JP5950154B2

JP5950154B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP5950154B2
Application number: JP2012107227A
Authority: JP
Inventors: 修司福持; 俊行佐久間; 真吾岡本; 間瀬　健一郎; 健一郎間瀬
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: US20130298966A1; US8847062B2; JP2013235954A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

相互に間隔をおいてマトリクス状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（例えば特許文献１等）。

特開２０１２−３３５９１号公報

太陽電池モジュールの出力特性を改善したいという要望がある。

本発明は、改善された光電変換効率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、角部が面取りされた矩形の複数の太陽電池と、太陽電池の受光面側に配された保護部材と、平面視矩形状の反射部材とを備える。複数の太陽電池は、相互に間隔をおいてマトリクス状に配されている。保護部材は、太陽電池の受光面側に配されている。反射部材は、複数の太陽電池に包囲された領域に配されている。反射部材は、反射面を有する。反射面は、受光面側から入射した光を保護部材側に反射させる。反射面は、複数の領域を有する。複数の領域は、太陽電池の行または列方向に隣り合う領域において、受光面に対し垂直な光の反射方向が異なるように設けられている。

本発明によれば、改善された光電変換効率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と反射部材との略図的平面図である。図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。図２の線ＩＶ−ＩＶにおける略図的断面図である。図２の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。図２の線ＶＩ−ＶＩにおける略図的断面図である。参考例に係る太陽電池モジュールの略図的平面図である。参考例に係る太陽電池モジュールの模式的断面図である。本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的平面図である。

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、配線材２０により電気的に接続された複数の太陽電池１０を備えている。複数の太陽電池１０は、ｘ軸方向（行方向）と、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向（列方向）とに沿って相互に間隔をおいてマトリクス状に配されている。

太陽電池１０は、角部が面取りされた矩形状、つまり略八角形とされている。このため、図２に示されるように、４つの太陽電池１０の角部の間には、太陽電池１０が設けられていない矩形状の領域が存在している。具体的には、太陽電池１０は、角部が面取りされた正方形状に設けられている。４つの太陽電池１０の角部の間には、太陽電池１０が設けられていない正方形状の領域が存在している。

太陽電池１０の種類は、特に限定されない。太陽電池１０は、例えば、結晶シリコン太陽電池や、薄膜シリコン太陽電池等であってもよい。

図１に示されるように、複数の太陽電池１０の受光面側（ｚ１側）には、第１の保護部材１６が配されている。第１の保護部材１６は、例えば、ガラス板やセラミック板により構成することができる。

複数の太陽電池１０の裏面側（ｚ２側）には、第２の保護部材１７が配されている。第２の保護部材１７は、例えば、樹脂シート、金属層などのバリア層を有する樹脂シートなどにより構成することができる。

第１の保護部材１６と第２の保護部材１７との間には、充填材層１５が設けられている。この充填材層１５によって複数の太陽電池１０が封止されている。充填材層１５は、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、ポリオレフィンなどの非架橋性樹脂により構成することができる。

図２に示されるように、４つの太陽電池１０の角部に包囲された領域には、反射部材３０が配されている。反射部材３０は、４つの太陽電池１０の角部に包囲された領域の形状に応じた形状を有する。具体的には、反射部材３０の平面視形状は矩形である。より具体的には、反射部材３０の平面視形状は角部が直線で面取りされた、又は角部が丸められた矩形である。反射部材３０は、太陽電池１０とは間隔をおいて配されている。このようにすることにより、反射部材３０を例えば高い光反射率を有する銀などの導電性材料により構成することが可能となる。

反射部材３０は、反射面３１を有する。反射面３１は、反射部材３０の全面に設けられている。このため、反射面３１の平面視形状も矩形である。反射面３１は、受光面側（ｚ１側）から入射した光を第１の保護部材１６側に反射させる。反射面３１は、受光面側（ｚ１側）からの垂直入射光（第１の保護部材１６の表面に対して垂直に入射する光）の反射面３１において反射した光が第１の保護部材１６の太陽電池１０側の表面１６ａにおいて全反射するように構成されている。

反射面３１は、交差する２本の仮想線によって区画される第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄを有する。具体的には、反射面３１は、行方向に並行な仮想線と列方向に並行な仮想線との２本の交差する仮想線により、第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄに区画されている。より具体的には、２本の仮想線は、反射面３１の対角線を構成している。

第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれは、複数の凸部３１ａ〜３１ｄを有する。各凸部３１ａ〜３１ｄの断面は、略三角形状、具体的には、略二等辺三角形状である。第１の領域３１Ａには、互いに平行な複数の凸部３１ａが設けられている。同様に、第２の領域３２Ｂには、互いに平行な複数の凸部３１ｂが設けられている。第３の領域３２Ｃには、互いに平行な複数の凸部３１ｃが設けられている。第４の領域３２Ｄには、互いに平行な複数の凸部３２ｄが設けられている。

