WO2013047468A1 - 光起電力装置 - Google Patents

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WO2013047468A1
WO2013047468A1 PCT/JP2012/074472 JP2012074472W WO2013047468A1 WO 2013047468 A1 WO2013047468 A1 WO 2013047468A1 JP 2012074472 W JP2012074472 W JP 2012074472W WO 2013047468 A1 WO2013047468 A1 WO 2013047468A1
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photovoltaic device
wiring
glass plate
current collecting
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PCT/JP2012/074472
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Inventor
博子 村山
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三洋電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photovoltaic device.
  • a photovoltaic device in which semiconductor thin films such as amorphous and microcrystals are stacked is used.
  • the structure which sealed the back surface on the opposite side to a light-receiving surface with a glass plate may be employ
  • a configuration is adopted in which the current collector wiring of the photovoltaic device is drawn from the opening of the glass plate (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 9 shows a structure for taking out the current collecting wiring on the back surface of the conventional photovoltaic device 100.
  • the back surface of the photovoltaic device 100 is sealed with a glass plate 10, and current collecting wiring 12 for taking out the electromotive force from the photovoltaic device 100 is drawn out from an opening 10 a provided in the glass plate 10.
  • the opening 10a is sealed with a hot melt material so as not to allow moisture or the like to enter from the outside.
  • a bending stress is applied to the glass plate 10 with the extending direction of the current collecting wiring 12 as a ridgeline, and the curvature (1 / radius r) is in the shape of the opening 10a on the ridgeline. If there is a large portion, bending stress may concentrate on the portion and the glass plate 10 may be broken. For example, in the case of the configuration shown in FIG. 9, bending occurs in the vertical direction in the drawing with the extending direction of the current collecting wiring 12 as a ridge, and a crack Z is likely to occur in the glass plate 10 from the end of the opening 10 a.
  • One aspect of the present invention is a photovoltaic device in which a glass plate is disposed on the back side opposite to the light-receiving surface, the glass plate having an opening, and a direction intersecting the major axis direction of the opening. It is a photovoltaic device provided with the current collection wiring extended from and pulled out through the opening part.
  • Another aspect of the present invention is a photovoltaic device in which a glass plate is disposed on the back side opposite to the light receiving surface, the glass plate having a plurality of openings, and the adjacent direction of the openings adjacent to each other Is a photovoltaic device that includes a current collecting wiring extending from a direction intersecting with the lead and drawn out through the opening.
  • the present invention it is possible to prevent breakage of the glass plate that seals the back surface of the photovoltaic device, and to improve the reliability of the photovoltaic device.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the structure of the conventional photovoltaic apparatus. It is a figure explaining the simulation of the relationship between the extraction structure of current collection wiring, and stress. It is a figure which shows the taking-out structure of the current collection wiring in the comparative example 1 and Example 1. FIG. It is a figure which shows the taking-out structure of the current collection wiring in the comparative example 2 and Example 2.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the structure of the conventional photovoltaic apparatus. It is a figure explaining the simulation of the relationship between the extraction structure of current collection wiring, and stress. It is a figure which shows the taking-out structure of the current collection wiring in the comparative example 1 and Example 1. FIG. It is a figure which shows the taking-out structure of the current collection wiring in the comparative example 2 and Example 2. FIG.
  • FIG. 1 to 4 are diagrams showing a configuration of the photovoltaic device 200 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of the photovoltaic device 200 as viewed from the back surface opposite to the light receiving surface.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
  • FIG. 1 in order to clearly show the configuration of the photovoltaic device 200, components that are actually overlapped and cannot be seen are shown by solid lines. Also, in FIGS. 1 to 4, the dimensions of each part are shown different from actual ones in order to clearly show the configuration.
  • the photovoltaic device 200 includes a substrate 20, a transparent electrode layer 22, a photoelectric conversion layer 24, a back electrode 26, a first current collector wiring 28, a first insulating coating material 30, a second
  • the current collector wiring 32, the second insulating coating material 34, the glass plate 36, the filler 38, the end sealing resin 40, the terminal box 42, and the opening sealing material 44 are configured.
  • the 1st insulation coating material 30 and the 2nd insulation coating material 34 are tape shape, a sheet form, and a film form.
  • the substrate 20 is a member that mechanically supports the photoelectric conversion panel of the photovoltaic device 200. Since the photovoltaic device 200 is configured to generate power by making light incident from the substrate 20 side, the substrate 20 is made of a material having transparency in at least a visible light wavelength region, such as a glass substrate or a plastic substrate. .
  • a transparent electrode layer 22 is formed on the substrate 20.
  • the transparent electrode layer 22 is doped with tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), etc. with tin (Sn), antimony (Sb), fluorine (F), aluminum (Al), etc. It is preferable to use at least one or a combination of a plurality of transparent conductive oxides (TCO). In particular, zinc oxide (ZnO) is preferable because it has high translucency, low resistivity, and excellent plasma resistance.
  • the transparent electrode layer 22 can be formed by a sputtering method or a CVD method.
  • the transparent electrode layer 22 is divided into strips by patterning.
  • the first slit S1 is formed and divided in the transparent electrode layer 22 along the vertical direction of FIG.
  • the transparent electrode layer 22 is divided
  • the second slit S2 is formed and divided in the transparent electrode layer 22 along the left-right direction of FIG.
  • the transparent electrode layer 22 can be patterned using a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, an energy density of 13 J / cm 2 , and a pulse frequency of 3 kHz.
  • a photoelectric conversion layer 24 is formed by sequentially laminating a p-type layer, an i-type layer, and an n-type silicon thin film on the transparent electrode layer 22.
  • the photoelectric conversion layer 24 can be a thin film photoelectric conversion layer such as an amorphous silicon thin film photoelectric conversion layer or a microcrystalline silicon thin film photoelectric conversion layer. Alternatively, a tandem or triple photoelectric conversion layer in which these photoelectric conversion layers are stacked may be used.
  • Amorphous silicon thin film photoelectric conversion layer and microcrystalline silicon thin film photoelectric conversion layer are made of silicon-containing gas such as silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), methane (CH 4 ), etc.
