JP6700976B2 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池装置 - Google Patents
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Description
太陽電池モジュールについては、例えば、出力を高めるために、二分割された太陽電池素子を直列に接続する態様が考えられる。このような態様は、例えば、二分割された太陽電池素子の分割面(切断面)同士を対向させて、太陽電池素子同士を配線材で接続することで実現され得る。
<2−1.太陽電池モジュール>
第1の実施形態に係る太陽電池モジュール1を図1から図13に基づいて説明する。
太陽電池素子2は、入射される太陽光を電気に変換する機能を有している。図4から図7で示されるように、太陽電池素子2は、第1面2bと、該第1面2bの裏側に位置する第2面2cとを有している。また、太陽電池素子2は、一導電型を有する半導体基板2aを有する。ここでは、半導体基板2aの第1表面(第1基板表面ともいう)2a1側に第1面2bが位置している。また、半導体基板2aの第1基板表面2a1の裏側に位置する第2表面(第2基板表面ともいう)2a2側に第2面2cが位置している。そして、太陽電池素子2は、太陽電池素子2の第1面2bにおいて、表面側バスバー電極2hおよびフィンガー電極2jを有する。別の観点から言えば、半導体基板2aの第1基板表面2a1上に表面側バスバー電極2hおよびフィンガー電極2jが配されている。さらに、太陽電池素子2は、太陽電池素子2の第2面2cにおいて、裏面側バスバー電極2iおよび裏面電極2kを有する。別の観点から言えば、半導体基板2aの第2基板表面2a2上に裏面側バスバー電極2iおよび裏面電極2kが配されている。本実施形態においては、太陽電池素子2の第1面2bが主として光が入射される受光面となる。
透光性基板3は、太陽電池素子2を保護する部材である。この透光性基板3は、太陽電池素子2の第1面2b側から太陽電池素子群5を覆うように配置される。具体的には、透光性基板3は、表面側封止材4aを介して第1面2b側から太陽電池素子群5を覆うように配置される。つまり、透光性基板3は、主として光が入射される太陽電池素子2の第1面2b側(受光面側)に配置される。透光性基板3は、太陽電池素子2に光を入射させることができる硬質の板状の部材であればよい。透光性基板3の材料は特に限定されない。透光性基板3の材料としては、例えば、2mmから5mm程度の厚さの白板ガラス、強化ガラスおよび熱線反射ガラスなどのガラスあるいはポリカーボネート樹脂などといった、光透過率の高い材料が採用され得る。
封止材4は、太陽電池素子群5を封止することで太陽電池素子2を保護することができる部材である。表面側封止材4aは、透光性基板3と太陽電池素子群5との間に配置される。裏面側封止材4bは、太陽電池素子群5とシート部材6との間に配置される。これらの封止材4としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)あるいはポリビニルブチラール(PVB)を主成分とし、押出し機によって厚さが0.4mmから1mm程度のシート状に成形されたものが用いられる。また、封止材4は、架橋剤を含有していてもよい。この場合、所望の位置に封止材となるシート状の成形体が配置された後に、この成型体に熱処理が施されて、この成型体が硬化させられることで、封止材4が形成され得る。
シート部材6は、裏面側封止材4bを保護する機能を有する。このシート部材6は、太陽電池素子2の第2面2c側から太陽電池素子群5を覆うように配置される。具体的には、シート部材6は、裏面側封止材4bを介して第2面2c側から太陽電池素子群5を覆うように配置される。シート部材6は、例えば、透光性基板3よりも薄く、透光性基板3よりも小さい弾性係数を有する。シート部材6の材料としては、例えば、ポリビニルフルオライド(PVF)、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)、あるいはこれらの2種以上が積層された軟質の樹脂製のシートなどが採用され得る。
