JPWO2013046773A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
改善された出力特性を有する太陽電池モジュールを提供する。
太陽電池モジュール1は、光電変換部23と、第1及び第2の電極21,22とを有する太陽電池20と、配線材32aとを備えている。配線材32aは、樹脂フィルム51と、樹脂フィルム51の上に配されている配線52とを有する。配線材32aは、第1の部分32a1と、第2の部分32a2と、屈曲部32a3とを有する。第1の部分32a1は、配線52が太陽電池20側を向くように配されている。第1の部分32a1は、太陽電池20に接着されている。第2の部分32a2は、配線52が太陽電池20とは反対側を向くように配されている。屈曲部32a3は、第1の部分32a1と第2の部分32a2とを接続している。屈曲部32a3は、太陽電池20の上に配されている。
太陽電池モジュール1は、光電変換部23と、第1及び第2の電極21,22とを有する太陽電池20と、配線材32aとを備えている。配線材32aは、樹脂フィルム51と、樹脂フィルム51の上に配されている配線52とを有する。配線材32aは、第1の部分32a1と、第2の部分32a2と、屈曲部32a3とを有する。第1の部分32a1は、配線52が太陽電池20側を向くように配されている。第1の部分32a1は、太陽電池20に接着されている。第2の部分32a2は、配線52が太陽電池20とは反対側を向くように配されている。屈曲部32a3は、第1の部分32a1と第2の部分32a2とを接続している。屈曲部32a3は、太陽電池20の上に配されている。
Description
本発明は太陽電池モジュールに関する。
従来、改善された光電変換効率を有する太陽電池モジュールとして、裏面接合型の太陽電池を有する太陽電池モジュールが知られている。例えば特許文献1には、その一例が記載されている。特許文献1に記載の太陽電池モジュールは、裏面接合型の複数の太陽電池と、表面に配線が配されている配線基板とを有する。複数の太陽電池は、裏面側が配線基板側を向くように配線基板の上に一の方向に沿って設置され、配線基板に電気的に接続されている。配線基板は、太陽電池モジュールが設けられた領域の外側において、太陽電池とは反対側に折り曲げられている。
近年、太陽電池モジュールの出力特性をさらに改善したいという要望が高まってきている。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、配線材とを備えている。太陽電池は、光電変換部と、第1及び第2の電極とを有する。光電変換部は、第1及び第2の主面とを有する。第1及び第2の電極は、第2の主面の上に配されている。配線材は、樹脂フィルムと、配線とを有する。配線は、樹脂フィルムの上に配されている。配線は、第1または第2の電極に電気的に接続されている。配線材は、第1の部分と、第2の部分と、屈曲部とを有する。第1の部分は、配線が太陽電池側を向くように配されている。第1の部分は、太陽電池に接着されている。第2の部分は、配線が太陽電池とは反対側を向くように配されている。屈曲部は、第1の部分と第2の部分とを接続している。屈曲部は、太陽電池の上に配されている。
本発明によれば、改善された出力特性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、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こととする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
図1及び図2に示されるように、太陽電池モジュール1は、それぞれ複数の太陽電池20を有する複数の太陽電池ストリング10を備えている。具体的には、太陽電池モジュール1は、第1〜第6の太陽電池ストリング10a〜10fを備えている。図2に示されるように、複数の太陽電池ストリング10は、第1の保護部材11と、第2の保護部材12との間に配されている。第1の保護部材11は、太陽電池20の受光面20a側に位置している。第2の保護部材12は、太陽電池20の裏面20b側に位置している。第2の保護部材12は、可撓性を有する。第1の保護部材11と第2の保護部材12との間には封止材層13が設けられている。この封止材層13により複数の太陽電池20が封止されて
いる。
いる。
第1の保護部材11は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材により構成することができる。第2の保護部材12は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート等の可撓性を有する部材により構成することができる。封止材層13は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレン(PE)、ポリウレタン(PU)などの樹脂により構成することができる。封止材層13は、非架橋性樹脂を含むことが好ましい。
複数の太陽電池ストリング10のそれぞれは、x軸方向に沿って配された複数の太陽電池20を有する。図1及び図3に示されるように、太陽電池20は、光電変換部23と、第1及び第2の電極21,22とを有する。
