JPWO2014030225A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

改善された信頼性を有する太陽電池モジュールを提供する。配線材（３３）は、第１の部分（３３ａ）と、第２の部分（３３ｂ）と、屈曲部（３３ｃ）とを有する。第１の部分（３３ａ）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（３３ａ）は、太陽電池（２０）に接着されている。第２の部分（３３ｂ）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（３３ｃ）は、第１の部分（３３ａ）と第２の部分（３３ｂ）とを接続している。太陽電池（２０）と第２の保護部材（１２）との間に位置する部分の配線材（３３）が設けられた領域における第１の保護部材（１１）と第２の保護部材（１２）との間の距離が、配線材（３３）が設けられていない領域の第１の保護部材（１１）と第２の保護部材（１２）との間の距離よりも大きい。

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
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。
特開２００９−４３８４２号公報
太陽電池モジュールの信頼性を改善したいという要望がある。
本発明の主な目的は、改善された信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することである。
本発明に係る太陽電池モジュールは、第１の保護部材と、第２の保護部材と、封止材層と、太陽電池と、配線材とを備える。第２の保護部材は、第１の保護部材と対向している。第２の保護部材は、第１の保護部材より可撓性が高い。封止材層は、第１の保護部材と第２の保護部材との間に設けられている。太陽電池は、封止材層内に設けられている。太陽電池は、第１の主面と、第２の主面とを有する。第１の主面は、第１の保護部材側を向く。第２の主面は、第２の保護部材側を向く。配線材は、樹脂フィルムと、配線とを有すると。配線は、樹脂フィルムの上に配されている。配線は、第２の主面の上において太陽電池と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。太陽電池と第２の保護部材との間に位置する部分の配線材が設けられた領域における第１の保護部材と第２の保護部材との間の距離が、配線材が設けられていない領域の第１の保護部材と第２の保護部材との間の距離よりも大きい。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、本発明に係る太陽電池モジュールを製造するための方法である。本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法では、第１の保護部材、封止材層の第１の保護部材と太陽電池との間に位置する部分を構成するための第１の樹脂シート、太陽電池及び配線材、封止材層の太陽電池と第２の保護部材との間に位置する部分を構成するための第２の樹脂シート、並びに第２の保護部材とをこの順番で積層し、積層体を得る。積層体をラミネートする。第２の樹脂シートの配線材の上に位置する部分の厚みが、その他の部分の厚みよりも大きい。
本発明によれば、改善された信頼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裏面図である。 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩ部分の略図的断面図である。 図３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４は、図２のＩＶ部分の太陽電池ストリングの略図的断面図である。 図５は、図２のＶ部分の太陽電池ストリングの略図的断面図である。 図６は、積層体の略図的分解断面図である。 図７は、変形例における第２の保護部材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。
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、複数の太陽電池２０を備えている。図２に示されるように、複数の太陽電池２０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１の保護部材１１は、ガラス板により構成されている。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、太陽電池２０を介して第１の保護部材１１と対向している。第２の保護部材１２の可撓性は、第１の保護部材１１の可撓性よりも高い。具体的には、第２の保護部材１２は、可撓性を有する樹脂シートにより構成されている。
第１の保護部材１１と第２の保護部材１２との間には封止材層１３が設けられている。この封止材層１３内に複数の太陽電池２０が設けられている。封止材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、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）などの非架橋性樹脂などにより構成することができる。
図２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、第１の電極２１と、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。もっとも、本発明において、太陽電池は、裏面接合型の太陽電池でなくてもよい。
図１に示されるように、複数の太陽電池２０は、複数の太陽電池ストリング１０を構成している。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。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等の金属箔などにより構成することができる。金属箔は、複数の金属箔の積層体であってもよい。金属箔は、例えば半田などからなるコーティング層によりコーティングされていてもよい。
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。
複数の太陽電池ストリング１０は、第２の配線材３２により電気的に接続されている。また、電気的に接続された複数の太陽電池ストリング１０には、引き出し電極４１，４２が電気的に接続されている。この引き出し電極４１，４２は、図２に示されるように、封止材層１３外に引き出されており、第２の保護部材１２の外側に至っている。
引き出し電極４１，４２及び第２の配線材３２は、それぞれ、例えば、Ａｇ、Ｃｕ等の金属箔などにより構成することができる。金属箔は、複数の金属箔の積層体であってもよい。金属箔は、例えば半田などからなるコーティング層によりコーティングされていてもよい。
第１の配線材３１と引き出し電極４１，４２とは、それぞれ、第３の配線材３３により太陽電池２０に電気的に接続されている。
