JP5934978B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
近年、優れた光電変換効率を有する太陽電池モジュールとして、裏面接合型の太陽電池を備える太陽電池モジュールが知られている。例えば特許文献１には、配線材により電気的に接続された複数の裏面接合型の太陽電池を備える太陽電池モジュールが記載されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、矩形状の配線材が、太陽電池の配列方向に対して垂直な方向において太陽電池の一方側端部から他方側端部にわたって接着されている。
特開２００９−２６６８４８号公報
通常、配線材の熱膨張率は、太陽電池の熱膨張率とは異なる。このため、太陽電池モジュールの温度が変化すると、太陽電池と配線材との間に応力が発生する。この応力により、太陽電池に反りが発生したり、配線材が太陽電池から剥離したりする場合がある。従って、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池と配線材との熱膨張率差に起因する信頼性の低下を如何に抑制するかが大きな課題となっている。
本発明の目的は、改善された信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、配線材と、接着層とを備える。複数の太陽電池は、第１の方向に沿って配されている。太陽電池は、一の主面側に第１及び第２の電極を有する。配線材は、導電層と、樹脂シートとを有する。導電層は、第１の方向において隣接する太陽電池の一方の太陽電池の第１の電極と他方の太陽電池の第２の電極とを電気的に接続している。樹脂シートは、導電層を支持している。接着層は、配線材と太陽電池とを接着している。配線材は、第１の被接着部と、第２の被接着部と、接続部とを有する。第１の被接着部は、接着層により第１の方向において隣接する太陽電池の一方の太陽電池に接着されている。第２の被接着部は、接着層により第１の方向において隣接する太陽電池の他方の太陽電池に接着されている。接続部は、第１の被接着部と第２の被接着部とを接続している。接続部において、導電層に開口が設けられている。
本発明によれば、改善された信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。 本発明の一実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 本発明の一実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶにおける略図的断面図である。 第１の変形例における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 第２の変形例における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 第３の変形例における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
図１に示されるように太陽電池モジュール１は、太陽電池ストリング１０を備えている。太陽電池ストリング１０は、受光面側に位置する第１の保護部材１１と、裏面側に位置する第２の保護部材１２との間に配されている。第１の保護部材１１と第２の保護部材１２との間には、充填材層１３が設けられている。太陽電池ストリング１０は、充填材層１３によって封止されている。
第１の保護部材１１は、例えば、ガラス板やセラミック板などにより構成することができる。第２の保護部材１２は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート等により構成することができる。充填材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリウレタン(ＰＵ)などの樹脂により構成することができる。
太陽電池ストリング１０は、ｘ軸方向（第１の方向）に沿って配された複数の太陽電池２０を有する。太陽電池２０は、第１及び第２の主面２０ａ、２０ｂを有する。太陽電池２０は、第１の主面２０ａにおいて受光する。このため、第１の主面２０ａを受光面といい、第２の主面２０ｂを裏面ということがある。太陽電池２０は、受光面を構成している第１の主面２０ａにおいてのみ受光し、発電するものであってもよいし、第１及び第２の主面２０ａ、２０ｂのいずれにおいても受光して発電可能な構成を有する両面受光型のものであってもよい。
なお、太陽電池２０の種類は、特に限定されない。太陽電池２０は、例えば、結晶性シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池により構成することができる。
図２に太陽電池２０の略図的裏面図を示す。図２に示すように、太陽電池２０は、第２の主面２０ｂ側に第１及び第２の電極２１，２２を有する。具体的には、太陽電池２０は、光電変換部２３と、光電変換部２３の裏面側の主面の上に配された第１及び第２の電極２１，２２とを有する。
