JPWO2012114638A1 - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本発明の太陽電池モジュールは、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子が介在し、前記裏面ガラスに前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す開口部が設けられ、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うようにして、端子ボックスが接着固定された合わせガラス構造の太陽電池モジュールであって、前記端子ボックスは、前記裏面ガラスに接着固定される底壁に、前記出力リード線を通す第１の開口部と、裏面側からの平面視において前記裏面ガラスの前記開口部と重なるように配置された、前記第１の開口部とは別の第２の開口部を有し、前記裏面ガラスの前記開口部、前記第２の開口部及び前記端子ボックスには、充填材が充填されている。【選択図】図８
Description
本発明は、太陽電池素子を受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池モジュール、特にフレームレス構造の太陽電池モジュールに係り、より詳細には、端子ボックスの取り付け構造に関する。
近年、重量軽減のため、モジュールの周囲を保持するフレームを無くしたフレームレス構造の太陽電池モジュールが提供されており、太陽電池素子を受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池モジュールにおいても、フレームレス構造のものが提供されている。
このような合わせガラス構造の太陽電池モジュールでは、裏面ガラスに太陽電池素子から電力を取り出すための出力リード線を引き出す開口部が形成され、この開口部を覆うようにして、出力リード線を結線する端子ボックスが裏面ガラスに接着材により接着固定されている。
このような端子ボックスの取り付け構造に関しては、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の太陽電池用端子ボックスは、図１３に示すように、端子ボックス１２３の底面に予め接着剤ポリマーエース−Ａ（ＨＭ−５０）１３４−Ａを貼付けている。この接着剤１３４−Ａには開口穴１２６部分が確保され、かつ、端子ボックス１２３の開口部１２６と同じ寸法に打ち抜き加工されている。同じタイプで同じ寸法及び同じ開口穴１２６を有する接着剤１３４−Ｂを太陽電池モジュール１３０の金属鋼板（裏面ガラスに相当）１２０の所定位置に貼付け固定する。この状態で、接着剤１３４−Ａが貼付けられた端子ボックス１２３を接着剤１３４−Ｂの位置に両者の開口穴１２６部分を合わせて貼り合せる。接着してから２時間経過後、端子ボックス１２３内に２液型シリコーン樹脂材料（以下、充填材という。）を混合充填し、硬化させて水分浸入防止を兼ねた絶縁処理を行い、端子ボックス蓋１２３ｃを取り付けるようになっている。なお、図中の符号１１０は薄膜太陽電池素子、１１４は裏面保護層、１１１，１１８は接着層、１２１は主配線、１２２は補助配線、１２４は出力リード線、１２３ａは端子台、１２３ｂは端子ネジ、１２５は出力ケーブルである。
このような端子ボックス１２３の取り付け方法及び取り付け構造では、金属鋼板１２０の開口穴１２６に充填材が十分に満たされない可能性がある。
すなわち、開口穴１２６は、薄膜太陽電池素子１１０から電力を取り出すための出力リード線１２４を引き出して端子ボックス１２３内に引き込むための開口穴であり、この開口穴１２６から充填材を充填した場合、充填材が出力リード線１２４の裏側に回り込まずに気泡ができる可能性がある。
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、充填材に気泡ができ難く、信頼性が向上した太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法並びにこの太陽電池モジュールの製造に用いられる端子ボックスを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子が介在し、前記裏面ガラスに前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す開口部が設けられ、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うようにして、端子ボックスが接着固定された合わせガラス構造の太陽電池モジュールであって、前記端子ボックスは、前記裏面ガラスに接着固定される底壁に、前記出力リード線を通す第１の開口部と、裏面側からの平面視において前記裏面ガラスの前記開口部と重なるように配置された、前記第１の開口部とは別の第２の開口部を有し、前記裏面ガラスの前記開口部、前記第２の開口部及び前記端子ボックスには、充填材が充填されていることによって特徴付けられている。
