JPWO2019159729A1 - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
実施形態の一例である太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、湾曲した樹脂製の第1基材と、湾曲した第2基材と、第1基材と第2基材との間に充填された封止層と、緩衝層とを備える。緩衝層は、第1基材と複数の太陽電池セルとの間に設けられ、封止層よりもせん断弾性率が低い。緩衝層は、1枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルムによって構成されている。The solar cell module, which is an example of the embodiment, is formed between a plurality of solar cells, a first base material made of curved resin, a curved second base material, and between the first base material and the second base material. It includes a filled sealing layer and a buffer layer. The buffer layer is provided between the first base material and the plurality of solar cells, and has a lower shear modulus than the sealing layer. The cushioning layer is composed of a plurality of cushioning films arranged in the form of one sheet.
Description
本開示は、太陽電池モジュールに関する。 The present disclosure relates to solar cell modules.
従来、複数の太陽電池セルからなるセル群の受光面側に設けられ、セル群と反対方向に凸の湾曲形状を有する基材を備えた太陽電池モジュールが知られている。特許文献1には、球状に湾曲した基材を備える太陽電池モジュールが開示されている。湾曲した太陽電池モジュールは、例えば自動車の屋根など、移動体の太陽光があたる部分に設置される。 Conventionally, there is known a solar cell module provided on the light receiving surface side of a cell group composed of a plurality of solar cell cells and provided with a base material having a curved shape convex in the direction opposite to the cell group. Patent Document 1 discloses a solar cell module including a spherically curved base material. The curved solar cell module is installed in a part of the moving body exposed to sunlight, such as the roof of an automobile.
また、従来の太陽電池モジュールでは、セル群の受光面側に配置される基材としてガラス基材が広く使用されているが、モジュールの軽量化を図るために、ガラス基材に代えて樹脂基材を用いたモジュールも知られている(特許文献2参照)。特許文献2には、樹脂基板の熱応力や局所的な荷重を緩和して太陽電池セルの破損を抑制するために、ゲル状の樹脂で構成される緩衝層を設けることが開示されている。 Further, in the conventional solar cell module, a glass base material is widely used as a base material arranged on the light receiving surface side of the cell group, but in order to reduce the weight of the module, a resin base is used instead of the glass base material. Modules using materials are also known (see Patent Document 2). Patent Document 2 discloses that a buffer layer made of a gel-like resin is provided in order to alleviate the thermal stress and local load of the resin substrate and suppress damage to the solar cell.
ところで、樹脂基材及び緩衝層を備えた太陽電池モジュールは、樹脂基材、太陽電池セル、封止層、及び緩衝層を構成する緩衝フィルム等をラミネート(熱圧着)して製造される。このとき、樹脂基材が湾曲していると、緩衝フィルムを樹脂基材の湾曲面に追従させることが難しく、緩衝フィルムに多くのシワが発生する場合がある。緩衝層は、例えば封止層及び樹脂基材と密着しているが、シワが発生した部分では、温度変化等によって封止性能に影響を与える場合がある。 By the way, a solar cell module provided with a resin base material and a buffer layer is manufactured by laminating (thermocompression bonding) a resin base material, a solar cell, a sealing layer, a buffer film constituting the buffer layer, and the like. At this time, if the resin base material is curved, it is difficult for the cushioning film to follow the curved surface of the resin base material, and many wrinkles may occur on the cushioning film. The buffer layer is in close contact with, for example, the sealing layer and the resin base material, but in the wrinkled portion, the sealing performance may be affected by a temperature change or the like.
本開示の目的は、湾曲した樹脂基材及び緩衝層を備えた太陽電池モジュールにおいて、緩衝層のシワを抑制することである。 An object of the present disclosure is to suppress wrinkles in a buffer layer in a solar cell module provided with a curved resin base material and a buffer layer.
本開示の一態様である太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルの第1の面側に設けられ、前記複数の太陽電池セルと反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の第1基材と、前記太陽電池セルの第2の面側に設けられ、前記第1基材の方向に凸の湾曲形状を有する第2基材と、前記第1基材と前記第2基材との間に充填された封止層と、前記第1基材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記封止層よりもせん断弾性率が低い緩衝層とを備え、前記緩衝層は、1枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルムによって構成されていることを特徴とする。 The solar cell module according to one aspect of the present disclosure is provided on a plurality of solar cells and the first surface side of the plurality of solar cells, and has a curved shape that is convex in a direction opposite to the plurality of solar cells. A first base material made of resin, a second base material provided on the second surface side of the solar cell and having a curved shape convex in the direction of the first base material, and the first base material. A sealing layer filled between the second base material and a buffer layer provided between the first base material and the plurality of solar cells and having a shear elasticity lower than that of the sealing layer. The buffer layer is composed of a plurality of cushioning films arranged in the form of one sheet.
本開示の一態様によれば、湾曲した樹脂基材及び緩衝層を備えた太陽電池モジュールにおいて、緩衝層のシワを抑制できる。本開示に係る太陽電池モジュールによれば、緩衝層のシワが抑えられるので、例えばモジュールの外観が向上し、またシワに起因する封止性能への影響を抑制できる。 According to one aspect of the present disclosure, wrinkles in the buffer layer can be suppressed in a solar cell module provided with a curved resin base material and a buffer layer. According to the solar cell module according to the present disclosure, since the wrinkles of the buffer layer are suppressed, for example, the appearance of the module can be improved, and the influence of the wrinkles on the sealing performance can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本開示に係る太陽電池モジュールの実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであるから、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。なお、本明細書では説明の便宜上、「シート」及び「フィルム」の用語を使い分けているが、これらはいずれも厚みが薄い膜状の材料を意味する。 Hereinafter, an example of the embodiment of the solar cell module according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Since the drawings referred to in the embodiments are schematically described, the dimensional ratios of the components drawn in the drawings should be determined in consideration of the following description. In this specification, the terms "sheet" and "film" are used properly for convenience of explanation, but both of them mean a film-like material having a thin thickness.
本開示に係る太陽電池モジュールは、移動体、例えば、自動車等の車両、自転車(電動アシスト自転車)、電車、又は船舶等に搭載されると好ましい。車両としては、二輪車、自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車を例示できる。太陽電池モジュールは、自動車、電気自動車、又はハイブリッド自動車に搭載される場合、屋根に設置されると好ましく、サンルーフに設置されてもよい。 The solar cell module according to the present disclosure is preferably mounted on a moving body, for example, a vehicle such as an automobile, a bicycle (electrically assisted bicycle), a train, a ship, or the like. Examples of vehicles include motorcycles, automobiles, electric vehicles, and hybrid vehicles. When the solar cell module is installed in an automobile, an electric vehicle, or a hybrid vehicle, it is preferably installed on the roof, and may be installed on the sunroof.
