JP7064646B1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、太陽電池モジュールの平面図である。本願において、Z方向は、太陽電池モジュール1の厚さ方向である。X方向およびY方向は、Z方向に直交する方向であり、相互に直交する。太陽電池モジュール1は、複数のタンデム型の太陽電池素子10を有する。複数の太陽電池素子10は、X方向およびY方向に並んで配置される。
トップセル20は、ペロブスカイト半導体を含む第1光活性層22を有する。ボトムセル25は、シリコンを含む第2光活性層27を有する。光活性層22,27は、入射した光によって励起され、電子または正孔を発生させる。太陽電池素子10は、トップセル20およびボトムセル25が中間電極15により直列に接続されたタンデム型の太陽電池素子10である。太陽電池素子10で発生した電子または正孔は、第1電極11または第2電極19から取り出される。
第1光活性層22は、ペロブスカイト構造を少なくとも一部に有するものである。ペロブスカイト構造は、結晶構造のひとつであり、ペロブスカイトと同じ結晶構造である。典型的には、ペロブスカイト構造は、イオンA、BおよびXからなり、下記一般式(1)で表される。
ABX3 ・・・ (1)
Aとして、CH3NH3 +などの1級アンモニウムイオンが利用可能である。Bとして、Pb2+またはSn2+などの2価の金属イオンが利用可能である。Xとして、Cl-、Br-またはI-などのハロゲンイオンが利用可能である。
第2光活性層27は、シリコンを含む。具体的には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ヘテロ接合型シリコンなどの結晶シリコンを含む結晶シリコン、またはアモルファスシリコンを含む薄膜シリコンなどが挙げられる。シリコンは、シリコンウエハーから切り出した薄膜であってもよい。シリコンウエハーとしては、リンなどをドープしたn型シリコン結晶、またはボロンなどをドープしたp型シリコン結晶が利用可能である。第2光活性層27の厚さは、100~300μmであることが好ましい。
図1に示されるように、金属電極12は、太線部12gおよび細線部12hを有する。太線部12gは、直線状に伸びる。図1の例では、Y方向に伸びる2本の太線部12gが、X方向に隙間をおいて配置される。2本の太線部12gにより、太陽電池素子10がX方向に略3等分される。太線部12gの幅は、10~1000μmであることが好ましい。細線部12hの幅は、太線部12gより小さい。細線部12hは、直線状に伸びる。図1の例では、X方向に伸びる多数の細線部12hが、Y方向に隙間をおいて配置される。細線部12hは、2本の太線部12gの間および太線部12gと太陽電池素子10の周縁部との間に配置される。太線部12gと細線部12hとの組み合わせにより、第1電極11は、集電効率および光透過性を両立させる。
中間透明電極16は、トップセル20とボトムセル25とを隔絶しながら電気的に連結する機能を有する。中間透明電極16は、トップセル20で吸収されなかった光をボトムセル25へ導く機能を有する。中間透明電極16の材料は、第1透明電極13と同様に、透明または半透明の導電性を有する材料から選択することができる。中間透明電極16の厚さは、5~70nmであることが好ましい。
接続部材30は、銅、アルミニウム、銀、金などの導電性を有する金属材料で形成される。接続部材30には、クロムメッキが施されてもよく、はんだ層が形成されてもよい。接続部材30は、断面が一定の線材を折り曲げて形成される。接続部材30は、第1太陽電池素子10Aの第1電極11と第2太陽電池素子10Bの第2電極19とを接続する。接続部材30は、第1接続部31、中間部33および第2接続部35を有する。第1接続部31、中間部33および第2接続部35は、いずれも直線状である。
封止材4は、エチレン酢酸ビニル(EVA)などの、電気絶縁性を有する透明な樹脂材料で形成される。封止材4は、第1太陽電池素子10Aおよび第2太陽電池素子10Bを含む複数の太陽電池素子10、並びに接続部材30の全体を覆う。
第2透明板2bは、ガラス等の透明な板材である。第2透明板2bは、太陽電池モジュール1の-S方向の端部に配置される。太陽電池モジュール1が-S方向からの入射光を利用しない場合には、第2透明板2bがなくてもよい。この場合に、太陽電池モジュール1は、第2透明板2bに代えて、非透明板を有してもよい。
第1部分41は、第1太陽電池素子10Aの第1電極11と接続部材30の第1接続部31との間の、第2太陽電池素子10B側(-Y方向)の端部に配置される。第1電極11と第1接続部31との間は、第1部分41が配置されない領域において電気的に接続され、第1部分41が配置される領域において電気的に絶縁される。