第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄは、それぞれ、反射面３１に対し垂直（ｚ軸方向）な光の反射方向（以下、「反射面３１に対し垂直（ｚ軸方向）な光の反射方向」を、単に「反射方向」と記載する。）が、太陽電池１０の行および列方向に隣り合う領域において異なるように設けられている。つまり、第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄは、それぞれが有する面の垂直な方向が、太陽電池の行および列方向に隣り合う領域において、異なるように設けられている。

具体的には、第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄは、それぞれ、太陽電池１０の行および列方向に隣り合う領域において、反射方向が垂直となるように設けられている。より具体的には、第１の領域３１Ａにおける反射方向と、第１の領域３１Ａに隣接する第２及び第４の領域３１Ｂ、３１Ｄにおける反射方向とは、垂直である。第３の領域３１Ｃにおける反射方向と、第３の領域３１Ｃに隣接する第２及び第４の領域３１Ｂ、３１Ｄにおける反射方向とは、垂直である。第１の領域３１Ａにおける反射方向と、第３の領域３１Ｃにおける反射方向とは、同一方向となる。第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄにおける法線方向は、それぞれ、平面視した際に（ｚ軸方向からｘ−ｙ平面を視た際に）、第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄを区画する２本の交差する線のいずれかと平行となるように設けられている。

詳細には、図３に示されるように、第１の領域３１Ａは、それぞれ平面視においてｘ軸方向に沿って延びる第１の反射面３１ａ１及び第２の反射面３１ａ２を有する線状凸部３１ａを複数含む。第１の反射面３１ａ１と、第２の反射面３１ａ２とは、ｙ軸方向において隣接している。第１の反射面３１ａ１と第２の反射面３１ａ２とは、ｘ軸方向に沿って延びる横断面三角形状（典型的には、横断面二等辺三角形状）の線状凸部３１ａにより構成されている。第１の反射面３１ａ１と第２の反射面３１ａ２との成す角の大きさθは、１３８．５°以下であることが好ましく、１１２°〜１３８．５°であることがより好ましい。

図４に示されるように、第２の領域３１Ｂは、それぞれ平面視においてｘ軸方向に沿って延びる第１の反射面３１ｂ１及び第２の反射面３１ｂ２を有する線状凸部３１ｂを複数含む。第１の反射面３１ｂ１と、第２の反射面３１ｂ２とは、ｘ軸方向において隣接している。第１の反射面３１ｂ１と第２の反射面３１ｂ２とは、ｙ軸方向に沿って延びる横断面三角形状（典型的には、横断面二等辺三角形状）の線状凸部３１ｂにより構成されている。第１の反射面３１ｂ１と第２の反射面３１ｂ２との成す角の大きさθは、１３８．５°以下であることが好ましく、１１２°〜１３８．５°であることがより好ましい。

図５に示されるように、第３の領域３１Ｃは、それぞれ平面視においてｘ軸方向に沿って延びる第１の反射面３１ｃ１及び第２の反射面３１ｃ２を有する線状凸部３１ｃを複数含む。第１の反射面３１ｃ１と、第２の反射面３１ｃ２とは、ｙ軸方向において隣接している。第１の反射面３１ｃ１と第２の反射面３１ｃ２とは、ｘ軸方向に沿って延びる横断面三角形状（典型的には、横断面二等辺三角形状）の線状凸部３１ｃにより構成されている。第１の反射面３１ｃ１と第２の反射面３１ｃ２との成す角の大きさθは、１３８．５°以下であることが好ましく、１１２°〜１３８．５°であることがより好ましい。

図６に示されるように、第４の領域３１Ｄは、それぞれ平面視においてｘ軸方向に沿って延びる第１の反射面３１ｄ１及び第２の反射面３１ｄ２を有する線状凸部３１ｄを複数含む。第１の反射面３１ｄ１と、第２の反射面３１ｄ２とは、ｘ軸方向において隣接している。第１の反射面３１ｄ１と第２の反射面３１ｄ２とは、ｙ軸方向に沿って延びる横断面三角形状（典型的には、横断面二等辺三角形状）の線状凸部３１ｄにより構成されている。第１の反射面３１ｄ１と第２の反射面３１ｄ２との成す角の大きさθは、１３８．５°以下であることが好ましく、１１２°〜１３８．５°であることがより好ましい。