このような特徴を有する本発明によれば、端子ボックスの底壁に、第１の開口部に加え、第２の開口部を別に設けることで、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填する際、空気の排出が良くなり、気泡が発生し難くなるため、防湿性などの信頼性が向上する。
上記構成において、本発明の太陽電池モジュールは、前記開口部及び前記第２の開口部に充填される充填材と前記端子ボックスに充填される充填材とが同一の材料であることが好ましい。
この構成では、充填作業を一連に行うことができるとともに、充填後の裏面ガラスと端子ボックスとの取り付け強度を向上させることができる。
さらに、本発明の太陽電池モジュールは、前記第２の開口部は複数個設けられていてもよい。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子を介在させた状態で、前記受光面ガラスと前記裏面ガラスとを接着する工程と、前記裏面ガラスに設けられた開口部を通して前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す工程と、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うように、端子ボックスを接着固定する工程と、前記裏面ガラスに接着固定される前記端子ボックスの底壁に設けられた第１の開口部に、前記出力リード線を通す工程と、前記端子ボックスの前記底壁に設けられた、前記第１の開口部とは別の第２の開口部を介して前記裏面ガラスの前記開口部内に充填材を充填する工程と、前記端子ボックス内に充填材を充填する工程とを含むことによって特徴付けられている。
また、本発明の端子ボックスは、出力リード線を外部に引き出す開口部が、太陽電池モジュールの裏面ガラスに形成されており、前記開口部を塞いだ状態で前記裏面ガラスに接着固定される端子ボックスであって、当該端子ボックスの底壁には、前記出力リード線を通すリード線開口部と、前記裏面ガラスの前記開口部内に充填材を充填するための充填材用開口部とが設けられていることによって特徴付けられている。
このような特徴を有する本発明によれば、端子ボックスの底壁に、リード線開口部と充填材用開口部とを個別に設けることで、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填する際、リード線開口部を通ることなく、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填することができる。
本発明の端子ボックスは、上記構成において、前記リード線開口部は、充填材を通さない構造とされていてもよい。
リード線開口部をこのような構造とすることで、裏面ガラスの開口部内に充填された充填材が満杯状態となっても、充填材がリード線開口部を通って端子ボックス内に逆流するのを防止することができる。
具体的には、前記リード線開口部を、前記底壁の底面からボックス内面に向かって漸次縮径するテーパ状に形成する構造としてもよい。
このような構造とすることにより、ボックス内面側のリード線開口部と出力リード線との隙間を狭くすることができるため、裏面ガラスの開口部内に充填された充填材が満杯状態となっても、充填材がリード線開口部を通って端子ボックス内に逆流することはほとんどない。また、このような構造により、出力リード線をリード線開口部に通すときには、このテーパ面が出力リード線のガイド面となり、出力リード線をリード線開口部に容易に挿通することができる。さらに、ボックス内面側のリード線開口部の開口形状を、出力リード線の横断面形状より少し大きな形状としておけば、出力リード線をリード線開口部に挿通するだけで、出力リード線の引き出し位置、すなわち、端子ボックスの取り付け位置を容易に決めることができる。
また、本発明の端子ボックスによれば、前記底壁の底面に、前記裏面ガラスの前記開口部の周囲に沿うように溝が形成された構成としてもよい。
端子ボックスの底壁の底面に、裏面ガラスの開口部の周囲に沿うように溝を設けることで、裏面ガラスの開口部に充填された充填材のうち不要な充填材がこの溝に溜まるため、端子ボックスの底面への充填材のはみ出しを防止することができる。すなわち、充填材が少し多く充填されたとしても、不要分はこの溝に溜まるので、端子ボックスの底面側への漏洩を防止することができる。また、この溝は、端子ボックスを裏面ガラスに接着するために、端子ボックスの底面に塗布された接着材（例えば、シリコーン樹脂等）が、接着の際に裏面ガラスの開口部内にはみ出すことも防止することができる。
