JPH0221670A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽電池モジュール枠およびその枠を使用した
太陽電池モジュールに関するものである。

特にＣｄＳ／ＧｄＴｅもしくはＣｄＳ／Ｃｕ１ｎＳｅ２
系についての有用な枠とモジュールに係る。

従来の技術 太陽電池モジュールは、その開発にかなシの歴史を経て
きており、現在では各種の素子から構成されるようにな
っている。従ってその太陽電池素子に応じて、それに応
じたモジュール構造が必要になっている。

従来の太陽電池モジュールは単結晶もしくは多結晶シリ
コン太陽電池素子等結晶型太陽電池素子の使用を前提に
して開発されたものが多く、■−■族化合物半導体太陽
電池素子や■−■族／ｌ−１−４１族化合物半導体太陽
電池素子等の薄膜型太陽電池素子については、それらに
特有のモジュールを開発する必要が生じている。

特に■−■族化合物半導体太陽電池のうちのＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ系太陽電池、およびｌｌ−４１族／■■−■族化
合物半導体太陽電池のうちのＣｄＳ／ＣｕＩｎ５ａ２系
太陽電池については、その太陽電池が特有の挙動を示す
ため、特別のモジュール構造をもたせる必要が生じてい
る。すなわちＣｄＳ／ｃａ’ｒｅ系太陽電池モジュール
を例にとって述べると、例えば、第６図に示されるよう
な構造のものが発明されている（特開昭６２−１３２３
７１号公報）。

これはＣｄＳ／ＣｄＴθの接合を光起電力部分として含
む太陽電池モジュール内部に酸素放出物を封入したもの
である。酸素放出物を封入したモジュールとしては、そ
の後特願昭６２−１１７３２９号の太陽電池モジュール
、特願昭６３−２９２２６　号の太陽電池モジュール、
特願昭６３−７２４５２号の太陽電池モジュールなどが
提案された。これらの太陽電池モジュールに共通してい
ることは、その断面図からも明らかなように、太陽電池
素子の中央近辺に酸素放出剤、もしくは酸素放出剤と空
気が封入されているために、周辺部が中央部よシ厚さが
薄くなっている。そして、これらには第７図に示すよう
に、断面がコ字型の枠を、縁どり的に付けて太陽電池モ
ジュールを完成している。

断面がコ字型の枠取外の太陽電池モジュールの枠体に関
して言えば、例えば第８図、第９図に示されるようなも
のが発明されている（特開昭６３−９１６０号公報）。

これは周辺に溝をもつ箱の中に、ガラス基板の片面上に
形成された太陽電池素子をガラス基板を上側にして収め
、このガラス基板周辺と上記箱の縁部分とにまたがって
封止剤を配設し、さらに上記箱の周辺溝にかん合する足
を有した断面が２字型の型材（以後Ｆ型枠と云う）を、
前記封止剤を圧迫しながら、その足を溝の中にはめこむ
ことによって固定したものである。

発明が解決しようとする課題 従来の太陽電池モジュールでは上記第７図のようにガラ
ス基板２．樹脂層５３．裏面保護膜１７などの端面と、
断面がコ字型の枠すなわち溝型枠６６との間に封止剤６
７がつめこまれている。そしてモジュールを製造するに
は、あらかじめ溝型枠６ｅの溝の中に封止剤５７をはめ
こむか流しこんでおき、それを上記端面に当てがい、溝
型枠６６を太陽電池を縁どり的にかこむ方向に奇せて固
定する。この時封止剤５７は上記端面と溝型枠６６の間
ではさまれる形になシ、その余分の樹脂はすき間を流れ
て、はみ出し樹脂６了ａとなる。封止剤５７としては上
記工程時に容易に変形し、流動する材質のものが選ばれ
る。

このような封止剤５了としてはシリコン系の樹脂とかブ
チルゴム系の樹脂が使用される例が多い。

ところで、シリコン系の樹脂の場合は使用時に流動性が
よく、時間の経過とともにゲル化し流動性が消失してい
くのが例であるが、その流動性の故に従来の構造のモジ
ュールでははみ出し樹脂５７ａが必ず形成される。しか
もこれが太陽電池モジュールの外観をそこない、商品価
値をおとす。

またそれが製造過程の中で拡散し、ガラス基板２の上に
広がると一層問題が大きい。このはみ出し樹脂６７ａの
除去はきわめて困難で、工数が大きくなる欠点をもって
いる。

