WO2017150045A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2017150045A1
WO2017150045A1 PCT/JP2017/003375 JP2017003375W WO2017150045A1 WO 2017150045 A1 WO2017150045 A1 WO 2017150045A1 JP 2017003375 W JP2017003375 W JP 2017003375W WO 2017150045 A1 WO2017150045 A1 WO 2017150045A1
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WO
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resin
resin layer
photoelectric conversion
solar cell
resin body
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Application number
PCT/JP2017/003375
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English (en)
French (fr)
Inventor
善光 生駒
直樹 栗副
忠政　明彦
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • 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 solar cell module, and more particularly to a solar cell module using a resin substrate.
  • a glass substrate is used as a substrate of a solar cell module. Recently, a resin substrate has been used instead of a glass substrate for weight reduction.
  • Patent Document 1 discloses a front sheet for a solar cell module in which the main component of the base material layer is polycarbonate. And by setting it as such a structure, the front sheet
  • Patent Document 1 discloses a filler layer formed of a sealing material made of a synthetic resin such as an ethylene-vinyl acetate resin in order to protect the solar battery cell.
  • the linear expansion coefficient of resin is larger than that of glass, and the influence of thermal expansion and contraction due to temperature change is large.
  • the resin substrate thermally expands and contracts, stress is applied to the sealing material in conjunction with the resin substrate. Further, the sealing material itself expands and contracts due to a temperature difference. Therefore, the thermal stress of the base material layer and the filler layer is increased in proportion to the temperature difference of the solar battery module, and the tab wiring between the solar battery cells may be fatigued. That is, the conventional solar cell module cannot be said to have sufficient resistance to temperature changes.
  • the present invention has been made in view of such problems of the conventional technology. And the objective of this invention is providing the solar cell module excellent in the tolerance with respect to a temperature change.
  • a solar cell module includes a first resin substrate, a first resin layer, a photoelectric conversion unit, a second resin layer, and a second resin substrate.
  • the first resin layer is disposed under the first resin substrate.
  • the photoelectric conversion part is disposed under the first resin layer.
  • a 2nd resin layer is arrange
  • the second resin substrate is disposed under the second resin layer.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer and the first resin body is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body.
  • the solar cell module includes a first resin substrate, a first resin layer, a photoelectric conversion unit, a second resin layer, and a second resin substrate.
  • the first resin layer is disposed under the first resin substrate.
  • the photoelectric conversion part is disposed under the first resin layer.
  • a 2nd resin layer is arrange
  • the second resin substrate is disposed under the second resin layer. Adjacent photoelectric conversion units are electrically connected to each other by a connection member.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer and the first resin body is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell module according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a top view showing the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating another example of the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the solar cell module according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the solar cell module according to the present embodiment.
  • a rectangular coordinate system composed of an x-axis, a y-axis, and a z-axis is defined and described.
  • the x axis and the y axis are orthogonal to each other in the plane of the solar cell module 100.
  • the z axis is perpendicular to the x axis and the y axis and extends in the thickness direction of the solar cell module 100.
  • the positive direction of each of the x-axis, y-axis, and z-axis is defined in the direction of the arrow, and the negative direction is defined in the direction opposite to the arrow.
  • the positive direction of the z axis corresponds to the light receiving surface side
  • the negative direction side of the z axis corresponds to the side opposite to the light receiving surface.
  • the first member and the second member may be provided in direct contact unless otherwise specified. There may be other members between the member and the second member.
  • Solar cell modules are required to be light in weight, for example, to expand the application to buildings with load bearing problems. Therefore, the substrate used as the protective layer of the solar cell module is being replaced with a resin substrate instead of a glass substrate.
  • the resin substrate is lighter than the glass substrate, the linear expansion coefficient is large, so that the influence of thermal stress due to thermal expansion and contraction becomes large.
  • the photoelectric conversion part is sealed with a sealing material disposed between the substrates, and the resin substrate and the sealing material are in contact with each other. Therefore, when the resin substrate thermally expands and contracts, the sealing material expands and contracts accordingly. Further, the sealing material itself expands and contracts due to a temperature difference. Furthermore, since the tab wiring between the photoelectric conversion portions is arranged so as to be in contact with the sealing material, it is affected by thermal expansion and contraction via the sealing material.
  • the photoelectric conversion part is weak to tensile energy, and when the stress in the bending direction is applied from the glass surface, the back side of the photoelectric conversion part may be damaged. Further, when a downward pressing force acts on the photoelectric conversion unit, the photoelectric conversion unit may collide with the substrate on the side opposite to the light receiving surface and may be damaged. Therefore, when a resin substrate is used, it is necessary to design a solar cell module in consideration of resistance to such local weighting.
  • the solar cell module according to the present embodiment includes a first resin substrate, a first resin layer, a photoelectric conversion unit, a second resin layer containing the first resin body and the second resin body, and a second resin.
  • a predetermined arrangement with the substrate was made.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer and the first resin body is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body. Therefore, the solar cell module according to the present embodiment can improve resistance to temperature changes while maintaining resistance to local weighting. In the following, these components will be described.
  • FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a solar cell module 100 according to this embodiment.
  • the solar cell module 100 includes a first resin substrate 20, a first resin layer 30, a photoelectric conversion unit 10, a second resin layer 40, and a second resin substrate 50.
  • the first resin layer 30 is disposed under the first resin substrate 20.
  • the photoelectric conversion unit 10 is disposed under the first resin layer 30.
  • the second resin layer 40 is disposed under the photoelectric conversion unit 10 and contains a first resin body 42 and a second resin body 44.
  • the second resin substrate 50 is disposed under the second resin layer 40.
  • the first resin substrate 20 is disposed on the light receiving surface side of the solar cell module 100 and protects the surface of the solar cell module 100.
  • the first resin substrate 20 is sometimes referred to as a light receiving surface
  • the second resin substrate 50 is sometimes referred to as a surface opposite to the light receiving surface.
  • the shape of the 1st resin substrate 20 is not specifically limited as long as it plays the role which protects the surface of the solar cell module 100, According to a use, it can be made into polygons, such as circular, an ellipse, and a rectangle.
  • the material for forming the first resin substrate 20 is not particularly limited.
  • polyethylene (PE), polypropylene (PP), cyclic polyolefin, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), At least one selected from the group consisting of polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and combinations thereof can be used.
  • the first resin substrate 20 contains polycarbonate (PC).
  • PC polycarbonate
  • PC is excellent in impact resistance and translucency, and is preferable for protecting the surface of the solar cell module 100.
  • the thickness of the first resin substrate 20 is not particularly limited as long as it plays the role of protecting the surface of the solar cell module 100, but is preferably 0.1 mm to 15 mm, and more preferably 0.5 mm to 10 mm. By setting it as such a range, the solar cell module 100 can be protected appropriately and light can be efficiently reached to the photoelectric conversion part 10.
  • the tensile elastic modulus of the first resin substrate 20 is not particularly limited, but is preferably 1.0 GPa or more and 10.0 GPa or less, and more preferably 2.3 GPa or more and 2.5 GPa or less. By setting the tensile elastic modulus of the first resin substrate 20 in such a range, the surface of the solar cell module 100 can be appropriately protected.
  • the tensile modulus can be measured, for example, in accordance with Japanese Industrial Standard JIS K7161-1 (Plastics-Determination of tensile properties-Part 1: General) as follows.
  • Et is the tensile modulus (Pa)
  • the total light transmittance of the first resin substrate 20 is not particularly limited, but is preferably 80% to 100%, and more preferably 85% to 95%. By setting the total light transmittance of the first resin substrate 20 in such a range, light can efficiently reach the photoelectric conversion unit 10.
