JP5375621B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に集光型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の低コスト化と高出力化の両立のために、太陽光を効率よくセルに集光する集光型太陽電池モジュールが、たとえば下記特許文献１に開示されている。図１８に示すとおり、このような集光型の太陽電池モジュール１００は、両面発電型太陽電池セル１１０、前面板１１２、封止材１１４および背面反射層１１８によって構成されている。太陽電池モジュール１００は、複数のセル１１０を有し、これらのセル１１０はシート状の封止材１１４内部において一定間隔で規則的に並列配置されている。

背面反射層１１８は、セル１１０への集光のために、たとえば大小の凸部と凹部とが周期的に並んだ鋸歯状の形状を有している。背面反射層１１８のうち、最も隆起して最も封止材に近接する凸部１１８ａは、隣り合うセル同士の中間位置に対応する位置に形成されている。

太陽電池モジュール１００においては、前面板１１２に入射した光のうち、セル１１０に向かう光は、セル１１０の表面に到達して発電に寄与する。一方、前面板１１２に入射した光のうち、セル１１０に向かわずにセル間を通過した光は、背面反射層１１８において反射されてセル１１０に到達する。このとき、光源から見たとき、背面反射層１１８にはセル１１０が映っている。

なお、背面反射層１１８は、金属基材やペット基材に反射膜を成膜したり、モジュールそのものに成膜したりして形成される。導電性の背面反射層１１８は、図１９に示すように、セル同士を導通させる導通部（いわゆる、インターコネクタ）１２０との間にわずかな間隙ｄ（２．５ｍｍ程度）しかないため、高い安全性確保のために絶縁性の向上が求められる。

特開２００１−１１９０５４号公報 特開２０００−２９９４８２号公報

背面反射層１１８の凸部１１８ａは、強度確保のために曲面であることが好ましいが、この場合、図に１８に示すように、凸部１１８ａにおいて反射した光がセル１１０に向かわずに照り返し、人に不快感を与えたり、ぎらつき等の意匠性の低下を招いたりする。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、照り返しの低減が図られた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、並列する複数の両面発電型の太陽電池セルと、太陽電池セルの光が入射してくる側とは反対の側に設けられた反射層とを備える太陽電池モジュールであって、太陽電池セルに光を反射しない部分に、反射率の低い低反射部が形成されている。

この太陽電池モジュールにおいては、低反射部により、太陽電池セルに光を反射しない部分における反射が低減され、その結果、太陽電池モジュールの照り返しが低減される。

また、反射層には、隣り合う太陽電池セルの中間位置に対応する位置に凸部が形成されており、太陽電池セルに光を反射しない凸部に低反射部が形成されている態様であってもよい。この場合、反射層に形成された低反射部により、太陽電池セルに光を反射しない凸部における反射が低減される。

また、低反射部が、反射層上に形成された低反射材料被膜である態様であってもよい。

また、低反射部が、反射層に対して粗面化処理を施すことにより形成された粗面部である態様であってもよい。このとき、低反射部として粗面部が形成された反射層を全体的に被う不動態酸化膜をさらに備える態様であってもよく、低反射部を部分的に被う絶縁部材をさらに備える態様であってもよい。

また、低反射部が、反射層が部分的に欠損した欠損部である態様であってもよい。このとき、反射層が樹脂コーティングにより一体化されている態様であってもよい。

本発明によれば、照り返しの低減が図られた太陽電池モジュールが提供される。

図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示した図である。 図２は、図１の太陽電池モジュールの部分断面図である。 図３は、図１の太陽電池モジュールの部分断面における寸法を示した図である。 図４は、図１の太陽電池モジュールの部分断面拡大図である。 図５は、背面反射層の凸部における反射光の光路を示した図である。 図６は、図４とは異なる態様の部分断面拡大図である。 図７は、図４とは異なる態様の部分断面拡大図である。 図８は、図４とは異なる態様の部分断面拡大図である。 図９は、図４とは異なる態様の部分断面拡大図である。 図１０は、図４とは異なる態様の部分断面拡大図である。 図１１は、第２実施形態における背面反射層を示した図である。 図１２は、図１１とは異なる態様の背面反射層を示した図である。 図１３は、第３実施形態における背面反射層を示した図である。 図１４は、図１３の背面反射層の拡大図である。 図１５は、図１４の背面反射層の作製方法を示した図である。 図１６は、図１４とは異なる態様の背面反射層を示した図である。 図１７は、図１６の背面反射層の漏電の様子を示した図である。 図１８は、従来技術に係る太陽電池モジュールを示した概略断面図である。 図１９は、図１８の太陽電池モジュールの部分拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
（第１実施形態）

図１に示すとおり、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１は、複数の短冊状の太陽電池セル１０を備えている。これらの太陽電池セル１０は、所定間隔で縦方向および横方向に周期的に整列している。太陽電池モジュール１は、図２に示すように多層構造になっており、前面板１２、封止材１４、集光背面板１６、背面反射層１８の順に、熱プレスにより一体化されている。