さらにまた、本発明の端子ボックスによれば、前記底壁の底面には、前記底面の外周縁に沿って溝が形成された構成としてもよい。
端子ボックスの底壁の外周縁にも溝を形成することで、端子ボックスの底面に塗布された接着材が端子ボックスの底面から外側にはみ出ることを防止することができる。
また、本発明の端子ボックスによれば、前記溝を複数条に形成してもよい。このように溝を複数条に形成することで、充填材や接着材のはみ出しをより確実に防止することができる。
また、本発明の端子ボックスによれば、前記底壁に、前記充填材の充填時に前記裏面ガラスの前記開口部内の空気を抜くための脱気口が１または複数個設けられた構成としてもよい。
このような脱気口を設けることにより、裏面ガラスの開口部内に充填材を充填する際、開口部内に充填された充填材によって押し出された空気が脱気口を通って抜けるため、充填材が開口部内に密に充填され、空気溜まりの発生を防止することができる。
本発明によれば、端子ボックスの底壁に、第１の開口部に加え、第２の開口部を別に設けることで、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填する際、空気の排出が良くなり、気泡が発生し難くなるため、防湿性などの信頼性が向上する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池ストリングの裏面要部を拡大して示す要部拡大平面図、図２は、図１の矢符Ｂ−Ｂから見た断面図である。
太陽電池ストリング２は、透光性絶縁基板である受光面ガラス１０に太陽電池セル２ｃが列状に複数配置され直列接続された形態とされている。受光面ガラス１０は、太陽電池ストリング２の表面２ｆｓを構成し、受光面ガラス１０へ照射された太陽光を太陽電池セル２ｃへ入射させる。太陽電池ストリング２の裏面２ｒｓには、太陽電池セル２ｃの裏面電極１３が列状に複数配置されている。
太陽電池セル２ｃは、受光面ガラス１０に形成された表面電極１１、表面電極１１に積層された半導体層１２、半導体層１２に積層された裏面電極１３を備えている。表面電極１１は、隣接する太陽電池セル２ｃの裏面電極１３に接続されている。つまり、太陽電池セル２ｃは、太陽電池ストリング２の全体にわたって直列接続されている。
表面電極１１は、透明電極であり、例えばＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物で構成される。金属酸化物は、例えばＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜することが可能である。それぞれの表面電極１１は、受光面ガラス１０の表面に成膜した金属酸化物をレーザ光を照射するパターニングによって分離形成される。それぞれの表面電極１１は、太陽電池セル２ｃに対応させてある。レーザ光は、受光面ガラス１０では吸収されず透明電極（表面電極１１）だけで吸収されるもの、例えば、波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波を使用することができる。
次に、半導体層１２（例えば、シリコーン系の非晶質膜や微結晶膜を適用することが可能である。）をＣＶＤ法などにより成膜する。それぞれの半導体層１２は、表面電極１１の表面に成膜した半導体層１２をレーザ光を照射するパターニングによって分離形成される。それぞれの半導体層１２は、太陽電池セル２ｃに対応させてある。レーザ光は、受光面ガラス１０及び表面電極１１では吸収されず半導体層１２だけで吸収されるもの、例えば、波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザの第２次高調波を使用することができる。
次に、裏面電極１３（例えば、Ａｇ，Ａｌなどの金属膜や、金属膜と金属酸化物とを積層したものを適用することが可能である。）をスパッタ法や電子ビーム蒸着法などにより成膜する。それぞれの裏面電極１３は、半導体層１２とともにレーザ光を照射するパターニングによって形成された分離溝１４によって分離形成される。つまり、分離溝１４によって、太陽電池セル２ｃに対応させた裏面電極１３、半導体層１２を形成する。レーザ光は、受光面ガラス１０及び表面電極１１では吸収されず半導体層１２及び裏面電極１３で吸収されるもの、例えば、波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザの第２次高調波を使用することができる。
表面電極１１、半導体層１２、裏面電極１３を加工形成するレーザ光は、いずれも受光面ガラス１０の方向から照射される。表面電極１１、半導体層１２、裏面電極１３の成膜及びレーザパターニングにより、複数の太陽電池セル２ｃ（薄膜太陽電池セル）が互いに直列接続された太陽電池ストリング（薄膜太陽電池ストリング）２が作製される。
