WO2015194146A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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back surface
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polymer layer
intermediate member
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直人 今田
祐 石黒
朗通 前川
大裕 岩田
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • the solar cell module Since a solar cell module including a plurality of solar cell elements is assumed to be installed outdoors, high heat resistance and high moisture resistance are required. In order to ensure high heat resistance and high moisture resistance, the solar cell module employs a structure in which a plurality of solar cell elements are enclosed with a substrate and a filler.
  • Patent Document 1 discloses a solar cell module in which a front-side filler layer is disposed between a transparent front substrate and a solar cell element, and a back-side filler layer is disposed between a back surface protective sheet and the solar cell element. A structure is disclosed. Both the front-side filler layer and the back-side filler layer are made of polyethylene and a polyolefin-based filler that is a polyethylene polymer. The polyolefin-based filler is a material that can suppress corrosion of the solar cell element in that acetic acid is not generated by hydrolysis. According to the solar cell module disclosed in Patent Document 1, by adjusting the filler to a low density, crystallization of polyethylene can be prevented even when there is a temperature change due to a hot spot phenomenon or the like. It becomes possible to suppress cloudiness.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solar cell module capable of suppressing corrosion of a solar cell element and preventing swelling and peeling.
  • a solar cell module includes a plurality of solar cell elements, and a surface filling member including a first polyolefin-based material disposed on the surface side of the plurality of solar cell elements,
  • the back surface filling member including the second polyolefin-based material disposed on the back surface side of the plurality of solar cell elements, and disposed between the front surface filling member and the back surface filling member, and the front surface filling member and the back surface filling.
  • An intermediate that is in contact with a member and includes a polymer material having a higher polarity than the first polyolefin material and the second polyolefin material, or having a higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material.
  • a surface protection member disposed so as to sandwich the surface filling member between the member and the plurality of solar cell elements, and the back surface by the plurality of solar cell elements. Hama and a placed back protective member so as to sandwich the member.
  • the solar cell module according to the present invention it is possible to suppress the corrosion of the solar cell element and to prevent swelling and peeling.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solar cell module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the solar cell element according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of solar cell elements according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a structural cross-sectional view in the column direction of the solar cell module according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a structural cross-sectional view in the row direction of the solar cell module according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 1 of the embodiment.
  • FIG. 6B is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 2 of the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solar cell module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the solar cell element according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of solar cell elements according to the embodiment.
  • FIG. 6C is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 3 of the embodiment.
  • FIG. 7A is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 4 of the embodiment.
  • FIG. 7B is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 5 of the embodiment.
  • FIG. 8A is a structural cross-sectional view of an intermediate member and a solar cell element according to Modification 6 of the embodiment.
  • FIG. 8B is a structural cross-sectional view of an intermediate member and a solar cell element according to Modification 7 of the embodiment.
  • the “front surface” of a solar cell element means a surface that allows more light to enter the interior than the “back surface” that is the opposite surface (over 50% to 100% light is the surface). And the case where no light enters the interior from the “back surface” side.
  • the “surface” of the solar cell module means a surface on which light on the side facing the “surface” of the solar cell element can be incident, and the “back surface” means a surface on the opposite side.
  • descriptions such as “providing the second member on the first member” do not intend only when the first and second members are provided in direct contact unless specifically limited. That is, this description includes a case where another member exists between the first and second members.
  • the description of “substantially **” is intended to include not only exactly the same, but also those that are recognized as being substantially the same, with “substantially identical” as an example.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a solar cell module according to an embodiment.
  • the solar cell module 1 shown in the figure includes a plurality of solar cell elements 11, a tab wiring 20, a cross wiring 30, an intermediate member 40, and a frame body 50.
  • the solar cell module 1 further includes a surface filling member, a back surface filling member, a surface protection member, and a back surface protection member.
  • the solar cell elements 11 are flat-plate photovoltaic elements that are arranged in a matrix on a plane and generate power by light irradiation.
  • the tab wiring 20 is a wiring member that electrically connects the solar cell elements 11 adjacent in the column direction.
  • the cross wiring 30 is a wiring member for connecting the solar cell strings.
  • the solar cell string is an aggregate of a plurality of solar cell elements 11 arranged in the column direction and connected by the tab wiring 20.
  • the frame body 50 is an outer frame member that covers the outer periphery of a panel in which a plurality of solar cell elements 11 are two-dimensionally arranged.
  • the intermediate member 40 is disposed between the solar cell elements 11 adjacent to each other in the row direction and in a region between the solar cell string and the frame body 50.
  • the intermediate member 40, the surface filling member, the back surface filling member, the surface protection member, and the back surface protection member will be described in detail with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a plan view of the solar cell element according to the embodiment.
  • the solar cell element 11 has a substantially square shape in plan view.
  • a plurality of striped bus bar electrodes 112 are formed in parallel to each other, and a plurality of striped finger electrodes 111 are formed in parallel to each other so as to be orthogonal to the bus bar electrodes 112. Yes.
  • the bus bar electrode 112 and the finger electrode 111 constitute a collector electrode 110.
  • the collector electrode 110 is formed of, for example, a conductive paste containing conductive particles such as Ag (silver).
  • the line width of the bus bar electrode 112 is, for example, 1.5 mm
  • the line width of the finger electrode 111 is, for example, 100 ⁇ m
  • the pitch of the finger electrodes 111 is, for example, 2 mm.
  • the tab wiring 20 is bonded on the bus bar electrode 112.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a laminated structure of solar cell elements according to the embodiment. 2 is a CC cross-sectional view of the solar cell element 11 in FIG.
  • an i-type amorphous silicon film 121 and a p-type amorphous silicon film 122 are formed in this order on the main surface of an n-type single crystal silicon wafer 101.
  • the n-type single crystal silicon wafer 101, the i-type amorphous silicon film 121, and the p-type amorphous silicon film 122 form a photoelectric conversion layer, and the n-type single crystal silicon wafer 101 serves as a main power generation layer.
  • the light receiving surface electrode 102 is formed on the p-type amorphous silicon film 122.
  • a collecting electrode 110 including a plurality of bus bar electrodes 112 and a plurality of finger electrodes 111 is formed on the light receiving surface electrode 102.
  • FIG. 3 only the finger electrode 111 of the collector electrode 110 is shown.
  • an i-type amorphous silicon film 123 and an n-type amorphous silicon film 124 are formed in this order on the back surface of the n-type single crystal silicon wafer 101. Further, a light receiving surface electrode 103 is formed on the n-type amorphous silicon film 124, and a collecting electrode 110 including a plurality of bus bar electrodes 112 and a plurality of finger electrodes 111 is formed on the light receiving surface electrode 103.
  • the p-type amorphous silicon layer 122 is formed on the back surface side of the n-type single crystal silicon wafer 101 and the n-type amorphous silicon layer 124 is formed on the light-receiving surface side of the n-type single crystal silicon wafer 101, respectively. Good.
  • the collector electrode 110 can be formed by a printing method such as screen printing using a thermosetting resin-type conductive paste using a resin material as a binder and conductive particles such as silver particles as a filler, for example. .
  • the solar cell element 11 is provided between the n-type single crystal silicon wafer 101 and the p-type amorphous silicon film 122 or the n-type amorphous silicon film 124 in order to improve the pn junction characteristics.
  • the i-type amorphous silicon film 121 is provided.
  • the light-receiving surface electrode 102 on the front surface side and the light-receiving surface electrode 103 on the back surface side of the n-type single crystal silicon wafer 101 are light-receiving surfaces. Carriers generated in the n-type single crystal silicon wafer 101 diffuse as photocurrents to the light-receiving surface electrodes 102 and 103 on the front surface side and the back surface side, and are collected by the collector electrode 110.
