JPWO2016143284A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

太陽電池モジュール（１）は、太陽電池素子（１１）に隣接する光拡散部材（４０）と、太陽電池素子（１１）の表面上に形成され光入射側の面に光拡散形状を有するタブ配線（２０）と、第１主面および第２主面を有する表面保護部材（８０）とを備え、太陽電池素子（１１）の表面と第２主面との平均距離をＤとし、表面保護部材（８０）の屈折率をｎとし、ｓｉｎＲ＝１／ｎを満たす全反射の臨界角度をＲとした場合、タブ配線（２０）は、光拡散部材（４０）の端部のうち太陽電池素子（１１）に最も近い端部（４０Ｂ）からの距離３．４６×Ｄの位置（１１Ｂ）と、太陽電池素子（１１）から最も遠い端部（４０Ａ）からの距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置（１１Ａ）との間の領域（１１Ｚ）を除く領域に配置されている。

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
複数の太陽電池素子が平面上に２次元配置された太陽電池モジュールでは、太陽電池素子表面への太陽光の集光効率を向上させることが重要である。
特許文献１には、同一平面上において隙間領域を有して配列された複数の太陽電池セルを有する太陽電池モジュールにおいて、当該隙間領域に入射した光を反射して太陽電池セルの受光面に入射させる反射部材が配置された構成が開示されている。本構成によれば、太陽電池セル間の隙間領域に照射される太陽光の有効利用が可能となる。
特開２０１３−９８４９６号公報
前述した太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池素子を直列または並列に接続するタブ配線が太陽電池素子の表面および裏面に配置されている。このため、特許文献１に開示された構成では、太陽電池セル間の隙間領域に入射した反射部材からの反射光が太陽電池素子の表面に向けて入射する際に、当該反射光の一部がタブ配線に当たり、当該反射光が太陽電池素子の表面に効率よく入射しないケースが想定される。つまり、タブ配線の配置により、上記反射部材からの反射光の太陽電池素子表面への集光度が低下するという課題が発生する。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、太陽光を高効率に太陽電池素子に集光することが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面に２次元状に配置された複数の太陽電池素子と、前記複数の太陽電池素子の表面上に形成され、前記複数の太陽電池素子を電気的に接続し、光入射側の面に光拡散形状を有する配線部材と、前記複数の太陽電池素子のうちの一の太陽電池素子と前記受光面の方向で隣り合うように、前記配線部材の形成方向に沿って配置された光拡散部材と、第１主面および当該第１主面の光入射側に背向する第２主面を有し、前記複数の太陽電池素子、前記光拡散部材および前記配線部材の光入射側に配置された保護部材とを備え、前記一の太陽電池素子の表面と前記第２主面との距離および当該第２主面と前記一の太陽電池素子に近接する前記光拡散部材の表面との距離の平均距離をＤとし、前記保護部材の屈折率をｎとし、前記第２主面においてｓｉｎＲ＝１／ｎを満たす全反射の臨界角度をＲとした場合、前記一の太陽電池素子の表面上に形成された前記配線部材は、前記光拡散部材の端部のうち前記一の太陽電池素子に最も近い端部から当該一の太陽電池素子の方向への距離３．４６×Ｄの位置と、前記光拡散部材の端部のうち前記一の太陽電池素子から最も遠い端部から当該一の太陽電池素子の方向への距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置との間の領域を除く領域に配置されている。
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、光拡散部材からの拡散光を太陽電池素子に高効率に入射できるので、太陽電池素子の集光効率が向上し、太陽電池モジュールの出力を向上させることが可能となる。
図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。 図２は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図である。 図３は、実施の形態に係る光拡散部材およびその周辺の構造断面図である。 図４は、実施の形態に係るタブ配線およびその周辺の構造断面図である。 図５は、実施の形態の変形例１に係るタブ配線およびその周辺の構造断面図である。 図６は、実施の形態に係るタブ配線の配置範囲を説明する太陽電池モジュールの行方向における構造断面図である。 図７Ａは、実施の形態の変形例２に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。 図７Ｂは、実施の形態の変形例３に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。 図７Ｃは、実施の形態の変形例４に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。 図８は、実施の形態に係る太陽電池素子の平面図である。 図９は、実施の形態の変形例５に係る太陽電池素子の平面図である。 図１０は、実施の形態に係る太陽電池素子の積層構造を表す断面図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
本明細書において、太陽電池素子の「表面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く内部へ入射可能な面を意味（５０％超過〜１００％の光が表面から内部に入射する）し、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また太陽電池モジュールの「表面」とは、太陽電池素子の「表面」と対向する側の光が入射可能な面を意味し、「裏面」とはその反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」などの記載は、特に限定を付さない限り、第１および第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１および第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略＊＊」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。
（実施の形態）
［１．太陽電池モジュールの基本構成］
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの基本構成の一例について、図１を用いて説明する。
図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。同図に示された太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子１１と、タブ配線２０と、わたり配線３０と、光拡散部材４０と、枠体５０とを備える。なお、図１には示していないが、太陽電池モジュール１は、さらに、表面充填部材７０Ａと、裏面充填部材７０Ｂと、表面保護部材８０と、裏面保護部材９０とを備える（図２参照）。
太陽電池素子１１は、受光面に２次元状に配置され、光照射により電力を発生する平板状の光起電力セルである。
タブ配線２０は、太陽電池素子１１の表面に配置され、列方向に隣接する太陽電池素子１１を電気的に接続する配線部材である。さらに、タブ配線２０は、光入射側の面に光拡散形状を有している。光拡散形状とは、光拡散機能を有する形状である。この光拡散形状により、タブ配線２０上に入射した光をタブ配線２０の表面で拡散し、当該拡散光を太陽電池素子１１に再配光できる。
わたり配線３０は、太陽電池ストリングどうしを接続する配線部材である。なお、太陽電池ストリングとは、列方向に配置されタブ配線２０により接続された複数の太陽電池素子１１の集合体である。なお、わたり配線３０の光入射側の面に、光拡散形状が形成されていてもよい。これにより、太陽電池素子１１と枠体５０との間に入射した光をわたり配線３０の表面で拡散し、当該拡散光を太陽電池素子１１に再配光できる。
枠体５０は、複数の太陽電池素子１１が２次元配列されたパネルの外周部を覆う外枠部材である。
光拡散部材４０は、少なくとも光反射機能および光拡散機能のいずれかを有する部材であり、行方向に隣り合う太陽電池素子１１の間に、列方向に連続して配置されている。
