JP5542074B2

JP5542074B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP5542074B2
Application number: JP2011035009A
Authority: JP
Inventors: 達矢小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: JP2012174871A

Description

本発明は、複数の太陽電池セルが並べて配置された太陽電池モジュールに関する。

従来、複数の太陽電池セルが平面内に並べて配置された太陽電池モジュールが用いられている。太陽電池モジュールは、全体としての平面形状が、略方形形状を呈するものや、略三角形形状を呈するものや略台形形状を呈するものなどが知られている。

ここで、略三角形形状を呈する太陽電池モジュールや、略台形形状を呈する太陽電池モジュールのように、頂点の一部が鋭角となっている場合には、方形形状かつ同サイズの太陽電池セルを並べた場合に、鋭角となっている頂点から延びる１辺に沿って太陽電池セルの無い空白部分が生じてしまう。そのため、空白部分によって発電効率にロスが生じるという問題や、美観を損ねてしまうという問題があった。

そこで、空白部分にダミーセルを配置する技術や、三角形形状を呈する太陽電池セルを用意して空白部分に配置する技術が、例えば特許文献１に開示されている。

特開平１０−１２９１１号公報

しかしながら、ダミーセルを配置するだけでは発電効率の問題を解決することができない。また、三角形形状を呈する太陽電池セルを配置した場合には、方形形状を呈する太陽電池セルと表面積が異なるため、発電する電流値が異なってしまう。発電する電流値の異なる太陽電池セルを直列接続した場合、出力される電流の値は面積の小さいセルの発電電流と同じ値になってしまう。そのため、効率改善を目的として加えた三角形セルが原因で方形形状を呈する太陽電池セルの能力を下げてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、平面視において頂点の一部が鋭角となっている太陽電池モジュールにおいて、発電効率の向上を図ることのできる太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、平面形状における少なくとも１の頂点においてその角度が鋭角であり、平面内に第１太陽電池セルと第２太陽電池セルが並べて配置された太陽電池モジュールであって、第１太陽電池セルは、平面視において略直角三角形形状を呈し、角度が鋭角となる頂点から延びる１辺に斜辺が沿うように並べて第１太陽電池セルが配置され、第１太陽電池セルおよび第２太陽電池セルを少なくとも１つ含んだセル群が構成され、セル群に含まれる第１太陽電池セルおよび第２太陽電池セルの表面積は、セル群同士で略等しくなっており、セル群同士を直列に接続する接続部をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、セル群に含まれる第１太陽電池セルおよび第２太陽電池セルの表面積を、セル群同士で略等しくすることで、セル郡同士の発電電流を等しくすることができ、平面視において頂点の一部が鋭角となっている太陽電池モジュールにおいて、発電効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図である。図１−２は、太陽電池セルの接続状態を説明するための太陽電池モジュールの平面図である。図２は、第２太陽電池セルの平面図である。図３は、第１太陽電池セルの平面図である。図４は、比較例としての太陽電池モジュールの平面図であって、第２太陽電池セルのみを並べて配置した状態を示す図である。図５は、実施の形態１の変形例１にかかる太陽電池モジュールの平面図である。図６は、実施の形態１の変形例２にかかる太陽電池モジュールの平面図である。図７は、実施の形態１の変形例３にかかる太陽電池モジュールの平面図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの平面図である。図９は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池モジュールに並べられた太陽電池セルの一部を示す部分拡大平面図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図である。図１−２は、太陽電池セルの接続状態を説明するための太陽電池モジュールの平面図である。

図１−１，１−２の太陽電池モジュール１０は、平面視において略直角三角形形状を呈しており、その平面内に太陽電池セル１が並べて配置されている。太陽電池セル１は、発電効率の向上のために、太陽電池モジュール１０の平面内にほとんど隙間無く配置されている。太陽電池セル１は、第１太陽電池セル１ａと、第２太陽電池セル１ｂとを有して構成される。