  • a mixed gas obtained by mixing a carbon-containing gas, a p-type dopant-containing gas such as diborane (B 2 H 6 ), an n-type dopant-containing gas such as phosphine (PH 3 ), and a diluent gas such as hydrogen (H 2 ) is converted into plasma. It can be formed by a plasma chemical vapor deposition method (CVD method) in which a film is formed.
  • CVD method for example, a 13.56 MHz parallel plate RF plasma CVD method is preferably applied.
  • the photoelectric conversion layer 24 is divided into strips by patterning.
  • the YAG laser is irradiated to a position 50 ⁇ m lateral from the first slit S1 dividing the transparent electrode layer 22 to form the third slit S3, and the photoelectric conversion layer 24 is patterned into a strip shape.
  • a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 3 kHz is preferably used.
  • a back electrode 26 is formed on the photoelectric conversion layer 24.
  • the back electrode 26 preferably has a structure in which a transparent conductive oxide (TCO) and a reflective metal are laminated in this order.
  • a transparent conductive oxide (TCO) such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), or these transparent conductive oxides
  • TCO transparent conductive oxide
  • a material (TCO) doped with impurities is used.
  • zinc oxide (ZnO) doped with aluminum (Al) as an impurity may be used.
  • metals such as silver (Ag) and aluminum (Al), are used.
  • the transparent conductive oxide (TCO) and the reflective metal can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. It is preferable that at least one of the transparent conductive oxide (TCO) and the reflective metal is provided with unevenness for enhancing the light confinement effect.
  • the back electrode 26 is divided into strips by patterning.
  • a YAG laser is irradiated to a position 50 ⁇ m lateral from the position of the third slit S3 for patterning the photoelectric conversion layer 24 to form a fourth slit S4, and the back electrode 26 is patterned into a strip shape.
  • the photoelectric conversion layer 24 is divided in parallel, the photoelectric conversion layer 24 formed in the second slit S2 dividing the transparent electrode layer 22 and the fifth slit S5 dividing the back electrode 26 are formed. And split.
  • a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 4 kHz is preferably used.
  • the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, and the back electrode 26 are laminated on the substrate 20 to form the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collecting wiring 28 and the second current collecting wiring 32 are formed in order to take out the electric power generated by the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collecting wiring 28 is a wiring for collecting current from the photoelectric conversion cells 202 divided in parallel, and the second current collecting wiring 32 connects the first current collecting wiring 28 to the terminal box 42. Wiring.
  • the first current collecting wiring 28 is extended on the back electrode 26 of the photoelectric conversion cell 202.
  • the first current collector wiring 28 is formed to connect the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion layer 24 divided in parallel near the end of the photovoltaic device 200. Therefore, the first current collection wiring 28 extends along a direction orthogonal to the parallel division direction of the photoelectric conversion layer 24. That is, as shown in FIGS. 1 and 3, the photoelectric conversion cells 202 divided in parallel by the second slit S2 and the fifth slit S5 are straddled across the second slit S2 and the fifth slit S5 so as to be connected in parallel. Is extended on the back electrode 26.
  • the 1st current collection wiring 28 is extended along the up-and-down direction at the right and left end sides in FIG. However, in the vicinity of the upper and lower edges shown in FIG. 1, the photoelectric conversion layer that does not have a photoelectric conversion function does not straddle the second slit S ⁇ b> 2 and the fifth slit S ⁇ b> 5 near the edge.
  • the first current collector wiring 28 is electrically connected to the back electrode 26 by ultrasonic soldering or the like. Thereby, the positive electrodes and the negative electrodes of the photoelectric conversion cells 202 connected in series are connected in parallel.
  • the first insulating covering material 30 is disposed.
  • the first insulating covering material 30 is a terminal box located near the first current collector wiring 28 provided along the left and right edges of the photovoltaic device 200. It extends along the direction orthogonal to the serial division direction on the back electrode 26 across the fourth slit S4 to the arrangement position of 42.
  • the first insulating covering material 30 extends in the left-right direction from the vicinity of the left and right first current collecting wires 28 toward the terminal box 42.
  • the first insulating coating material 30 is preferably made of an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more.
  • polyester polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyvinyl fluoride and the like are suitable.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyimide polyvinyl fluoride and the like.
  • the 1st insulating coating material 30 by which the adhesive material was apply
  • the 1st insulating coating material 30 in common with respect to several 2nd current collection wiring 32.
  • the first insulating coating 30 is integrally formed so as to include the terminal box 42 portion from the vicinity of the left first current collecting wiring 28 to the vicinity of the right first current collecting wiring 28. Also good. In this case, it is preferable that the left and right second current collecting wires 32 are alternately drawn from the first current collecting wires 28.
  • the second current collecting wiring 32 extends from the left and right first current collecting wirings 28 to the center of the photovoltaic device 200 along the first insulating covering material 30. It is extended toward.
  • the second current collecting wiring 32 has a width of 4 mm and a thickness of 110 ⁇ m.
  • the first insulating coating material 30 is sandwiched between the second current collector wiring 32 and the back electrode 26 so that there is no direct electrical contact between the second current collector wiring 32 and the back electrode 26.
  • one end of the second current collecting wiring 32 extends to the first current collecting wiring 28 and is electrically connected to the first current collecting wiring 28.
  • the second current collecting wiring 32 is preferably electrically connected to the first current collecting wiring 28 by ultrasonic soldering or the like. As shown in FIGS. 1 and 2, the other end of the second current collecting wiring 32 is drawn out from the opening 36 a of the glass plate 36. The other end of the second current collector wiring 32 is connected to an electrode terminal (not shown) in the terminal box 42. Thereby, the electric power generated by the photoelectric conversion cell 202 is taken out of the photovoltaic device 200.
  • the second insulating coating material 34 is disposed.
  • the second insulating coating material 34 is provided so as to cover at least a part of the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, the back electrode 26, and the first current collector wiring 28 located in the vicinity of the end sealing resin 40 described later. .
  • at least a part of the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, the back electrode 26, and the first current collector wiring 28 facing the end sealing resin 40 (the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, the back surface It is preferable to provide the electrode 26 and the first current collector wiring 28 so as to cover the end surfaces thereof.