  • the total light transmittance can be measured, for example, by a method such as JIS K7361-1 (Plastic—Testing method for total light transmittance of transparent material—Part 1: Single beam method).
  • the 1st resin layer 30 protects the photoelectric conversion part 10 as a sealing material.
  • the first resin layer 30 is disposed under the first resin substrate 20. Specifically, the first resin layer 30 is disposed on the negative direction side of the z axis of the first resin substrate 20.
  • the shape of the 1st resin layer 30 is not specifically limited like the 1st resin substrate 20, It can be made into polygons, such as circular, an ellipse, and a rectangle, according to a use.
  • No other member is provided between the first resin layer 30 and the first resin substrate 20, and the first resin layer 30 can be brought into direct contact with the first resin substrate 20.
  • other layers such as a protective layer and an adhesive layer may be provided between the first resin layer 30 and the first resin substrate 20.
  • the material for forming the first resin layer 30 is not particularly limited, but various gels can be used for the first resin layer 30.
  • the gel is not particularly limited, but is classified into a gel containing a solvent and a gel containing no solvent.
  • the gel containing the solvent hydrogel in which the dispersion medium is a water gel and organogel in which the dispersion medium is an organic solvent gel can be used.
  • the gel containing the solvent any of a polymer gel having a number average molecular weight of 10,000 or more, an oligomer gel having a number average molecular weight of 1,000 or more and less than 10,000, and a low molecular gel having a number average molecular weight of less than 1,000 can be used.
  • the first resin layer 30 is preferably a polymer gel containing a solvent or a gel not containing a solvent. This is because the polymer gel containing the solvent or the gel not containing the solvent can fix the photoelectric conversion unit 10, and can suppress the disconnection of the connection member 14 due to the movement of the photoelectric conversion unit 10. Further, among the polymer gel containing a solvent or the gel not containing a solvent, the first resin layer 30 is a group consisting of silicone gel, urethane gel, acrylic gel, segmented urethane gel, segmented acrylic gel, and combinations thereof. It is preferable to contain at least one selected from more.
  • these gels have a small tensile elastic modulus, can relieve thermal stress and local load due to temperature change, and can suppress damage to the photoelectric conversion unit 10. Moreover, these gels can fix the photoelectric conversion part 10 and can suppress the cutting of the connection member 14 due to the movement of the photoelectric conversion part 10.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 is not particularly limited, but is preferably 0.1 kPa or more and less than 5 MPa, and more preferably 1 kPa or more and 1 MPa or less.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 is not particularly limited, but is preferably 0.1 kPa or more and less than 5 MPa, and more preferably 1 kPa or more and 1 MPa or less.
  • the thickness of the first resin layer 30 is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. By setting it as such a range, the photoelectric conversion part 10 can be protected appropriately and light can reach the photoelectric conversion part 10 efficiently.
  • the total light transmittance of the first resin layer 30 is not particularly limited, but is preferably 60% to 100%, and more preferably 70% to 95%. Further, the total light transmittance of the first resin layer 30 is more preferably 80% to 95%. By setting the total light transmittance of the first resin layer 30 within this range, light can efficiently reach the photoelectric conversion unit 10.
  • the photoelectric conversion unit 10 is not particularly limited as long as it converts light energy into electrical energy. Therefore, in this embodiment, the photoelectric conversion unit 10 can be the solar battery cell 12 or the solar battery cell string 18.
  • the photoelectric conversion unit 10 is disposed under the first resin layer 30.
  • the arrangement relationship between the photoelectric conversion unit 10 and the first resin layer 30 is not particularly limited, and the photoelectric conversion unit 10 can be arranged so as to be in contact with at least a part of the first resin layer 30, or the entire photoelectric conversion unit 10 can be arranged.
  • the 1st resin layer 30 can also be arrange
  • the first resin layer 30 serves as a protective layer, it is possible to prevent moisture that has passed through the first resin layer 30 from being transmitted to the photoelectric conversion unit 10.
  • Examples of the solar battery cell 12 include a silicon solar battery, a compound solar battery, and an organic solar battery.
  • silicon solar cells include single crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, microcrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells.
  • Examples of compound solar cells include GaAs solar cells, CIS solar cells, SIGS solar cells, CdTe solar cells, and the like.
  • Examples of the organic solar cell include a dye-sensitized solar cell and an organic thin film solar cell. Further, as the solar battery cell 12, a heterojunction solar battery or a multijunction solar battery can be used.
  • the shape of the solar battery cell 12 is not particularly limited, but can be a flat plate having a front surface, a back surface, and a side surface.
  • the surface can be, for example, a surface facing the first resin substrate 20 on the light receiving surface side.
  • the back surface can be, for example, a surface facing the second resin substrate 50 opposite to the light receiving surface.
  • a side surface can be made into the surface which is pinched
  • Specific examples of the shape include, but are not particularly limited to, the solar battery cell 12 being a rectangular flat plate. Further, the solar cells 12 can be arranged in a matrix on the xy plane.
  • Adjacent solar cells 12 can be electrically connected to each other by a connecting member 14 to form a solar cell string 18.
  • the solar cell string 18 electrically connects the bus bar electrode on one light receiving surface side and the bus bar electrode on the opposite side to the light receiving surface among the adjacent solar cells 12 by the connecting member 14. It is formed by.
  • FIG. 2 as an example, five solar cells 12 arranged side by side in the y-axis direction are connected in series by a connection member 14 to form one solar cell string 18.
  • FIG. 2 as an example, four solar cell strings 18 extending in the y-axis direction are arranged in parallel in the x-axis direction.
  • positioning, etc. of the photovoltaic cell 12 are not limited.
  • the connecting member 14 is not particularly limited in shape and material as long as it electrically connects the solar cells 12 to each other.
  • the connecting member 14 may be a tab wiring formed of an elongated metal foil.
  • a material of the connection member 14 for example, copper or the like can be used.
  • the connecting member 14 can also be used by coating with solder, silver or the like.
  • Resin can be used for connection between the connection member 14 and the bus bar electrode.
  • This resin may be either conductive or non-conductive.
  • the tab wiring and the bus bar electrode are electrically connected by being directly connected.
  • the connecting member 14 may be solder instead of resin.
  • each solar cell 12 and the surface opposite to the light receiving surface are parallel to each other with a plurality of finger electrodes extending in the x-axis direction and orthogonal to the plurality of finger electrodes.
  • a plurality of, for example, two bus bar electrodes extending in the y-axis direction are provided.
  • the bus bar electrode connects each of the plurality of finger electrodes.
  • connection wirings 16 extend in the x-axis direction on the positive side and the negative side of the y-axis of the solar cell string 18, and the connection wiring 16 electrically connects two adjacent solar cell strings 18. Connect.
  • a combination of a plurality of solar cell strings 18 and connection wirings 16 can be used as the photoelectric conversion unit 10.
  • a frame (not shown) can be attached to the edge of the solar cell module 100.
  • the frame protects the edge of the solar cell module 100 and is used when the solar cell module 100 is installed on a roof or the like.
  • the second resin layer 40 also protects the photoelectric conversion unit 10 as a sealing material.
  • the second resin layer 40 is disposed under the photoelectric conversion unit 10. Specifically, the second resin layer 40 is disposed on the negative direction side of the z-axis of the photoelectric conversion unit 10. Further, the second resin layer 40 may be disposed under the first resin layer 30. Specifically, the second resin layer 40 is disposed on the negative direction side of the z axis of the first resin layer 30.
  • the shape of the 2nd resin layer 40 is not specifically limited like the 1st resin substrate 20, It can be made into polygons, such as circular, an ellipse, and a rectangle, according to a use.
