JP4817619B2

JP4817619B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP4817619B2
Application number: JP2004194779A
Authority: JP
Inventors: 裕司森田; 浩二西; 達也屋敷; 満雄山下
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006019440A

Description

本発明は、特に低コストで製造できるとともに、発電効率を向上させ、美観を向上させた太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池素子のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池素子である。この結晶系シリコン太陽電池素子はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。

単結晶型のシリコン太陽電池素子は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池素子は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％に近い変換効率が達成されている。

一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池素子は低コストであったため、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、低コストでより高い変換効率が求められるようになった。

通常、太陽電池素子は単体で使用されることは少なく、複数枚接続して太陽電池モジュールとして使用されるのが一般的である。現在最も市場に流通しているシリコン太陽電池素子でも１枚では６００ｍＶ程度と電圧が低く、このままでは実用的ではないため、セル同士を直列に接続して電圧を大きくする必要があるからである。

この太陽電池モジュールの用途は様々であるが、現在最も一般的なのは、一般の住宅の屋根に太陽電池モジュールを複数枚設置して使用する用途である。このように使用する場合、限られた設置面積の中で効率よく発電させるために、高効率の太陽電池モジュールが要求されるとともに、家の外観を左右するため、意匠性が高く美観にすぐれた太陽電池モジュールが求められる。

図９は一般的な太陽電池モジュールの断面構造を示した図である。図９において、１は太陽電池素子、２は配線材、５は透光性部材、６は充填材、９は裏面保護部材を示す。太陽電池素子１は直列で接続される場合、配線材２によって表面側と、一方に隣接する太陽電池素子１’の裏面側が電気的に接続され、裏面側は他方に隣接する太陽電池素子１”の表面側と電気的に接続される。この繰り返しによって複数の太陽電池素子が直列に電気的接続される。

このように配線材２によって電気的に接続された複数の太陽電池素子１は、ガラスなどからなる透光性部材５と、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の積層体などからなる裏面保護部材９の間に、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる充填材６によって封止する。このとき配線材２は接続部材（図不示）によって相互に電気的に接続され、太陽電池モジュール裏面に配置される端子ボックス４（後述する図６に記載）につなぎ、外部に出力を取り出す。

また太陽電池素子１を封止する方法としては、透光性部材５、充填材（表面側）６、配線材２で接続された複数の太陽電池素子１、充填材（裏面側）６、裏面保護部材９を順次積層し、ラミネータと呼ばれる装置で真空脱気し、加熱押圧するのが一般的である。

高効率の太陽電池モジュールを得るためには、高効率の太陽電池素子を使用するほかに、太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりして、光を有効に太陽電池モジュール内に取り込む提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。また、太陽電池モジュールの裏面の保護部材に光の散乱・反射効果を高めるなどの方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の裏面に位置する充填材６もしくは裏面保護部材９を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めることも一般的に行われている。

また、意匠性の高いモジュールを得るため、上記のように太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりすることは効果がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、太陽電池モジュール内に防眩膜を配置することにより、太陽電池モジュール表面の映り込みや光公害を防止し、光沢度を低く抑えることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

図５は従来の太陽電池モジュールの受光面端部を図６は同裏面端部を示した図である。図において１は太陽電池素子、２は配線材、３は接続部材を示す。また図７、８は従来の太陽電池モジュールの断面を示した図であり、図７は図１及び２のＡ部、図８は図１及び２のＢ部の断面を示した図である。図において１は太陽電池素子、２は配線材、３は接続部材、４は端子ボックス、６は充填材を示す。

太陽電池素子１の接続のためには表面の電極と他の太陽電池素子１の裏面の電極とを配線材により接続する。この配線材２を太陽電池に接続するため、通常、太陽電池素子１のこの配線材２が通るところに主電極（バスバー電極・図不示）を設ける。さらに太陽電池素子１表面から電流を効率よく拾うためにバスバー電極に接続される多数の細い集電極（フィンガー電極・図不示）を形成する。フィンガー電極はなるべく電気抵抗を小さくする方が有利であるから、このバスバー電極とフィンガー電極とは直角を成していることが一般的である。このフィンガー電極は入射する光の損失を少なくするためにできるだけ細くする方が電流値の向上のためには有利である。ところがスクリーンプリントによる電極形成の場合、電極の厚みを大きくすることが困難なため、集電極を細くすればするほど電気抵抗が高くなる傾向にあり、特性は低下する。通常の太陽電池素子１はこの抵抗が特性を大きく悪化させないレベルに妥協点を見出して太さが決まっている。太陽電池素子１を大面積化すると、その分出力の電流値が大きくなる。また、逆にフィンガー電極の長さは長くなる。そのため、１０ｃｍ角、１５ｃｍ角またはそれ以上の大面積の太陽電池素子１の場合、直列抵抗が大きくならないようにするため、バスバー電極を１枚の太陽電池素子１に複数本設けるのが一般的である。