図1は実施形態の一例である太陽電池モジュール10の斜視図、図2は図1中のAA線断面の一部を示す図である。図1及び図2に例示するように、太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池セル11と、各太陽電池セル11の第1の面側に設けられた第1基材12と、各太陽電池セル11の第2の面側に設けられた第2基材13とを備える。第1基材12は、太陽電池セル11と反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の基材である。第2基材13は、第1基材12の方向、即ち太陽電池セル11の方向に凸の湾曲形状を有する基材である。
FIG. 1 is a perspective view of the
本実施形態では、各太陽電池セル11の第1の面が、太陽光が主に入射する受光面であり、第2の面が裏面(受光面と反対側の面)である。太陽電池セル11に入射する光のうち、50%を超える光、例えば90%以上の光が受光面側から入射する。なお、受光面及び裏面の用語は、太陽電池モジュール10及び後述の光電変換部等についても使用する。
In the present embodiment, the first surface of each
また、太陽電池モジュール10は、第1基材12と第2基材13との間に充填された封止層14と、第1基材12と複数の太陽電池セル11との間に設けられた緩衝層20とを備える。封止層14は、太陽電池セル11に密着してセルの移動を拘束し、太陽電池セル11が酸素、水蒸気等に曝されないように封止する機能を有する。本実施形態では、封止層14が封止層14A,14Bで構成されている。緩衝層20は、封止層14よりもせん断弾性率が低い層である。詳しくは後述するが、緩衝層20は、1枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルム21によって構成されている。
Further, the
図1に例示する太陽電池モジュール10は、受光面側に凸となるように湾曲した平面視矩形形状を有するが、その形状は適宜変更可能であり、平面視円形状、四角形以外の多角形状等であってもよい。太陽電池モジュール10は、受光面側から、第1基材12、緩衝層20、封止層14A、複数の太陽電池セル11(本明細書では、「セル群」という場合がある)、封止層14B、及び第2基材13が順に積層された積層構造を有する。
The
太陽電池セル11は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部と、光電変換部からキャリアを収集する集電極とを有する。図1に例示する光電変換部は、平面視略正方形状を有する。光電変換部の一例としては、結晶系シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、インジウム燐(InP)等の半導体基板と、半導体基板上に形成された非晶質半導体層と、非晶質半導体層上に形成された透明導電層とを有するものが挙げられる。具体的には、n型単結晶シリコン基板の一方の面にi型非晶質シリコン層、p型非晶質シリコン層、及び透明導電層が順に形成され、他方の面にi型非晶質シリコン層、n型非晶質シリコン層、及び透明導電層が順に形成された構造が例示できる。
The
集電極は、光電変換部の受光面上に形成された受光面電極と、光電変換部の裏面上に形成された裏面電極とで構成される。この場合、受光面電極及び裏面電極の一方がn側電極となり、他方がp側電極となる。なお、太陽電池セル11は、n側及びp側の各電極を光電変換部の裏面側のみに有していてもよい。一般的に、裏面電極は受光面電極よりも大面積に形成されるため、太陽電池セル11の裏面は、集電極の面積が大きい方の面、或いは集電極が形成される面といえる。本実施形態では、集電極として、受光面電極及び裏面電極を有するものとする。
The collector electrode is composed of a light receiving surface electrode formed on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit and a back surface electrode formed on the back surface of the photoelectric conversion unit. In this case, one of the light receiving surface electrode and the back surface electrode is the n-side electrode, and the other is the p-side electrode. The
集電極は、光電変換部上の広範囲に形成された複数のフィンガー電極を含むことが好ましい。但し、裏面電極については、光電変換部の裏面の略全域を覆う電極としてもよい。複数のフィンガー電極は、互いに略平行に形成された細線状の電極である。集電極は、フィンガー電極よりも幅が太く、各フィンガー電極と略直交するバスバー電極を含んでいてもよい。 The collector electrode preferably includes a plurality of finger electrodes formed over a wide area on the photoelectric conversion unit. However, the back surface electrode may be an electrode that covers substantially the entire back surface of the photoelectric conversion unit. The plurality of finger electrodes are fine line-shaped electrodes formed substantially parallel to each other. The collector electrode may include a busbar electrode that is wider than the finger electrode and is substantially orthogonal to each finger electrode.
複数の太陽電池セル11は、湾曲した第1基材12及び第2基材13の湾曲面に沿うように各基材の間に配置され、封止層14によって封止されている。隣り合う太陽電池セル11は、配線材30によって直列に接続され、これにより太陽電池セル11のストリング33が形成される。配線材30は、一般的にインターコネクタ、或いはタブと呼ばれ、集電極と電気的に接続される。配線材30は、太陽電池セル11の受光面及び裏面に対して、複数(一般的には、2本又は3本)取り付けられることが好ましい。集電極としてバスバー電極が設けられる場合、配線材30はバスバー電極に沿って取り付けられる。
The plurality of
配線材30は、隣り合う太陽電池セル11のうち、一方の太陽電池セル11の一方側端部から、他方の太陽電池セル11の他方側端部にわたって設けられている。配線材30は、隣り合う太陽電池セル11の間でモジュールの厚み方向に曲がり、一方の太陽電池セル11の受光面と他方の太陽電池セル11の裏面とに、樹脂接着剤又は半田を用いてそれぞれ接合される。
The
太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池セル11が一列に並んだストリング33を複数有することが好ましい。各ストリング33の長手方向両側には、太陽電池セル11と重ならない位置に渡り配線材31,32が設けられている。渡り配線材31は、ストリング33同士を接続する配線材である。渡り配線材32は、ストリング33と出力用配線とを接続する配線材である。太陽電池モジュール10の裏面側には、バイパスダイオード等を内蔵する端子ボックス34が設けられていてもよい。この場合、渡り配線材32が接続される出力用配線材は端子ボックス34内に引き込まれる。
The
太陽電池モジュール10は、第1基材12及び第2基材13の周縁部に沿って取り付けられるフレームを備えていてもよい。フレームは、各基材の周縁部を保護し、太陽電池モジュール10を移動体に取り付ける際に利用されてもよい。図1に示すように、太陽電池モジュール10は、フレームを有さない所謂フレームレスモジュールであってもよい。
The
以下、第1基材12、第2基材13、封止層14、及び緩衝層20について、特に緩衝層20について詳説する。
Hereinafter, the
第1基材12は、複数の太陽電池セル11からなるセル群の受光面を覆い、各太陽電池セル11を保護する基材である。第1基材12は、湾曲面を有し、セル群と反対方向に凸となるように湾曲している。第1基材12には、透光性の樹脂基材が用いられる。第1基材12に樹脂基材を用いることで、太陽電池モジュール10の軽量化を図ることができる。一方、第1基材12は、一般的にガラス基材と比べて熱膨張が大きく、また衝撃を受けたときに変形し易い。このため、第1基材12とセル群との間には、太陽電池セル11に加わる荷重を緩和する緩衝層20を設けることが好ましい。
The
第1基材12に適用される樹脂基材は、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリスチレン(PS)、及びポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルから選択される少なくとも1種で構成される。好適な樹脂基材の一例は、ポリカーボネート(PC)を主成分とする樹脂基材であって、例えばPCの含有率が90重量%以上、又は95重量%〜100重量%のPC基材である。PCは、耐衝撃性及び透光性に優れるため、第1基材12の構成材料として好適である。
The resin base material applied to the
第1基材12を構成する樹脂基材の厚みは特に限定されないが、耐衝撃性(太陽電池セル11の保護)、軽量性、光透過性等を考慮すると、0.001mm〜15mmが好ましく、0.5mm〜10mmがより好ましい。なお、樹脂基材は、樹脂基板又は樹脂フィルムとも呼ばれる。一般的に、厚みが厚いものは樹脂基板、厚みが薄いものは樹脂フィルムと呼ばれるが、太陽電池モジュール10において両者を明確に区別する必要はない。樹脂基材の全光線透過率は高いことが好ましく、例えば80%〜100%、又は85%〜95%である。全光線透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法)に基づいて測定される。
The thickness of the resin base material constituting the
第1基材12は、球状に湾曲した形状を有し、X方向及びY方向に湾曲している。ここで、X方向及びY方向とは、第1基材12(第2基材13についても同様)の平面視(二次元平面)において互いに直交する任意の方向を意味する。また、Z方向とは、X方向及びY方向(XY平面)に直交する方向を意味する。つまり、第1基材12は、XZ断面及びYZ断面において、セル群と反対方向に凸の湾曲形状を有する。第1基材12は、例えば球面の一部を切り出した形状のように、3次元的な曲率を持つ曲面を有する。