なお、光拡散部材４０は、列方向に隣り合う太陽電池素子１１の間に、行方向に連続して配置されていてもよく、この場合には、タブ配線２０は行方向に隣接する太陽電池素子１１を電気的に接続する。また、光拡散部材４０は、枠体５０と太陽電池素子１１との間の間隙領域に、タブ配線２０の形成方向に沿って配置されてもよい。
つまり、光拡散部材４０は、太陽電池素子１１と受光面の方向で隣り合うように、タブ配線２０の形成方向に沿って配置されている。
表面充填部材７０Ａ、裏面充填部材７０Ｂ、表面保護部材８０、および裏面保護部材９０については、後述する図２にて説明する。
［２．太陽電池モジュールの構造］
次に、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１の具体的構造について説明する。
図２は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図である。具体的には、図２は、図１の太陽電池モジュールにおける２−２断面図である。
図２に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１では、太陽電池素子１１の表面および裏面に、光拡散形状を有するタブ配線２０が配置されている。列方向に隣接する２つの太陽電池素子１１において、一方の太陽電池素子１１の表面に配置されたタブ配線２０は、他方の太陽電池素子１１の裏面にも配置される。より具体的には、タブ配線２０の一端部の下面は、一方の太陽電池素子１１の表面側のバスバー電極１１２（図８参照）に接合される。また、タブ配線２０の他端部の上面は、他方の太陽電池素子１１の裏面側のバスバー電極（図示せず）に接合される。これにより、列方向に配置された複数の太陽電池素子１１からなる太陽電池ストリングは、当該複数の太陽電池素子１１が列方向に直列接続された構成となっている。
タブ配線２０とバスバー電極１１２（図８参照）とは、例えば、樹脂接着剤により接合される。つまり、タブ配線２０は、樹脂接着剤を介して太陽電池素子１１に接続される。樹脂接着剤は、共晶半田の融点以下、即ち、約２００℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤としては、例えば、アクリル樹脂、柔軟性の高いポリウレタン系などの熱硬化性樹脂接着剤の他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはウレタン樹脂に硬化剤を混合させた２液反応系接着剤などを用いることができる。また、樹脂接着剤には、導電性を有する複数の粒子が含まれていてもよい。このような粒子としては、ニッケル、金コート付きニッケルなどを用いることができる。
タブ配線２０としては、例えば、はんだコート銅箔などの導電性材料を用いることができる。
また、図２に示すように、複数の太陽電池素子１１の表面側には表面保護部材８０が配設され、裏面側には裏面保護部材９０が配設されている。そして、複数の太陽電池素子１１を含む面と表面保護部材８０との間には表面充填部材７０Ａが配置され、複数の太陽電池素子１１を含む面と裏面保護部材９０との間には裏面充填部材７０Ｂが配置されている。表面保護部材８０および裏面保護部材９０は、それぞれ、表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂにより固定されている。言い換えると、表面充填部材７０Ａは、複数の太陽電池素子１１の表面側に配置され、裏面充填部材７０Ｂは、複数の太陽電池素子１１の裏面側であって表面充填部材７０Ａとで複数の太陽電池素子１１を挟むように配置されている。また、表面保護部材８０は、複数の太陽電池素子１１とで表面充填部材７０Ａを挟むように配置され、裏面保護部材９０は、複数の太陽電池素子１１とで裏面充填部材７０Ｂを挟むように配置されている。
表面保護部材８０は、第１主面および当該第１主面の光入射側に背向する第２主面を有し、太陽電池素子１１、光拡散部材４０およびタブ配線２０の光入射側に配置された保護部材である。表面保護部材８０は、太陽電池モジュール１の内部を風雨や外部衝撃、火災などから保護し、太陽電池モジュール１の屋外暴露における長期信頼性を確保するための部材である。この観点から表面保護部材８０は、例えば、透光性および遮水性を有するガラス、フィルム状または板状の硬質の透光性および遮水性を有する樹脂部材などを用いることができる。
裏面保護部材９０は、太陽電池モジュール１の裏面を外部環境から保護する部材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルム、または、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
表面充填部材７０Ａは、複数の太陽電池素子１１と表面保護部材８０との間の空間に充填された充填材であり、裏面充填部材７０Ｂは、複数の太陽電池素子１１と裏面保護部材９０との間の空間に充填された充填材である。表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂは、太陽電池素子１１を外部環境から遮断するための封止機能を有している。表面充填部材７０Ａおよび裏面充填部材７０Ｂの配置により、屋外設置が想定される太陽電池モジュール１の高耐熱性および高耐湿性を確保することが可能となる。
表面充填部材７０Ａの材料としては、封止機能を有する高分子材料であればよい。なお、ポリオレフィン系の充填材を主成分とすることが好ましい。ここで、ポリオレフィン系の充填材とは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリエチレンとポリプロピレンとの重合体などが挙げられる。表面充填部材７０Ａとしてポリオレフィン系の充填材を適用することにより、加水分解による酢酸を発生させず、酢酸による太陽電池素子１１の腐食を抑制することが可能となる。
裏面充填部材７０Ｂは、封止機能を有する高分子材料であればよい。なお、製造工程の簡素化および表面充填部材７０Ａとの界面の密着性といった観点から、裏面充填部材７０Ｂは、表面充填部材７０Ａと同じ材料であることが好ましい。裏面充填部材７０Ｂからの光の反射を利用して出力を向上させるため、酸化チタンなどの白色粒子を裏面充填部材７０Ｂに含有させてもよい。
表面保護部材８０、裏面保護部材９０、表面充填部材７０Ａ、および裏面充填部材７０Ｂの周囲を取り囲むように、接着剤を介して、例えばＡｌ製の枠体５０が取り付けられている。
［３．光拡散部材の構造］
図３は、実施の形態に係る光拡散部材およびその周辺の構造断面図である。具体的には、図３は、図１の太陽電池モジュールにおける３−３断面図であり、太陽電池素子１１間の領域を行方向で切断した場合の断面図である。
図３に示すように、光拡散部材４０は、隣り合う太陽電池素子１１の間に配置されており、光拡散部材４０の表面側の面は、連続した凹凸形状となっている。この凹凸形状により、光拡散部材４０は、太陽電池モジュール平面の略法線方向から入射する光を、斜め方向へと反射する。斜め方向へ反射した光は、第２主面で再反射して、光拡散部材４０に隣接する太陽電池素子１１へと入射する。光拡散部材４０の厚みは、例えば、１２０μｍである。
上記凹凸形状を有するための構造として、光拡散部材４０は、金属層４１と、高分子層４２とを備える。
高分子層４２は、底面が裏面充填部材７０Ｂと接しており、裏面充填部材７０Ｂが有する高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。なお、高分子層４２の表面には、複数の凹凸が形成されている。高分子層４２の材料として硬質な高分子材料を適用することにより、高分子層４２の表面加工の制御性が向上し、凹凸形状の精度を上げることが可能となる。高分子層４２が有する上記高分子材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適である。
金属層４１は、高分子層４２の表面上に形成された金属部材であり、高分子層４２と接していない面は、表面充填部材７０Ａと接している。金属層４１は、例えば、光に対して反射率の高いＡｌなどが好適である。金属層４１には、高分子層４２の表面形状を反映した複数の凹凸が形成されている。
図３に示された光拡散部材４０の構成により、光拡散部材４０の表面は、太陽電池素子１１の面方向から第１角度θ１だけ傾斜した反射面を有する複数の第１凸部で構成される。これにより、表面側から入射してきた光は、第１凸部の反射面で斜め方向に反射される。第１凸部の反射面で斜め方向に反射された光は、表面保護部材８０の第２主面によって太陽電池素子１１の表面へと導かれる。光拡散部材４０の上記表面構造によれば、太陽電池素子１１が２次元配置された隙間領域へ入射した光を、太陽電池素子１１へと再配光できるので、太陽電池素子１１の集光効率が向上する。よって、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