ブチルゴム系の樹脂の場合はシリコン系の樹脂の場合と
は異なυ温度変化に応じて流動性は変化するが、時間の
経過とともにゲル化することはなく、従って流動性が消
失することもない。しかし、溝型枠６６を、それによっ
てガラス基板２．樹脂層６３．裏面保護膜５６の端面に
強く接着することは困難である。従って、溝型枠６６は
、その四隅で、ビス、ねじ等によシしっかシと固定する
必要がある。

この固定のためには溝型枠５６の形を複雑にしたり、枠
材を厚くしたり、特別な切削加工を必要にしたりする。

これらすべては工数アップと加工賃の増加をまねき、太
陽電池モジュールの価格を上昇させてしまうという欠点
をもっている。

一方、上記特開昭６２−１３２３７１号公報。

特願昭６２−１１７３２９号公報、同６３−２９２２６
号等に示されている太陽電池モジュール、すなわち太陽
電池素子の中央近辺に酸素放出剤もしくは空気が封入さ
れ、周辺部が中央部よシ薄い太陽電池モジュールを、箱
状の枠体（以下、下枠と称する）もしくは上記特開昭６
３−９１６０号公報に示されている周辺に溝をもつ箱（
以下溝付き下枠と称する）にガラス基板２を上にして収
めた時、下枠の下辺の隅に大きなすき間が生ずる。

このすき間を封止剤で埋めようとすると、かなシ大量の
封止剤が必要となる難点をもっていた。

さらに、通常の箱状の下枠に、ガラス基板２を上にして
太陽電池部を収めると、その下枠側面内側とガラス基板
側面とのすき間が狭く、その部分への封止剤の充填が不
足し、水の侵入を防止する効果が小さくなるという難点
も残されていた。下枠の上に以下に述べる額縁状の上枠
を押しつけると、厚さが薄くなり、防止効果はさらに減
少するという難点もあった。

課題を解決するだめの手段 本発明は箱状の枠体（以下、下枠と称する）の底の四方
の辺に階段状の出っはシを設けたものである。

また、その出っはシと側壁の会う部分に封止剤溜まり用
の溝を設けることも好ましい。

さらに下枠の側壁内側の上端に封止剤溜まシ用の凹（へ
こ）みを設けたシ、下枠の底の隅に孔をあけることも意
図したものである。

作用 このような構成で出っばりが、周辺部が中央部より薄く
なっている部分を補う形になシ、必要以上の封止剤の塗
布を節約させる。

また側壁とその出っばりの会う部分に設けられた溝は封
止剤を一定以上の厚さに保つことを可能にし）水の太陽
電池端面への接近を防止する作用を強める。

さらに下枠の側壁内側の上端に設けられた凹みは、ガラ
ス基板の端面に沿って封止剤を一定以上の厚さに保つこ
とＫよって、上記封止剤のガラス基板への接着を強固に
し、それより下部への水分や水そのものの接近を防止す
る。孔は空気の出入を可能に、空間に入った水を外に出
す通路として作用する。

実施例 次に本発明を実施例によシ説明する。

実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例を示す太陽電池モジュー
ルの要部断面図である。

ＣｄＳ／ＣｄＴθ系太陽電池素子１はガラス基板２の上
（第１図では下）に、周辺余白８を残して直接形成され
ている。このＣｄ　ＳｉＣ；　ｄ　Ｔθ系太陽電池素子
１は、素子被覆樹脂３によりその裏面全面を被覆されて
いる。バックシート７は熱可塑性樹脂層４、ｋｌ箔５、
ムｌ箔保護樹脂層６が重ね合わされて形成されたもので
あるが、その全体で太陽電池素子１を被覆している。ガ
ラス基板２とバックシート７の中間には酸素放出物１０
と空気ＪＷｔ９が内包されている。バックシート７の周
辺はガラス基板２の周辺に熱圧着法によシ接着しである
ため、その構成要素の中の熱可塑性樹脂層４は、その部
分では非常に薄くなっている。

Ｇ　ｄ　ＳｉＣｄ　Ｔθ系太陽電池素子１は、ここでは
、無アルカリのほうけい酸ガラス基板２上にＣｄＳ膜、
ついでムｇ−４ｎ電極部を除いたＣｄＳ　　膜上にＣｄ
Ｔθ膜、さらにＣｄＴｅ膜上にＣ膜、そしてＣ膜上にＡ
ｇ電極が形成されたものである。またＣｄＴθ膜等のな
い部分にＡｇ−Ｉｎ電極が形成されたものである。

