TWI619915B - Light-collecting solar power generation module, concentrating solar power generation panel and flexible printed wiring board for concentrating solar power generation module - Google Patents

Light-collecting solar power generation module, concentrating solar power generation panel and flexible printed wiring board for concentrating solar power generation module Download PDF

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Takashi Iwasaki
Kazumasa Toya
Yoshiya Abiko
Kenichi Hirotsu
Youichi Nagai
Hideaki Nakahata
Rui Mikami
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Sumitomo Electric Industries
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Abstract

一種集光型太陽光發電模組，具備：接於筐體的底面而設置的可撓性印刷配線板，集光太陽光的透鏡要素排列複數個而形成的1次集光部；可撓性印刷配線板，具備：絕緣基材及導電性圖案，與透鏡要素之各個對應而在圖案上設置複數個之發電元件，覆蓋而密封絕緣基材上之包含圖案的導電部，作為具有絕緣性及特定值以下的低吸水率的覆蓋層之包覆層(cover lay)，以及使絕緣基材與覆蓋層相互接著，具有絕緣性及前述特定值以下的低吸水率的接著層。

Description

集光型太陽光發電模組，集光型太陽光發電面板及集光型太陽光發電模組用可撓性印刷配線板
本發明係關於使太陽光集光於發電元件而發電的集光型太陽能發電(CPV)。
在集光型太陽光發電，基本的構成係以透鏡使被集光的太陽光入射至發電效率高的小型化合物半導體所構成的發電元件(太陽電池)。藉著使具備複數個這樣的基本構成之集光型太陽光發電面板，以總是朝向太陽的方式使其進行循跡動作，可以得到所要的發電電力。具體而言，例如以把複數個在附配線的陶瓷等絕緣基板上實裝1個發電元件者配置於集光位置，藉由電線收集各絕緣基板上的發電電力的方式構成(例如，參照非專利文獻1)。
此外，其他還被提出了考慮到散熱性的集光型太陽光發電裝置(例如，參照專利文獻1,2)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2003-174179號公報
〔專利文獻2〕日本特開2008-91440號公報
〔非專利文獻〕
〔非專利文獻1〕"Failure Modes of CPV Modules and How to Test for Them"、[online]、2010年2月19日、Emcore Corporation、〔2013年2月27日檢索〕、網際網路〈URL: http://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/pvrw2010_aeby.pdf#search='emcore Pointfocus Fresnel Lens HCPV System'〉
然而，在如前所述之從前的集光型太陽光發電面板，必須要數量相當多的陶瓷等絕緣基板。排列這些數量多的絕緣基板，而且分別以電線連接的話，製造步驟變多，相當花時間。結果，使得製造成本變高，無法使其成為實用上價格適切的製品。製作大型基板的話製造步驟數雖會減少，但原本太陽光發電面板就必須要大的面積，所以基板也必須要是相當大面積的。但是，製作這樣的大型基板其製造技術是困難的。
如以上所述，安裝多數小基板而相互連接會很花時間，另一方面，要製作大型基板有著製造技術上的困難性。
此外，於從前的集光型太陽光發電面板，針對絕緣性能並沒有明確的教示或者注意。在太陽光發電面板的內部，藉由發電元件的串聯連接而產生高的電壓。而且，太陽光發電面板是設置在屋外，所以進入面板內的水蒸氣會隨著氣溫變化而有產生結露的情形。此外，亦有小蟲侵入面板內的情形。結果，會有透過水分或蟲子而在電路內產生短路，或者產生由電路到面板筐體的短路(地絡(earthing fault))的情形。在這些場合，會使輸出降低，或者可能因人接觸到筐體而產生輕度電擊。