前面板１２は、たとえばガラスや透明プラスチック（ポリカーボネート、アクリル等）の透光性を有する材料で構成されており、この前面板を介してモジュール内へ太陽光が入射される。

封止材１４は、たとえばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂で構成されており、太陽電池セル１０を内封している。太陽電池セル１０は、両面発電型であり、たとえば結晶系シリコン太陽電池セルである。なお、隣り合う太陽電池セル１０の間には、インターコネクタ２０が配設されて、セル同士が互いに導通されている。

集光背面板１６は、たとえばガラスや透明プラスチック（ポリカーボネート、アクリル等）、ＥＶＡ樹脂の透光性を有する材料で構成されている。集光背面板１６の形状加工には、切削研磨、樹脂成型、光硬化などを利用することができる。

背面反射層１８は、少なくともアルミニウムや銀等の金属製フィルムを含んでおり、貼付や蒸着により集光背面板１６に形成されている。

図２に示すとおり、集光背面板１６の下面および背面反射層１８は、大小の凸部と凹部とが周期的に並んだ鋸歯状の形状を有している。その周期や高さ、角度は、たとえば図３に示すような寸法（単位：ｍｍ）となっている。このような太陽電池モジュール１においては、前面板１２に入射した光のうち、セル１０に向かう光は、セル１０の表面（前面板側の面）に到達して発電に寄与する。一方、前面板１２に入射した光のうち、セル１０に向かわずにセル間を通過した光は、背面反射層１８において反射されてセル１０に到達する。すなわち、太陽電池モジュール１に入射した光は、そのほとんどが太陽電池セル１０の表面もしくは裏面に到達する。

ここで、図２および図３から明らかなように、背面反射層１８のうち、最も隆起して最も封止材１４に近接する凸部１８ａは、隣り合うセル１０同士の中間位置に対応する位置に形成されている。なお、このような凸部１８ａは、強度確保のために通常は曲面にされ、太陽電池セル１０に光を反射しない部分であると考えられる。

太陽電池モジュール１においては、図４に示すように、背面反射層１８の凸部１８ａの集光背面板側に、低反射部として低反射材料被膜２２が形成されている。この低反射材料被膜２２は、背面反射層１８に比べて反射率が低くなっており、太陽電池セルに光を反射しない凸部１８ａにおける反射を低減している。低反射材料被膜２２は、たとえばポリエステル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンで構成されたプラスチック製絶縁テープである。なお、低反射材料被膜２２は、外観上、太陽電池セル１０と同系の濃色（紺色〜黒）が好ましい。

それにより、図５に示すように、背面反射層１８の凸部１８ａにおいて反射した光が前面板１２からでることに起因する照り返しが低減される。このような照り返しは、人に不快感を与えたり、ぎらつき等の意匠性の低下を招いたりするため、できる限り抑制されることが好ましい。

以上で説明したとおり、太陽電池モジュール１は、並列する複数の両面発電型の太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の光が入射してくる側とは反対の側に設けられた背面反射層１８とを備えている。そして、その背面反射層１８の凸部１８ａには、反射率の低い低反射部として低反射材料被膜２２が形成されている。

この太陽電池モジュール１においては、背面反射層１８に形成された低反射部（低反射材料被膜２２）により、太陽電池セル１０に光を反射しない部分（凸部１８ａ）における反射が低減され、その結果、太陽電池モジュール１の照り返しが低減されている。

なお、低反射部（低反射材料被膜２２）は、背面反射層１８の凸部１８ａにのみ、部分的に形成されており、太陽電池セル１０の集光作用の小さい部分しか覆わないので、発電効率への影響はほとんどない。

その上、低反射材料被膜２２を絶縁テープ等の絶縁部材で構成することで、インターコネクタ２０に近接する背面反射層１８の凸部１８ａがインターコネクタ２０に接触してショートしてしまう事態も、効果的に防止されている。特に、軽量化を図る等の理由によりモジュールを小型化した場合、インターコネクタ２０と背面反射層１８の凸部１８ａとがより近接することになるため、これらの間の絶縁がより重要となってくる。

低反射材料被膜２２の位置は、背面反射層１８の凸部１８ａに接するように設ける態様の他、図６〜１０に示す位置に設ける態様であってもよい。図６は、封止材１４と集光背面板１６との界面に設ける態様、図７は、インターコネクタ２０の下側（集光背面板側）に設ける態様、図８は、インターコネクタ２０の上側（前面板側）に設ける態様、図９は、前面板１２と封止材１４との界面に設ける態様、図１０は、前面板１２の表面に設ける態様を示している。

図６、図９、図１０に示す態様は、熱プレス前に所定の層間に被膜２２を挿入することで実現することができる。また、図７、図８に示す態様は、インターコネクタ２０に被膜２２を装着してから積層することで実現することができる。
（第２実施形態）