  • the thickness of the second resin layer 40 is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. By setting it as such a range, the photoelectric conversion part 10 can be protected appropriately from a thermal shock.
  • No other member is provided between the second resin layer 40 and the first resin layer 30, and the second resin layer 40 can be brought into direct contact with the first resin layer 30. Further, other layers such as a protective layer and an adhesive layer may be provided between the second resin layer 40 and the first resin layer 30.
  • the 2nd resin layer 40 contains the 1st resin body 42 and the 2nd resin body 44, each shape will not be specifically limited, A layer shape, a spherical shape, an ellipsoid shape, a cone shape, a polygonal pyramid shape, It can be at least one kind consisting of a group consisting of polygonal columns.
  • the arrangement of the first resin body 42 and the second resin body 44 is not particularly limited.
  • the second resin layer 40 has a layered first resin body 42 and a layered second resin body. 44 is conceivable.
  • the layered second resin body 44 can be disposed under the photoelectric conversion unit 10
  • the layered first resin body 42 can be disposed under the layered second resin body 44.
  • the second resin layer 40 contains the first resin body 42 and the second resin body 44. Further, the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 and the first resin body 42 is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body 44. Therefore, the tensile elastic modulus of the entire second resin layer 40 is relatively smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body 44 alone. That is, even when the temperature difference of the solar cell module 100 increases and the second resin layer 40 thermally expands and contracts, the thermal stress applied to the photoelectric conversion unit 10 becomes relatively small, and the photoelectric conversion unit 10 is damaged. It is suppressed. Therefore, the tolerance with respect to the temperature change of the solar cell module 100 improves.
  • the second resin body 44 is disposed vertically below the solar battery cell 12. Vertically downward means the negative direction of the z-axis. If the tensile modulus of elasticity of the entire second resin layer 40 is small, the photoelectric conversion unit 10 may collide with the second resin substrate 50 and be damaged when a local load is transmitted to the photoelectric conversion unit 10. In addition, a local load is transmitted to the photoelectric conversion unit 10 as a bending stress, and the photoelectric conversion unit 10 may be damaged. However, in this embodiment, the tensile elastic modulus of the second resin body 44 is larger than the tensile elastic modulus of the first resin body 42.
  • the second resin body 44 becomes an elastic body and supports the photoelectric conversion unit 10, so that the photoelectric conversion unit 10 is damaged. Can be suppressed. Therefore, the tolerance with respect to the local load of the solar cell module 100 improves.
  • the second resin body 44 can be brought into contact with at least a part of the lower surface of the solar battery cell 12.
  • the solar battery cell 12 is weak to the energy of tension, and when the stress in the bending direction is applied from the glass surface, the back surface side of the solar battery cell 12 may be damaged.
  • the tensile elastic modulus of the second resin body 44 is larger than the tensile elastic modulus of the first resin body 42, the bending elastic modulus of the second resin body 44 is also compared with the bending elastic modulus of the first resin body 42. Become bigger. Therefore, by bringing the second resin body 44 into contact with at least a part of the lower surface of the solar battery cell 12, the solar battery cell 12 is less likely to be bent, and damage to the solar battery cell 12 is suppressed.
  • the first resin body 42 is in contact with at least a part of the connection member 14, and the second resin body 44 is in contact with and covers the entire lower surface of the solar battery cell 12.
  • the photoelectric conversion unit 10 is a solar battery cell 12, and the adjacent solar battery cells 12 are electrically connected to each other by the connection member.
  • the 1st resin body 42 can contact with at least one part of a connection member, and the 2nd resin body 44 can be arrange
  • the connecting member 14 is disconnected even when a temperature difference occurs in the solar cell module 100. Hateful.
  • the 1st resin body 42 can be arrange
  • the second resin body 44 can be disposed in contact with at least a part of the second resin substrate 50 as shown in FIGS.
  • the second resin body 44 can be disposed in contact with the entire surface of the second resin substrate 50 as shown in FIG.
  • the first resin body 42 can be disposed in contact with at least a part of the photoelectric conversion unit 10.
  • the thermal stress due to the thermal expansion and contraction of the second resin layer 40 can be alleviated, and the temperature change of the solar cell module 100.
  • the second resin layer 40 can contain a layered first resin body 42 and a layered second resin body 44.
  • the layered first resin body 42 can be disposed under the photoelectric conversion unit 10
  • the layered second resin body 44 can be disposed under the layered first resin body 42.
  • the first resin body 42 can cover the entire lower surface of the photoelectric conversion unit 10.
  • the photoelectric conversion part 10 is covered with the 1st resin body 42 with a comparatively small tensile elasticity modulus, even if it is a case where the 1st resin body 42 is thermally expanded and contracted, since a thermal stress is small.
  • the damage of the photoelectric conversion unit 10 can be suppressed. In other words, the resistance of the solar cell module 100 to temperature changes can be further improved.
  • the material for forming the first resin body 42 is not particularly limited, but various gels can be used for the first resin body 42.
  • the gel is not particularly limited, but is classified into a gel containing a solvent and a gel containing no solvent.
  • a hydrogel in which the dispersion medium is a water gel and an organogel in which the dispersion medium is an organic solvent gel can be used.
  • the gel containing the solvent any of a polymer gel having a number average molecular weight of 10,000 or more, an oligomer gel having a number average molecular weight of 1,000 or more and less than 10,000, and a low molecular gel having a number average molecular weight of less than 1,000 can be used.
  • the first resin body 42 is preferably a polymer gel containing a solvent or a gel containing no solvent. This is because the polymer gel containing the solvent or the gel not containing the solvent can fix the photoelectric conversion unit 10, and can suppress the disconnection of the connection member 14 due to the movement of the photoelectric conversion unit 10. Further, among the polymer gel containing the solvent or the gel not containing the solvent, the first resin body 42 is a group consisting of silicone gel, urethane gel, acrylic gel, segmented urethane gel, segmented acrylic gel, and combinations thereof. It is preferable to contain at least one selected from more.
  • these gels have a small tensile elastic modulus, can relieve thermal stress and local load due to temperature change, and can suppress damage to the photoelectric conversion unit 10. Moreover, these gels can fix the photoelectric conversion part 10 and can suppress the cutting of the connection member 14 due to the movement of the photoelectric conversion part 10.
  • the tensile elastic modulus of the first resin body 42 is not particularly limited, but is preferably 0.1 kPa or more and less than 5 MPa, and more preferably 1 kPa or more and 1 MPa or less.
  • the photoelectric conversion unit 10 can be appropriately protected as a sealing material.
  • the upper limit of the tensile elastic modulus of the first resin body 42 to such a value, thermal stress relaxation and local impact can be efficiently absorbed.
  • the tensile elasticity modulus of the 1st resin layer 30 and the 1st resin body 42 is less than 5 Mpa, respectively from the relationship with the 1st resin layer 30 mentioned above, and the 1st resin layer 30 and the 1st resin body
  • the tensile modulus of 42 is more preferably 1 MPa or less.
  • the material forming the second resin body 44 is not particularly limited.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • PVB polyvinyl butyral
  • PET polyethylene terephthalate
  • PO polyolefin
  • PI polyimide
  • At least one selected from the group consisting of thermoplastic resins, thermosetting resins such as epoxy, urethane, polyimide, and combinations thereof can be used. These resins can be modified resins, or can be used in combination.
  • the second resin body 44 preferably contains an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA).
  • the tensile elastic modulus of the second resin body 44 is not particularly limited, but is preferably 0.005 GPa to 0.5 GPa, and more preferably 0.01 GPa to 0.25 GPa.
