JP6231884B2 - 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ものである。

一般に、エネルギー及び環境問題によって太陽電池に対する関心が高まっており、特に建築物の外壁に使用することができる建物一体型太陽電池モジュール（ＢＩＰＶ）に対する研究が活発に進められている。

従来、太陽電池モジュールは、屋外で使われるという点から長い寿命と耐久性が要求されるため、充填材、例えばＥＶＡ（Ethyl Vinyl Acetate）樹脂を太陽電池モジュールに取り付けて水分侵入防止及び外部衝撃から保護している。

しかしながら、従来のＥＶＡはフィルム材質で形成されるため、水分侵入防止には限界があり、これによって太陽電池モジュールの内に水分が侵入して不良を発生させる。

本発明の目的は、太陽電池モジュールへの水分の侵入を防止するための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、基板、前記基板の一面に備えられた太陽電池パネル、及び前記太陽電池パネルと基板との間に形成された保護層を含む。

本発明に係る太陽電池モジュールは、真空または不活性ガスを使用して保護層を形成することによって、太陽電池モジュールへの水分の侵入を効果的に防止することができる効果がある。

本発明に係る保護層が形成された太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池モジュールに備えられたＣＩＧＳ太陽電池セルを示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。

本発明を説明するに当たって、各パネル、配線、電池、装置、面、またはパターンなどが、各パネル、配線、電池、面、またはパターンなどの“上（on）”に、または“下（under）”に形成される、と記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されるものを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際のサイズを意味するものではない。

図１は本発明に係る保護層が形成された太陽電池モジュールを示す断面図であり、図２は本発明に係る太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す斜視図であり、図３は本発明に係る太陽電池モジュールに備えられたＣＩＧＳ太陽電池セルを示す斜視図であり、図４及び図５は本発明に係る太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。

図１を参照すると、本発明に係る太陽電池モジュールは、基板１００、前記基板１００の下部に備えられた太陽電池パネル２００、及び前記太陽電池パネル２００と基板１００との間に形成された保護層３００を含む。ここで、太陽電池パネル２００の下部には保護シート６００がさらに形成され、太陽電池パネル２００の一側には基板１００、保護層３００、及び太陽電池パネル２００の外周面を覆いかぶせるフレーム４００がさらに形成できる。

基板１００は四角のプレート形状に形成され、外部衝撃、例えば、風圧、ひょう、積雪荷重などの衝撃にも耐えることができるように、充分な強度を有する強化ガラスで形成できる。このために、基板１００は破損時、かけらに破けないように単位面積当たり破けた破片の個数が一定数値以上のものが好ましい。

基板１００には、太陽電池に入射されて反射された太陽光が放出しないように鉄分要素が除去されるか、低鉄分の強化ガラスが好ましく、基板１００の一側面にはエンボシング処理を行なうことができる。

太陽電池パネル２００は基板１００の下部に備えられ、図２に示すように、多数個の太陽電池セル２２０がマトリックス形態に備えられて形成される。太陽電池セル２２０は効率と耐久性に優れるＣＩＧＳ系太陽電池が使われ、太陽電池パネル２００に備えられるＣＩＧＳ太陽電池セル２２０の個数は限定されるものではない。

より具体的には、図３に示すように、ＣＩＧＳ太陽電池セル２２０は多数個が金属リボンにより直列連結されてグリッド形態に構成され、ＣＩＧＳ太陽電池セル２２０の基板２２１にはソーダ石灰ガラス基板を使用できる。

ソーダ石灰ガラス基板２２１の上には裏面電極層にＭｏ層２２２が積層され、Ｍｏ層２２２の上には太陽光吸収層であるＣＩＧＳ層２２３、バッファ層であるＣｄＳ層２２４、ＺｎＯ層２２５、そして透明電極層にＡＺＯ層２２６が順次に積層されて形成される。また、ＡＺＯ層２２６の上には、捕集効率を上げるように上部電極（図示せず）が連結できる。