光電変換部23は、第1及び第2の主面23a、23bを有する。光電変換部23の第1の主面23aが太陽電池20の受光面20aを構成しており、第2の主面23bが太陽電池20の裏面20bを構成している。
光電変換部23は、受光した際に正孔や電子などのキャリアを生成させる部材である。光電変換部23は、第1の主面23aにおいて受光したときのみキャリアを生成させるものであってもよいし、第1の主面23aにおいて受光したときのみならず、第2の主面23bにおいて受光したときにもキャリアを発生させるものであってもよい。即ち、太陽電池20は、両面受光型の太陽電池であってもよい。
なお、光電変換部23の種類は特に限定されない。光電変換部23は、例えば、結晶シリコン基板等を用いて構成することができる。
光電変換部23の第2の主面23bの上には、正孔及び電子の一方を収集する第1の電極21と、正孔及び電子の他方を収集する第2の電極22とが配されている。従って、太陽電池20は、裏面接合型の太陽電池である。
第1及び第2の電極21,22のそれぞれの形状は特に限定されない。本実施形態では、第1及び第2の電極21,22のそれぞれは、くし歯状の形状を有する。第1の電極21と第2の電極22とは、互いに間挿し合うように配されている。具体的には、第1及び第2の電極21,22のそれぞれは、複数のフィンガー部21a、22aと、バスバー部21b、22bとを有する。複数のフィンガー部21a、22aのそれぞれは、x軸方向に沿って延びている。複数のフィンガー部21a、22aは、x軸方向に対して垂直なy軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。
複数のフィンガー部21aは、バスバー部21bに電気的に接続されている。バスバー部21bは、複数のフィンガー部21aのx軸方向における一方側(x1側)に配されている。バスバー部21bは、太陽電池20のx軸方向におけるx1側端部において、y軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
同様に、複数のフィンガー部22aは、バスバー部22bに電気的に接続されている。バスバー部22bは、複数のフィンガー部22aのx軸方向における他方側(x2側)に配されている。バスバー部22bは、太陽電池20のx軸方向におけるx2側端部において、y軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
図1に示されるように、複数の太陽電池ストリング10のそれぞれにおいて、複数の太陽電池20は、第1の配線材31によって電気的に接続されている。具体的には、x軸方向において隣接する太陽電池20の一方の太陽電池20の第1の電極21と他方の太陽電池の第2の電極22とが第1の配線材31によって電気的に接続されている。
第1の配線材31は、例えば、Ag、Cu等の金属箔、金属箔の積層体、表面が半田等で覆われた金属箔、絶縁性フィルム及び絶縁性フィルム上に配された配線とを有するフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuit)などにより構成することができる。
第1の配線材31と太陽電池20の裏面20bとは、図示しない接着層によって接着されている。接着層は、例えば、樹脂接着剤の硬化物、導電材が分散混入している樹脂接着剤の硬化物、半田等により構成することができる。
第1〜第6の太陽電池ストリング10a〜10fは、第2の配線材32により電気的に接続されている。具体的には、第1の太陽電池ストリング10aの最もx2側に位置している太陽電池20Aと第2の太陽電池ストリング10bの最もx2側に位置している太陽電池20Bと、第3の太陽電池ストリング10cの最もx2側に位置している太陽電池20Cと第4の太陽電池ストリング10dの最もx2側に位置している太陽電池20Dと、及び第5の太陽電池ストリング10eの最もx2側に位置している太陽電池20Eと第6の太陽電池ストリング10fの最もx2側に位置している太陽電池20Fとは、それぞれ、第2の配線材32によって電気的に接続されている。第2の配線材32は、太陽電池20A,20C,20Eの第1の電極21と、太陽電池20B,20D,20Fの第2の電極22とを電気的に接続している。
また、第2の太陽電池ストリング10bの最もx1側に位置している太陽電池20Hと第3の太陽電池ストリング10cの最もx1側に位置している太陽電池20Iと、及び第4の太陽電池ストリング10dの最もx1側に位置している太陽電池20Jと第5の太陽電池ストリング10eの最もx1側に位置している太陽電池20Kとも、それぞれ、第2の配線材32によって電気的に接続されている。第2の配線材32は、太陽電池20H,20Jの第1の電極21と、太陽電池20I,20Kの第2の電極22とを電気的に接続している。
太陽電池20H,20Iに電気的に接続された第2の配線材32と、太陽電池20J,20Kに電気的に接続された第2の配線材32とのそれぞれの一部は、第1の引き出し電極41を構成している。図2に示されるように、第1の引き出し電極41は、太陽電池モジュール1の外部に引き出されている。具体的には、第1の引き出し電極41の先端部は、第2の保護部材12の外側に至っている。
