太陽電池群５、５の他方端側の導電線８ｂ、８ｂ、８ｂ、８ｂと半田接続されと共に、太陽電池モジュール１（即ち電気的に直列接続された全太陽電池群５、５、・・・の電気的終端）からの電気出力を取り出すためのＬ字状の第２の導電性接続部材１２の直線部（延在部）１２ａの端部は、最外側の太陽電池群５、５中の電力取り出し側の最端の太陽電池４、４の導電線８ｃ、８ｃ、・・でそれぞれ半田接続されている。

図７に示すように、１４は、幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ銅線等からなるＬ字状の第１の導電性接続部材１５と幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ銅線等からなるＬ字状の第２の導電性接続部材１６が幅１２ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのＰＥＴ製絶縁シートからなる絶縁部材１７（図１および図２中では図示せず）を介することにより互いに電気的に分離された状態で、Ｌ字状の第１の導電性接続部材１５、Ｌ字状の第２の導電性接続部材１６および絶縁部材１７が一体化されてなるＦ字状の複合導電性接続部材である。

本実施の形態では、第１の導電性接続部材１５および第２の導電性接続部材１６と絶縁部材１７とが、その直線部（延在部）１５ａ、直線部（延在部）１６ａおよび絶縁部材１７の各間がＥＶＡ等の熱硬化性樹脂やアクリル系樹脂等の樹脂性接着剤で固着されて一体化されている。

Ｆ字状の複合導電性接続部材１４のＬ字状の第１の導電性接続部材１５の直線部（延在部）１５ａは、所定の隣接する太陽電池群５、５の他方端側の導電線８ｂ、８ｂ、８ｂ、８ｂと半田接続されと共に、太陽電池モジュール１（即ち電気的に直列接続された全太陽電池群５、５、・・・の電気的終端）からの電気出力を取り出すためのＬ字状の第２の導電性接続部材１６の直線部（延在部）１６ａの端部は、最外側の太陽電池群５、５中の電力取り出し側の最端の太陽電池４、４の導電線８ｃ、８ｃ、・・とそれぞれ半田接続されている。
斯かる構成により、また、図示しないが、上記Ｆ字状の複合導電性接続部材１０の突出部１１ｂ、１２ｂおよびＦ字状の複合導電性接続部材１４の突出部１５ｂ、１６ｂの各先端側部分は、裏面側カバー３の切り欠きを介して太陽電池モジュール１の上部側中央に位置するように端子ボックス１８内に導かれている。前記端子ボックス内１８において、突出部１１ｂと突出部１２ｂの間、突出部１１ｂと突出部１５ｂの間、および突出部１５ｂと突出部１６ｂの間は、ぞれぞれバイパスダイオードで接続されている。

斯かる太陽電池モジュール１は、図５に示すように、表面側カバー２、充填材６と
なるフィルム６ａ、導電性接続部材９、９、９および複合導電性接続部材１０、１４により接続された太陽電池群５、５、・・・、充填材６となるフィルム６ｂおよび裏面側カバー３をこの順序で積層した状態で加熱し、加圧することにより、上記板状構成体が形成される。

上述したように、上記接続部材９、９、９は、上記太陽電池４、４、・・・が構成する上記マトリックスの一方の辺から所定距離を離間して該一方の辺の近傍に配置されると共に、Ｆ字状の複合導電性接続部材１０の直線部１１ａ、１２ａおよびＦ字状の複合導電性接続部材１４の直線部１５ａ、１６ａは、上記一辺と対向する上記マトリックスの他方の辺から所定距離を離間して該他方の辺の近傍に配置されている。
本実施の形態の太陽電池モジュール１は、上記他方の辺側に配置される接続部材１０が、所定の隣接する太陽電池群５、５を接続するための第１の導電性接続部材１１と太陽電池モジュール１からの電気出力を取り出すための第２の導電性接続部材１２が一体化されてなる構成である。この結果、所定の隣接する太陽電池群５、５を接続するための第１の導電性接続部材１１と電気出力を取り出すための第２の導電性接続部材１２を一度に位置決めが可能であり、従来のように別々に位置決め配置した後、固定化する必要がない。

本実施の形態の太陽電池モジュール１は、同様に、上記他方の辺側に配置される接続部材１４が、所定の隣接する太陽電池群５、５を接続するための第１の導電性接続部材１５と太陽電池モジュール１からの電気出力を取り出すための第２の導電性接続部材１６が一体化されてなる構成である。この結果、所定の隣接する太陽電池群５、５を接続するための第１の導電性接続部材１５と電気出力を取り出すための第２の導電性接続部材１６を一度に位置決めが可能であり、従来のように別々に位置決め配置した後、固定化する必要がない。