図４及び図５に示されるように、第３の配線材３３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、裏面２０ｂにおいて、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。
第３の配線材３３は、第１の部分３３ａと、第２の部分３３ｂと、屈曲部３３ｃとを有する。第１の部分３３ａは、第３の配線材３３の一方側部分により構成されている。第１の部分３３ａ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３３ａは、樹脂接着剤や半田などにより形成された接着層４０により、太陽電池２０の裏面２０ｂに接着されている。
第２の部分３３ｂは、第３の配線材３３の他方側部分により構成されている。第２の部分３３ｂ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３３ｂの少なくとも一部は、第１の部分３３ａの上に配されている。即ち、第２の部分３３ｂの少なくとも一部は、第１の部分３３ａ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３３ｃは、第１の部分３３ａと第２の部分３３ｂとを接続している。屈曲部３３ｃは、屈曲構造を有する。屈曲部３３ｃでは、配線５２が外側を向いている。屈曲部３３ｃは、太陽電池２０の裏面２０ｂの上に配されている。即ち、屈曲部３３ｃは、太陽電池２０とｚ軸方向において重なっている。屈曲部３３ｃ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。
第２の部分３３ｂにおいて、第３の配線材３３の配線５２には、金属箔により構成された第２の配線材３２または引き出し電極４１，４２が電気的に接続されている。第２の配線材３２または引き出し電極４１，４２と配線５２とは、図２及び図４に示される半田５３により電気的に接続されている。
金属箔により構成されている第２の配線材３２及び引き出し電極４１，４２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、第２の配線材３２及び引き出し電極４１，４２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、ポリイミド（ＰＩ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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）などにより構成することができる。
ところで、折り曲げ構造を有する第３の配線材３３は、折り曲げ構造を有さない配線材よりも厚い。このため、第３の配線材３３の第２の部分３３ｂと第２の保護部材１２との間の距離が短くなる。換言すれば、封止材層１３の第２の部分３３ｂと第２の保護部材１２との間に位置する部分の厚みが薄くなる。このため、第３の配線材３３や、第３の配線材３３の上に位置する第２の配線材３２、引き出し電極４１，４２などが、樹脂シートからなる第２の保護部材１２に接触したり突き破ったりする虞がある。特に、第２の配線材３２または引き出し電極４１，４２と配線５２とが半田５３により電気的に接続されており、配線５２から半田ごてを引き離す際に凸部５３ａが生じる可能性がある。凸部５３ａが存在している場合は、第２の保護部材１２が凸部５３ａに突き破られやすい。また、屈曲部３３ｃが太陽電池２０の上に位置している場合は、第３の配線材３３の厚みがさらに大きくなるため、第２の保護部材１２が凸部５３ａに突き破られやすい。第２の保護部材１２が突き破られると、太陽電池モジュール１内への水分の浸入等が生じるなどの不具合が生じる。
ここで、太陽電池モジュール１では、図２に示されるように、封止材層１３の太陽電池２０と第２の保護部材１２との間に位置する部分である裏面側部分１３ｂの第３の配線材３３が設けられた領域における厚みが、第３の配線材３３が設けられていない領域の厚みよりも大きい。このため、第３の配線材３３や、第３の配線材３３の上に位置する第２の配線材３２、引き出し電極４１，４２などが、樹脂シートからなる第２の保護部材１２に接触したり突き破ったりすることが抑制されている。従って、改善された信頼性を有する太陽電池モジュール１を実現することができる。
また、裏面側部分１３ｂの第３の配線材３３、第２の配線材３２及び引き出し電極４１，４２が設けられた領域における厚みが、第３の配線材３３、第２の配線材３２及び引き出し電極４１，４２が設けられていない領域の厚みよりも大きいことが好ましい。
太陽電池モジュール１は、例えば以下の要領で作製することができる。まず、図６に示されるように、ガラス板からなる第１の保護部材１１と、封止材層１３の第１の保護部材１１と太陽電池２０との間に位置する部分を構成するための第１の樹脂シート１３Ａと、太陽電池２０、配線材３１，３２，３３及び引き出し電極４１，４２と、封止材層１３の太陽電池２０と第２の保護部材１２との間に位置する部分を構成するための第２の樹脂シート１３Ｂと、第２の保護部材１２とをこの順番で積層し、積層体７０を作製する。
ここで、第２の樹脂シート１３Ｂは、第１の保護部材１１の全面を覆う第３の樹脂シート１３Ｂ１と、第３の配線材３３の上に位置する第４の樹脂シート１３Ｂ２との積層体により構成されている。このため、第２の樹脂シート１３Ｂの第３の配線材３３の上に位置する部分の厚みが、その他の部分の厚みよりも大きい。
次に、積層体７０をラミネートすることにより、太陽電池モジュール１を完成させることができる。
なお、本発明は上述の作製方法にて製造された太陽電池モジュール１に限られない。例えば、図６に示される、第４の樹脂シート１３Ｂ２を使用せず、第３の樹脂シート１３Ｂ１のみを使用して太陽電池モジュールを作製してもよい。この場合、第４の樹脂シート１３Ｂ２を除いた積層体７０を、図６に示す第４の樹脂シート１３Ｂ２が配置される領域より第４の樹脂シート１３Ｂ２が配置されない領域の方がＺ軸方向により加圧される状態でラミネートすることにより、太陽電池モジュール１を完成させることができる。
（変形例）
図７に示されるように、第２の保護部材１２は、例えばアルミニウムなどからなる金属層１２ａを含んでいてもよい。この場合、金属層１２ａと第３の配線材３３等との距離を長くできるため、改善された絶縁性を実現することができる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池を一つのみ有していてもよい。
１…太陽電池モジュール
１１…第１の保護部材
１２…第２の保護部材
１２ａ…金属層
１３…封止材層
１３Ａ…第１の樹脂シート
１３Ｂ…第２の樹脂シート
１３Ｂ１…第３の樹脂シート
１３Ｂ２…第４の樹脂シート
１３ｂ…裏面側部分
２０…太陽電池
３１…第１の配線材
３２…第２の配線材
３３…第３の配線材
３３ａ…第１の部分
３３ｂ…第２の部分
３３ｃ…屈曲部
４１，４２…引き出し電極
５１…樹脂フィルム
５２…配線
５３…半田
５３ａ…凸部
７０…積層体