配線材8は、例えば、帯状の導電性金属である。この配線材8としては、例えば、厚さが0.1mmから0.2mm程度であり且つ幅が1mmから2mm程度である銅箔の全面に半田が被覆されたものが採用され得る。
太陽電池素子群5は、第1方向(−X方向)に並べられた複数の太陽電池素子2と、隣り合う太陽電池素子2同士を直列に接続している配線材8とを含んでいる。
次に、太陽電池モジュール1の製造方法について説明する。
本実施形態では、第2太陽電池素子2Bの第2側部2p側では、半導体基板2aの第2側面2a4上に絶縁層2gが設けられている。そのため、配線材8が第2太陽電池素子2Bの半導体基板2aの第2側面2a4に近接するように位置しても、配線材8と第2太陽電池素子2Bの半導体基板2aの第2側面2a4とが直に接触し難くなる。これにより、例えば、配線材8と第2太陽電池素子2Bの半導体基板2aとの接触によるリーク電流の発生が低減され得る。その結果、太陽電池モジュール1の出力の損失が低減され得る。
第1の実施形態に係る太陽電池装置30は、図14から図16で示されるように、太陽電池モジュール1と、該太陽電池モジュール1を下方から支持する支持部材31とを有する。
次に、本実施形態の実施例について説明する。
第1の実施形態に係る太陽電池モジュール1では、例えば、各太陽電池素子群5において、太陽電池素子2同士が、該太陽電池素子2のうちの第1面2bの長辺に沿った第1側部2oと第2側部2pとが対向している状態で、配線材8によって直列に接続されている。これにより、各太陽電池素子群5において直列に接続される太陽電子素子2の数が増加して、太陽電池モジュール1の出力が高まり得る。そして、複数の太陽電池素子群5を第1面2b側から覆う透光性基板3が、第1方向(−X方向)に延びるように位置する短辺3bと第2方向(+Y方向)に延びて位置する長辺3aとを有する長方形状の表面を有する。これにより、例えば、第1支持部材311によって、太陽電池モジュール1のうちの第1長辺3a1に沿った端部が支持され、第2支持部材312によって、太陽電池モジュール1のうちの第2長辺3a2に沿った端部が支持されれば、太陽電池モジュール1に正圧荷重あるいは負圧荷重が加えられても、太陽電池素子2にクラックが生じ難い。また、例えば、仮に、太陽電池素子2にクラックが生じたとしても、太陽電池素子2のうちのクラックによって分離された領域同士が配線材8によって接続が維持され得る。したがって、高出力の太陽電池モジュール1における出力の損失が低減され得る。
なお、本発明は上記の第1の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
上記第1の実施形態の太陽電池モジュール1において、例えば、図23および図24で示されるように、フレーム7において、短辺を成す一対の部材7b(第3部材7b1および第4部材7b2)の断面係数が、長辺を成す一対の部材7a(第1部材7a1および第2部材7a2)の断面係数よりも大きくなるように構成されてもよい。
上記第1の実施形態および上記第2の実施形態では、例えば、図25で示されるように、フレーム7の長辺を成す部材7aが、太陽電池モジュール1の積層体1stの長辺3aに沿った端部1eaが嵌められた凹部7raを有している。具体的には、フレーム7の第1部材7a1が、太陽電池モジュール1の積層体1stにおける−X側の長辺3a(第1長辺3a1)に沿った第1端部1eaが嵌められた第1凹部7raを有している。フレーム7の第2部材7a2が、太陽電池モジュール1の積層体1stにおける+X側の長辺3a(第2長辺3a2)に沿った第2端部1eaが嵌められた第2凹部7raを有している。つまり、透光性基板3の長辺3a側の部分が、凹部7raに嵌められている。
上記各実施形態において、例えば、図27で示されるように、配線材8が、第1太陽電池素子2Aの第1面2b側から透光性基板3側に向けて延びて位置している第3部分83と、該第3部分83と第1部分81とを接続している屈曲部(第2屈曲部ともいう)8bと、を有していてもよい。このとき、第2屈曲部8bは、第2太陽電池素子2Bの第2側面2a4よりも第1太陽電池素子2Aの第1側面(露出部)2a3に近い位置に配される。