なお、第１角度θ１がとり得る角度範囲は、光拡散部材４０を構成する材料に依存するが、例えば、高分子層４２が上述した材料で構成される場合、３０度（ｄｅｇ）以下である。
また、図３に示された複数の第１凸部の凹凸形状は、規則的な形状となっているが、凹凸高さについてはランダムであってもよい。
また、図３に示された光拡散部材４０は、金属層４１を備える構成であるが、これには限られず、金属層４１が形成されていない構成であってもよい。この構成であっても、光拡散機能を有することが可能となる。
［４．タブ配線の構造］
図４は、実施の形態に係るタブ配線およびその周辺の構造断面図である。具体的には、図４は、図１の太陽電池モジュール１における、行方向の４−４断面図である。
図４に示すように、タブ配線２０は、太陽電池素子１１の表面上に配置されている。タブ配線２０と太陽電池素子１１の表面（図８のバスバー電極１１２）とは、例えば導電性接着剤２１を間に挟んで熱圧着することで接着される。
導電性接着剤２１としては、例えば、導電性接着ペースト（ＳＣＰ）、導電性接着フィルム（ＳＣＦ）又は異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いることができる。導電性接着剤ペーストは、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又はウレタン樹脂等の熱硬化型の接着性樹脂材料に導電性粒子を分散させたペースト状の接着剤である。導電性接着フィルム及び異方性導電フィルムは、熱硬化型の接着性樹脂材料に導電性粒子を分散させてフィルム状に形成されたものである。
なお、タブ配線２０と太陽電池素子１１とは、導電性接着剤２１ではなく、ハンダ材によって接合されていてもよい。また、導電性接着剤２１に代えて、導電性粒子を含まない樹脂接着剤を用いてもよい。この場合、タブ配線２０と太陽電池素子１１とは、熱圧着時の加圧で直接接することによって電気的に接続される。
また、本実施の形態におけるタブ配線２０は、図４に示すように、表面に連続した凹凸形状２０Ａが設けられている。この凹凸形状２０Ａは、太陽電池モジュール１に入射した光がタブ配線２０の表面に入射した際に、その光を散乱させて表面保護部材８０と空気層との界面である、表面保護部材８０の第２主面で反射させることで太陽電池素子１１へと再配光することを可能とする。これにより、タブ配線２０の表面で反射された光も有効に発電に寄与させることができ、太陽電池モジュール１の光電変換効率が向上する。
このようなタブ配線２０としては、凹凸形状を有する銅箔の表面に銀の蒸着膜を形成したものを用いることができる。なお、表面が平坦なタブ配線の上に、表面が凹凸形状の光反射部材を別途積層してもよい。
図４に示されたタブ配線２０の構成により、タブ配線２０の表面は、太陽電池素子１１の面方向から第２角度θ２だけ傾斜した反射面を有する複数の第２凸部で構成される。これにより、表面側から入射してきた光は、第２凸部の反射面で斜め方向に反射される。第２凸部の反射面で斜め方向に反射された光は、表面保護部材８０の第２主面によって太陽電池素子１１の表面へと導かれる。タブ配線２０の上記表面構造によれば、タブ配線２０の上方領域へ入射した光を、太陽電池素子１１へと再配光できるので、太陽電池素子１１の集光効率が向上する。よって、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
また、図４に示された複数の第２凸部の凹凸形状は、規則的な形状となっているが、凹凸高さについてはランダムであってもよい。
なお、タブ配線２０の光入射側に形成された凹凸形状は、タブ配線２０を形成する導電部材とは別部材により形成されていてもよい。以下、凹凸形状を有するタブ配線の変形例を示す。
図５は、実施の形態の変形例１に係るタブ配線およびその周辺の構造断面図である。図５に示すように、タブ配線２５は、光拡散部材２３と導電部材２２とを備え、太陽電池素子１１の表面上に配置されている。タブ配線２５と太陽電池素子１１の表面（図８のバスバー電極１１２）とは、例えば導電性接着剤２１を間に挟んで熱圧着することで接着される。
光拡散部材２３は、タブ配線２５の光入射側の面を覆うように、導電部材２２に沿って配置されている。光拡散部材２３の光入射側の面は、連続した凹凸形状となっている。この凹凸形状により、光拡散部材２３は、太陽電池モジュール平面の略法線方向から入射する光を、斜め方向へと反射する。斜め方向へ反射した光は、第２主面で再反射して、太陽電池素子１１へと入射する。光拡散部材２３の厚みは、例えば、１２０μｍである。
上記凹凸形状を有するための構造として、光拡散部材２３は、金属層２３Ａと、高分子層２３Ｂとを備える。
高分子層２３Ｂは、底面が導電部材２２および表面充填部材７０Ａと接しており、表面充填部材７０Ａが有する高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。なお、高分子層２３Ｂの表面には、複数の凹凸が形成されている。高分子層２３Ｂの材料として硬質な高分子材料を適用することにより、高分子層２３Ｂの表面加工の制御性が向上し、凹凸形状の精度を上げることが可能となる。高分子層２３Ｂが有する上記高分子材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適である。
金属層２３Ａは、高分子層２３Ｂの表面上に形成された金属部材であり、高分子層２３Ｂと接していない面は、表面充填部材７０Ａと接している。金属層２３Ａは、例えば、光に対して反射率の高いＡｌおよびＡｇなどが好適である。金属層２３Ａには、高分子層２３Ｂの表面形状を反映した複数の凹凸が形成されている。
導電部材２２としては、例えば、はんだコート銅箔などの導電性材料を用いることができる。
図５に示された光拡散部材２３の構成により、光拡散部材２３の表面は、太陽電池素子１１の面方向から第２角度θ２だけ傾斜した反射面を有する複数の第２凸部で構成される。これにより、表面側から入射してきた光は、第２凸部の反射面で斜め方向に反射される。第２凸部の反射面で斜め方向に反射された光は、表面保護部材８０の第２主面によって太陽電池素子１１の表面へと導かれる。光拡散部材２３の上記表面構造によれば、タブ配線２０の上方領域へ入射した光を、太陽電池素子１１へと再配光できるので、太陽電池素子１１の集光効率が向上する。よって、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
なお、第２角度θ２がとり得る角度範囲は、光拡散部材２３を構成する材料に依存するが、例えば、高分子層２３Ｂが上述した材料で構成される場合、３０度以下である。
また、図５に示された複数の第２凸部の凹凸形状は、規則的な形状となっているが、凹凸高さについてはランダムであってもよい。
また、図５に示された光拡散部材２３は、金属層２３Ａを備える構成であるが、これには限られず、金属層２３Ａが形成されていない構成であってもよい。この構成であっても、光拡散機能を有することが可能となる。
［５．配線部材の配置関係］
ここで、本実施の形態に係るタブ配線２０の太陽電池素子１１上における配置関係について説明する。
図６は、実施の形態に係るタブ配線の配置範囲を説明する太陽電池モジュールの行方向における構造断面図である。図６では、行方向に隣り合う２つの太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙと、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの間に配置された光拡散部材４０Ｘとが表されている。図６には、さらに、太陽電池素子１１Ｘの表面上に形成されたタブ配線２０Ｘが表されている。タブ配線２０Ｘは、太陽電池素子１１Ｘ上に形成された複数のタブ配線２０のうち、光拡散部材４０Ｘに最も近接する配線部材である。
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１において、タブ配線２０Ｘは、図６に記載された領域１１Ｚを除く領域に配置される。以下、タブ配線２０Ｘと領域１１Ｚとの上記配置関係について詳細に説明する。
まず、太陽電池モジュール１の鉛直方向からの入射光ＬＡが、太陽電池素子１１Ｘの表面上に入射する場合を説明する。ここで、入射光ＬＡは、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘから最も遠い端部４０Ａへ入射する光である。入射光ＬＡは、光拡散部材４０Ｘの表面で斜め方向に反射し、当該反射した反射光は、表面保護部材８０の光入射側の第２主面で反射して太陽電池素子１１Ｘの表面上に入射する。