また、配線材２は一般に銅箔に半田被覆を施した材料が用いられ、この半田により太陽電池素子１表面のバスバー電極に溶着される。図５に示すように太陽電池モジュールには複数の配線材２で接続された複数の太陽電池素子１が充填される。また配線材２を接続する接続部材３も配線材２と同様に、銅箔を半田で被覆した材料が用いられることから、太陽電池モジュールを受光面側から見たときには半田の金属光沢をもつ配線材２と接続部材３が見えることになる。

一方、太陽電池素子１は高効率化のために表面を粗面状にしたり、反射防止膜を形成するなどして、反射率を下げ太陽光を有効に取り込む工夫がなされている。そのため太陽電池素子１の表面は青から黒に近い濃紺の色合いになる。さらに、前述のように太陽電池モジュールの特性向上のために、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の裏面に位置する充填材６もしくは裏面保護部材９を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めることも一般的に行われている方法である。よって受光面側から太陽電池モジュールを見たときには、太陽電池素子１の間は白色になっている場合が多い。この色彩の違いは太陽電池モジュールの意匠性を低下させる一因となっている。

この問題を解決するために、配線材２や接続部材３の表面を着色した樹脂層で被覆したり（例えば、特許文献４参照）、太陽電池素子１を接続した配線材２の上から反射光制御膜を設ける（例えば、特許文献５参照）ことによって、配線材２や接続部材３を目立たないものにするという提案がなされている。また透光性部材５の太陽電池素子１と対向する部分を除いた箇所に着色を施すことによって、配線材２や接続部材３、及び太陽電池素子１間に見える裏面材料が視認されることを防止するとの提案もなされている（例えば、特許文献６参照）。さらに、接続部材３の表面を白色のシートで覆うことにより、接続部材３を太陽電池素子１間の裏面材料と同一色にするという工夫もなされている。
特開２００３−１２４４９１号公報特開２００３−２３４４８４号公報特開２００１−２０３３７８号公報特開２００１−３３９０８９号公報特開平１０−３２３４４号公報特開平７−３２６７８９号公報

太陽電池モジュール表面のガラスに凹凸を形成したり、ガラス表面上に反射防止膜を形成したりする場合、太陽光が有効に取り込まれるとともに、光公害の問題を抑止することができる。しかしながら、ガラスの材料費が上昇したり、ガラスの表面に反射防止膜を形成するための大型の装置が必要になったり、工程が増加することによる製造コストが上昇したりする問題があった。また、ガラスの表面に凹凸を形成する場合、太陽電池モジュールを屋外に設置し、風雨にさらされることにより付着するごみや埃などの汚れがたまりやすく、太陽電池モジュールに入射する太陽光を遮り、太陽電池モジュールの出力特性を低下させるなどの問題が発生することもあった。

また太陽電池モジュール内に防眩膜を設置する場合も同様に、光公害の問題を抑止することはできるものの、使用する材料が増え、製造コストが上昇するという問題があるとともに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の裏面に位置する充填材６もしくは裏面保護部材９を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めるという効果を得ることができず、太陽電池モジュールの特性向上の妨げになっていた。

さらに、配線材２や接続部材３の表面を着色した樹脂層で被覆したり、太陽電池素子１を接続した配線材２の上から反射光制御膜を設けたりする方法によれば、配線材２や接続部材３を目立たないものにすることができる。しかしながら、配線材２や接続部材３の表面に樹脂層を被覆するため、材料費や工程が増加する問題や、配線材２でつながれた太陽電池素子１のすべてに成膜するための大型の設備などが必要になり、製造コストが上昇するという問題があった。

