JP6740675B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
通常、太陽電池モジュールは大きな起電力を得るために、各太陽電池セルが直列接続された太陽電池セルユニットが、更に並列接続された構造を有する。このような太陽電池モジュールは、使用中に受光面の一部に様々な要因によって影が生じた際に、影の部分のセルが直列接続された方向と逆方向に接続されたダイオードとして振る舞い、大きな抵抗値を示す。そのため、直列接続方向の電流が抑制され出力が大幅に低下することになる。さらには、影が生じた太陽電池セルは、過大な逆バイアス電圧負荷がかかることにより局所的に熱が発生し(ホットスポット)、その結果、該太陽電池セルに不可逆的な欠陥が発生する場合がある。
(1)少なくとも一対の電極と、該一対の電極間に発電層を有する太陽電池セルが複数直列に接続されてなる太陽電池モジュールであって、
少なくとも一つの太陽電池セルにおける一方の電極と、該太陽電池セルと直列に接続された複数の太陽電池セルのうち、該太陽電池セルと隣接しない太陽電池セルの他方の電極とが、順方向にダイオード接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
(2)前記順方向にダイオード接続された一方の電極と他方の電極とが、直列接続方向の奇数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極、又は偶数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極である、(1)に記載の太陽電池モジュール。
(3)前記一方の電極の少なくとも一部が太陽電池セルの直列接続方向に延伸することにより、前記一方の電極が前記他方の電極と順方向にダイオード接続される(1)または(2)に記載の太陽電池モジュール。
(4)前記一方の電極の一部及び/又は前記他方の電極の一部は、太陽電池セルの直列接続方向に対する垂線方向端部において太陽電池セルの直列接続方向に延伸する、(3)に記載の太陽電池モジュール。
(5)有機薄膜太陽電池モジュールである、(1)から(4)のいずれかに記載の、太陽電池モジュール。
また、本発明の説明において図面を用いるが、用いる図面はいずれも本発明の具体的実施形態に係る太陽電池モジュールの構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、図面を用いた説明に用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することができる。
集電線の材料としては、金属や合金などが挙げられ、中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましく、銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、集電線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。集電線の形状と
しては、例えば、平角線、箔、平板、ワイヤ状等が挙げられるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。また、集電線を電気取出端子として使用することができるため、平板状であることがより好ましい。
に好ましい。一方、2000μm以下であることが好ましく、1600μm以下であることがより好ましく、1000μm以下であることが更に好ましい。封止層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。
なお、表面保護層の受光面側に更に表面保護シートを有してもよいが、薄膜太陽電池モジュールが屋外に配置されない場合には、表面保護シートはなくてもよい。
例えば、表面保護層に例示した樹脂以外の樹脂、金属箔、樹脂中に繊維等を分散させたフィルム、または樹脂含浸された織布または不織布等、ガラスを用いることができる。
また、表面保護層と裏面保護層とは同一の材料、厚さであることが好ましい。製造過程における加熱や、薄膜太陽電池モジュールを使用する際の太陽光等により熱膨張するが、その際に生じる応力を相殺して、薄膜太陽電池モジュールの変形を抑制することができる。
加えて、表面保護層及び/又は裏面保護層が、剛性を有する材料からなると、薄膜太陽電池モジュールがたわみづらい点で好ましい。剛性を有する材料としては、ガラス、ポリカーボネート等の透明樹脂、アルミニウム、木材、ポリ塩化ビニル等があげられ、上記の透光性をも満たす点で、ガラス及び透明樹脂が好ましい。
る。
太陽電池セルユニット200は、下部電極22、発電層23(図3では図示せず)、上部電極24を有し、各太陽電池セル20a、20b、20c、20dは、直列に接続されている。また、上述の通り、下部電極22と上部電極24の間には発電層があるが、電極接続部25は、発電層がパターニングにより取り除かれている部分であり、下部電極22と上部電極24が直接接続されている部分である。なお、図3に示す太陽電池セルユニットは、上部電極をアノードとし、下部電極をカソードとした場合の態様を示している。