  • the light receiving surface electrodes 102 and 103 are transparent electrodes made of, for example, ITO (indium tin oxide), SnO 2 (tin oxide), ZnO (zinc oxide), or the like.
  • ITO indium tin oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • the light receiving surface electrode 103 on the back surface side may be a metal electrode that is not transparent.
  • an electrode formed on the entire surface of the light receiving surface electrode 103 may be used instead of the collector electrode 110.
  • FIG. 4 is a structural cross-sectional view in the column direction of the solar cell module according to the embodiment
  • FIG. 5 is a structural cross-sectional view in the row direction of the solar cell module according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in the plan view of FIG.
  • tab wirings 20 are arranged on the front surface and the back surface of the solar cell element 11.
  • the tab wiring 20 disposed on the surface of one solar cell element 11 is also disposed on the back surface of the other solar cell element 11. More specifically, the lower surface of one end of the tab wiring 20 is joined to a bus bar electrode 112 (not shown) on the surface side of one solar cell element 11. Further, the upper surface of the other end portion of the tab wiring 20 is joined to a bus bar electrode 112 (not shown) on the back surface side of the other solar cell element 11.
  • the solar cell string composed of a plurality of solar cell elements 11 arranged in the column direction has a configuration in which the plurality of solar cell elements 11 are connected in series in the column direction.
  • the tab wiring 20 and the bus bar electrode 112 are joined by, for example, a resin adhesive. That is, the tab wiring 20 is connected to the solar cell element 11 through the resin adhesive.
  • the resin adhesive is preferably cured at a temperature lower than the melting point of the eutectic solder, that is, about 200 ° C. or lower.
  • the resin adhesive include a two-component reaction adhesive in which a curing agent is mixed with an epoxy resin, an acrylic resin, or a urethane resin, in addition to a thermosetting resin adhesive such as an acrylic resin or a highly flexible polyurethane type. Etc. can be used.
  • the resin adhesive may contain a plurality of conductive particles. As such particles, nickel, nickel with gold coating, or the like can be used.
  • a conductive material such as a solder coated copper foil can be used.
  • a surface protection member 80 is disposed on the front surface side of the plurality of solar cell elements 11, and a back surface protection member 90 is disposed on the back surface side.
  • the surface filling member 60 is arrange
  • a member 70 is disposed. The front surface protection member 80 and the back surface protection member 90 are fixed by a front surface filling member 60 and a back surface filling member 70, respectively.
  • the surface filling member 60 is disposed on the front surface side of the plurality of solar cell elements 11, and the back surface filling member 70 is on the back surface side of the plurality of solar cell elements 11, and a plurality of solar cells are combined with the surface filling member 60. It arrange
  • the surface protection member 80 is a member that protects the inside of the solar cell module 1 from wind and rain, external impact, fire, and the like, and ensures long-term reliability of the solar cell module 1 in outdoor exposure. From this point of view, the surface protection member 80 may be made of, for example, glass having translucency and water shielding properties, a resin member having light translucency and water shielding properties such as film or plate.
  • the back surface protection member 90 is a member that protects the back surface of the solar cell module 1 from the external environment, and has, for example, a resin film such as PET (Polyethylene Terephthalate) or a structure in which an Al foil is sandwiched between resin films. A laminated film or the like can be used.
  • the front surface filling member 60 is a filler filled in the space between the plurality of solar cell elements 11 and the surface protection member 80, and the back surface filling member 70 is formed between the plurality of solar cell elements 11 and the back surface protection member 90. It is a filler filled in the space between.
  • the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 have a sealing function for blocking the solar cell element 11 from the external environment. With the arrangement of the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70, it is possible to ensure high heat resistance and high moisture resistance of the solar cell module 1 that is assumed to be installed outdoors.
  • the surface filling member 60 is mainly composed of a first polyolefin material which is a polyolefin filler.
  • the back surface filling member 70 is mainly composed of a second polyolefin material which is a polyolefin based filler.
  • the polyolefin filler include polyethylene (polyethylene), polypropylene (polypropylene), and a polymer of polyethylene and polypropylene.
  • acetic acid due to hydrolysis is not generated, and corrosion of the solar cell element 11 due to acetic acid can be suppressed.
  • white particles such as titanium oxide are contained in the back surface filling member 70 in order to improve the output by utilizing reflection of light from the back surface filling member 70.
  • the adhesive force at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 is easily reduced compared to the case where the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 are the same. Is likely to occur. Therefore, when the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 are different, it is particularly preferable to provide the intermediate member 40 at the interface between them.
  • a frame 50 made of, for example, Al is attached via an adhesive so as to surround the surface protection member 80, the back surface protection member 90, the surface filling member 60, the back surface filling member 70, and the intermediate member 40.
  • solar cell module 1 is a region where solar cell element 11 is not arranged in a plan view, and includes surface filling member 60 and back surface filling member 70 in a cross-sectional view.
  • An intermediate member 40 is provided at the boundary portion.
  • the intermediate member 40 is sandwiched between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70, and is disposed outside the region where the solar cell element 11 is disposed in a plan view.
  • the intermediate member 40 is mainly composed of a polymer material having a higher polarity than the first polyolefin material and the second polyolefin material.
  • the intermediate member 40 is mainly composed of a polymer material having higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material.
  • the intermediate member 40 has a material that can absorb more water, which is a polar molecule, than the first polyolefin material and the second polyolefin material.
  • a water absorption is mentioned as one of the physical quantities which judge the level of water absorption.
  • the intermediate member 40 has, at least one of ethylene vinyl acetate (EVA) and polyethylene terephthalate is mentioned.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the polymer material that the intermediate member 40 has include polymer materials having a hydrophilic group such as polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, and polyvinyl acetate.
  • the above-described “polarity” can be evaluated by, for example, an SP value (Solubility Parameter) that is a solubility parameter that is a measure of the solubility of the two-component solution. From the evaluation of the solubility parameter, it can be determined that the solubility of the two components is higher as the difference between the SP values of the two components is smaller. If this is applied to the present embodiment, it can be determined that a material having an SP value closer to the SP value of water is more likely to dissolve water. From this point of view, the polymer material of the intermediate member 40 is more polar than the first polyolefin material and the second polyolefin material. The SP value of the polymer material is the first polyolefin material and the second polyolefin.
  • SP value of the polymer material is the first polyolefin material and the second polyolefin.
  • the SP value of water which is a polar substance
  • the SP value of the system material is closer to the SP value of the system material.
  • the first polyolefin material and the second polyolefin material are polyethylene and the polymer material of the intermediate member 40 is polyethylene terephthalate.
  • the SP value (theoretical value) of water is 23.4
  • the SP value of polyethylene is 7.9
  • the SP value of polyethylene terephthalate is 10.7. That is, the difference in SP value between water and polyethylene is 15.5, whereas the difference in SP value between water and polyethylene terephthalate is 12.7.
  • the SP value (10.7) of polyethylene terephthalate is closer to the SP value (23.4) of water than the SP value (7.9) of polyethylene. Therefore, it is determined that polyethylene terephthalate has a higher polarity than polyethylene.
  • the surface between the surface filling member 60 and the back surface filling member 70 can be obtained even if the inherent moisture is vaporized due to a rapid temperature change.
  • the intermediate member 40 disposed in contact with the filling member 60 and the back surface filling member 70 absorbs the vaporized water. Thereby, the intermediate member 40 does not expand in volume, and it becomes possible to suppress the expansion (volume expansion) and the generation of bubbles at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70.
  • the intermediate member 40 is installed in at least a part between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 corresponding to the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 configured when the intermediate member 40 is not installed. It is preferable that it is installed between the areas corresponding to almost the entire area of the interface.