進而，面板內部的導電部，會伴隨著年度的經過，在銅質圖案或焊錫部產生銹蝕，因此原因而使電路的電阻增加。電阻增加的話，太陽光發電面板的輸出會降低。
有鑑於相關的從前的問題點，本發明之目的係在相關於集光型太陽光發電用的基板構造，使其製造及安裝變得容易，同時提高絕緣性能，抑制導電部的經年劣化。
本發明係具備：具有底面的器狀的筐體，接於前述底面而設置的可撓性印刷配線板，及被安裝於前述筐體，集光太陽光的透鏡要素排列複數個而形成的集光部之集光型太陽光發電模組；前述可撓性印刷配線板，具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，與前述透鏡要素之各個對應而在前述圖案上設置複 數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電部，具有絕緣性及特定值以下的低吸水率的覆蓋層，以及使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及前述特定值以下的低吸水率的接著層。
如前所述地構成的集光型太陽光發電模組，藉由在製作容易的適當尺寸的絕緣基材上設置發電元件，可以容易地製造具有集光型太陽光發電的機能之可撓性印刷配線板。此外，可撓性印刷配線板，可以佈滿所要的大小(面積)，所以適於大型的集光型太陽光發電模組。此外，可撓性印刷配線板很薄，重量輕，所以集光型太陽光發電模組全體也變成重量輕，容易處理。而且，可撓性印刷配線板很薄，具有柔軟性，所以往筐體底面密接安裝是容易的。進而，藉由其密接與薄度，可以使發電元件以及其他可撓性印刷配線板之熱可以確實地散熱到筐體。
此外，藉由具有絕緣性，而且為低吸水率的覆蓋層及接著層覆蓋含圖案的導電部，進行密封，確保由導電部到筐體底面為止的沿面距離，藉此，可以實現優異的絕緣性能。進而，藉由吸水率低的覆蓋膜及接著層，可以防止導電部的腐蝕，抑制經年劣化。
另一方面，本發明的集光型太陽光發電模組用可撓性印刷配線板，具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，於前述圖案上排列設置複數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電部，具有絕緣性及特定值以下的低吸水率的覆 蓋層，以及使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及前述特定值以下的低吸水率的接著層。
如前所述地構成的集光型太陽光發電模組用可撓性印刷配線板，藉由在製作容易的適當尺寸的絕緣基材上設置發電元件及集光部，可以容易地製造具有集光型太陽光發電的機能之可撓性印刷配線板。此外，可撓性印刷配線板，可以佈滿所要的大小(面積)，所以適於作為大型的集光型太陽光發電模組用之基板。
此外，藉由具有絕緣性，且低吸水率的覆蓋層及接著層，覆蓋包含圖案的導電部，進行密封，在把該可撓性印刷配線板安裝於金屬製的筐體的場合，確保由導電部到筐體底面為止的沿面距離。藉此，可以實現優異的絕緣性能。進而，藉由吸水率低的覆蓋膜及接著層，可以防止導電部的腐蝕，抑制經年劣化。
根據本發明之集光型太陽光發電模組的話，相關於集光型太陽光發電用的基板構造，是製造及安裝變得容易，同時絕緣性能優異，可以抑制導電部的經年劣化之基板構造。
1‧‧‧集光型太陽光發電面板
1M‧‧‧集光型太陽光發電模組
2‧‧‧支柱
3‧‧‧架台
11‧‧‧筐體
11a‧‧‧底面
11b‧‧‧鍔部
11p‧‧‧突起
12‧‧‧可撓性印刷配線板
12A‧‧‧發電用配線板
12B,12Bp,12Bn‧‧‧連接用配線板
13‧‧‧1次集光部(集光部)
13f‧‧‧菲涅爾透鏡(Fresnel lens)(透鏡要素)
14‧‧‧連接器
100‧‧‧集光型太陽光發電裝置
121a‧‧‧絕緣基材
121b‧‧‧圖案
122‧‧‧發電元件
122e‧‧‧電極
122p‧‧‧胞封裝
123‧‧‧底面接著層
124‧‧‧接著層
125‧‧‧包覆層(cover lay)(覆蓋層)
126‧‧‧裝填(potting)層
127‧‧‧二極體
m1,m2‧‧‧金屬板
H‧‧‧孔
P‧‧‧+側電極
N‧‧‧-側電極
圖1係顯示相關於本發明之一實施型態的集光型太陽 光發電裝置之立體圖。
圖2係擴大顯示集光型太陽光發電模組的立體圖(部分剖斷)。
圖3係圖2之III部的擴大圖。
圖4係被設置發電元件的部位之可撓性印刷配線板的正交於長邊方向的剖面圖。
圖5係俯視布滿於筐體的底面上之可撓性印刷配線板的配置之一例之圖。
圖6係發電用配線板之擴大圖。
圖7係圖6之VII部的擴大圖。
圖8係顯示可撓性印刷配線板的配置之其他例的平面圖。
圖9係顯示將連接用配線板設於筐體的內側面之一例之平面圖。