ここで、下部電極層であるＭｏ層２２２が金属リボンとハンダ付けなどにより連結できるように、ＣＩＧＳ太陽電池セル２２０の一側のＭｏ層２２２の上には、ＣＩＧＳ層２２３乃至ＡＺＯ層２２６が蒸着しない一定幅を有する領域を形成することができる。

図面では、説明の便宜のために２つのＣＩＧＳ太陽電池セル２２０が連結された構成が図示されたが、１つまたは３個以上のＣＩＧＳ太陽電池セルで構成できることは勿論である。

図１に戻って、太陽電池パネル２００の下部には、保護シート６００をさらに備えることができる。保護シート６００は、ＥＶＡ（Ethyl Vinyl Acetate）シートまたはバックシートを含むことができる。保護シート６００は、太陽電池パネル２００の下部面を保護する役割を果たし、太陽電池パネル２００の下部から発生する外部衝撃または湿気の侵入を防止することができる。ここで、バックシートには弗素系列の樹脂が使用できる。

保護シート６００には、ＥＶＡまたはバックシートが単独に使われることができ、ＥＶＡ及びバックシートが順次に積層されて形成できる。

一方、本発明に係る保護層３００は、基板１００と太陽電池パネル２００との間に形成される。前記のような保護層３００は、外部衝撃から太陽電池モジュールを保護すると共に、外部からの水分侵入を防止する役割をする。また、保護層３００は太陽電池パネル２００の老化を防止することができる。

保護層３００は約２ｍｍ乃至７ｍｍの高さに形成され、基板１００と太陽電池パネル２００との間に真空または不活性ガスを注入することによって形成できる。ここで、不活性ガスには、Ｎ_２、Ａｒガスが代表的に使うことができ、その他の不活性ガスが使われてもよい。

基板１００と太陽電池パネル２００との間に保護層３００が形成されれば、保護層３００を基板１００と太陽電池パネル２００との間に閉じ込めるために、太陽電池パネル２００の一側にはフレーム４００がさらに形成できる。

フレーム４００は、基板１００、保護層３００、太陽電池パネル２００、及び保護シート６００の外周面を覆いかぶせるように、断面が“コ”字形状に形成され、基板１００、保護層３００、太陽電池パネル２００、及び保護シート６００の縁上部、側面、縁下部を覆いかぶせて固定させることができる。ここで、フレーム４００は金属フレームであることがあり、例えば、アルミニウムステンレススチールまたは鉄などを含むことができる。

フレーム４００の内側には、シーリング材５００をさらに形成できる。シーリング材５００は、フレームに印加される物理的な衝撃を吸収して、基板１００、保護層３００及び太陽電池パネル２００、及び保護シート６００をより効果的に保護することができ、これと共に、基板１００と太陽電池パネル２００の間に形成された保護層３００、例えば、真空または不活性ガスが外部に漏れないように、基板１００と太陽電池パネル２００との間に閉じ込めることができる。

上記のように、本発明に係る保護層３００が形成された太陽電池モジュールは、従来のＥＶＡ、ＰＶＢなどの充填材を保護層に使用した場合に比べて、外部衝撃からの保護及び水分侵入防止効果をより向上させることができる効果がある。

また、保護層３００である真空または不活性ガスは、太陽電池セルの老化を防止して太陽電池モジュールの寿命を延長させることができる効果がある。

前記では保護層に真空または不活性ガスを注入して形成したが、外部衝撃及び水分侵入防止効率を一層高めるために、図４及び図５に示すように構成できる。

図４に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、基板１００、前記基板１００の下部に形成された太陽電池パネル２００、前記太陽電池パネル２００と基板１００との間に備えられた保護層３００、及び前記保護層３００の側面を収容するフレーム４００を含む。ここで、基板１００、太陽電池パネル２００、及びフレーム４００については、前述した説明と重複するので省略し、本発明に係る保護層３００を重点的に説明する。

本発明に係る保護層３００は、基板１００と太陽電池パネル２００との間に形成され、真空または不活性ガスが注入されることによって形成される。ここで、不活性ガスにはＮ_２、Ａｒガスを使用できる。

