JP6722897B2 - 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。

太陽電池として、表面及び裏面の両方から光を受光し発電する両面受光型の太陽電池が知られている。特許文献１等では、両面受光型の太陽電池を用いて太陽電池モジュールが作製されている。

特開２００６−１２８３２９号公報

両面受光型の太陽電池モジュールにおいて、さらに出力特性を改善したいという要望がある。

本発明の目的は、出力特性が改善された両面受光型の太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明は、第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面及び前記第２の主面から入射した光を受けて発電する複数の太陽電池と、前記複数の太陽電池の前記第１の主面側に設けられる第１の保護部材と、前記複数の太陽電池の前記第２の主面側に設けられる第２の保護部材と、前記第１の保護部材と前記第２の保護部材との間に設けられ、前記複数の太陽電池を封止するための充填材層と、前記複数の太陽電池が配置されていない領域に設けられ、前記第１の主面または前記第２の主面から入射した光を反射するための反射部材と、を備え、前記第１の保護部材と前記第２の保護部材はいずれも透光性部材であり、前記反射部材が、２つの前記太陽電池に挟まれる領域に設けられ、かつ、前記第１の保護部材または前記第２の保護部材に接触するように前記第１の保護部材または前記第２の保護部材の外側に設けられており、前記反射部材には、入射光を反射する金属層が設けられている。

本発明によれば、両面受光型の太陽電池モジュールにおいて、出力特性を改善することができる。

本発明の第１の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。 本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の太陽電池モジュールにおける太陽電池間のタブ配線の接続状態を示す模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第４の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第５の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第６の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第７の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第８の実施形態を示す模式的断面図である。 反射部材を設けることができる領域を説明するための模式的平面図である。 本発明の第９の実施形態における反射部材を示す模式的平面図である。 本発明の第１０の実施形態における反射部材を示す模式的平面図である。 図１４に示す反射部材を示す模式的断面図である。 本発明の第１１の実施形態における反射部材を示す模式的平面図である。 本発明の第１１の実施形態を示す模式的断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、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場合がある。

図２は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。図２に示すように、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池１を備えている。縦方向（ｘ方向）に太陽電池１を配列し、これらをタブ配線４で電気的に接続することにより、太陽電池ストリング１１〜１６が構成されている。太陽電池ストリング１１のタブ配線４の一方端は、渡り配線２１に接続されている。太陽電池ストリング１１のタブ配線４の他方端は、渡り配線２３によって、太陽電池ストリング１２のタブ配線４の他方端と接続されている。太陽電池ストリング１２のタブ配線４の一方端は、渡り配線２２によって、太陽電池ストリング１３のタブ配線４の一方端と接続されている。太陽電池ストリング１３のタブ配線４の他方端は、渡り配線２４によって、太陽電池ストリング１４のタブ配線４の他方端と接続されている。太陽電池ストリング１４のタブ配線４の一方端は、渡り配線２５によって、太陽電池ストリング１５のタブ配線４の一方端と接続されている。太陽電池ストリング１５のタブ配線４の他方端は、渡り配線２７によって、太陽電池ストリング１６のタブ配線４の他方端と接続されている。太陽電池ストリング１６のタブ配線４の一方端は、渡り配線２６に接続されている。

図３は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３に示すように、太陽電池１は、第１の主面１ａと第２の主面１ｂとを有している。太陽電池１は、第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂの両方からの入射光を受光する両面受光型の太陽電池である。太陽電池１の第１の主面１ａには、図２に示す多数のフィンガー電極２と、このフィンガー電極２に略直交する方向に延びるバスバー電極３が形成されている。図２において、バスバー電極３は、タブ配線４と重なっている。太陽電池１の第２の主面１ｂにも、同様のフィンガー電極２及びバスバー電極３が形成されている。

図４に示すように、太陽電池１の第１の主面１ａのバスバー電極３は、隣接する太陽電池１の第２の主面１ｂのバスバー電極３と、タブ配線４で接続されている。バスバー電極３とタブ配線４は、半田や樹脂接着剤などで電気的に接続されている。

