JP5816823B2 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関するものである。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池がその表裏面の電極に電気的に接続された配線部材により、直列または並列に接続された構造を有している。
太陽電池同士は、隣接する太陽電池の電極同士が配線部材で接続されている。このように、隣接する太陽電池は接続されることにより、太陽電池ストリングを構成する。太陽電池モジュールは、この太陽電池ストリングを複数電気的に連結することにより構成されている。太陽電池ストリングは、各太陽電池ストリングの端部に位置する配線部材間が渡り配線と半田により電気的に接続されている。また、渡り配線は、全ての太陽電池ストリングからの発電電力を外部に取り出す出力配線としても用いられる。そのため、渡り配線は、配線部材から与えられる発電出力を集電して太陽電池モジュールの外部出力に引き回し、外部出力部と電気的に連結する導体に半田付けされる。
ところで、太陽電池モジュールは、一般に、表面保護部材、充填材シート、複数の太陽電池ストリング、充填材シート及び裏面フィルムの順で積層し、この積層体をラミネート装置で加熱、加圧することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。
然しながら、従来の工程ではラミネート装置によるラミネート化工程中に、裏面フィルムが表面保護部材側に曲がり、渡り配線の端部と接触することにより傷つくおそれがある。このため、太陽電池モジュールの製造歩留りを低下させるおそれがある。
この発明は、製造歩留りの向上した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
この発明の太陽電池モジュールは、表面保護部材と、裏面フィルムと、前記表面保護部材と裏面フィルムとの間に配設され、渡り配線によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池ストリングと、を備え、少なくとも太陽電池モジュールの隅部分に位置する前記渡り配線の端部分が他の部分より表面保護部材側に位置するように配される。
また、この発明の太陽電池モジュールの製造方法は、表面保護部材と、裏面フィルムとの間に複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールを製造する方法であって、電気的に接続された複数の太陽電池を含む太陽電池ストリングを複数並列配置し、隣り合うストリングのそれぞれの端部に位置する配線部材を渡り配線を用いて電気的に接続する工程を有し、前記渡り配線の少なくとも一端部を屈曲させ、屈曲させた部分を前記表面部材側に向けて前記配線部材に接続する。
また、この発明の太陽電池モジュールの製造方法は、ラミネート装置内のステージ上に、表面保護部材、封止材用シート、渡り配線により電気的に接続された複数の太陽電池ストリング、封止材用シート、及び裏面フィルムをこの順に載置し、ラミネート工程を行う工程を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、前記渡り配線の少なくとも一端部を屈曲させ、屈曲させた部分を前記表面部材側に向けて前記ステージ上に前記太陽電池ストリングを載置し、前記ラミネート工程を行う。
この発明は、少なくとも太陽電池モジュールの隅部分に位置する渡り配線の端部分が他の部分より表面保護部材側に位置するように配されているので、製造歩留りの向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１０の概略構成について、図１ないし図６を参照しながら説明する。図１は、太陽電池モジュールの渡り配線部分を中心に太陽電池モジュールの裏面側から見た平面図、図２は、図１のＸ方向から見た第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの端部に位置する太陽電池ストリングの渡り配線部分を示す要部拡大断面図、図３は、図１のＹ方向から見た第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線を含む端部の渡り配線部分を示す要部拡大断面図、図４は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線の端部を太陽電池モジュールの裏面側から見た平面図、図５は、図１のＸ方向から見た第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分の端部を示す要部拡大模式図、図６は、図１のＹ方向から見た第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分の端部を示す要部拡大模式図である。
太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１、表面保護部材１２、裏面フィルム１３及び充填材１４を備える。太陽電池モジュール１０は、表面保護部材１２と裏面フィルム１３との間に、複数の太陽電池１１を封止することにより構成される。複数の太陽電池１１は配線部材１６によって互いに電気的に接続される。
太陽電池１１は、例えば、受光面上および裏面上にそれぞれ電極を有する。また、太陽電池１１は、例えば、厚みが０．１５ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどで構成される結晶系半導体からなり、１辺が１００ｍｍの略正方形の形状を有する。尚、太陽電池１１は、上記の構成に限るものではなく、他の構成を有する太陽電池を用いても良い。