次に、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１について説明する。第２実施形態に係る太陽電池モジュール１は、背面反射層１８のみ、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。

第２実施形態における背面反射層１８は、図１１（ａ）に示すとおり、凸部１８ａに、低反射部として粗面部が形成されている。この粗面部は、成型治具からの転写や、ブラスト、エッチング等の粗面化処理により、背面反射層１８に形成することができる。

このように背面反射層１８の凸部１８ａに低反射部として粗面部を形成した場合、粗面部において光が乱反射するため、第１実施形態の低反射材料被膜２２同様、凸部１８ａにおける反射を低減することができ、太陽電池モジュール１の照り返しの低減を実現することができる。粗面部が微細な凹凸である場合、被膜やテープに比べて視認しづらいため、外観上違和感がなく、意匠性の向上につながる。

なお、図１１（ｂ）に示すように、粗面部が形成された凸部１８ａに絶縁テープ２２Ａを貼付してもよい。この場合、上述したようなインターコネクタ２０と背面反射層１８の凸部１８ａとのショートが効果的に防止される。なお、絶縁テープ２２Ａは、上述した低反射材料被膜２２とは異なり、色の種類は問わないため、低コスト化が可能である。

絶縁テープ２２Ａを貼付する代わりに、図１２（ａ）に示す凸部１８ａに粗面部が形成された背面反射層１８を、図１２（ａ）に示す不動態酸化膜２４で全体的に被ってもよい。不動態酸化膜２４は、粗面部が形成された背面反射層１８に陽極酸化処理を施すことにより形成することができる。この場合にも、インターコネクタ２０と背面反射層１８の凸部１８ａとのショートが効果的に防止される。その上、粗面部が微細な凹凸である場合には、その高い意匠性を維持しつつ、高い絶縁性が確保されることとなる。
（第３実施形態）

さらに、本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール１について説明する。第３実施形態に係る太陽電池モジュール１は、背面反射層１８のみ、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。

第３実施形態における背面反射層１８は、図１３および図４に示すとおり、第１実施形態や第２実施形態における背面反射層１８の凸部１８ａに相当する部分に欠損部が設けられている。この欠損部１８ａは、背面反射層が部分的に欠損した部分であり、当然に背面反射層１８に比べて反射率が低くなっている。

したがって、背面反射層１８の凸部相当位置に、低反射部として欠損部１８ａを設けることで、第１実施形態の低反射材料被膜２２および第２実施形態の粗面部同様、凸部１８ａにおける反射を低減することができ、太陽電池モジュール１の照り返しの低減を実現することができる。

なお、上述の欠損部は、凸部相当位置にマスク２６を背面板１６上に配置して、背面反射層材料を蒸着し、凸部相当位置の背面反射層材料をマスク２６でリフトオフすることによって形成することができる。

さらに、図１６に示すように、欠損部１８ａが設けられた背面反射層１８を、プラスチック基板と金属反射膜との組み合わせにより構成してもよい。欠損部１８ａにより部分的に欠損して分断された複数の背面反射層１８（１８Ａ、１８Ｂ）は、金属箔や蒸着膜で構成され、かつ、ＰＥＴ等のプラスチック基材である樹脂コーティング２８で一体化されている。樹脂コーティング２８で一体化された背面反射層１８は、背面板１８に接着により取りつけることができる。

このような背面反射層１８においては、一方の背面反射層１８（１８Ａ）に漏電が生じた場合であっても、樹脂コーティング２８で確実に絶縁された他の背面反射層１８（１８Ｂ）に漏電の被害が及ばないため、高い安全性を実現することもできる。

１…太陽電池モジュール、１０…太陽電池セル、１８、１８Ａ、１８Ｂ…背面反射層、２２…低反射材料被膜、２２Ａ…絶縁テープ、２４…不動態酸化膜、２８…樹脂コーティング。

Claims (6)

1. 並列する複数の両面発電型の太陽電池セルと、前記太陽電池セルの光が入射してくる側とは反対の側に設けられた鋸歯状の反射層とを備える太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池セルに光を反射しない部分に、反射率の低い低反射部が形成されており、
   前記反射層には、隣り合う前記太陽電池セルの中間位置に対応する位置に凸部が形成されており、前記太陽電池セルに光を反射しない前記凸部に前記低反射部が形成されており、
   前記低反射部が、前記反射層上に形成された低反射材料被膜である、太陽電池モジュール。
2. 前記低反射部が、前記太陽電池セルを内封する封止材と前記反射層が形成される集光背面板との界面に設けられた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記低反射部が、前記太陽電池セル同士を導通するインターコネクタの背面側に設けられた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記低反射部が、前記太陽電池セル同士を導通するインターコネクタの前面側に設けられた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記低反射部が、太陽光が入射される前面板と前記太陽電池セルを内封する封止材との界面に設けられた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記低反射部が、太陽光が入射される前面板の表面に設けられた、請求項１に記載の太陽電池モジュール。

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