そして最後にそれら全体はシリコン樹脂でカバーされて
いる。

熱可塑性樹脂層４には酸無水物を共重合して変性したポ
リオレフィンを用いた。モジュール製作にあたっては外
面をＰＥＴ樹脂でおおった人ｌ箔にあらかじめ変性した
ポリエチレン層を積層した三層膜のバックシート７を作
っておき、外周部のそれに温度と圧力を加えてガラス基
板２に接着した。こうして製作するとバックシート７は
、ガラス基板２の外周部分によく接着した。

上記のように作成した太陽電池部は周辺は薄く、その他
は厚くなっている。特に酸素放出物１０と空気層９の容
量を大きくすれば、より一層中ぶくれ状のものになって
くる。

この太陽電池部の全体は、側壁２０．底２１より成る箱
状の下枠２２の中に収められている。下枠２２の底２１
０四方の辺に階段状の出っはシ２３が設けられておシ、
その上面には封止剤２５ａを介して太陽電池部の周辺が
載っている。換言すれば太陽電池部の周辺を出っはシ２
３が支える形になっておシ、周辺を封止剤２５ａが覆っ
ている。

ガラス基板２の上面と下枠２２の側壁２０の上端面は、
はぼ同一の面になるように設計されている。

側壁２０とガラス基板２の端面のすき間２４には、封止
剤２５ｂが設けられている。太陽電池部が下枠２２に収
められて、すき間２４の上に封止剤２６ｂを載せた後、
横断面がＬ字状の上枠３ｏが自てられる。この際上枠３
０の上側部３２が、ガラス基板２の方に押さえつけられ
るので、流動性の封止剤２５ｂは左右に広がって薄くな
る。上枠３ｏの側面部３１は、その突起３１ａによって
、下枠２２の側壁２０より内側にくいこみ側壁２゜をか
かえこむような形になっている。封止剤２５ｂにはシリ
コン樹脂を使用した。

上枠３ｏと下枠２２は同じ材料であってもいいし、違っ
てでもいい。ただし、上枠は射光（候）性のある、しか
もある程度、弾力性のある材料で形成する必要がある。

この構造で太陽電池モジュールを形成すると、出っばり
２３が、欠落している従来の下枠よりも封止剤２５＆を
、大量に節約することができる。

この出っはシ２３が太陽電池部の周辺を支えるので、空
間４ｏを作る。

実施例２ 第２図に本発明の第２の実施例の太陽電池モジュールの
要部断面図を示す。出っばり２３と側壁２０の会う部分
に封止削性まシ用の溝２３２Ｌを設け、側壁２０の下端
側部に突起３１ａを収めるだめのくぼみ２３ｂが設けら
れている外は、実施例１とほぼ同じである。溝２３ａを
明示するために、第２図では封止剤２５ａは省略した図
面となっている。

この構造ではバックシートの構成要素であるＡ［箔の端
面が、封止剤２６＆が厚くなる分だけ水分からよく保護
される効果がある。

なお、封止剤２５ａには、シリコン樹脂を使用した。

実施例３ 第３図は本発明の第３の実施例の太陽電池モジュールの
要部断面図を示す。この構造では、下枠２２の側壁２０
の内側の上端に封止削性まシ用の凹み２０２Ｌが設けら
れている以外は、実施例１とほぼ同様である。凹み２０
ａを明示するために第３図では封止剤２５ｂは省略した
図面となっている。

この構造では、凹み２０ａに封止剤２５ｂがよく流れ込
み、ガラス基板２の端面と封止剤２６ｂとの接触面積が
増大するため、接着が強固になり、それより下部への水
分や水そのものの接近を防止する効果が強くなる。また
信頼性が向上する。

実施例４ 第４図に本発明の第４の実施例の太陽電池モジュールの
要部断面図を示す。実施例４では下枠２２の底２１の隅
、特に、太陽電池モジュールを傾けて設置した時下方に
位置する隅に、孔２１ａが設けられている外は実施例２
ないし３とほぼ同様である。

下枠２２が孔のない箱状である時、封止剤２６ａ。

２６ｂによシ空間４ｏが密閉されてしまい、空気の逃げ
道がない。実施例４の構造では孔２１＆により空気の逃
げ道が作られる。太陽電池部に太陽光が当たると温度上
昇が起こシ、空気層９の空気が膨脹してバックシートが
ふくらむのみならず、空間４ｏの空気も膨脹する。孔２
１ａが設けられていないと、これら空気の膨脹によって
力がかかシ、ヒートサイクルによって封止剤２５ａ　、
２ｓｂの接着の信頼性の低下が速まるが、この孔２１１
Ｌを設けることによって、力がかからなくなり信頼性の
低下を抑制することができる。