図３は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの各構成部材を分解して示す分解斜視図、図４は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、太陽電池ストリング（太陽電池素子）２と、太陽電池ストリング２の一端部の太陽電池セル２ｃの表面電極１１上、及び他端部の太陽電池セル２ｃの裏面電極１３上に形成された端子電極１５と、バスバーリード１６と、出力リード線２０とを備えている。つまり、太陽電池ストリング２の裏面２ｒｓの両端には端子電極１５が配置され、端子電極１５には端子電極１５に重ねて配置されたバスバーリード１６が接続されている。なお、バスバーリード１６は、例えば半田めっきされた銅線で形成されている。
また、バスバーリード１６には太陽電池ストリング２で発生した電力を外部に取り出すための出力リード線２０が例えば半田付けによって接続されている。
本実施の形態では、出力リード線２０は、裸導線（例えば銅線）で構成してあり、裏面２ｒｓに形成された絶縁樹脂成膜層２１を介して裏面２ｒｓに配置され、端子電極１５と交差する方向で太陽電池ストリング２の中心側に向けて延長されている。
本実施の形態では、出力リード線２０は裸導線としているが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のような絶縁部材によって被覆された被覆導線を用いてもよい。この場合には、絶縁樹脂成膜層２１を省略することができる。
太陽電池ストリング２の裏面２ｒｓに絶縁樹脂成膜層２１、バスバーリード１６、出力リード線２０を設けた状態で、太陽電池ストリング２の裏面２ｒｓを封止するために、裏面２ｒｓに対応させて、充填部材シート２２ｓ及び裏面ガラス２４が積層される。充填部材シート２２ｓは、充填部材シート２２ｓ及び裏面ガラス２４に対して施される加熱加圧処理（例えば、真空ラミネート処理。）によって、絶縁樹脂成膜層２１と出力リード線２０との間に充填された充填部材層２２（図４参照）を形成する。なお、充填部材シート２２ｓとしては、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）シートを適用することが可能である。
つまり、裏面ガラス２４は、充填部材層２２に密着して出力リード線２０を充填部材層２２によって被覆させる。したがって、充填部材層２２を確実に形成できることから、出力リード線２０を裏面電極１３に対して確実に絶縁して保護することが可能となり、容易かつ高精度に信頼性の高い太陽電池モジュール１を形成することができる。
充填部材シート２２ｓ及び裏面ガラス２４は、いずれも出力リード線２０の先端を引き出すための開口部（充填部材シート２２ｓの場合はリード引き出し開口部２２ｓｈ、裏面ガラス２４の場合はリード引き出し開口部２４ｈ。）を有している。つまり、出力リード線２０は、引き出し位置で折り曲げられ、各リード引き出し開口部２２ｓｈ，２４ｈを通って外部へ引き出される。
ここで、本実施の形態では、充填部材シート２２ｓに形成されるリード引き出し開口部２２ｓｈは、各出力リード線２０の横断面形状に合わせて若干大きめに形成された２つの開口部となっているが、裏面ガラス２４に設けられているリード引き出し開口部２４ｈは、両出力リード線２０を内包できるように１つの大きな丸穴形状の開口部となっている。
裏面ガラス２４のリード引き出し開口部２２ｓｈから引き出された出力リード線２０は、裏面ガラス２４に接着固定される端子ボックス３内で接続され、同じく端子ボックス３内で接続された電力取り出しケーブル４５を通じて外部に電力を取り出すようになっている。
本実施の形態では、太陽電池ストリング２を合わせガラス構造の薄膜太陽電池ストリングとしていることから、太陽電池モジュール１は、合わせガラス構造の薄膜太陽電池モジュールであり、かつ、フレームレス構造となっている。
次に、上記構成の太陽電池モジュール１に取り付けられる端子ボックス３の構造について具体的に説明する。
図５は、本実施の形態に係る端子ボックスの斜視図、図６は、端子ボックスの蓋体を取り外した状態の平面図、図７は、端子ボックスの底面図、図８は、図６のＣ−Ｃ線部分に対応した端子ボックスを裏面ガラスに取り付けた状態の一部拡大端面図、図９は、図６のＤ−Ｄ線部分に対応した端子ボックスを裏面ガラスに取り付けた状態の一部拡大端面図である。ただし、図８及び図９は、充填材３９を充填する前の状態を示している。