図２は、第２太陽電池セル１ｂの平面図である。図３は、第１太陽電池セル１ａの平面図である。第２太陽電池セル１ｂは、図２に示すように、平面視において略正方形形状を呈している。太陽電池モジュールに用いられるセルとしては、一般的には、第２太陽電池セル１１ｂのような略正方形形状を呈するセルが用いられる場合が多い。

第１太陽電池セル１ａは、図３に示すように、平面視において略直角二等辺三角形形状を呈している。第１太陽電池セル１ａは、図２に示す切断線２に沿って第２太陽電池セル１ｂを２分割した形状となっている。すなわち、第１太陽電池セル１ａの表面積は、第２太陽電池セル１ｂの表面積の１／２となっている。

図１−１，１−２に戻って、太陽電池モジュール１０は、平面形状において頂点ＡおよびＢでその角度が鋭角、より具体的には略４５度となるように構成されている。図４は、比較例としての太陽電池モジュールの平面図であって、第２太陽電池セルのみを並べて配置した状態を示す図である。比較例としての太陽電池モジュール３０は、略正方形形状を呈する第２太陽電池セル１ｂのみを並べているので、頂点Ａ，Ｂから延びる辺３に沿って、太陽電池セル１が配置されない空白部分が生じてしまう。一方、本実施の形態では、第２太陽電池セル１ｂを半分に切断した形状の第１太陽電池セル１ａで、図４に示す空白部分を埋めている。この際、第１太陽電池セル１ａの斜辺が、太陽電池モジュール１０の辺に沿うように配置される。

そして、太陽電池モジュール１０の平面内に並べられた太陽電池セル１同士は、図１−２に示すように、接続部４で電気的に接続される。ここで、１つの第２太陽電池セル１ｂを第２セル群６とし、２つの第１太陽電池セル１ａを組み合わせて第１セル群５とする。このようにセル群５，６を構成することで、セル群５，６が有する太陽電池セル１の表面積同士が略等しくなる。

そして、第１セル群５と第２セル群６とを、接続部４で電気的に直列に接続する。ここで、第１セル群５は、２つの第１太陽電池セル１ａが、１つの第２太陽電池セル１ｂに並列に接続されることで、第１セル群５と第２セル群６とが直列に接続されることとなる。なお、太陽電池セル１同士の実際の接続は、太陽電池セル１の表面電極と、隣接する太陽電池セルの裏面電極をタブ線で接続し、それを繰り返すことで行われている。

以上説明したように、比較例としての太陽電池モジュール３０で生じた空白部分を、本実施の形態では第１太陽電池セル１ａで埋めているので、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０のほうが、太陽電池セル１の表面積が大きくなり、発電効率の向上を図ることができる。

また、直列接続される第１セル群５と第２セル群６とで太陽電池セル１の表面積を略等しくしているので、発電電流も同等とすることができる。ここで、電流値の異なる太陽電池セル（セル群）同士を直列接続した場合には、発電電流の小さいセル側の電流値がモジュールとしての出力電流の値となってしまう。

一方、本実施の形態では、第１セル群５と第２セル群６とで太陽電池セル１の表面積を略等しくしているので、第１セル群５と第２セル群６とを直列接続した構成の太陽電池モジュール１０において、より多くの発電電流を取り出すことができる。したがって、太陽電池モジュール１０における発電効率の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、鋭角となる頂点での角度が４５度の場合を例に挙げて説明したがこれに限られない。鋭角となる頂点での角度が４５度と異なる場合には、第２太陽電池セル１１ｂとして略長方形形状を呈する太陽電池セルを用い、その第２太陽電池セル１１ｂを２分割して直角三角形としたものを第１太陽電池セル１１ａとして用いることとなる。

