JPWO2016021116A1

JPWO2016021116A1 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JPWO2016021116A1
Application number: JP2016539818A
Authority: JP
Inventors: 大裕岩田; 治寿橋本; 村上　洋平; 洋平村上; 祐石黒; 裕幸神納; 亮治内藤; 和生太田; 井上　浩; 浩井上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-06-01
Also published as: US20170148929A1; WO2016021116A1

Abstract

複数の太陽電池セル（３）を第１の方向に配列した太陽電池ストリング（１０〜１５）を第２の方向に複数配列した太陽電池群（３０）と、太陽電池群（３０）からの電力を外部に出力するための端子ボックス（４０）と、前記第２の方向の端部に位置する太陽電池ストリング（１０）において前記第１の方向の端部に位置する第１の末端太陽電池セル（３Ａ）と端子ボックス（４０）とを接続するための配線タブ（２０）とを備え、配線タブ（２０）は、第１の末端太陽電池セル（３Ａ）と重ならないように配置されている。

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルからの配線タブと外部接続用ケーブルとを接続するため、一般に端子ボックスが設けられている（特許文献１など）。太陽電池セルからの配線タブは、端子ボックス内部に設けられた接続端子に接続される。一般に、太陽電池モジュールは、充填材層中に封止された太陽電池セルを、表面側保護部材と裏面側保護部材とで挟んでプレス加工することにより製造される。

特開２０１１−１５５２１６号公報

従来の太陽電池モジュールでは、プレス加工等により、太陽電池セルに割れ等が発生するという問題があった。

本発明は、太陽電池セルに割れ等が発生するのを抑制することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールの一態様は、複数の太陽電池セルを第１の方向に配列した太陽電池ストリングを第２の方向に複数配列した太陽電池群と、前記太陽電池群からの電力を外部に出力するための端子ボックスと、前記第２の方向の端部に位置する太陽電池ストリングにおいて前記第１の方向の端部に位置する第１の末端太陽電池セルと前記端子ボックスとを接続するための配線タブとを備え、前記配線タブが、前記第１の末端太陽電池セルと重ならないように配置されている。

本発明によれば、太陽電池セルに割れ等が発生するのを抑制することができる。

図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュールを模式的に示す平面図である。図２は、第１の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。図３は、図２に示すIII−III線に沿う断面図である。図４は、第２の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。図５は、第３の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。図６は、第４の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。図７は、比較の形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、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場合がある。

なお、本実施形態において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、ｚ軸方向を太陽電池モジュールの主面に垂直な方向とし、ｚ軸に垂直な直交２軸方向をｘ軸方向及びｙ軸方向としている。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１を模式的に示す平面図である。

図１に示すように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池セル３を備えている。太陽電池セル３は、例えば、単結晶シリコン基板、及び多結晶シリコン基板などの結晶系シリコン基板を用いた太陽電池である。本実施形態では、太陽電池セル３として、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟むことで単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との界面における欠陥を低減してヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池を用いている。

第１の方向（ｙ軸方向）に配列された複数の太陽電池セル３の各々は、配線材４により、隣接する太陽電池セル３間で電気的に接続されている。配線材４により電気的に接続された複数の太陽電池セル３は、太陽電池ストリングを構成している。本実施の形態では、６つの太陽電池セル１０〜１５が設けられており、６つの太陽電池セル１０〜１５の各々は１２枚の太陽電池セル３によって構成されている。第２の方向（ｘ軸方向）に配列された複数の太陽電池ストリング１０〜１５は、太陽電池群３０を構成している。

端子ボックス４０は、太陽電池群３０の第１の方向（ｙ軸方向）の一方端側に設けられている。端子ボックス４０は、太陽電池群３０からの電力を外部に出力するため設けられている。なお、図１において、端子ボックス４０は、破線で示されている。

第２の方向（ｘ軸方向）の一方端に位置する太陽電池ストリング１０の第１の方向（ｙ軸方向）の一方端に位置する第１の末端太陽電池セル３Ａには、配線タブ２０が接続されている。配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａと端子ボックス４０とを接続するために設けられる。配線タブ２０により、太陽電池ストリング１０は、端子ボックス４０に接続されている。

第２の方向（ｘ軸方向）の他方端に位置する太陽電池ストリング１５の第１の方向（ｙ軸方向）の一方端に位置する第１の末端太陽電池セル３Ｆには、配線タブ２６が接続されている。配線タブ２６は、第１の末端太陽電池セル３Ｆと端子ボックス４０とを接続するために設けられる。配線タブ２６により、太陽電池ストリング１５は、端子ボックス４０に接続されている。