圖10係顯示將連接用配線板設於筐體的內側面之其他例之平面圖。
圖11係顯示測定在圖案與底面之間的絕緣破壞電壓之例。
圖12係顯示與圖4不同的構成之可撓性印刷配線板之剖面圖。
圖13係對圖案與筐體之間施加直流電壓的場合的等價電路。
圖14係針對絕緣基材及圖案的一部分之作為一例之平面圖。
〔實施型態之要旨〕
作為本發明的實施型態之要旨，至少包含以下數點。
(1)首先，集光型太陽光發電模組，具備：具有底面的器狀的筐體，接於前述底面而設置的可撓性印刷配線板，及被安裝於前述筐體，集光太陽光的透鏡要素排列複數個而形成的集光部之集光型太陽光發電模組；前述可撓性印刷配線板，具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，與前述透鏡要素之各個對應而在前述圖案上設置複數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電部，具有絕緣性及特定值以下的低吸水率的覆蓋層，以及使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及前述特定值以下的低吸水率的接著層。
如前述(1)那樣構成的集光型太陽光發電模組，藉由在製作容易的適當尺寸的絕緣基材上設置發電元件，可以容易地製造具有集光型太陽光發電的機能之可撓性印刷配線板。此外，可撓性印刷配線板，可以佈滿所要的大小(面積)，所以適於大型的集光型太陽光發電模組。此外，可撓性印刷配線板很薄，重量輕，所以集光型太陽光發電模組全體也變成重量輕，容易處理。而且，可撓性印刷配線板很薄，具有柔軟性，所以往筐體底面密接 安裝是容易的。進而，藉由其密接與薄度，可以使發電元件以及其他可撓性印刷配線板之熱可以確實地散熱到筐體。
此外，藉由具有絕緣性，而且為低吸水率的覆蓋層及接著層覆蓋含圖案的導電部，進行密封，確保由導電部到筐體底面為止的沿面距離，藉此，可以實現優異的絕緣性能。進而，藉由吸水率低的覆蓋層及接著層，可以防止導電部的腐蝕，抑制經年劣化。
(2)此外，於前述(1)之集光型太陽光發電模組，特定值為3%。
在此場合，覆蓋層及接著層幾乎不吸收水，所以可維持優異的絕緣性能。
(3)此外，於前述(1)或(2)之集光型太陽光發電模組，前述可撓性印刷配線板，亦可藉由搭載前述發電元件的帶狀之前述絕緣基材排列於前述底面而構成的。
在此場合，把可撓性印刷配線板的面積抑制於必要的最小限度，同時可以布滿所要的大小。此外，可以成為在長邊方向預先以一定間隔排列發電元件的狀態，所以透鏡要素與發電元件之相互的位置對準是容易的，生產性優異。
(4)此外，於前述(1)~(3)之任一之集光型太陽光發電模組，前述絕緣基材，亦可為中介著絕緣性的底面接著層被貼附於前述底面的構成。
在此場合，提高由筐體所見之絕緣基材的絕緣性。此外，接著層自身可以形成為很薄，所以由絕緣基材對筐體的散熱性不會因底面接著層而受損。
(5)此外，於前述(1)~(4)之任一之集光型太陽光發電模組，最好是被設置包含前述發電元件的覆蓋導電部局部露出的處所的裝填(potting)層，該裝填層，具有絕緣性及前述特定值以下的吸水率。
在此場合，可以使發電元件的電極、二極體、焊錫連接部等，無法以覆蓋層充分覆蓋而露出的導電部，以裝填層覆蓋，可以避免這些導電部的露出。亦即，可以強化絕緣性能。此外，可以使絕緣基材的寬幅接近於搭載的元件的寬幅。藉此，可以使用更細窄的絕緣基材，可以減低成本。
(6)此外，於前述(1)~(5)之任一之集光型太陽光發電模組，由前述圖案到前述底面為止的沿面距離，以0.2~34.9mm為佳。
藉由此範圍，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。又，34.9mm之數值，是根據絕緣基材的寬幅的最大值，與圖案寬幅的最小值。
(7)此外，於前述(1)~(6)之任一之集光型太陽光發電模組，由前述絕緣基材的寬幅，以0.6~70mm為佳。
藉由此範圍，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。又，0.6mm之數值，是根據沿面距離的最小值，與圖案寬 幅的最小值。
(8)此外，於前述(1)~(7)之任一之集光型太陽光發電模組，由前述圖案的寬幅，以0.2~69.6mm為佳。
藉此，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。亦即，比0.2mm更小的話，不僅無法充分確保絕緣性能，而且無法廉價且安定地製造。此外，比69.6mm更大的話，實用上會使成本變得太高。又，69.6mm之數值，是根據絕緣基材的寬幅的最大值，與沿面距離的最小值。