本実施の形態の端子ボックス３は、偏平な方形の箱形状に形成された保護ケース３１と、この保護ケース３１の上面開口部を覆う蓋体３２とから構成されており、保護ケース３１の底壁３３には、太陽電池モジュール１の裏面ガラス２４の開口部２４ｈから引き出された各出力リード線２０を内部に導入するための２つのリード線開口部３３ａと、裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内に後述する充填材３９を充填するための比較的大きな開口である充填材用開口部３３ｂと、充填材３９の充填時に裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内の空気を抜くための１または複数個（この例では３個）の脱気口３３ｃとが設けられている。
なお、脱気口３３ｃは、端子台３４、リード線開口部３３ａのいずれか一方、または両方が、脱気口３３ｃと充填材用開口部３３ｂとの間に位置するように設けておくのが良い。また、脱気口３３ｃは、裏面ガラス２４の開口部２４ｈの周縁部に、設けておくのが良い。また、充填材用開口部３３ｂは、その形状が特に限定されるものではないが、端子台３４の位置やリード線開口部３３ａの位置、及び電力取り出しケーブル４５の接続後の配置位置等を考慮して、これらの領域を避けて形成するのが良い。充填材用開口部３３ｂは、リード線開口部３３ａ及び脱気口３３ｃより大きな開口を有すると良い。
また、リード線開口部３３ａの横には端子台３４が設けられており、内部に導入された出力リード線２０は、この端子台３４に固定されている。
このように、保護ケース３１の底壁３３にリード線開口部３３ａと充填材用開口部３３ｂとを個別に設けることで、充填材３９を裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内に充填する際、リード線開口部３３ａを通すことなく、充填材３９を裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内に確実に充填することができる。また、保護ケース３１の底壁３３に脱気口３３ｃを設けているので、開口部２４ｈ内に充填された充填材３９によって開口部２４ｈ内から押し出された空気が脱気口３３ｃを通って外部に抜けるため、充填材３９が開口部２４ｈ内に密に充填される。すなわち、気泡の発生を防止する構造となっている。
リード線開口部３３ａは、図８に示すように、保護ケース３１の底壁３３の底面（裏面ガラス３４に接触する面）３５ａ側からボックス内面３５ｂ側に向かって漸次縮径するテーパ状に形成されており、ボックス内面３５ｂ側のリード線開口部３３ａの開口形状は、出力リード線２０の横断面形状より少し大きな形状となっている。このように、ボックス内面３５ｂ側のリード線開口部３３ａの開口形状を、出力リード線２０の横断面形状より少し大きな形状とすることで、裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内に充填された充填材３９が、リード線開口部３３ａを通って保護ケース３１内に逆流するのを防止することができる。すなわち、リード線開口部３３ａは、充填材３９をほとんど通さない構造となっている。また、このようなテーパ状とすることで、出力リード線２０をリード線開口部３３ａに通すときには、このテーパ面が出力リード線２０のガイド面となることから、出力リード線２０をリード線開口部３３ａに容易に挿通することができる。さらに、ボックス内面３５ｂ側のリード線開口部３３ａの開口形状を、出力リード線２０の横断面形状より少し大きな形状としておけば、出力リード線２０をリード線開口部３３ａに挿通するだけで、出力リード線２０の引き出し位置、すなわち、端子ボックス３の取り付け位置を容易に決定することができる。
また、保護ケース３１の底壁３３の底面３５ａには、リード線開口部３３ａと充填材用開口部３３ｂと脱気口３３ｃの全てを内包し、かつ、太陽電池モジュール１の裏面ガラス２４の開口部２４ｈの周囲に沿うようにリング状の溝３７が形成されている。このような溝３７を設けることで、裏面ガラス２４の開口部２４ｈに充填された充填材３９のうち不要な充填材がこの溝３７内に溜まるため、保護ケース３１の底面３５ａへの充填材３９のはみ出し（すなわち、保護ケース３１の底面３５ａへの充填材３９の付着）を防止することができる。また、この溝３７は、端子ボックス３を裏面ガラス２４に接着するために、保護ケース３１の底面３５ａに塗布された接着材（例えば、シリコーン樹脂等）４０が、接着の際に裏面ガラス２４の開口部２４ｈ内にはみ出すことも防止することができる。
また、保護ケース３１の底壁３３の底面３５ａには、底面３５ａの外周縁に沿ってリング状の溝３８が形成されている。このように、保護ケース３１の底面３５ａの外周縁にも溝３８を形成することで、保護ケース３１の底面３５ａに塗布された接着材４０によって保護ケース３１を裏面ガラス４に接着する際、押し延ばされた接着材４０が保護ケース３１の底面３５ａから外側にはみ出る前に、この溝３８内に溜まるため、接着材４０の外側へのはみ出しを事前に防止することができる。