図５は、実施の形態１の変形例１にかかる太陽電池モジュール１０の平面図である。太陽電池モジュール１０が平面視において略三角形形状を呈しているのは、上記と同様である。本変形例１では、鋭角となる頂点Ａ，Ｂからそれぞれ延びる２辺に対して、斜辺が沿うように第１太陽電池セル１ａを並べて配置している。

このように配置した場合にも、１つの第２太陽電池セル１ｂを第２セル群６とし、２つの第１太陽電池セル１ａを組み合わせて第１セル群５とすることで、セル群５，６同士の太陽電池セル１の表面積を略等しくすることができる。そして、セル群５，６同士を直列で接続することで、太陽電池モジュール１０における発電効率の向上を図ることができる。

図６は、実施の形態１の変形例２にかかる太陽電池モジュール１０の平面図である。本変形例２では、太陽電池モジュール１０が略台形形状を呈する。そして、頂点Ｃでその角度が鋭角（略４５度）となっている。また、頂点Ｃから延びる１つの辺に沿って斜辺が並ぶように第１太陽電池セル１ａが配置される。

図７は、実施の形態１の変形例３にかかる太陽電池モジュール１０の平面図である。本変形例３では、太陽電池モジュール１０が略平行四辺形形状を呈する。そして、頂点Ｄ，Ｅでその角度が鋭角（略４５度）となっている。また、頂点Ｄ，Ｅからそれぞれ延びる１つの辺に沿って斜辺が並ぶように第１太陽電池セル１ａが配置される。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの平面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、太陽電池セル１１が第１太陽電池セル１１ａと第２太陽電池セル１１ｂとを有して構成される点で上記実施の形態１と同様である。ただし、第２太陽電池セル１１ｂは、略長方形形状を呈しており、これは図２に示す第２太陽電池セル１ａを切断線７で２分割したものと同じ形状となっている。したがって、１つの第１太陽電池セル１１ａの表面積と、１つの第２太陽電池セル１１ｂの表面積とが、略等しくなっている。

そこで、１つの第２太陽電池セル１１ｂを第２セル群１６とし、１つの第１太陽電池セル１１ａを第１セル群１５とすることで、セル群５，６が有する太陽電池セル１１の表面積同士が略等しくなる。そして、このセル群１５，１６同士を電気的に直列に接続することで、発電電流を同等にして、発電効率の向上を図ることができる。

また、太陽電池セル１１を１枚ずつ直列に接続するので、実施の形態１と比べて、各セルを接続する配線が簡単な構成で実現できる。また、一般的な正方形形状の太陽電池セルを半分にカットすることで、太陽電池セルの電流値も略半分になるため、電流がタブ線等を流れる際に発生する抵抗損失を減らすことができ、太陽電池モジュール４０の出力と効率の向上を図ることができる。

なお、セル群１５，１６が有する太陽電池セル１１の数は１つずつに限られず、セル群１５，１６それぞれが有する太陽電池セル１１の数を同じにすれば、表面積も等しくすることができる。したがって、セル群１５，１６それぞれが有する太陽電池セル１１の数が同じであれば、複数個の太陽電池セル１１を有するようにセル群１５，１６を構成しても構わない。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３にかかる太陽電池モジュールに並べられた太陽電池セルの一部を示す部分拡大平面図である。本実施の形態３では、図９に示すように、第１太陽電池セル２１ａも第２太陽電池セル２１ｂも同じ略三角形形状のものを用いる。第１太陽電池セル２１ａと第２太陽電池セル２１ｂとは、同じ形状であるので表面積も等しい。

したがって、１つの第２太陽電池セル２１ｂを第２セル群２６とし、１つの第１太陽電池セル２１ａを第１セル群２５とすることで、セル群２５，２６が有する太陽電池セルの表面積同士が略等しくなる。そして、このセル群２５，２６同士を電気的に直列に接続することで、発電電流を同等にして、発電効率の向上を図ることができる。また、太陽電池セル２１を１枚ずつ直列に接続するので、実施の形態１と比べて、各セルを接続する配線が簡単な構成で実現できる。