第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、くし歯状に設けられている。第１の電極２１と第２の電極２２は、フィンガー部が交互に配列されたくし歯状である。具体的には、第１及び第２の電極２１，２２のそれぞれは、複数のフィンガー部２１ａ、２２ａと、バスバー部２１ｂ、２２ｂとを有する。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａのそれぞれは、ｘ軸方向に沿って延びている。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａは、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向（第２の方向）に沿って相互に間隔をおいて配されている。
複数のフィンガー部２１ａは、バスバー部２１ｂに電気的に接続されている。バスバー部２１ｂは、複数のフィンガー部２１ａのｘ軸方向における一方側（ｘ１側）に配されている。バスバー部２１ｂは、太陽電池２０のｘ軸方向におけるｘ１側端部において、ｙ軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
複数のフィンガー部２２ａは、バスバー部２２ｂに電気的に接続されている。バスバー部２２ｂは、複数のフィンガー部２２ａのｘ軸方向における他方側（ｘ２側）に配されている。バスバー部２２ｂは、太陽電池２０のｘ軸方向におけるｘ２側端部において、ｙ軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
図３及び図４に示すように、複数の太陽電池２０は、配線材３０によって電気的に接続されている。具体的には、ｘ軸方向において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とが配線材３０によって電気的に接続されている。
図４に示されるように、配線材３０は、導電層３１と、樹脂シート３２とを有する。導電層３１は、ｘ軸方向において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０の第１の電極２１と他方の太陽電池の第２の電極２２とを電気的に接続している。導電層３１は、適宜の導電材料により構成することができる。具体的には、導電層３１は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ及びＳｎからなる群から選ばれた少なくとも一種により構成することができる。導電層３１の厚みは、例えば、８μｍ〜１５μｍ程度とすることができる。
導電層３１は、樹脂シート３２の上に配されている。導電層３１は、樹脂シート３２によって支持されている。樹脂シート３２は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びポリエチレン（ＰＥ）からなる少なくとも一種により構成することができる。樹脂シート３２の厚みは、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。なお、導電層３１と樹脂シート３２との間に接着層が設けられていてもよい。
配線材３０は、第１の被接着部３０ａと、第２の被接着部３０ｂと、接続部３０ｃとを有する。第１の被接着部３０ａは、接着層４０によってｘ軸方向において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０に接着されている。第２の被接着部３０ｂは、接着層４０によってｘ軸方向において隣接する太陽電池２０の他方の太陽電池２０に接着されている。接着層４０は、例えば、樹脂接着剤の硬化物、導電材を含む樹脂接着剤の硬化物、半田等により構成することができる。
第１の被接着部３０ａと第２の被接着部３０ｂとは、接続部３０ｃにより接続されている。接続部３０ｃにおいて、導電層３１に矩形状の複数の開口３３が設けられている。複数の開口３３は、第１の被接着部３０ａと第２の被接着部３０ｂとがｘ軸方向に沿って直線的に接続する部分が導電層３１に存在しないように設けられている。ただし、配線材３０は、上記の規則が成立していない領域を有していてもよい。具体的には、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向に沿って相互に間隔をおいて設けられた複数の開口３３を含む開口列３４ａ、３４ｂが複数設けられている。ｘ軸方向に沿って隣り合う開口列３４ａ、３４ｂの一方の開口列３４ａの開口３３が、他方の開口列３４ｂの開口３３が設けられていない部分とｘ軸方向において重なるように、複数の開口３３が設けられている。開口列３４ａと開口列３４ｂとは、ｙ軸方向において周期がずれるように設けられている。図３に記載の配線材３０では、ｙ軸方向の端部領域において、第１の被接着部３０ａと第２の被接着部３０ｂとがｘ軸方向に沿って直線的に接続するように導電層３１が設けられる。複数の開口３３は、丸められた形状の角部（曲線の角部）を有することが好ましい。
開口３３は、樹脂シート３２により覆われている。すなわち、樹脂シート３２は、開口３３が設けられた部分にも設けられている。なお、開口３３は、エッチングにより形成することができる。
ところで、一般的に、太陽電池２０と配線材３０とでは、熱膨張率が相互に異なる。このため、太陽電池モジュール１の温度が変化すると、太陽電池２０と配線材３０との間に応力が加わる。太陽電池２０と配線材３０との間に大きな応力が加わると、太陽電池２０に反りが生じたり、配線材３０が太陽電池２０から剥離したりする虞がある。
