WO2013132602A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell module.
- Patent Document 1 discloses a solar cell module including a solar cell arranged in a filler layer filled between a pair of protective members.
- the main object of the present invention is to provide a solar cell module having improved weather resistance.
- the solar cell module includes a solar cell, a light receiving surface side protection member, a back surface side protection member, and a filler layer.
- the light receiving surface side protection member is arranged on the light receiving surface side of the solar cell.
- the light-receiving surface side protection member is made of a glass plate or a ceramic plate.
- the back surface side protection member is arranged on the back surface side of the solar cell.
- the back surface side protection member is comprised with the resin sheet.
- the filler layer is filled between the light receiving surface side protection member and the back surface side protection member.
- the filler layer seals the solar cell.
- the filler layer includes an oxidation inhibitor.
- the filler layer includes a back surface side filler material layer and a light receiving surface side filler material layer.
- the back surface side filler layer is located between the solar cell and the back surface side protection member.
- the light receiving surface side filler layer is located between the solar cell and the light receiving surface side protection member.
- the content rate of the oxidation inhibitor in the back surface side filler layer is higher than the content rate of the oxidation inhibitor in the light receiving surface side filler layer.
- a solar cell module having improved weather resistance can be provided.
- FIG. 1 is a schematic plan view of the solar cell module according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the solar cell module according to the second embodiment.
- FIG. 5 is a schematic rear view of the solar cell module according to the second embodiment.
- the solar cell module 1 includes a plurality of solar cell strings 1a.
- the plurality of solar cell strings 1a are arranged at intervals from each other along the y-axis direction.
- the plurality of solar cell strings 1a are electrically connected by the wiring member 14 shown in FIGS.
- a plurality of solar cell strings 1 a are electrically connected to lead electrodes 17 that are drawn to the outside of the solar cell module 1.
- Each of the plurality of solar cell strings 1 a includes a plurality of solar cells 12.
- the plurality of solar cells 12 are arranged at intervals from each other along the x-axis direction perpendicular to the y-axis direction.
- the plurality of solar cells 12 are electrically connected by the wiring material 15.
- a solar cell module includes a plurality of solar cells.
- the present invention is not limited to this configuration.
- the solar cell module according to the present invention may include only one solar cell.
- the solar cell 12 has a light receiving surface 12a and a back surface 12b.
- the “light receiving surface” is a main surface that mainly receives light.
- the solar cell 12 may generate electricity only when it receives light on the light receiving surface 12a, or may generate electricity when it receives light on the back surface 12b in addition to receiving light on the light receiving surface 12a.
- the solar cell 12 has a first electrode 12a1 on the light receiving surface 12a side and a second electrode 12b1 on the back surface 12b side.
- the area occupation ratio of the first electrode 12a1 on the light receiving surface 12a is lower than the area occupation ratio of the second electrode 12b1 on the back surface 12b.
- Each of the first and second electrodes 12a1 and 12b1 can be made of an appropriate conductive material.
- the first and second electrodes 12a1 and 12b1 may each contain Cu.
- the light receiving surface side protection member 10 is arranged on the light receiving surface 12a side of the solar cell 12.
- the light-receiving surface side protection member 10 can be constituted by, for example, a glass plate or a ceramic plate.
- the back surface side protection member 11 is arranged on the back surface 12b side of the solar cell 12.
- the back surface side protection member 11 is comprised with the resin sheet.
- the resin sheet may be made of only a resin, or may be made of a resin composition containing a filler or the like.
- the back surface side protection member 11 does not have a metal layer.
- the water vapor transmission rate of the back surface side protection member 11 is higher than the water vapor transmission rate of the light receiving surface side protection member 10.
- a filler layer 13 is filled between the light receiving surface side protection member 10 and the back surface side protection member 11.
- the solar cell 12 constituting the solar cell string 1a is sealed by the filler layer 13.
- the filler layer 13 can be composed of, for example, a resin composition containing a crosslinkable resin such as ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) or a resin composition containing a non-crosslinkable resin such as polyolefin.
- the filler layer 13 contains an oxidation inhibitor.
- the oxidation inhibitor include monophenol-based, bisphenol-based, polymer-type phenol-based, sulfur-based, phosphite-based, and combinations thereof.
- the filler layer 13 includes a light receiving surface side filler layer 13a and a back surface side filler layer 13b.