  • a local load such as leopard is transmitted to the photoelectric conversion unit 10 via the first resin substrate 20 and the first resin layer 30. Even in this case, damage to the photoelectric conversion unit 10 can be suppressed.
  • the thermal shock resistance of the solar cell module 100 can be improved.
  • the 2nd resin substrate 50 protects the surface on the opposite side to the light-receiving surface of the solar cell module 100 as a back sheet.
  • the second resin substrate 50 is disposed under the second resin layer 40. Specifically, the second resin substrate 50 is disposed on the negative direction side of the z axis of the second resin layer 40.
  • No other member is provided between the second resin layer 40 and the second resin substrate 50, and the second resin layer 40 can be brought into direct contact with the second resin substrate 50. Further, other layers such as a protective layer and an adhesive layer may be provided between the second resin layer 40 and the second resin substrate 50.
  • the material forming the second resin substrate 50 is not particularly limited.
  • fiber reinforced plastic FRP
  • polyimide PI
  • cyclic polyolefin polycarbonate
  • PC polymethyl methacrylate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PS Polystyrene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • FRP fiber reinforced plastic
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • AFRP aramid fiber reinforced plastic
  • glass epoxy etc. are mentioned as a glass fiber reinforced plastic (GFRP).
  • the material forming the second resin substrate 50 contains at least one selected from the group consisting of fiber reinforced plastic (FRP), polymethyl methacrylate (PMMA), polyether ether ketone (PEEK), and combinations thereof. Is preferred. This is because these materials are unlikely to bend due to impact or the like.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PEEK polyether ether ketone
  • the thickness of the second resin substrate 50 is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.2 mm or more and 5.0 mm or less. By setting it as such a range, the bending of the 2nd resin substrate 50 can be suppressed and the solar cell module 100 can be reduced in weight.
  • the tensile elastic modulus of the second resin substrate 50 is not particularly limited, but is preferably 1.0 GPa or more and 10.0 GPa or less, and more preferably 2.3 GPa or more and 2.5 GPa or less.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 and the first resin body 42 is preferably smaller than the tensile elastic modulus of the first resin substrate 20, the second resin body 44, and the second resin substrate 50.
  • the solar cell module 100 can be created using a known method.
  • the 1st resin substrate 20, the 1st resin layer 30, the photoelectric conversion part 10, the 2nd resin layer 40, and the 2nd resin substrate 50 can be laminated in order on a heater, and can be heat-molded.
  • the method of causing the second resin layer 40 to contain the first resin body 42 and the second resin body 44 is not particularly limited.
  • the first resin substrate 20, the first resin layer 30, the photoelectric conversion unit 10, the first resin body 42, the second resin body 44, and the second resin substrate 50 are sequentially laminated on the heater, It can be thermoformed.
  • the first resin substrate 20, the first resin layer 30, the photoelectric conversion unit 10, the second resin body 44, the first resin body 42, and the second resin substrate 50 are laminated in order on the heater. Then, it can be thermoformed.
  • the 2nd resin layer 40 in which the 1st resin body 42 and the 2nd resin body 44 were formed in layers can also be shape
  • the first resin body 42 or the second resin body 44 can be laminated on the photoelectric conversion unit 10 in advance.
  • the heating condition is not particularly limited, but for example, it is heated to about 150 ° C. in a vacuum state.
  • the bubble removal properties are further improved.
  • the resin component can be crosslinked by heating with a heater or the like while pressing each layer under atmospheric pressure.
  • a frame or the like can be attached to the laminate obtained by heating.
  • the solar cell module 100 includes a first resin substrate 20, a first resin layer 30, a photoelectric conversion unit 10, a second resin layer 40, and a second resin substrate 50.
  • the first resin layer 30 is disposed under the first resin substrate 20.
  • the photoelectric conversion unit 10 is disposed under the first resin layer 30.
  • the second resin layer 40 is disposed under the photoelectric conversion unit 10 and contains a first resin body 42 and a second resin body 44.
  • the second resin substrate 50 is disposed under the second resin layer 40.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 and the first resin body 42 is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body 44.
  • the solar cell module 100 includes a first resin substrate 20, a first resin layer 30, a photoelectric conversion unit 10, a second resin layer 40, and a second resin substrate 50.
  • the first resin layer 30 is disposed under the first resin substrate 20.
  • the photoelectric conversion unit 10 is disposed under the first resin layer 30.
  • the second resin layer 40 is disposed under the photoelectric conversion unit 10 and contains a first resin body 42 and a second resin body 44.
  • the second resin substrate 50 is disposed under the second resin layer 40.
  • Adjacent photoelectric conversion units 10 are electrically connected to each other by a connection member 14.
  • the tensile elastic modulus of the first resin layer 30 and the first resin body 42 is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body 44.
  • the tensile elastic modulus of the entire second resin layer 40 is relatively smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body 44 alone. That is, even if the temperature difference of the solar cell module 100 is increased and the second resin layer 40 is thermally expanded and contracted, the thermal stress applied to the photoelectric conversion unit 10 is relatively decreased. Therefore, even if a temperature difference occurs in the solar cell module 100, damage to the photoelectric conversion unit 10 can be suppressed. That is, the tolerance to the temperature change of the solar cell module 100 can be improved.
  • the solar cell module of the present embodiment includes a second resin layer that is disposed under the photoelectric conversion unit and includes a first resin body and a second resin body, and the tensile elastic modulus of the first resin layer and the first resin body is It is smaller than the tensile elastic modulus of the second resin body. Therefore, according to this embodiment, the tolerance with respect to the temperature change of a solar cell module can be improved.