図３に示すように、太陽電池１の第１の主面１ａ側には、第１の保護部材７が設けられている。第１の保護部材７は、ガラス板、アクリル板、ポリカーボネート板などの透明基材から構成することができ、好ましくは、ガラス板から構成される。太陽電池１の第２の主面１ｂ側には、第２の保護部材８が設けられている。第２の保護部材８は、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルムなどの透明基材から構成することができ、好ましくは、樹脂板、樹脂フィルムから構成される。第１の保護部材７と第２の保護部材８との間には、太陽電池１を封止するための充填材層５が設けられている。充填材層５は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の架橋性樹脂やポリオレフィンなどの非架橋性樹脂から構成することができる。充填材層５は、第１の主面１ａ側の充填材層５ａと、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂとを有している。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態では、第２の保護部材８の外側に、反射部材９が設けられている。反射部材９は、反射面９ａを有している。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。図１に示すように、太陽電池１が存在する領域の入射光３１は、太陽電池１の第１の主面１ａまたは第２の主面１ｂに入射し、発電に寄与する。しかしながら、太陽電池１間の入射光３１は、反射部材９が存在しない場合、反対側に透過されるため、発電に寄与することができない。本実施形態では、太陽電池１間に反射部材９が設けられているので、図１に示すように、入射光３１は、反射部材９の反射面９ａで反射され、反射光３２となって太陽電池１の第１の主面１ａまたは第２の主面１ｂに入射し、発電に寄与させることができる。このため、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

本実施形態では、反射部材９が第２の保護部材８の外側に設けられているので、主に第１の保護部材７側から入射した光を、反射部材９の反射面９ａで反射することができる。

反射部材９の反射面９ａとして、図１においては凹凸面を図示しているが、反射面９ａは凹凸面に限定されるものではなく、光を反射できる面であればよい。これは、以下に説明する実施形態においても同様である。

反射部材９としては、反射面に凹凸を形成した金属部材、アルミニウムまたは銀などの金属を蒸着した樹脂フィルム、酸化チタン、酸化ジルコニアム、酸化アルミニウムなどの白色顔料を含む、樹脂フィルムや樹脂シートなどの部材が挙げられる。これは、以下に説明する実施形態においても同様である。

本実施形態では、接着剤等により、反射部材９を第２の保護部材８に取り付けることができる。例えば、反射部材９として、接着剤層が片面に設けられた白色テープを用い、この白色テープを第２の保護部材８に貼り付けることにより、反射部材９を設けることができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態を示す模式的断面図である。図５に示すように、本実施形態では、第１の保護部材７の外側に、反射部材９が設けられている。反射部材９は、反射面９ａを有している。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態では、第１の保護部材７の外側の太陽電池１間に反射部材９が設けられているので、主に第２の保護部材８側から太陽電池１間に入射した光を、反射部材９の反射面９ａで反射して、発電に寄与させることができる。このため、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、接着剤等により、反射部材９を第１の保護部材７に取り付けることができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、図６に示すように、反射面９ａを有する反射部材９が、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ中に設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態では、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ中の太陽電池１間に反射部材９が設けられているので、第１の実施形態と同様に、主に第１の保護部材７側から太陽電池１間に入射した光を、反射部材９の反射面９ａで反射して、発電に寄与させることができる。このため、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

太陽電池モジュール１０は、一般に、第１の保護部材７、第１の主面１ａ側の充填材層５ａ、太陽電池１、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ、及び第２の保護部材８をこの順序で積み重ねることにより製造している。したがって、例えば、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂを積み重ねた後、太陽電池１間に反射部材９を配置して載せ、その後第２保護部材８を積み重ねることにより、本実施形態の太陽電池モジュール１０を製造することができる。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、図７に示すように、反射面９ａを有する反射部材９が、第１の主面１ａ側の充填材層５ａ中に設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態では、第１の主面１ａ側の充填材層５ａ中の太陽電池１間に反射部材９が設けられているので、第２の実施形態と同様に、主に第２の保護部材８側から太陽電池１間に入射した光を、反射部材９の反射面９ａで反射して、発電に寄与させることができる。このため、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