複合導電性接続部材１０、１４はそれぞれ第１、第２の導電性接続部材を一体化してなる接続部材であるが、この一体化とは、少なくとも接続部材１０、１４を設置する際に第１、第２の導電性接続部材が分離しない状態の一体化であればよく、粘着性のある接着材で互いに貼り合わせられる形態でもよく、好ましくは固着するようにしてもよい。また、その他、絶縁材料を介して熱圧着等や挟み機構等の機械的手段により一体化してもよい。

図８に示すように、複合導電性接続部材１４は、幅１２ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのＰＥＴ等からなる絶縁部材１７の上下両面側に直径３ｍｍの凸部１７ｃ、１７ｃ、・・を設けると共に、幅６ｍｍ、厚み０．３ｍｍの半田メッキ付き平板銅線等からなる第１、第２の導電性接続部材１５、１６に直径３ｍｍの凹部１５ｃ、１５ｃ、凹部１６ｃ、１６ｃをそれぞれ設け、これらを互いに嵌合させて一体化するようにしてもよい。図８の実施形態では、第１の導電性接続部材１５、第２の導電性接続部材１６のそれぞれに対し、嵌合部の組を２組としたが、１組でもよい。但し、所定の形状に固定化する意味では２組以上あるのが好ましい。

なお、上記凹部１５ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１６ｃは貫通穴でなくともよいが、上述のように貫通穴であってもよく、更に貫通穴とした場合にはこれら穴部１５ｃ、１５ｃ、穴部１６ｃ、１６ｃに上記凸部１７ｃ、１７ｃ、・・を嵌合させた後、上記凸部１７ｃ、１７ｃ、・・の頭部を熱等で溶融させて固着させるのがより好ましい。

更には、図８の実施形態では、第１の導電性接続部材１５、第２の導電性接続部材１６と絶縁部材１７を、それぞれ凸部と凹部の嵌合することによりこれらを一体化したが、第１の導電性接続部材１５、第２の導電性接続部材１６の一方のみを絶縁部材１７と凸部と凹部の嵌合により固定化し、他方を上記凸部と凹部を設けず、接着剤等で固定化するようにしてもよい。

また、複合導電性接続部材１０を上述と同様に構成してもよい。

更には、接続部材１０および１４を共通の絶縁部材によって一体化してもよい。この場合、位置決め等の工程がより簡略化される。

上述の実施形態において、第１の導電性接続部材１１、第２の導電性接続部１２、第１の導電性接続部材１５および第２の導電性接続部１６を位置決め配置する際に、これらを容易に配置するため、第１の導電性接続部材１１の突出部１１ｂ、第２の導電性接続部１２の突出部１２ｂ、第１の導電性接続部材１５の突出部１５ｂおよび第２の導電性接続部１６の突出部１６ｂを、図２の紙面上方に折り曲げるのが好ましい。このように折り曲げる場合には、第１の導電性接続部材１１が導電線８ｂ、８ｂ、８ｂ、８ｂ上に配置され、第２の接続部材１４は導電線８ｃ、８ｃ上に配置される際、および第１の導電性接続部材１５が導電線８ｂ、８ｂ、８ｂ、８ｂ上に配置され、第２の接続部材１６が導電線８ｃ、８ｃ上に配置される際に、当該太陽電池４、４が該設置の障害になる度合いが低減できる。

上述では、第１の導電性接続部材１１、１５及び第２の導電性接続部材１２、１６
は、延在部１１a、１５ａ、１２ａ、１６ａと突出部１１ｂ、１５ｂ、１２ｂ、１６ｂとがそれぞれ一体化してなるＬ字状とした構成であるが、第１の導電性接続部材１１、１５及び第２の導電性接続部材１２、１６をぞれぞれ延在部１１ａ、１５ａ、１２ａ、１６ａのみとし、該延在部１１ａ、１５ａ、１２ａ、１６ａに突出部１１ｂ、１５ｂ、１２ｂ、１６ｂをそれぞれ別に取り付ける形態としてもよい。