  • the second insulating coating material 34 covers the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, the back electrode 26, and the first current collector wiring 28,
  • the photoelectric conversion layer 24 extends along a direction orthogonal to the parallel division direction so as not to reach the end of the first insulating coating material 30.
  • the second insulating coating material 34 may extend so as to cover the end portion of the first insulating coating material 30.
  • the second insulating covering material 34 is preferably made of an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more.
  • an insulating material having a resistivity of 10 16 ( ⁇ cm) or more for example, polyester (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyvinyl fluoride and the like are suitable.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • polyimide polyvinyl fluoride and the like are suitable.
  • the end sealing resin 40 is disposed.
  • the end sealing resin 40 is disposed in a portion (width of about 7 mm to 15 mm) around the end of the photovoltaic device 200 where the photoelectric conversion cell 202 is not formed.
  • the transparent electrode layer 22, the photoelectric conversion layer 24, and the back electrode 26 are not formed when the photoelectric conversion cell 202 is formed.
  • the frame member may be used to mask the periphery of the substrate 20, and the photoelectric conversion cell around the edge of the photovoltaic device 200 may be formed by laser, sandblasting or etching after the photoelectric conversion cell 202 is formed. 202 may be removed.
  • the end sealing resin 40 is provided by applying to the portion around the end of the photovoltaic device 200 formed in this way where the photoelectric conversion cell 202 is not formed.
  • the end sealing resin 40 is an insulating material having a resistivity of 10 10 ( ⁇ cm) or more. Further, the end sealing resin 40 is preferably made of a material having low moisture permeability in order to prevent moisture from entering from the end of the photovoltaic device 200. In particular, the end sealing resin 40 is preferably made of a material having a moisture permeability lower than that of the filler 38. Furthermore, it is preferable to have elasticity to relieve stress generated in the photovoltaic device 200 when a mechanical force is applied to the end portion of the photovoltaic device 200. For example, the end sealing resin 40 is preferably an epoxy resin or a butyl resin, and for example, it is preferable to apply hot melt butyl which is easy to apply and adhere at high temperatures.
  • the end sealing resin 40 has a width of about 6 mm to 10 mm and a thickness of about 0.05 mm to 0.2 mm thicker than the thickness of the filler 38. After the laminating process is performed, the thickness of the end sealing resin 40 is substantially the same as that of the filler 38.
  • the filler 38 is applied on the photoelectric conversion cell 202, the first current collecting wiring 28, the second current collecting wiring 32, and the like.
  • the filler 38 is an insulating resin.
  • the filler 38 is preferably an insulating material having a resistivity of about 10 14 ( ⁇ cm), and for example, ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA) or polyvinyl bratil (PVB) is preferable. It is.
  • the back surface of the photovoltaic device 200 is covered with the glass plate 36.
  • the glass plate 36 is disposed in a state in which the end of the second current collecting wiring 32 is drawn out through the opening 36 a for drawing out the second current collecting wiring 32 provided on the glass plate 36.
  • the glass plate 36 is heated while being pressed toward the photoelectric conversion cell 202, and vacuum lamination is performed.
  • the heat treatment is performed at about 150 ° C., for example. Thereby, the back surface of the photovoltaic device 200 is sealed by the glass plate 36.
  • the opening 36 a and the inside of the terminal box 42 are sealed with an opening sealing material 44.
  • an opening sealing material 44 for example, a chip made of a sealing material is placed in the opening 36a and the terminal box 42, and the chip is softened by heating and then cooled and cured.
  • the opening sealing member 44 for example, hot melt butyl is preferably applied.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a structure for taking out the second current collector wiring 32 from the opening 36a in the present embodiment.
  • the glass plate 36 is hatched to clearly show the structure, and components other than the first insulating coating material 30 and the second current collector wiring 32 are omitted.
  • the second current collector wiring 32 is extended from the direction intersecting the long axis direction L of the opening 36a provided in the glass plate 36, It is preferable to pull out the second current collector wiring 32 through the opening 36a. That is, it is preferable to draw out the second current collecting wiring 32 through the opening 36a from a direction not parallel to the long axis direction L of the opening 36a provided in the glass plate 36.
  • the major axis direction L is a direction in which the width of the opening 36a is the widest.
  • the direction not parallel to the major axis direction L is a direction shifted from the major axis direction L by ⁇ 10 ° or more.
  • a bending stress is applied to the glass plate 36 with the extending direction of the current collecting wiring 12 as a ridgeline.
  • the stress is concentrated on the ridgeline. 36 may be broken.
  • stress is concentrated on the portion, and cracking is likely to occur.
  • the angle range of less than ⁇ 10 ° from the long axis direction L of the opening 36a it is in the vicinity of a portion where the curvature of the shape of the opening 36a is large.
  • the second current collecting wiring 32 is drawn out from a direction not parallel to the long axis direction L.
  • the opening 36 a has a shape having straight sides M and L along the long axis direction L, and the second current collector is formed from the straight sides M and N not parallel to the long axis direction L.
  • the direction in which the second current collecting wiring 32 is extended is a direction substantially orthogonal to the major axis direction L. In this case, it is possible to avoid stress concentration on one side when the glass plate 36 is bent in the vertical direction with the extending direction of the second current collecting wiring 32 as a ridge.
  • the plurality of second current collecting wirings 32 is drawn out from the respective sides of the two sides M and N along the long axis direction L of the opening 36a.
  • the two sides along the major axis direction L are sides M and N facing each other across the major axis of the opening 36a.
  • the opening 36a preferably has a ratio of the width Wl in the major axis direction L and the width Ws in the minor axis direction S perpendicular to the major axis direction L to be three times or more.
  • the width Wl is 30 mm and the width Ws is 10 mm.
  • the openings 36a are extended from the direction intersecting with the adjacent direction Y of the openings 36a adjacent to each other. It is preferable to pull out the second current collecting wiring 32 through the wiring. That is, it is preferable to draw out the second current collector wiring 32 from a direction that is not parallel to the direction Y in which the plurality of openings 36a are provided.
  • the side-by-side direction Y is a direction connecting the center points of the plurality of openings 36a.
  • the direction that is not parallel to the side-by-side direction Y is a direction that is shifted from the side-to-side direction Y by ⁇ 10 ° or more.