  • the priority of the installation position of the intermediate member 40 is (1) installation between solar cell strings, (2) installation between solar cell elements 11, and (3) arrangement on the outer periphery of the solar cell element 11.
  • the intermediate member 40 was set as the structure arrange
  • the intermediate member 40 according to the present embodiment is a member mainly composed of a polymer material having a higher polarity or higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material. Furthermore, it is a region where the solar cell element 11 is not disposed in plan view, and is disposed at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70. That is, the intermediate member 40 may have a structure that satisfies these materials and arrangement.
  • it is desirable that the intermediate member according to the present embodiment not only has excellent water absorption and hygroscopicity as described above, but also has a light diffusion and light reflection function.
  • modifications 1 to 7 show a configuration in which the intermediate member according to the present embodiment further has a light diffusion and light reflection function.
  • FIG. 6A is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 1 of the embodiment. 6A and FIGS. 6B to 8B described below show cross-sectional views when the intermediate member disposed between the solar cell elements 11 adjacent in the row direction is cut in the row direction.
  • the intermediate member 40A shown in FIG. 6A includes a first polymer layer 41, a second polymer layer 42, and a metal layer 43.
  • the first polymer layer 41 has a bottom surface that is in contact with the back surface filling member 70, and is mainly composed of a polymer material having higher polarity or higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material. It is a member.
  • ethylene vinyl acetate (EVA) is suitable as the polymer material that the first polymer layer 41 has.
  • the second polymer layer 42 is a member that is formed on the surface of the first polymer layer 41 and has as a main component a polymer material that is harder than the polymer material that the first polymer layer 41 has.
  • the second polymer layer 42 has a plurality of irregularities.
  • a hard polymer material as the material of the second polymer layer 42, the controllability of the surface processing of the second polymer layer 42 is improved, and the accuracy of the uneven shape can be increased.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the metal layer 43 is a metal member formed on the surface of the second polymer layer 42, and the surface not in contact with the second polymer layer 42 is in contact with the surface filling member 60.
  • the metal layer 43 is preferably made of Al having a high reflectance with respect to light, for example.
  • the metal layer 43 has a plurality of irregularities. Thereby, light incident from the surface side is reflected in multiple directions on the surface of the metal layer 43. That is, the intermediate member 40A has a light diffusion and light reflection function. Therefore, since light that does not directly enter the solar cell element 11 can be redistributed to the solar cell element 11, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module.
  • the intermediate member 40 ⁇ / b> A absorbs the evaporated water by the first polymer layer 41. Accordingly, the intermediate member 40A does not expand in volume, and it is possible to suppress the expansion (volume expansion) and the generation of bubbles at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70. Therefore, it becomes possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module, in addition to preventing corrosion of the solar cell element 11 and suppressing swelling and peeling.
  • FIG. 6B is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 2 of the embodiment.
  • the intermediate member 40B shown in the figure is the same as the intermediate member 40A according to the modified example 1 in that the first polymer layer 41, the second polymer layer 42, and the metal layer 43 are provided.
  • the stacking relationship (order) is different.
  • the description of the same points as those of the first modification will be omitted, and only differences from the configuration will be described.
  • the second polymer layer 42 is a member whose bottom is in contact with the back surface filling member 70 and whose main component is a polymer material that is harder than the polymer material that the first polymer layer 41 has.
  • the metal layer 43 is a metal member formed on the surface of the second polymer layer 42.
  • the first polymer layer 41 is formed on the surface of the metal layer 43 and is a member mainly composed of a polymer material having a higher polarity or higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material. It is.
  • the metal layer 43 has a plurality of irregularities.
  • the intermediate member 40B has a light diffusion and light reflection function. Therefore, since light that is not directly incident on the solar cell element 11 can be redistributed to the solar cell element 11, the photoelectric conversion efficiency as the solar cell module 1 can be improved.
  • the intermediate member 40 ⁇ / b> B absorbs vaporized water by the first polymer layer 41. Accordingly, the intermediate member 40B does not expand in volume, and it is possible to suppress the expansion (volume expansion) and the generation of bubbles at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70. Therefore, it becomes possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module, in addition to preventing corrosion of the solar cell element 11 and suppressing swelling and peeling.
  • FIG. 6C is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 3 of the embodiment.
  • the intermediate member 40 ⁇ / b> C shown in the figure is the same as the intermediate member 40 ⁇ / b> B according to Modification 2 in that the first polymer layer 41, the second polymer layer 42, and the metal layer 43 are provided.
  • the formation range of the first polymer layer 41 is different.
  • the description of the same points as those of the modified example 2 will be omitted, and only differences from the configuration will be described.
  • the second polymer layer 42 is a member whose bottom is in contact with the first polymer layer 41 and whose main component is a polymer material that is harder than the polymer material that the first polymer layer 41 has.
  • the metal layer 43 is a metal member formed on the surface of the second polymer layer 42.
  • the first polymer layer 41 is formed so as to cover the second polymer layer 42 and the metal layer 43, and has a higher polarity or higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material. It is a member mainly composed of materials.
  • the metal layer 43 has a plurality of irregularities.
  • the intermediate member 40C has a light diffusion and light reflection function. Therefore, since light that does not directly enter the solar cell element 11 can be redistributed to the solar cell element 11, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module.
  • the intermediate member 40 ⁇ / b> C absorbs vaporized water by the first polymer layer 41. Accordingly, the intermediate member 40C does not expand in volume, and it is possible to suppress the expansion (volume expansion) and the generation of bubbles at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70. Therefore, it becomes possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module, in addition to preventing corrosion of the solar cell element 11 and suppressing swelling and peeling.
  • the intermediate member 40C has a structure in which the metal layer 43 is covered with the first polymer layer 41, the same polarity of the solar cell elements 11 adjacent to each other with the intermediate member 40C interposed therebetween is interposed between the metal layer 43. Can be prevented from short-circuiting.
  • the same polarity of the adjacent solar cell elements 11 is short-circuited by limiting the formation region of the metal layer 43. The possibility of doing so can be eliminated.
  • FIG. 7A is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 4 of the embodiment.
  • the intermediate member 40D shown in the figure is the same as the intermediate member 40A according to the modified example 1 in that the first polymer layer 41, the second polymer layer 42, and the metal layer 43 are provided. Only the formation range of the metal layer 43 is different.
  • the description of the same points as those of the first modification will be omitted, and only differences from the configuration will be described.
  • the metal layer 43 is a metal member formed on the surface of the second polymer layer 42.
  • the metal layer 43 is not formed up to the end surface of the second polymer layer 42. That is, the second polymer layer 42 has an end surface on which the metal layer 43 is not formed. Thereby, it can prevent that the same polarity of the solar cell element 11 adjacent on both sides of intermediate member 40D short-circuits via the metal layer 43.
  • FIG. 7B is a structural cross-sectional view of an intermediate member according to Modification 5 of the embodiment.
  • the intermediate member 40E shown in the figure is the same as the intermediate member 40B according to the modified example 2 in that the first polymer layer 41, the second polymer layer 42, and the metal layer 43 are provided. Only the formation range of the metal layer 43 is different.
  • the description of the same points as those of the modified example 2 will be omitted, and only differences from the configuration will be described.
  • the metal layer 43 is a metal member formed on the surface of the second polymer layer 42.
  • the metal layer 43 is not formed up to the end surface of the second polymer layer 42. That is, the second polymer layer 42 has an end surface on which the metal layer 43 is not formed. Thereby, it can prevent that the same polarity of the solar cell element 11 adjacent on both sides of the intermediate member 40E short-circuits via the metal layer 43.