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Abstract

太陽電池モジュール１００は、第１樹脂基板２０と、第１樹脂層３０と、光電変換部１０と、第２樹脂層４０と、第２樹脂基板５０と、を備える。第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０下に配置される。光電変換部１０は第１樹脂層３０下に配置される。第２樹脂層４０は、光電変換部１０下に配置され、第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有する。第２樹脂基板５０は第２樹脂層４０下に配置される。第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率は第２樹脂体４４の引張弾性率より小さい。

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し、特に樹脂基板を使用する太陽電池モジュールに関する。
　太陽電池モジュールの基板としてガラス基板が用いられているが、近年、軽量化のためにガラス基板に代わり樹脂基板が用いられるようになってきている。
　例えば、特許文献１には、基材層の主成分をポリカーボネートとした太陽電池モジュール用フロントシートが開示されている。そして、このような構成とすることにより、軽量で、高い耐衝撃性を有する太陽電池モジュール用フロントシートを実現させている。
　また、特許文献１では、太陽電池セルを保護するため、エチレン－酢酸ビニル系樹脂などの合成樹脂の封止材により形成された充填剤層が開示されている。
特開２０１３－１４５８０７号公報
　しかしながら、一般的に、樹脂の線膨張率はガラスの線膨張率より大きく、温度変化による熱伸縮の影響が大きい。そして、樹脂基板が熱伸縮した場合、樹脂基板と連動して封止材に応力がかかる。また、封止材自体も温度差により熱伸縮する。そのため、太陽電池モジュールの温度差に比例して基材層や充填剤層の熱応力が大きくなり、太陽電池セル間のタブ配線が疲労破断するおそれがあった。すなわち、従来の太陽電池モジュールは温度変化に対する耐性が十分なものとはいえなかった。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、温度変化に対する耐性に優れた太陽電池モジュールを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る太陽電池モジュールは、第１樹脂基板と、第１樹脂層と、光電変換部と、第２樹脂層と、第２樹脂基板と、を備える。第１樹脂層は第１樹脂基板下に配置される。光電変換部は第１樹脂層下に配置される。第２樹脂層は、光電変換部下に配置され、第１樹脂体と第２樹脂体とを含有する。第２樹脂基板は第２樹脂層下に配置される。第１樹脂層及び第１樹脂体の引張弾性率は第２樹脂体の引張弾性率より小さい。
　本発明の第二の態様に係る太陽電池モジュールは、第１樹脂基板と、第１樹脂層と、光電変換部と、第２樹脂層と、第２樹脂基板と、を備える。第１樹脂層は第１樹脂基板下に配置される。光電変換部は第１樹脂層下に配置される。第２樹脂層は、光電変換部下に配置され、第１樹脂体と第２樹脂体とを含有する。第２樹脂基板は第２樹脂層下に配置される。隣接した光電変換部は接続部材により互いに電気的に接続されている。第１樹脂層及び第１樹脂体の引張弾性率は第２樹脂体の引張弾性率より小さい。
図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを示す上面図である。 図３は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。 図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。 図５は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。 図６は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
　また、図面は、便宜上、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直角座標系を規定して説明している。ｘ軸、ｙ軸は、太陽電池モジュール１００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸及びｙ軸に垂直であり、太陽電池モジュール１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれの正の方向は、矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。なお、ｚ軸の正の方向が受光面側に該当し、ｚ軸の負の方向側が受光面と反対側に該当する。
　また、「第１の部材の下に第２の部材を設ける」等の記載では、特に限定しない限り、第１の部材及び第２の部材が直接接触して設けられてもよく、第１の部材及び第２の部材の間に他の部材が存在してもよい。
　太陽電池モジュールは、例えば、耐荷重性の問題のある建物などへ用途を拡大するため、軽量化が必要とされている。そのため、太陽電池モジュールの保護層として用いられている基板は、ガラス基板に代わり、樹脂基板が使用されるようになってきている。
　一方、樹脂基板はガラス基板と比較して軽いものの、線膨張率が大きいため、熱伸縮による熱応力の影響が大きくなる。
　ここで、熱応力は、以下のように示される。
　　［数１］
　σ＝ＥαΔＴ　（１）
　上記式（１）中、σは熱応力（Ｐａ）、Ｅは引張弾性率（ヤング率）（Ｐａ）、αは線膨張率（Ｋ－１）、ΔＴは変化した温度差（Ｋ）を示す。
　通常、光電変換部は基板の間に配置された封止材により封止され、樹脂基板と封止材が接している。そのため、樹脂基板が熱伸縮することで、封止材もそれに伴い伸縮する。また、封止材自体も温度差により熱伸縮する。さらに、光電変換部間のタブ配線は、封止材に接するように配置されているため、封止材を介して熱伸縮の影響を受ける。
　このような課題を解決するため、封止材としてゲルを用いることが考えられる。このようにすることで、光電変換部の熱応力を小さくすることができ、温度変化に対する耐性を改善することができる。
　しかし、温度変化に対する耐性を改善するために、封止材としてゲルを用いた場合、局所的な加重に対する耐性が損なわれてしまう。すなわち、樹脂基板はガラス基板と比較して軽いものの、樹脂基板はガラス基板より衝撃に対する機械的強度が弱い。そのため、樹脂基板にヒョウ等が衝突した場合、樹脂基板にたわみが生じることがある。樹脂基板にたわみが生じると、たわんだ部分に加重が集中し、局所的な加重が樹脂基板に生じやすい。局所的な加重が樹脂基板に生じると、その加重が封止材を介して光電変換部に伝わり、光電変換部を曲げる力及び光電変換部を下方へ押す力として働くことがある。
　一般的に、光電変換部は引張りのエネルギーに弱く、ガラス面から曲げ方向の応力が働いた場合、光電変換部の裏面側が破損してしまうおそれがある。また、下方向へ押す力が光電変換部に働くと、光電変換部が受光面とは反対側の基板に衝突し、破損してしまうおそれがある。そのため、樹脂基板を用いた場合、このような局所的な加重に対する耐性を考慮して太陽電池モジュールを設計する必要がある。
　そこで、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、第１樹脂基板と、第１樹脂層と、光電変換部と、第１樹脂体と第２樹脂体を含有する第２樹脂層と、第２樹脂基板とを所定の配置とした。また、第１樹脂層及び第１樹脂体の引張弾性率は第２樹脂体の引張弾性率より小さい。そのため、本実施形態にかかる太陽電池モジュールは、局所的な加重に対する耐性を維持しつつ、温度変化に対する耐性を向上させることができる。以下において、これらの構成要素の説明を行う。
　図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の断面図の一例を示している。本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、第１樹脂基板２０と、第１樹脂層３０と、光電変換部１０と、第２樹脂層４０と、第２樹脂基板５０と、を備える。第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０下に配置される。光電変換部１０は第１樹脂層３０下に配置される。第２樹脂層４０は、光電変換部１０下に配置され、第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有する。第２樹脂基板５０は第２樹脂層４０下に配置される。
　＜第１樹脂基板２０＞
　第１樹脂基板２０は太陽電池モジュール１００の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。本実施形態においては、便宜上、第１樹脂基板２０を受光面と呼び、第２樹脂基板５０を受光面と反対側の面と呼ぶこともあるが、用途に応じてそれぞれの面の外層に他の層を設けることもできる。第１樹脂基板２０の形状は、太陽電池モジュール１００の表面を保護する役割を果たす限り、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。
　第１樹脂基板２０を形成する材料は特に限定されず、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの中でも、第１樹脂基板２０はポリカーボネート（ＰＣ）を含有することがより好ましい。ポリカーボネート（ＰＣ）は、耐衝撃性および透光性に優れ、太陽電池モジュール１００の表面を保護するのに好ましい。
　第１樹脂基板２０の厚みは、太陽電池モジュール１００の表面を保護する役割を果たす限り特に限定されないが、０．１ｍｍ～１５ｍｍとすることが好ましく、０．５ｍｍ～１０ｍｍとすることがより好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池モジュール１００を適切に保護し、光を光電変換部１０に効率よく到達させることができる。