ここで、図３に示された、光拡散部材４０が有する複数の第１凸部の第１角度θ１（ｄｅｇ）は、θ０〜θｍａｘまでのばらつきを有しているとする。この状態において、入射光ＬＡが太陽電池素子１１Ｘ上の最も右方に到達する位置１１Ａ（光拡散部材４０Ｘに最も近接する位置）は、第１角度θ１（ｄｅｇ）が以下の式１を満たす場合である。なお、表面充填部材７０Ａの厚みは、例えば、０．６ｍｍであり、表面保護部材８０の厚みは、例えば、３．２ｍｍである。また、表面充填部材７０Ａの屈折率は表面保護部材８０と略等しい。この関係より、太陽電池素子１１と表面保護部材８０との間の光学特性において、表面充填部材７０Ａの影響を無視し、表面保護部材８０の光学特性が支配的であるとみなすことができる。
Figure 2016143284
ここで、θＡは、入射光ＬＡと光拡散部材４０Ｘからの反射光とのなす角度であり、上記式１を満たすθＡをＲ（ｄｅｇ）とする。また、ｎは表面保護部材８０の屈折率である。つまり、Ｒは、入射光ＬＡが端部４０Ａで反射した反射光が表面保護部材８０の第２主面で全反射する場合の臨界角度であり、入射光ＬＡが太陽電池素子１１Ｘの最も右方まで到達する場合の角度である。また、光拡散部材４０Ｘの表面と表面保護部材８０の第２主面との距離をＤ４０とし、太陽電池素子１１Ｘの表面と当該第２主面との距離をＤ１１とした場合、光拡散部材４０Ｘの端部４０Ａと位置１１Ａとの距離Ａは以下の式２のように表される。
Figure 2016143284
さらに、Ｄ１１およびＤ４０の平均をＤとすると、式２は式３のように表される。
Figure 2016143284
なお、第１角度θ１が（９０−Ｒ）よりも小さい場合、θＡはＲより小さくなり、光拡散部材４０Ｘからの反射光は、表面保護部材８０の第２主面を透過して光入射側へ出射し、太陽電池素子１１Ｘの表面へ再配光されない。
次に、太陽電池モジュール１の鉛直方向からの入射光ＬＢが、太陽電池素子１１Ｘの表面上に入射する場合を説明する。ここで、入射光ＬＢは、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘに最も近接する端部４０Ｂへ入射する光である。入射光ＬＢは、光拡散部材４０Ｘの表面で斜め方向に反射し、当該反射した反射光は、表面保護部材８０の光入射側の第２主面で反射して太陽電池素子１１Ｘの表面上に入射する。
この状態において、入射光ＬＢが太陽電池素子１１Ｘ上の最も左方に到達する位置１１Ｂ（光拡散部材４０Ｘから最も遠い位置）は、第１角度θ１（ｄｅｇ）が３０度となる場合である。第１角度θ１が３０度よりも大きい場合、第１凸部の反射面からの反射光が太陽電池素子１１Ｘの受光面となす角度は、反射面が当該受光面となす角度よりも小さくなる。この関係により、第１凸部の反射面からの反射光は、進行方向にある第１凸部の反射面に当たってしまい、表面保護部材８０の第２主面に到達しない。このため、第１角度θ１のとり得る最大値は３０度となる。この場合、光拡散部材４０Ｘの端部４０Ｂと位置１１Ｂとの距離Ｂは、以下の式４のように表される。
Figure 2016143284
ここで、θＢは、入射光ＬＢと光拡散部材４０Ｘからの反射光とのなす角度であり、θＢ＝（９０−３０）＝６０度である。さらに、Ｄ１１およびＤ４０の平均をＤとすると、式４は式５のように表される。
Figure 2016143284
つまり、太陽電池素子１１Ｘの表面上に形成されたタブ配線２０Ｘは、太陽電池素子１１Ｘに近接する光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘに最も近い端部４０Ｂから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離３．４６×Ｄの位置１１Ｂと、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘから最も遠い端部４０Ａから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置１１Ａとの間の領域１１Ｚを除く領域に配置されている。
タブ配線２０Ｘが領域１１Ｚを除く領域に配置されているという構成により、光拡散部材４０からの反射光は、太陽電池素子１１上のタブ配線２０には照射されない。よって、光拡散部材４０からの反射光は、タブ配線２０で遮光されることなく、太陽電池素子１１の表面に高効率に入射できるので、太陽電池素子１１への集光効率が向上し、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
ここで、式１〜式５に従い、領域１１Ｚの具体例を算出する。本実施の形態において、表面保護部材８０がガラスであるとすると、屈折率は例えばｎ＝１．４９である。このとき、式１より、全反射の臨界角度Ｒは、４２度と求められる。また、Ｄを表面保護部材８０と表面充填部材７０Ａとを合わせた厚みであるとすると、Ｄ＝３．８ｍｍとなる。このＲおよびＤを式３に代入すれば、Ａ＝６．８ｍｍと算出される。一方、Ｂは、式５より１３．２ｍｍと算出される。つまり、本具体例において、タブ配線２０Ｘは、光拡散部材４０Ｘの端部４０Ｂから１３．２ｍｍの位置１１Ｂと、光拡散部材４０Ｘの端部４０Ａから６．８ｍｍの位置１１Ａとの間の領域１１Ｚを除く領域に配置される。
また、タブ配線２０Ｘは、太陽電池モジュール１への入射光が光拡散部材４０Ｘにより拡散された光と、太陽電池モジュール１への入射光がタブ配線２０Ｘにより拡散された光とが、太陽電池素子１１Ｘの表面において重ならないよう配置されていてもよい。つまり、図６において、光拡散部材４０Ｘにより拡散された光が最も左方へ到達する位置１１Ｂに対して、タブ配線２０Ｘにより拡散された光が最も右方への到達する位置１１Ｃが、左方（太陽電池素子１１Ｘの中央側）に存在している。
これにより、太陽電池素子１１Ｘ上における、タブ配線２０Ｘと端部４０Ｂとの間の領域において、光拡散部材４０Ｘおよびタブ配線２０Ｘで反射して太陽電池素子１１Ｘに再配光される光を分散させることができる。よって、上記領域に配置された集電電極であるフィンガー電極の抵抗損失を低減させることができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
なお、上述したタブ配線２０Ｘの配置位置に関して、光拡散部材４０Ｘは、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの側面と接して配置されている態様を示したが、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙと光拡散部材４０Ｘとの配置関係は、互いに隣り合う構成でなくてもよい。太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙと光拡散部材４０Ｘとの配置関係は、光拡散部材４０Ｘおよびタブ配線２０Ｘで反射して太陽電池素子１１Ｘに再配光される光を分散させることができる構成であれば、互いに隣り合う構成に限られない。
図７Ａは、実施の形態の変形例２に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。同図には、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの表面端部と光拡散部材４０Ｘの裏面端部とが接するように、光拡散部材４０Ｘが太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの間に配置されている。この場合には、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘから最も遠い端部４０Ａは、入射光ＬＡが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、光拡散部材４０Ｘの右方端部となる。一方、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘに最も近接する端部４０Ｂは、入射光ＬＢが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、光拡散部材４０Ｘの左方端部となる。