太陽電池ストリング１０と太陽電池ストリング１１は、第１の方向（ｙ軸方向）の他方端側に配置された渡りタブ３１により接続されている。太陽電池ストリング１１と太陽電池ストリング１２は、第１の方向（ｙ軸方向）の一方端側に配置された渡りタブ３４により接続されている。太陽電池ストリング１２と太陽電池ストリング１３は、第１の方向（ｙ軸方向）の他方端側に配置された渡りタブ３２により接続されている。太陽電池ストリング１３と太陽電池ストリング１４は、第１の方向（ｙ軸方向）の一方端側に配置された渡りタブ３５により接続されている。太陽電池ストリング１４と太陽電池ストリング１５は、第１の方向（ｙ軸方向）の他方端側に配置された渡りタブ３３により接続されている。また、渡りタブ３４及び３５は、端子ボックス４０に接続されている。

太陽電池群３０の周囲には、フレーム６が取り付けられている。本実施形態において、太陽電池モジュール１は、両面受光型の太陽電池モジュールである。したがって、端子ボックス４０は、太陽電池群３０の受光の妨げとならないように、フレーム６と太陽電池群３０の間の領域に取り付けられている。

図２は、第１の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セル３Ａの近傍を模式的に示す平面図である。

図２に示すように、本実施形態において、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａに接続される第１のタブ２１と、端子ボックス４０に接続される第３のタブ２３と、第１のタブ２１と第３のタブ２３との間を接続する第２のタブ２２とを有している。

第１のタブ２１は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。第２のタブ２２は、第１の方向（ｙ軸方向）に延びるように形成されている。第３のタブ２３は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。

第１のタブ２１と第２のタブ２２は、第１の接続部２４で接続されている。第１の接続部２４は、第１のタブ２１における第２のタブ２２との接続部分である。また、第１の接続部２４は、第２のタブ２２における第１のタブ２１との接続部分でもある。例えば、第１の接続部２４は、第１のタブ２１の端部と第２のタブ２２との重なり部分である。

第２のタブ２２と第３のタブ２３は、第２の接続部２５で接続されている。第２の接続部２５は、第２のタブ２２における第３のタブ２３との接続部分である。また、第２の接続部２５は、第３のタブ２３における第２のタブ２２との接続部分でもある。例えば、第２の接続部２５は、第２のタブ２２の端部と第３のタブ２３との重なり部分である。

本実施形態において、第１の接続部２４及び第２の接続部２５は、半田により接続されている。つまり、第１のタブ２１と第２のタブ２２とは、第１の接続部２４において半田により接続される。また、第２のタブ２２と第３のタブ２３とは、第２の接続部２５において半田により接続される。

第２の末端太陽電池セル３Ｂは、第２の方向（ｘ軸方向）において、第１の末端太陽電池セル３Ａと隣接している。図１に示すように、第２の末端太陽電池セル３Ｂは、太陽電池ストリング１０に隣接する太陽電池ストリング１１において、第１の方向（ｙ軸方向）の一方端に位置している。また、第３の末端太陽電池セル３Ｃは、太陽電池ストリング１１に隣接する太陽電池ストリング１２において、第１の方向（ｙ軸方向）の一方端に位置している。

図２の一点鎖線で示すように、第１のタブ２１、第２のタブ２２及び第３のタブ２３から構成される配線タブ２０と、第２の末端太陽電池セル３Ｂ及び第３の末端太陽電池セル３Ｃのと間には、絶縁シート５０が挿入されている。本実施の形態において、絶縁シート５０は、第２のタブ２２及び第３のタブ２３と第２の末端太陽電池セル３Ｂ及び第３の末端太陽電池セル３Ｃとの間に配置されている。絶縁シート５０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂によって形成された樹脂シートである。

図３は、図２に示すIII−III線に沿う断面図である。図３に示すように、第３の末端太陽電池セル３Ｃと第３のタブ２３との間には、絶縁シート５０が挿入されている。裏面保護シート５２と第３の末端太陽電池セル３Ｃとの間には、樹脂などからなる裏面側充填材層５１が設けられている。

本実施形態では、図２に示すように、配線タブ２０が、第１の末端太陽電池セル３Ａと重ならないように配置されている。これにより、第１の末端太陽電池セル３Ａに割れ等が発生するのを抑制することができる。この効果について、図７に示す比較の形態を用いて、以下説明する。図７は、比較の形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セルの近傍を模式的に示す平面図である。

図７に示すように、比較の形態では、第１のタブ２１のｘ軸方向の長さが短くなり、第１の接続部２４及び第２の接続部２５の位置が、図２の場合と比べて、第１の末端太陽電池セル３Ａ側にある。また、第２の接続部２５の位置は、第１の末端太陽電池セル３Ａと重なる位置になっている。したがって、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａと重なるように配置されている。