  • the metal layer 43 and the second polymer layer 42 shown in FIGS. 6A, 6B, 6C, 7A, and 7B have regular irregular shapes, but the irregular shapes are random. It may be a shape.
  • the surface of the 2nd polymer layer 42 shown by FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 6C, FIG. 7A, and FIG. 7B has uneven
  • the 2nd polymer layer 42 The surface may be flat and the metal layer 43 may have a concavo-convex shape only. In this case, what is necessary is just to adjust the thickness of the metal layer 43 according to required uneven
  • the intermediate member shown by FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 6C, FIG. 7A, and FIG. 7B is the structure provided with the metal layer 43, it is not restricted to this, It is the structure in which the metal layer 43 is not formed. There may be. Even with this configuration, it is possible to have a light diffusion function.
  • the intermediate member shown in FIGS. 6A, 6B, 6C, 7A, and 7B may have a configuration without an uneven shape.
  • the surface of the metal layer 43 is preferably roughened. This makes it possible to have a light diffusion function.
  • FIG. 8A is a structural cross-sectional view of an intermediate member and a solar cell element according to Modification 6 of the embodiment.
  • FIG. 8B is a structural cross-sectional view of the intermediate member and the solar cell element according to Modification 7 of the embodiment. 8A and 8B show cross sections of two adjacent solar cell elements 11 and intermediate members 45 and 46 disposed between them.
  • the intermediate member 45 shown in FIG. 8A has a shape in which the area of the front surface and the back surface is larger than the area of the cross section parallel to the front surface and the back surface in the central portion between the front surface and the back surface. With this shape, the intermediate member 45 can be prevented from shifting in the vertical direction in the step of arranging the intermediate member.
  • the intermediate member 46 shown in FIG. 8B has a front surface wider than the back surface, a front surface width greater than the distance between two adjacent solar cell elements 11, and a back surface width between the two adjacent solar cell elements 11. It has a smaller shape. That is, the cross-sectional shape of the intermediate member 46 cut in the row direction has a substantially trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base. With this shape, it is possible to suppress the intermediate member 46 from falling downward in the step of arranging the intermediate member.
  • the intermediate member 45 according to Modification 6 and the intermediate member 46 according to Modification 7 it is not necessary to bond the intermediate member to the adjacent solar cell elements 11 using an adhesive or the like. Therefore, it becomes possible to manufacture a solar cell module having an intermediate member arranged with high accuracy at low cost.
  • the intermediate member 45 shown in FIG. 8A has a plurality of uneven shapes on the surface
  • the intermediate member 46 shown in FIG. 8B has a plurality of uneven shapes on the back surface.
  • the intermediate members 45 and 46 have a light diffusion and light reflection function.
  • the laminated structure of the intermediate members according to the modified examples 1 to 5 is applied.
  • intermediate members 45 and 46 may have a structure not having a plurality of uneven shapes as a structure not having a light diffusion function.
  • the solar cell module 1 includes a plurality of solar cell elements 11, a surface filling member 60 including a first polyolefin-based material, disposed on the surface side of the plurality of solar cell elements 11, and a plurality of solar cells.
  • the back surface filling member 70 including the second polyolefin-based material disposed on the back surface side of the battery element 11 is disposed at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70, and the solar cell element 11 is disposed in plan view.
  • An intermediate member that is disposed outside the region and includes a polymer material having a higher polarity than the first polyolefin material and the second polyolefin material, or having a higher water absorption than the first polyolefin material and the second polyolefin material. 40 and the plurality of solar cell elements 11, the surface protection member 80 disposed so as to sandwich the surface filling member 60, and the plurality of solar cell elements 11 Hama and a back surface protective member 90 disposed so as to sandwich the member 70.
  • the intermediate member 40 disposed at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70 absorbs the vaporized water.
  • the intermediate member 40 does not expand in volume, and it becomes possible to suppress the expansion (volume expansion) and the generation of bubbles at the interface between the front surface filling member 60 and the back surface filling member 70. Therefore, corrosion of the solar cell element 11 is prevented by the surface filling member 60 having the first polyolefin-based material as the main component and the back surface filling member 70 having the second polyolefin-based material as the main component, and the intermediate member 40 swells and It becomes possible to suppress peeling.
  • a plurality of irregularities may be formed on the surface of the intermediate member.
  • the light incident from the surface side diffuses on the surface of the intermediate member. Therefore, since light that does not directly enter the solar cell element 11 can be redistributed to the solar cell element 11, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the entire solar cell module.
  • the intermediate member includes a first polymer layer 41 mainly composed of a polymer material, a second polymer layer 42 mainly composed of a polymer material harder than the polymer material, A metal layer 43 formed on the surface of the polymer layer 42 may be provided.
  • the second polymer layer 42 and the metal layer 43 may have a plurality of irregularities.
  • the second polymer layer 42 may be formed on the first polymer layer 41.
  • the first polymer layer 41 may be formed on the metal layer 43.
  • the first polymer layer 41 may be formed so as to cover the metal layer 43 and the second polymer layer 42.
  • the polymer material that is the main component of the first polymer layer 41 may be ethylene vinyl acetate
  • the polymer material that is the main component of the second polymer layer 42 may be polyethylene terephthalate.
  • the solar cell element 11 only needs to have a function as a photovoltaic power, and is not limited to the structure of the solar cell element.
  • a light diffusing member may be formed on the tab wiring 20 and the cross wiring 30 so as to cover the upper surfaces of the tab wiring 20 and the cross wiring 30.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, or a form obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art. Forms are also included in the present invention.