また、何らかの原因で、空間４ｏ内に水が侵入した場合
でも、それを逃す通路としても機能する。

実施例６ 第５図に本発明の第６の実施例の太陽電池モジュールの
要部断面図を示す。実施例５では太陽電池部を縁どり的
にかこむ額縁状の上枠３０の上側部３２に垂れ３２ａが
設けられている以外は、実施例４とほぼ同じである。

従来の上枠３ｏの上側部３２の下面はフラットであった
が、第６図に示すように上側部３２の下面を少し下方に
わん曲させて、垂れ３２２Ｌを設けることにより、封止
剤２５ｂを載せて後、上枠３ｏをはめこみ、上側部３２
をガラス基板２に押しつけても、封止剤２５ｂが上側部
３２からはみ出すことが少く、太陽電池モジュールを作
り易くなった。さらに、従来では上側部３２が、成形時
に残った内部歪によってとかく上方にめくれて、ガラス
基板２との間にすき間をつくることがあったが、そのよ
うなめくれができなくなった。このめくれがあると、そ
の部分に土はこシかたまり、それが太陽電池の発電部分
を８蔭にし、出力を低下させることがあったが、それが
なくなった。また、すき間が生じないので、その部分に
水がこもることも少くなった。

発明の効果 以上実施例の中で詳述したように、出っばυ２３を設け
ることにより、封止剤２５２Ｌの使用量を大幅に減らせ
る効果がある。また、この出つばシ２３を設けることに
より、この出っはシ２３が、太陽電池部を実質上、下か
ら支える構造となり、空間４０を生じさせる効果がある
。この空間４゜は、以下に述べる孔２１ａの効果とあい
まって、温度変化等によって生じるバックシート７の変
形。

変位を吸収する効果がある。もし出っはシ２３がない、
従来の箱型の下枠に太陽電池部を収めると、当然のこと
ながら、その時の気温で保たれた状態で、バックシート
７の底部と下枠の底が接触する形で太陽電池モジュール
が完成する。その後温度上昇があると、空気層９や空間
４ｏの体積が膨脹し、バックシート７は外側にふくらみ
太陽電池部を強く上に持ち上げる力が働くことになる。

この力は太陽電池モジュールの各所に様々な力を加える
ことになシ、太陽電池モジュールの信頼性を低下させる
要因として機能する。

要するに、出っばυ２３は封止剤２５＆を節約させる効
果と、空間４０をつくり、その空間４゜が果す機能を通
して、太陽電池モジュールの信頼性低下を抑える効果が
ある。

なお出っはシ２３の形状は、様々な形状をとシ得ること
を付言しておく。

出っばり２３の上部に溝２３ａを設けることにより封止
剤が厚くできるのでバックシート７の端面をよシよく保
護する効果がある。そして、この溝に、例えばシリコン
樹脂を流し、その上に太陽電池部を置けばよいので、作
り易く、工数を下げる効果もある。

凹み２ｏｌＬを設けることにより、側壁２ｏとガラス基
板２の端面の間のすき間に封止剤２５ｂがよく、容易に
流れ込み、封止剤が溜まり、その封止剤２５ｂがガラス
基板２の端面と広い面積で接触ないし接着するため゛、
接着が強固になり、それより下部への水分や水の侵入を
防止する効果が強くなる。また信頼性が向上する。この
部分から水分、水が侵入しないと、バックシート７の端
面近辺への水、ガス等の侵入がなくなり、耐湿性能とそ
の信頼性が各段に高まる効果がある。

なお付随的な効果としてノズルの先端から封止剤２５ｂ
を出して載せる時、ノズルが左右にずれ易いが、この凹
み２０ａの部分にノズルの先端を当てることによシ、ノ
ズルのずれがなくなる。換言すれば、この凹み２０＆が
ノズル先端の移動の際のガイドの機能をはたすことが挙
げられる。

凹みの形は、断面が第３図のような四角形でもいいし、
三角形でもよい。

孔２１Δを設けることにより空間４ｏからの空気の出入
が可能となシ、温度変化の時生じる空間４０内の気体の
体積膨張、収縮が圧力変化となってモジュール各部に力
を加えることを防止できる。