また、透光性部材５の太陽電池素子１と対向する部分を除いた箇所に着色を施すという方法によれば、配線材２や接続部材３、及び太陽電池素子１間に見える裏面材料が視認されることを防止することができる。しかしながら、透光性部材５へ着色する工程の増加を招くとともに、予め所定箇所に着色が施された透光性部材５と配線材２によって接続された太陽電池素子１の位置合わせを行う必要があり、工程が煩雑になるという問題もあった。さらに、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の裏面に位置する充填材６もしくは裏面保護部材９を白色にすることにより、光の散乱・反射効果を高めるという効果を得ることができず、太陽電池モジュールの特性向上の妨げになっていた。

このように高効率かつ意匠性が高い太陽電池モジュールを、低コストで製造することは、市場要求が高いものの、実現が難しかった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、高効率かつ意匠性が高く美観に優れるとともに、低コストで製造することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、透光性部材と裏面保護部材との間に二次元配列された複数の太陽電池素子と、所定の前記太陽電池素子同士を電気的に接続する複数の配線材と、前記複数の太陽電池素子のうち最外周に位置する所定の太陽電池素子の裏側に配置され、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間で所定の前記配線材同士を電気的に接続する接続部材と、該接続部材がつながり、外部に出力を取り出すための端子ボックスと、前記透光性部材と前記裏面保護部材との間で前記太陽電池素子を封止する充填材と、を有する太陽電池モジュールであって、前記複数の太陽電池素子の受光面積の合計は、前記太陽電池モジュールの受光面側面積に対して９１．９％以上９７．７％以下であり、前記複数の太陽電池素子のうち最外周に位置する太陽電池素子の端辺と前記太陽電池モジュールの外周端との最短距離、または、前記配線材もしくは前記接続部材と前記太陽電池モジュールの外周端との最短距離、を比較したとき、距離の短い方が５ｍｍ以上１１ｍｍ以下であることを特徴とする。

そして、前記複数の太陽電池素子の間隔は、前記配線材の幅に対して７０％以上１４３％以下であることを特徴とする。

さらに、受光面側から視認される前記複数の配線材の幅がすべて略同一であることを特徴とする。

また、前記配線材の幅が０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

そして、前記接続部材は、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間の位置で、前記配線材同士を接続することを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子同士の電気的な接続を確保した状態で、太陽電池モジュール内の太陽電池素子の充填率を高くすることができる。したがって、太陽電池モジュールの全体の印象を太陽電池素子の色彩にすることが可能となり、太陽電池素子の意匠性を向上させることができるとともに、太陽電池素子の割合が高いことから太陽電池モジュールの発電効率（発電量／太陽電池モジュール面積）を向上させることが可能になる。

このとき二次元配列された複数の太陽電池素子のうち最外周に位置する太陽電池素子の端辺と太陽電池モジュールの外周端との最短距離、もしくは配線材あるいは接続部材と太陽電池モジュールの外周端との最短距離を比較したとき、距離の短い方が５ｍｍ以上１１ｍｍ以下とすることにより、太陽電池素子の色合いと異なる太陽電池モジュール外周部分の比率を下げ、太陽電池モジュール全体の印象を、太陽電池素子表面の青から黒に近い濃紺といったダークな印象に抑えることが可能となり、太陽電池モジュールの意匠性をさらに向上させることができるとともに、太陽電池素子の割合が高いことから太陽電池モジュールの発電効率（発電量／太陽電池モジュール面積）を向上させることが可能になる。

また複数の太陽電池素子の間隔は、配線材の幅に対して７０％以上１４３％以下にすることによって、太陽電池素子間と配線材の幅を略同一にし、太陽電池モジュールの全体の印象としては、同一方向の複数のラインが貫通しているように見えるため、太陽電池素子の意匠性をさらに向上させることができるようになる。

さらに受光面側から視認される複数の配線材の幅がすべて略同一であるようにすることによって、配線材のアンバランスを防止してなお一層、意匠性を向上させることができるようになる。

また配線材の幅を０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下にすることによって、配線材が目立つことを防止することができる。