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Abstract

 太陽電池モジュール(1)は、複数の太陽電池素子(11)と、複数の太陽電池素子(11)の表面側に配置された、第1ポリオレフィン系材料を含む表面充填部材(60)と、複数の太陽電池素子(11)の裏面側に配置された、第2ポリオレフィン系材料を含む裏面充填部材(70)と、表面充填部材(60)と裏面充填部材(70)との間に配置され、表面充填部材(60)及び裏面充填部材(70)と接し、第1及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または吸水性の高い高分子材料を含む中間部材(40)と、複数の太陽電池素子(11)とで表面充填部材(60)を挟むように配置された表面保護部材(80)と、複数の太陽電池素子(11)とで裏面充填部材(70)を挟むように配置された裏面保護部材(90)とを備える。

Description

太陽電池モジュール
 本発明は、太陽電池モジュールに関する。
 複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールは、屋外設置が想定されるため、高耐熱性及び高耐湿性が要求される。高耐熱性及び高耐湿性を確保すべく、上記太陽電池モジュールには、複数の太陽電池素子を基板及び充填材で封入した構造が採用されている。
 特許文献1には、透明前面基板と太陽電池素子との間に表側充填材層が配置され、裏面保護シートと太陽電池素子との間に裏側充填材層が配置された太陽電池モジュールの封止構造が開示されている。上記表側充填材層及び裏側充填材層は、共に、ポリエチレン及びポリエチレン重合体であるポリオレフィン系の充填材で構成されている。ポリオレフィン系の充填材は、加水分解による酢酸を発生させないという点で、太陽電池素子の腐食を抑制できる材料である。特許文献1に開示された太陽電池モジュールによれば、上記充填材を低密度に調整することにより、ホットスポット現象などで温度変化があった場合でも、ポリエチレンの結晶化を防止でき、充填材の白濁を抑制することが可能となる。
特開2007-150069号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された太陽電池モジュールでは、水分を含んだ状態でホットスポット等により急激な温度変化が起こると、水分が気化し、特に表側充填材層と裏側充填材層との界面で膨れ(体積膨張)及び気泡が発生する。また、膨れ及び気泡により、上記界面での剥がれが発生する。
 そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、太陽電池素子の腐食を抑制し、かつ、膨れや剥がれを防止することが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子と、前記複数の太陽電池素子の表面側に配置された、第1ポリオレフィン系材料を含む表面充填部材と、前記複数の太陽電池素子の裏面側に配置された、第2ポリオレフィン系材料を含む裏面充填部材と、前記表面充填部材と前記裏面充填部材との間に配置され、前記表面充填部材及び前記裏面充填部材と接し、前記第1ポリオレフィン系材料及び前記第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、前記第1ポリオレフィン系材料及び前記第2ポリオレフィン系材料よりも吸水性の高い高分子材料を含む中間部材と、前記複数の太陽電池素子とで前記表面充填部材を挟むように配置された表面保護部材と、前記複数の太陽電池素子とで前記裏面充填部材を挟むように配置された裏面保護部材とを備える。
 本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子の腐食を抑制し、かつ、膨れや剥がれを防止することが可能となる。
図1は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。 図2は、実施の形態に係る太陽電池素子の平面図である。 図3は、実施の形態に係る太陽電池素子の積層構造を表す断面図である。 図4は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図である。 図5は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの行方向における構造断面図である。 図6Aは、実施の形態の変形例1に係る中間部材の構造断面図である。 図6Bは、実施の形態の変形例2に係る中間部材の構造断面図である。 図6Cは、実施の形態の変形例3に係る中間部材の構造断面図である。 図7Aは、実施の形態の変形例4に係る中間部材の構造断面図である。 図7Bは、実施の形態の変形例5に係る中間部材の構造断面図である。 図8Aは、実施の形態の変形例6に係る中間部材及び太陽電池素子の構造断面図である。 図8Bは、実施の形態の変形例7に係る中間部材及び太陽電池素子の構造断面図である。
 以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
 本明細書において、太陽電池素子の「表面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く内部へ入射可能な面を意味(50%超過~100%の光が表面から内部に入射する)し、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また太陽電池モジュールの「表面」とは、太陽電池素子の「表面」と対向する側の光が入射可能な面を意味し、「裏面」とはその反対側の面を意味する。また、「第1の部材上に第2の部材を設ける」等の記載は、特に限定を付さない限り、第1及び第2の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第1及び第2の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。また、「略**」との記載は、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。
 (実施の形態)
 [1.太陽電池モジュールの基本構成]
 本実施の形態に係る太陽電池モジュールの基本構成の一例について、図1を用いて説明する。
 図1は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの概観平面図である。同図に示された太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池素子11と、タブ配線20と、わたり配線30と、中間部材40と、枠体50とを備える。なお、図1には示していないが、太陽電池モジュール1は、さらに、表面充填部材と、裏面充填部材と、表面保護部材と、裏面保護部材とを備える。
 太陽電池素子11は、平面上に行列状に配置され、光照射により電力を発生する平板状の光起電力素子である。
 タブ配線20は、列方向に隣接する太陽電池素子11を電気的に接続する配線部材である。
 わたり配線30は、太陽電池ストリングどうしを接続する配線部材である。なお、太陽電池ストリングとは、列方向に配置されタブ配線20により接続された複数の太陽電池素子11の集合体である。
 枠体50は、複数の太陽電池素子11が2次元配列されたパネルの外周部を覆う外枠部材である。
 中間部材40は、行方向に隣接する太陽電池素子11の間、及び太陽電池ストリングと枠体50との間の領域に配置されている。中間部材40、表面充填部材、裏面充填部材、表面保護部材、及び裏面保護部材については、後述する図4及び図5にて詳細に説明する。
 [2.太陽電池素子の構造]
 太陽電池モジュール1の主たる構成要素である太陽電池素子11の構造について説明する。
 図2は、実施の形態に係る太陽電池素子の平面図である。同図に示すように、太陽電池素子11は、平面視において略正方形状である。また、太陽電池素子11の表面上には、ストライプ状の複数のバスバー電極112が互いに平行に形成され、バスバー電極112と直交するようにストライプ状の複数のフィンガー電極111が互いに平行に形成されている。バスバー電極112及びフィンガー電極111は、集電極110を構成する。集電極110は、例えば、Ag(銀)等の導電性粒子を含む導電性ペーストにより形成される。なお、バスバー電極112の線幅は、例えば、1.5mmであり、フィンガー電極111の線幅は、例えば、100μmであり、フィンガー電極111のピッチは、例えば、2mmである。また、バスバー電極112の上には、タブ配線20が接合されている。
 図3は、実施の形態に係る太陽電池素子の積層構造を表す断面図である。なお、同図は、図2における太陽電池素子11のC-C断面図である。図3に示すように、n型単結晶シリコンウエハ101の主面上にi型非晶質シリコン膜121及びp型非晶質シリコン膜122が、この順で形成されている。n型単結晶シリコンウエハ101、i型非晶質シリコン膜121及びp型非晶質シリコン膜122は、光電変換層を形成し、n型単結晶シリコンウエハ101が主たる発電層となる。さらに、p型非晶質シリコン膜122上に、受光面電極102が形成されている。図2に示したように、受光面電極102上には、複数のバスバー電極112及び複数のフィンガー電極111からなる集電極110が形成されている。なお、図3では、集電極110のうち、フィンガー電極111のみが示されている。
 また、n型単結晶シリコンウエハ101の裏面には、i型非晶質シリコン膜123及びn型非晶質シリコン膜124が、この順で形成されている。さらに、n型非晶質シリコン膜124上に、受光面電極103が形成され、受光面電極103上に、複数のバスバー電極112及び複数のフィンガー電極111からなる集電極110が形成されている。
 なお、p型非晶質シリコン層122がn型単結晶シリコンウエハ101の裏面側に、n型非晶質シリコン層124がn型単結晶シリコンウエハ101の受光面側にそれぞれ形成されていてもよい。
 集電極110は、例えば、樹脂材料をバインダとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした熱硬化型である樹脂型導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷などの印刷法により形成することができる。