- the light-receiving surface side filler layer 13 a is disposed between the solar cell 12 and the light-receiving surface side protection member 10.
- the back surface side filler material layer 13 b is disposed between the solar cell 12 and the back surface side protection member 11.
- the content rate of the oxidation inhibitor in the back surface side filler layer 13b is higher than the content rate of the oxidation inhibitor in the light receiving surface side filler layer 13a.
- the content of the oxidation inhibitor in the back surface side filler layer 13b is preferably at least twice the content of the oxidation inhibitor in the light receiving surface side filler layer 13a, and more preferably 5 times or more.
- the thickness of the light receiving surface side filler layer 13 a at the end of the solar cell module 1 is thinner than the thickness of the light receiving surface side filler layer 13 a at the center of the solar cell module 1. In the edge part of the solar cell module 1, the thickness of the light-receiving surface side filler layer 13a is gradually reduced toward the outside.
- the filler layer 13 is constituted by a back-side filler layer 13b having a relatively high content of the oxidation inhibitor. Therefore, the light receiving surface side filler layer 13a having a relatively low content of the oxidation inhibitor is covered with the light receiving surface side protection member 10 and the back surface side filler layer 13b, and is exposed on the end surface of the solar cell module 1. Not done.
- the end of the wiring material 14 connecting the wiring materials 15 is located in the back surface side filler layer 13b. Specifically, the substantially entire wiring material 14 and the substantially entire portion of the extraction electrode 17 located in the filler layer 13 are respectively in the back-side filler layer 13b. positioned.
- the back surface side protection member is composed of a resin sheet including a metal layer.
- the resin sheet including the metal layer has a low water vapor permeability. For this reason, when the back surface side protection member is comprised with the resin sheet containing a metal layer, the water
- the back surface side protection member 11 is formed of a resin sheet that does not include a metal layer. For this reason, the water vapor permeability of the back surface side protection member 11 is high. Therefore, moisture that has entered the solar cell module 1 is likely to be discharged via the back surface side protection member 11.
- the back surface side protection member 11 comprised with the resin sheet which does not have a barrier layer has high oxygen permeability, since the filler layer 13 contains an oxidation inhibitor in the solar cell module 1, it contains Cu, for example. The characteristic deterioration by the oxygen which penetrate
- the content of the oxidation inhibitor in the entire filler layer is lowered, so that the output characteristics of the solar cell module are lowered.
- the content of the oxidation inhibitor in the back surface side filler layer 13b is relatively high, and the content of the oxidation inhibitor in the light receiving surface side filler layer 13a is relatively low. For this reason, the characteristic deterioration by the oxygen which penetrate
- the light-receiving surface side protection member 10 is formed of a glass plate or a ceramic plate, the oxygen permeability of the light-receiving surface side protection member 10 is lower than the oxygen permeability of the back surface side protection member 11. Therefore, it is difficult for oxygen to enter the solar cell module 1 via the light-receiving surface side protection member 10. Therefore, even when the content of the oxidation inhibitor in the light-receiving surface side filler layer 13a is lowered, deterioration due to oxygen hardly occurs.
- the thickness of the light receiving surface side filler layer 13 a at the end of the solar cell module 1 is thinner than the thickness of the light receiving surface side filler layer 13 a at the center of the solar cell module 1.
- the back surface side protective member 11 has a lower water vapor permeability and oxygen permeability than the light receiving surface side filler 13a. For this reason, it is easy to prevent moisture from entering from the end face of the solar cell module 1 and oxygen from entering.
- the filler layer 13 is constituted by a back-side filler layer 13b having a relatively high content of the oxidation inhibitor. Therefore, deterioration due to oxygen from the end portion of the solar cell module 1 can be suppressed.
- the end of the wiring material 14 connecting the wiring materials 15 is located in the back surface side filler layer 13b. For this reason, the oxidation of the end portion of the wiring member 14 is suppressed.
- this configuration is particularly effective when the wiring material 14 is made of a Cu material coated with an Ag film or the like, and a Cu material that easily oxidizes is exposed at the end.
- the solar cell 12 is a back junction type solar cell having both electrodes 12a1 and 12b1 (see FIG. 5) on the back surface 12b side. Also in this case, the output ratio and the improved weather resistance are improved by making the content of the oxidation inhibitor in the back surface side filler layer 13b higher than the content of the oxidation inhibitor in the light receiving surface side filler layer 13a. It is possible to achieve compatibility with sex.