また、太陽電池セル２１を１枚ずつ直列に接続するので、実施の形態１と比べて、各セルを接続する配線が簡単な構成で実現できる。また、一般的な正方形形状の太陽電池セルを半分にカットすることで、太陽電池セルの電流値も略半分になるため、電流がタブ線等を流れる際に発生する抵抗損失を減らすことができ、太陽電池モジュール５０の出力と効率の向上を図ることができる。

また、略三角形形状を呈する１種類の太陽電池セル２１を用意すれば、第１太陽電池セル２１ａとしても、第２太陽電池セル２１ｂとしても利用できるので、部品点数の削減を図り、コストの抑制を図ることができる。

また、上記実施の形態２では、太陽電池セルを準備するために、正方形形状の太陽電池セルを切断線２に沿って切断する場合と、切断線７に沿って切断する場合とがある（図２も参照）。一方、本実施の形態２では、切断線２に沿って太陽電池セルを切断することで太陽電池セルを準備することができるので、段取り替えの手間を省略したり、作業スペースの省スペース化を図ったりすることができる。

実施の形態４．
形状が同一でも特性の異なる(発電電流が異なる)太陽電池セル同士の場合、表面積を揃えるだけでは太陽電池モジュール全体からの出力電流を最大限に取り出すことが難しい場合がある。その場合は、直列接続するセル群同士で発電電流の値が同等になるように、各セル群内での太陽電池セルの並列数を定めればよい（図示は省略）。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが並べて配置された太陽電池モジュールに有用であり、特に、その平面形状において鋭角となる頂点を有する太陽電池モジュールに適している。

１太陽電池セル
１ａ第１太陽電池セル
１ｂ第２太陽電池セル
２切断線
３辺
４接続部
５第１セル群
６第２セル群
７切断線
１０，３０，４０，５０太陽電池モジュール
１１太陽電池セル
１１ａ第１太陽電池セル
１１ｂ第２太陽電池セル
１５第１セル群
１６第２セル群
２１太陽電池セル
２１ａ第１太陽電池セル
２１ｂ第２太陽電池セル
２５第１セル群
２６第２セル群
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ頂点

Claims

平面形状における少なくとも１の頂点においてその角度が鋭角であり、前記平面内に複数の第１太陽電池セルと複数の第２太陽電池セルが並べて配置された太陽電池モジュールであって、
前記第１太陽電池セルは、平面視において略直角三角形形状を呈し、
前記第２太陽電池セルは、平面視において、２枚の前記第１太陽電池セルの斜辺同士を対向させた形状と同じ正方形形状を呈し、
角度が鋭角となる前記頂点から延びる１辺に斜辺が沿うように並べて前記第１太陽電池セルが配置され、
前記第２太陽電池セル同士が電気的に直列に接続され、その一部において前記第２太陽電池セル同士の間に２枚の前記第１太陽電池セルが電気的に並列に接続されることを特徴とする太陽電池モジュール。
平面形状における少なくとも１の頂点においてその角度が鋭角であり、前記平面内に複数の第１太陽電池セルと複数の第２太陽電池セルが並べて配置された太陽電池モジュールであって、
前記第１太陽電池セルは、平面視において略直角三角形形状を呈し、
前記第２太陽電池セルは、平面視において略長方形形状を呈し、その長辺は前記第１太陽電池セルの直角部から延びる一方の辺と同じ長さであり、その短辺は前記第１太陽電池セルの直角部から延びる他方の辺の１／２の長さであり、
角度が鋭角となる前記頂点から延びる１辺に斜辺が沿うように並べて前記第１太陽電池セルが配置され、
前記第１太陽電池セルと前記第２太陽電池セルとが、電気的に直列に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
全体として平面視において略三角形形状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
全体として平面視において略台形形状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
全体として平面視において略平行四辺形形状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。