JP5935048B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

従来、受光面側保護部材と、裏面側保護部材との間に充填された充填材層内に配された複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールが知られている。例えば、結晶シリコン太陽電池の場合、太陽電池の色調は、一般的には、黒色である。このため、太陽電池モジュールの美観を損なわないために、太陽電池モジュールの裏面側保護部材の色調を黒色にすることが望ましい。このことから、裏面側保護部材に黒色顔料を含有させることが考えられる。

一般的な黒色顔料としては、着色力が高く、安価であるカーボンブラックが挙げられる。しかしながら、カーボンブラックは、可視領域のみならず近赤外領域の光まで吸収する。このため、裏面保護部材にカーボンブラックを含有させた場合は、裏面保護部材が近赤外領域の光を吸収し、高温になりやすいという問題がある。

これに鑑み、特許文献１では、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の赤外線の反射率が６０％〜１００％であるフィルムの表面にペリレンブラック顔料を含有する黒色着色剤層が配された裏面側保護シートを用いた太陽電池モジュールが提案されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、ペリレンブラック顔料用いるため、裏面側保護部材による近赤外領域の光の吸収が抑制されている。裏面側保護部材を透過した近赤外領域の光は、フィルムによって再度太陽電池側に反射される。従って、太陽電池モジュールの外観を損なわず、裏面側保護部材の温度上昇を抑制しつつ、出力特性を改善できる旨が特許文献１に記載されている。

特開２０１１−１５５１７５号公報

近年、太陽電池モジュールの出力特性をさらに改善したいという要望が高まってきている。

本発明は、改善された出力特性を有する太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、吸収層と、反射層と、充填材層とを備える。吸収層は、太陽電池の一主面側に配されている。吸収層は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の光を吸収する。吸収層は、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の光を透過させる。反射層は、吸収層の太陽電池とは反対側に配されている。反射層は、吸収層を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を反射させる。充填材層は、吸収層と反射層との間に配されている。充填材層は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の少なくとも一部の光を透過させる。充填材層は、吸収層を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を透過させる。

本発明によれば、改善された出力特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平面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの一部分の略図的裏面図である。 図４の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。

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及び図２に示されるように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池ストリング１０を備えている。複数の太陽電池ストリング１０は、ｙ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。太陽電池ストリング１０は、配線材１１によって電気的に接続されている。また、太陽電池ストリング１０には、太陽電池モジュール１の外部にまで引き出された引き出し用配線材１２ａ〜１２ｄが電気的に接続されている。

複数の太陽電池ストリング１０は、それぞれ、複数の太陽電池１３を備えている。各太陽電池ストリング１０において、複数の太陽電池１３は、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。各太陽電池ストリング１０において、複数の太陽電池１３は、配線材１４によって電気的に接続されている。

なお、太陽電池１３としては、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光を吸収する、結晶シリコン基板を含む太陽電池が好ましく用いられる。太陽電池１３において、一の主面側にｐ側電極が配されており、他の主面側にｎ側電極が配されていてもよいし、一の主面側にｐ側電極及びｎ側電極の両方が配されていてもよい。

図２に示されるように、複数の太陽電池１３の受光面１３ａ側には、受光面側保護部材１５が配されている。一方、複数の太陽電池１３の裏面１３ｂ側には、裏面側保護部材１６が配されている。

ここで、「受光面」とは、太陽電池の両主面のうち、主として受光する側の主面をいう。太陽電池１３は、受光面１３ａにおいて受光した際にのみ発電を行うものであってもよいし、受光面１３ａにおいて受光した際に加えて、裏面１３ｂにおいて受光した際にも発電を行うものであってもよい。

受光面側保護部材１５は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材により構成することができる。

裏面側保護部材１６は、反射層１６ａを有する。裏面側保護部材１６は、例えば、反射層１６ａを構成するための金属箔と、金属箔を挟持する樹脂シートとにより構成することができる。

反射層１６ａは、後述する吸収層１８を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部を、太陽電池１３側に向かって反射させる。反射層１６ａの７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域における平均光反射率は、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。反射層１６ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などの金属箔により構成することができる。反射層１６ａの厚みは、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下程度とすることができる。

受光面側保護部材１５と裏面側保護部材１６との間には、充填材層１７が配されている。複数の太陽電池１３は、この充填材層１７により封止されている。充填材層１７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。

充填材層１７の内部には、吸収層１８が配されている。吸収層１８は、太陽電池１３の裏面１３ｂ側に配されている。吸収層１８は、太陽電池１３の裏面１３ｂから隔離して配されていることが好ましい。

吸収層１８は、例えば、ペリレン系顔料等を含む。このため、吸収層１８は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の光を吸収する。吸収層１８の光吸収率は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の全体において、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。また、吸収層１８は、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の波長の光を透過させる。吸収層１８の７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域における平均透過率は、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。