図７Ｂは、実施の形態の変形例３に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。同図には、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙと光拡散部材４０Ｘとが接しないで、光拡散部材４０Ｘが、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの間に配置されている。この場合には、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘから最も遠い端部４０Ａは、入射光ＬＡが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、光拡散部材４０Ｘの右方端部となる。一方、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘに最も近接する端部４０Ｂは、入射光ＬＢが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、光拡散部材４０Ｘの左方端部となる。
図７Ｃは、実施の形態の変形例４に係る光拡散部材と太陽電池素子との配置関係を表す構造断面図である。同図には、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの裏面端部と光拡散部材４０Ｘの表面端部とが接するように、光拡散部材４０Ｘが、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙの間に配置されている。なお、本変形例４に係る光拡散部材４０Ｘは、表面側ではなく裏面側に第１凸部が形成されている。この場合には、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘから最も遠い端部４０Ａは、入射光ＬＡが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、太陽電池素子１１Ｙの左方端部となる。一方、光拡散部材４０Ｘの端部のうち太陽電池素子１１Ｘに最も近接する端部４０Ｂは、入射光ＬＢが太陽電池素子１１Ｘへ向けて拡散し得る端部と定義され、太陽電池素子１１Ｘの右方端部となる。言い換えると、端部４０Ａおよび４０Ｂは、光入射側から見たときに、太陽電池素子１１Ｘおよび１１Ｙで遮られずに視認される光拡散部材４０Ｘの端部である。
［６．太陽電池素子の構成］
太陽電池モジュール１の主たる構成要素である太陽電池素子１１の構造について説明する。
図８は、実施の形態に係る太陽電池素子の平面図である。同図に示すように、太陽電池素子１１は、平面視において略正方形状である。太陽電池素子１１は、例えば、縦１２５ｍｍ×横１２５ｍｍ×厚み２００μｍである。また、太陽電池素子１１の表面上には、ストライプ状の複数のバスバー電極１１２が互いに平行に形成され、バスバー電極１１２と直交するようにストライプ状の複数のフィンガー電極１１１が互いに平行に形成されている。バスバー電極１１２およびフィンガー電極１１１は、集電極１１０を構成する。集電極１１０は、例えば、Ａｇ（銀）などの導電性粒子を含む導電性ペーストにより形成される。なお、バスバー電極１１２の線幅は、例えば、１．５ｍｍであり、フィンガー電極１１１の線幅は、例えば、１００μｍであり、フィンガー電極１１１のピッチは、例えば、２ｍｍである。また、バスバー電極１１２の上には、タブ配線２０（図８の破線）が接合されている。
図８に示された例では、太陽電池素子１１には、互いに平行な３本のバスバー電極１１２を覆うように、互いに平行な３本のタブ配線２０が形成されている。ここで、３本のタブ配線２０のうち、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と、当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１１の端部との距離をｄ２とする。また、最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０の内側に配置されたタブ配線２０との距離の半分をｄ１とする。この場合、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１において、ｄ２＜ｄ１であってもよい。
太陽電池素子１１間に入射した光が光拡散部材４０で反射して太陽電池素子１１に再配光される場合、当該再配光された光は、光拡散部材４０に近接する太陽電池素子１１の端部領域に集中して入射される。このため、太陽電池素子１１の端部領域のフィンガー電極１１１を流れる電流が大きくなり、当該端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失が、太陽電池素子１１の中央領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失より大きくなる。
タブ配線２０の表面に、凹凸形状が形成されていない従来の太陽電池モジュールでは、フィンガー電極からバスバー電極を経由して各タブ配線に流れ込む電流を均一化させるため、ｄ２とｄ１とが略等しくなるよう、互いに平行な複数のタブ配線が配置されている。
これに対して、本実施の形態に係る太陽電池モジュール１では、ｄ２＜ｄ１となるように互いに平行な複数のタブ配線２０が配置されているので、太陽電池素子１１の端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減することができる。よって、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、タブ配線２０に形成された第２凸部の反射面の傾斜角度である第２角度θ２（図４参照）は、光拡散部材４０が有する第１凸部の反射面の傾斜角度である第１角度θ１より小さいことが好ましい。これによれば、第２角度θ２が相対的に小さいので、タブ配線２０の表面で拡散した光の到達距離は相対的に短くなる。よって、当該タブ配線２０の、より近傍の太陽電池素子１１表面に拡散光が入射される。一方、第１角度θ１が相対的に大きいので、光拡散部材４０の表面で拡散した光の到達距離は相対的に長くなる。よって、当該光拡散部材４０からより遠く、かつ、隣接する太陽電池素子１１のタブ配線２０の、より近傍の太陽電池素子１１表面に拡散光が入射される。つまり、光拡散部材４０およびタブ配線２０で反射して太陽電池素子１１に再配光された光は、タブ配線２０の、より近傍に集光される。よって、太陽電池素子１１に再配光された光を集光する際の集光電極の抵抗損失を低減することができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
なお、光拡散部材４０の配置による端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失を抑制するという観点から、上述したｄ２＜ｄ１というタブ配線２０の配置関係以外に、以下のような変形例が挙げられる。
つまり、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１１の端部との間に形成されたフィンガー電極１１１の集電抵抗が、太陽電池素子１１に配置された２本のタブ配線２０間に形成されたフィンガー電極１１１の集電抵抗よりも低ければよい。
図９は、実施の形態の変形例５に係る太陽電池素子の平面図である。図９に示された例では、端部領域のフィンガー電極１２５の電極幅が、タブ配線２０間のフィンガー電極１２５の電極幅よりも大きく、また、ｄ２＝ｄ１となっている。つまり、太陽電池素子１２の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１２の端部との間に形成されたフィンガー電極１２５の光入射側から見た面積占有率が、太陽電池素子１２に配置された２本のタブ配線２０の間に形成されたフィンガー電極１２５の光入射側から見た面積占有率よりも大きい。ここで、面積占有率とは、太陽電池素子１２の受光面の法線方向から見た所定領域でのフィンガー電極１２５の面積／当該所定領域での太陽電池素子１２の発電有効面積である。これにより、端部領域のフィンガー電極１２５の集電抵抗が、タブ配線２０間のフィンガー電極１２５の集電抵抗よりも低くなる。よって、太陽電池素子１２の端部領域のフィンガー電極１２５の抵抗損失を低減することができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
なお、上記変形例５において、ｄ２＝ｄ１でなくてもよく、ｄ２＜ｄ１であってもよい。これによれば、上記変形例５と比較して、太陽電池素子１２の端部領域のフィンガー電極１２５の抵抗損失をさらに低減することができる。
また、太陽電池素子１１および１２に形成されたタブ配線２０の本数は、３本に限られず、２本でもよく、または、４本以上であってもよい。
上記実施の形態では、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０が領域１１Ｚ内に配置されていないという条件を、表面保護部材８０および表面充填部材７０Ａの厚み、および、光拡散部材４０における入射光の反射角度を用いて、式３および式５に示された関係式で示した。