- the photoelectric conversion efficiency on the back surface is low.
- the content of the oxidation inhibitor in the back side filler layer 13b is increased, and the light transmittance of the back side filler layer 13b is decreased. Even in this case, the output characteristics are unlikely to deteriorate. Therefore, further improved output characteristics and further improved weather resistance can be realized.
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Abstract
改善された耐候性を有する太陽電池モジュールを提供する。 太陽電池モジュール1は、太陽電池12と、受光面側保護部材10と、裏面側保護部材11と、充填材層13とを備える。受光面側保護部材10は、ガラス板またはセラミック板により構成されている。裏面側保護部材11は、樹脂シートにより構成されている。充填材層13は、酸化抑制剤を含む。充填材層13は、裏面側充填材層13bと、受光面側充填材層13aとを含む。裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率が、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率よりも高い。
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
特許文献1には、一対の保護部材の間に充填された充填材層中に配された太陽電池を備える太陽電池モジュールが開示されている。
太陽電池モジュールの耐候性を改善したいという要望がある。
本発明は、改善された耐候性を有する太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。
本発明は、改善された耐候性を有する太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、受光面側保護部材と、裏面側保護部材と、充填材層とを備える。受光面側保護部材は、太陽電池の受光面側に配されている。受光面側保護部材は、ガラス板またはセラミック板により構成されている。裏面側保護部材は、太陽電池の裏面側に配されている。裏面側保護部材は、樹脂シートにより構成されている。充填材層は、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に充填されている。充填材層は、太陽電池を封止している。充填材層は、酸化抑制剤を含む。充填材層は、裏面側充填材層と、受光面側充填材層とを含む。裏面側充填材層は、太陽電池と裏面側保護部材との間に位置している。受光面側充填材層は、太陽電池と受光面側保護部材との間に位置している。裏面側充填材層における酸化抑制剤の含有率が、受光面側充填材層における酸化抑制剤の含有率よりも高い。
本発明によれば、改善された耐候性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
(第1の実施形態)
図1~図3に示されるように、太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池ストリング1aを備えている。複数の太陽電池ストリング1aは、y軸方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。複数の太陽電池ストリング1aは、図1及び図3に示す配線材14によって電気的に接続されている。複数の太陽電池ストリング1aには、太陽電池モジュール1の外部にまで引き出された引き出し電極17が電気的に接続されている。
図1~図3に示されるように、太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池ストリング1aを備えている。複数の太陽電池ストリング1aは、y軸方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。複数の太陽電池ストリング1aは、図1及び図3に示す配線材14によって電気的に接続されている。複数の太陽電池ストリング1aには、太陽電池モジュール1の外部にまで引き出された引き出し電極17が電気的に接続されている。
複数の太陽電池ストリング1aは、それぞれ、複数の太陽電池12を備えている。各太陽電池ストリング1aにおいて、複数の太陽電池12は、y軸方向に対して垂直なx軸方向に沿って相互に間隔をおいて配列されている。各太陽電池ストリング1aにおいて、複数の太陽電池12は、配線材15によって電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、太陽電池モジュールが複数の太陽電池を備える例について説明する。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池をひとつのみ備えていてもよい。
太陽電池12は、受光面12aと、裏面12bとを有する。ここで、「受光面」とは、主として受光する主面のことである。太陽電池12は、受光面12aにおいて受光したときのみ発電するものであってもよいし、受光面12aにおいて受光したときに加え、裏面12bにおいて受光したときにも発電するものであってもよい。
図2に示されるように、太陽電池12は、受光面12a側に第1の電極12a1を有し、裏面12b側に第2の電極12b1を有する。受光面12aにおける第1の電極12a1の面積占有率は、裏面12bにおける第2の電極12b1の面積占有率よりも低い。第1及び第2の電極12a1,12b1は、それぞれ、適宜の導電材料により構成することができる。第1及び第2の電極12a1,12b1は、それぞれ、Cuを含んでいてもよい。