太陽電池モジュール１０は、一般に、第１の保護部材７、第１の主面１ａ側の充填材層５ａ、太陽電池１、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ、及び第２の保護部材８をこの順序で積み重ねることにより製造している。したがって、例えば、第１の保護部材７の太陽電池１間の上に反射部材９を配置して載せ、その上に第１の主面１ａ側の充填材層５ａ等を積み重ねていくことにより、本実施形態の太陽電池モジュール１０を製造することができる。

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、図８に示すように、反射面９ａ及び反射面９ｂを有する反射部材９が、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ中に設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態の反射部材９は、互いに対向する反射面９ａ及び反射面９ｂを有している。このため、第１の保護部材７側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ａで反射し、第２の保護部材８側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ｂで反射して、これらの入射光を発電に寄与させることができる。したがって、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

本実施形態の太陽電池モジュール１０は、図６に示す第３の実施形態と同様に、例えば、第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂを積み重ねた後、太陽電池１間に反射部材９を配置して載せ、その後第２保護部材８を積み重ねることにより製造することができる。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、図９に示すように、反射面９ａ及び反射面９ｂを有する反射部材９が、第１の主面１ａ側の充填材層５ａ中に設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態の反射部材９は、互いに対向する反射面９ａ及び反射面９ｂを有している。このため、第１の保護部材７側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ａで反射し、第２の保護部材８側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ｂで反射して、これらの入射光を発電に寄与させることができる。したがって、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

本実施形態の太陽電池モジュール１０は、図７に示す第４の実施形態と同様に、例えば、第１の保護部材７の太陽電池１間の上に反射部材９を配置して載せ、その上に第１の主面１ａ側の充填材層５ａ等を積み重ねていくことにより製造することができる。

（第７の実施形態）
図１０は、第７の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、図１０に示すように、反射面９ａ及び反射面９ｂを有する反射部材９が、充填材層５中の太陽電池１に並ぶ位置に設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態の反射部材９は、互いに対向する反射面９ａ及び反射面９ｂを有している。このため、第１の保護部材７側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ａで反射し、第２の保護部材８側から太陽電池１間に入射した光を、反射面９ｂで反射して、これらの入射光を発電に寄与させることができる。したがって、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

本実施形態の太陽電池モジュール１０は、例えば、第１の主面１ａ側の充填材層５ａを積み重ねた後、その上に太陽電池１を配置するとともに、太陽電池１間に反射部材９を配置し、その上に第２の主面１ｂ側の充填材層５ｂ等を積み重ねてゆくことにより製造することができる。

（第８の実施形態）
図１１は、第８の実施形態を示す模式的断面図である。図１１に示すように、本実施形態では、図１に示す第１の実施形態と同様に、第２の保護部材８の外側に、反射部材９が設けられている。反射部材９は、互いに隣接する太陽電池１の間に配置されている。本実施形態の反射部材９は、反射面９ａと、その両側に設けられる反射面９ｃを有している。反射面９ａは、例えば凹凸面で構成されており、反射面９ｃは平面で構成されている。反射面９ａは、平面視において太陽電池１と重ならないように位置しており、反射面９ｃは、平面視において太陽電池１と重なるように位置している。このため、反射面９ｃは、図１１に点線で示す入射光３１のように、反射面９ａで反射することができない入射光３１を反射して、太陽電池１に入射させることができる。反射面９ｃは、このように入射角が大きい入射光を反射させるものであるので、平面で構成されていることが好ましい。但し、反射面９ｃは平面で構成されることに限定されるものではない。また、上述のように、反射面９ａは凹凸面で構成されることに限定されるものではない。