The
第1基材12の曲率は、特に限定されず、第1基材12の全域で一定であってもよく、一部の領域で異なっていてもよい。第1基材12は、一部に平坦な部分が存在してもよいが、好ましくは全体が緩やかに湾曲した形状を有する。なお、第1基材12の一部には、セル群側に凸となった湾曲部が存在していてもよい。太陽電池モジュール10では、第1基材12及び第2基材13が受光面側に湾曲しているため、これらに挟持されるセル群、封止層14、及び緩衝層20も受光面側に湾曲している。なお、ラミネート工程で溶融又は軟化する封止層14は、基材の湾曲面に追従して容易に湾曲する。
The curvature of the
第2基材13は、セル群の裏面を覆い、各太陽電池セル11を保護する基材である。第2基材13は、湾曲面を有し、セル群の方向に凸となるように湾曲している。第2基材13には、第1基材12と同様に透光性の基材が用いられてもよく、太陽電池モジュール10の裏面側からの受光を想定しない場合は不透明な基材が用いられてもよい。第2基材13の全光線透過率は特に限定されず、0%であってもよい。第2基材13には、ガラス基材又は金属製の基材を用いてもよいが、太陽電池モジュール10の軽量化を図るためには、樹脂基材を用いることが好ましい。
The
第2基材13に適用される樹脂基材は、例えば環状ポリオレフィン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、フェノール樹脂、及びエポキシ樹脂から選択される少なくとも1種で構成される。
The resin base material applied to the
第2基材13は、繊維強化プラスチック(FRP)で構成されていてもよい。特に、耐衝撃性及び軽量性が要求される用途では、FRPを用いることが好ましい。好適なFRPとしては、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)などが挙げられる。
The
第2基材13の厚みは特に限定されないが、0.05mm以上が好適である。また、第2基材13がFRPで構成される場合、第2基材13は、繊維1本分の厚さ以上の厚みを有する。太陽電池セル11の保護、軽量性等を考慮すると、0.05mm〜10mmが好ましく、0.05mm〜5mmがより好ましい。第2基材13の厚みは、第1基材12の厚みと同等か、又はそれ以上であることが好ましい。
The thickness of the
第2基材13は、第1基材12と同様に、球状に湾曲した形状を有し、X方向及びY方向に湾曲している。第2基材13は、XZ断面及びYZ断面において、第1基材12と同じ方向に凸の湾曲形状を有する。第2基材13は、例えば球面の一部を切り出した形状のように、3次元的な曲率を持つ曲面を有する。第2基材13の曲率は、全域で一定であってもよく、一部の領域で異なっていてもよいが、第1基材12と同様の曲率を有することが好ましい。また、第2基材13は、一部に平坦な部分が存在してもよいが、好ましくは全体が緩やかに湾曲した形状を有する。
Like the
封止層14は、上述の通り、第1基材12と第2基材13との間に設けられ、各太陽電池セル11を封止する樹脂層(封止層)を形成する。封止層14は、第1基材12とセル群との間に設けられる封止層14Aと、第2基材13とセル群との間に設けられる封止層14Bとで構成される。
As described above, the
封止層14の層構造は、封止層14A,14Bをそれぞれ構成する樹脂フィルムを用いて、後述のラミネート工程により形成されることが好ましい。封止層14A,14Bには、同じ樹脂フィルムを用いてもよく、異なる樹脂フィルムを用いてもよい。封止層14に適用される樹脂としては、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂等が例示できる。また、当該樹脂は架橋構造を有していてもよい。
The layer structure of the
封止層14Aの全光線透過率は高いことが好ましく、例えば80%以上である。他方、封止層14Bの全光線透過率は特に限定されない。太陽電池モジュール10の裏面側からの受光を想定しない場合、封止層14Bは、白色顔料、黒色顔料等の色材を含有していてもよく、全光線透過率は0%であってもよい。
The total light transmittance of the
緩衝層20は、上述の通り、封止層14よりもせん断弾性率が低い層である。緩衝層20は、第1基材12の熱膨張、落下物の衝突による第1基材12の変形などによって太陽電池セル11に加わる荷重を緩和し、太陽電池セル11の損傷を抑制する機能を有する。また、緩衝層20を設けることで、配線材30に作用する応力を低減して配線材30の破断を抑制できる。
As described above, the
緩衝層20のせん断弾性率は、0.1MPa以下が好ましく、0.001MPa〜0.1MPaがより好ましい。緩衝層20のせん断弾性率が当該範囲内であれば、太陽電池モジュール10に要求される機械的強度、製造特性等を確保しながら、上記応力緩和効果を得ることができる。せん断弾性率は、レオメータを用いて測定される。
The shear modulus of the
緩衝層20は、セル群の全体を覆うように、第1基材12とセル群との間に設けられている。緩衝層20の大きさは、例えば第1基材12の大きさと同じか、第1基材12よりやや小さい。太陽電池モジュール10は、受光面側から順に、第1基材12、緩衝層20、及び封止層14が積層された構造を有するが、各層の配置はこれに限定されない。例えば、緩衝層20を封止層14で挟む積層構造としてもよい。
The
緩衝層20は、1枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルム21によって構成される。つまり、緩衝層20は複数に分割されている。第1基材12と同様の大きさの緩衝フィルムを用いて緩衝層を形成する場合、フィルムを第1基材12の湾曲面に追従させることが難しく、フィルムに多くのシワが発生する。太陽電池モジュール10では、複数の緩衝フィルム21を用いて緩衝層20を形成するので、第1基材12の寸法と比較してフィルム1枚当たりの寸法が小さく、フィルムを第1基材12の湾曲面に追従させることが容易になる。このため、緩衝フィルム21のシワを抑制でき、第1基材12の湾曲面に追従した綺麗な緩衝層20が形成される。
The
緩衝フィルム21は、透明で柔軟性の高い樹脂で構成されることが好ましい。緩衝フィルム21は、ゲル状の樹脂で構成されてもよく、水を含有するヒドロゲル、又は有機溶媒を含有するオルガノゲルで構成されてもよい。緩衝フィルム21は、例えばアクリルゲル、ウレタンゲル、及びシリコーンゲルから選択される少なくとも1種を用いて構成される。中でも、耐久性に優れるシリコーンゲルを用いることが好ましい。
The
緩衝フィルム21の厚みは、特に限定されないが、太陽電池セル11の保護、光透過性等を考慮すると、0.1mm〜10mm以下が好ましく、0.2mm〜1.0mm以下がより好ましい。緩衝フィルム21の全光線透過率は高いことが好ましく、例えば80%〜100%、又は85%〜95%である。複数の緩衝フィルム21は、一般的に、互いに同じ材料で構成され、同じ寸法を有する。
The thickness of the
緩衝フィルム21は、例えば帯状ないし短冊状のフィルムであって、略一定の幅を有する。第1基材12の寸法、曲率等によっても異なるが、緩衝層20は、2枚〜10枚の緩衝フィルム21で構成されることが好ましく、3枚〜5枚の緩衝フィルム21で構成されることがより好ましい。緩衝フィルム21は、例えばその長手方向がストリング33の長手方向に沿うように配置される。各緩衝フィルム21は、1列又は複数列のストリング33を覆う大きさを有する。図1に示す例では、各緩衝フィルム21が、2列分のストリング33を覆う大きさで形成されている。
The
本実施形態では、隣り合う緩衝フィルム21A,21Bの間、即ち2枚の緩衝フィルム21A,21Bの境界部22に隙間が存在し、当該隙間に封止層14が充填されている。緩衝フィルム21は、境界部22に隙間が形成されないように、フィルムの端部同士を突き合わせた状態で隣接配置されてもよい。境界部22に隙間が存在する場合、隙間の幅は1mm以下が好ましい。当該隙間は、各緩衝フィルム21の全ての境界部22に存在してもよく、一部に存在してもよい。
In the present embodiment, there is a gap between the
また、緩衝フィルム21の端部は、太陽電池セル11同士の間隙とモジュールの厚み方向に重なる位置に設けられている。緩衝フィルム21の端部を太陽電池セル11と重ならない位置に設けることで、当該端部を目立たなくでき、良好な外観が得られる。また、後述の隠蔽層23を設けて端部を隠すことが容易になる。特に、2枚の緩衝フィルム21の境界部22に隙間が形成される場合は、境界部22を太陽電池セル11同士の間隙と重なる位置に設けることが好適である。例えば、全ての境界部22(2枚の緩衝フィルム21A,21Bの隙間)は当該間隙に対応する位置に設けられる。
Further, the end portion of the
図3は、緩衝フィルム21の好適なX方向長さW2について説明するための図である。緩衝フィルム21は、例えば平面視略矩形形状を有し、第1基材12の面方向の1つであるX方向に並べられる。この場合、緩衝フィルム21の好適なX方向長さW2は、第1基材12の長さW1以下である。長さW2を長さW1以下に調整することで、緩衝層20のシワを抑制することが容易になる。
ここで、長さW1とは、
X方向に直交する第1基材12のY方向に並ぶ任意の点をA1,A2、
第1基材12の表面に沿ってA1,A2を最短距離で結ぶ線をα、線αの長さをL1、
A1,A2から線αに対して、第1基材12の表面に沿った同じ長さの垂線γを引いて描かれる点をB1,B2、
第1基材12の表面に沿ってB1,B2を最短距離で結ぶ線をβ、線βの長さをL2、
としたとき、線βの長さL2が線αの長さL1の99.0%以上となるときの垂線γの長さである。FIG. 3 is a diagram for explaining a suitable length W 2 in the X direction of the
Here, the length W 1 is
Arbitrary points arranged in the Y direction of the
A line connecting the shortest distance to A1, A2 along the surface of the
B1, B2, points drawn by drawing a perpendicular line γ of the same length along the surface of the
The line connecting the B1, B2 in the shortest distance along the surface of the
Then, it is the length of the perpendicular line γ when the length L 2 of the line β is 99.0% or more of the length L 1 of the line α.