これに加え、以下では、太陽電池素子１１のセルサイズ及びタブ配線２０の本数と、領域１１Ｚとの関係について説明する。
まず、太陽電池素子１１上に配置されるタブ配線２０は、図８および図９に示されたタブ配線２０の配置関係のように、ｄ１≒ｄ２であると仮定する。この場合、１本のタブ配線２０の両側に、それぞれ距離ｄ２が確保されることとなるため、セルサイズａ（図８に図示）は、１つの太陽電池素子１１に配置されるタブ配線本数をｉ本とすると、以下の式６で表される。
Figure 2016143284
式６より、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と太陽電池素子１１の端部との距離ｄ２は、タブ配線本数ｉおよびセルサイズａより、以下の式７で表される。
Figure 2016143284
ここで、光拡散部材４０からの反射光が、タブ配線２０に到達しない条件は、図６に示された距離Ｂ、距離ｄ２、およびタブ配線２０の幅Ｗｉを考慮して、以下の式８のように表される。
Figure 2016143284
式８に、式５および式７を代入すると、光拡散部材４０の表面と表面保護部材８０の第２主面との距離、および、太陽電池素子１１の表面と第２主面との距離の平均距離Ｄは、以下の式９で表される。なお、平均距離Ｄは、表面保護部材８０の厚みと表面充填部材７０Ａの厚みとを合計したものとみなすことができる。
Figure 2016143284
また、光拡散部材４０上で反射した光が、再び同じ光拡散部材４０に到達しない条件を考慮する。このとき、光拡散部材４０の幅Ｗｒは、第１角度θ１が３０（ｄｅｇ）以下でばらつく場合、式１〜式３、および、表面保護部材８０の屈折率ｎを標準的なガラスの屈折率（ｎ＝１．４９）とした場合、以下の式１０で表される。
Figure 2016143284
また、光拡散部材４０の幅Ｗｒは、第１角度θ１が３０（ｄｅｇ）である場合、式５より、以下の式１１で表される。
Figure 2016143284
なお、式１１で規定される光拡散部材４０の幅Ｗｒの限界幅Ｗｒは、表面保護部材８０および表面充填部材７０Ａが同じ屈折率を有していると仮定していることによるものである。これに対して、両部材の屈折率が異なる場合には、右辺の係数３．４６は、厳密には、屈折率の差異に応じてずれる。
式６〜式１１により、セルサイズａおよびタブ本数ｉを任意に設定した場合の、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と光拡散部材４０との距離（式８：ｄ２−Ｗｉ／２）、表面保護部材８０および表面充填部材７０Ａの合計厚の上限値（式９：Ｄ）、光拡散部材４０の幅Ｗｒ（式１０：第１角度θ１のばらつきを考慮）の上限値、および光拡散部材４０の幅Ｗｒ（式１１：第１角度θ１＝３０ｄｅｇ）の上限値が算出される。以下、表１に、セルサイズａ＝１２５ｍｍ（角）、かつ、タブ本数ｉ＝３、４、５本の場合の上記値を、また、表２に、セルサイズａ＝１５６ｍｍ（角）、かつ、タブ本数ｉ＝３、４、５本の場合の上記値を、それぞれ示す。
Figure 2016143284
Figure 2016143284
なお、タブ本数ｉが６本以上の場合であっても、式６〜式１１を用いることにより、上記パラメータを算出することが可能となる。
表１および表２より、まず、セルサイズａおよびタブ本数ｉを設定することにより、上記表に示された各パラメータを決定できる。あるいは、まず、セルサイズａ、ならびに表面保護部材と表面充填部材との合計厚を設定することにより、タブ本数ｉおよび上記表に示された各パラメータを決定することが可能となる。
なお、本実施の形態では、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０が、端部４０Ｂから距離３．４６×Ｄの位置１１Ｂと、端部４０Ａから距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置１１Ａとの間の領域１１Ｚを除く領域に配置されていることを説明した。しかしながら、位置１１Ｂと位置１１Ａとの間の領域１１Ｚは、最も外側に配置されたタブ配線２０を飛び越えて、隣接するタブ配線２０の間に配置されてもよい。これによっても、光拡散部材４０で反射した光は、タブ配線２０に入射されることなく、太陽電池素子１１の表面に高効率に入射できるので、太陽電池素子１１への集光効率が向上し、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。但し、光拡散部材４０の第１角度θ１が３０（ｄｅｇ）以下でばらつく場合には、領域１１Ｚが隣接するタブ配線２０の間に収まる条件を決定することが困難となる。一方、光拡散部材４０の第１角度θ１が所定の角度を有し、ばらつかない場合には、式６〜式１１と同様の観点から、領域１１Ｚが、隣接するタブ配線２０の間に収まる条件を設定することが可能となる。
図１０は、実施の形態に係る太陽電池素子の積層構造を表す断面図である。なお、同図は、図８における太陽電池素子１１の１０−１０断面図である。図１０に示すように、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の主面上にｉ型非晶質シリコン膜１２１およびｐ型非晶質シリコン膜１２２が、この順で形成されている。ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１、ｉ型非晶質シリコン膜１２１およびｐ型非晶質シリコン膜１２２は、光電変換層を形成し、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１が主たる発電層となる。さらに、ｐ型非晶質シリコン膜１２２上に、受光面電極１０２が形成されている。図８および図９に示したように、受光面電極１０２上には、複数のバスバー電極１１２および複数のフィンガー電極１１１からなる集電極１１０が形成されている。なお、図１０では、集電極１１０のうち、フィンガー電極１１１のみが示されている。
また、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の裏面には、ｉ型非晶質シリコン膜１２３およびｎ型非晶質シリコン膜１２４が、この順で形成されている。さらに、ｎ型非晶質シリコン膜１２４上に、受光面電極１０３が形成され、受光面電極１０３上に、複数のバスバー電極１１２および複数のフィンガー電極１１１からなる集電極１１０が形成されている。
なお、ｐ型非晶質シリコン膜１２２がｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の裏面側に、ｎ型非晶質シリコン膜１２４がｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の受光面側にそれぞれ形成されていてもよい。
集電極１１０は、例えば、樹脂材料をバインダとし、銀粒子などの導電性粒子をフィラーとした熱硬化型である樹脂型導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷などの印刷法により形成することができる。
本実施の形態に係る太陽電池素子１１は、ｐｎ接合特性を改善するために、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１とｐ型非晶質シリコン膜１２２又はｎ型非晶質シリコン膜１２４との間に、ｉ型非晶質シリコン膜１２１を設けた構造を有している。
本実施の形態に係る太陽電池素子１１では、ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１の表面側の受光面電極１０２および裏面側の受光面電極１０３がそれぞれ受光面となる。ｎ型単結晶シリコンウエハ１０１において発生したキャリアは、光電流として表面側および裏面側の受光面電極１０２および１０３に拡散し、集電極１１０で収集される。
受光面電極１０２および１０３は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などからなる透明電極である。なお、表面側の受光面電極１０２側のみから光を入射させる場合には、裏面側の受光面電極１０３は、透明でない金属電極であってもよい。
なお、裏面側の集電極としては、集電極１１０の代わりに受光面電極１０３上の全面に形成された電極を用いてもよい。