(9)此外，於前述(1)~(8)之任一之集光型太陽光發電模組，前述發電元件的封裝寬幅，與前述絕緣基材的寬幅之比，以1：(1.2~2)為佳。
藉由此範圍，可以實現絕緣性能的維持，與低成本。
(10)此外，於前述(1)~(9)之任一之集光型太陽光發電模組，前述底面接著層的寬幅，比前述絕緣基材的寬幅更大為佳。
在此場合，底面接著層的寬幅，會使沿面距離延伸僅比絕緣基材的寬幅更大之份量，所以可提高絕緣性能。
(11)此外，於前述(1)~(10)之任一之集光型太陽光發電模組，於前述底面接著層的內部，於層的厚度方向至少設1枚金屬板亦可。
在此場合，可以提高絕緣基材對筐體之絕緣性能。
(12)此外，集光型太陽光發電面板，為使前述(1)之集光型太陽光發電模組集合複數個而成的。
在此場合，藉由發揮前述之作用效果的集光型太陽光發電模組，可以構成所要的大小的集光型太陽光發電面板。
(13)另一方面，作為集光型太陽光發電模 組用可撓性印刷配線板，具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，於前述圖案上排列設置複數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電部，具有絕緣性及特定值以下的低吸水率的覆蓋層，以及使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及前述特定值以下的低吸水率的接著層。
如前所述地構成的集光型太陽光發電模組用 可撓性印刷配線板，藉由在製作容易的適當尺寸的絕緣基材上設置發電元件及集光部，可以容易地製造具有集光型太陽光發電的機能之可撓性印刷配線板。此外，可撓性印刷配線板，可以佈滿所要的大小(面積)，所以適於作為大型的集光型太陽光發電模組用之基板。
此外，藉由具有絕緣性，且低吸水率的覆蓋層及接著層，覆蓋包含圖案的導電部，進行密封，在把該可撓性印刷配線板安裝於金屬製的筐體的場合，確保由導電部到筐體底面為止的沿面距離。藉此，可以實現優異的絕緣性能。進而，藉由吸水率低的覆蓋層及接著層，可以防止導電部的腐蝕，抑制經年劣化。
〔實施型態之詳細內容〕
圖1係顯示相關於本發明之一實施型態的集光型太陽光發電裝置之立體圖。於圖式，集光型太陽光發電裝置100，具備：集光型太陽光發電面板1，以背面中央支撐此之支柱2，以及安裝支柱2的架台3。集光型太陽光發電面板1，例如除了與支柱2之連接用的中央部以外，把62個(縱7×橫9-1)之集光型太陽光發電模組1M於縱橫方向集合而成。1個集光型太陽光發電模組1M的定額輸出，例如為約100W，作為集光型太陽光發電面板1全體，成為約6kW的定額輸出。集光型太陽光發電面板1，可以藉著設於其背面的未圖示的旋轉機構以支柱2為軸進行旋轉，可以使集光型太陽光發電面板1以總是朝向太陽方向的方式使其循跡。
圖2係擴大顯示集光型太陽光發電模組(以 下，也簡稱為模組)1M的立體圖(一部分剖斷)。於圖式，模組1M，具備：具有底面11a的器狀(棒狀)的筐體11，接於底面11a而設的可撓性印刷配線板12，如蓋那樣被安裝於筐體11的鍔部11b的1次集光部13作為主要的構成要素。筐體11為金屬製。
1次集光部13，為菲涅爾透鏡(Fresnel lens)陣列，作為集光太陽光的透鏡要素，菲涅爾透鏡(Fresnel lens)13有複數個(例如縱16×橫12，計192個)被排列為矩陣狀而形成。這樣的1次集光部13，例如可以是以玻璃板為基材，於其背面(內側)形成聚矽氧樹脂膜者。菲涅爾透鏡(Fresnel lens)，被形成於此樹脂膜。於筐體 11的外面，設有供取出模組1M的輸出之用的連接器14。
圖3係圖2之III部的擴大圖。於圖3，可撓 性印刷配線板12，具備：具有絕緣性的絕緣基材121a及設於該絕緣基材121a上的導電性圖案(例如銅箔)121b，於其上之發電元件(太陽電池)122，以及以覆蓋此發電元件122的方式設置的2次集光部123。絕緣基材121a，例如為耐熱性優異的聚醯亞胺製。
發電元件122及2次集光部123之組件，係於對應於1次集光部13之各菲涅爾透鏡(Fresnel lens)13f的位置上，僅設置同樣的個數。2次集光部123，把由各菲涅爾透鏡(Fresnel lens)13f射入的太陽光聚集於發電元件122上。2次集光部123例如為透鏡。但是，亦可為使光散射反射同時往下方導引的反射鏡。此外，亦有不使用2次集光部的場合。
圖4係被設置發電元件122的部位之可撓性印刷配線板12的正交於長邊方向的剖面圖。又，此圖式以容易看出構造的主要部份的方式描繪的，厚度或其他尺寸不一定比例於實際尺寸。
於該圖，發電元件122(胞封裝122p，電極122e)，係以與1次集光部13的菲涅爾透鏡13f，相互的光軸對準的方式，位於正下方。可撓性印刷配線板12，係由絕緣基材121a及圖案121b，被實裝的電子零件/光學零件等(在此為發電元件122)所構成的。
