JP5879513B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Description

この発明は、太陽電池モジュールに関するものである。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
一般に、太陽電池1枚当たりの出力は数W程度である。このため、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池を接続することにより出力を高めた太陽電池モジュールが用いられる。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池がその電極に電気的に接続された配線部材(インナーリード)により直列及び/又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した出力を外部に取り出す配線としても用いられる。そのため、渡り配線は、配線部材からの発電した出力を集電して太陽電池モジュールの外部出力へ出力し、外部出力部と電気的に連結する導体と半田付けされる。このような太陽電池モジュールは、例えば、特許文献1に提案されている。
ところで、太陽電池モジュールは、一般に、透光性基板、封止材、複数の太陽電池ストリング、封止材及び裏面保護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。
図7は、従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。太陽電池モジュールは、ガラスなどの透光性部材からなる表面保護部材301と、太陽電池303、透光性封止部材302、304、裏面保護フィルム305とを備える。
この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池303の電極を配線部材306で接続し、太陽電池ストリングを形成し、太陽電池ストリング間を渡り配線307で電気的に接続している。そして、太陽電池ストリング、渡り配線307を表面保護部材301と裏面保護フィルム305で挟み込んで、透光性封止部材302、304で封止して構成されている。
ところで、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306、306間が渡り配線307と半田により電気的に接続されている。図7に示すように、配線部材306の先端角部が裏面保護フィルム305側に位置することがある。
特開2005−79170号公報
上記したように、配線部材306の先端角部が裏面保護フィルム305側に位置した場合、前述したラミネート工程時の加圧により、配線部材306の先端角部により、裏面保護フィルム305が傷つく場合がある。裏面保護フィルム305に傷がつくと、製品として不良となり、歩留まり低下の要因となる。
この発明の目的は、上述した従来の難点に鑑みなされたものにして、裏面保護フィルムに傷がつくことを抑制した太陽電池モジュールを提供することにある。
この発明は、表面保護部材と、裏面保護フィルムと、前記表面保護部材と裏面保護フィルムとの間に設けられ、配線部材によって電気的接続された複数の太陽電池と、前記表面保護部材と裏面保護フィルムとの間に、前記複数の太陽電池を封止する封止部材と、前記配線部材と電気的に接続された渡り配線と、を備え、前記配線部材は、前記渡り配線を越える長さで且つ前記裏面保護フィルム側には配線部材の折り曲げ部が対向するように渡り配線に接続されていることを特徴とする。
この発明よれば、裏面保護フィルムに配線部材の角部により傷がつくことを抑制でき、傷による太陽電池モジュールの不良品率を大幅に低減することができる。
この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部拡大断面図である。 この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部拡大断面図である。 この発明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平面図である。 この発明の第2の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部拡大断面図である。 この発明の第3の実施形態に係る太陽電池モジュールの要部拡大断面図である。 この発明の第3の実施形態に係る太陽電池モジュールを製造する工程の要部拡大断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。
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。
この発明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3を参照しながら説明する。図1及び図2は、この実施形態に係る太陽電池モジュール10の要部拡大断面図、図3は、この実施形態に係る太陽電池モジュールの配線部分を示す平面図である。
太陽電池モジュール10は、太陽電池11、表面保護部材12、裏面保護フィルム13及び封止部材14を備える。太陽電池モジュール10は、表面保護部材12と裏面保護フィルム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によって互いに接続される。太陽電池11と配線部材16との接続は、半田または樹脂接着剤を用いて接続される。
太陽電池11は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。太陽電池11の受光面上及び裏面上には電極が形成される。