なお、上記実施の形態では、太陽電池素子１１の表面側に配置されたフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減する構成を示したが、太陽電池素子１１の裏面側に配置されたフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減しても、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。つまり、太陽電池素子１２の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１２の端部との間に形成されたフィンガー電極１２５の裏面側から見た面積占有率が、太陽電池素子１２に配置された２本のタブ配線２０の間に形成されたフィンガー電極１２５の裏面側から見た面積占有率よりも大きい。これにより、太陽電池素子の裏面側における端部領域のフィンガー電極１２５の集電抵抗が、太陽電池素子の裏面側におけるタブ配線２０間のフィンガー電極１２５の集電抵抗よりも低くなる。よって、太陽電池素子の裏面側における端部領域のフィンガー電極１２５の抵抗損失を低減することができ、太陽電池素子１１の裏面における遮光ロスを増加させることなく、集光効率を向上させることが可能となる。よって、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
［７．効果など］
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、受光面に２次元状に配置された複数の太陽電池素子１１と、複数の太陽電池素子１１の表面上に形成され、複数の太陽電池素子１１を電気的に接続し、光入射側の面に光拡散形状を有するタブ配線２０と、太陽電池素子１１と受光面の方向で隣り合うように、タブ配線２０の形成方向に沿って配置された光拡散部材４０と、第１主面および当該第１主面の光入射側に背向する第２主面を有し、太陽電池素子１１、光拡散部材４０およびタブ配線２０の光入射側に配置された表面保護部材８０とを備える。太陽電池モジュール１において、太陽電池素子１１Ｘの表面と第２主面との距離および当該第２主面と太陽電池素子１１Ｘに近接する光拡散部材４０Ｘの表面との距離の平均距離をＤとし、表面保護部材８０の屈折率をｎとし、第２主面においてｓｉｎＲ＝１／ｎを満たす全反射の臨界角度をＲとした場合、太陽電池素子１１Ｘの表面上に形成されたタブ配線２０Ｘは、太陽電池素子１１Ｘに最も近い光拡散部材４０Ｘの端部４０Ｂから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離３．４６×Ｄの位置１１Ｂと、太陽電池素子１１Ｘから最も遠い光拡散部材４０Ｘの端部４０Ａから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置１１Ａとの間の領域１１Ｚを除く領域に配置されている。
上記構成によれば、光拡散部材４０からの拡散光は、太陽電池素子１１上のタブ配線２０には照射されない。よって、光拡散部材４０からの光は、太陽電池素子１１の表面に高効率に入射できるので、太陽電池素子１１への集光効率が向上し、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、光拡散部材４０の表面は、太陽電池素子１１の面方向から第１角度θ１だけ傾斜した反射面を有する第１凸部で構成され、タブ配線２０の表面は、太陽電池素子１１の面方向から第１角度よりも小さい第２角度θ２だけ傾斜した反射面を有する第２凸部で構成されていてもよい。
これにより、タブ配線２０の表面で拡散して太陽電池素子１１に再配光された光は、光拡散部材４０の表面で拡散して太陽電池素子１１に再配光された光に比べて、タブ配線２０のより近くに集光される。よって、タブ配線２０の表面で拡散して太陽電池素子１１に再配光された光を集光する際の抵抗損失を低減することができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、太陽電池素子１１の表面上に形成されたタブ配線２０は、太陽電池モジュール１への入射光が光拡散部材４０により反射された光と、入射光がタブ配線２０により拡散された光とが、太陽電池素子１１の表面において重ならないよう配置されていてもよい。
これにより、太陽電池素子１１上における、タブ配線２０と端部４０Ｂとの間の領域において、光拡散部材４０およびタブ配線２０で拡散して太陽電池素子１１に再配光された光を分散させることができる。よって、上記領域に配置された集電電極であるフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減させることができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、太陽電池素子１１には、互いに平行な２本以上のタブ配線２０が形成されており、当該２本以上のタブ配線２０のうち、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と、当該タブ配線２０と平行であって当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１１の端部との距離は、最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０の内側に配置されたタブ配線２０との距離の半分よりも小さくてもよい。
これにより、太陽電池素子１１の端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減することができる。よって、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、太陽電池素子１１には、複数のタブ配線２０が形成されており、太陽電池素子１１の表面には、面方向においてタブ配線２０と交差し互いに平行である複数のフィンガー電極１１１が形成されており、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子の端部との間に形成された複数のフィンガー電極１１１の集電抵抗は、太陽電池素子１１に配置された２本のタブ配線２０の間に形成された複数のフィンガー電極１１１の集電抵抗よりも低くてもよい。
また、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子の端部との間に形成された複数のフィンガー電極１１１の光入射側から見た面積占有率は、太陽電池素子１１に配置された２本のタブ配線２０の間に形成された複数のフィンガー電極１１１の光入射側から見た面積占有率よりも高くてもよい。
これにより、端部領域のフィンガー電極１１１の集電抵抗が、タブ配線２０間のフィンガー電極１１１の集電抵抗よりも低くなる。よって、太陽電池素子１２の端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減することができ、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
また、太陽電池素子１１には、互いに平行かつ等間隔で配置されたｉ本のタブ配線２０が形成されており、当該太陽電池素子１１のタブ配線２０と直交する方向の長さ（セルサイズ）をａとし、タブ配線２０の線幅をＷｉとした場合、上記式９の関係を満たしてもよい。
これにより、セルサイズａおよびタブ本数ｉと、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と光拡散部材４０との距離（式８：ｄ２−Ｗｉ／２）、表面保護部材８０および表面充填部材７０Ａの合計厚の上限値（式９：Ｄ）、光拡散部材４０の幅Ｗｒ（式１０：第１角度θ１のばらつきを考慮）の上限値、および光拡散部材４０の幅Ｗｒ（式１１：第１角度θ１＝３０ｄｅｇ）の上限値との関係が算出される。よって、例えば、まず、セルサイズａおよびタブ本数ｉを設定することにより、上記各パラメータを決定できる。あるいは、まず、セルサイズａ、ならびに上記表面保護部材と表面充填部材との合計厚を設定することにより、タブ本数ｉおよび上記各パラメータを決定することが可能となる。
また、光拡散部材４０またはタブ配線２０の表面には、複数の凹凸が形成されていてもよい。
これにより、タブ配線２０により太陽電池素子１１への入射を遮られた光および隣り合う太陽電池素子１１間に入射した光は、それぞれ、タブ配線２０および光拡散部材４０の表面で拡散する。よって、太陽電池素子１１に直接入射しない光を、太陽電池素子１１へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
また、光拡散部材４０またはタブ配線２０は、高分子材料を主成分とする高分子層と、当該高分子層の表面に形成された金属層とを備えてもよい。