發電元件122的電極122e，與圖案121b導電 連接。在絕緣基材121a與筐體11的底面11a之間，設有根據絕緣性接著劑構成的底面接著層123。此外，圖案121b，藉由作為覆蓋層的包覆層(cover lay)125覆蓋，不露出。作為包覆層125的材質，適合使用絕緣性優異者，例如適合聚醯亞胺、丙烯酸、環氧樹脂等。根據太陽光發電之發電電壓(直流)，呈現於與筐體11絕緣的圖案121b上。亦即，所謂絕緣性能，是指筐體11與圖案121b之間的耐電壓性能，耐循跡性能。
絕緣基材121a與包覆層125，是藉由具有絕 緣性及特定值以下的低吸水率的接著劑形成的接著層124而相互接著。作為接著層124的材質，適合使用絕緣性優異者，例如適合聚醯亞胺、聚矽氧、丙烯酸、環氧樹脂等。又，底面接著層123也適合使用同樣的材質。
如此進行，藉由具有絕緣性而且低吸水率的包覆層(覆蓋層)125以及接著層124，覆蓋密封包含圖案121b的導電部。結果，確保由圖案121b等的導電部直到筐體11的底面11a為止的沿面距離，藉此，可以實現優異的絕緣性能。進而，藉由吸水率低的包覆層125及接著層124，可以防止導電部的腐蝕，抑制經年劣化。
此外，前述之「特定值」，例如為3%。所謂吸水率，是將對象物浸水24小時之後，由對象物的重量之中的水所佔的重量來表示的。若是3%以下的吸水率，幾乎是不吸收水，所以可維持優異的絕緣性能。又，超過 3%的話，絕緣性能會徐徐變差。
此外做為參考，接著劑124例如使用吸水率為0.8~1.6%者。包覆層125的吸水率為2.4~2.6%。此外，絕緣基材121a的吸水率為1.4~2.7%，在2.7%的場合吸水時可見到絕緣電阻的降低，勉強滿足耐壓的基準值。由相關的事實來看，可以判斷作為接著層124，必須要使用吸水率為3%以下者。
發電元件122的胞封裝(cell package) 122p，其周圍係以裝填(potting)劑構成的裝填層126所覆蓋。亦即，電極122e不露出。裝填層126也具有絕緣性與特定值以下的低吸水率。此外，其他像是未圖示的二極體、或焊錫連接部等，無法以包覆層125充分覆蓋而局部露出的導電部，以裝填層覆蓋，可以避免這些導電部的露出。亦即，可以強化絕緣性能。此外，可以使絕緣基材121a的寬幅接近於搭載的元件的寬幅。藉此，可以使用更細窄的絕緣基材121a，可以減低成本。
又，藉由絕緣基材121a及底面接著層123，圖案121b與筐體11絕緣。絕緣基材121a及底面接著層123的合計厚度，以10~100μm為佳，藉此，可以兼顧絕緣性能與散熱性。亦即，未滿10μm的話絕緣性能不足。超過100μm的話，往筐體11之散熱性變差。圖案121b的厚度，例如為35μm程度。
如圖4所示，前述包覆層125的端部，與圖案121b之端部之間的尺寸為a，圖案121b的下面與底面 接著層123的表面之尺寸(實質上為絕緣基材121a的厚度)為b，接著，底面接著層123設為比絕緣基材121a的寬幅還要大上尺寸c(左右對稱(合計大上2c))。如此般藉由使底面接著層123的寬幅比絕緣基材121a的寬幅僅大上尺寸c，使沿面距離延伸。藉此，可以提高絕緣性能。
亦即，由導電部之圖案121b的左下角來看時，到底面11a為止的沿面距離成為(a+b+c)。作為數值例，以確保a為0.2mm以上、b為25μm或12.5μm、c為25μm以上為佳。此外，a+b+c的合計沿面距離(其中a之值最具支配性)，以0.2~34.9mm為佳。藉此，可以兼顧絕緣性能(耐電壓，耐循跡性)的維持，與低成本。亦即，比0.2mm更小的話，無法充分確保絕緣性能。此外，比34.9mm更大的話，實用上會使成本變得太高。又，34.9mm是設想菲涅爾透鏡(Fresnel lens)13f之實用上的最大尺寸的場合之實用上的沿面距離的最大尺寸。
此外，絕緣基材121a的寬幅Wf以在0.6~70mm之範圍內為佳。藉此，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。亦即，比0.6mm更小的話，無法充分確保絕緣性能。此外，比70mm更大的話，實用上會使成本變得太高。
此外，圖案121b的寬幅以0.2~69.6mm為佳。藉此，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。亦即，比0.2mm更小的話，不僅無法充分確保絕緣性能，而且 無法廉價且安定地製造。此外，比69.6mm更大的話，實用上會使成本變得太高。
又，關於圖案121b的寬幅的下限值，例如使用蝕刻或已知的湯姆遜型等手段廉價地製造圖案121b的場合之尺寸公差為±0.1mm程度。亦即，藉由使圖案121b的寬幅為0.2mm，即使考慮到尺寸公差也能夠以廉價而安定地而且以高的生產率來製造可撓性印刷配線板。