すなわち、複合導電性接続部材１０は、第１の導電性接続部材の延在部１１ａ、第２の導電性接続部材の延在部１２ａおよび絶縁部材１３で構成してなる直線形状でもよく、また複合導電性接続部材１４は、第１の導電性接続部材の延在部１５ａ、第２の導電性接続部材の延在部１６ａおよび絶縁部材１７で構成してなる直線形状でもよい。この場合、これら直線状の複合導電性接続部材１０、１４を取り付けた後、突出部１１ｂ、１５ｂ、１２ｂ、１６ｂに相当する別体部材をそれぞれ取り付け、Ｌ字状形状としてもよい。

次に、本発明の他の実施の形態に係る太陽電池装置を説明する。

本実施形態の太陽電池装置は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の複数を、例えば個人住宅の屋根の上に、固定用ビスを用いて夫々屋根面に留め付け、また隣り合う太陽電池モジュールを互いに係合させて、水下側（軒側）から水上側（棟側）に向けて段葺きに（階段状に）設置すると共に、これらを制御等するための制御装置で構成されてなる太陽電池装置である。

斯かる太陽電池装置は、太陽電池モジュールの製造が容易であるので、低価格で実現が可能となる。

上述の太陽電池装置では、例えば個人住宅用としたが、本発明はこれに限ることなく、また太陽電池モジュールの設置方法も適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの太陽電池の接続を説明するための表面側概略平面図である。上記第１の本実施形態に係る太陽電池モジュール中の太陽電池の接続を説明するための裏面側概略平面図である。図１においてＡ−Ａで示した部分の上記第１の本実施形態に係る太陽電池モジュールの一部断面図である。上記第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの概観図である。上記第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図である。図６(ａ)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの接続部材の裏面側から見た図、図６(ｂ)は図６（ａ）中のＢ−Ｂで示した部分の接続部材の断面図、である。図７(ａ)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの接続部材の裏面側から見た図、図７(ｂ)は図７（ａ）中のＣ−Ｃで示した部分の接続部材の断面図である。図８(ａ)は他の実施形態に係る太陽電池モジュールの接続部材の裏面側から見た図、図８(ｂ)は図８（ａ）中のＤ−Ｄで示した部分の接続部材の断面図である。従来の太陽電池モジュール中の太陽電池の接続を説明するための裏面側概略平面図である。

符号の説明

１・・・太陽電池モジュール
４・・・太陽電池
５・・・太陽電池群
８ａ、８ｂ、８ｃ・・・導電線（導電性接続部材）
１０、１４・・・接続部材（複合導電性接続部材）
１１、１５・・・第１の導電性接続部材（太陽電池群間の接続部材）
１２、１６・・・第２の導電性接続部材（出力取り出し用接続部材）
１１ａ、１２ａ、１５ａ、１６ａ・・・延在部
１１ｂ、１２ｂ、１５ｂ、１６ｂ・・・突出部

Claims

表面側カバーと、裏面側カバーと、前記表面側カバーと前記裏面側カバーとの間に配され、導電線によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池からなる複数の太陽電池群と、前記裏面側カバーの表面に設けられた端子ボックスとを有する太陽電池モジュールであって、
１つの太陽電池群と他の太陽電池群を電気的に接続するための接続部材と、太陽電池モジュールからの電力を取り出すための取り出し用接続部材と、を備え、
前記接続部材は、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続される第１の直線部と、前記裏面側カバーを介して前記端子ボックス内に導かれる第１の突出部とを有したＬ字状であって、
前記取り出し用接続部材は、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続される第２の直線部と、前記裏面側カバーを介して前記端子ボックス内に導かれる第２の突出部とを有したＬ字状であって、
前記接続部材と前記取り出し用接続部材とは、それぞれの前記第１の直線部と前記第２の直線部とが絶縁部材を介して予め一体化されたＦ字状の複合接続部材であって、
予め一体化された前記Ｆ字状の複合接続部材の前記第１および第２の直線部に、所定の前記太陽電池群の前記導電線が接続され、
一の前記複合接続部材の前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記端子ボックス内に導かれており、
前記一の複合接続部材と分離された他の前記複合接続部材の前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記端子ボックス内に導かれていることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記絶縁部材は、前記接続部材および前記取り出し用接続部材それぞれの前記直線部が
有する幅よりも広い幅を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
前記１つの太陽電池群と前記他の太陽電池群は互いに隣接することを特徴とする請求項
１または２記載の太陽電池モジュール。
請求項１，２または３のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備えたことを特徴とす
る太陽電池装置。