太陽電池モジュール１では、接続部３０ｃにおいて導電層３１に開口３３が設けられることにより、接続部３０ｃの伸縮性が高められている。このため、太陽電池モジュール１の温度が変化した際に太陽電池２０及び配線材３０に加わる応力が緩和される。よって、太陽電池２０に反りが発生することや、配線材３０の太陽電池２０からの剥離を抑制することができる。従って、改善された信頼性を有する太陽電池モジュール１を実現することができる。
また、太陽電池モジュール１では、複数の開口３３は、第１の被接着部３０ａと第２の被接着部３０ｂとがｘ軸方向に沿って直線的に接続する部分が導電層３１に存在しないように設けられている。具体的には、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向に沿って相互に間隔をおいて設けられた複数の開口３３を含む開口列３４ａ、３４ｂが複数設けられている。ｘ軸方向に沿って隣り合う開口列３４ａ、３４ｂの一方の開口列３４ａの開口３３が、他方の開口列３４ｂの開口３３が設けられていない部分とｘ軸方向において重なるように、複数の開口３３が設けられている。このため、接続部３０ｃの伸縮性がさらに高められている。よって、太陽電池モジュール１の温度が変化した際に太陽電池２０及び配線材３０に加わる応力がより効果的に緩和される。従って、より改善された信頼性を有する太陽電池モジュール１を実現することができる。
接続部の伸縮性を改善する観点からは、導電層に開口を設けると共に樹脂シートにも開口を設けることが考えられる。しかしながら、導電層と樹脂シートとの両方に開口を設けた場合は、接続部の剛性が低くなる。このとき、配線材の形状の安定性が低下するため、太陽電池２０と配線材３０とを接続する作業において、その作業性が低下する虞がある。具体的には、太陽電池２０と配線材３０とを接続する際の位置合わせの作業性が低下する。導電層及び樹脂シートの少なくとも一方を厚く設けることにより、接続部の剛性を高めることができるが、この場合、接続部の伸縮性が低下する。従って、太陽電池モジュール１の温度が変化した際に太陽電池２０及び配線材３０に加わる応力が緩和されにくくなる。
太陽電池モジュール１のように、樹脂シート３２には開口を設けない場合は、開口３３を設けることによる接続部３０ｃの剛性の低下を抑制することができる。従って、接続部３０ｃの剛性の低下を抑制しつつ、接続部３０ｃの伸縮性を改善することができる。その結果、改善された信頼性を有する太陽電池モジュール１を実現することができる。
太陽電池モジュール１では、開口３３は、曲線の角部を有する矩形状に設けられている。このため、接続部３０ｃが伸縮した際に接続部３０ｃにクラック等が生じ難い。よって、太陽電池モジュール１の信頼性をさらに改善することができる。
例えば、図５に示されるように、開口３３を円形にした場合や、図６に示されるように、開口３３を楕円形にした場合や、図７に示されるように、開口３３を長円形にした場合にも同様の効果が得られる。
１…太陽電池モジュール
２０…太陽電池
２０ａ…第１の主面
２０ｂ…第２の主面
２１…第１の電極
２２…第２の電極
３０…配線材
３０ａ…第１の被接着部
３０ｂ…第２の被接着部
３０ｃ…接続部
３１…導電層
３２…樹脂シート
３３…開口
３４ａ、３４ｂ…開口列
４０…接着層

Claims (5)

  1. 第１の方向に沿って配されており、一の主面側に第１及び第２の電極を有する複数の太陽電池と、
    前記第１の方向において隣接する太陽電池の一方の太陽電池の前記第１の電極と他方の太陽電池の前記第２の電極とを電気的に接続している導電層と、前記導電層を支持している樹脂シートとを有する配線材と、
    前記配線材と前記太陽電池とを接着している接着層と、
    を備え、
    前記配線材は、
    前記接着層により前記第１の方向において隣接する太陽電池の一方の太陽電池に接着されている第１の被接着部と、
    前記接着層により前記第１の方向において隣接する太陽電池の他方の太陽電池に接着されている第２の被接着部と、
    前記第１の被接着部と前記第２の被接着部とを接続している接続部と、
    を有し、
    前記接続部において、前記導電層に開口が設けられており、
    前記樹脂シートは、前記開口を覆っている、太陽電池モジュール。
  2. 前記第１の被接着部と前記第２の被接着部とが前記第１の方向に沿って直線的に接続する部分が前記導電層に存在しないように、前記導電層に前記開口が複数設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って相互に間隔をおいて設けられた複数の前記開口を含む開口列が、前記第１の方向に沿って複数設けられており、
    前記第１の方向に沿って隣り合う前記開口列の一方の開口列の開口が、他方の開口列の開口が設けられていない部分と前記第１の方向において重なっている、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記導電層は、前記第１の被接着部と前記第２の被接着部とが前記第１の方向に沿って直線的に接続する部分を有することを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記開口の形状は、丸められた形状の角部を有する矩形、円形、楕円形及び長円形の少なくともひとつである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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