 本実施の形態に係る太陽電池素子11は、pn接合特性を改善するために、n型単結晶シリコンウエハ101とp型非晶質シリコン膜122又はn型非晶質シリコン膜124との間に、i型非晶質シリコン膜121を設けた構造を有している。
 本実施の形態に係る太陽電池素子11では、n型単結晶シリコンウエハ101の表面側の受光面電極102及び裏面側の受光面電極103がそれぞれ受光面となる。n型単結晶シリコンウエハ101において発生したキャリアは、光電流として表面側及び裏面側の受光面電極102及び103に拡散し、集電極110で収集される。
 受光面電極102及び103は、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)、SnO(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)等からなる透明電極である。なお、表面側の受光面電極102側のみから光を入射させる場合には、裏面側の受光面電極103は、透明でない金属電極であってもよい。
 なお、裏面側の集電極としては、集電極110の代わりに受光面電極103上の全面に形成された電極を用いてもよい。
 [3.太陽電池モジュールの構造]
 本実施の形態に係る太陽電池モジュール1の構造について、要部特徴を中心に説明する。
 図4は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの列方向における構造断面図であり、図5は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの行方向における構造断面図である。具体的には、図4は図1の平面図のA-A断面図であり、図5は図1の平面図のB-B断面図である。
 図4に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール1では、太陽電池素子11の表面及び裏面にタブ配線20が配置されている。列方向に隣接する2つの太陽電池素子11において、一方の太陽電池素子11の表面に配置されたタブ配線20は、他方の太陽電池素子11の裏面にも配置される。より具体的には、タブ配線20の一端部の下面は、一方の太陽電池素子11の表面側のバスバー電極112(図示せず)に接合される。また、タブ配線20の他端部の上面は、他方の太陽電池素子11の裏面側のバスバー電極112(図示せず)に接合される。これにより、列方向に配置された複数の太陽電池素子11からなる太陽電池ストリングは、当該複数の太陽電池素子11が列方向に直列接続された構成となっている。
 ここで、タブ配線20とバスバー電極112とは、例えば、樹脂接着剤により接合される。つまり、タブ配線20は、樹脂接着剤を介して太陽電池素子11に接続される。樹脂接着剤は、共晶半田の融点以下、即ち、約200℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤としては、例えば、アクリル樹脂、柔軟性の高いポリウレタン系などの熱硬化性樹脂接着剤の他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはウレタン樹脂に硬化剤を混合させた2液反応系接着剤などを用いることができる。また、樹脂接着剤には、導電性を有する複数の粒子が含まれていてもよい。このような粒子としては、ニッケル、金コート付きニッケルなどを用いることができる。
 なお、タブ配線20としては、例えば、はんだコート銅箔等の導電性材料を用いることができる。
 また、図4及び図5に示すように、複数の太陽電池素子11の表面側には表面保護部材80が配設され、裏面側には裏面保護部材90が配設されている。そして、複数の太陽電池素子11を含む面と表面保護部材80との間には表面充填部材60が配置され、複数の太陽電池素子11を含む面と裏面保護部材90との間には裏面充填部材70が配置されている。表面保護部材80及び裏面保護部材90は、それぞれ、表面充填部材60及び裏面充填部材70により固定されている。言い換えると、表面充填部材60は、複数の太陽電池素子11の表面側に配置され、裏面充填部材70は、複数の太陽電池素子11の裏面側であって、表面充填部材60とで複数の太陽電池素子11を挟むように配置されている。また、表面保護部材80は、複数の太陽電池素子11とで表面充填部材60を挟むように配置され、裏面保護部材90は、複数の太陽電池素子11とで裏面充填部材70を挟むように配置されている。
 表面保護部材80は、太陽電池モジュール1の内部を風雨や外部衝撃、火災などから保護し、太陽電池モジュール1の屋外暴露における長期信頼性を確保するための部材である。この観点から表面保護部材80は、例えば、透光性及び遮水性を有するガラス、フィルム状または板状の硬質の透光性及び遮水性を有する樹脂部材等を用いることができる。裏面保護部材90は、太陽電池モジュール1の裏面を外部環境から保護する部材であり、例えば、PET(Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂フィルム、または、Al箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
 表面充填部材60は、複数の太陽電池素子11と表面保護部材80との間の空間に充填された充填材であり、裏面充填部材70は、複数の太陽電池素子11と裏面保護部材90との間の空間に充填された充填材である。表面充填部材60及び裏面充填部材70は、太陽電池素子11を外部環境から遮断するための封止機能を有している。表面充填部材60及び裏面充填部材70の配置により、屋外設置が想定される太陽電池モジュール1の高耐熱性及び高耐湿性を確保することが可能となる。
 表面充填部材60は、ポリオレフィン系の充填材である第1ポリオレフィン系材料を主成分としている。裏面充填部材70は、ポリオレフィン系の充填材である第2ポリオレフィン系材料を主成分としている。ここで、ポリオレフィン系の充填材とは、例えば、ポリエチレン(Polyethylene)、ポリプロピレン(Polypropylene)、及びポリエチレンとポリプロピレンとの重合体などが挙げられる。
 表面充填部材60及び裏面充填部材70としてポリオレフィン系の充填材を適用することにより、加水分解による酢酸を発生させず、酢酸による太陽電池素子11の腐食を抑制することが可能となる。
 裏面充填部材70からの光の反射を利用して出力を向上させるために酸化チタン等の白色粒子を裏面充填部材70に含有させることが好ましい。この場合、表面充填部材60と裏面充填部材とが異なるため、表面充填部材60と裏面充填部材70とを同じにする場合に比べて、それらの界面での接着力が低下しやすく、膨れや気泡の発生が起こりやすい。そのため、表面充填部材60と裏面充填部材70とが異なる場合には、それらの界面に中間部材40を設けることが特に好ましい。
 表面保護部材80、裏面保護部材90、表面充填部材60、裏面充填部材70、及び中間部材40の周囲を取り囲むように、接着剤を介して、例えばAl製の枠体50が取り付けられている。
 本実施の形態に係る太陽電池モジュール1は、図5に示すように、平面視において太陽電池素子11が配置されていない領域であって、断面視における表面充填部材60と裏面充填部材70との境界部に、中間部材40を備えている。言い換えると、中間部材40は、表面充填部材60と裏面充填部材70とで挟まれ、平面視において太陽電池素子11が配置された領域以外に配置されている。
 中間部材40は、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い高分子材料を主成分としている。
 または、中間部材40は、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも吸水性の高い高分子材料を主成分としている。
 つまり、中間部材40は、極性分子である水を、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも多く吸収することが可能な材料を有している。なお、吸水性の高低を判定する物理量の一つとして、吸水率が挙げられる。
 なお、中間部材40が有する好適な高分子材料としては、エチレンビニルアセテート(EVA)及びポリエチレンテレフタレートの少なくとも一方が挙げられる。また、中間部材40が有する高分子材料としては、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体、及びポリビニルアセテート、等の親水性基を有する高分子材料が挙げられる。
 なお、上述した「極性」の高低については、例えば、2成分系溶液の溶解度の目安となる溶解パラメータであるSP値(Solubility Parameter)により評価することが可能である。上記溶解パラメータの評価により、2つの成分のSP値の差が小さいほど2成分の溶解度は高いと判定できる。これを本実施の形態に適用すれば、水のSP値に近いSP値を有する材料ほど、水が溶解し易いと判定できる。この観点から、中間部材40が有する高分子材料が第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性が高いとは、当該高分子材料のSP値が、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料のSP値よりも、極性物質である水のSP値に近いということである。ここで、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料がポリエチレンであり、中間部材40が有する高分子材料がポリエチレンテレフタレートである場合を例示する。この場合、水のSP値(理論値)が23.4であるのに対して、ポリエチレンのSP値は7.9であり、ポリエチレンテレフタレートのSP値は10.7である。つまり、水及びポリエチレンのSP値の差は15.5であるのに対して、水及びポリエチレンテレフタレートのSP値の差は12.7である。言い換えれば、ポリエチレンテレフタレートのSP値(10.7)は、ポリエチレンのSP値(7.9)よりも水のSP値(23.4)に近い。よって、ポリエチレンテレフタレートは、ポリエチレンよりも極性が高いと判定される。
 表面充填材層と裏面充填材層との間に上記中間部材が介在していない従来の太陽電池モジュールの構成では、急激な温度変化により、内在する水分が気化した場合、特に、表面充填材層と裏面充填材層との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡が発生してしまう。これにより、上記界面での剥がれや変形が生じてしまう恐れがある。