つまシネ必要な力が太陽電池モジュールの各部に加わる
ことを防止し、信頼性低下を抑制する効果がある。さら
に、何らかの原因で入った空間４０内の水を抜く役割を
果す効果がある。

上枠３２に垂（た）れ３２ａを設けることにより、封止
剤２５ｂを過剰に載せた場合でも、その封止剤２５ｂが
上枠３０から、はみ出してガラス基板２上に出ることを
抑えることができる効果がある。さらに、上枠３ｏ内の
成形時の内部歪（ひずみ）などによって上側部３２とガ
ラス基板２の間にすき間が生じ易いが、それを防止する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す太陽電池モジュー
ルの要部断面図、第２図は本発明の第２の実施例の太陽
電池モジュールの要部断面図、第３図は本発明の第３の
実施例の太陽電池モジュールの要部断面図、第４図は本
発明の第４の実施例の太陽電池モジュールの要部断面図
、第５図は本発明の第６の実施例の太陽電池モジュール
の要部断面図、第６図は従来の太陽電池の断面図、第７
図は同太陽電池モジュールの断面図、第８図、第９図は
従来の太陽電池モジュールの要部断面図である。 １・・・・・・ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池素子、２・
・・・・・ガラス基板、３・・・・・・素子被覆樹脂、
４・・・・・・熱可塑性樹脂、６・・・・・・ムｌ箔、
６・・・・・・ムｌ箔保護樹脂層、７・・・・・・パッ
クシート、８・・・・・・余白、９・山・・空気層、１
ｏ・・・・・・酸素放出物、２ｏ・・・・・・側壁、２
０ａ・・・・・・へこみ、２１・・・・・・底、２１１
Ｌ・・・・・・孔、２２・・・・・・下枠、２３・・・
・・・出っばり、２３ａ・・・・・・溝、２３ｂ・・・
・・くぼみ、２４・・・・・・すき間、２５ａ　、２５
ｂ・・・・・・封止剤、３０・・・・・・上枠、３１・
・・・・・側面部、３１ａ・・・・・・突起、３２・・
・・・・上側部、３２ａ・・・・・・上側部、４０・・
・・・・空間。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１−
−−Ｃｄδ／ＣａＴｅ１ｊｘ斗豐５’ｅ＊”ｙ２−一γ
ラス１［畜互 ３−・Ｓト襖１打龍 ４−＝・畳汀？裡猪Ｔ陥１ ５−・・ハノｔ ６−、、ＡＩ塔１粋（尉龍肩 ７・・〕ｌ−ｖクノー卜 ８・−徹台 ２ｏ−＋ｌ１１壁 ２！−漁 ２２−・Ｔ絆 ２３−・−妃フ１ｖ１） ２４−−−ａき間 ２Ｓα、’２５；ｂ−−士丁を劃１ ３Ｄ−・−Ｌ玲 ３ｆ　−−１貝１１ｆ［Ｉ音？ 第２図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池素子と、その太陽光側に位置するガラス
   基板と、太陽電池素子の裏面側に位置するバックシート
   より成る太陽電池部と、この太陽電池部を収める箱状の
   下枠と、太陽電池部を縁どり的にかこむ額縁状の上枠と
   より成る太陽電池モジュールにおいて、下枠の底の四方
   の辺に、階段状出っぱりが設けられている太陽電池モジ
   ュール。
2. （２）下枠の側壁と出っぱりの会合する近辺に、封止剤
   溜まり用の溝が設けられている特許請求の範囲第１項記
   載の太陽電池モジュール。
3. （３）下枠の底の隅に孔が設けられている特許請求の範
   囲第１項記載の太陽電池モジュール。
4. （４）上枠の上側部に垂れが設けられている特許請求の
   範囲第１項記載の太陽電池モジュール。
5. （５）特許請求の範囲第１項において、ガラス基板に薄
   膜型太陽電池素子が直接形成されている太陽電池モジュ
   ール。
6. （６）薄膜型太陽電池素子がII−VI族化合物半導体太陽
   電池素子もしくはII−VI族／ I −III−VI族化合物半導
   体素子である特許請求の範囲第５項記載の太陽電池モジ
   ュール。
7. （７）薄膜型太陽電池素子の近辺に空気もしくは酸素放
   出物のいずれかが配設され、バックシートがその周辺部
   に圧着された太陽電池部より構成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の太陽電池モジュール。
8. （８）太陽電池部が、中央近辺で厚く、四周が薄い形で
   ある特許請求の範囲第５項記載の太陽電池モジュール。