上記構成を備えた太陽電池モジュール10は、第1基材12、第2基材13、封止層14、及び複数の緩衝フィルム21を用いてセル群をラミネートすることにより製造できる。ラミネート装置では、ヒーター上に、第1基材12、1枚のシート状に配置した複数の緩衝フィルム21、封止層14A、セル群、封止層14B、及び第2基材13がこの順に積層される。封止層14A,14Bは、フィルムの形態で供給されることが好ましい。この積層体は、例えば真空状態で封止層14A,14Bを構成する樹脂フィルムが軟化又は溶融する温度に加熱される。その後、大気圧下でヒーター側に各構成部材を押し付けながら加熱を継続して各部材を熱圧着(ラミネート)する。こうして、太陽電池モジュール10が得られる。
The
複数の緩衝フィルム21は、それぞれの端部同士を突き合わせた状態として、或いは境界部22に小さな隙間をあけて1枚のシート状に配置される。このとき、境界部22が太陽電池セル11同士の間隙と重なるように、各緩衝フィルム21を配置して上記積層体を形成することが好ましい。
The plurality of
以上のように、太陽電池モジュール10では、複数の緩衝フィルム21を用いて緩衝層20が形成されるので、第1基材12の寸法と比較してフィルム1枚当たりの寸法が小さく、各緩衝フィルム21を第1基材12の湾曲面に追従させることが容易になる。このため、緩衝フィルム21のシワを抑制でき、第1基材12の湾曲面に追従した綺麗な緩衝層20が形成される。太陽電池モジュール10は、例えば良好な外観と優れた封止性能を有する。
As described above, in the
以下、図4〜図6を参照しながら、実施形態の他の一例について説明する。以下では、上述の実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を用いて重複する説明を省略する。 Hereinafter, another example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6. In the following, the same components as those in the above-described embodiment will be referred to with the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
図4に例示する形態は、隣り合う緩衝フィルム21A,21Bの境界部22に隙間が存在し、当該隙間に封止層14Aが充填されている点で、図2に例示する形態と共通する。他方、図4に示す例では、境界部22が太陽電池セル11とモジュールの厚み方向に重なる位置に設けられている。この場合、境界部22を目立たなくするために、配線材30と重なる位置に設けられていてもよい。境界部22の裏側に配線材30が位置するように緩衝フィルム21を配置することで、境界部22が目立ち難くなる。
The form illustrated in FIG. 4 is common to the form illustrated in FIG. 2 in that a gap exists at the
図5に例示する形態は、緩衝フィルム21A,21Bの境界部22が太陽電池セル11同士の間隙と重なる位置に設けられている点で、図2に例示する形態と共通する。他方、図5に示す例では、第1基材12と緩衝層20との間に、緩衝フィルム21の端部(境界部22)を覆う隠蔽層23が設けられている。隠蔽層23は、境界部22を隠して第1基材12側から見えないようにし、モジュールの外観を向上させる。
The form illustrated in FIG. 5 is common to the form illustrated in FIG. 2 in that the
隠蔽層23は、境界部22の全体を覆う面積で形成される。また、太陽電池セル11と重ならない範囲、即ち太陽電池セル11同士の間隙と重なる範囲のみに、隠蔽層23を設けることが好ましい。この場合、隠蔽層23によって太陽電池セル11に入射する光が遮断されることを防止できる。隠蔽層23は、例えば太陽電池セル11同士の間隙に沿って平面視帯状に形成される。
The concealing
隠蔽層23は、第1基材12と緩衝層20の間に隠蔽層23を構成するフィルムを配置して設けられてもよく、緩衝層20の表面に印刷等により形成されてもよいが、好ましくは第1基材12の裏面に形成される。第1基材12の裏面には、隠蔽層23の構成材料を印刷してもよく、隠蔽層23を構成するフィルムを貼着してもよい。或いは、蒸着、スパッタリング等により、第1基材12の裏面に隠蔽層23を形成してもよい。隠蔽層23の厚みは、特に限定されないが、好適な厚みの一例としては0.5〜20μm程度である。
The concealing
隠蔽層23は、樹脂皮膜中に色材が分散した構造、或いは色材が樹脂バインダで結着された構造を有していてもよい。隠蔽層23の色(色相、色調)、可視光吸収率等は、色材の種類、濃度、層の厚み等を適宜変更することにより調整できる。隠蔽層23を構成する樹脂は特に限定されず、印刷インキに用いられる従来公知の樹脂バインダを使用できる。隠蔽層23の色は、太陽電池セル11又は第2基材13の色と同様の色に調整されてもよい。隠蔽層23を黒色又は濃紺色にする場合、色材として、カーボンブラック、アニリンブラック、チタンブラック、マグネタイト等の黒色顔料を用いることができる。また、隠蔽層23は、黄色顔料、赤色顔料、青色顔料等を含有していてもよい。
The concealing
図6に例示する形態は、緩衝層20と封止層14Aとの間にバリア層15を備える点で、図5に例示する形態と異なる。また、図6に例示する形態では、複数の緩衝フィルム21の端部同士がモジュールの厚み方向に重なり合った状態で各フィルムが隣接配置されている。2枚の緩衝フィルム21A,21Bの端部同士がオーバーラップすることで、境界部22に隙間が存在しなくなる。図6に例示する形態では、緩衝層20と封止層14Aとの間にバリア層15が存在するので、境界部22に隙間が形成されないように各緩衝フィルム21の端部同士を重ねて配置することが好ましい。
The form illustrated in FIG. 6 is different from the form illustrated in FIG. 5 in that a
バリア層15は、第1基材12よりも酸素透過率が低い層であって、第1基材12を透過する酸素が太陽電池セル11に作用することを抑制する機能を有する。バリア層15の酸素透過率は、例えば200cm3/m2・24h・atm以下である。酸素透過率は、JIS K7126に基づいて測定される。また、バリア層15は、第1基材12よりも水蒸気透過率が低いことが好ましい。バリア層15は、セル群の全体を覆って、第1基材12とセル群との間に設けられている。The
バリア層15は、1枚のシート状に配置された複数のバリアフィルム16によって構成されている。つまり、バリア層15は、緩衝層20と同様に複数に分割されている。この場合、バリアフィルム16のシワを抑制でき、第1基材12の湾曲面に追従した綺麗なバリア層15が形成される。バリア層15は、バリアフィルム16の端部同士が接合された継ぎ目18を有していてもよい。継ぎ目18は、隣接する2枚のバリアフィルム16A,16Bの重なり合った端部同士を、ラミネート工程で接着力を発現する接着剤を用いて接合することにより形成される。
The
バリアフィルム16は、酸素透過率の低い透明な樹脂フィルムのみで構成されてもよく、樹脂フィルムと、当該樹脂フィルムの片面に成膜された酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)等の無機化合物層とで構成されてもよい。好適な樹脂フィルムの一例としては、ポリフッ化ビニル(PVF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステルフィルムが挙げられる。バリアフィルム16は、例えば片面にシリカ等の蒸着層が形成されたPETフィルムである。
The
図6に例示する形態では、第1基材12の裏面において、バリア層15の継ぎ目18及び緩衝層20の境界部22と、モジュールの厚み方向に重なる位置に隠蔽層23が設けられている。このため、継ぎ目18及び境界部22が隠蔽され、良好なモジュールの外観が得られる。
In the embodiment illustrated in FIG. 6, the concealing
以下、図7〜図14を参照しながら、本開示に係る太陽電池モジュールの他の実施形態について更に詳細に説明する。 Hereinafter, other embodiments of the solar cell module according to the present disclosure will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 14.