太陽電池12の受光面12a側には、受光面側保護部材10が配されている。受光面側保護部材10は、例えば、ガラス板またはセラミック板により構成することができる。
太陽電池12の裏面12b側には、裏面側保護部材11が配されている。裏面側保護部材11は、樹脂シートにより構成されている。樹脂シートは、樹脂のみからなるものであってもよいし、フィラー等を含む樹脂組成物からなるものであってもよい。裏面側保護部材11は、金属層を有さない。裏面側保護部材11の水蒸気透過度は、受光面側保護部材10の水蒸気透過度よりも高い。
受光面側保護部材10と裏面側保護部材11との間には、充填材層13が充填されている。この充填材層13により太陽電池ストリング1aを構成している太陽電池12が封止されている。充填材層13は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)などの架橋性樹脂を含む樹脂組成物や、ポリオレフィンなどの非架橋性樹脂を含む樹脂組成物などにより構成することができる。
充填材層13は、酸化抑制剤を含む。酸化抑制剤の具体例としては、例えば、モノフェノール系、ビスフェノール系、高分子型フェノール系、硫黄系、ホスファイト系及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
充填材層13は、受光面側充填材層13aと、裏面側充填材層13bとを含む。受光面側充填材層13aは、太陽電池12と受光面側保護部材10との間に配されている。一方、裏面側充填材層13bは、太陽電池12と裏面側保護部材11との間に配されている。
裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率は、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率よりも高い。裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率は、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率の2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。
太陽電池モジュール1の端部における受光面側充填材層13aの厚みが、太陽電池モジュール1の中央部における受光面側充填材層13aの厚みよりも薄い。太陽電池モジュール1の端部において、受光面側充填材層13aの厚みは、外側に向かって漸減している。
太陽電池モジュール1の端部において、充填材層13は、酸化抑制剤の含有率が相対的に高い裏面側充填材層13bにより構成されている。従って、酸化抑制剤の含有率が相対的に低い受光面側充填材層13aは、受光面側保護部材10と裏面側充填材層13bとによって覆われており、太陽電池モジュール1の端面に露出していない。
配線材15同士を接続している配線材14の端部は、裏面側充填材層13b中に位置している。具体的には、配線材14の実質的に全体と、引き出し電極17のうちの充填材層13中に位置している部分の実質的に全体とは、それぞれ、裏面側充填材層13b中に位置している。
ところで、太陽電池モジュール中への水分の浸入を抑制する観点からは、裏面側保護部材を金属層を含む樹脂シートにより構成することが好ましい。しかしながら、金属層を含む樹脂シートは水蒸気透過度が低い。このため、金属層を含む樹脂シートにより裏面側保護部材を構成した場合は、太陽電池モジュール中に浸入した水分が排出されにくい。
それに対して、太陽電池モジュール1では、裏面側保護部材11が金属層を含まない樹脂シートにより構成されている。このため、裏面側保護部材11の水蒸気透過度が高い。よって、太陽電池モジュール1内に浸入した水分が裏面側保護部材11を経由して排出されやすい。
バリア層を有さない樹脂シートにより構成された裏面側保護部材11は、高い酸素透過度を有するが、太陽電池モジュール1では、充填材層13が酸化抑制剤を含むため、例えば、Cuを含む電極12a1,12b1の酸化などに起因する太陽電池モジュール1内に侵入した酸素による特性劣化が抑制されている。
太陽電池モジュール内に侵入した酸素による劣化を抑制する観点からは、充填材層全体における酸化抑制剤の含有率を高くすることが好ましい。しかしながら、この場合は、受光面側充填材層における光透過率が低下するため、太陽電池モジュールの出力特性が低下する。
それに対して太陽電池モジュール1では、裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率が相対的に高く、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有量が相対的に低い。このため、裏面側から侵入した酸素による特性劣化が生じにくく、かつ、受光面側充填材層13aにおける光透過率の低下も抑制されている。従って、改善された耐候性を有し、かつ、改善された出力特性を有する太陽電池モジュール1を実現することができる。より改善された出力特性を有する太陽電池モジュール1を得る観点からは、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率が、1質量%以下であることが好ましく、実質的にゼロであることがより好ましい。
なお、受光面側保護部材10は、ガラス板またはセラミック板により構成されているため、受光面側保護部材10の酸素透過度は、裏面側保護部材11の酸素透過度よりも低い。よって、受光面側保護部材10を経由して太陽電池モジュール1内へは酸素が侵入しにくい。従って、受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率を低くした場合であっても、酸素による劣化が生じ難い。