複数の領域３１Ａ〜３１Ｄのうち、太陽電池１０の行または列方向に隣り合う領域において、凸部３１ａ〜３１ｄの延びる方向が異なっている。

ところで、図７に示されるように、反射面１３１ａをｚ方向に延びる軸を中心軸として環状に配置することも考えられる。しかしながら、その場合は、反射部材３０の中心軸から外側へ延びる方向、例えば太陽電池１１０の対角線の延びる方向Ｔにおいて、同様のパターンが長距離にわたって続くこととなる。よって、図８に示されるように、受光面側から入射し、反射面１３１ａにより反射された光が、第１の保護部材１１６の太陽電池１１０側の表面によって太陽電池１１０側に再度反射された光Ｌ１００が、反射面１３１ａによって反射されて、第１の保護部材１１６に対して垂直な光Ｌ１０１となる場合がある。その場合は、その垂直な光Ｌ１０１は、第１の保護部材１１６を透過して太陽電池モジュール１００外に出射する。従って、光の利用効率が低くなる。

それに対して、太陽電池モジュール１では、第１〜第４の領域３１Ａ〜３１Ｄは、それぞれ、受光面に対し垂直（ｚ軸方向）な光の反射方向が、太陽電池１０の行及び列方向に隣り合う領域において異なるように設けられている。よって、反射面のｘ−ｙ方向において、同様のパターンが続く距離が短い。つまり、第１の保護部材１６の太陽電池１０側の表面１６ａのうち、一の領域で反射された光が再度同一の領域で反射されることにより生じる第１の保護部材１６に対して垂直な光を生成されにくくすることができる。具体的には、図９に示されるように、第１の領域３１Ａの第１の反射面３１ａ１により反射された光Ｌ１は、表面１６ａにおいて反射されると第４の領域３１Ｄに入射するため、ｚ１側に向かってｘ１側に傾斜した光となる。よって、第１の保護部材１６において反射され、太陽電池１０に再入射しやすい。第２の領域３１Ｂの第１の反射面３１ｂ１により反射された光Ｌ２は、表面１６ａにおいて反射されると第１の領域３１Ａに入射するため、ｚ１側に向かってｙ２側に傾斜した光となる。よって、第１の保護部材１６において反射され、太陽電池１０に再入射しやすい。第３の領域３１Ｃの第２の反射面３１ｃ２により反射された光Ｌ３は、表面１６ａにおいて反射されると第２の領域３１Ｂに入射するため、ｚ１側に向かってｘ２側に傾斜した光となる。よって、第１の保護部材１６において反射され、太陽電池１０に再入射しやすい。第４の領域３１Ｄの第２の反射面３１ｄ２により反射された光Ｌ４は、表面１６ａにおいて反射されると第３の領域３１Ｃに入射するため、ｚ１側に向かってｙ１側に傾斜した光となる。よって、第１の保護部材１６において反射され、太陽電池１０に再入射しやすい。従って、改善された光電変換効率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。

１…太陽電池モジュール
１０…太陽電池
１５…充填材層
１６…第１の保護部材
１７…第２の保護部材
２０…配線材
３０…反射部材
３１…反射面
３１Ａ…第１の領域
３１Ｂ…第２の領域
３１Ｃ…第３の領域
３１Ｄ…第４の領域
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…凸部
３１ａ１，３１ｂ１，３１ｃ１，３１ｄ１…第１の反射面
３１ａ２，３１ｂ２，３１ｃ２，３１ｄ２…第２の反射面

Claims

相互に間隔をおいてマトリクス状に配されており、角部が面取りされた矩形の複数の太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配された保護部材と、
前記複数の太陽電池に包囲された領域に配されており、受光面側から入射した光を前記保護部材側に反射させる反射面を有する平面視矩形状の反射部材と、
を備え、
前記反射面は、複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記太陽電池の行または列方向に隣り合う領域において、それぞれ、第１の反射面と、前記第１の反射面に隣接しており、平面視した際に前記第１の反射面とは前記受光面に対し垂直な光の反射方向が１８０°異なる第２の反射面とを含み、
前記複数の領域のうち、前記太陽電池の行または列方向に隣り合う領域において、前記第１の反射面と前記第２の反射面からなる凸部の延びる方向が異なっている、太陽電池モジュール。
前記第１の反射面と、前記第２の反射面との成す角の大きさが１３８．５°以下の範囲内にある、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記複数の領域は、交差する２本の仮想線で区画された第１〜第４の領域を含む、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
前記第１〜第４の領域は、前記仮想線を境に前記受光面に対し垂直な光の反射方向が互いに垂直となるように設けられている、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
前記第１〜第４の領域は、それぞれ、平面視した際に、前記受光面に対し垂直な光の反射方向が前記２本の仮想線のいずれかと平行となるように設けられている、請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
前記反射面は、前記受光面側からの垂直入射光の前記反射面における反射光が前記保護部材の前記太陽電池側の表面において全反射するように構成されている、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。