上記各実施形態において、例えば、図28で示されるように、第1太陽電池素子2Aの第1側面2a3と第2太陽電池素子2Bの第2側面2a4との間の領域において、第1太陽電池素子2Aの第1側面2a3と配線材8との間に、絶縁部材11がさらに設けられてもよい。これにより、配線材8と第1側面(露出部)2a3との接触によるリーク電流の発生が低減され得る。その結果、太陽電池モジュール1の出力の損失が低減され得る。
上記各実施形態において、例えば、図29および図30で示されるように、太陽電池モジュール1において、フレーム7が配されていなくてもよい。
1ea 端部,第1端部,第2端部
1eb 端部,第3端部,第4端部
1st 積層体
2 太陽電池素子
2A 第1太陽電池素子
2B 第2太陽電池素子
2a 半導体基板
2a1 第1基板表面
2a2 第2基板表面
2a3 第1側面
2a4 第2側面
2a5 第3側面
2a6 第4側面
2b 第1面
2c 第2面
2f 逆導電型層
2g 絶縁層
2h 表面側バスバー電極
2i 裏面側バスバー電極
2j フィンガー電極
2k 裏面電極
2l BSF領域
2o 第1側部
2p 第2側部
2q 第3側部
2r 第4側部
3 透光性基板
3a 長辺
3a1 第1長辺
3a2 第2長辺
3b 短辺
3b1 第1短辺
3b2 第2短辺
4 封止材
4a 表面側封止材
4b 裏面側封止材
5 太陽電池素子群
6 シート部材
6a 凹部
7 フレーム
7a1 第1部材
7a2 第2部材
7b1 第3部材
7b2 第4部材
7ra 凹部,第1凹部,第2凹部
7rb 凹部,第3凹部,第4凹部
8 配線材
8a 屈曲部(第1屈曲部)
8b 第2屈曲部
8c 第3屈曲部
11 絶縁部材
30 太陽電池装置
31 支持部材
81 第1部分
82 第2部分
83 第3部分
311 第1支持部材
312 第2支持部材
Claims (7)
- 長方形状の第1面と該第1面の裏側に位置する長方形状の第2面とをそれぞれ有しており且つ第1方向に並んでいる複数の太陽電池素子と、該複数の太陽電池素子のうちの前記第1方向において隣り合って位置する第1太陽電池素子と第2太陽電池素子とを電気的に接続している配線材と、をそれぞれ含む複数の太陽電池素子群と、
前記第1面側から前記複数の太陽電池素子群を覆うように位置する透光性基板と、
前記第2面側から前記複数の太陽電池素子群を覆うように位置する裏面保護部材と、
前記透光性基板と前記複数の太陽電池素子群との間に位置する第1封止材と、
前記複数の太陽電池素子群と裏面保護部材との間に位置する第2封止材と、
フレームと、を備え、
前記複数の太陽電池素子群は、前記第1方向と直交する第2方向に並んでおり、
前記複数の太陽電池素子のそれぞれは、前記第1面と前記第2面とをそれぞれ接続している4つの側部を有しており、
前記4つの側部は、第1側部と、該第1側部の裏側に位置する第2側部と、第3側部と、該第3側部の裏側に位置する第4側部と、を含み、
前記第3側部および前記第4側部のそれぞれが、前記第1方向に沿って位置しており、
前記第1側部および前記第2側部のそれぞれが、前記第2方向に沿って位置しており、
前記第1側部の前記第2方向における長さおよび前記第2側部の前記第2方向における長さが、前記第3側部の前記第1方向における長さおよび前記第4側部の前記第1方向における長さよりも長く、
前記複数の太陽電池素子群のそれぞれにおいて、前記複数の太陽電池素子が、前記第1側部と前記第2側部とが対向して位置しており、
前記配線材は、前記第1太陽電池素子の前記第1面に対して前記第1方向に沿って電気的に接続されているとともに、前記第2太陽電池素子の前記第2面に対して前記第1方向に沿って電気的に接続されており、
前記透光性基板は、前記第1方向に沿ってそれぞれ位置している第1短辺および第2短辺と、前記第2方向に沿ってそれぞれ位置している第1長辺および第2長辺と、を有し、
前記フレームは、前記透光性基板と前記第1封止材と前記複数の太陽電池素子群と前記第2封止材と前記裏面保護部材とを含む積層体に対して、前記第1長辺に沿って取り付けられた第1部材と、前記積層体に対して、前記第2長辺に沿って取り付けられた第2部材と、前記積層体に対して、前記第1短辺に沿って取り付けられた第3部材と、前記積層体に対して、前記第2短辺に沿って取り付けられた第4部材と、を含み、