  • the second current collecting wiring 32 is extended from the direction intersecting the long axis direction of the opening 36a, and the second current collecting wire is passed through the opening 36a. It is preferable to draw out the wiring 32.
  • the second current collector wiring 32 when the second current collector wiring 32 is pulled out from an angle range of less than ⁇ 10 ° from the side direction Y of the opening 36a, if bending stress is applied to the glass plate 36 due to the thickness of the current collector wiring 12, the stress is applied to that region. Since glass tends to concentrate, the glass plate 36 is easily broken. Therefore, by pulling out the second current collector wiring 32 from a direction that is not parallel to the side-by-side direction Y, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the glass plate 36.
  • the distance D between the plurality of openings 36a is preferably equal to or greater than the width Wy along the direction Y of the openings 36a.
  • the opening 36a is preferably circular with a width Wy of 10 mm, and the distance D therebetween is preferably 10 mm.
  • the simulation was performed on a sample in which the second current collecting wiring 32 was directly formed on the glass plate 36 as shown in FIG.
  • the glass plate 36 was 10 cm square, and the second current collector wiring 32 having a width of 0.5 cm, a length of 3.5 cm, and a thickness of 0.3 cm was formed so as to hang over various openings 36a. And it was set as the conditions which apply the pressure of 1 Mpa from the side in which the 2nd current collection wiring 32 is not formed.
  • the opening 36a has a shape in which a circular portion having a diameter ⁇ of 1 cm is arranged with a center distance d of 2 cm, and a rectangular opening is connected therebetween. And the 2nd current collection wiring 32 was extended along the longitudinal direction of the curved part (semicircle part) of opening 36a.
  • Example 1 as shown in FIG.11 (b), it is set as the shape of the opening part 36a similar to the comparative example 1, and the 2nd current collection wiring 32 toward the direction crossing the major axis direction of the opening part 36a. was extended.
  • Comparative Example 1 the stress became maximum near the region along the second current collector wiring 32 of the curved portion (semicircular portion) of the opening 36a, and the maximum principal stress was 860 MN / m 2 . In the comparative example 1, this is consistent with a phenomenon in which the glass plate 36 is easily cracked from the periphery of the circular portion of the opening 36a. Moreover, as a result of the simulation in which the curvature of the curved portion (semicircular portion) was changed, the maximum principal stress tended to increase as the curvature increased.
  • Example 1 the stress was maximum in the region along the second current collecting wiring 32 in the straight portion of the opening 36a, and the maximum principal stress was 565 MN / m 2 smaller than that in Comparative Example 1. Further, as a result of a simulation in which the two second current collecting wirings 32 arranged opposite to each other are shifted along the longitudinal direction of the opening 36a, the second current collecting wiring 32 becomes a curved portion (circular portion) of the opening 36a. The maximum principal stress hardly changed if it was not applied. Specifically, the maximum stress can be suppressed more than that in Comparative Example 1 if the second current collecting wiring 32 is disposed 1 mm or more inside from the curved portion (circular portion) of the opening 36a. Moreover, the maximum principal stress applied to the glass plate 36 became smaller as the distance between the two second current collecting wirings 32 arranged to face each other was shorter.