さらに接続部材は、太陽電池素子と裏面保護部材との間の位置で、すなわち非受光位置で、配線材同士を接続することによって、太陽電池モジュール全体の面積を小さくすることが可能になるとともに、配線材と太陽電池素子間によって構成される複数のラインに逆らった、長さの異なるラインを形成することを防止することができ、太陽電池モジュールの意匠性はなお一層向上する。

このように本発明によれば、部材の追加や工程の増加を招くことなく、簡易な方法で意匠性の高い高効率の太陽電池モジュールを得ることができるようになる。よって、高効率かつ意匠性が高く美観に優れるとともに低コストで製造可能な太陽電池モジュールが実現する。また本発明は、外観の印象がシステムの印象を決める太陽電池モジュールで特にその効果を有効に発揮するため、１辺が１ｍ程度もしくはそれ以上の大型の太陽電池モジュールに対し特に有効である。このように１辺が長いモジュールに適用すれば、高い発電効率を得られるばかりでなく、太陽電池素子間と配線材によって構成される、太陽電池モジュールを貫通したラインの印象を高め、意匠性の高いモジュールとなる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明において太陽電池モジュールの基本的な構造は、図９で示した一般的な太陽電池モジュールの断面構造と同じである。すなわち、図９において、１は太陽電池素子、２は配線材、５は透光性部材、６は充填材、９は裏面保護部材を示す。

太陽電池素子１は直列で接続するときには、配線材２によって表面側と、一方に隣接する太陽電池素子１’の裏面側が電気的に接続され、裏面側は他方に隣接する太陽電池素子１”の表面側と電気的に接続される。この繰り返しによって複数の太陽電池素子が直列に電気的接続される。このとき配線材２は後述する接続部材３によって相互に電気的に接続され、太陽電池モジュール裏面に配置される端子ボックス４（後述する図２に記載）につなぎ、外部に出力を取り出すことができるようになっている。

このように配線材２によって電気的に接続された複数の太陽電池素子１は、ちょうど２次元に所定間隔で配列された状態になっている。そして、これらの複数の太陽電池素子１は、受光面側に配置された、ガラスなどからなる透光性部材５と、非受光面側に配置された、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の積層体などからなる裏面保護部材９の間に、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる充填材６によって充填して封止する。

太陽電池素子１を封止する方法としては、透光性部材５、充填材（表面側）６、配線材２で接続された複数の太陽電池素子１、充填材（裏面側）６、裏面保護部材９を順次積層し、ラミネータと呼ばれる装置で真空脱気し、加熱押圧する。これによって、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる充填材６は架橋重合して硬化し、各部材の間隙を充填し封止する。

図１に本発明に係る太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図を示す。太陽電池素子１の接続のためには表面の電極と他の太陽電池素子１の裏面の電極とを配線材２により接続する。この配線材２を太陽電池に接続するため、太陽電池素子１の表面には、この配線材２が通るところに主電極（バスバー電極・図不示）が設けられている。

さらに太陽電池素子１表面から電流を効率よく拾うためにバスバー電極に接続される多数の細い集電極（フィンガー電極・図不示）が形成されている。フィンガー電極はなるべく電気抵抗を小さくする方が有利であるから、このバスバー電極とフィンガー電極とは直角を成していることが一般的である。このフィンガー電極は入射する光の損失を少なくするためにできるだけ細くする方が電流値の向上のためには有利である。

これらの電極は、通常製造コストが安価なスクリーンプリントによって形成されている。この場合、電極の厚みを大きくすることが困難なため、集電極を細くすればするほど電気抵抗が高くなる傾向にあり、特性は低下する。通常の太陽電池素子１はこの抵抗が特性を大きく悪化させないレベルに妥協点を見出して太さが決まっている。太陽電池素子１を大面積化すると、その分出力の電流値が大きくなる。また、逆にフィンガー電極の長さは長くなる。そのため、１０ｃｍ角、１５ｃｍ角またはそれ以上の大面積の太陽電池素子１の場合、直列抵抗が大きくならないようにするため、バスバー電極を１枚の太陽電池素子１に複数本設けるのが一般的である。

また、配線材２は一般に銅箔に半田被覆を施した材料が用いられ、この半田により太陽電池素子１表面のバスバー電極に溶着される。図１に示すように太陽電池モジュールには複数の配線材２で接続された複数の太陽電池素子１が充填される。