以下の説明及び図面の記載において、X方向は、以下で説明する複数のストリング33の並び方向であり、受光側に凸の第1曲線の延在方向である第1曲線方向である。また、Y方向は、ストリング33の延在方向であり、第1曲線に交差すると共に受光側に凸の第2曲線の延在方向である第2曲線方向である。また、Z方向は、太陽電池モジュール50,110,210の厚さ方向である。太陽電池モジュール50,110,210は、湾曲形状を有する。したがって、X方向、Y方向、及びZ方向は、太陽電池モジュール50,110,210の3次元座標における各点毎に決定される。例えば、太陽電池セル11の表面における各点のX方向は、その点においてストリング33の並び方向に平行になっている接線方向となり、Y方向は、その点においてストリング33の延在方向に平行になっている接線方向となる。また、Z方向は、その点における法線方向となる。太陽電池セル11の表面における3次元座標の各点で、X方向、Y方向、及びZ方向は、互いに直交する。なお、第1基材12の表面のX方向、Y方向、及びZ方向と、第2基材13の裏面のX方向、Y方向、及びZ方向も、太陽電池セル11の表面におけるX方向、Y方向、及びZ方向の決定方向と同一の方法で決定できる。また、それら以外の太陽電池モジュール50,110,210の3次元座標の各点におけるX方向、Y方向、及びZ方向は、例えば、Z方向(第1基材12の表面のZ方向)から見たときに、その点に重なる第1基材12の表面の箇所と同一のX方向、Y方向、及びZ方向として決定できる。
In the following description and description of the drawings, the X direction is the arrangement direction of the plurality of
図7に例示する太陽電池モジュール50は、太陽電池モジュール10と同様に、受光側に凸の湾曲形状であって、X方向に湾曲しY方向にも湾曲する。太陽電池モジュール50は、平面視において略矩形の形状を有する。太陽電池モジュール50は、Y方向一方側かつ裏側に端子ボックス34を備える。また、図8に示すように、太陽電池モジュール50は、複数の太陽電池セル11、第1基材12、第2基材13、配線材30、封止層14、バリアフィルム6、低弾性樹脂層7を備える。太陽電池セル11、第1基材12、第2基材13、配線材30、及び封止層14には、上述の実施形態と同様の構成が適用できる。
Like the
バリアフィルム6は、封止層14の受光側に配置され、線膨張係数が第1基材12よりも小さい。バリアフィルム6は、如何なる厚さを有してもよい。しかし、バリアフィルム6は、110μm以下であると好ましく、30μm以下の厚さを有するとより好ましく、25μm以下の厚さを有すると更に好ましく、20μm以下の厚さを有すると最も好ましい。バリアフィルム6の受光側の表面61には、例えば、平面視において略円形の円筒状や円錐台状の突出部63が、面密度が略均一となるように設けられ、凹凸が設けられる。また、バリアフィルム6の裏側の裏面62にも、例えば、平面視において略円形の円筒状や円錐台状の突出部64が、面密度が略均一となるように設けられ、凹凸が設けられる。しかし、フィルムの受光側の表面やフィルムの裏側の裏面に設けられる突出部は、平面視において楕円形や多角形の形状を有してもよく、平面視においてそれ以外の如何なる形状を有してもよい。また、バリアフィルム6の厚さ方向から見たとき、バリアフィルム6の表面61の凹部67は、バリアフィルム6の裏面62の凸部である突出部64に重なってもよく、バリアフィルム6の裏面62の凹部68は、バリアフィルム6の表面61の凸部である突出部63に重なってもよい。凹部67,68は、例えば、平面視において略円形の有底の円筒孔や円錐台状の孔形状を有する。しかし、フィルムの受光側の表面やフィルムの裏側の裏面に設けられる凹部は、その形状に限定されず、平面視において、楕円形や多角形の形状を有してもよく、平面視においてそれ以外の如何なる形状を有してもよく、円筒や円錐台以外の如何なる形状を有してもよい。また、フィルムの受光側の表面やフィルムの裏側の裏面に設けられる突出部の外周面や先端面に、波状等の小さな凹凸が存在してもよく、波状等の小さな凹凸が存在しなくてもよい。また、同様に、フィルムの受光側の表面やフィルムの裏側の裏面に設けられる凹部の内周面や底面に、波状等の小さな凹凸が存在してもよく、波状等の小さな凹凸が存在しなくてもよい。また、凹凸は、フィルムの受光側の表面に均一に設けられてもよく、ランダムに設けられてもよい。また、凹凸は、フィルムの裏側の裏面に均一に設けられてもよく、ランダムに設けられてもよい。バリアフィルム6は、例えば、厚さが一定で平坦なフィルム元材にエンボス加工を施すことによって形成され、フィルム元材の裏面を部分的に押し上げて浮かすことで形成される。図9は、図7のCC線断面図の一部を示す断面図であり、Y方向及びZ方向を含み、太陽電池セル11と配線材30の両方を通過しないYZ断面の一部を表す断面図である。図9に示すように、バリアフィルム6は、バリアフィルム6の厚さ方向から見たときに太陽電池セル11と配線材30の両方に重ならない部分に凹凸を有する。即ち、バリアフィルム6の凹凸は、例えば隣り合うストリング33の間隙に対応する位置(当該間隙とモジュールの厚み方向に重なる部分)に設けられる。バリアフィルム6は、上記第1曲線方向において隣り合う2つのストリング33の間にある部分に凹凸を有することが好ましい。
The
バリアフィルム6の材料としては、例えば、酸素や水蒸気の通過を抑制する既存のガスバリアフィルムの材料と同じ材料を採用できる。バリアフィルム6は、バリアフィルム16と同様のフィルムで構成されてもよい。フィルムは、例えば、基材フィルムと、該基材フィルム上に形成されたバリア性積層体とを含んでもよく、基材フィルムの上に、有機層と無機バリア層を交互に設けることで形成してもよい。例えば、基材フィルムの一方側に、有機層、無機バリア層、有機層、及び無機バリア層を、その順に、それぞれの面が互いに隣接するように設けてもよい。フィルムにおいて、バリア性積層体は、基材フィルムの片面にのみ設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。また、バリア性積層体は、基材フィルム側から無機バリア層、有機層の順に積層して構成されてもよいし、有機層、無機バリア層の順に積層して構成されてもよい。フィルムは、バリア性積層体、基材フィルム以外の構成成分(例えば、易接着層等の機能性層)を有してもよい。機能性層は、バリア性積層体の上、バリア性積層体と基材フィルムの間、基材フィルム上のバリア性積層体が設置されていない側のいずれに配置されてもよい。
As the material of the
基材フィルムとしては、プラスチックフィルムを用いると好ましい。プラスチックフィルムは、有機層、無機バリア層等の積層体を保持できるフィルムであれば材質、厚み等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。プラスチックフィルムを構成する樹脂としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。 It is preferable to use a plastic film as the base film. The plastic film is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold a laminated body such as an organic layer and an inorganic barrier layer, and can be appropriately selected depending on the purpose of use and the like. Specific examples of the resin constituting the plastic film include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, and polyamideimide resin. Polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefilne copolymer, fluorene ring-modified polycarbonate resin , Alicyclic-modified polycarbonate resin, fluorene ring-modified polyester resin, and thermoplastic resins such as acryloyl compounds.
低弾性樹脂層7は、第1基材12とバリアフィルム6との間に配置される。低弾性樹脂層7は、第1基材12よりも低い引張弾性率を有すれば好ましく、第1基材12、第2基材13、及び封止層14のいずれよりも低い引張弾性率を有すれば更に好ましい。また、低弾性樹脂層7は、第1基材12、第2基材13、封止層14、及びバリアフィルム6のいずれよりも低い引張弾性率を有すれば最も好ましい。しかし、低弾性樹脂層7は、第1基材12と同程度の引張弾性率を有してもよく、第1基材12よりも大きい引張弾性率を有してもよい。低弾性樹脂層7は、ゲル状の透光性樹脂材料(以下、単にゲルという)からなると好ましく、ゲルは、溶媒を含有しても溶媒を含有しなくてもよい。溶媒を含有したゲルの例としては、分散媒が水のゲルであるヒドロゲルや、分散媒が有機溶媒のゲルであるオルガノゲルが挙げられる。また、溶媒を含有したゲルの例としては、数平均分子量が10000以上の高分子ゲル、数平均分子量が1000以上10000未満のオリゴマーゲル、又は数平均分子量が1000未満の低分子ゲルが挙げられる。なお、低弾性樹脂層7は、緩衝層20と同様の材料で構成されてもよい。
The low