太陽電池１１内には、例えば、ｎ型領域とｐ型領域を有し、ｎ型領域とｐ型領域との界面部分でキャリア分離用の電界を形成するための接合部が形成されている。
配線部材１６は、太陽電池１１の受光面上に配された電極と、この太陽電池１１に隣接する他の太陽電池１１の裏面上に配された電極とに接続される。これにより、隣接する太陽電池１１、１１間は電気的に接続される。例えば、配線部材１６は、薄板状の銅箔と、銅箔の表面にメッキされた半田とを含む。
配線部材１６と太陽電池１１とを半田で接続させる場合には、配線部材１６の表面にメッキされた半田を溶融させて、太陽電池１１の電極と接続させる。なお、太陽電池１１と配線部材１６との接続は、半田を用いた接続以外に、樹脂接着剤を用いて接続することも可能である。樹脂接着剤としては、異方導電性を有する樹脂接着剤が好適に用いられる。
表面保護部材１２は、充填材１４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の表面を保護する。表面保護部材１２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。
裏面フィルム１３は、充填材１４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の背面を保護する。裏面フィルム１３としては、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の樹脂からなる樹脂フィルム、Ａｌ(アルミニウム)箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。この実施形態においては、裏面フィルム１３は、ＰＥＴ等の樹脂フィルムで構成している。
充填材１４は、表面保護部材１２と裏面フィルム１３との間で太陽電池１１を封止する。充填材１４としては、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、環状ポリエチレン、アイオノマー、ポリアクリル酸系ポリマー及びこれらを複数種重合させたコポリマーや、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系の樹脂を用いることができる。尚、少なくとも表面保護部材１２と太陽電池１１との間に配する充填材１４には、透光性を有する充填材を用いる。
裏面フィルム１３には、出力用の渡り配線２０を取り出すための開口部１３ａが設けられている。
裏面フィルム１３の開口部１３ａを被覆するように、裏面フィルム１３の表面上にシリコーン樹脂などで端子ボックス（図示しない）が取り付けられる。開口部１３ａから取り出された出力用の渡り配線２０が端子ボックス内の端子と接続され、外部に電力を取出すための出力ケーブル（図示しない）に接続される。
開口部１３ａから導出される出力用の渡り配線２０は、この実施形態においては、４本ある。このため、端子ボックスの端子台には、４つの端子が設けられ、それぞれ該当する出力用の渡り配線２０１、２０２、２０３、２０４が接続される。端子ボックスの端子間には逆流防止ダイオードが接続されている。これら出力用の渡り配線２０１〜２０４の表面には、他の出力用の渡り配線２０と絶縁する絶縁材２０ａが取り付けられている。
一の方向（図中Ｙ方向）に配列された複数の太陽電池１１は、配線部材１６によって互いに電気的に接続され、ストリングを構成する。一の方向に直交する他の方向（図中Ｘ方向）に、複数のストリングが並列配置され、隣り合うストリング同士が電気的に接続される。本実施形態では、図１に示すように、６個のストリングを電気的に直列に接続している。一番左端のストリングの出力用渡り配線２０１が開口部１３ａから引き出される。左から２番目と３番目のストリングが出力用渡り線２０２で接続され、この出力用の渡り配線２０２が開口部１３ａから引き出される。
一番右端のストリングの出力用渡り配線２０４が、開口部１３ａから引き出される。そして、右から２番目と３番目のストリングが出力用渡り線２０３で接続され、この出力線２０３が開口部１３ａから引き出される。
このようにして、６個のストリングから出力配線２０１〜２０４として裏面フィルム１３の開口部１３ａから引き出され、そして、端子ボックスの所定の端子に接続されて太陽電池モジュールが構成されている。
以上のような構成を有する太陽電池モジュール１０の外周には、Ａｌ（アルミニウム）フレーム（図示しない）を取り付けることができる。
各太陽電池ストリングの端部に位置する配線部材１６は、太陽電池ストリング間を接続する渡り配線２０と接続される。渡り配線２０は、全ての太陽電池ストリングからの発電出力を外部に取り出す引き回し配線としても用いられる。外部に取り出す出力用の渡り配線２０は、太陽電池１１からの電気出力を端子ボックス（図示しない）の端子と接続される。渡り配線２０は、通常、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、幅６ｍｍの銅箔にその全面を半田コートしたものを所定の長さに切断し、配線部材１６に半田付けされている。
この実施形態においては、ラミネート装置内のステージ上に表面保護部材１２、表面側の充填材用シート、複数の太陽電池ストリング３０、裏面側の充填材用シート、及び裏面フィルム１３の順で積層し、この積層体を加熱、加圧することにより、充填材用シートを軟化させる。そして、内部にある気泡を追い出して、軟化した充填用材料を太陽電池１１の周囲に満遍なく充填して、表面保護部材１２と裏面フィルム１３の間に太陽電池１１が封止される。
