JP6213907B2 - 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
太陽電池モジュールの温度が変化すると、保護部材と太陽電池との線膨張率の差により、太陽電池の間隔が変化する場合がある。保護部材と太陽電池との間隔が変化すると、太陽電池に接続された配線材に応力が発生し、この応力は配線材を太陽電池から剥離させる要因となる。従って、太陽電池モジュールにおいて、配線材に生じた応力に起因する信頼性の低下を如何に抑制するかが課題となっている。
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、シート状の配線材とを備える。複数の太陽電池は、第1の方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。太陽電池は、一の主面側に第1及び第2の電極を有する。配線材は、隣接する太陽電池のうち第1の太陽電池の第1の電極と第2の太陽電池の第2の電極とを電気的に接続している。配線材は、第1の太陽電池の一部から第2の太陽電池の一部に跨って、第1、2の太陽電池間の間隙の少なくとも一部を覆っている。配線材の間隙を覆う領域に開口が形成されている。
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。
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13が設けられている。太陽電池ストリング10は、充填材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)に沿って相互に間隔をおい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、発電するものが好適に用いられる。ただし、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両面受光型のものを用いることもできる。
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に示されるように、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の電極21は、複数のフィンガー部21aと、バスバー部21bとを有する。複数のフィンガー部21a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。
第2の電極22は、複数のフィンガー部22aと、バスバー部22bとを有する。複数のフィンガー部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と複数のフィンガー部22aとは、y軸方向に沿って交互に設けられている。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1、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20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、樹脂シート32上に積層されており、樹脂シート32により支持されている。配線材30は、一方の太陽電池20の第1の電極21の一部から他方の太陽電池20の第2の電極22の一部までを覆うように配置される。配線材30は、導電層31と太陽電池20とが対向するように配置される。
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20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〜80μm程度とすることができる。
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、他方の太陽電池20の第2の電極22のバスバー部22b上に配置された部分である。第1の被接着部30aとバスバー部22bとの間には接着層40が配置されている。接着層40によって、配線材30はバスバー部22bに接着されている。
第2の被接着部30bは、一方の太陽電池20の第1の電極21のバスバー部21b上に配置された部分である。第2の被接着部30bとバスバー部21bとの間には接着層40が配置されている。接着層40によって、配線材30はバスバー部21b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。
接続部30cは、一方の太陽電池20と他方の太陽電池20との間に配置された部分である。すなわち、接続部30cは、第1の被接着部30aと第2の被接着部30bとの間の部分である。接続部30cは、太陽電池20に直接接着されていない。
接続部30cの導電層31には、図3、図4に示されるように、2つの開口列34a、34bが形成されている。開口列34a、34bは、x軸方向に並んで配置されている。開口列34a、34bは、それぞれ、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は、太陽電池20上には位置しないように配置される。具体的には、開口列34a、34bは、図4に示されるように、隣接する太陽電池20に対向する側面20dと太陽電池20の裏面20bとの角部20cと、x軸方向に所定距離離れて配置される。
開口33は、導電層31に形成された貫通孔であり、長軸がy軸方向に沿って延びる楕円形状である。開口列34aに含まれる開口33と、開口列34bに含まれる開口33とは、x軸方向に沿った同一線上に位置しないように配置されている。すなわち、y軸方向に沿って、開口列34aに含まれる開口33と、開口列34bに含まれる開口33とが交互に配置されている。なお、開口33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一つであることが好ましい。