なお、本実施の形態では、上記各溝３７，３８を１条のみ形成しているが、それぞれ同心状に複数条形成してもよい。溝３７，３８を複数条形成することで、充填材３９や接着材４０のはみ出しをより確実に防止することができる。また、本実施の形態では、各溝３７，３８を設ける部分を保護ケース３１の底面３５ａ側に突出させたリブ形状としているが、各溝３７，３８は、保護ケース３１の底面３５ａに直接設けられた構成としても良い。
また、保護ケース３１の一側壁には、外部に電力を供給する電力取り出しケーブル４５をそれぞれ挿入可能な２つの挿入穴３６が設けられており、この挿入穴３６を通じて挿入された各電力取り出しケーブル４５の先端部が端子台３４に固定される。端子台３４への固定は、例えばネジ止め構造となっている。なお、プラス側とマイナス側の端子台３４の間には、図示は省略しているが、太陽電池モジュールの破損に対する回避回路の役割を果たすバイパスダイオードが接続されている。
次に、上記構成の端子ボックス３を太陽電池モジュール１（太陽電池ストリング２）の裏面ガラス２４に取り付ける手順について、図８ないし図１２を参照して説明する。なお、図１０ないし図１２は、取り付け手順の各工程を示しており、図６のＤ−Ｄ線部分に対応した端子ボックスを裏面ガラスに取り付けた状態の一部拡大端面図である。ただし、図１０ないし図１２は、実際の製造工程に従って、受光面側を下、裏面側を上にして図示している。また、端子ボックス３の蓋体３２は開いた状態となっている。つまり、保護ケース３１のみ取り付けた状態となっている。
まず、保護ケース３１の底壁３３の底面３５ａに、例えばシリコーン樹脂等の接着材４０を塗布し、出力リード線２０をリード線開口部３３ａに挿通してリード線２０の引き出し位置、すなわち、保護ケース３１の取り付け位置を決めた後、保護ケース３１の底面３５ａを接着材４０を介して裏面ガラス２４の表面に貼り付ける。この状態が図８及び図９である。このとき、接着材４０が押し延ばされて横方向に多少広がったとしても、底面３５ａからはみ出だそうとする接着材４０は、底面内側の溝３７内、及び／または、底面外側の溝３８内に溜まり、それ以上はみ出すことはほとんどない。
この状態で、図示は省略しているが、端子台３４に出力リード線２０の先端部と電力取り出しケーブル４５の先端部とを電気的に固定した後、図１０に示すように、保護ケース３１の充填材用開口部３３ｂの上方に充填用ノズル５１を配置し、充填材用開口部３３ｂを通じて、裏面ガラス２４の開口部２４ｈに充填材（例えば、２液硬化型シリコーン等）３９をある程度の高さから滴下する。これにより、裏面ガラス２４の開口部２４ｈが充填材３９により充填されていく。このとき、充填材用開口部３３ｂから溢れ出る寸前まで充填された充填材３９と保護ケース３１の底面３５ａとの間には、隅の方に若干の気泡が残る可能性があるが、本実施の形態では、開口部２４ｈ内に充填された充填材３９によって開口部２４ｈ内から押し出された空気及び残った気泡が脱気口３３ｃを通って外部に抜けるため、図１１に示すように、充填材３９が開口部２４ｈ内に密に充填されることになる。
この後、充填用ノズル５１を上方に引き上げつつ（若しくは、最初から図１２に示す所定の高さ位置に配置しておいてもよい。）、引き続いて充填材３９を滴下する。これにより、充填材３９が保護ケース３１内に溢れてきて、最終的には図１２に示すように、保護ケース３１内を充填材３９で一杯まで充填する。
このように、開口部２４ｈ内に充填される充填材３９と、保護ケース３１内に充填される充填材とを同一の材料とすることで、充填作業を一連に行うことができる（すなわち、作業項数の削減）とともに、充填後の裏面ガラス２４と保護ケース３１との取り付け強度を向上させることができる。
この後、図示は省略しているが、保護ケース３１に蓋体３２を取り付けることで、太陽電池モジュール１への端子ボックス３の取り付けを完了する。
なお、本実施形態では、開口部２４ｈ内に充填される充填材３９と、保護ケース３１内に充填される充填材とを同一の材料としたが、同一の材料ではない場合、これらの充填材は互いの接合面で接着する充填材とされる。
なお、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
本発明により、信頼性の高い太陽電池モジュールを実現することができ、太陽発電システムなど、太陽電池を用いた分野に幅広く適用され、有益である。
１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池ストリング（太陽電池素子）
２ｃ 太陽電池セル
２ｆｓ 表面
２ｒｓ 裏面
３ 端子ボックス
１０ 受光面ガラス
１１ 表面電極
１２ 半導体層
１３ 裏面電極
１４ 分離溝
１５ 端子電極
１６ バスバーリード
２０ 出力リード線
２１ 絶縁樹脂成膜層
２２ 充填部材層
２２ｓ 充填部材シート
２２ｓｈ リード引き出し開口部
２４ 裏面ガラス
２４ｈ リード引き出し開口部（開口部）
