JPWO2013137204A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

改善された温度の昇降の繰り返しに対する耐久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、複数の太陽電池20と、配線材30とを備える。配線材30は、隣り合う太陽電池20のそれぞれの一方面20bに接着されている。配線材30は、隣り合う太陽電池20を電気的に接続している。配線材30は、絶縁シート31と、絶縁シート31の上に配された導電層32とを有する。配線材30の隣り合う太陽電池20間に位置する部分の長さL1が、隣り合う太陽電池20間の距離L2よりも長い。

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
改善された出力特性を実現し得る太陽電池モジュールとして、配線材により接続された複数の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を参照)。
特開2009−266848号公報
太陽電池モジュールの温度の昇降の繰り返しに対する耐久性を改善したいという要望がある。
本発明は、改善された温度の昇降の繰り返しに対する耐久性を有する太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。
本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、配線材とを備える。配線材は、隣り合う太陽電池のそれぞれの一方面に接着されている。配線材は、隣り合う太陽電池を電気的に接続している。配線材は、絶縁シートと、絶縁シートの上に配された導電層とを有する。配線材の隣り合う太陽電池間に位置する部分の長さが、隣り合う太陽電池間の距離よりも長い。
本発明によれば、改善された温度の昇降の繰り返しに対する耐久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。
図1は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図2は、本発明の一実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図3は、本発明の一実施形態における配線材の略図的側面図である。 図4は、第1の変形例における太陽電池ストリングの略図的側面図である。 図5は、第2の変形例における太陽電池ストリングの略図的側面図である。 図6は、第3の変形例における太陽電池ストリングの略図的側面図である。 図7は、第4の変形例に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。
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。
(第1の実施形態)
図1に示されるように、太陽電池モジュール1は、太陽電池ストリング10を備えている。太陽電池ストリング10は、受光面20a側に位置する第1の保護部材11と、裏面20b側に位置する第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と第2の保護部材12との間には、封止材13が設けられている。太陽電池ストリング10は、封止材13によって封止されている。
第1の保護部材11は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等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、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。封止材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。
太陽電池ストリング10は、第1の方向(x軸方向)に沿って相互に間隔をおいて配された複数の太陽電池20を備えている。複数の太陽電池20は、配線材30によって電気的に接続されている。具体的には、配線材30は、x軸方向に隣り合う太陽電池20を電気的に接続している。配線材30は、x軸方向に隣り合う太陽電池20のそれぞれの裏面20bに接着されている。太陽電池20と配線材30とは、例えば、樹脂接着剤、導電材を含む樹脂接着剤、半田等により接着することができる。
本実施形態では、太陽電池20は、受光面20a及び裏面20bのうち、裏面20bに第1及び第2の電極21,22が設けられた裏面接合型の太陽電池であるが、本発明において、太陽電池は、裏面接合型の太陽電池に限定されない。
図2に示されるように、太陽電池20は、光電変換部23を有する。光電変換部23は、受光した際に電子、正孔等のキャリアを生成させるものである。光電変換部23は、例えば、一の導電型を有する半導体基板と、半導体基板の一主面の一部の上に配されており、他の導電型を有する第1の半導体層と、半導体基板の一主面の第1の半導体層が配されていない部分の少なくとも一部の上に配されており、一の導電型を有する第2の半導体層とを有していてもよい。また、光電変換部23は、例えば、それぞれ一主面に露出するように位置しており、p型ドーパント拡散領域とn型ドーパント拡散領域とが設けられた半導体基板により構成されていてもよい。これらの場合、太陽電池20は、裏面側に第1及び第2の電極21,22を有する。なお、第1及び第2の電極21,22のうちの一方が多数キャリアを収集する電極であり、他方が少数キャリアを収集する電極である。
図3に示されるように、配線材30は、絶縁シート31と、導電層32とを有する。絶縁シート31は、可撓性を有することが好ましい。絶縁シート31は、例えば、樹脂シートにより構成することができる。絶縁シート31の熱膨張係数は、封止材13の熱膨張係数とは異なる。絶縁シート31の熱膨張係数は、封止材13の熱膨張係数よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
導電層32は、絶縁シート31の上に配されている。この導電層32によって隣り合う太陽電池20が電気的に接続されている。導電層32は、例えば、金属などの適宜の導電材料によって構成することができる。