但し、溶媒を含有した高分子ゲルや溶媒を含有しないゲルを用いると、複数の太陽電池セル11の移動を抑制でき、当該移動に起因する配線材30の損傷を抑制できて好ましい。また、溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含有しないゲルの中でも、シリコーンゲル、アクリルゲル、及びウレタンゲルからなる群より選択される少なくとも1つを含有すると好ましい。これらのゲルは、引張弾性率が小さく、温度変化による第1基材12の熱応力や局所的な荷重を緩和し易い。したがって、配線材30の破損を効果的に抑制できる。また、シリコーンゲルは、外部衝撃を緩和できる柔軟性を有する上、基板材や枠体を構成する樹脂材料との密着性も高くし易く、耐湿性や耐水性等にも優れる。よって、低弾性樹脂層7は、シリコーンゲルで構成されると最も好ましい。
However, it is preferable to use a polymer gel containing a solvent or a gel not containing a solvent because the movement of the plurality of
低弾性樹脂層7の引張弾性率は特に限定されないが、0.1kPa以上5MPa未満であると好ましく、1kPa以上1MPa以下であると更に好ましい。低弾性樹脂層7の引張弾性率の下限をこのような値とすることで、太陽電池セル11を固定し易くなり、太陽電池セル11の移動による配線材30の損傷を抑制できる。また、低弾性樹脂層7の引張弾性率の上限をこのような値とすることで、温度変化による第1基材12の熱応力や局所的な荷重を効率よく緩和できる。
The tensile elastic modulus of the low
第1基材12、低弾性樹脂層7、バリアフィルム6、封止層14、太陽電池セル11及び配線材30、第2基材13は、例えば、高真空下で100〜160℃程度の温度で実行される真空ラミネート加工で貼り合わされ、一体化される。図10は、太陽電池モジュール50の製造方法を説明する図である。以下、図10を参照して、真空ラミネート加工の概要について説明する。
The
真空ラミネート加工を行う際には、先ず、第1基材12の元材である湾曲形状の表側元基材19と、第2基材13の元材であって、製品の湾曲形状に略対応する湾曲形状である裏側元基材25を用意する。表側元基材19の剛性は、裏側元基材25の剛性よりも小さいか略同じになっている。また、表側及び裏側元基材19,25の夫々は、表側の全てが受光側に凸の湾曲形状を有し、表側元基材19の裏面の曲率半径が、裏側元基材25の表面26の曲率半径よりも大きいと好ましい。しかし、表側及び裏側元基材19,25の夫々は、全体的に受光側に凸の湾曲形状であればよく、一部が平板形状であってもよく、一部が受光側に凹の形状であってもよい。また、表側元基材19の厚さは、中央部が周辺部よりも薄くなっていると好ましい。表側元基材19、及び裏側元基材25の夫々は、例えば、射出成形によって形成される。
When vacuum laminating, first, the curved
次に、例えば、裏側元基材25、封止層14における太陽電池セル11に対する裏側部分を構成する裏側シート材41、太陽電池セル11及び配線材30(図10では、図示を省略)、封止層14における太陽電池セル11に対する表側部分を構成する表側シート材42、バリアフィルム6の元材であるフィルム元材43、低弾性樹脂層7の元材である低弾性樹脂元材45、及び表側元基材19を、この順に積層した積層構造を、真空ラミネート装置の一対のシリコーンゴム(ダイアフラム)間に配置する。図10の下側の図、即ちフィルム元材43の一部の拡大図に示すように、フィルム元材43の表面及び裏面の夫々は、エンボス加工等で形成された凹凸を有する。
Next, for example, the back side
続いて、真空引きにより、積層構造間の空気を外側に排気しながら、圧縮空気により一方又は両方のシリコーンゴムを膨らませて、表側元基材19を、移動不可になるまで裏側元基材25に近づけ、積層構造をその厚さ方向に加圧する。この過程で、図10に矢印Cで示すように、フィルム元材43を、平坦な形状から湾曲形状に変形させる。また、この真空引き及び加圧に加えて、真空ラミネート装置のヒーターで積層構造を例えば100〜160℃程度の温度で加熱する。
Subsequently, one or both silicone rubbers are inflated by compressed air while exhausting the air between the laminated structures to the outside by evacuation, and the front
この高温での加圧により、裏側元基材25よりも剛性が低い表側元基材19の裏面を、裏側元基材25の表面26に対応する形状に湾曲させる。そして、表側元基材19と低弾性樹脂元材45を隙間なく接触させ、低弾性樹脂元材45とフィルム元材43を隙間なく接触させる。また、表側シート材42と裏側シート材41を、太陽電池セル11及び配線材30(図10では、図示を省略)を封止するように融着し、表側シート材42とフィルム元材43を接着する。また、裏側シート材41と裏側元基材25を接着する。これらの融着等によって、表側元基材19と裏側元基材25を貼り合わせ、上記積層構造を、製品に対応する形状で一体化する。このようにして、表側元基材19から第1基材12を形成し、裏側元基材25から第2基材13を形成する。最後に、例えば、枠(フレーム)を積層構造の周辺部に取り付けて、ゲル状の低弾性樹脂層7が外部に流動することを防止し、太陽電池モジュール50を形成する。
By the pressurization at this high temperature, the back surface of the front
なお、バリアフィルム6の元材であるフィルム元材43にエンボス加工等で予め凹凸を形成することで、バリアフィルム6に凹凸を形成する場合について説明した。しかし、フィルムの元材であるフィルム元材にラミネート時に凹凸を形成することで、フィルムに凹凸を形成してもよい。また、表側元基材19の裏面の曲率半径が裏側元基材25の表面26の曲率半径よりも大きいと共に、表側元基材19の剛性が裏側元基材25の剛性よりも小さいか略同じ場合について説明した。そして、表側元基材19の裏面を裏側元基材25の表面26に沿わすように変形させる場合について説明した。しかし、表側元基材の裏面が平面で、裏側元基材の表面が湾曲面でもよい。そして、表側元基材の裏面を裏側元基材の表面に沿うように湾曲させてもよい。また、表側元基材の剛性が裏側元基材と略同じ剛性かそれよりも大きい剛性を有し、表側元基材の裏面の曲率半径が裏側元基材の表面の曲率半径よりも小さくてもよい。又は、表側元基材の剛性が裏側元基材と略同じ剛性かそれよりも大きい剛性を有し、表側元基材の裏面が湾曲面である一方、裏側元基材の表面が平面であってもよい。そして、裏側元基材の表面を、側元基材の裏面に沿わすように変形させてもよい。
The case where the
また、表側元基材19の厚さが、中央部が周辺部よりも薄い場合について説明した。しかし、変形させる表側元基材の厚さは、略一定でもよい。また、真空ラミネート加工で、一対のシリコーンゴムを、圧縮空気で膨らませて積層構造を厚さ方向に加圧する場合について説明した。しかし、一対のラバープレートを、油圧等を用いた圧力で一対のラバープレートの距離が小さくなるように移動させて、一対のラバープレート間に配置された積層構造を圧縮してもよい。また、太陽電池モジュールが、枠(フレーム)を備える場合について説明した。しかし、例えば、表側元基材及び裏側元基材のうちの一方に、太陽電池モジュールの側方部となる部分を設けて、真空ラミネート加工の後に、この側方部で、低弾性樹脂層を密封し、低弾性樹脂層の外部への流動を防止してもよい。又は、太陽電池モジュールの厚さを中央部から周辺部に行くにしたがって薄くなるようにして、太陽電池モジュールの縁部で第1基材と第2基材とを接着してもよい。これらの構造を採用することで、太陽電池モジュールが枠を備えないようにしてもよい。
Further, the case where the thickness of the
再度、図7を参照して、複数の太陽電池セル11は、太陽電池モジュール50内にマトリクス状に配置される。Y方向に沿って同一の直線上に配置された2以上の太陽電池セル11は、配線材30によって直列に接続される。当該2以上の太陽電池セル11と、その2以上の太陽電池セル11を直列に接続する配線材30とは、ストリング33を構成する。
Again, referring to FIG. 7, the plurality of
図7に示す例では、X方向に隣り合う2つのストリング33においてY方向片側の端にある太陽電池セル11同士が中継配線で直列に接続され、全ての太陽電池セル11が直列に接続される。その結果、Y方向の最も端子ボックス34側かつ紙面における最も右側に配設される太陽電池セル11Aが最も高電位側に配設され、Y方向の最も端子ボックス34側かつ紙面における最も左側に配設される太陽電池セル11Bが最も低電位側に配設される。なお、本実施形態と異なり、Y方向の最も端子ボックス側かつ紙面における最も右側に配設される太陽電池セルが、最も低電位側に配設され、Y方向の最も端子ボックス側かつ紙面における最も左側に配設される太陽電池セルが、最も高電位側に配設されてもよい。
In the example shown in FIG. 7, in two