第2の配線材32は、2つの配線材32aと、配線材32bとを有する。2つの配線材32aのそれぞれは、接着層40により太陽電池20に接着されており、第1または第2の電極21,22に電気的に接続されている。配線材32bは、2つの配線材32aを電気的に接続している。配線材32aは、太陽電池20の一の方向(x軸方向)における一の端部の、一の方向(x軸方向)に対して垂直な他の方向(y軸方向)のy1側端部からy2側端部に至るように配されている。
図4に示されるように、配線材32aは、樹脂フィルム51と、配線52とを有するフレキシブルプリント基板により構成されている。樹脂フィルム51は、例えば、ポリイミド(PI)や、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂により構成することができる。配線52は、樹脂フィルム51の上に配されている。配線52は、第1または第2の電極21,22と電気的に接続されている。配線52は、例えば、CuやAgなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔により構成することができる。
配線材32aは、第1の部分32a1と、第2の部分32a2と、屈曲部32a3とを有する。第1の部分32a1は、配線材32aの一方側部分により構成されている。第1の部分32a1は、配線52が太陽電池20側を向くように配されている。第1の部分32a1は、太陽電池20の裏面20bに接着されている。
第2の部分32a2は、配線材32aの他方側部分により構成されている。第2の部分32a2は、配線52が太陽電池20とは反対側を向くように配されている。第2の部分32a2の少なくとも一部は、第1の部分32a1の上に配されている。即ち、第2の部分32a2の少なくとも一部は、第1の部分32a1と太陽電池20の厚み方向であるz軸方向において重なっている。
屈曲部32a3は、第1の部分32a1と第2の部分32a2とを接続している。屈曲部32a3は、屈曲構造を有する。屈曲部32a3では、配線52が外側を向いている。屈曲部32a3は、太陽電池20の裏面20bの上に配されている。即ち、屈曲部32a3は、太陽電池20とz軸方向において重なっている。屈曲部32a3は、平板状の配線材が折り曲げられることにより形成された部分である。
配線材32bは、第2の部分32a2において配線材32aの配線52に電気的に接続されている。配線材32bは、樹脂接着剤を用いて配線材32aに接着されていてもよいが、本実施形態では半田により配線材32aに接着されると共に配線材32aの配線52に電気的に接続されている。配線材32bは、配線材32aの他の方向(y軸方向)における一部分に接着されている。配線材32aのy軸方向における長さに対する、配線材32aの配線材32bが接着された部分のy軸方向における長さの比((配線材32aの配線材32bが接着された部分のy軸方向における長さ)/(配線材32aのy軸方向における長さ))は、1/20〜1であることが好ましく、1/20〜1/2であることがより好ましい。
なお、配線材32bの一部は、引き出し電極41を構成しており、太陽電池モジュール1外に引き出されている。
本実施形態において、配線材32bは、CuやAgなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔により構成されている。配線材32bの厚みは、配線52の厚みよりも大きい。配線材32bの厚みは、配線52の厚みの2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。
第1の太陽電池ストリング10aの最もx1側に位置している太陽電池20Gの第2の電極22と、第6の太陽電池ストリング10fの最もx1側に位置している太陽電池20Lの第1の電極21とのそれぞれには、第3の配線材33が電気的に接続されている。太陽電池20G,20Lと第3の配線材33とは接着層40により接着されている。
第3の配線材33は、配線材32aと、配線材33bとを有する。第3の配線材33の一部を構成している配線材32aは、第2の配線材32の一部を構成している配線材32aと実質的に同様の構成を有する。第3の配線材33の一部を構成している配線材32aは、太陽電池20Gの第2の電極22及び太陽電池20Lの第1の電極21に接着され、電気的に接続されている。
配線材33bは、第3の配線材33の一部を構成している配線材32aに電気的に接続されている。配線材33bの一部は、引き出し電極42を構成しており、太陽電池モジュール1外に引き出されている。
配線材33bは、第3の配線材33の一部を構成している配線材32aの第2の部分32a2において配線52に電気的に接続されている。配線材33bは、樹脂接着剤を用いて配線材32aに接着されていてもよいが、本実施形態では半田により配線材32aに接着されると共に配線材32aの配線52に電気的に接続されている。配線材33bは、配線材32aの他の方向(y軸方向)における一部分に接着されている。