裏面フィルム１３は可撓性を有する。このため、ラミネート工程時に、表面保護部材１２と裏面フィルム１３の端部近傍では、充填材１４が流動し、裏面フィルム１３が表面保護フィルム１２側に撓み、太陽電池モジュール１０端部での充填材１４の厚みが薄くなる。このため、太陽電池モジュール１０の端部側に位置する渡り配線２０の角部が裏面側の充填材１４を貫通し、裏面フィルム１３側に到達することがある。特に、太陽電池モジュール１０の四隅部分に位置する渡り配線２０の端部分が裏面フィルム１３に接触する可能性が大きい。すなわち、図１の一点鎖線で囲んだＡ部分の渡り配線２０の端部が裏面フィルム１３側に到達する可能性が大きい。
そこで、この実施形態においては、図１及び図４のＡで囲む領域に位置する渡り配線２０の少なくとも端部の先端部２０ｔを他の部分より表面保護部材１２側に位置するように、渡り配線２０を表面保護部材１２側へ折り曲げている。
図２、図３、図５及び図６に示すように、この実施形態では、裏面フィルム１３側に位置する渡り配線２０が存在し、配線部材１６と接続されている。
この実施形態においては、図２及び図３に示すように、渡り配線２０の端部分で表面保護部材１２側に屈曲され、その先端部２０ｔが他の部分より表面保護部材１２側に位置している。具体的に、渡り配線２０のストリングの配列方向に沿う方向であって、モジュールの外周部分に向かう方向の一端部が、ほかの部分より表面保護部材側に位置している。図４に示す例では、太陽電池モジュールの四隅に位置する渡り配線２０の端部部分（図中Ａ参照）が、裏面フィルム１３と接触する虞が大きい。そこで、図５及び図６に示すように、渡り配線２０が端部分で表面保護部材１２側に屈曲され、その先端部２０ｔが他の部分より表面保護部材１２側に位置している。すなわち、図５及び図６に示すように、渡り配線２０の先端部２０ｔと表面保護部材１２側との間の距離ａが他の渡り配線２０の部位と表面保護部材１２との間の距離ｂより短くなるように、渡り配線２０の先端２０ｔを表面保護部材１２側に屈曲させ、裏面フィルム１３側から離間させている。
このように構成した太陽電池モジュール１０をラミネート装置により製造する。ステージの表面上に下から表面保護部材１２、表面側のＥＶＡシート（充填材用シート）、配線部材１６により接続された複数の太陽電池１１、渡り配線２０、裏面側のＥＶＡシート（充填材用シート）、裏面フィルム１３をこの順序で積み重ねる。このとき、渡り配線２０の渡り配線２０の先端部２０ｔが屈曲され、屈曲させた部分を表面部材１２側に向けてステージ上に太陽電池ストリングがセットされる。
上記のように、各構成部品を積み合わせた後、加圧し、その後、約１３０℃〜２００℃に加熱する。そして、ＥＶＡシートがゲル状化し、所定のＥＶＡ層（充填材）１４を構成する。これにより、太陽電池１１が表面側の表面保護部材１２と裏面側の裏面フィルム１３との間に挟まれた状態でＥＶＡ層（充填材）１４内に封止される。
その後、裏面フィルム１３の開口部１３ａを閉塞するようにして、端子ボックスがシリコーン樹脂により裏面フィルム１３の表面上に取り付けられる。
このラミネート工程における加圧時においても、表面保護部材１２側に渡り配線２０の先端部２０ｔが折り曲げられているので、裏面フィルム１３に渡り配線２０端部の角部が当接することが抑制され、これらの接触に伴う信頼性の低下が発生することが抑制される。その結果、信頼性を向上し、歩留りの向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１０の概略構成について、図７ないし図１１を参照しながら説明する。図７は、図１のＸ方向から見たこの第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分を示す要部拡大断面図、図８は、図１のＹ方向から見たこの第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分を示す要部拡大断面図、図９は、この第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線の端部を太陽電池モジュールの裏面側から見た平面図、図１０は、図１のＸ方向から見たこの第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分の端部を示す要部拡大模式図、図１１は、図１のＹ方向から見たこの第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの渡り配線部分の端部を示す要部拡大模式図である。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるために、ここでは、その説明を割愛する。
図７ないし図１１に示すように、この実施形態は、渡り配線２０の一部が裏面フィルム１３側に位置し、配線部材１６に接続されている。
図９及び図１４に示すに、渡り配線２０の先端側が全体として表面保護部材１２側に屈曲され、その先端部が他の部分より表面保護部材１２側に位置している。具体的に、渡り配線２０の、一のストリング中における太陽電池１１の配列方向に沿う方向であって、モジュールの外周部分に向かう方向の一端部が、ほかの部分より表面保護部材側に位置している。すなわち、太陽電池モジュールの四隅を含め端部に位置する渡り配線２０の端部部分（図中Ａ参照）が、裏面フィルム１３と接触する虞が大きい。そこで、図１０及び図１１に示すように、渡り配線２０の先端側が全体として表面保護部材１２側に屈曲され、その先端部２０ｔが他の部分より表面保護部材１２側に位置している。図１０及び図１１に示す渡り配線２０の先端部２０ｔと表面保護部材１２側との間の距離ａが他の渡り配線２０の部位と表面保護部材１２との間の距離ｂより短くなるように、渡り配線２０の先端２０ｔを表面保護部材１２側に屈曲させ、裏面フィルム１３側から離間させている。