太陽電池セル20aにおいて上部電極24は、電極の一端(図中下端、すなわち太陽電池セルの直列接続方向に対する垂線方向端部)が、太陽電池セルの直列接続方向(図中左方向)に延伸しており、太陽電池セル20aの上部電極24は、電極接続部25を介することなく発電層23(図3では図示せず)を介して、太陽電池セル20cの下部電極と重なっている。このような構成とすることにより、太陽電池セル20aの上部電極と、太陽電池セル20cの下部電極との間で、電極接続部25を形成することなくダイオード接続部分26が形成されることになる。このように、太陽電池セルの一方の電極の一部を、直列方向の隣接しない太陽電池セルの他方の電極の一部まで延伸させることにより、当該太陽電池セルと、直列方向の隣接しない太陽電池セルと、が順方向にダイオード接続させた構成となるため、太陽電池セルに影が生じた場合の太陽電池モジュールの出力低下、及びホットスポットによる太陽電池セルの欠陥発生を防止することができる。特に、当該構成であれば、別途、バイパスダイオード群を設ける必要がなくなる。そのため、当該バイパスダイオード群形成のためのパターニングの追加工程が不要となる。
なお、影が生じた太陽電池セルに流入する電流を、他のセルに流すことができればよいことから、該太陽電池セルの一方の電極と、該太陽電池セルと直列接続方向の隣接しない太陽電池セルの他方の電極との順方向のダイオード接続は、例えば1つ飛ばしの太陽電池セルとの接続であってよく、2つ飛ばしの太陽電池セルとの接続であってよく、3つ飛ばしの太陽電池セルとの接続であってよい。なお、影発生による太陽電池モジュールの出力低下と、欠陥発生の可能性を最小にするために、直列接続方向の奇数番目の位置関係、又は偶数番目の位置関係にある太陽電池セルどうしの電極をダイオード接続することが好ましい。すなわち、前記順方向にダイオード接続された一方の電極と他方の電極とが、直列接続方向の奇数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極、又は偶数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極であることが好ましい。
なお、延伸させる電極は本実施形態では上部電極であるが、影が生じたセルに流入す
る電流を他のセルに流すことができればよいことから、下部電極の一部を延伸させてダイオードを形成してもよい。すなわち、少なくとも一つの太陽電池セルにおける一方の電極と、該太陽電池と直列に接続された複数の太陽電池セルのうち、該太陽電池セルと隣接しない太陽電池セルの他方の電極とが、順方向にダイオード接続されていればよい。また、当該一方の電極の少なくとも一部が、太陽電池セルの直列接続方向に延伸することにより、前記一方の電極が前記他方の電極と順方向にダイオード接続された構造を有してもよい。
より電流のパスが形成される。そのため、太陽電池モジュールの出力低下、及びホットスポットの抑制につながる。
一方で上部電極34は、図8(b)に示すように、その一部(図中上端又は下端)が、太陽電池セルの直列方向(図中左方向)に向かって延伸した形状を有する。なお、図面を解りやすくするため、セル30dの上部電極は図示しない。
下部電極32及び上部電極34がこのような形状を有することで、図8(a)に示すように、太陽電池セル30bに影Sが生じた場合、太陽電池セル30bは、影Sが生じていない通常の電流の流れる方向と逆方向(図中矢印の方向)に直列接続されたダイオードとして振る舞う。しかしながら本実施形態においては、太陽電池セル30aのアノードである上部電極34はその一部(図中下端)が太陽電池セル30c方向に延伸され、かつ、太陽電池セル30cのカソードである下部電極は、その一部(図中下端)が太陽電池セル30a方向に延伸され、太陽電池セル30aの上部電極と太陽電池セル30cの下部電極とが電極接続部を形成せず順方向にダイオード接続された構成となっている(図7(c)中に示す順方向のダイオード接続部分36)。そのため、図8(b)に示すように、太陽電池セル30aの上部電極の電流は図中の一点鎖線に示す流れによって太陽電池セル30cに向かい、太陽電池セル30aの上部電極と太陽電池セル30cの下部電極との順方向のダイオード接続により電流のパスが形成される。そのため、太陽電池セル30bに影が生じても、太陽電池モジュールの出力低下、及びホットスポットの抑制につながる。
10a、10b、10c 太陽電池セル
20a、20b、20c 太陽電池セル
20a、20b、20c、30d 太陽電池セル
11 太陽電池素子基板
12、22、32 下部電極
13 発電層
14、24、34 上部電極
15、25、35 電極接続部
26、36 ダイオード接続部分
S 影
Claims (4)
- 少なくとも一対の電極と、該一対の電極間に発電層を有する太陽電池セルが複数直列に接続されてなる太陽電池モジュールであって、
少なくとも一つの太陽電池セルにおける一方の電極は、該太陽電池セルと直列接続方向に接続された複数の太陽電池セルのうち、該太陽電池セルと隣接しない太陽電池セルの他方の電極と、順方向にダイオード接続されており、
前記一方の電極の少なくとも一部が、太陽電池セルの直列接続方向に延伸することにより、前記一方の電極が前記他方の電極と順方向にダイオード接続される、太陽電池モジュール。 - 前記順方向にダイオード接続された一方の電極と他方の電極とが、直列接続方向の奇数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極、又は偶数番目の位置関係にある太陽電池セルを構成する電極である、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記一方の電極の一部及び/又は前記他方の電極の一部は、太陽電池セルの直列接続方向に対する垂線方向端部において太陽電池セルの直列接続方向に延伸する、請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。
- 有機薄膜太陽電池モジュールである、請求項1から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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