本実施形態において、配線材33bは、CuやAgなどの少なくとも一種の金属からなる金属箔により構成されている。配線材33bの厚みは、配線52の厚みよりも大きい。配線材33bの厚みは、配線52の厚みの2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。
金属箔により構成されている配線材32b、33bと太陽電池20の裏面20bとの間には、絶縁性シート60が配されている。これにより、配線材32b、33bと電極21,22との短絡を抑制することができる。なお、絶縁性シート60は、例えば、樹脂フィルム51として用いられるPIや、PETなどの樹脂の他、封止材層13として用いられるEVA、PVB、PE、PUなどの樹脂などにより構成することができる。
以上説明したように、本実施形態では、屈曲部32a3が太陽電池20の上に配されている。このため、例えば、第1及び第2の保護部材11,12並びに封止材層13により複数の太陽電池20をラミネートする際や、太陽電池モジュール1が高温になり、非架橋性樹脂を含む封止材層13の粘度が低下し、屈曲部32a3が太陽電池20側に押圧された場合であっても、配線52の屈曲部32a3に位置する部分が光電変換部23の辺23cに接触しにくい。よって、配線52の屈曲部32a3に位置する部分と光電変換部23との間に短絡が生じることを効果的に抑制することができる。従って、改善された光電変
換効率及び改善された信頼性を実現することができる。
換効率及び改善された信頼性を実現することができる。
また、屈曲部32a3を太陽電池20の上に配することにより、配線材32aを小型化することができる。従って、太陽電池モジュール1の製造コストを低く抑えることができる。
また、屈曲部32a3を太陽電池20の上に配することにより、太陽電池モジュール1を小型化することができる。
本実施形態では、配線材32,33が、配線材32aと、金属箔からなる配線材32bまたは配線材33bとにより構成されている。このようにすることにより、複数種類の配線材32,33が存在する場合であっても、各配線材32,33において、樹脂フィルム51及び配線52を有する配線材32aの仕様を共通化することができる。
本実施形態では、金属箔からなる配線材32b、33bが、配線材32aのy軸方向における一部分に接着されている。このため、太陽電池モジュール1の温度が上昇し、配線材32b、33bが太陽電池20に対して相対的に大きく膨張した場合であっても、配線材32b、33b及び太陽電池20に応力が加わり難い。従って、配線材32b、33bの破損や、太陽電池20の反り、破損を抑制することができる。なお、配線材32aは、柔らかい樹脂フィルム51を基体するものであるため、配線材32aと太陽電池20との間には、熱膨張に起因して大きな応力が生じ難い。
なお、接続時には、太陽電池20上に耐熱シートを配置した後、耐熱シート上で配線材32b、33bに配線材32aをはんだ付けすることにより、配線材32b、33bと配線材32aとを固定することが好ましい。これにより、太陽電池20にはんだ付けによる熱が加わり、不具合が生じる問題を抑制することができる。配線材32b、33bと太陽電池20の裏面20bとの間に配された絶縁シート60に耐熱性を持たせても良いが、この場合、絶縁シート60の厚さを薄くすることができない。したがって、モジュール化した時に厚みが厚い場所に力が集中し、太陽電池20が割れる恐れがある。従って、別体の耐熱シートを用いることが好ましい。
本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、第1及び第2の電極は、バスバー部を有さず、複数のフィンガー部により構成されているバスバーレスの電極であってもよい。
太陽電池モジュールは、ひとつの太陽電池のみを備えていてもよい。
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
(変形例)
図6は、変形例における配線材32の展開図である。図6に示されるように、配線51は、配線本体51aと、複数の線状部51bとを有する。配線本体51aは、配線材32のうち、少なくとも第2の部分32a2及び屈曲部32a3に設けられている。複数の線状部51bは、配線本体51aに接続されている。複数の線状部51bは、y方向において相互に間隔をおいて配されている。線状部51bは、フィンガー部21aまたはフィンガー部22aに電気的に接続されている。
図6は、変形例における配線材32の展開図である。図6に示されるように、配線51は、配線本体51aと、複数の線状部51bとを有する。配線本体51aは、配線材32のうち、少なくとも第2の部分32a2及び屈曲部32a3に設けられている。複数の線状部51bは、配線本体51aに接続されている。複数の線状部51bは、y方向において相互に間隔をおいて配されている。線状部51bは、フィンガー部21aまたはフィンガー部22aに電気的に接続されている。