在此，補充說明前述之絕緣基材121a的寬幅範圍、圖案121b的寬幅範圍，以及沿面距離的範圍之相互間的關係。
圖14係針對絕緣基材121a及圖案121b的一部分之作為一例之平面圖。於該圖，絕緣基材121a的寬幅為Wf，圖案121b的寬幅為Wp，成為絕緣基材121a上的沿面距離之兩側均等的寬幅尺寸為a的話，Wf=Wp+2‧a。又，如前所述，於沿面距離(a+b+c)，a之值最具支配性，所以沿面距離幾乎是以a的值來決定。
此處，考慮菲涅爾透鏡13f(圖2，圖4)之實用上的最大尺寸為70mm×70mm。這是因為以超過此尺寸的菲涅爾透鏡集光的話，發電元件122或胞封裝122p的溫度會變成超過120℃，在該場合，除了發電效率極端降低以外，還會有胞封裝無法採用廉價樹脂的現實問題會產生。如此一來，70mm×70mm的菲涅爾透鏡的場合，要使相鄰的絕緣基材121a彼此不重疊，絕緣基材121a的寬幅的最大值為70mm。
接著，單側的沿面距離a的最小值如前所述 為0.2mm。亦即，該場合之圖案121b的寬幅Wp的最大值為(70mm-2×0.2mm)=69.6mm。此外，相反地，沿面距離a的最大值，應該是由絕緣基材121a的寬幅的最大值，減去圖案121b的寬幅的最小值之值的1/2，所以此時的沿面距離a，為a=(70mm-0.2mm)/2=34.9mm。另一方面，絕緣基材121a的寬幅Wf的最小值，係以圖案121b的最小值，與沿面距離的最小值之和來決定，所以為0.2mm+2×0.2mm=0.6mm。
亦即，如前所述，得到以下之較佳的範圍。
沿面距離a：0.2~34.9mm
絕緣基材的寬幅Wf：0.6~70mm
圖案的寬幅Wp：0.2~69.6mm
回到圖4，胞封裝122p的寬幅Wc，與絕緣基材121a的寬幅Wf之比，以1：(1.2~2)為佳。藉此，可以兼顧絕緣性能的維持，與低成本。未滿1.2，亦即絕緣基材121a的寬幅Wf對胞封裝122p的寬幅Wc之比未滿1.2的話，絕緣性會變差。此外，絕緣基材121a的寬幅Wf對胞封裝122p的寬幅Wc之比超過2的話，實用上成本會變得太高。
圖11係使前述尺寸之中，b為25μm，c為0，而僅使a的尺寸改變，測定在圖案121b與底面11a之間的絕緣破壞電壓之例。上方的折線係有包覆層125及接著層124的場合，下方的折線是沒有包覆層的場合。
由此圖可知，設置包覆層125及接著層124的場合，即使尺寸a僅在0.2mm至0.3mm之間也可以達成絕緣破壞電壓具有7000V之極為優異的結果。6000V以上的絕緣破壞電壓，為A級之優異的絕緣性能。另一方面，沒有包覆層的場合，即使a為0.6mm的場合，對於2000V也無法耐受。此外，a即使為3.8mm，絕緣破壞電壓也達不到6000V。
如此，藉由包覆層125及接著層124即使僅 確保尺寸a也可得到優異的絕緣性能。進而，藉由確保b,c(特別是c)的沿面距離，可更進一步提高絕緣性能，而且可以使其為安定的性能。
又，筐體11的材質，如前所述為金屬製，例 如以鋁為適切。藉由採金屬製，筐體11具有良好的熱傳導性。亦即，由可撓性印刷配線板12往筐體11之散熱性特別良好。
此外，加上可撓性印刷配線板12等重量非常輕，藉由使筐體11為鋁製，可以使集光型太陽光發電模組1M全體都變成重量很輕。藉由使其重量輕，搬運會變得容易。此「重量輕」的程度舉一例說明的話，在模組1M的縱長、橫寬、深度分別為840mm、640mm、85mm的場合，可以實現8kg以下的重量。
圖5係俯視布滿於筐體11的底面11a上之可 撓性印刷配線板12(但是省略細節)的配置之一例之圖。如此般，可撓性印刷配線板12，基本的形狀(絕緣 基材121a的形狀)為細薄的帶狀，但藉由在底面11a上縱橫排列，可以布滿所要的大小(面積)，所以適於大型的集光型太陽光發電模組1M。亦即，如此使其布滿而構成的可撓性印刷配線板12全體，可以匹敵於具有同樣擴開的1枚基板或者複數枚基板之集合體。此外，藉由使其為帶狀，可把可撓性印刷配線板12的面積抑制於必要的最小限度，同時可以布滿所要的大小。此外，可以成為在絕緣基材121a的長邊方向預先以一定間隔排列發電元件122的狀態，所以菲涅爾透鏡13f與發電元件122之相互的位置對準是容易的，生產性優異。
圖5所示的可撓性印刷配線板12，例如係由12組發電用配線板12A，與連接用配線板12B所構成。發電用配線板12A，被形成為ㄈ字形(或者U字形)。這樣的形狀，亦可連接直線狀部分而形成，亦可形成為一體。
於發電用配線板12A分別被搭載著同數目的發電元件，可以產生特定的電壓。如此，藉由使發電用配線板12A，成為由底面11a的中央往端部延伸而回到中央的形狀，可以充分確保發電用配線板12A的長度，所以得到所要的電壓，使配置必要數目的發電元件而相互串聯連接是容易的。此外，以使連接用配線板12B以與發電用配線板12A成交叉的方式設於中央，可以使12組發電用配線板12A容易地相互連接。
