JP5879513B2

JP5879513B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP5879513B2
Application number: JP2012526591A
Authority: JP
Inventors: 志穂美中谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JPWO2012015031A1; EP2600419A4; EP2600419B1; EP2600419A1; WO2012015031A1; US20130133725A1; CN203277411U

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_１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_２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_４は、出力用渡り配線２０_４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_３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_１〜２０_４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_１〜２０_４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_１〜２０_４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

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に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。
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。
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。