  • the opening 36a is a circular portion having a diameter ⁇ of 1 cm and a center distance d of 2 cm. And the 2nd current collection wiring 32 was extended along the direction of an axis which connects two circular openings 36a.
  • the shape of the opening 36a is the same as that in Comparative Example 1, and the second direction is the direction crossing the axial direction connecting the two circular openings 36a.
  • the current collector wiring 32 was extended.
  • Example 2 the stress became maximum near the region where the second current collector wiring 32 of the opening 36a was arranged, and the maximum principal stress was 860 MN / m 2 as in Comparative Example 2.
  • the stress in the region sandwiched between the two circular openings 36a was smaller than that of Comparative Example 2, and the stress was about 217 MN / m 2 on the line connecting the two circular centers.
  • the stress decreased as the distance between the two openings 36a increased.
  • the distance between the two openings 36a is too large, the terminal box that covers the opening needs to be enlarged, and the distance between the openings 36a is preferably 1 cm or more and 4 cm or less.

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Abstract

　受光面とは反対の裏面側にガラス板が配置された光起電力装置であって、ガラス板は開口部を有し、開口部の長軸方向と交差する方向から延設され、開口部を通して引き出された第２集電配線を備える。

Description

光起電力装置
　本発明は、光起電力装置に関する。
　太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光起電力装置が用いられている。このような光起電力装置では、受光面と反対側の裏面をガラス板で封止した構成を採用することがある。このように裏面をガラス板で封止した場合、ガラス板の開口部から光起電力装置の集電配線を引き出した構成が採られる（例えば、特許文献１参照）。
　図９は、従来の光起電力装置１００の裏面の集電配線の取り出し構造を示す。光起電力装置１００の裏面はガラス板１０によって封止され、ガラス板１０に設けられた開口部１０ａから光起電力装置１００からの起電力を取り出すための集電配線１２が引き出される。開口部１０ａは、外部から水分等を浸入させないようにするためにホットメルト材によって封止される。
特開２０１１－１２４４３５公報
　ところで、集電配線１２の厚さによってガラス板１０には集電配線１２の延設方向を稜線とした曲げ応力が掛かり、その稜線上に開口部１０ａの形状において曲率（１／半径ｒ）が大きい箇所が存在するとその箇所に曲げ応力が集中してガラス板１０が割れてしまうおそれがある。例えば、図９に示す構成の場合、集電配線１２の延設方向を尾根として図の上下方向に撓みが発生し、開口部１０ａの端部からガラス板１０に割れＺが発生し易い。
　本発明の１つの態様は、受光面とは反対の裏面側にガラス板が配置された光起電力装置であって、ガラス板は開口部を有し、開口部の長軸方向と交差する方向から延設され、開口部を通して引き出された集電配線を備える、光起電力装置である。
　本発明の別の態様は、受光面とは反対の裏面側にガラス板が配置された光起電力装置であって、ガラス板は複数の開口部を有し、互いに隣接する開口部の併設方向と交差する方向から延設され、開口部を通して引き出された集電配線を備える、光起電力装置である。
　本発明によれば、光起電力装置の裏面を封止するガラス板の割れを防ぎ、光起電力装置の信頼性を高めることができる。
本発明の実施の形態における光起電力装置の構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態における光起電力装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における光起電力装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における光起電力装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態における集電配線の取り出し構造を示す拡大平面図である。 本発明の実施の形態における集電配線の取り出し構造を示す拡大平面図である。 本発明の実施の形態における集電配線の取り出し構造を示す拡大平面図である。 本発明の実施の形態における集電配線の取り出し構造を示す拡大平面図である。 従来の光起電力装置の構造を示す平面図である。 集電配線の取り出し構造と応力との関係のシミュレーションを説明する図である。 比較例１及び実施例１における集電配線の取り出し構造を示す図である。 比較例２及び実施例２における集電配線の取り出し構造を示す図である。
　図１～図４は、本発明の実施の形態における光起電力装置２００の構成を示す図である。図１は、光起電力装置２００を受光面とは反対側である裏面からみた平面図である。図２は、図１のラインＡ－Ａに沿った断面図である。図３は、図１のラインＢ－Ｂに沿った断面図である。図４は、図１のラインＣ－Ｃに沿った断面図である。なお、図１では、光起電力装置２００の構成を明確に示すために実際には重なり合って見えない構成部分についても実線で示している。また、図１～図４では、構成を明確に示すために各部の寸法を実際のものとは変えて示している。
　光起電力装置２００は、図１～図４に示すように、基板２０、透明電極層２２、光電変換層２４、裏面電極２６、第１集電配線２８、第１絶縁被覆材３０、第２集電配線３２、第２絶縁被覆材３４、ガラス板３６、充填材３８、端部封止樹脂４０、端子ボックス４２及び開口部封止材４４を含んで構成される。なお、第１絶縁被覆材３０及び第２絶縁被覆材３４は、テープ状、シート状、フィルム状である。
　基板２０は、光起電力装置２００の光電変換パネルを機械的に支持する部材である。光起電力装置２００では基板２０側から光を入射させて発電を行う構成であるので、基板２０は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の少なくとも可視光波長領域において透過性を有する材料を適用する。
　基板２０上には透明電極層２２が形成される。透明電極層２２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、透光性が高く、抵抗率が低く、耐プラズマ特性にも優れているので好適である。透明電極層２２はスパッタリング法又はＣＶＤ法で形成することができる。