太陽電池モジュール50は、Y方向の端子ボックス34側に、端子ボックス34の端子に電気的に接続するための4つの出力配線32A,32B,32C,32Dを備える。各出力配線32A,32B,32C,32Dの外周面は、絶縁性フィルム等の絶縁部材によって被覆されている。4つの出力配線32A,32B,32C,32Dのうちの2つの出力配線32B,32Cは、隣り合う2つのストリング33を直列に接続する機能も有する。出力配線32Aは、X方向で最も右側に配設されて最も高電位側にあるストリング33の高電位側に電気的に接続される。また、出力配線32Bは、X方向で右から2列目に配設されて2番目に高電位のストリング33の最も低電位側の太陽電池セル11と、X方向で右から3列目に配設されて3番目に高電位のストリング33の最も高電位側の太陽電池セル11とを電気的に接続する。また、出力配線32Cは、X方向で右から4列目に配設されて4番目に高電位のストリング33の最も低電位側の太陽電池セル11と、X方向で右から5列目に配設されて5番目に高電位のストリング33の最も高電位側の太陽電池セル11とを電気的に接続する。また、出力配線32Dは、X方向で右から6列目に配設されて最も低い電位のストリング33の最も低電位側に電気的に接続される。
The
第2基材13は、複数の貫通孔(図示せず)を有する。各出力配線32A,32B,32C,32Dは、該貫通孔のいずれかを通過した後、端子ボックス34の所定の端子に電気的に接続される。詳述しないが、端子ボックス34内の端子間には、逆流防止用のバイパスダイオードが設けられる。落ち葉等の遮光物が特定の太陽電池セル11を覆うと、その太陽電池セル11の発電量が低下して発熱する虞がある。バイパスダイオードを設けることで発電量が低下した太陽電池セル11を含んで直列に接続された2つのストリング33が、バイパスダイオードによって略短絡される。その結果、当該2つのストリング33に電流が略流れなくなり、発熱による太陽電池セル11の損傷が抑制される。太陽電池モジュール50からの電力は、端子ボックス34の端子に電気的に接続された2つの電力供給配線(図示せず)によって外部に取り出される。なお、図7に示す例では、太陽電池モジュール50が、6列に配置されたストリング33を有するが、太陽電池モジュールは、6列以外の複数列に配置されたストリングを有してもよい。
The
以上、太陽電池モジュール50は、光が主に入射する受光側に凸の湾曲形状を有する太陽電池モジュールである。また、太陽電池モジュール50は、受光側に凸の第1曲線の延在方向である第1曲線方向(X方向)に間隔をおいて配設される複数のストリング33を備える。また、各ストリング33は、第1曲線に交差すると共に受光側に凸の第2曲線の延在方向である第2曲線方向(Y方向)に間隔をおいて配置される複数の太陽電池セル11、及び複数の太陽電池セル11を電気的に接続する複数の配線材30を含む。また、太陽電池モジュール50は、ストリング33に対して受光側に設けられて受光側に凸の湾曲形状を有し、透光性の樹脂材料で構成される第1基材12を備える。また、太陽電池モジュール50は、ストリング33に対して受光側とは反対側の裏側に設けられ、受光側に凸の湾曲形状を有する第2基材13と、複数のストリング33を封止するように配置される封止層14を備える。また、太陽電池モジュール50は、封止層14の受光側に配置されるバリアフィルム6と、第1基材12とバリアフィルム6との間に配置される低弾性樹脂層(充填材層)7を備える。バリアフィルム6は、線膨張係数が第1基材12よりも小さい。また、図9を用いて説明したように、バリアフィルム6は、バリアフィルム6の厚さ方向から見たときに太陽電池セル11と配線材30の両方に重ならない部分に凹凸を有する。ここで、Y方向に沿って同一の直線上に配置された2以上の太陽電池セル11と、その2以上の太陽電池セル11を直列に接続する配線材30とは、ストリング33を構成する。よって、バリアフィルム6は、X方向において隣り合う2つのストリング33の間にある部分に凹凸を有する。
As described above, the
上記構成によれば、バリアフィルム6が凹凸を有し、バリアフィルム6の元材であるフィルム元材43が凹凸を有する。したがって、ラミネート加工時にフィルム元材43にシワがよりにくく、それに起因して、出来上がった製品におけるバリアフィルム6にもシワがよりにくく、その結果、見栄えが良くて、剥離が起きにくい太陽電池モジュール50を製造できる。次にこのことを、参考例の太陽電池モジュール310と比較することで説明する。図11は、第1参考例の太陽電池モジュール310における図10に対応する図であり、凹凸を有さない平坦なフィルム元材343を用いた場合の問題を説明する図である。なお、図11においては、図10と同一の構成については、図10と同一の参照番号を付して説明を省略する。
According to the above configuration, the
図11を参照して、フィルムの元材として平坦なフィルム元材343を用いた場合、フィルム元材343が凹凸を吸収しにくい形状となる。したがって、矢印Dで示すラミネート加工時にフィルム元材343を湾曲させる際、フィルム元材343が、表側シート材42の収縮に伴って表側シート材42の表面に生じる凹凸により、表側シート材42の収縮に円滑に追従しにくくなる。よって、フィルム元材343にシワ(あまり)380が形成され易く、このシワ380が、太陽電池モジュールの見栄えを悪くする。また、このシワ380は、剥離の起点と成り得、また、水分の浸入経路にもなり得、劣化の温床となり得る。なお、仕様によっては、厚さが薄いフィルムが所望される場合があり、25μm以下の厚さのフィルムや、20μm以下の厚さのフィルムが所望される場合がある。しかし、このような場合、フィルムの剛性が小さくてフィルムが弱くなるので、フィルムが、表側シート材の収縮に更に追従しにくくなって、シワが生じる虞が高くなる。
With reference to FIG. 11, when a flat
これに対し、図10に示す本実施形態の場合、バリアフィルム6が凹凸を有し、バリアフィルム6の元材であるフィルム元材43が凹凸を有するので、フィルム元材43が該凹凸に起因するバネ性を有する。したがって、表側シート材42の収縮に伴って生じる表側シート材42の凹凸をそのばね性で吸収でき、フィルム元材43のばね性で表側シート材42から付与される力を、フィルム元材43に大局的かつ均一に分散し易くなる。よって、フィルム元材43がラミネート加工時に均一に縮み易くなり、シワがフィルム元材43に生成しにくくなる。その結果、太陽電池モジュール50を、見栄えが良くて、剥離、劣化も起こりにくいものにできる。
On the other hand, in the case of the present embodiment shown in FIG. 10, since the
また、第1基材12とバリアフィルム6との間に設けられる充填材層は、第1基材12よりも低い引張弾性係数を有する低弾性樹脂層7であってもよい。
Further, the filler layer provided between the
本構成によれば、低い引張弾性係数を有する低弾性樹脂層7が、第1基材12とバリアフィルム6との間に設けられる。したがって、第1基材12が、線膨張係数が高い樹脂製基材であっても、低弾性樹脂層7で第1基材12の熱収縮の影響を緩和できる。よって、第1基材12の熱収縮の影響が配線材30に伝わりにくくなって、配線材30の損傷を抑制できる。
According to this configuration, the low
また、凹凸は、バリアフィルム6の受光側の表面61及びバリアフィルム6の裏側の裏面62の両方に設けられてもよい。また、バリアフィルム6の厚さ方向から見たとき、バリアフィルム6の表面61の凹部67は、バリアフィルム6の裏面62の突出部(凸部)64に重なり、バリアフィルム6の裏面62の凹部68は、バリアフィルム6の表面61の突出部(凸部)63に重なってもよい。
Further, the unevenness may be provided on both the
本構成によれば、厚さが厚くて剛性が大きい部分と、厚さが薄くて剛性が小さい部分が、バリアフィルム6にアンバランスに生じにくくなる。よって、バリアフィルム6のバネ性を大きくでき、シワ発生の抑制効果を大きくできる。
According to this configuration, a portion having a large thickness and a large rigidity and a portion having a small thickness and a small rigidity are less likely to occur unbalanced in the
また、バリアフィルム6の厚さは、110μm以下であってもよい。
Further, the thickness of the
上述のように、バリアフィルム6の厚さが110μm以下となると、バリアフィルム6の剛性が小さくなって、バリアフィルム6にシワがより易くなり、バリアフィルム6の厚さが25μm以下となると、更にバリアフィルム6にシワがより易くなる。したがって、バリアフィルム6の厚さが110μm以下である場合、バリアフィルム6に凹凸を設けることでバリアフィルム6にシワの生成を抑制する作用効果を大きくできる。また、バリアフィルム6の厚さが25μm以下である場合、バリアフィルム6に凹凸を設けることでバリアフィルム6にシワの生成を抑制する作用効果を顕著なものとできる。
As described above, when the thickness of the
また、凹凸は、バリアフィルム6にエンボス加工により形成されてもよい。
Further, the unevenness may be formed on the
本構成によれば、バリアフィルム6に凹凸を簡単安価に形成できる。
According to this configuration, unevenness can be easily and inexpensively formed on the
尚、本開示は、上記実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項及びその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and various improvements and changes can be made within the scope of the claims of the present application and the equivalent scope thereof.