配線材32の屈曲部32a3において、配線51に開口51cが複数設けられている。開口51cは、屈曲部32a3の延びる方向であるy方向に沿って配されている。このため、屈曲部32a3の柔軟性が向上されている。よって、例えば平板状の部材を屈曲させて配線材32を形成する場合に、平板状の部材の屈曲が容易となる。よって、配線材32の作製が容易となる。また、平板状の部材を屈曲させて配線材32を作製する際に、また温度サイクルにさらされて屈曲した部分にたび重なる応力が加わった際に、配線32が断線しにくい。開口51cが配線本体51aに設けられており、配線材本体51aが設けられた部分が屈曲部32a3とされるため、配線32の断線がより効果的に抑制されている。特に、開口51cの間隔P1が、線状部51bの幅P2よりも大きいため、配線32の断線がさらに効果的に抑制されている。開口51cの間隔P1は、線状部51bの幅P2の1倍より大きいことが好ましく、1.5倍以上であることがより好ましい。さらには、配線32の断線を防止する観点から、開口51cの幅P3を開口51cの間隔P1よりも小さくすることがより好ましい。
なお、本変形例では、開口51cは、折り曲げ易さと断線の抑制の観点から面取りされた矩形形状とした。しかし、開口の形状は特に限定されない。開口の形状は、例えば、楕円形、長円形、矩形、多角形などであってもよい。開口は、屈曲部32a3の延びる方向に沿って延びる細長形状を有していてもよい。また、開口51cは、ひとつのみ設けられていてもよい。
1…太陽電池モジュール
10,10a〜10f…太陽電池ストリング
11…第1の保護部材
12…第2の保護部材
13…封止材層
20,20A〜20L…太陽電池
20a…受光面
20b…裏面
21…第1の電極
22…第2の電極
23…光電変換部
31〜33,32a、32b、33b…配線材
32a1…第1の部分
32a2…第2の部分
32a3…屈曲部
51…樹脂フィルム
52…配線
60…絶縁性シート
10,10a〜10f…太陽電池ストリング
11…第1の保護部材
12…第2の保護部材
13…封止材層
20,20A〜20L…太陽電池
20a…受光面
20b…裏面
21…第1の電極
22…第2の電極
23…光電変換部
31〜33,32a、32b、33b…配線材
32a1…第1の部分
32a2…第2の部分
32a3…屈曲部
51…樹脂フィルム
52…配線
60…絶縁性シート
Claims (10)
- 第1及び第2の主面を有する光電変換部と、第2の主面の上に配されている第1及び第2の電極とを有する太陽電池と、
樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの上に配されており、前記第1または第2の電極に電気的に接続されている配線とを有する配線材と、
を備え、
前記配線材は、
前記配線が前記太陽電池側を向くように配されており、前記太陽電池に接着されている第1の部分と、
前記配線が前記太陽電池とは反対側を向くように配されている第2の部分と、
前記第1の部分と前記第2の部分とを接続している屈曲部と、
を有し、
前記屈曲部は、前記太陽電池の上に配されている、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、
前記第2の部分において前記配線に電気的に接続されている金属箔をさらに備え、
前記配線は、前記太陽電池の一の方向における一の端部の前記一の方向に対して垂直な他の方向おける一方側端部から他方側端部に至るように配されており、
前記金属箔は、前記配線材の前記他の方向における一部分に接着されている、太陽電池モジュール。 - 請求項2に記載の太陽電池モジュールであって、
前記金属箔は、前記配線よりも厚い、太陽電池モジュール。 - 請求項2または3に記載の太陽電池モジュールであって、
前記金属箔は前記太陽電池モジュールの外部に引き出されている、太陽電池モジュール。 - 請求項2または3に記載の太陽電池モジュールであって、
前記配線材が電気的に接続された太陽電池を複数備え、
前記金属箔は、前記配線材同士を接続している、太陽電池モジュール。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池の前記第1の主面側に配されている第1の保護部材と、
前記太陽電池の前記第2の主面側に配されており、可撓性を有する第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ており、前記太陽電池を封止している封止材層と、
をさらに備える、太陽電池モジュール。 - 請求項6に記載の太陽電池モジュールであって、
前記封止材層は、非架橋性の樹脂を含む、太陽電池モジュール。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記屈曲部において、前記配線に開口が設けられている、太陽電池モジュール。 - 請求項8に記載の太陽電池モジュールであって、
前記開口が複数設けられている、太陽電池モジュール。 - 請求項9に記載の太陽電池モジュールであって、
前記第1及び第2の電極のそれぞれは、相互に間隔をおいて配された複数のフィンガー部を備え、
前記配線は、
前記開口が設けられた配線本体と、
前記配線本体に接続されており、前記フィンガー部に電気的に接続された複数の線状部と、
を有し、
前記開口の間隔が前記線状部の幅よりも大きい、太陽電池モジュール。
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