前記第3部材の断面係数および前記第4部材の断面係数は、前記第1部材の断面係数および前記第2部材の断面係数よりも大きい、太陽電池モジュール。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールであって、
前記第1部材は、前記積層体の前記第1長辺に沿った第1端部が嵌め込まれた第1凹部を有し、
前記第2部材は、前記積層体の前記第2長辺に沿った第2端部が嵌め込まれた第2凹部を有し、
前記第3部材は、前記積層体の前記第1短辺に沿った第3端部が嵌め込まれた第3凹部を有し、
前記第4部材は、前記積層体の前記第2短辺に沿った第4端部が嵌め込まれた第4凹部を有しており、
前記第1凹部の前記第1方向における深さおよび前記第2凹部の前記第1方向における深さは、前記第3凹部の前記第2方向における深さおよび前記第4凹部の前記第2方向における深さよりも大きい、太陽電池モジュール。 - 請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールのうちの前記第1長辺に沿った端部に位置する第1支持部材と、
前記太陽電池モジュールのうちの前記第2長辺に沿った端部に位置する第2支持部材と、を備えた、太陽電池装置。 - 長方形状の第1面と該第1面の裏側に位置する長方形状の第2面とをそれぞれ有しており且つ第1方向に並べられた第1太陽電池素子および第2太陽電池素子と、前記第1太陽電池素子の前記第1面と前記第2太陽電池素子の前記第2面とを電気的に接続している配線材と、を含む太陽電池素子群と、
前記第1面側から前記太陽電池素子群を覆うように位置する透光性基板と、
前記第2面側から前記太陽電池素子群を覆うように位置する裏面保護部材と、
前記透光性基板と前記太陽電池素子群との間に位置する第1封止材と、
前記太陽電池素子群と裏面保護部材との間に位置する第2封止材と、を備え、
前記第1太陽電池素子および前記第2太陽電池素子のそれぞれは、前記第1面側に位置する第1基板表面と、該第1基板表面の裏側に位置する第2基板表面と、前記第1基板表面と前記第2基板表面とを接続している第1側面と、該第1側面の裏側に位置しており且つ前記第1基板表面と前記第2基板表面とを接続している第2側面と、を有する半導体基板、を含み、
前記第1太陽電池素子の第1側面は、前記第1方向において前記第2太陽電池素子の前記第2側面に対向するように位置しており、
前記第2太陽電池素子は、前記第2側面を覆っている絶縁層を有し、
前記第1太陽電池素子の前記第1側面は、前記第1太陽電池素子の外部に対して露出しており、
前記配線材は、前記第1太陽電池素子の前記第1側面と前記第2太陽電池素子の前記第2側面との間の領域において、前記第1太陽電池素子の前記第1側面よりも前記第2太陽電池素子の前記第2側面に近い部位に位置している、太陽電池モジュール。 - 請求項4に記載の太陽電池モジュールであって、
前記配線材は、
前記第1太陽電池素子の前記第1面側から前記第1方向に沿って前記第2太陽電池素子の前記第1面側に近づくように位置している第1部分と、
前記透光性基板側から前記裏面保護部材側に向けて位置している第2部分と、
前記第1太陽電池素子の前記第1側面よりも前記第2太陽電池素子の前記第2側面に近い位置において、前記第1部分と前記第2部分とを接続している第1屈曲部と、を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項5に記載の太陽電池モジュールであって、
前記配線材は、
前記第1太陽電池素子の前記第1面側から前記透光性基板側に向けて位置している第3部分と、
前記第3部分と前記第1部分とを接続している第2屈曲部と、を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項4から請求項6の何れか1つの請求項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記第1太陽電池素子の前記第1側面と前記第2太陽電池素子の前記第2側面との間の領域において、前記第1太陽電池素子の前記第1側面と前記配線材との間に位置する絶縁部材、をさらに備える、太陽電池モジュール。
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