また、基板１００と太陽電池パネル２００との間の縁には、スペーサー７００をさらに備えることができる。スペーサー７００は、基板１００と太陽電池パネル２００との間に形成された真空または不活性ガスを閉じ込めると共に、湿気侵入をより効果的に防止することができる。スペーサー７００には、湿気侵入に容易な樹脂系列、例えば、エポキシ樹脂が使用できる。

上記のように、スペーサー７００は、真空または不活性ガスを閉じ込める役割をするために保護層３００のシーリングの役割をするフレーム４００内のシーリング材５００を、除去することができる。勿論、シーリング材５００は、太陽電池モジュールの固定力を向上させるために使われることが好ましい。

保護層３００の高さは、２ｍｍ乃至７ｍｍに形成されることが好ましく、このためにスペーサー７００は、保護層３００の高さに対応するように２ｍｍ乃至７ｍｍの高さに形成できる。

前記のような保護層３００の高さが２ｍｍ未満になる場合、保護層の厚さが狭くなって、基板１００と太陽電池パネル２００との間の間隔を充分に確保することができない。これによって、保護層３００は、基板１００と太陽電池パネル２００との間の緩衝役割を遂行し難いので、外部の弱い衝撃にも耐えられないという問題点が発生する。

保護層３００の高さが７ｍｍを超過して形成される場合、基板１００と太陽電池パネル２００とを効果的に支持するためには、スペーサー７００の個数を増やさなければならない。これによって、スペーサー７００が占める面積だけの光損失が発生することがあり、水分侵入の可能性も存在するようになる問題点が発生することがある。

また、図５に示すように、基板１００と太陽電池パネル２００との間に保護層３００が形成され、保護層３００にスペーサー７００が一定間隔で離隔配置されて備えられることができる。このようなスペーサー７００は、太陽電池モジュールが大面積化される時、外部衝撃及び湿気侵入防止と共に、太陽電池モジュールの強度をより効果的に向上させることができる。

前記のようなスペーサーは、基板と太陽電池パネルに一定間隔または不規則な間隔で配置することができ、両端スペーサーの間に備えられるスペーサーの高さは不規則に形成できることは勿論である。

以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板の一面に備えられた太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルと前記基板との間に形成された保護層と、
   前記太陽電池パネルの下部に配置される保護シートと、
   前記太陽電池パネルと前記基板との間の縁端に配置されるスペーサーと、
   前記太陽電池パネルの一側に配置され、前記保護層の側面を収容するフレームと、
   前記フレームの内側に配置されるシーリング材と、を含み、
   前記フレームは、前記基板、前記太陽電池パネル、前記保護層、及び前記保護シートの外周面を覆い、
   前記フレームは、第１フレームと、前記第１フレームの端部から折り曲げられて延長される第２フレームと、前記第２フレームの端部から折り曲げられて延長される第３フレームとを含み、
   前記第１フレームと前記第３フレームは相互平行し、
   前記第１フレームは、前記基板、前記太陽電池パネル、前記保護層、前記保護シート及び前記スペーサーと離隔して配置され、
   前記第３フレームは、前記基板及び前記保護シートと直接接触し、
   前記基板の一側面にはエンボスパターンが形成され、
   前記保護シートは、ＥＶＡまたはバックシートの少なくとも１つを含み、
   前記保護層は、２ｍｍ乃至７ｍｍの高さに形成され、
   前記スペーサーは、前記保護層の高さに対応するように２ｍｍ乃至７ｍｍの高さに形成され、
   前記シーリング材は、前記基板、前記太陽電池パネル、前記保護シート及び前記スペーサーの外周面と直接接触することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記保護層は、不活性ガスが充填されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記不活性ガスは、アルゴンガスまたは窒素ガスを含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記スペーサーは、前記太陽電池パネルと前記基板との間に多数個が一定間隔で配置されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記スペーサーは、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記太陽電池パネルは、１つまたは多数のＣＩＧＳ太陽電池セルで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。

Images