なお、太陽電池11としては、例えば、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、略正方形を有するが、これに限るものではなく、他の太陽電池を用いても良い。
また、太陽電池11としては、太陽電池11内に、例えば、n型領域とp型領域が形成され、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ものを用いても良い。例えば、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した構造の太陽電池などが例として挙げられる。
配線部材16は、太陽電池11の受光面上に形成された電極と、この太陽電池11に隣接する他の太陽電池11の裏面上に形成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。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。
また、樹脂接着剤を用いる場合には、配線部材16と太陽電池11との間に樹脂接着剤を配置し、樹脂接着剤を介して太陽電池11と配線部材16とが接続される。樹脂接着剤は、共晶半田の融点以下、即ち、約200℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤としては、例えば、異方導電性接着フィルムが用いられる。導電性接着フィルムとしては、樹脂接着成分とその中に分散した導電性粒子とを少なくとも含んで構成されるものが用いられる。
樹脂接着成分としては、熱硬化性樹脂を含有する組成物が用いられ、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は、1種を単独で用いるか2種以上を組み合わせて用いられ、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる1種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。
導電性粒子としては、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子及びニッケル粒子などの金属粒子、或いは、金メッキ粒子、銅メッキ粒子及びニッケルメッキ粒子などの導電性又は絶縁性の核粒子の表面を金属層などの導電層で被覆してなる導電性粒子が用いられる。
表面保護部材12は、封止部材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。
裏面保護フィルム13は、封止部材14の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール10の裏面を保護する。裏面保護フィルム13としては、PET(Polyethylene Terephthalate)等の樹脂フィルム、またはこれらの樹脂フィルムでAl(アルミニウム)箔を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。この図1及び図2に示す実施形態においては、この裏面保護フィルム13は、PET等の樹脂フィルムで構成している。
封止部材14は、表面保護部材12と裏面保護フィルム13との間で太陽電池11を封止する。封止部材14としては、EVA(Ethylence-Vinyl Acetate)、EEA(Ethylene-Ethylacrylate Copolymer)、PVB(Polyvinyl Butyral)、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。この実施形態では、EVA樹脂を用いている。
なお、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)等のフレーム(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配線としても用いられる。外部に発電した出力を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)の端子に接続される。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、配線部材16の先端角部が渡り配線20の裏面保護フィルム13側に位置せず、表面保護部材12側に位置するように、渡り配線20の裏面上から表面上に配線部材16を配置している。
具体的には、図1及び図2に示すように、渡り配線20の裏面上から渡り配線20の側面、そして表面保護部材12側上へ配線部材16は、渡り配線20の端で折り曲げられ、渡り配線20の先端部が表面保護部材12側に位置するように設けられている。なお、図1は、太陽電池11の表面保護部材12側に接続された配線部材16を渡り配線20に接続するものである。また、図2は、太陽電池11の裏面保護フィルム13側に接続された配線部材16を渡り配線20に接続するものである。
そして、作成された6個のストリングは、図3のように直列に接続される。一番左端のストリングは、出力用渡り配線20に接続され、左から2番目と3番目のストリングは、出力用渡り配線20に接続されている。また、一番右端のストリングの出力用渡り配線20は、出力用渡り配線20に接続され、右から2番目と3番目のストリングは、出力用渡り配線20に接続されている。なお、図3において図示しない太陽電池ストリングの端部においては、隣り合う太陽電池ストリングの配線部材16同士を渡り配線20で接続されている。具体的には、一番右端と右から2番目、右から3番目と左から3番目、そして一番左端と左から2番目に位置する太陽電池ストリングが電気的に接続されている。
このようにして、6個のストリングに接続された出力用渡り配線20〜20は、裏面保護フィルム13の開口部13aから引き出されている。