　光電変換層２４を複数直列に接続した構成とする場合、透明電極層２２を短冊状にパターニングして分割する。本実施の形態では、図１の上下方向に沿って透明電極層２２に第１スリットＳ１を形成して分割する。また、光電変換層２４を並列に分割した構成とする場合、上記直列接続を形成するための第１スリットＳ１に直交する方向に短冊状にパターンニングして透明電極層２２を分割する。本実施の形態では、図１の左右方向に沿って透明電極層２２に第２スリットＳ２を形成して分割する。例えば、波長１０６４ｎｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのＹＡＧレーザを用いて透明電極層２２をパターニングすることができる。
　透明電極層２２上に、ｐ型層、ｉ型層、ｎ型層のシリコン系薄膜を順に積層して光電変換層２４を形成する。光電変換層２４は、アモルファスシリコン薄膜光電変換層や微結晶シリコン薄膜光電変換層等の薄膜系光電変換層とすることができる。また、これらの光電変換層を積層したタンデム型やトリプル型の光電変換層としてもよい。
　アモルファスシリコン薄膜光電変換層や微結晶シリコン薄膜光電変換層は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚの平行平板型ＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
　複数のセルを直列接続する場合、光電変換層２４を短冊状にパターニングして分割する。例えば、透明電極層２２を分割する第１スリットＳ１から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射して第３スリットＳ３を形成して光電変換層２４を短冊状にパターニングする。ＹＡＧレーザは、例えば、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いることが好適である。
　光電変換層２４上に、裏面電極２６を形成する。裏面電極２６は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と反射性金属とをこの順に積層した構造とすることが好適である。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、又は、これらの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）に不純物をドープしたものが用いられる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミニウム（Ａｌ）を不純物としてドープしたものでもよい。また、反射性金属としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が用いられる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）及び反射性金属は、例えば、スパッタリング法又はＣＶＤ法等により形成することができる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と反射性金属の少なくとも一方には、光閉じ込め効果を高めるための凹凸を設けることが好適である。
　複数の光電変換層２４を直列接続する場合、裏面電極２６を短冊状にパターニングして分割する。光電変換層２４をパターンニングする第３スリットＳ３の位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射して第４スリットＳ４を形成して裏面電極２６を短冊状にパターニングする。さらに、光電変換層２４を並列に分割した構成とする場合、透明電極層２２を分割する第２スリットＳ２内に形成された光電変換層２４及び裏面電極２６を分割する第５スリットＳ５を形成して分割する。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いることが好適である。
　このように基板２０上に透明電極層２２、光電変換層２４及び裏面電極２６を積層して光電変換セル２０２が形成される。続いて、光電変換セル２０２で発電された電力を取り出すために第１集電配線２８及び第２集電配線３２が形成される。第１集電配線２８は、並列に分割された光電変換セル２０２から集電を行うための配線であり、第２集電配線３２は、第１集電配線２８から端子ボックス４２までを接続する配線である。
　まず、光電変換セル２０２の裏面電極２６上に第１集電配線２８が延設される。第１集電配線２８は、光起電力装置２００の端辺付近において並列に分割された光電変換層２４の正電極同士及び負電極同士を接続するために形成される。したがって、第１集電配線２８は、光電変換層２４の並列分割方向に直交する方向に沿って延設される。すなわち、図１及び図３に示すように、第２スリットＳ２及び第５スリットＳ５によって並列に分割された光電変換セル２０２を並列に接続するように、第２スリットＳ２及び第５スリットＳ５を跨いで裏面電極２６上に延設される。ここでは、第１集電配線２８は、図１における左右の端辺に上下方向に沿って延設される。ただし、図１に示される上下の端辺近傍において、光電変換機能を有さない光電変換層と、その端辺近傍の第２スリットＳ２及び第５スリットＳ５とは跨がない。第１集電配線２８は、超音波はんだ等によって裏面電極２６に電気的に接続される。これによって、直列接続された光電変換セル２０２の正電極同士及び負電極同士が並列に接続される。
　次に、第２集電配線３２と裏面電極２６との間の電気的な絶縁を形成するために第１絶縁被覆材３０を配設する。第１絶縁被覆材３０は、図１，図２及び図４に示すように、光起電力装置２００の左右の端辺に沿って設けられた第１集電配線２８近傍から中央部の端子ボックス４２の配置位置まで、第４スリットＳ４を跨いで裏面電極２６上に直列分割方向に直交する方向に沿って延設される。ここでは、図１に示すように、第１絶縁被覆材３０は、左右の第１集電配線２８の近傍から端子ボックス４２に向けて左右方向に沿って延設される。第１絶縁被覆材３０は、抵抗率が１０１６（Ωｃｍ）以上の絶縁性の材料で構成することが好適である。例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、第１絶縁被覆材３０は、裏面にシール状に接着材が塗布されたものを用いることが好適である。これにより、第１絶縁被覆材３０を配設する際の手間が軽減される。
　なお、複数の第２集電配線３２に対して１つの第１絶縁被覆材３０を共通に設けてもよい。例えば、図１において、第１絶縁被覆材３０が左側の第１集電配線２８の近傍から右側の第１集電配線２８の近傍まで、端子ボックス４２部分を含むように一体に形成されていてもよい。この場合、左右の第２集電配線３２はそれぞれ第１集電配線２８から互い違いに引き出されていることが好適である。
　第２集電配線３２は、図１，図２及び図４に示すように、左右の第１集電配線２８上から第１絶縁被覆材３０上に沿って光起電力装置２００の中央部へ向けて延設される。例えば、第２集電配線３２の幅は４ｍｍ及び厚さは１１０μｍとされる。第２集電配線３２と裏面電極２６との間に第１絶縁被覆材３０が挟み込まれ、第２集電配線３２と裏面電極２６との直接的な電気的な接触がないようにされる。一方、第２集電配線３２の一端は第１集電配線２８上まで延設され、第１集電配線２８に電気的に接続される。例えば、第２集電配線３２は超音波はんだ等によって第１集電配線２８に電気的に接続することが好適である。第２集電配線３２の他端は、図１及び図２に示すように、ガラス板３６の開口部３６ａから引き出される。第２集電配線３２の他端は、端子ボックス４２内の電極端子（図示しない）に接続される。これにより、光電変換セル２０２で発電された電力が光起電力装置２００の外部へ取り出される。
　次に、第２絶縁被覆材３４が配設される。第２絶縁被覆材３４は、少なくとも後述する端部封止樹脂４０の近傍に位置する透明電極層２２、光電変換層２４、裏面電極２６及び第１集電配線２８の一部を覆うように設ける。特に、透明電極層２２、光電変換層２４、裏面電極２６及び第１集電配線２８の、端部封止樹脂４０に対向する部分の少なくとも一部（透明電極層２２、光電変換層２４、裏面電極２６及び第１集電配線２８の端面）を覆うように設けることが好適である。