Claims (10)

  1. 第１の保護部材と、
    前記第１の保護部材と対向しており、前記第１の保護部材より可撓性が高い第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た封止材層と、
    前記封止材層内に設けられており、前記第１の保護部材側を向く第１の主面と、前記第２の保護部材側を向く第２の主面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２の主面の上において前記太陽電池と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、
    前記太陽電池と前記第２の保護部材との間に位置する部分の前記配線材が設けられた領域における前記第１の保護部材と前記第２の保護部材との間の距離が、前記配線材が設けられていない領域の前記第１の保護部材と前記第２の保護部材との間の距離よりも大きい、太陽電池モジュール。
  2. 前記第２の部分において前記配線と電気的に接続された金属箔をさらに備え、
    前記封止材層の前記太陽電池と前記第２の保護部材との間に位置する部分の前記配線材及び前記金属箔が設けられた領域における厚みが、前記配線材及び前記金属箔が設けられていない領域の厚みよりも大きい、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記金属箔と前記配線とを接続している半田をさらに備える、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記封止材の前記太陽電池と前記第２の保護部材との間に位置する部分の前記配線材が設けられた領域における厚みが、前記配線材が設けられていない領域の厚みよりも大きい、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第２の保護部材は、金属層を含む、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. 一の方向に沿って配列されており、電気的に接続された複数の前記太陽電池を有する複数の太陽電池ストリングを備え、
    前記金属箔は、前記太陽電池ストリング同士を電気的に接続している、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。
  7. 前記金属箔は、前記封止材層外に引き出されている、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。
  8. 前記屈曲部は、前記太陽電池の上に配されている、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. 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の製造方法であって、
    前記第１の保護部材、前記封止材層の前記第１の保護部材と前記太陽電池との間に位置する部分を構成するための第１の樹脂シート、前記太陽電池及び前記配線材、前記封止材層の前記太陽電池と前記第２の保護部材との間に位置する部分を構成するための第２の樹脂シート、並びに前記第２の保護部材とをこの順番で積層し、積層体を得る工程と、
    前記積層体をラミネートする工程と、
    を備え、
    前記第２の樹脂シートの前記配線材の上に位置する部分の厚みが、その他の部分の厚みよりも大きい、太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 前記第２の樹脂シートを、前記第１の保護部材の全面を覆う第３の樹脂シートと、前記配線材の上に位置する第４の樹脂シートとの積層体により構成されている、請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
JP2014531422A 2012-08-22 2012-08-22 太陽電池モジュール及びその製造方法 Withdrawn JPWO2014030225A1 (ja)

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