第1部分41は、第1接続部31の屈曲部32側の端部に配置される。屈曲部32の形成によりトップセル20の一部が圧潰しても、第1部分41が、接続部材30とボトムセル25との間に介在する。第1部分41により、接続部材30とボトムセル25との短絡が抑制される。したがって、太陽電池モジュール1の発電性能の低下が抑制される。
屈曲部32の形成によりトップセル20の一部が圧潰しても、第1部分41に加えて第2部分42が、接続部材30とボトムセル25との間に介在する。接続部材30とボトムセル25との短絡が抑制され易くなり、太陽電池モジュール1の発電性能の低下が抑制される。
第2部分42の-S方向の端部は、中間電極15およびボトムセル25の側面の一部を覆う。トップセル20の一部が圧潰しても、第2部分42が、接続部材30とボトムセル25との間に介在し易くなる。接続部材30とボトムセル25との短絡が抑制され、太陽電池モジュール1の発電性能の低下が抑制される。
これにより、シールド部材40の取り扱いが容易になる。
封止材4および第1透明板2aにより、第1太陽電池素子10A、第2太陽電池素子10Bおよび接続部材30が保護される。封止材4により、部材間の短絡が抑制される。太陽電池モジュール1の+S方向から、第1透明板2aを透過して、太陽電池素子10に光が入射する。
第2透明板2bにより、第1太陽電池素子10A、第2太陽電池素子10Bおよび接続部材30が保護される。太陽電池モジュール1の-S方向から、第2透明板2bを透過して、太陽電池素子10に光が入射する。
フレーム6により、太陽電池モジュール1の内部への水または空気などの浸入が抑制される。
Claims (6)
- 並んで配置された第1太陽電池素子および第2太陽電池素子と、
前記第1太陽電池素子の第1電極と前記第2太陽電池素子の第2電極とを電気的に接続する接続部材と、を有し、
前記第1太陽電池素子および前記第2太陽電池素子は、ペロブスカイト半導体を含む第1セルおよびシリコンを含む第2セルを有し、
前記第1セルおよび前記第2セルは、前記第1太陽電池素子および前記第2太陽電池素子の厚さ方向に並んで配置されて、電気的に直列接続され、
前記第1電極は、前記厚さ方向において前記第1セルが配置される第1方向の端部に配置され、
前記第2電極は、前記厚さ方向において前記第2セルが配置される第2方向の端部に配置され、
電気絶縁性材料からなり、前記第1太陽電池素子の前記第1電極における前記第2太陽電池素子側の端部と前記接続部材との間に配置されるシールド部材を有し、
前記シールド部材の前記第2方向の端部は、前記第2セルの前記第1方向の端部より前記第2方向に配置され、前記第2セルの側面の一部のみを覆う、
太陽電池モジュール。 - 並んで配置された第1太陽電池素子および第2太陽電池素子と、
前記第1太陽電池素子の第1電極と前記第2太陽電池素子の第2電極とを電気的に接続する接続部材と、を有し、
前記第1太陽電池素子および前記第2太陽電池素子は、ペロブスカイト半導体を含む第1セルおよびシリコンを含む第2セルを有し、
前記第1セルおよび前記第2セルは、前記第1太陽電池素子および前記第2太陽電池素子の厚さ方向に並んで配置されて、電気的に直列接続され、
前記第1電極は、前記厚さ方向において前記第1セルが配置される第1方向の端部に配置され、
前記第2電極は、前記厚さ方向において前記第2セルが配置される第2方向の端部に配置され、
電気絶縁性材料からなり、前記第1太陽電池素子の前記第1電極における前記第2太陽電池素子側の端部と前記接続部材との間に配置されるシールド部材を有し、
前記シールド部材は、前記接続部材に固着されている、
太陽電池モジュール。 - 前記接続部材は、前記第1太陽電池素子の前記第1電極に沿って伸びる第1接続部と、前記第1太陽電池素子と前記第2太陽電池素子との間に配置される中間部と、前記第1接続部と前記中間部との間に配置される屈曲部と、を有し、
前記シールド部材は、前記屈曲部の内側に配置される、
請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。 - 電気絶縁性材料からなり、前記第1太陽電池素子、前記第2太陽電池素子および前記接続部材を覆う封止材と、
前記封止材の前記第1方向の端部に配置された第1透明板と、を有する、
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。 - 前記封止材の前記第2方向の端部に配置された第2透明板と、を有する、
請求項4に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1透明板、前記第2透明板および前記封止材の周囲に配置されるフレームを有する、
請求項5に記載の太陽電池モジュール。
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