この実施形態においてもラミネート工程における加圧時において、表面保護部材１２側に渡り配線２０の先端部が折り曲げられているので、裏面フィルム１３に渡り配線２０端部の角部が当接することが抑制され、これらの接触により傷が発生することが抑制される。その結果、傷の発生による不良を大幅に削減することができる。
渡り配線２０の先端部２０ｔと表面保護部材１２側との間の距離ａが他の渡り配線２０の部位と表面保護部材１２との間の距離より短くなるようにすれば、渡り配線２０の先端部２０ｔが裏面フィルム１３側から離間し、ラミネート工程後に渡り配線２０の先端部と裏面フィルム１３との接触を防ぐことができる。そこで、図１２に示す第３の実施形態では、渡り配線２０の先端部２０ｔが鋭角に突出している場合には、突出している先端部２０ｔを表面保護部材１２側に位置するように配置する。図１２の破線で示すように、突出する先端部２０ｔ’を裏面フィルム１３に向けて配置すると、裏面フィルム１３側までの距離が短くなり、ラミネート工程後に先端突出部２０ｔ‘と裏面フィルム１３が接触する虞がある。そこで、渡り配線２０の先端部２０ｔが鋭角に突出している場合には、突出している先端部２０ｔを表面保護部材１２側に位置するように配置すれば、裏面フィルム１３に渡り配線２０端部の突出部２０ｔが当接することが抑制され、これらの接触により信頼性が低下することが抑制される。
図１３に示す第４の実施形態は、先端突出部２０ｔが裏面フィルム１３側に向いているが、先端部２０ａを表面保護材１２側に屈曲させ、渡り配線２０の先端部２０ｔと表面保護部材１２側との間の距離ａが他の渡り配線２０の部位と表面保護部材１２との間の距離ｂより短くなるように、渡り配線２０の先端２０ｔを表面保護部材１２側に屈曲させ、裏面フィルム１３側から離間させている。
この実施形態においてもラミネート工程における加圧時において、表面保護部材１２側に渡り配線２０の先端部が折り曲げられているので、裏面フィルム１３に渡り配線２０の先端部２０ｔが当接することが抑制され、これらの接触により信頼性の低下が発生することが抑制される。その結果、信頼性および歩留りの向上した太陽電池モジュールを提供することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０ 太陽電池モジュール
１１ 太陽電池
１２ 表面保護部材
１３ 裏面フィルム
１３ａ 開口部
１４ 充填材
１６ 配線部材
２０ 渡り配線
１１ 太陽電池
１２ 表面保護部材
１３ 裏面フィルム
１３ａ 開口部
１４ 充填材
１６ 配線部材
２０ 渡り配線
Claims (7)
- 表面保護部材と、
裏面フィルムと、
前記表面保護部材と裏面フィルムとの間に配設され、渡り配線によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池ストリングと、を備え、
少なくとも太陽電池モジュールの隅部分に位置する前記渡り配線の端部分が他の部分より表面保護部材側に位置するように配される、
太陽電池モジュール。 - 前記渡り配線の端部を他の部分より表面保護部材側に位置するように、渡り配線が前記表面保護部材側へ折り曲げられている、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池ストリングは、配線部材により接続された複数の太陽電池を含み、
前記配線部材と渡り配線とが渡り配線の端部分で表面保護部材側に折り曲げられている、
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。 - 前記渡り配線の端部分と前記表面保護部材側との間の距離が他の渡り配線の部位と前記表面保護部材との間の距離より短くなるように、前記渡り配線の端部分を前記表面保護部材側に折り曲げられている、
請求項３に記載の太陽電池モジュール。 - 表面保護部材と、裏面フィルムとの間に複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールを製造する方法であって、
電気的に接続された複数の太陽電池を含む太陽電池ストリングを複数並列配置し、隣り合うストリングのそれぞれの端部に位置する配線部材を渡り配線を用いて電気的に接続する工程を有し、
前記渡り配線の少なくとも一端部を屈曲させ、屈曲させた部分を前記表面部材側に向けて前記配線部材に接続する、
太陽電池モジュールの製造方法。 - ラミネート装置内のステージ上に、表面保護部材、封止材用シート、渡り配線により電気的に接続された複数の太陽電池ストリング、封止材用シート、及び裏面フィルムをこの順に載置し、ラミネートを行う工程を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記渡り配線の少なくとも一端部を屈曲させ、屈曲させた部分を前記表面部材側に向けて前記ステージ上に前記太陽電池ストリングを載置し、前記ラミネート工程を行う、
太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記渡り配線の両端部を屈曲させ、屈曲させた両端部を前記表面部材側に向ける、
請求項５または請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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