上述の構成を基本構成とし、以下、各実施形態について述べる。

（第一実施形態）
本発明に係る太陽電池モジュールの第一実施形態は、太陽電池モジュールの受光面側面積に対する、太陽電池モジュール内に充填される複数の太陽電池素子の面積の合計の割合を９１．９％以上９７．７％以下としたことを特徴とする。このような高い範囲の比率を得るためには、太陽電池素子１の面積を大きくするとともに、太陽電池素子１の間隔を狭くすること、太陽電池モジュール外周部の太陽電池素子１が存在しない部分の面積をできるだけ狭くすることが必要である。

このように本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子１同士の電気的な接続を確保した状態で、太陽電池モジュール内の太陽電池素子の充填率が高くしたことにより、太陽電池モジュールの発電効率（発電量／太陽電池モジュール面積）を向上させることが可能になるばかりでなく、太陽電池モジュールの全体の印象を太陽電池素子１の色彩にすることが可能となり、太陽電池モジュールの外観に対して美観を付与し意匠性を向上させることができる。

なお近年、太陽電池モジュールの使用用途及び使用形態は多様化しており、矩形の太陽電池モジュールのみならず、三角形や台形などの形状の太陽電池モジュールも存在する。また、太陽電池モジュールの外縁に、アルミニウムなどの押し出し成型により断面が中空に形成された強固なフレーム枠をはめ込み太陽電池モジュールの強度を確保するとともに、予め屋根上などに設置された架台に、フレーム枠をビス止めするなどして固定して使用する以外に、設置中に外縁に加えられる衝撃から保護するために設けられた簡易な金属や樹脂などからなるフレーム枠を太陽電池モジュールにはめ込んだものや、フレーム枠なしの太陽電池モジュール（フレームレスモジュール）を屋根材などとして使用するケースも増えてきている。

本発明はこれら全ての太陽電池モジュールに関連するものであり、フレーム枠をはめ込んで使用するモジュールであっても、フレーム枠を外した透光性部材５と裏面保護部材９の間に配線材２で接続された複数の太陽電池素子１が充填された完成体を太陽電池モジュールとし、太陽電池モジュールの受光面側面積とは、完成体の外周の内側に位置する部分の面積を示すものとする。

（第二実施形態）
本発明に係る太陽電池モジュールの第二実施形態は、第一実施形態に対して、さらに二次元配列された複数の太陽電池素子１のうち、最外周に位置する太陽電池素子１の端辺と太陽電池モジュールの外周端との最短距離、もしくは太陽電池素子１同士を接続する配線材２あるいは配線材２同士を接続する接続部材３と太陽電池モジュールの外周端と最短距離を比較したとき、距離の短い方を５ｍｍ以上１１ｍｍ以下にすることが望ましい。このようにすれば、太陽電池素子の色合いと異なる太陽電池モジュール外周部分の比率を下げ、太陽電池モジュール全体の印象を、太陽電池素子表面の青から黒に近い濃紺といったダークな印象に抑えることが可能となり、太陽電池モジュールの意匠性をさらに向上させることができるとともに、太陽電池素子の割合が高いことから太陽電池モジュールの発電効率（発電量／太陽電池モジュール面積）を向上させることが可能になる。

また、次のような理由からも、上述の構成とすることが望ましい。すなわち、太陽電池モジュールには、低コストで高効率かつ意匠性の高いものが要求されているが、それ以前に安全性が必要なことは言うまでもない。また家の屋根などに設置して使用するため、屋外における長期信頼性も必要になる。よって太陽電池モジュール内に充填された太陽電池素子１と外部との絶縁性を確保し、外気や水の混入を防ぐ必要がある。そのため、従来は太陽電池モジュールの外周部には太陽電池素子１や配線材２、接続部材３などが存在しない部分を多く確保していた。また、従来はほとんどの太陽電池モジュールに、その強度を確保するための強固なフレーム枠がはめ込まれていたため、１ｃｍ程度のかみしろが必要となりフレーム枠直下に太陽電池素子１を配置する必要がなかったこと、強固で厚みのあるフレーム枠を使用していたことから、フレーム枠直下でなくても、太陽光の入射角度により、フレーム枠の影となる部分がフレーム枠の内側に存在していたことにより、太陽電池素子１を太陽電池モジュールの外周に寄せる必要は生じなかった。しかし前述のように、モジュール枠が簡素化されたり、フレームレスモジュールが使用されるようになったことで、フレーム枠のかみしろが小さくなったり存在しないケースが多くなった。そのため太陽電池モジュールの外周部にも太陽電池素子１が配置された太陽電池モジュールが要求されるようになってきた。