配線材30の隣り合う太陽電池20の間に位置する部分は、湾曲部及び屈曲部の少なくとも一方を含む。具体的には、本実施形態では、配線材30の隣り合う太陽電池20の間に位置する部分は、湾曲部30aを含む。このため、配線材30の隣り合う太陽電池20の間に位置する部分の長さL1は、隣り合う太陽電池20間の距離L2よりも長い。このため、太陽電池モジュール1の温度が上昇し、隣り合う太陽電池20間の距離L2が大きくなった場合であっても、配線材30がx軸方向に伸縮可能であるため、配線材30と太陽電池20との間に応力が加わり難い。よって、配線材30と太陽電池20とが剥離しにくい。従って、温度の昇降の繰り返しに対する耐久性が改善された太陽電池モジュール1を実現することができる。温度の昇降の繰り返しに対する耐久性をより改善する観点からは、長さL1が距離L2の1.1倍以上であることが好ましい。また、配線材30が可撓性を有する場合は、配線材30と太陽電池20との間に応力がより加わり難い。よって、温度の昇降の繰り返しに対する耐久性がさらに改善された太陽電池モジュール1を実現することができる。
特に、封止材13の熱膨張係数が配線材30の熱膨張係数よりも大きい場合は、封止材13の熱膨張に起因して隣り合う太陽電池20間の距離L2が配線材30の熱膨張量よりも大きくなるため、L1>L2としておくことが好ましい。
湾曲部30aは、太陽電池20側に凸状に設けられていてもよい。この場合、太陽電池ストリング10の厚みを抑制することができる。従って、第1の保護部材11と第2の保護部材12との間に封止材13を用いて封止された太陽電池モジュールの厚みの変化を抑制することができる。なお、太陽電池20側に凸状とは、太陽電池20の裏面20bから受光面20aに向かう方向に凸形状となっていることを意味する。
以下、上記実施形態の変形例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
図4に示されるように、湾曲部30aは、太陽電池20とは反対側に凸状に設けられている。この場合、導電層32と光電変換部23との不所望に接触することに起因する太陽電池モジュール1の出力特性の低下が抑制されている。なお、太陽電池20とは反対側に凸状とは、太陽電池20の受光面20aから裏面20bに向かう方向に凸形状となっていることを意味する。
図5に示されるように、配線材30の隣り合う太陽電池20間に位置する部分は、複数の湾曲部30a1,30a2を有していてもよい。湾曲部30a1は太陽電池20側に凸状に設けられており、湾曲部30a2は太陽電池20とは反対側に凸状に設けられている。これにより、湾曲部を1つ備える場合と比較して、各湾曲部の太陽電池20側又は太陽電池20とは反対側への突出量を抑えつつ、十分な長さL1を確保することが可能となる。そのため、太陽電池モジュールの厚みを抑制しつつ、長さL1の設計自由度を高くすることができる。なお、湾曲部は2つに限られず、3つ以上設けられていてもよい。
図6に示されるように、配線材30の隣り合う太陽電池20間に位置する部分は、少なくともひとつの屈曲部30bを有していてもよい。屈曲部30bは、太陽電池20とは反対側に凸状に設けられている。これにより、配線材30を屈曲させるだけで、配線材30と太陽電池20との間に応力が加わることを抑制できる。なお、屈曲部は、太陽電池20側に凸状に設けられていてもよい。
配線材30の隣り合う太陽電池20間に位置する部分は、湾曲部と屈曲部との両方を有していてもよい。
太陽電池モジュール2は複数の太陽電池20を備えるため、配線材30も複数備える。太陽電池モジュール2に設けられる複数の配線材30の湾曲部30a1,30a2または屈曲部30bは、すべて同じ形状にならなくてもよい。例えば、太陽電池モジュール2は、図3に示す配線材30と、図4に示す配線材30と、が混在したものとなってもよい。また、太陽電池モジュール2に備えられるすべての配線材30が湾曲部30a1,30a2または屈曲部30bを備えなくてもよい。
図7に示される太陽電池モジュール2は、隣り合う太陽電池20間に配された樹脂部材40をさらに備える。この樹脂部材40は、封止材13の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する。このため、太陽電池モジュール2の温度が変化した際に、隣り合う太陽電池20間の距離が変化しにくい。よって、配線材30と太陽電池20とが剥離しにくい。従って、温度の昇降の繰り返しに対する耐久性をさらに改善することができる。
1,2…太陽電池モジュール
13…封止材
20…太陽電池
20b…裏面
21,22…電極
30…配線材
30a…湾曲部
30b…屈曲部
31…絶縁シート
32…導電層
40…樹脂部材

Claims (9)

  1. 複数の太陽電池と、
    隣り合う前記太陽電池のそれぞれの一方面に接着されており、前記隣り合う太陽電池を電気的に接続している配線材と、
    を備え、
    前記配線材は、絶縁シートと、前記絶縁シートの上に配された導電層とを有し、
    前記配線材の前記隣り合う太陽電池間に位置する部分の長さが、前記隣り合う太陽電池間の距離よりも長い、太陽電池モジュール。
  2. 前記配線材の前記隣り合う太陽電池間に位置する部分は、湾曲部及び屈曲部の少なくとも一方を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記湾曲部及び屈曲部の少なくとも一方は、前記太陽電池とは反対側に凸状である部分を有する、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記湾曲部及び屈曲部の少なくとも一方は、前記太陽電池側に凸状である部分を有する、請求項2または3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記複数の太陽電池及び前記配線材を封止する封止材をさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記封止材の熱膨張係数が、前記絶縁シートの熱膨張係数よりも高い、請求項5に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記太陽電池が前記一方面側に第1及び第2の電極を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記絶縁シートが可撓性を有する、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。
  9. 前記絶縁シートが樹脂シートにより構成されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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