圖6係發電用配線板12A之擴大圖。於發電 用配線板12A，例如被搭載16個發電元件122。被搭載於1個發電用配線板12A的發電元件122全部相互串聯連接。1個發電元件122發電的電壓為2.5V，作為16個之串聯體可以發出40V(2.5V×16)的電壓。此電壓，出現於設在發電用配線板12A的2個端部的+側電極P及-側電極N。
圖7係圖6之VII部的擴大圖。於圖7，賦予 斜線的圖案121b，係在絕緣基材121a上，藉由蝕刻等形成的。於相互鄰接的圖案121b之間，發電元件122被串聯插入。此外，以形成發電元件122的旁通電路的方式，與發電元件122並聯地設有二極體127。二極體127，在發電元件122不發電時，供使鄰接的圖案121b彼此短路之用而設的。藉此，即使由於故障等而局部有不發電的發電元件122，也不會妨礙發電用配線板12A全體之發電。 又，如前所述，圖案121b藉由包覆層125(圖4)覆蓋，於發電元件122或二極體127被施以裝填(potting)。
此外，於絕緣基材121a被形成定位用的孔， 作為其中之一，於圖7顯示孔H。圖案121b，以不達到此孔H的邊緣的方式除去其周圍成為圓形。於孔H，藉由使形成在筐體11底面11a的圓柱狀突起11p通過，可以把發電用配線板12A對筐體11定位於特定的位置。針對連接用配線板12B，也可以設置同樣的定位構造。
又，絕緣基材121a之孔H與筐體11側的突起11p相互嵌合的構成只不過是一例而已，其他還能夠以 藉由種種的相互嵌合部位的形成，而使得將可撓性印刷配線板12安裝於筐體11的底面11a時之定位，容易而且確實地進行的方式構成。
回到圖5，12組發電用配線板12A的輸出， 係+側電極P(圖6)相互藉由連接用電路12Bp而連接，-側電極N(圖6)相互藉由連接用電路12Bn而連接。藉此，例如構成40V之12並聯電路，作為1個模組1M全體，可以供給前述之100W(2.5A)的電力。
如以上所述根據使用可撓性印刷配線板12的 模組1M的構成的話，可撓性印刷配線板12很薄而且重量輕，所以模組1M全體也變得重量輕，操作處理變得容易。而且，可撓性印刷配線板12很薄，具有柔軟性，所以往筐體11底面11a密接安裝是容易的。進而，藉由其密接與薄度，可以使發電元件122以及其他可撓性印刷配線板之熱可以確實地散熱到筐體11。
又，圖5所示的可撓性印刷配線板的配置只 不過是一例，只要可以確保同樣的輸出，可以採用種種變形。圖8係顯示可撓性印刷配線板的配置之其他例的平面圖。在此場合，發電用配線板12A為單純的直線狀，使連接用配線板12B設於中央及上下之端部。例如，中央的連接用配線板12B，為上段‧下段之發電用配線板12A之相互連接用，上下的端部的連接用配線板12B，為+、-之輸出用。
此外，於連接用配線板12B，原本可以不照 射光，所以設於筐體11的內側面亦可。圖9係顯示將連接用配線板12B設於筐體11的內側面之一例之平面圖。 亦即，這是把圖8之上下端部的連接用配線板12B，稍微以爬上側面(圖之上下)的方式延伸之例。如此進行的話，也可以活用筐體11的內側面。
進而，圖10係顯示將連接用配線板12B設於 筐體11的內側面之其他例之平面圖。亦即這是省略圖9之中央的連接用配線板12B，使發電用配線板12A在縱方向上為1條之構成。於圖的上下之側面設有連接用配線板12B(12Bp,12Bn)，發電用配線板12A之+側彼此、-側彼此相互被連接。如此構成的話，可以活用筐體11的內側面，也可以省略中央的連接用配線板12B。
圖12係顯示與圖4不同的構成之可撓性印刷 配線板12之剖面圖。與圖4不同之處在於底面接著層123，其他則是相同。圖12所示的底面接著層123，為了顯示構造的方便，把圖描繪成比實際尺寸更厚。底面接著層123，係於絕緣樹脂的接著劑內部，封入薄的金屬板m1,m2而固化者。複數(在此為2枚)金屬板m1,m2，如圖所示相互離開，而且以不露出底面接著層123的上下兩端面的方式被封入。但是，上方的金屬板m1，在接近於底面接著層123的表面的位置。
於如圖12所示構成的可撓性印刷配線板12， 為了驗證絕緣性能，對圖案121b與筐體11之間施加直流電壓。在此場合，在圖案121b與筐體11之間中介著有2 枚金屬板m1,m2，於這些之間存在著絕緣物亦即介電質。
圖13係對圖案121b與筐體11之間施加直流 電壓Emax的場合的等價電路。在圖案121b與筐體11之間，存在著3個相互串聯的電容。電容C1存在於圖案121b與金屬板m1之間。電容C2存在於金屬板m1與金屬板m2之間。電容C3存在於金屬板m2與筐體11之間。於電容C1,C2,C3分別於其兩端間被施加電壓E1,E2,E3。