反射面９ｃは、平面視において太陽電池１と重なるように位置しているが、太陽電池１の周縁部には、一般に、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合が形成されていない無効領域が存在しているので、反射面９ｃを設けることにより集光効率が大幅に低下することはない。反射面９ｃは、上記無効領域と重なる範囲で設けることが好ましい。

本実施形態の太陽電池モジュール１０は、例えば、接着剤等で、反射部材９を第２の保護部材８に取り付けることにより製造することができる。

（反射部材の平面視における設置領域）
図１２は、反射部材を設けることができる領域を説明するための模式的平面図である。第１〜第８の実施形態においては、図３に示すｚ方向における反射部材の設置領域を変えたものを示している。図１２は、図２に示すｘ方向及びｙ方向における反射部材の設置領域を示す。図１２に示すように、太陽電池１間の領域としては、太陽電池ストリング１１内における太陽電池１間の領域Ｒ１と、太陽電池ストリング１１及び１２間での太陽電池１間の領域Ｒ２がある。領域Ｒ１は、太陽電池１の端面１ｃ間の領域である。領域Ｒ２は、太陽電池１の端面１ｄ間の領域である。領域Ｒ１に反射部材を設けると、バスバー電極３に近い領域に、反射部材で反射された光が入射する。これに対し、領域Ｒ２に反射部材を設けると、バスバー電極３から遠い領域に、反射部材で反射された光が入射する。バスバー電極３から遠い領域でキャリアが発生すると、バスバー電極３に近い領域でキャリアが発生した場合に比べ、キャリアの収集効率が悪くなる。このため、反射部材を設ける領域としては、領域Ｒ２よりも領域Ｒ１の方が好ましい。

第１〜第８の実施形態では、太陽電池１間の領域に反射部材を設けているが、この太陽電池１間の領域は、領域Ｒ１及び領域Ｒ２のいずれであってもよい。

領域Ｒ３は、第１の保護部材７の端部７ａまたは第２の保護部材８の端部８ａと、端部７ａまたは端部８ａと隣接する太陽電池１との間の領域である。領域Ｒ３に設ける反射部材については、第１０の実施形態として、以下に説明する。

領域Ｒ４は、４つの太陽電池１のコーナー部１ｅに囲まれる領域である。領域Ｒ４に設ける反射部材については、第１１の実施形態として、以下に説明する。

（第９の実施形態）
図１３は、第９の実施形態を示す模式的平面図である。本実施形態の反射部材９は、図１２に示す領域Ｒ１に設けられる反射部材である。反射部材９の反射面９ａは、凹凸面から形成されており、凹凸の山部及び谷部は、太陽電池１の端面１ｃと平行に延びるように形成されている。したがって、反射面９ａの凹凸は、その稜線が太陽電池１の端面１ｃと平行になるように形成されている。このような凹凸を反射面９ａに形成することにより、より多くの光が太陽電池１に入射するように反射させることができる。

本実施形態の反射部材９は、図１２に示す領域Ｒ２に設けてもよい。この場合、反射面９ａの凹凸は、その稜線が太陽電池１の端面１ｄと平行になるように形成される。

また、本実施形態の反射部材９は、第１〜第８の実施形態で示すいずれの設置領域にも設置することができるものである。

（第１０の実施形態）
図１４は、第１０の実施形態を示す模式的平面図である。図１５は、図１４に示すＢ−Ｂ線に沿う部分断面図である。本実施形態の反射部材９は、図１２に示す領域Ｒ３に設けられる反射部材である。反射部材９の反射面９ａは、凹凸を有している。その凹凸は、稜線が、第１の保護部材の端部７ａまたは第２の保護部材の端部８ａ、及び太陽電池１の端面と平行になるように形成されている。反射面９ａの凹凸は、図１５に示すように、垂直面９ｅと、凹凸の谷部に向かうにつれて垂直面９ｅに近づくように傾斜している傾斜面９ｄとを有している。図１５に示すように、入射光３１は、傾斜面９ｄで反射し、次に垂直面９ｅで太陽電池１に向かうように反射する。このため、反射部材９で反射した光のより多くを太陽電池１での発電に寄与させることができる。