太陽電池モジュール1では、太陽電池モジュール1の端部における受光面側充填材層13aの厚みが、太陽電池モジュール1の中央部における受光面側充填材層13aの厚みよりも薄い。受光面側充填材13aよりも裏面側保護部材11の方が水蒸気透過度や酸素透過度が小さい。このため、太陽電池モジュール1の端面からの水分の浸入や酸素の侵入を防ぎやすい。
太陽電池モジュール1の端部において、充填材層13は、酸化抑制剤の含有率が相対的に高い裏面側充填材層13bにより構成されている。よって、太陽電池モジュール1の端部からの酸素による劣化を抑制することができる。
配線材15同士を接続している配線材14の端部は、裏面側充填材層13b中に位置している。このため、配線材14の端部の酸化が抑制されている。特に、配線材14が、Ag膜等によりコートされたCu材により構成されており、端部において酸化しやすいCu材が露出している場合は、この構成が特に有効である。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2の実施形態)
図4及び図5に示されるように、太陽電池モジュール2では、太陽電池12は、裏面12b側に電極12a1,12b1(図5を参照)の両方を有する裏面接合型の太陽電池である。この場合においても、裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率を受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率よりも高くすることにより、改善された出力特性と改善された耐候性との両立を図ることができる。
図4及び図5に示されるように、太陽電池モジュール2では、太陽電池12は、裏面12b側に電極12a1,12b1(図5を参照)の両方を有する裏面接合型の太陽電池である。この場合においても、裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率を受光面側充填材層13aにおける酸化抑制剤の含有率よりも高くすることにより、改善された出力特性と改善された耐候性との両立を図ることができる。
裏面接合型の太陽電池12では、裏面における光電変換効率が低い。このため、裏面接合型の太陽電池12を備える太陽電池モジュール2においては、裏面側充填材層13bにおける酸化抑制剤の含有率を高くし、裏面側充填材層13bの光透過率が低くなった場合であっても、出力特性が低下しにくい。従って、さらに改善された出力特性とさらに改善された耐候性とを実現することができる。
1,2…太陽電池モジュール
10…受光面側保護部材
11…裏面側保護部材
12…太陽電池
12a…受光面
12a1…第1の電極
12b…裏面
12b1…第2の電極
13…充填材層
13a…受光面側充填材層
13b…裏面側充填材層
14,15…配線材
10…受光面側保護部材
11…裏面側保護部材
12…太陽電池
12a…受光面
12a1…第1の電極
12b…裏面
12b1…第2の電極
13…充填材層
13a…受光面側充填材層
13b…裏面側充填材層
14,15…配線材
Claims (8)
- 太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配されており、ガラス板またはセラミック板により構成された受光面側保護部材と、
前記太陽電池の裏面側に配されており、樹脂シートにより構成された裏面側保護部材と、
前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に充填されており、前記太陽電池を封止している、酸化抑制剤を含む充填材層と、
を備え、
前記充填材層は、
前記太陽電池と前記裏面側保護部材との間に位置している裏面側充填材層と、
前記太陽電池と前記受光面側保護部材との間に位置している受光面側充填材層と、
を含み、
前記裏面側充填材層における酸化抑制剤の含有率が、前記受光面側充填材層における酸化抑制剤の含有率よりも高い、太陽電池モジュール。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池は、裏面側に設けられており、Cuを含む電極を有する、太陽電池モジュール。 - 請求項1または2に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池は、第1及び第2の電極を有し、
前記第1及び第2の電極の両方が前記太陽電池の裏面側に設けられている、太陽電池モジュール。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池モジュールの端部における前記受光面側充填材層の厚みが、中央部における前記受光面側充填材層の厚みよりも薄い、太陽電池モジュール。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池モジュールの端部において、前記充填材層は、前記裏面側充填材層により構成されている、太陽電池モジュール。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池に電気的に接続された第1の配線材と、
前記第1の配線材同士を電気的に接続している第2の配線材と、
をさらに備え、
前記第2の配線材の端部が前記裏面側充填材層中に位置している、太陽電池モジュール。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記受光面側保護部材の酸素透過度が、前記裏面側保護部材の酸素透過度よりも低い、太陽電池モジュール。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面側充填材層における酸化抑制剤の含有率が、前記受光面側充填材層における酸化抑制剤の含有率の2倍以上である、太陽電池モジュール。
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