なお、上述の構成を得るためには、充填材６の厚みを１．０ｍｍ以上と厚くする、ラミネート時の加熱温度を太陽電池モジュールの外周部で高くする、ラミネート時の外周部で押圧する圧力を高くするなどの手段を講じれば良い。

５ｍｍ以下の場合、外気や水が混入するなどして絶縁性が確保できなかったり、長期信頼性が確保できなかったりする問題が発生することがある。また１１ｍｍ以上の場合、太陽電池素子１の充填率の高いモジュールで、外周部の太陽電池素子のない部分が広くなり、縁取りのある太陽電池モジュールに見えるため、意匠的に好ましくない。

ここで、高効率化のため、太陽電池素子１の表面に反射防止処理を施し、青から黒に近い濃紺といったダークな色調の太陽電池素子１を使用したり、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の裏面に位置する充填材６もしくは裏面保護部材９を白色にしたりすることにより、光の散乱・反射効果を高めた太陽電池モジュールでは特にその効果を有効に発揮するので好ましい。これは、太陽電池素子１とそれ以外の部分の色調のコントラストがはっきりし、意匠的効果が顕著になるためである。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、複数の太陽電池素子１の間隔が、配線材２の幅の７０％以上１４３％以下とした。このようにすることによって、太陽電池素子１間と配線材２の幅を略同一にし、太陽電池モジュールの全体の印象としては、同一方向の複数のラインが貫通しているように見えるため、太陽電池素子の意匠性をさらに向上させることができるようになる。また、太陽電池素子１の間隔を配線材２の幅のレベルにまで狭くしたことから、太陽電池素子が太陽電池モジュールに対して面積を占有する比率が高くなるので、太陽電池モジュールの発電効率（発電量／太陽電池モジュール面積）をより一層向上させることが可能になる。

なお、太陽電池モジュールの発電効率を最大にするには、太陽電池モジュールに充填する太陽電池素子１の充填率を１００％にすれば良い。しかし、前述のように、安全性（絶縁性）や、長期信頼性の観点から、充填率を１００％にすることは不可能である。またいわゆる瓦重ねと呼ばれる太陽電池素子１の一部同士を互いに重ねる接続方法もあるが、ラミネータで加熱押圧する際に太陽電池素子１に割れが発生しやすい上、太陽電池素子１で重なり合った部分に光学的ロスが発生することから、非効率的でありモジュールコストの上昇を招く。

また、太陽電池素子１を隙間なく敷き詰めれば、割れや光学的ロスの問題は解消するが、直列で太陽電池素子１を接続する場合、図９に示すように、太陽電池素子１の間には太陽電池素子１の表から隣接する太陽電池素子の裏へつながれる配線材２が存在するため、隙間なく敷き詰めることは実質的に不可能である。ここで、太陽電池素子１の間隔を詰めすぎた場合には、ラミネータで加熱押圧する際に太陽電池素子１の端部に斜め方向の力がかかり、太陽電池素子１の割れの原因となる。この現象は特に配線材２の厚みが厚い場合や、配線材２の銅箔を被覆する半田に鉛レスのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を使用したときに多く発生する。これは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田が固いことに起因するものである。

このように太陽電池素子１同士の間隔を配線材２のレベルにまで狭くするためには、配線材２を、隣接する太陽電池素子１同士を接続したときの形状に合わせて、予め屈曲させておくことにより、上記の問題を抑制することが可能になる。