第１〜第８の実施形態において、太陽電池１間の一方の太陽電池１の端部を、第１の保護部材の端部７ａまたは第２の保護部材の端部８ａに置き換えれば、本実施形態の反射部材９の設置領域とすることができる。

（第１１の実施形態）
図１６は、第１１の実施形態を示す模式的平面図である。本実施形態の反射部材９は、図１２に示す領域Ｒ４に設けられる反射部材である。図１６に示すように、反射部材９は、４つの太陽電池１のコーナー部１ｅに囲まれている。図１７は、本実施形態の反射部材９を太陽電池モジュール１０に取り付けた状態を示す断面図である。図１７に示すように、反射部材９の反射面９ａには、凹凸が形成されている。反射部材９は、第２の保護部材８の外側にキャップ部材２８を取り付け、キャップ部材２８の底部２８ａに接着剤等で固定されている。キャップ部材２８は、フランジ部２８ｂを接着剤等で第２の保護部材８に取り付けることにより固定されている。したがって、本実施形態の反射部材９は、第２の保護部材８から離間して設けられている。

本実施形態の反射部材９を設けることにより、４つの太陽電池１のコーナー部１ｅに囲まれる領域Ｒ４に入射した入射光３１を、反射部材９の反射面９ａで反射して、太陽電池１に反射光３２として入射させることができる。これにより、太陽電池モジュール１０の出力特性をさらに改善することができる。

上記各実施形態の太陽電池１は、結晶シリコンとアモルファスシリコンのヘテロ接合を有する太陽電池に限定されるものではなく、両面受光型の太陽電池であればよい。

１…太陽電池
１ａ…第１の主面
１ｂ…第２の主面
１ｃ，１ｄ…太陽電池の端面
１ｅ…太陽電池のコーナー部
２…フィンガー電極
３…バスバー電極
４…タブ配線
５…充填材層
５ａ…第１の主面側の充填材層
５ｂ…第２の主面側の充填材層
７…第１の保護部材
７ａ…第１の保護部材の端部
８…第２の保護部材
８ａ…第２の保護部材の端部
９…反射部材
９ａ，９ｂ，９ｃ…反射部材の反射面
９ｄ…傾斜面
９ｅ…垂直面
１０…太陽電池モジュール
１１〜１６…太陽電池ストリング
２１〜２７…渡り配線
２８…キャップ部材
２８ａ…底部
２８ｂ…フランジ部
３１…入射光
３２…反射光

Claims (4)

1. 第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面及び前記第２の主面から入射した光を受けて発電する複数の太陽電池と、
   前記複数の太陽電池の前記第１の主面側に設けられる第１の保護部材と、
   前記複数の太陽電池の前記第２の主面側に設けられる第２の保護部材と、
   前記第１の保護部材と前記第２の保護部材との間に設けられ、前記複数の太陽電池を封止するための充填材層と、
   前記複数の太陽電池が配置されていない領域のみに設けられ、前記第１の主面または前記第２の主面から入射した光を反射するための反射部材と、を備え、
   前記第１の保護部材と前記第２の保護部材はいずれも透光性部材であり、
   前記第１の保護部材は、前記充填材層に接する第１主面と、前記第１主面の反対の面である第２主面とを有し、
   前記第２の保護部材は、前記充填材層に接する第１主面と、前記第１主面の反対の面である第２主面とを有し、
   前記反射部材が、２つの前記太陽電池に挟まれる領域のみに設けられ、かつ、前記第１の保護部材または前記第２の保護部材に接触するように前記第１の保護部材の前記第２主面または前記第２の保護部材の前記第２主面に設けられており、
   前記反射部材には、入射光を反射する金属層が設けられている、太陽電池モジュール。
2. 前記反射部材が、表面に凹凸を有しており、該凹凸で入射光を反射する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記反射部材が、白色顔料を含む部材から形成されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記反射部材が、４つの前記太陽電池のコーナー部に囲まれる領域に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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