　本実施の形態では、第２絶縁被覆材３４は、図１及び図３に示すように、透明電極層２２、光電変換層２４、裏面電極２６及び第１集電配線２８の端部を覆い、第１絶縁被覆材３０の端部まで到達しないように光電変換層２４の並列分割方向に直交する方向に沿って延設している。なお、第２絶縁被覆材３４は、第１絶縁被覆材３０の端部を被覆するように延設してもよい。
　第２絶縁被覆材３４は、抵抗率が１０１６（Ωｃｍ）以上の絶縁性の材料で構成することが好適である。例えば、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリフッ化ビニル等とすることが好適である。また、第２絶縁被覆材３４は、裏面にシール状に接着剤が塗布されたものを用いることが好適である。これにより、第２絶縁被覆材３４を配設する際の手間が軽減される。
　続いて、端部封止樹脂４０を配設する。端部封止樹脂４０は、光起電力装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を形成していない部分（幅７ｍｍ～１５ｍｍ程度）に配設する。光起電力装置２００の端部周辺において光電変換セル２０２を形成していない部分を設けるには、光電変換セル２０２を形成する際に透明電極層２２、光電変換層２４及び裏面電極２６が形成されないよう枠部材を用いて基板２０の周囲をマスクして成膜処理を行ってもよいし、光電変換セル２０２を形成後にレーザ、サンドブラスト又はエッチングによって光起電力装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を除去してもよい。端部封止樹脂４０は、このようにして形成された光起電力装置２００の端部周辺の光電変換セル２０２を形成していない部分に塗布することによって設けられる。
　端部封止樹脂４０は、抵抗率が１０１０（Ωｃｍ）以上の絶縁材料とする。また、端部封止樹脂４０は、光起電力装置２００の端部からの水分の浸入を防ぐために水分の透過性の低い材料とすることが好適である。特に、端部封止樹脂４０は、充填材３８よりも水分の透過性の低い材料とすることが好適である。さらに、光起電力装置２００の端部に機械的な力が加えられた場合に、光起電力装置２００に発生する応力を緩和するための弾性を有することが好適である。例えば、端部封止樹脂４０は、エポキシ系樹脂やブチル系樹脂とすることが好適であり、例えば、高温での塗布及び接着が容易なホットメルトブチルを適用することが好適である。なお、端部封止樹脂４０は、その幅は６ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、厚さは充填材３８の厚さよりも０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ程度厚くする。ラミネート処理を施した後には、端部封止樹脂４０の厚さは充填材３８とほぼ同等の厚さとなる。
　端部封止樹脂４０を塗布した後、ガラス板３６によって光起電力装置２００の裏面を封止する。光電変換セル２０２、第１集電配線２８及び第２集電配線３２等の上に充填材３８を塗布する。充填材３８は、絶縁樹脂とする。例えば、充填材３８は、抵抗率が１０１４（Ωｃｍ）程度の絶縁材料とすることが好適であり、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）やポリビニルブラチール（ＰＶＢ）とすることが好適である。
　次に、ガラス板３６で光起電力装置２００の裏面が覆われる。このとき、ガラス板３６に設けられた第２集電配線３２を引き出すための開口部３６ａを通して第２集電配線３２の端部を外部へ引き出した状態でガラス板３６を配置する。
　このような状態において、ガラス板３６を光電変換セル２０２側へ押圧しながら加熱して真空ラミネート処理を施す。加熱処理は、例えば、１５０℃程度で行う。これにより、ガラス板３６によって光起電力装置２００の裏面が封止される。
　また、図２に示すように、開口部３６ａ及び端子ボックス４２内は、開口部封止材４４によって封止される。例えば、開口部３６ａ及び端子ボックス４２内に封止材料からなるチップを入れ、加熱によりチップを軟化させた後に冷却して硬化させる。開口部封止材４４は、例えば、ホットメルトブチルを適用することが好適である。
　このように、ガラス板３６によって光起電力装置２００の裏面を封止することによって、裏面から光電変換層２４への水分や腐食性物質が浸入することを防ぐことができ、光起電力装置２００の耐環境性を高めることができる。
　図５は、本実施の形態における開口部３６ａからの第２集電配線３２の取り出し構造を示す平面拡大図である。以下、図５～図８では、構造を明確に示すためにガラス板３６をハッチングして示し、第１絶縁被覆材３０及び第２集電配線３２以外の構成要素は省略して示す。
　光起電力装置２００では、図５の拡大平面図に示すように、ガラス板３６に設けられた開口部３６ａの長軸方向Ｌと交差する方向から第２集電配線３２を延設して、開口部３６ａを通して第２集電配線３２を引き出すことが好適である。すなわち、ガラス板３６に設けられた開口部３６ａの長軸方向Ｌに平行でない方向から開口部３６ａを通して第２集電配線３２を引き出すことが好適である。ここで、長軸方向Ｌとは、開口部３６ａの幅が最も広い方向である。また、長軸方向Ｌに平行でない方向とは、長軸方向Ｌから±１０°以上ずれた方向である。
　集電配線１２の厚さによってガラス板３６には集電配線１２の延設方向を稜線とした曲げ応力が掛かり、ガラス板３６に曲げ応力が掛かるとその稜線上に応力が集中してガラス板３６が割れてしまうおそれがある。特に、その稜線上に開口部３６ａにおいて曲率（１／半径）が大きい箇所が存在すると、その箇所に応力が集中して割れが発生し易くなる。開口部３６ａの長軸方向Ｌから±１０°未満の角度範囲では開口部３６ａの形状の曲率が大きい箇所の近傍となり、したがって、長軸方向Ｌに平行でない方向から第２集電配線３２を引き出すことによって、ガラス板３６の割れの発生を抑制することができる。特に、図５に示すように、開口部３６ａを長軸方向Ｌに沿って直線の辺Ｍ、Ｌを有する形状とし、長軸方向Ｌに平行でない直線状の辺Ｍ、Ｎから第２集電配線３２を引き出すことによって、ガラス板３６の割れの発生をより抑制することができる。特に、第２集電配線３２を延設する方向（引き出す方向）が長軸方向Ｌに対して実質的に直交する方向であることが好ましい。この場合、第２集電配線３２の延設方向を尾根としてガラス板３６が上下方向に撓んだ際に一方の側に応力が集中することを避けることができる。
　また、開口部３６ａの長軸方向Ｌに沿った２つの辺Ｍ、Ｎのそれぞれの側から複数の第２集電配線３２を引き出すことが好適である。長軸方向Ｌに沿った２つの辺とは、開口部３６ａの長軸を挟んで互いに向かい合う辺Ｍ、Ｎである。このような構成とすることによって、開口部３６ａの一方の側に応力が集中することを避けることができ、ガラス板３６の割れの発生を抑制することができる。
　なお、開口部３６ａは、長軸方向Ｌの幅Ｗlと長軸方向Ｌに直角な短軸方向Ｓの幅Ｗｓとの比を３倍以上とすることが好適である。例えば、幅Ｗｌを３０ｍｍ及び幅Ｗｓを１０ｍｍとすることが好適である。
　また、図６の拡大平面図に示すように、ガラス板３６に円形の開口部３６ａを複数設けた場合、互いに隣接する開口部３６ａの併設方向Ｙと交差する方向から延設され、開口部３６ａを通して第２集電配線３２を引き出すことが好適である。すなわち、複数の開口部３６ａの併設方向Ｙに平行でない方向から第２集電配線３２を引き出すことが好適である。ここで、併設方向Ｙとは、複数の開口部３６ａの中心点を結ぶ方向である。また、併設方向Ｙに平行でない方向とは、併設方向Ｙから±１０°以上ずれた方向である。なお、開口部３６ａを円形でなく、長軸を有する形状とした場合、開口部３６ａの長軸方向と交差する方向から第２集電配線３２を延設し、開口部３６ａを通して第２集電配線３２を引き出すことが好適である。
　すなわち、開口部３６ａの併設方向Ｙから±１０°未満の角度範囲内から第２集電配線３２を引き出すと、集電配線１２の厚さによってガラス板３６に曲げ応力が掛かるとその領域に応力が集中し易いためにガラス板３６が割れ易くなる。したがって、併設方向Ｙに平行でない方向から第２集電配線３２を引き出すことによって、ガラス板３６の割れの発生を抑制することができる。