基本上，2電極間的電容，比例於(εA/d) (ε：介電係數、A：面積、d：厚度)。為了要提高電容C1的耐電壓，必須要使C2,C3比C1更大。亦即，以成為C1<C2、C1<C3的方式選擇底面接著層123的介電係數，或金屬板m1,m2的面積。
在此，可以施加於電容C1的最大的耐電壓為E1max的話，各電容C1~C3為相同的電荷Q，所以可得到以下之式(1)~(3)。
Q=E1max‧C1...(1)
Q=E2‧C2...(2)
Q=E3‧C3...(3)
在此，根據前述式(1)~(3)，使用E1max表示電壓E2,E3的話，結果如下。
E2=(C1/C2)‧E1max...(4)
E3=(C1/C3)‧E1max...(5)
亦即，全體之耐電壓Emax，成為以下之式(6)所 示，可以得到比單獨的電容C1更大的耐電壓。
Emax=E1max+E2+E3=E1max‧{1+(C1/C2)+(C1/C3)}...(6)
如此進行，可以提高絕緣基材121a對筐體11之絕緣性能。又，在圖12顯示2枚金屬板m1,m2，但是封入底面接著層123的金屬板亦可為1枚，亦可為3枚以上。
又，本次揭示的實施型態所有的要點均為例示而不應該認為是本發明之限制。本發明的範圍意圖包含申請專利範圍所示的，與申請專利範圍均等之意義以及在該範圍內的所有的變更。

Claims (10)

  1. 一種集光型太陽光發電模組，其特徵為具備：具有底面的器狀的筐體，接於前述底面而設置的可撓性印刷配線板，及被安裝於前述筐體，集光太陽光的透鏡要素排列複數個而形成的集光部；前述可撓性印刷配線板，具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，與前述透鏡要素之各個對應而在前述圖案上設置複數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電部，具有絕緣性，且由對象物浸於水之後之對象物的重量之中的水所佔的重量來表示的吸水率為3%以下的覆蓋層，使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及3%以下之前述吸水率的接著層，以及設於前述底面與前述絕緣基材之間，具有絕緣性及3%以下之前述吸水率，藉著比前述絕緣基材的寬幅方向的兩端更往外側擴展而伸展到前述底面為止的沿面距離之底面接著層。
  2. 如申請專利範圍第1項之集光型太陽光發電模組，其中前述可撓性印刷配線板，係藉由搭載前述發電元件的帶狀之前述絕緣基材排列於前述底面而構成的。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電 模組，其中被設置包含前述發電元件的覆蓋導電部局部露出的處所的裝填(potting)層，該裝填層，具有絕緣性及3%以下的吸水率。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電模組，其中由前述圖案到前述底面為止的沿面距離，為0.2~34.9mm。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電模組，其中前述絕緣基材的寬幅為0.6~70mm。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電模組，其中前述圖案的寬幅為0.2~69.6mm。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電模組，其中前述發電元件的封裝寬幅，與前述絕緣基材的寬幅之比，為1：(1.2~2)。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之集光型太陽光發電模組，其中於前述底面接著層的內部，於層的厚度方向至少設1枚金屬板。
  9. 一種集光型太陽光發電面板，其特徵為使申請專利範圍第1項之集光型太陽光發電模組集合複數個而成。
  10. 一種集光型太陽光發電模組用可撓性印刷配線板，其特徵為具備：具有絕緣性的絕緣基材及設於該絕緣基材上的導電性圖案，於前述圖案上排列設置複數個之發電元件，覆蓋而密封前述絕緣基材上之包含前述圖案的導電 部，具有絕緣性，且由對象物浸於水之後之對象物的重量之中的水所佔的重量來表示的吸水率為3%以下的覆蓋層，使前述絕緣基材與前述覆蓋層相互接著，具有絕緣性及3%以下的前述吸水率的接著層，以及設於前述底面與前述絕緣基材之間，具有絕緣性及3%以下之前述吸水率，藉著比前述絕緣基材的寬幅方向的兩端更往外側擴展而伸展到前述底面為止的沿面距離之底面接著層。
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