　第１樹脂基板２０の引張弾性率は特に限定されないが、１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であることが好ましく、２．３ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であることがより好ましい。第１樹脂基板２０の引張弾性率をこのような範囲とすることによって、太陽電池モジュール１００の表面を適切に保護することができる。引張弾性率は、例えば、次のように、日本工業規格ＪＩＳ　Ｋ７１６１－１（プラスチック－引張特性の求め方－第１部：通則）により測定することができる。
　　［数２］
　Ｅｔ＝（σ２－σ１）／（ε２－ε１）　（２）
　上記式（２）において、Ｅｔは引張弾性率（Ｐａ）、σ１はひずみε１＝０．０００５における応力（Ｐａ）、σ２はひずみε２＝０．００２５における応力（Ｐａ）を示す。
　第１樹脂基板２０の全光線透過率は特に限定されないが、８０％～１００％であることが好ましく、８５％～９５％であることがより好ましい。第１樹脂基板２０の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部１０へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば、ＪＩＳ　Ｋ７３６１－１（プラスチック－透明材料の全光線透過率の試験方法－第１部：シングルビーム法）などの方法により測定することができる。
　＜第１樹脂層３０＞
　第１樹脂層３０は封止材として光電変換部１０を保護する。第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０下に配置される。具体的には、第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０のｚ軸の負方向側に配置される。第１樹脂層３０の形状は、第１樹脂基板２０と同様に、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。
　第１樹脂層３０と第１樹脂基板２０との間には他の部材を設けず、第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０と直接接触させることができる。また、第１樹脂層３０と第１樹脂基板２０との間に、保護層や接着層など他の層を設けることもできる。
　第１樹脂層３０を形成する材料は、特に限定されないが、第１樹脂層３０は各種ゲルを用いることができる。ゲルは、特に限定されないが、溶媒を含有したゲルと溶媒を含まないゲルに分類される。溶媒を含有したゲルには、分散媒が水のゲルであるヒドロゲル、分散媒が有機溶媒のゲルであるオルガノゲル、を用いることができる。また、溶媒を含有したゲルは、数平均分子量が１００００以上の高分子ゲル、数平均分子量が１０００以上１００００未満のオリゴマーゲル、数平均分子量が１０００未満の低分子ゲルのいずれを用いることができる。これらのなかでも、第１樹脂層３０は溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルを使用することが好ましい。溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルは光電変換部１０を固定することができるため、光電変換部１０の移動による接続部材１４の切断を抑制することができるためである。また、溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルのなかでも、第１樹脂層３０はシリコーンゲル、ウレタンゲル、アクリルゲル、セグメント化ウレタンゲル、セグメント化アクリルゲル及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。これらのゲルは引張弾性率が小さく、温度変化による熱応力や局所的な加重を緩和し、光電変換部１０の破損を抑制することができるためである。また、これらのゲルは光電変換部１０を固定し、光電変換部１０の移動による接続部材１４の切断を抑制することができる。
　第１樹脂層３０の引張弾性率は特に限定されないが、０．１ｋＰａ以上５ＭＰａ未満であることが好ましく、１ｋＰａ以上１ＭＰａ以下であることがより好ましい。第１樹脂層３０の引張弾性率の下限をこのような値とすることによって、光電変換部１０を固定し、光電変換部１０の移動による接続部材１４の切断を抑制することができる。また、第１樹脂層３０の引張弾性率の上限をこのような値とすることによって、温度変化による熱応力や局所的な加重を効率よく緩和することができる。
　第１樹脂層３０の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、光電変換部１０を適切に保護し、光を光電変換部１０に効率よく到達させることができる。
　第１樹脂層３０の全光線透過率は特に限定されないが、６０％～１００％であることが好ましく、７０％～９５％であることがより好ましい。また、第１樹脂層３０の全光線透過率は８０％～９５％であることがさらに好ましい。第１樹脂層３０の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部１０へ到達させることができる。
　＜光電変換部１０＞
　光電変換部１０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであれば特に限定されない。そのため、本実施形態において、光電変換部１０は、太陽電池セル１２とすることもできるし、太陽電池セルストリング１８とすることもできる。
　また、光電変換部１０は第１樹脂層３０下に配置される。光電変換部１０と第１樹脂層３０との配置関係は特に限定されず、光電変換部１０が第１樹脂層３０の少なくとも一部と接するように配置することもできるし、光電変換部１０全体を覆うように第１樹脂層３０を配置することもできる。このような配置とすることにより、光電変換部１０の表面の導電配線などに伴う凹凸構造が第１樹脂層３０により覆われ、第１樹脂層３０と光電変換部１０とを密着させることができる。これにより、温度変化による光電変換部１０の表面の気泡が発生するのを抑制することができる。また、第１樹脂層３０が保護層として働くため、第１樹脂層３０内を透過した水分が光電変換部１０へ透過するのを抑制することが可能となる。
　太陽電池セル１２としては、例えば、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機系太陽電池などが挙げられる。シリコン系太陽電池としては、単結晶シリコン系太陽電池、多結晶シリコン系太陽電池、微結晶シリコン系太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池などが挙げられる。化合物系太陽電池としては、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系太陽電池、ＳＩＧＳ系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池などが挙げられる。有機系太陽電池としては、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などが挙げられる。また、太陽電池セル１２として、ヘテロ接合型太陽電池や多接合型太陽電池を用いることもできる。
　太陽電池セル１２の形状は、特に限定されないが、表面、裏面及び側面を有する平板状とすることができる。ここで、表面とは、例えば、受光面側の第１樹脂基板２０と対向する面とすることができる。また、裏面とは、例えば、受光面と反対側の第２樹脂基板５０と対向する面とすることができる。また、側面とは、表面と裏面とで挟まれ、側部を形成する面とすることができる。具体的な形状の例としては、太陽電池セル１２を矩形状の平板とすることが挙げられるが、特に限定されない。また、太陽電池セル１２は、ｘ－ｙ平面上にマトリクス状に配列することができる。
　隣接した太陽電池セル１２は接続部材１４により互いに電気的に接続することができ、太陽電池セルストリング１８を形成する。図１では、太陽電池セルストリング１８は、隣接した太陽電池セル１２のうち、一方の受光面側のバスバー電極と、受光面と反対側のバスバー電極とを、接続部材１４により電気的に接続することにより形成されている。
　図２では、一例として、ｙ軸方向に並んで配置される５つの太陽電池セル１２が、接続部材１４によって直列に接続され、１つの太陽電池セルストリング１８が形成されている。また、図２では、一例として、ｙ軸方向に延びた太陽電池セルストリング１８がｘ軸方向に４つ平行に並べられている。なお、図２では一例を示したが、太陽電池セル１２の数や配置などは限定されない。
　接続部材１４は、太陽電池セル１２を互いに電気的に接続するものであれば、形状や材料は特に限定されないが、例えば、細長い金属箔により形成されたタブ配線とすることができる。接続部材１４の材料としては、例えば、銅などを用いることができる。また、接続部材１４は、ハンダや銀などをコーティングして用いることもできる。
　接続部材１４とバスバー電極との接続には樹脂を使用することができる。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよい。非導電性樹脂の場合はタブ配線とバスバー電極とが直接接続されることで電気的に接続される。また、接続部材１４は、樹脂ではなくハンダでもよい。
　なお、図１では省略しているが、各太陽電池セル１２の受光面及び受光面と反対側の面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにｙ軸方向に延びる複数、例えば２本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。