３１ 保護ケース
３２ 蓋体
３３ 底壁
３３ａ リード線開口部
３３ｂ 充填材用開口部
３３ｃ 脱気口
３４ 端子台
３５ａ 底面
３５ｂ ボックス内面
３６ 挿入穴
３７，３８ 溝
３９ 充填材
４０ 接着材
４５ 電力取り出しケーブル
５１ 充填用ノズル
２ 太陽電池ストリング（太陽電池素子）
２ｃ 太陽電池セル
２ｆｓ 表面
２ｒｓ 裏面
３ 端子ボックス
１０ 受光面ガラス
１１ 表面電極
１２ 半導体層
１３ 裏面電極
１４ 分離溝
１５ 端子電極
１６ バスバーリード
２０ 出力リード線
２１ 絶縁樹脂成膜層
２２ 充填部材層
２２ｓ 充填部材シート
２２ｓｈ リード引き出し開口部
２４ 裏面ガラス
２４ｈ リード引き出し開口部（開口部）
３１ 保護ケース
３２ 蓋体
３３ 底壁
３３ａ リード線開口部
３３ｂ 充填材用開口部
３３ｃ 脱気口
３４ 端子台
３５ａ 底面
３５ｂ ボックス内面
３６ 挿入穴
３７，３８ 溝
３９ 充填材
４０ 接着材
４５ 電力取り出しケーブル
５１ 充填用ノズル
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、充填材に気泡ができ難く、信頼性が向上した太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子が介在し、前記裏面ガラスに前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す開口部が設けられ、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うようにして、端子ボックスが接着固定された合わせガラス構造の太陽電池モジュールであって、前記端子ボックスは、前記裏面ガラスに接着固定される底壁に、前記出力リード線を通すリード線開口部と、裏面側からの平面視において前記裏面ガラスの前記開口部と重なるように配置された、前記リード線開口部とは別の第２の開口部を有し、前記第２の開口部は、前記リード線開口部より大きな開口を有し、前記裏面ガラスの前記開口部、前記第２の開口部及び前記端子ボックスには、充填材が充填されていることによって特徴付けられている。また、本発明の太陽電池モジュールは、上記構成において、前記リード線開口部が、前記出力リード線毎に設けられていることを特徴とする。また、本発明の太陽電池モジュールは、上記構成において、前記第２の開口部が、前記端子ボックス内に配置された端子台の配置位置および該端子台に接続され電力を端子ボックス外部に取り出すための電力取り出しケーブルの配置位置を避けるように配置されていることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によれば、端子ボックスの底壁に、リード線開口部に加え、第２の開口部を別に設けることで、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填する際、空気の排出が良くなり、気泡が発生し難くなるため、防湿性などの信頼性が向上する。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子を介在させた状態で、前記受光面ガラスと前記裏面ガラスとを接着する工程と、前記裏面ガラスに設けられた開口部を通して前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す工程と、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うように、端子ボックスを接着固定する工程と、前記裏面ガラスに接着固定される前記端子ボックスの底壁に設けられたリード線開口部に、前記出力リード線を通す工程と、前記端子ボックスの前記底壁に設けられ、裏面側からの平面視において前記裏面ガラスの前記開口部と重なるように配置されるとともに、前記リード線開口部より大きな開口を有する、前記リード線開口部とは別の第２の開口部を介して前記裏面ガラスの前記開口部内に充填材を充填する工程と、前記端子ボックス内に充填材を充填する工程と、を含むことによって特徴付けられている。
本発明の太陽電池モジュールは、上記構成において、前記リード線開口部は、充填材を通さない構造とされていてもよい。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記底壁の底面に、前記裏面ガラスの前記開口部の周囲に沿うように溝が形成された構成としてもよい。