 これに対して、本実施の形態に係る太陽電池モジュール1によれば、急激な温度変化により、内在する水分が気化しても、表面充填部材60と裏面充填部材70との間であって表面充填部材60と裏面充填部材70に接して配置された中間部材40が、気化した水分を吸収する。これにより、中間部材40は体積膨張せず、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡の発生を抑制することが可能となる。よって、第1ポリオレフィン系材料を主成分とする表面充填部材60及び第2ポリオレフィン系材料を主成分とする裏面充填部材70により太陽電池素子11の腐食を防止し、かつ、中間部材40により、膨れや剥がれを抑制することが可能となる。
 なお、中間部材40は、中間部材40が設置されない場合に構成される表面充填部材60と裏面充填部材70との界面に対応する表面充填部材60と裏面充填部材70間の少なくとも一部に設置されることが好ましく、当該界面のほぼ全域に対応する当該間に設置されることがさらに好ましい。また、中間部材40の設置位置の優先順位としては、(1)太陽電池ストリング間に設置、(2)太陽電池素子11間に設置、(3)太陽電池素子11の外周に配置、となる。
 また、本実施の形態では、図1に示すように、中間部材40は、隣接する太陽電池ストリングの間にのみ配置されている構成としたが、列方向に隣接する太陽電池素子11の間に形成されていてもよい。
 [4.中間部材の変形例1~5]
 本実施の形態に係る中間部材40は、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、吸水性の高い高分子材料を主成分とする部材である。さらに、平面視において太陽電池素子11が配置されていない領域であって、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面に配置されている。つまり、中間部材40は、これらの材料及び配置を満たすような構造であればよい。ここで、本実施の形態に係る中間部材は、上記のように吸水性及び吸湿性に優れているだけでなく、光拡散及び光反射機能を有することが望ましい。以下、本実施の形態に係る中間部材が、さらに光拡散及び光反射機能を有する構成を、変形例1~7に示す。
 図6Aは、実施の形態の変形例1に係る中間部材の構造断面図である。なお、図6A及び以下に示す図6B~図8Bには、行方向に隣接する太陽電池素子11の間に配置された中間部材を、行方向で切断した場合の断面図が表されている。図6Aに示された中間部材40Aは、第1高分子層41と、第2高分子層42と、金属層43とを備える。
 第1高分子層41は、底面が裏面充填部材70と接しており、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、吸水性の高い高分子材料を主成分とする部材である。第1高分子層41が有する上記高分子材料は、例えば、エチレンビニルアセテート(EVA)が好適である。
 第2高分子層42は、第1高分子層41の表面上に形成され、第1高分子層41が有する上記高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。なお、第2高分子層42には、複数の凹凸が形成されている。第2高分子層42の材料として硬質な高分子材料を適用することにより、第2高分子層42の表面加工の制御性が向上し、凹凸形状の精度を上げることが可能となる。第2高分子層42が有する上記高分子材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)が好適である。
 金属層43は、第2高分子層42の表面上に形成された金属部材であり、第2高分子層42と接していない面は、表面充填部材60と接している。金属層43は、例えば、光に対して反射率の高いAlなどが好適である。
 ここで、金属層43には、複数の凹凸が形成されている。これにより、表面側から入射してきた光は、金属層43の表面で多方向に反射される。つまり、中間部材40Aは、光拡散及び光反射機能を有する。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。また、中間部材40Aは、第1高分子層41により、気化した水分を吸収する。これにより、中間部材40Aは体積膨張せず、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡の発生を抑制することが可能となる。よって、太陽電池素子11の腐食防止及び膨れや剥がれの抑制に加えて、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 図6Bは、実施の形態の変形例2に係る中間部材の構造断面図である。同図に示された中間部材40Bは、変形例1に係る中間部材40Aと比較して、第1高分子層41、第2高分子層42、及び金属層43を備える点は同じであるが、積層関係(順序)が異なる。以下、変形例1と同じ点は説明を省略し、構成として異なる点のみ説明する。
 第2高分子層42は、底面が裏面充填部材70と接しており、第1高分子層41が有する上記高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。
 金属層43は、第2高分子層42の表面上に形成された金属部材である。
 第1高分子層41は、金属層43の表面上に形成され、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、吸水性の高い高分子材料を主成分とする部材である。
 ここで、金属層43には、複数の凹凸が形成されている。これにより、表面側から第1高分子層41を通過して入射してきた光は、金属層43の表面で多方向に反射される。つまり、中間部材40Bは、光拡散及び光反射機能を有している。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール1としての光電変換効率を向上させることが可能となる。また、中間部材40Bは、第1高分子層41により、気化した水分を吸収する。これにより、中間部材40Bは体積膨張せず、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡の発生を抑制することが可能となる。よって、太陽電池素子11の腐食防止及び膨れや剥がれの抑制に加えて、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 図6Cは、実施の形態の変形例3に係る中間部材の構造断面図である。同図に示された中間部材40Cは、変形例2に係る中間部材40Bと比較して、第1高分子層41、第2高分子層42、及び金属層43を備える点は同じであるが、第1高分子層41の形成範囲が異なる。以下、変形例2と同じ点は説明を省略し、構成として異なる点のみ説明する。
 第2高分子層42は、底面が第1高分子層41と接しており、第1高分子層41が有する上記高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする部材である。
 金属層43は、第2高分子層42の表面上に形成された金属部材である。
 第1高分子層41は、第2高分子層42及び金属層43を覆うように形成され、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、吸水性の高い高分子材料を主成分とする部材である。
 ここで、金属層43には、複数の凹凸が形成されている。これにより、表面側から第1高分子層41を通過して入射してきた光は、金属層43の表面で多方向に反射される。つまり、中間部材40Cは、光拡散及び光反射機能を有している。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。また、中間部材40Cは、第1高分子層41により、気化した水分を吸収する。これにより、中間部材40Cは体積膨張せず、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡の発生を抑制することが可能となる。よって、太陽電池素子11の腐食防止及び膨れや剥がれの抑制に加えて、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 さらに、中間部材40Cは、金属層43を第1高分子層41で覆う構造を有しているため、中間部材40Cを挟んで隣接する太陽電池素子11の同極どうしが、金属層43を介して短絡してしまうことを防止できる。
 また、図6Aに示された中間部材40A及び図6Bに示された中間部材40Bの構造においても、金属層43の形成領域を制限することにより、隣接する太陽電池素子11の同極どうしが短絡する可能性を排除することができる。
 図7Aは、実施の形態の変形例4に係る中間部材の構造断面図である。同図に示された中間部材40Dは、変形例1に係る中間部材40Aと比較して、第1高分子層41、第2高分子層42、及び金属層43を備える点は同じであるが、金属層43の形成範囲のみが異なる。以下、変形例1と同じ点は説明を省略し、構成として異なる点のみ説明する。
 金属層43は、第2高分子層42の表面上に形成された金属部材である。ここで、金属層43は、第2高分子層42の端部表面まで形成されていない。つまり、第2高分子層42は、金属層43が形成されていない端部表面を有している。これにより、中間部材40Dを挟んで隣接する太陽電池素子11の同極どうしが、金属層43を介して短絡してしまうことを防止できる。
 図7Bは、実施の形態の変形例5に係る中間部材の構造断面図である。同図に示された中間部材40Eは、変形例2に係る中間部材40Bと比較して、第1高分子層41、第2高分子層42、及び金属層43を備える点は同じであるが、金属層43の形成範囲のみが異なる。以下、変形例2と同じ点は説明を省略し、構成として異なる点のみ説明する。
 金属層43は、第2高分子層42の表面上に形成された金属部材である。ここで、金属層43は、第2高分子層42の端部表面まで形成されていない。つまり、第2高分子層42は、金属層43が形成されていない端部表面を有している。これにより、中間部材40Eを挟んで隣接する太陽電池素子11の同極どうしが、金属層43を介して短絡してしまうことを防止できる。
 なお、図6A、図6B、図6C、図7A及び図7Bに示された金属層43及び第2高分子層42の凹凸形状は、規則的な形状となっているが、この凹凸形状はランダム形状であってもよい。