第１の末端太陽電池セル３Ａと重なっている第２の接続部２５は、第２のタブ２２の厚みと第３のタブ２３の厚みとそれらの間に設けられた半田部分の厚みの合計の厚みを有している。このため、第１の末端太陽電池セル３Ａの表面と第２の接続部２５との間において、ｚ軸方向に大きな段差部が形成される。このため、太陽電池モジュールを製造する際のプレス工程などにおいて、この段差部の下方に位置する第１の末端太陽電池セル３Ａの箇所に大きな応力がかかる。この応力によって、第１の末端太陽電池セル３Ａに割れ等が生じる場合がある。

これに対し、図２に示す第１の実施形態では、配線タブ２０が、第１の末端太陽電池セル３Ａと重ならないように配置されている。したがって、太陽電池モジュールを製造する際のプレス工程などにおいて、第１の末端太陽電池セル３Ａに大きな応力がかかるのを抑制することができる。このため、第１の末端太陽電池セル３Ａに割れ等が発生するのを抑制することができる。

なお、図２に示す第１の実施形態では、第２の接続部２５が第２の末端太陽電池セル３Ｂと重なっている。しかしながら、第２の接続部２５から第３のタブ２３が、第２の末端太陽電池セル３Ｂ全体を横切るようにｘ軸方向に延びている。このため、プレス加工の際にかかる応力は、第３のタブ２３によって分散される。したがって、第２の接続部２５の段差部に大きな応力がかかるのを抑制することができる。

また、図２に示す第１の実施形態では、図７に示す比較の形態に比べ、絶縁シート５０のｘ軸方向の長さを短くすることができる。したがって、絶縁シート５０の大きさを小さくすることができる。

さらに、本実施形態においては、図２に示すように、第１の末端太陽電池セル３Ａのコーナー部３ａと第２の末端太陽電池セル３Ｂのコーナー部３ｂとの間の領域（隙間）に、第１の接続部２４が配置されている。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セル３Ａの近傍を模式的に示す平面図である。

図４に示すように、本実施形態において、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａに接続される第１のタブ２１と、端子ボックス４０に接続される第３のタブ２３と、第１のタブ２１と第３のタブ２３との間を接続する第２のタブ２２とを有している。

本実施形態においても、第１のタブ２１は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。一方、第２のタブ２２は、第２の方向（ｘ軸方向）から第３のタブ２３側に傾斜して延びるように形成されている。また、第３のタブ２３は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。第１のタブ２１と第２のタブ２２は、第１の接続部２４で接続されている。第２のタブ２２と第３のタブ２３は、第２の接続部２５で接続されている。本実施形態においても、第１の接続部２４及び第２の接続部２５は、半田により接続されている。

本実施形態においても、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａと重ならないように配置されている。したがって、太陽電池モジュールを製造する際のプレス工程などにおいて、第１の末端太陽電池セル３Ａに大きな応力がかかるのを抑制することができる。このため、第１の末端太陽電池セル３Ａに割れ等が発生するのを抑制することができる。

また、本実施形態においても、図７に示す比較の形態に比べ、絶縁シート５０のｘ軸方向の長さを短くすることができる。したがって、絶縁シート５０の大きさを小さくすることができる。

本実施形態では、第２のタブ２２は、第２の方向（ｘ軸方向）から第３のタブ２３側に傾斜して延びるように形成されている。このため、配線タブ２０のトータルの長さを短くすることができる。したがって、配線タブ２０の抵抗による電力損失を低減することができる。さらに、第２のタブ２２を傾斜して形成することで、配線タブ２０と第２及び第３の末端太陽電池セル３Ｂ及び３Ｃとの間に絶縁シート５０を挿入する際、絶縁シート５０をスムーズに挿入することができる。

本実施形態においても、第１の末端太陽電池セル３Ａのコーナー部３ａと第２の末端太陽電池セル３Ｂのコーナー部３ｂとの間の領域に、第１の接続部２４が配置されている。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セル３Ａの近傍を模式的に示す平面図である。

図５に示すように、本実施形態において、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａに接続される第１のタブ２１と、端子ボックス４０に接続される第３のタブ２３とから構成されている。

本実施形態においても、第１のタブ２１は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。一方、第３のタブ２３は、第２の方向（ｘ軸方向）から傾斜して延びるように形成されている。第１のタブ２１と第３のタブ２３は、第１の接続部２４で接続されている。したがって、本実施形態では、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａに接続される第１のタブ２１と、端子ボックス４０に接続される第３のタブ２３とを有しており、第１のタブ２１と第３のタブ２３とが第１の接続部２４で接続されている。本実施形態において、第１の接続部２４は、半田により接続されている。

本実施形態では、第３のタブ２３は、第２の方向（ｘ軸方向）から傾斜して延びるように形成されている。このため、配線タブ２０のトータルの長さをさらに短くすることができる。したがって、配線タブ２０の抵抗による電力損失をさらに低減することができる。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態の太陽電池モジュールにおける第１の末端太陽電池セル３Ａの近傍を模式的に示す平面図である。