以上のように、本実施形態では、導電層31は、隣接する太陽電池20のうちの一方の太陽電池20の一部から、他方の太陽電池20の一部に跨がって、一方及び他方の太陽電池20間の隙間の少なくとも一部を覆っている。導電層31には、この隙間を覆う領域、すなわち、接続部30cにおいて複数の開口33が設けられる。これにより、接続部30cにおける伸縮性を高めることができる。このため、隣接する太陽電池20の間隔が変化して、配線材30に応力が加わった場合であっても、接続部30cが伸縮することで配線材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、本実施形態では、図4に示されるように、開口列34a、34bは、隣接する太陽電池20に対向する側面20dと太陽電池20の裏面20bとの角部20cと、x軸方向に所定距離離れて配置されている。これにより、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の角部20cと導電層31とが接触して、強度が低い接続部30cにダメージが蓄積することを抑制することができる。その結果、開口33を起点として導電層31にクラック等が生じることを抑制できる。なお、開口33は、角部20cと接触しない範囲内で、できるだけ大きく形成することにより、接続部30の伸縮性をより高めることができる。
また、本実施形態では、開口33は、長軸がy軸方向に沿って延びる楕円形状である。これにより、少ない開口33で、配線材30の伸縮性を効果的に向上できる。
また、本実施の形態では、x軸方向に並んで配置された2つの開口列34a、34bが形成されている。このように複数の開口33を複数の列に分けて配置することにより、同数の開口33をy軸方向に一列に並べた場合と比較して、開口33間の距離を空けることができ、y軸方向に隣接した開口33をつなぐようにクラックが生じる危険性を抑制することができる。そのため、配線材30の伸縮性がより効果的に高められ、さらに優れた信頼性を実現することができる。
また、本実施形態では、配線材30は導電層31と樹脂シート32が積層されており、導電層31にのみ開口33が形成されている。これにより、開口33が設けられた接続部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。また、配線材30の形状の安定性を向上させることができるため、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を向上させることができる。
なお、本実施形態では、図3に示されるように、開口33は、長軸がy軸方向に沿って延びる楕円形状に設けられているが、図5に示されるように、開口33は、長手方向がy軸方向に沿って延びる長円形であってもよい。また、開口33は、長手方向がy軸方向に沿って延びる、丸められた形状の角部を有する矩形状に設けられていてもよい。すなわち、開口33としては、角部を有しない、または丸められた形状の角部(曲線の角部)を有する形状が好適に用いられる。これにより、開口33を起点とした導電層31の損傷をより効果的に抑制することができる。
なお、本実施形態では、導電層31にのみ開口33を形成しているが、樹脂シート32にも開口33を設けても良い。これにより、導電層31にのみ開口33を設けた場合と比較して、接続部30cの伸縮性を更に改善することができる。また、樹脂シート32にのみ開口33を設けてもよい。この場合も導電層31にのみ開口33を設けた場合と同様の効果を奏する。
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
31…導電層
32…樹脂シート
33…開口
34a、34b…開口列

Claims (5)

  1. 第1の方向に沿って相互に間隔をおいて配されており、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、
    隣接する前記太陽電池のうち第1の太陽電池の前記第1の電極と第2の太陽電池の前記第2の電極とを電気的に接続するシート状の配線材と、
    を備え、
    前記配線材は、前記第1の太陽電池の一部から前記第2の太陽電池の一部に跨って、前記第1、2の太陽電池間の間隙の少なくとも一部を覆っており、前記配線材の前記間隙を覆う領域に前記第1の方向と直交する第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開口を含む第1の開口列および第2の開口列が、前記第1の方向に沿って設けられ、
    複数の前記開口は、前記第1の太陽電池の前記第2の太陽電池と対向する側面および前記第2の太陽電池の前記第1の太陽電池と対向する側面と、それぞれ所定の距離離れて形成されており、
    前記第1の開口列に含まれる前記開口と前記第2の開口列に含まれる前記開口とは、前記第1の方向において、互いに重ならないように配置されている、太陽電池モジュール。
  2. 前記開口は、長手方向が前記第2の方向に沿った細長形状を有する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 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に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記配線材は、前記第1の太陽電池の前記第1の電極および前記第2の太陽電池の前記第2の電極と接続される導電層と、前記導電層上に積層された樹脂シートとを有し、
    前記開口は、前記導電層に設けられている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記樹脂シートは、前記開口を覆っている、請求項に記載の太陽電池モジュール。
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