太陽電池モジュール10は、下側から表面保護部材12、表面側のEVAシート(封止部材)、上述のように説明した配線部材16及び渡り配線20で接続された複数の太陽電池セル11、EVAシート(封止部材)、裏面保護フィルム13をこの順序で積み重ね、構成する。
具体的には、上記のように、各構成部品を積み合わせた後、ラミネート装置で加圧し、その後、約130℃〜200℃に加熱する。これにより、EVAシートをゲル状化させ、所定のEVA層(封止層)14を構成する。この結果、太陽電池11…が表面側の表面保護部材12と裏面側の裏面保護フィルム13との間に挟まれた状態でEVA層(封止層)14内に封止される。
その後、裏面保護フィルム13の開口部13aを覆うようにして、端子ボックスがシリコーン樹脂により裏面保護フィルム13に取り付けられる。そして、開口部13aから取り出された出力用渡り配線20が端子ボックス内の端子台に接続され、外部回路と接続できるようにして太陽電池モジュール10が完成する。
なお、出力用渡り配線20〜20が接続された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。なお、出力用渡り配線20〜20には、絶縁する絶縁材20aが取り付けられている。
以上のように第1の実施形態では、配線部材16が渡り配線20の表裏を完全に覆う長さに設定されている。配線部材16と渡り配線20との接続は、渡り配線20の表裏に設けられた半田で接続される。この結果、配線部材16が渡り配線20の表面と裏面に接着されることにより、配線部材16と渡り配線20との接着強度も大きくすることができる。
また、ラミネート工程における加圧時においても、裏面保護フィルム13には配線部材16の折り曲げ部が対向し、配線部材16の先端角部は表面保護部材12側に位置するように配置されているので、裏面保護フィルム13が配線部材16の角部により傷つけられることが抑制される。その結果、太陽電池モジュールの不良品率を大幅に低減することができる。
なお、渡り配線20の裏面上から表面保護材12側の表面上に至るように配線部材16は配置され、配線部材16の先端角部は、渡り配線20の太陽電池11が隣接する端部まで達している。これに対して、図4に示す第2の実施形態は、渡り配線20の表面保護部材12側の途中まで達する長さに配線部材16を設けたものである。このような長さの配線部材16を用いても裏面保護フィルム13が傷つくことを抑制することができる。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、図5に示すように、渡り配線20の裏面上から渡り配線20の側面上へ配線部材16は、渡り配線20の端で折り曲げられ、配線部材16の先端部が表面保護部材12側に向くようにして構成される。このような構成であっても、配線部材16により裏面保護フィルム13が傷つくことを抑制することができる。
第3の実施形態は、図6に示すように、渡り配線20の裏面上から渡り配線20の側面上へ配線部材16は、渡り配線20の端で折り曲げる。この結果、配線部材16の先端部は、裏面側保護フィルム13には対向しないようする。この状態で、配線部材16と渡り配線20を接続する。
そして、図6に示すように、太陽電池モジュール10は、下側から表面保護部材12、表面側のEVAシート(封止部材)14a、配線部材16により接続された複数の太陽電池セル11及び渡り配線20、EVAシート(封止部材)14b、裏面保護フィルム13をこの順序で積み重ね、構成する。
上記のように、各構成部品を積み合わせた後、ラミネート装置で加圧し、その後、約130℃〜200℃に加熱する。これにより、EVAシート14a、14bをゲル状化させ、所定のEVA層(封止層)14を構成する。この結果、太陽電池11…が表面側の表面保護部材12と裏面側の裏面保護フィルム13との間に挟まれた状態でEVA層(封止層)14内に封止され、太陽電池モジュール10が完成する。
以上のように第3の実施形態では、図5に示すように、配線部材16の先端角部は、裏面保護フィルム13に対向することなくラミネートされ、裏面保護フィルム13に傷がつくことが抑制される。
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。例えば、今回利用した受光面と裏面に電極を有する太陽電池を用いた場合に限らず、裏面のみに電極を有する太陽電池を用いてもよい。また、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 裏面保護フィルム
13a 開口部
14 封止部材
16 配線部材
20 渡り配線

Claims (3)

  1. 表面保護部材と、
    裏面保護フィルムと、
    前記表面保護部材と裏面保護フィルムとの間に設けられ、配線部材によって電気的接続された太陽電池と、
    前記表面保護部材と裏面保護フィルムとの間に、複数の太陽電池を封止する封止部材と、前記配線部材と電気的に接続された渡り配線と、を備え、
    前記配線部材は、前記渡り配線の前記裏面保護フィルム側であって前記太陽電池側と反対側の端部で前記表面保護部材側に折り曲げられた折り曲げ部を備え、前記渡り配線に接続されている
    太陽電池モジュール。
  2. 前記配線部材は、前記渡り配線の裏面側から表面側に折り曲げられ、接続されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記配線部材の先端部が、前記表面保護部材に向くように配線部材の長さが設定されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
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