さらにまた、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記底壁の底面には、前記底面の外周縁に沿って溝が形成された構成としてもよい。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記溝を複数条に形成してもよい。このように溝を複数条に形成することで、充填材や接着材のはみ出しをより確実に防止することができる。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記底壁に、前記充填材の充填時に前記裏面ガラスの前記開口部内の空気を抜くための脱気口が１または複数個設けられた構成としてもよい。
本発明によれば、端子ボックスの底壁に、リード線開口部に加え、第２の開口部を別に設けることで、充填材を裏面ガラスの開口部内に充填する際、空気の排出が良くなり、気泡が発生し難くなるため、防湿性などの信頼性が向上する。
Claims (11)
- 受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子が介在し、前記裏面ガラスに前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す開口部が設けられ、前記裏面ガラスの前記開口部を覆うようにして、端子ボックスが接着固定された合わせガラス構造の太陽電池モジュールであって、
前記端子ボックスは、前記裏面ガラスに接着固定される底壁に、前記出力リード線を通す第１の開口部と、裏面側からの平面視において前記裏面ガラスの前記開口部と重なるように配置された、前記第１の開口部とは別の第２の開口部を有し、
前記裏面ガラスの前記開口部、前記第２の開口部及び前記端子ボックスには、充填材が充填されていることを特徴とする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、
前記開口部及び前記第２の開口部に充填される充填材と前記端子ボックスに充填される充填材とが同一の材料であることを特徴とする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であって、
前記第２の開口部は複数個設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 受光面ガラスと裏面ガラスとの間に太陽電池素子を介在させた状態で、前記受光面ガラスと前記裏面ガラスとを接着する工程と、
前記裏面ガラスに設けられた開口部を通して前記太陽電池素子の出力リード線を外部に引き出す工程と、
前記裏面ガラスの前記開口部を覆うように、端子ボックスを接着固定する工程と、
前記裏面ガラスに接着固定される前記端子ボックスの底壁に設けられた第１の開口部に、前記出力リード線を通す工程と、
前記端子ボックスの前記底壁に設けられた、前記第１の開口部とは別の第２の開口部を介して前記裏面ガラスの前記開口部内に充填材を充填する工程と、
前記端子ボックス内に充填材を充填する工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。 - 出力リード線を外部に引き出す開口部が、太陽電池モジュールの裏面ガラスに形成されており、前記開口部を塞いだ状態で前記裏面ガラスに接着固定される端子ボックスであって、
当該端子ボックスの底壁には、前記出力リード線を通すリード線開口部と、前記裏面ガラスの前記開口部内に充填材を充填するための充填材用開口部とが設けられていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項５に記載の端子ボックスであって、
前記リード線開口部は、充填材を通さない構造とされていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項６に記載の端子ボックスであって、
前記リード線開口部は、前記底壁の底面からボックス内面に向かって漸次縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の端子ボックスであって、
前記底壁の底面には、前記裏面ガラスの前記開口部の周囲に沿うように溝が形成されていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の端子ボックスであって、
前記底壁の底面には、前記底面の外周縁に沿って溝が形成されていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項８または請求項９に記載の端子ボックスであって、
前記溝が複数条形成されていることを特徴とする端子ボックス。 - 請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載の端子ボックスであって、
前記底壁には、前記充填材の充填時に前記裏面ガラスの前記開口部内の空気を抜くための脱気口が１または複数個設けられていることを特徴とする端子ボックス。
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