これにより、タブ配線２０により太陽電池素子１１への入射を遮られた光および隣り合う太陽電池素子１１間に入射した光は、金属層の表面で反射する。よって、太陽電池素子１１に直接入射しない光を、太陽電池素子１１へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
（その他）
以上、本発明に係る太陽電池モジュールについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、太陽電池素子１１は、光起電力としての機能を有するものであればよく、太陽電池素子の構造に限定されない。
上記実施の形態に係る太陽電池モジュール１では、複数の太陽電池素子１１が面上に行列状配置された構成を示したが、行列状配置に限られない。例えば、円環状配置や１次元の直線状または曲線状に配置された構成であってもよい。
その他、各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各実施の形態における構成要素およ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。
なお、上記実施の形態とは別の実施の形態として、図６に示された太陽電池モジュール１の構成を有さず、図８および図９に示された太陽電池モジュール１の構成を有する太陽電池モジュールが挙げられる。
つまり、上記実施の形態とは別の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子１１には、互いに平行な２本以上のタブ配線２０が形成されており、当該２本以上のタブ配線２０のうち、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と、当該タブ配線２０と平行であって当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子１１の端部との距離は、最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０の内側に配置されたタブ配線２０との距離の半分よりも小さい。
ここで、太陽電池素子１１Ｘの表面上に形成されたタブ配線２０Ｘは、端部４０Ｂから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離３．４６×Ｄの位置の位置１１Ｂと、端部４０Ａから太陽電池素子１１Ｘの方向への距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置１１Ａとの間の領域１１Ｚを除く領域に配置されていなくてもよい。
また、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子の端部との間に形成された複数のフィンガー電極１１１の集電抵抗は、太陽電池素子１１に配置された２本のタブ配線２０の間に形成された複数のフィンガー電極１１１の集電抵抗よりも低くてもよい。
また、太陽電池素子１１の最も外側に配置されたタブ配線２０と当該タブ配線２０に最近接する太陽電池素子の端部との間に形成された複数のフィンガー電極１１１の光入射側から見た面積占有率は、太陽電池素子１１に配置された２本のタブ配線２０の間に形成された複数のフィンガー電極１１１の光入射側から見た面積占有率よりも大きくてもよい。
これらにより、太陽電池素子１１の端部領域のフィンガー電極１１１の抵抗損失を低減することができる。よって、太陽電池モジュール１の出力を向上させることが可能となる。
１ 太陽電池モジュール
１１、１１Ｘ、１１Ｙ、１２ 太陽電池素子
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 位置
１１Ｚ 領域
２０、２０Ｘ、２５ タブ配線（配線部材）
２３、４０、４０Ｘ 光拡散部材
２３Ａ、４１ 金属層
２３Ｂ、４２ 高分子層
４０Ａ、４０Ｂ 端部
８０ 表面保護部材（保護部材）

Claims (9)

  1. 受光面に２次元状に配置された複数の太陽電池素子と、
    前記複数の太陽電池素子の表面上に形成され、前記複数の太陽電池素子を電気的に接続し、光入射側の面に光拡散形状を有する配線部材と、
    前記複数の太陽電池素子のうちの一の太陽電池素子と前記受光面の方向で隣り合うように、前記配線部材の形成方向に沿って配置された光拡散部材と、
    第１主面および当該第１主面の光入射側に背向する第２主面を有し、前記複数の太陽電池素子、前記光拡散部材および前記配線部材の光入射側に配置された保護部材とを備え、
    前記一の太陽電池素子の表面と前記第２主面との距離および当該第２主面と前記一の太陽電池素子に近接する前記光拡散部材の表面との距離の平均距離をＤとし、前記保護部材の屈折率をｎとし、前記第２主面においてｓｉｎＲ＝１／ｎを満たす全反射の臨界角度をＲとした場合、
    前記一の太陽電池素子の表面上に形成された前記配線部材は、前記光拡散部材の端部のうち前記一の太陽電池素子に最も近い端部から当該一の太陽電池素子の方向への距離３．４６×Ｄの位置と、前記光拡散部材の端部のうち前記一の太陽電池素子から最も遠い端部から当該一の太陽電池素子の方向への距離２×Ｄ×ｔａｎＲの位置との間の領域を除く領域に配置されている
    太陽電池モジュール。
  2. 前記光拡散部材の表面には、前記受光面の方向から第１角度だけ傾斜した反射面を有する第１凸部が形成されており、
    前記配線部材の前記光入射側の面には、前記受光面の方向から前記第１角度よりも小さい第２角度だけ傾斜した反射面を有する第２凸部が形成されている
    請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記一の太陽電池素子の表面上に形成された前記配線部材は、前記太陽電池モジュールへの入射光が前記光拡散部材により拡散された光と、前記入射光が前記配線部材により拡散された光とが、前記一の太陽電池素子の表面において重ならないよう配置されている
    請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記一の太陽電池素子には、互いに平行な２本以上の前記配線部材が形成されており、
    前記２本以上の配線部材のうち、前記一の太陽電池素子の最も外側に配置された前記配線部材と、当該配線部材と平行であって当該配線部材に最近接する前記一の太陽電池素子の端部との距離は、前記最も外側に配置された前記配線部材と当該配線部材の内側に配置された前記配線部材との距離の半分よりも小さい
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記一の太陽電池素子には、複数の前記配線部材が形成されており、
    前記一の太陽電池素子の表面には、前記配線部材と交差し互いに平行である複数のフィンガー電極が形成されており、
    前記複数の配線部材のうち、前記一の太陽電池素子の最も外側に配置された前記配線部材と当該配線部材に最近接する前記一の太陽電池素子の端部との間に形成された前記複数のフィンガー電極の集電抵抗は、前記一の太陽電池素子に配置された２本の前記配線部材の間に形成された前記複数のフィンガー電極の集電抵抗よりも低い
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記複数の配線部材のうち、前記一の太陽電池素子の最も外側に配置された前記配線部材と当該配線部材に最近接する前記一の太陽電池素子の端部との間に形成された前記複数のフィンガー電極の光入射側から見た面積占有率は、前記一の太陽電池素子に配置された２本の前記配線部材の間に形成された前記複数のフィンガー電極の前記光入射側から見た面積占有率よりも高い
    請求項５に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記一の太陽電池素子には、互いに平行かつ等間隔で配置されたｉ本の前記配線部材が形成されており、
    前記一の太陽電池素子の前記配線部材と直交する方向の長さをａとし、前記配線部材の線幅をＷｉとした場合、
    Figure 2016143284
     なる関係を満たす
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記光拡散部材または前記配線部材の表面には、複数の凹凸が形成されている
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記光拡散部材または前記配線部材は、
    高分子材料を主成分とする高分子層と、
    前記高分子層の表面に形成された金属層とを備える
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
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