例えば、上記実施形態では、真空ラミネート加工で、第1基材12から第2基材13までを一度に一体化し、太陽電池モジュール50を一体成形で形成する場合について説明した。しかし、図12、即ち太陽電池モジュール110の製造方法を説明する図に示すように、太陽電池モジュール110を次に説明する分離成形で形成してもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the
詳しくは、第2基材103の元材である裏側元基材25、封止層105における太陽電池セル11に対する裏側部分を構成する裏側シート材41、太陽電池セル11及び配線材(図12では図示を省略)、封止層105における太陽電池セル11に対する表側部分を構成する表側シート材42、凹凸が設けられたフィルム元材43を、この順に積層した積層構造180を、真空ラミネート装置の一対のシリコーンゴム(ダイアフラム)間に配置した上で、高温で真空ラミネートを実行して、第1基材102が含まれない一体の積層構造190を形成してもよい。そして、その後、第1基材102を、積層構造190の厚さ方向におけるフィルム106側に、常温で、ゲル状の低弾性樹脂層107を介して貼り合わせることで、太陽電池モジュール110を形成してもよい。また、130℃程度で貼り合せを行ってよい。これにより、第1基材102と低弾性樹脂層107、及び低弾性樹脂層107とフィルム元材43の密着力が向上する。
Specifically, the back side
より詳しくは、太陽電池モジュール110の製造方法は、複数の太陽電池セル11、複数の太陽電池セル11に対して光が主に入射する受光側に配置される第1基材102、複数の太陽電池セル11に対して受光側とは反対側の裏側に設けられる第2基材103、及び複数の太陽電池セル11を封止する封止層105を備える太陽電池モジュールの製造方法であってもよい。また、太陽電池モジュール110の製造方法では、封止層105において太陽電池セル11よりも受光側に位置する受光側封止層の元材である表側シート材(受光側シート材)42、複数の太陽電池セル11、封止層105において太陽電池セル11よりも裏側に位置する裏側封止層の元材である裏側シート材41、及び第2基材103の元材である裏側元基材25を、この順に積層してもよい。そして、その後、表側シート材42及び裏側シート材41を溶融させて、表側シート材42及び裏側シート材41を複数の太陽電池セル11を挟んだ状態で融着すると共に、裏側シート材41と裏側元基材25を接着することで、複数の太陽電池セル11、封止層105、及び第2基材103が一体化された積層構造190を形成してもよい。そして、その後、積層構造190の厚さ方向の第2基材103とは反対側に接着性を有する材料を介して第1基材102を貼り合わせてもよい。また、太陽電池モジュール110は、第1基材102と封止層105との間にフィルム106を備えてもよい。そして、表側シート材42の太陽電池セル11と反対側にフィルム106の元材であるフィルム元材43を配置した後、表側シート材42及び裏側シート材41を溶融させてもよい。このようにして、封止層105の第2基材103と反対側にフィルム106を備える積層構造190を形成してもよい。また、太陽電池モジュール110のフィルム106は、第1基材102よりも低い引張弾性係数を有してもよい。また、フィルム元材43は、凹凸を有してもよい。
More specifically, the method for manufacturing the
次に、変形例の太陽電池モジュール110の製造方法の優位性を、第2参考例の太陽電池モジュール410の製造方法と比較することで説明する。図13は、第2参考例の太陽電池モジュール410の製造方法を説明する図である。図13に示すように、表側元基材415から裏側元基材425までを高温のラミネート加工で一度に一体化する場合、ラミネート加工時における裏側層の変形の影響を受けて、第1基材402が、その表面420が波打つように変形することがある。特に、封止層が、架橋でポリマー同士が連結される樹脂材料で構成される場合、封止樹脂の架橋温度が、表側元基材415の耐熱温度よりも高くなり易い。よって、第1基材402が、ラミネート加工時の熱の影響を受け易く、第1基材402の表面420が波打つように変形し易くなる。
Next, the superiority of the manufacturing method of the
これに対し、図12に示す太陽電池モジュール110の製造方法では、第1基材102が、常温で低弾性樹脂層107を介して積層構造190に貼り合わせられるので、第1基材102がラミネート加工の影響を受けることがない。よって、第1基材102が、その表面が波打つように変形することを抑制又は防止できる。
On the other hand, in the method of manufacturing the
なお、図12を用いて説明した太陽電池モジュール110の製造方法は、凹凸を有さないフィルムを含む太陽電池モジュールの製造方法に応用できることは言うまでもない。また、図12を用いて説明した太陽電池モジュール110の製造方法は、フィルムを含まない太陽電池モジュール210の製造方法にも応用できる。
Needless to say, the method for manufacturing the
図14は、フィルムを含まない太陽電池モジュール210の製造への、図12に示す太陽電池モジュール110の製造方法の応用を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating the application of the method for manufacturing the
図14に示すように、この製造方法では、第2基材203の元材である裏側元基材225、封止層205における太陽電池セル11に対する裏側部分を構成する裏側シート材241、太陽電池セル11及び配線材(図14では図示を省略)、封止層205における太陽電池セル11に対する表側部分を構成する表側シート材(受光側シート材)242、接着させないコーティングを外面に施したシート部材249を、この順に積層した積層構造280を、真空ラミネート装置の一対のシリコーンゴム(ダイアフラム)間に配置した上で、高温で真空ラミネートを実行して、第1基材202が含まれない一体の積層構造290を形成する。そして、その後、シート部材249を剥がした後、第1基材202を、積層構造290の厚さ方向における第2基材203側とは反対側に、常温で、ゲル状の低弾性樹脂層207を介して貼り合わせることで、太陽電池モジュール210を形成する。
As shown in FIG. 14, in this manufacturing method, the back side
この変形例の製造方法によれば、表側シート材(受光側シート材)242の太陽電池セル11側とは反対側にシート部材249を配置した状態で、表側シート材242及び裏側シート材241を溶融させる。したがって、シート部材249で、ラミネート加工によって、表側シート材242の表面が、波打つように変形することを抑制又は防止できる。よって、図12に示す方法と同様に、第1基材202が、高温高圧で実施されるラミネート加工の影響を受けることがなく、第1基材202の表面が変形することを抑制又は防止できる。
According to the manufacturing method of this modification, the front
10 太陽電池モジュール、11 太陽電池セル、12 第1基材、13 第2基材、14,14A,14B 封止層、15 バリア層、16,16A,16B バリアフィルム、18 継ぎ目、20 緩衝層、21,21A,21B 緩衝フィルム、22 境界部、23 隠蔽層、30 配線材、31,32 渡り配線材、33 ストリング、34 端子ボックス 10 Solar cell module, 11 Solar cell, 12 1st base material, 13 2nd base material, 14, 14A, 14B sealing layer, 15 barrier layer, 16, 16A, 16B barrier film, 18 seams, 20 buffer layers, 21,21A, 21B cushioning film, 22 boundaries, 23 concealing layers, 30 wiring materials, 31,32 crossover wiring materials, 33 strings, 34 terminal boxes
Claims (11)
前記複数の太陽電池セルの第1の面側に設けられ、前記複数の太陽電池セルと反対方向に凸の湾曲形状を有する樹脂製の第1基材と、
前記太陽電池セルの第2の面側に設けられ、前記第1基材の方向に凸の湾曲形状を有する第2基材と、
前記第1基材と前記第2基材との間に充填された封止層と、
前記第1基材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記封止層よりもせん断弾性率が低い緩衝層と、
を備え、
前記緩衝層は、1枚のシート状に配置された複数の緩衝フィルムによって構成されている、太陽電池モジュール。With multiple solar cells
A first base material made of resin, which is provided on the first surface side of the plurality of solar cells and has a curved shape convex in the direction opposite to the plurality of solar cells.
A second base material provided on the second surface side of the solar cell and having a curved shape convex in the direction of the first base material,
A sealing layer filled between the first base material and the second base material,
A buffer layer provided between the first base material and the plurality of solar cells and having a lower shear modulus than the sealing layer,
With
The solar cell module is composed of a plurality of buffer films arranged in a sheet shape.
前記隙間には、前記封止層が充填されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。There is a gap between the adjacent cushioning films,
The solar cell module according to claim 1, wherein the gap is filled with the sealing layer.
前記複数の緩衝フィルムのX方向長さW2は、前記第1基材の下記長さW1以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
ここで、長さW1とは、
X方向に直交する前記第1基材のY方向に並ぶ任意の点をA1,A2、
前記第1基材の表面に沿ってA1,A2を最短距離で結ぶ線をα、線αの長さをL1、
A1,A2から線αに対して、前記第1基材の表面に沿った同じ長さの垂線γを引いて描かれる点をB1,B2、
前記第1基材の表面に沿ってB1,B2を最短距離で結ぶ線をβ、線βの長さをL2、
としたとき、線βの長さL2が線αの長さL1の99.0%以上となるときの垂線γの長さである。The plurality of cushioning films are arranged in the X direction, which is one of the surface directions of the first base material.
The solar cell module according to any one of claims 1 to 5, wherein the length W 2 in the X direction of the plurality of buffer films is the following length W 1 or less of the first base material.
Here, the length W 1 is
Arbitrary points aligned in the Y direction of the first base material orthogonal to the X direction are A1, A2,
L 1 the length of a line connecting the shortest distance to A1, A2 along the surface of the first substrate alpha, linear alpha,
B1, B2, points drawn by drawing a perpendicular line γ of the same length along the surface of the first base material with respect to the line α from A1 and A2.
Along said surface of the first substrate a line connecting the B1, B2 in the shortest distance beta, the length of the line beta L 2,
Then, it is the length of the perpendicular line γ when the length L 2 of the line β is 99.0% or more of the length L 1 of the line α.
前記第1基材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記第1基材よりも線膨張係数が小さいバリアフィルムと、
を更に備え、
前記バリアフィルムは、前記第1曲線方向において隣り合う2つの前記ストリングの間にある部分に凹凸を有する、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。A plurality of strings including the plurality of solar cells, which are arranged at intervals in the direction of the first curve, which is the extending direction of the first curve convex on the light receiving side, and
A barrier film provided between the first base material and the plurality of solar cells and having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first base material.
With more
The solar cell module according to any one of claims 1 to 8, wherein the barrier film has irregularities in a portion between two adjacent strings in the first curve direction.
前記バリアフィルムの厚さ方向から見たとき、前記バリアフィルムの前記表面の凹部は、前記バリアフィルムの前記裏面の凸部に重なり、前記バリアフィルムの前記裏面の凹部は、前記バリアフィルムの前記表面の凸部に重なる、請求項9に記載の太陽電池モジュール。The unevenness is provided on both the front surface of the barrier film on the light receiving side and the back surface of the back side of the film.
When viewed from the thickness direction of the barrier film, the concave portion on the front surface of the barrier film overlaps the convex portion on the back surface of the barrier film, and the concave portion on the back surface of the barrier film is the front surface of the barrier film. The solar cell module according to claim 9, which overlaps the convex portion of the film.
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