　さらに、太陽電池セルストリング１８のｙ軸の正方向側と負方向側において、複数の接続配線１６がｘ軸方向に延びており、接続配線１６は、隣接した２つの太陽電池セルストリング１８を電気的に接続する。本実施形態においては、複数の太陽電池セルストリング１８と接続配線１６との組合せを、光電変換部１０とすることもできる。
　太陽電池モジュール１００の端縁部には、図示しないフレームを取り付けることもできる。フレームは、太陽電池モジュール１００の端縁部を保護するとともに、太陽電池モジュール１００を屋根等に設置する際に利用される。
　＜第２樹脂層４０＞
　第２樹脂層４０も第１樹脂層３０と同様、封止材として光電変換部１０を保護する。第２樹脂層４０は光電変換部１０下に配置される。具体的には、第２樹脂層４０は光電変換部１０のｚ軸の負方向側に配置される。また、第２樹脂層４０は第１樹脂層３０下に配置することもできる。具体的には、第２樹脂層４０は第１樹脂層３０のｚ軸の負方向側に配置される。第２樹脂層４０の形状は、第１樹脂基板２０と同様、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。
　第２樹脂層４０の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、光電変換部１０を熱衝撃から適切に保護することができる。
　第２樹脂層４０と第１樹脂層３０との間には他の部材を設けず、第２樹脂層４０は第１樹脂層３０と直接接触させることができる。また、第２樹脂層４０と第１樹脂層３０との間に、保護層や接着層など他の層を設けることもできる。
　第２樹脂層４０は第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有していれば、それぞれの形状は特に限定されず、層状、球体状、楕円体状、円錐状、多角錐状、多角柱状からなる群よりなる少なくとも１種とすることができる。また、第１樹脂体４２と第２樹脂体４４の配置は、それぞれ特に限定されないが、例えば図１のように、第２樹脂層４０が層状の第１樹脂体４２と層状の第２樹脂体４４とを含有することが考えられる。具体的には、層状の第２樹脂体４４は光電変換部１０下に配置され、層状の第１樹脂体４２は層状の第２樹脂体４４下に配置することができる。
　このように、第２樹脂層４０は第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有する。また、第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率は第２樹脂体４４の引張弾性率より小さい。そのため、第２樹脂層４０全体の引張弾性率は第２樹脂体４４単体の引張弾性率よりも相対的に小さくなる。すなわち、太陽電池モジュール１００の温度差が大きくなり、第２樹脂層４０が熱伸縮した場合であっても、光電変換部１０に加わる熱応力が相対的に小さくなり、光電変換部１０の破損が抑制される。したがって、太陽電池モジュール１００の温度変化に対する耐性が向上する。
　特に限定されないが、例えば図１及び図３～図６のように、第２樹脂体４４の少なくとも一部は太陽電池セル１２の鉛直下方に配置されていることが好ましい。鉛直下方とは、ｚ軸の負方向を意味する。第２樹脂層４０全体の引張弾性率が小さいと、局所的な加重が光電変換部１０に伝わった場合に、光電変換部１０が第２樹脂基板５０に衝突し破損するおそれがある。また、局所的な荷重が光電変換部１０に曲げ方向の応力として伝わり、光電変換部１０が破損するおそれがある。しかし、本実施形態においては、第２樹脂体４４の引張弾性率は第１樹脂体４２の引張弾性率より大きい。そのため、ヒョウ等の局所的な荷重が光電変換部１０に伝わった場合であっても、第２樹脂体４４が弾性体となって、光電変換部１０を支えるため、光電変換部１０の破損を抑制することができる。したがって、太陽電池モジュール１００の局所的な荷重に対する耐性が向上する。　
　特に限定されないが、例えば図１及び図３～５のように、第２樹脂体４４を太陽電池セル１２の下面の少なくとも一部と接触させることができる。太陽電池セル１２は引張りのエネルギーに弱く、ガラス面から曲げ方向の応力が働いた場合、太陽電池セル１２の裏面側が破損してしまうおそれがある。しかし、第２樹脂体４４の引張弾性率が第１樹脂体４２の引張弾性率と比較して大きいため、第２樹脂体４４の曲げ弾性率も第１樹脂体４２の曲げ弾性率と比較して大きくなる。そのため、第２樹脂体４４を太陽電池セル１２の下面の少なくとも一部と接触させることにより、太陽電池セル１２が折れ曲がりにくくなり、太陽電池セル１２の破損が抑制される。
　特に限定されないが、例えば図３及び図４のように、第１樹脂体４２は接続部材１４の少なくとも一部と接触し、第２樹脂体４４は太陽電池セル１２の下面全体を接触して覆うように配置することができる。すなわち、光電変換部１０は太陽電池セル１２であり、隣接する太陽電池セル１２は互いに接続部材で電気的に接続されている。そして、第１樹脂体４２は接続部材の少なくとも一部と接触し、第２樹脂体４４は太陽電池セル１２の下面全体を接触して覆うように配置することができる。このようにすると、第１樹脂体４２の引張弾性率は第２樹脂体４４の引張弾性率より小さいため、太陽電池モジュール１００に温度差が生じた場合であっても、接続部材１４が断線しにくい。なお、接続部材１４をより断線しにくくするため、第１樹脂体４２が太陽電池セル１２間の接続部材１４の下面全体を接触して覆うように配置することができる。
　特に限定されないが、図４～図６のように、第２樹脂体４４は第２樹脂基板５０の少なくとも一部と接触して配置することができる。このようにすることで、第２樹脂基板５０が相対的に曲げ弾性率の大きい第２樹脂体４４に補強されるため、太陽電池モジュール１００全体のたわみを抑制することができる。また、太陽電池をよりたわみにくくするため、図６のように、第２樹脂体４４を第２樹脂基板５０の全面に接触して配置することができる。
　図５及び図６のように、第１樹脂体４２は光電変換部１０の少なくとも一部と接触して配置することができる。相対的に引張弾性率の小さい第１樹脂体４２を光電変換部１０の少なくとも一部と接触させることで、第２樹脂層４０の熱伸縮による熱応力を緩和でき、太陽電池モジュール１００の温度変化に対する耐性を向上させることができる。また、図６のように、第２樹脂層４０が層状の第１樹脂体４２と層状の第２樹脂体４４とを含有することができる。具体的には、層状の第１樹脂体４２は光電変換部１０下に配置され、層状の第２樹脂体４４は層状の第１樹脂体４２下に配置することができる。すなわち、第１樹脂体４２は光電変換部１０の下面全体を覆うことができる。このようにすることにより、光電変換部１０が相対的に引張弾性率の小さい第１樹脂体４２に覆われるため、第１樹脂体４２が熱伸縮した場合であっても、熱応力が小さいため、光電変換部１０の破損を抑制することができる。すなわち、太陽電池モジュール１００の温度変化に対する耐性をより向上させることができる。
　第１樹脂体４２を形成する材料は、特に限定されないが、第１樹脂体４２は各種ゲルを用いることができる。ゲルは、特に限定されないが、溶媒を含有したゲルと溶媒を含まないゲルに分類される。溶媒を含有したゲルには、分散媒が水のゲルであるヒドロゲル、分散媒が有機溶媒のゲルであるオルガノゲルを用いることができる。また、溶媒を含有したゲルは、数平均分子量が１００００以上の高分子ゲル、数平均分子量が１０００以上１００００未満のオリゴマーゲル、数平均分子量が１０００未満の低分子ゲルのいずれを用いることができる。これらのなかでも、第１樹脂体４２は溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルを使用することが好ましい。溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルは光電変換部１０を固定することができるため、光電変換部１０の移動による接続部材１４の切断を抑制することができるためである。また、溶媒を含有した高分子ゲルもしくは溶媒を含まないゲルのなかでも、第１樹脂体４２はシリコーンゲル、ウレタンゲル、アクリルゲル、セグメント化ウレタンゲル、セグメント化アクリルゲル及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。これらのゲルは引張弾性率が小さく、温度変化による熱応力や局所的な加重を緩和し、光電変換部１０の破損を抑制することができるためである。また、これらのゲルは光電変換部１０を固定し、光電変換部１０の移動による接続部材１４の切断を抑制することができる。
　第１樹脂体４２の引張弾性率は特に限定されないが、０．１ｋＰａ以上５ＭＰａ未満であることが好ましく、１ｋＰａ以上１ＭＰａ以下であることがより好ましい。第１樹脂体４２の引張弾性率の下限をこのような値とすることによって、封止材として光電変換部１０を適切に保護することができる。また、第１樹脂体４２の引張弾性率の上限をこのような値とすることによって、熱応力の緩和や局所的な衝撃を効率よく吸収することができる。このため、上述した第１樹脂層３０との関係より、第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率はそれぞれ５ＭＰａ未満であることが好ましく、第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率はそれぞれ１ＭＰａ以下であることがより好ましい。
　第２樹脂体４４を形成する材料は特に限定されず、例えば、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）などの熱可塑性樹脂、エポキシ、ウレタン、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの樹脂は変性樹脂を用いることもでき、それぞれの組合せとして用いることもできる。なかでも、第２樹脂体４４はエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を含有することが好ましい。