なお、吸収層１８におけるペリレン系顔料等の顔料の含有量は、０．０５質量％以上１０質量％以下程度とすることが好ましい。

吸収層１８の厚みは、例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下程度とすることが好ましい。

なお、吸収層１８は、太陽電池１３の色調と似通った色調を有する。なお、吸収層１８の色調が黒色である必要は必ずしもない。吸収層１８の色調は、太陽電池１３の色調に応じて適宜設定すればよい。

太陽電池モジュール１では、吸収層１８は、太陽電池モジュール１の全体にわたって設けられている。しかしながら、本発明は、この構成に限定されない。吸収層は、太陽電池モジュールの平面視における一部にのみ設けられていてもよい。その場合は、吸収層が、太陽電池モジュールの太陽電池が配されていない領域の少なくとも一部に設けられていることが好ましい。具体的には、吸収層が、隣り合う太陽電池間の間と、複数の太陽電池が配された領域の外側に位置する領域の少なくとも一部に設けられていることが好ましく、それら領域の実質的に全体に設けられていることが好ましい。

吸収層１８と、反射層１６ａを有する裏面側保護部材１６との間には、充填材層１７の一部を構成している充填材層１７ａが配されている。すなわち、充填材層１７ａは、吸収層１８と反射層１６ａとの間に配されている。

充填材層１７ａは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の少なくとも一部の波長域の光を透過させる。また、充填材層１７ａは、吸収層１８を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を透過させる。充填材層１７ａの４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域における平均光透過率は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。充填材層１７ａの７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域における平均光透過率は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。

充填材層１７ａの厚みは、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

なお、太陽電池モジュール１では、充填材層１７の充填材層１７ａ以外の部分と、充填材層１７ａとは実質的に同じ材料により構成されている。このため、充填材層１７の充填材層１７ａ以外の部分も、充填材層１７ａと同様に、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の少なくとも一部の波長域の光を透過させると共に、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を透過させる。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。充填材層１７の充填材層１７ａ以外の部分の少なくとも一部は、充填材層１７ａとは異なる材料により構成されていてもよい。

以上説明したように、太陽電池モジュール１では、吸収層１８が設けられている。このため、太陽電池モジュール１の太陽電池１３が配されていない部分と、太陽電池１３が配されている部分との色調の差を小さくできる。従って、優れた外観を得ることができる。

また、吸収層１８を７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の光を透過させるものとし、かつ、吸収層１８の裏面側に、吸収層１８を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を反射させる反射層１６ａが設けられている。このため、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の波長域の光の利用効率を高めることができる。従って、改善された出力特性を得ることができる。

ところで、例えば、反射層の上に、反射層に隣接させて吸収層を配することも考えられる。例えば、裏面側保護部材の内部に、吸収層が表面上に設けられた反射層を配することも考えられる。しかしながら、その場合は、吸収層と太陽電池との間の距離が大きくなる。従って、太陽電池が浮き出たように視認され、外観が悪化する。

例えば、反射層及び吸収層を太陽電池に近づけて配することにより、太陽電池が浮き出たように視認されるといった外観の悪化を抑制できる。しかしながら、この場合は、反射層と太陽電池との間の距離が短くなる。このため、反射層により反射された光が太陽電池に入射しにくくなる。よって、光の利用効率が低くなる。その結果、出力特性を十分に改善することができない。このように、反射層の直上に吸収層を配した場合は、外観を悪化させることなく、出力特性を十分に改善することは困難である。

それに対して太陽電池モジュール１では、反射層１６ａと吸収層１８との間に、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の少なくとも一部の光を透過させると共に、吸収層１８を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を透過させる充填材層１７ａが配されている。このため、吸収層１８と太陽電池１３との間の距離を短くしつつ、反射層１６ａと太陽電池１３との間の距離を長くすることができる。従って、優れた外観を有し、且つ改善された出力特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。

さらに、充填材層１７ａを反射層１６ａと吸収層１８との間に設けることにより、反射層１６ａと太陽電池１３との間に位置する界面の数を多くすることができる。このため、太陽電池モジュール１の太陽電池１３よりも裏面側の部分における光散乱を促進することができる。従って、光の利用効率をさらに高めることができるため、より優れた出力特性を得ることができる。

図３に示すように、太陽電池モジュール１では、配線材１１の少なくとも一部が吸収層１８と反射層１６ａとの間に配されている。具体的には、配線材１１が吸収層１８と反射層１６ａとの間に配されている。同様に、他の引き出し用配線材１２ａ〜１２ｄも、吸収層１８と反射層１６ａとの間に配されている。このため、引き出し用配線材１２ａ〜１２ｄ、配線材１１が吸収層１８により隠蔽されている。従って、さらに優れた外観を実現することができる。