 また、図6A、図6B、図6C、図7A及び図7Bに示された第2高分子層42の表面は凹凸形状を有しているが、これには限られず、第2高分子層42の表面が平坦形状であって、金属層43のみに凹凸形状を有する構造であってもよい。この場合には、必要な凹凸高さに応じて金属層43の厚みを調整すればよい。
 また、図6A、図6B、図6C、図7A及び図7Bに示された中間部材は、金属層43を備える構成であるが、これには限られず、金属層43が形成されていない構成であってもよい。この構成であっても、光拡散機能を有することが可能となる。
 また、図6A、図6B、図6C、図7A及び図7Bに示された中間部材において、凹凸形状がない構成であってもよい。この場合には、金属層43の表面は粗面加工されていることが好ましい。これにより、光拡散機能を有することが可能となる。
 [5.中間部材の変形例6及び7]
 なお、太陽電池モジュールの製造工程では、隣接する太陽電池素子11の間に中間部材を配置する工程の後、表面保護部材80、裏面保護部材90、表面充填部材60及び裏面充填部材70が所定箇所に形成される。このため、中間部材の配置工程では、中間部材を、隣接する太陽電池素子11の間に固定しておく必要がある。以下の変形例6及び7では、中間部材を隣接する太陽電池素子11の間に固定するための構成について説明する。
 図8Aは、実施の形態の変形例6に係る中間部材及び太陽電池素子の構造断面図である。また、図8Bは、実施の形態の変形例7に係る中間部材及び太陽電池素子の構造断面図である。図8A及び図8Bには、それぞれ、隣接する2つの太陽電池素子11及びそれらの間に配置された中間部材45及び46の断面が示されている。
 図8Aに示された中間部材45は、表面及び裏面の面積が、表面及び裏面の間である中央部における表面及び裏面に平行な断面の面積よりも大きい形状を有している。この形状により、中間部材を配置する工程において、中間部材45が上下方向にずれてしまうことを抑制できる。
 図8Bに示された中間部材46は、表面が裏面よりも広く、表面の幅が隣接する2つの太陽電池素子11の距離よりも大きく、裏面の幅が隣接する2つの太陽電池素子11の距離よりも小さい形状を有している。つまり、中間部材46の行方向で切断した断面形状は、上底が下底よりも長い略台形状となっている。この形状により、中間部材を配置する工程において、中間部材46が下方向に落ち込むことを抑制できる。
 変形例6に係る中間部材45及び変形例7に係る中間部材46によれば、接着剤などを用いて隣接する太陽電池素子11に中間部材を接着する必要がない。よって、高精度に配置された中間部材を有する太陽電池モジュールを低コストで製造することが可能となる。
 なお、図8Aに示された中間部材45は、表面に複数の凹凸形状を有しており、図8Bに示された中間部材46は、裏面に複数の凹凸形状を有している。これにより、中間部材45及び46は、光拡散及び光反射機能を有する。ここで、中間部材45及び46が上記凹凸形状を有する構造として、変形例1~5に係る中間部材の積層構造が適用される。
 また、中間部材45及び46は、光拡散機能を有さない構造として、複数の凹凸形状を有さない構造であってもよい。
 [6.効果など]
 本実施の形態に係る太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池素子11と、複数の太陽電池素子11の表面側に配置された、第1ポリオレフィン系材料を含む表面充填部材60と、複数の太陽電池素子11の裏面側に配置された、第2ポリオレフィン系材料を含む裏面充填部材70と、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面に配置され、平面視において太陽電池素子11が配置された領域以外に配置され、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、第1ポリオレフィン系材料及び第2ポリオレフィン系材料よりも吸水性の高い高分子材料を含む中間部材40と、複数の太陽電池素子11とで表面充填部材60を挟むように配置された表面保護部材80と、複数の太陽電池素子11とで裏面充填部材70を挟むように配置された裏面保護部材90とを備える。
 上記構成によれば、急激な温度変化により、内在する水分が気化しても、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面に配置された中間部材40が、気化した水分を吸収する。これにより、中間部材40は体積膨張せず、表面充填部材60と裏面充填部材70との界面での膨れ(体積膨張)及び気泡の発生を抑制することが可能となる。よって、第1ポリオレフィン系材料を主成分とする表面充填部材60及び第2ポリオレフィン系材料を主成分とする裏面充填部材70により太陽電池素子11の腐食を防止し、かつ、中間部材40により膨れや剥がれを抑制することが可能となる。
 また、上記中間部材の表面には、複数の凹凸が形成されていてもよい。
 これにより、表面側から入射してきた光は、中間部材の表面で拡散する。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 また、上記中間部材は、高分子材料を主成分とする第1高分子層41と、当該高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする第2高分子層42と、第2高分子層42の表面に形成された金属層43とを備えてもよい。
 これにより、表面側から入射してきた光は、金属層43の表面で反射する。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 また、第2高分子層42及び金属層43には、複数の凹凸が形成されていてもよい。
 また、第1高分子層41の上に、第2高分子層42が形成されていてもよい。
 また、金属層43の上に、第1高分子層41が形成されていてもよい。
 これにより、表面側から入射してきた光は、金属層43の表面で反射及び拡散する。よって、太陽電池素子11に直接入射しない光を、太陽電池素子11へと再配光できるので、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。
 また、第1高分子層41は、金属層43及び第2高分子層42を覆うように形成されていてもよい。
 これにより、中間部材40Cを挟んで隣接する太陽電池素子11の同極どうしが、金属層43を介して短絡してしまうことを防止できる。
 また、第1高分子層41の主成分である高分子材料は、エチレンビニルアセテートであり、第2高分子層42の主成分である高分子材料は、ポリエチレンテレフタレートであってもよい。
 (その他)
 以上、本発明に係る太陽電池モジュールについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
 例えば、太陽電池素子11は、光起電力としての機能を有するものであればよく、太陽電池素子の構造に限定されない。
 また、タブ配線20及びわたり配線30の上には、タブ配線20及びわたり配線30の上面を覆うように配置された光拡散部材が形成されていてもよい。
 その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
 1  太陽電池モジュール
 11  太陽電池素子
 40、40A、40B、40C、40D、40E、45、46  中間部材
 41  第1高分子層
 42  第2高分子層
 43  金属層
 60  表面充填部材
 70  裏面充填部材
 80  表面保護部材
 90  裏面保護部材

Claims (8)

  1.  複数の太陽電池素子と、
     前記複数の太陽電池素子の表面側に配置された、第1ポリオレフィン系材料を含む表面充填部材と、
     前記複数の太陽電池素子の裏面側に配置された、第2ポリオレフィン系材料を含む裏面充填部材と、
     前記表面充填部材と前記裏面充填部材との間に配置され、前記表面充填部材及び前記裏面充填部材と接し、前記第1ポリオレフィン系材料及び前記第2ポリオレフィン系材料よりも極性の高い、または、前記第1ポリオレフィン系材料及び前記第2ポリオレフィン系材料よりも吸水性の高い高分子材料を含む中間部材と、
     前記複数の太陽電池素子とで前記表面充填部材を挟むように配置された表面保護部材と、
     前記複数の太陽電池素子とで前記裏面充填部材を挟むように配置された裏面保護部材とを備える
     太陽電池モジュール。
  2.  前記中間部材の表面には、複数の凹凸が形成されている
     請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3.  前記中間部材は、
     前記高分子材料を主成分とする第1高分子層と、
     前記高分子材料よりも硬質である高分子材料を主成分とする第2高分子層と、
     前記第2高分子層の表面に形成された金属層とを備える
     請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  4.  前記第2高分子層及び前記金属層には、複数の凹凸が形成されている
     請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5.  前記第1高分子層の上に、前記第2高分子層が形成されている
     請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  6.  前記金属層の上に、前記第1高分子層が形成されている
     請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  7.  前記第1高分子層は、前記金属層及び前記第2高分子層を覆うように形成されている
     請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  8.  前記第1高分子層の主成分である前記高分子材料は、エチレンビニルアセテートであり、
     前記第2高分子層の主成分である前記高分子材料は、ポリエチレンテレフタレートである
     請求項3~7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
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