　第２樹脂体４４の引張弾性率は特に限定されないが、０．００５ＧＰａ～０．５ＧＰａであることが好ましく、０．０１ＧＰａ～０．２５ＧＰａであることがより好ましい。第２樹脂体４４の引張弾性率の下限をこのような値とすることによって、ヒョウ等の局所的な荷重が第１樹脂基板２０及び第１樹脂層３０を介して光電変換部１０に伝わった場合であっても、光電変換部１０の破損を抑制することができる。また、第２樹脂体４４の引張弾性率の上限をこのような値とすることによって、太陽電池モジュール１００の温度が上昇した場合であっても、熱応力による光電変換部１０の破損を抑制することができる。そのため、太陽電池モジュール１００の耐熱衝撃性を向上させることができる。
　＜第２樹脂基板５０＞
　第２樹脂基板５０は、バックシートとして太陽電池モジュール１００の受光面と反対側の面を保護する。第２樹脂基板５０は第２樹脂層４０下に配置される。具体的には、第２樹脂基板５０は、第２樹脂層４０のｚ軸の負方向側に配置される。
　第２樹脂層４０と第２樹脂基板５０との間には他の部材を設けず、第２樹脂層４０は第２樹脂基板５０と直接接触させることができる。また、第２樹脂層４０と第２樹脂基板５０との間に、保護層や接着層など他の層を設けることもできる。
　第２樹脂基板５０を形成する材料は特に限定されず、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を用いることができる。繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）としては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）などが挙げられる。なお、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）としては、ガラスエポキシなどが挙げられる。第２樹脂基板５０を形成する材料は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。これらの材料は衝撃等によりたわみが発生しにくいためである。
　第２樹脂基板５０の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、第２樹脂基板５０のたわみを抑制し、太陽電池モジュール１００をより軽量化できる。
　第２樹脂基板５０の引張弾性率は特に限定されないが、１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であることが好ましく、２．３ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であることがより好ましい。また、第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率は、第１樹脂基板２０、第２樹脂体４４及び第２樹脂基板５０の引張弾性率よりも小さいことが好ましい。このようにすることにより、第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２が熱伸縮や局所的な荷重を緩和するため、光電変換部１０の破損を抑制することができる。
＜太陽電池モジュール１００の製造方法＞
　本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は公知の方法を用いて作成することができる。例えば、ヒーター上に第１樹脂基板２０、第１樹脂層３０、光電変換部１０、第２樹脂層４０、第２樹脂基板５０を順番にラミネートして、加熱成形することができる。
　第２樹脂層４０に第１樹脂体４２及び第２樹脂体４４を含有させる方法は特に限定されない。例えば上述のように、ヒーター上に第１樹脂基板２０、第１樹脂層３０、光電変換部１０、第１樹脂体４２、第２樹脂体４４、第２樹脂基板５０を順番にラミネートして、加熱成形することができる。また、例えば上述のように、ヒーター上に第１樹脂基板２０、第１樹脂層３０、光電変換部１０、第２樹脂体４４、第１樹脂体４２、第２樹脂基板５０を順番にラミネートして、加熱成形することもできる。また、共押出成型により、第１樹脂体４２及び第２樹脂体４４が層状に形成された第２樹脂層４０を成型することもできる。また、第１樹脂体４２又は第２樹脂体４４を光電変換部１０に事前にラミネートすることもできる。
　加熱条件は特に限定されないが、例えば真空状態で１５０℃程度に加熱される。真空条件で加熱した場合は、泡抜け性がさらに向上する。真空加熱の後、大気圧下において、各層を加圧しながらヒーターなどにより加熱して、樹脂成分を架橋することもできる。加熱により得られた積層体には、フレームなどを取り付けることもできる。
　以下、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の効果を説明する。
　本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、第１樹脂基板２０と、第１樹脂層３０と、光電変換部１０と、第２樹脂層４０と、第２樹脂基板５０と、を備える。第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０下に配置される。光電変換部１０は第１樹脂層３０下に配置される。第２樹脂層４０は、光電変換部１０下に配置され、第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有する。第２樹脂基板５０は第２樹脂層４０下に配置される。第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率は第２樹脂体４４の引張弾性率より小さい。
　本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、第１樹脂基板２０と、第１樹脂層３０と、光電変換部１０と、第２樹脂層４０と、第２樹脂基板５０と、を備える。第１樹脂層３０は第１樹脂基板２０下に配置される。光電変換部１０は第１樹脂層３０下に配置される。第２樹脂層４０は、光電変換部１０下に配置され、第１樹脂体４２と第２樹脂体４４とを含有する。第２樹脂基板５０は第２樹脂層４０下に配置される。隣接した光電変換部１０は接続部材１４により互いに電気的に接続されている。第１樹脂層３０及び第１樹脂体４２の引張弾性率は第２樹脂体４４の引張弾性率より小さい。
　そのため、第２樹脂層４０全体の引張弾性率は第２樹脂体４４単独の引張弾性率よりも相対的に小さくなる。すなわち、太陽電池モジュール１００の温度差が大きくなり、第２樹脂層４０が熱伸縮した場合であっても、光電変換部１０に加わる熱応力が相対的に小さくなる。したがって、太陽電池モジュール１００に温度差が生じた場合であっても、光電変換部１０の破損を抑制することができる。すなわち、太陽電池モジュール１００の温度変化に対する耐性を向上させることができる。
　特願２０１６－０３８６７４号（出願日：２０１６年３月１日）の全内容は、ここに援用される。
　以上、本実施形態を実施例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
　本実施形態の太陽電池モジュールは、光電変換部下に配置され、第１樹脂体と第２樹脂体とを含有する第２樹脂層を備え、第１樹脂層及び第１樹脂体の引張弾性率は第２樹脂体の引張弾性率より小さい。そのため、本実施形態によれば、太陽電池モジュールの温度変化に対する耐性を向上させることができる。
　１０　　光電変換部
　１２　　太陽電池セル
　１４　　接続部材
　２０　　第１樹脂基板
　３０　　第１樹脂層
　４０　　第２樹脂層
　４２　　第１樹脂体
　４４　　第２樹脂体
　５０　　第２樹脂基板
　１００　太陽電池モジュール

Claims (6)

  1. 　第１樹脂基板と、
    　前記第１樹脂基板下に配置された第１樹脂層と、
    　前記第１樹脂層下に配置された光電変換部と、
    　前記光電変換部下に配置され、第１樹脂体と第２樹脂体とを含有する第２樹脂層と、
    　前記第２樹脂層下に配置された第２樹脂基板と、を備え、
    　前記第１樹脂層及び前記第１樹脂体の引張弾性率は前記第２樹脂体の引張弾性率より小さいことを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 　前記第１樹脂層及び前記第１樹脂体の引張弾性率はそれぞれ１ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 　前記第２樹脂体は前記第２樹脂基板の少なくとも一部と接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　前記光電変換部は太陽電池セルであり、隣接する前記太陽電池セルは互いに接続部材で電気的に接続されており、
    　前記第１樹脂体は前記接続部材の少なくとも一部と接触し、前記第２樹脂体は前記太陽電池セルの下面全体を接触して覆うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　前記第１樹脂体は前記光電変換部の少なくとも一部と接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 　第１樹脂基板と、
    　前記第１樹脂基板下に配置された第１樹脂層と、
    　前記第１樹脂層下に配置された光電変換部と、
    　前記光電変換部下に配置され、第１樹脂体と第２樹脂体とを含有する第２樹脂層と、
    　前記第２樹脂層下に配置された第２樹脂基板と、を備え、
    　隣接した前記光電変換部は接続部材により互いに電気的に接続されており、
    　前記第１樹脂層及び前記第１樹脂体の引張弾性率は前記第２樹脂体の引張弾性率より小さいことを特徴とする太陽電池モジュール。
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