（他の実施形態）
図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの一部分の略図的裏面図である。図５は、図４の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。
本実施形態では、吸収層１８を構成している吸収フィルムにスリット１８ａが設けられている。引き出し用配線材１２ａ〜１２ｄは、このスリット１８ａを貫通している。すなわち、引き出し用配線材１２ａ〜１２ｄは、スリット１８ａを経由して吸収層１８よりも裏面側に引き回されている。

ところで、製造中において、部材の配置によりスリットが広がった状態のままモジュール化された場合の他、モジュール化工程中の温度変化により、また設置後においては太陽電池モジュールに加わる熱サイクル等により、吸収フィルムに設けられたスリットが広がる虞がある。スリットが広がると、導電性を有する反射層と引き出し用配線材との間の絶縁性が低下し、太陽電池モジュールの信頼性が低下する場合がある。また、吸収層の裏面側に移置する部材が視認されるようになり、太陽電池モジュールの美観性が低下する場合がある。

本実施形態では、吸収層１８を構成している吸収フィルムのスリット１８ａが設けられた部分に、固定材３０が貼付されている。この固定材３０により、吸収フィルムのスリット１８ａの一方側に位置する部分と他方側に位置する部分とが固定されている。このため、スリット１８ａが広がることが抑制されている。よって、導電性を有する反射層１６ａと引き出し用配線１２ａ〜１２ｄとの間の絶縁性が低下することによる信頼性の低下が抑制されている。また、太陽電池モジュールの美観性が低下しにくい。

太陽電池モジュールの信頼性の低下を抑制する観点からは、固定材３０は絶縁材料により構成されていることが好ましい。具体的には、固定材３０は、例えば、樹脂シートからなることが好ましく、さらに樹脂シートの表面に粘着面を有する構成とされていることが好ましい。

固定材３０を構成する樹脂シートの色調は特に限定されないが、黒色の樹脂シートが固定材３０としてより好ましく用いられる。仮に、スリット１８ａが開いた場合であっても、太陽電池モジュールの美観性が低下しにくいためである。

なお、本実施形態では、引き出し用配線１２ａ〜１２ｄが貫通するスリット１８ａについて説明したが、本発明は、これに限られない。スリットが設けられた構成であれば、適用可能である。

尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、反射層が複数設けられていてもよい。その場合は、最も裏面側に位置する反射層以外の反射層は、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部を透過させるものであることが好ましい。また、この場合は、少なくともひとつの反射層と吸収層との間に充填材層が介在していればよい。換言すれば、複数の反射層の一部は、吸収層と隣接して設けられていてもよい。具体的には、上記実施形態では充填材層１７の内部に吸収層１８を配置したが、受光面側から吸収層、反射層が積層された積層体を充填材層１７の内部に配置してもよい。

同様に、吸収層が複数設けられていてもよい。その場合、複数の吸収層は、同種の顔料を含んでいてもよいし、異なる顔料を含んでいてもよい。

上記実施形態では、反射層が裏面側保護部材内に配されている例について説明したが、反射層を裏面側保護部材とは別体に設けてもよい。

さらには、上記実施形態では、裏面側保護部材１６は、反射層１６ａを構成する金属箔を樹脂シートで挟持した構成のものを用いたが、反射層は金属層に限られず、樹脂材料からなるものとしてもよい。この場合にあっては、反射層が樹脂シートで挟持した構成でなくてもよく、受光面側から反射層、樹脂材料が積層された積層体とした裏面保護部材としてもよい。

以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…太陽電池モジュール
１０…太陽電池ストリング
１１，１４…配線材
１２ａ〜１２ｄ…引き出し用配線材
１３…太陽電池
１３ａ…受光面
１３ｂ…裏面
１５…受光面側保護部材
１６…裏面側保護部材
１６ａ…反射層
１７，１７ａ…充填材層
１８…吸収層
１８ａ…スリット
３０…固定材

Claims (6)

1. 太陽電池と、
   前記太陽電池の一主面側に配されており、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の光を吸収する一方、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の少なくとも一部の光を透過させる吸収層と、
   前記吸収層の前記太陽電池とは反対側に配されており、前記吸収層を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長域の光の少なくとも一部の光を反射させる反射層と、
   前記吸収層と前記反射層との間に配されており、厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の少なくとも一部の光を透過させると共に、前記吸収層を透過した７００ｎｍ以上１２００ｎｍ未満の波長域の光の少なくとも一部の光を透過させる充填材層と、
   を備える、太陽電池モジュール。
2. 前記吸収層と前記充填材層との間に他の反射層を備える、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記吸収層は、ペリレン系顔料を含む、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記太陽電池が、結晶シリコン基板を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池に電気的に接続された配線材をさらに備え、
   前記配線材の少なくとも一部が前記吸収層と前記反射層との間に配されている、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。
6. 前記太陽電池に電気的に接続された配線材と、
   前記吸収層を構成しており、前記配線材が貫通しているスリットが設けられた吸収フィルムと、
   前記吸収フィルムの前記スリットが設けられた部分に貼付された固定材と、
   をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。

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