図６に示すように、本実施形態において、配線タブ２０は、第１の末端太陽電池セル３Ａに接続される第１のタブ２１と、端子ボックス４０に接続される第３のタブ２３と、第１のタブ２１と第３のタブ２３との間を接続する第２のタブ２２とを有している。

本実施形態において、第１のタブ２１は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。第２のタブ２２は、第１の方向（ｙ軸方向）に延びるように形成されている。第３のタブ２３は、第２の方向（ｘ軸方向）に延びるように形成されている。第１のタブ２１と第２のタブ２２は、第１の接続部２４で接続されている。第２のタブ２２と第３のタブ２３は、第２の接続部２５で接続されている。本実施形態において、第１の接続部２４及び第２の接続部２５は、半田により接続されている。

本実施形態では、第１の末端太陽電池セル３Ａのコーナー部３ａと第２の末端太陽電池セル３Ｂのコーナー部３ｂとの間の領域に、第１の接続部２４及び第２の接続部２５が配置されている。したがって、第２の接続部２５が、第２の末端太陽電池セル３Ｂに重ならないように配置されている。このため、本実施形態では、第２の末端太陽電池セル３Ｂにかかる応力も低減することができる。

上記実施形態では、図１に示す太陽電池ストリング１０の第１の末端太陽電池セル３Ａに対する配線タブ２０についてのみ説明しているが、図１に示す太陽電池ストリング１５の第１の末端太陽電池セル３Ｆに対する配線タブ２６についても、上記実施形態の配線タブ２０と同様にして構成されている。

上記の実施形態では、配線タブと２０して、第１のタブ２１、第２のタブ２２及び第３のタブ２３によって構成されるもの、または、第１のタブ２１及び第３のタブ２３によって構成されるものを例にして示したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、これらのタブ（第１のタブ２１、第２のタブ２２、第３のタブ２３）は、半田で接続することに限定されるものではない。

上記の実施形態では、太陽電池モジュール１として、両面受光型の太陽電池モジュールを例にして示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１…太陽電池モジュール
３…太陽電池セル
３Ａ…第１の末端太陽電池セル
３ａ…第１の末端太陽電池セルのコーナー部
３Ｂ…第２の末端太陽電池セル
３ｂ…第２の末端太陽電池セルのコーナー部
３Ｃ…第３の末端太陽電池セル
３Ｆ…第１の末端太陽電池セル
４…配線材
６…フレーム
１０，１１，１２，１３，１４，１５…太陽電池ストリング
２０，２６…配線タブ
２１…第１のタブ
２２…第２のタブ
２３…第３のタブ
２４…第１の接続部
２５…第２の接続部
３０…太陽電池群
３１，３２，３３，３４，３５…渡りタブ
４０…端子ボックス
５０…絶縁シート
５１…裏面側充填材層
５２…裏面保護シート

Claims

複数の太陽電池セルを第１の方向に配列した太陽電池ストリングを、第２の方向に複数配列した太陽電池群と、
前記太陽電池群からの電力を外部に出力するための端子ボックスと、
前記第２の方向の端部に位置する太陽電池ストリングにおいて前記第１の方向の端部に位置する第１の末端太陽電池セルと、前記端子ボックスとを接続するための配線タブとを備え、
前記配線タブは、前記第１の末端太陽電池セルと重ならないように配置されている、
太陽電池モジュール。
前記配線タブは、前記第１の末端太陽電池セルに接続される第１のタブと、前記端子ボックスに接続される第３のタブと、前記第１のタブと前記第３のタブとの間を接続する第２のタブとを有し、
前記第１のタブと前記第２のタブとは第１の接続部で接続され、
前記第２のタブと前記第３のタブとは第２の接続部で接続されている、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第１の接続部及び前記第２の接続部は、半田により接続されている、
請求項２に記載の太陽電池モジュール。
前記第２の方向において前記第１の末端太陽電池セルと隣接する第２の末端太陽電池セルのコーナー部と、前記第１の末端太陽電池セルのコーナー部との間の領域に、前記第１の接続部が配置されている、
請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
前記領域に、前記第２の接続部も配置されている、
請求項４に記載の太陽電池モジュール。
前記配線タブは、前記第１の末端太陽電池セルに接続される第１のタブと、前記端子ボックスに接続される第３のタブとを有し、
前記第１のタブと前記第３のタブとは第１の接続部で接続されている、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第１の接続部は、半田により接続されている、
請求項６に記載の太陽電池モジュール。
前記第２の方向において前記第１の末端太陽電池セルと隣接する第２の末端太陽電池セルのコーナー部と、前記第１の末端太陽電池セルのコーナー部との間の領域に、前記第１の接続部が配置されている、
請求項６または７に記載の太陽電池モジュール。