　なお、複数の開口部３６ａ間の距離Ｄは、開口部３６ａの併設方向Ｙに沿った幅Ｗｙ以上とすることが好適である。例えば、開口部３６ａは幅Ｗｙが１０ｍｍの円形とし、その間の距離Ｄは１０ｍｍとすることが好適である。
　また、複数の第２集電配線３２を引き出す場合、図７及び図８に示すように、同一直線上に載らない方向から引き出すことが好適である。すなわち、複数の第２集電配線３２を同一直線上に配置すると、その直線を尾根としてガラス板３６の撓みが発生し、直線に沿って応力が集中する。その結果、第２集電配線３２に沿った直線上からガラス板３６の割れが発生し易くなる。一方、複数の第２集電配線３２を同一直線上に載らないようにすることによって、ガラス板３６の撓みが分散及び緩和され、ガラス板３６の割れの発生を抑制することができる。なお、図７及び図８は例示であり、開口部３６ａへの導入部分において複数の第２集電配線３２が同一直線上に延設されていない構成であれば同様の効果が得られる。
　次に、本実施の形態における光起電力装置２００のガラス板３６に掛る応力についてシミュレーションした結果を示す。
　シミュレーションは、図１０に示すように、ガラス板３６上に第２集電配線３２を直接形成した試料に対して行った。ガラス板３６は１０ｃｍ四方とし、各種の開口部３６ａに掛るように幅０．５ｃｍ×長さ３．５ｃｍ×厚さ０．３ｃｍの第２集電配線３２を形成した。そして、第２集電配線３２が形成されていない側から１ＭＰａの圧力を印加する条件とした。
　比較例１では、図１１（ａ）に示すように、開口部３６ａは、直径φを１ｃｍとした円形部を中心距離ｄを２ｃｍとして配置し、その間を矩形開口部で繋いだ形状とした。そして、開口部３６ａの湾曲部（半円形部）の長手方向に沿って第２集電配線３２を延設した。一方、実施例１では、図１１（ｂ）に示すように、比較例１と同様の開口部３６ａの形状とし、開口部３６ａの長軸方向と交差する方向に向けて第２集電配線３２を延設した。
　比較例１では、開口部３６ａの湾曲部（半円形部）の第２集電配線３２に沿った領域近傍において応力が最大となり、最大主応力は８６０ＭＮ／ｍ２となった。これは、比較例１では、開口部３６ａの円形部の周辺からガラス板３６の割れが発生し易い現象と一致している。また、湾曲部（半円形部）の曲率を変化させたシミュレーションの結果、この最大主応力は曲率が大きくなるにつれて大きくなる傾向を示した。
　一方、実施例１では、開口部３６ａの直線部分の第２集電配線３２に沿った領域において応力が最大となり、最大主応力は比較例１よりも小さい５６５ＭＮ／ｍ２となった。また、対向して配置された２つの第２集電配線３２を開口部３６ａの長手方向に沿ってずらしたシミュレーションの結果、第２集電配線３２が開口部３６ａの湾曲部（円形部）に掛らない範囲であれば最大主応力はほとんど変化しなかった。具体的には、第２集電配線３２を開口部３６ａの湾曲部（円形部）から１ｍｍ以上内側に配置すれば最大応力を比較例１よりも抑制することができた。また、対向して配置された２つの第２集電配線３２の距離が近いほどガラス板３６に掛る最大主応力は小さくなった。
　比較例２では、図１２（ａ）に示すように、開口部３６ａは、直径φを１ｃｍとした円形部を中心距離ｄを２ｃｍとして配置した。そして、２つの円形の開口部３６ａを結ぶ軸方向に沿って第２集電配線３２を延設した。一方、実施例２では、図１２（ｂ）に示すように、比較例１と同様の開口部３６ａの形状とし、２つの円形の開口部３６ａを結ぶ軸方向と交差する方向に向けて第２集電配線３２を延設した。
　比較例２では、開口部３６ａの第２集電配線３２が配置された領域近傍において応力が最大となり、最大主応力は８６０ＭＮ／ｍ２となった。また、２つの円形の開口部３６ａに挟まれた領域においても比較的高い応力が生じ、２つの円形の中心を結ぶ線上にて応力は約５３４ＭＮ／ｍ２となった。これは、比較例２では、開口部３６ａの周辺又は開口部３６ａの間の領域においてガラス板３６の割れが発生し易い現象に一致している。
　実施例２においても、開口部３６ａの第２集電配線３２が配置された領域近傍において応力が最大となり、最大主応力は比較例２と同様に８６０ＭＮ／ｍ２となった。一方、２つの円形の開口部３６ａに挟まれた領域における応力は比較例２に対して小さくなり、２つの円形の中心を結ぶ線上にて応力は約２１７ＭＮ／ｍ２であった。このとき、２つの開口部３６ａの距離が離れているほど応力は小さくなった。一方、２つの開口部３６ａの距離を離しすぎるとそれを覆う端子ボックスも大きくする必要があり、開口部３６ａ間の距離は１ｃｍ以上４ｃｍ以下とすることが好ましい。
　１０　ガラス板、１０ａ　開口部、１２　集電配線、２０　基板、２２　透明電極層、２４　光電変換層、２６　裏面電極、２８　第１集電配線、３０　第１絶縁被覆材、３２　第２集電配線、３４　第２絶縁被覆材、３６　ガラス板、３６ａ　開口部、３８　充填材、４０　端部封止樹脂、４２　端子ボックス、４４　開口部封止材、１００，２００　光起電力装置、２０２　光電変換セル。

Claims (5)

  1. 　受光面とは反対の裏面側にガラス板が配置された光起電力装置であって、
    　前記ガラス板は開口部を有し、
    　前記開口部の長軸方向と交差する方向から延設され、前記開口部を通して引き出された集電配線を備えることを特徴とする光起電力装置。
  2. 　請求項１に記載の光起電力装置であって、
    　前記集電配線は、前記開口部の長軸方向に沿った２つの辺のそれぞれの側から前記開口部を通して引き出されている複数の配線を含むことを特徴とする光起電力装置。
  3. 　請求項２に記載の光起電力装置であって、
    　前記集電配線は、互いに同一直線上でない方向から前記開口部を通して引き出されている複数の配線を含むことを特徴とする光起電力装置。
  4. 　受光面とは反対の裏面側にガラス板が配置された光起電力装置であって、
    　前記ガラス板は複数の開口部を有し、
    　互いに隣接する前記開口部の併設方向と交差する方向から延設され、前記開口部を通して引き出された集電配線を備えることを特徴とする光起電力装置。
  5. 　請求項４に記載の光起電力装置であって、
    　前記集電配線は、互いに同一直線上でない方向から前記開口部を通して引き出されている複数の配線を含むことを特徴とする光起電力装置。
     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010219170A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
WO2010122856A1 (ja) * 2009-04-20 2010-10-28 シャープ株式会社 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
JP2011066292A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽電池パネル
JP2011124435A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Kaneka Corp 薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010219170A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
WO2010122856A1 (ja) * 2009-04-20 2010-10-28 シャープ株式会社 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
JP2011066292A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽電池パネル
JP2011124435A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Kaneka Corp 薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュールの製造方法

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