なお、複数の太陽電池素子１の間隔が、配線材２の幅の７０％に満たない場合、太陽電池素子１に配線材２との接続部に対してかかる応力が大きくなって割れが増加するため不適である。また、１４３％を超える場合、配線材２に比べ太陽電池素子１の間隔が広くなりすぎ、太陽電池モジュールの全体の印象としては、同一方向に複数のラインが貫通しているように見えないため意匠性が低下する。また、太陽電池モジュールの発電効率も低下する。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、受光面側から視認される配線材２の幅がすべて略同一に形成されている。このような構成としたので、すべての配線材２の幅が揃って、統一感が向上し、アンバランスを防止して、より一層意匠性を向上させることができるようになる。特に本発明の第三実施形態と組み合わせたときに、太陽電池素子１の間隔と配線材２の幅がすべて揃って視認されるので、極めて意匠性の高いものとなる。なお、配線材２の幅としては０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下にすることが望ましく、これによって、配線材２を目立たなくすることができる。なおこの範囲以下の場合、断面積が小さく、抵抗が大きくなり特性の低下を招く。また断面積を大きくするため、厚みを厚くすれば、前述のように太陽電池素子１間付近での太陽電池素子１の割れを招くことになり不適である。逆にこの範囲を超える場合、配線材２によって構成される、太陽電池モジュールを貫通するようなラインの印象が強すぎるものとなってしまうため、太陽電池モジュール全体の印象を、太陽電池素子表面の青から黒に近い濃紺といったダークな印象に抑えることができなくなり、太陽電池モジュールの意匠性を低下させてしまう。また、配線材２により太陽電池素子の受光面積を減らしてしまうため、太陽電池素子の出力特性が低下し、太陽電池モジュールの出力特性が低下するため不適である。

（第五実施形態）
本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールは、上述の各実施形態に対して、さらに、配線材２同士を電気的に接続する接続部材３が、太陽電池素子１と裏面保護部材９との間の位置で、すなわち非受光位置で、配線材２同士を接続する構造となっている。これについて、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図であり、図２は、非受光面側端部の部分拡大図である。また、図３は、図１及び図２に示す太陽電池モジュールをＡ−Ａ線で切ったときの矢視断面図、図４は、Ｂ−Ｂ線で切ったときの矢視断面図である。各図において１は太陽電池素子、２は配線材、３は接続部材、４は端子ボックス、５は透光性部材、６は充填材、７は熱可撓性シート、８は絶縁シート、９は裏面保護部材を示す。

接続部材３を太陽電池素子１と裏面保護部材９との間の位置に配置して配線材２同士を電気的に接続するためには、図３、４に示すように、太陽電池素子１の表面側もしくは裏面側に接続された配線材２を裏面保護部材９の側に屈曲させ、接続部材３で半田付けなどによって接続すれば良い。このとき太陽電池素子１の裏面側に設けられた電極との短絡を防止するため、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の絶縁シート８を、太陽電池素子１と太陽電池素子の裏面側に回された配線材２、接続部材３の間に介在させることが望ましい。さらに、このような屈曲構造としたことによって、局部的に厚みが増し、太陽電池モジュール製造時のラミネート工程における加熱押圧時に太陽電池素子１が割れることがあるが、これを防止するため、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）製の熱可撓性シート７を介在させて応力を吸収するようにしても良い。

従来、接続部材３は図５〜図８に示すように太陽電池モジュールの外周部に太陽電池素子と重ねない構成として配置されていたが、本発明では配線材２同士を接続する接続部材３を太陽電池素子１の裏面側に設けている。このような本発明の構成によれば、太陽電池モジュール内の太陽電池素子１の充填率をさらに上げ、太陽電池モジュールの変換効率を向上させることができる。

また、従来の構成では、図５に示すように、太陽電池モジュールの外周部に接続部材３が存在し、これが配線材２と太陽電池素子１間によって構成される複数のラインに対して、統一性を乱すラインとして視認されていたが、本発明の第五実施形態に係る太陽電池モジュールの構成によれば、受光面側からはこの接続部材３が見えない位置となるので、太陽電池モジュールの美観をさらに高め、意匠性を一層向上させることができる。

そして、外枠部と太陽電池素子１との間隔を狭めることができるので、太陽電池モジュール全体の面積を小さくすることが可能になるから、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電効率が向上する。

以上により本発明の太陽電池モジュールを得ることができる。この本発明の太陽電池モジュールは、部材の追加や工程の増加を招くことなく、簡易な方法で意匠性の高い高効率の太陽電池モジュールを得ることができるようになる。よって、高効率かつ意匠性が高く美観に優れるとともに低コストで製造可能な太陽電池モジュールが実現する。そして、外観の印象がシステムの印象を決める太陽電池モジュールで特にその効果を有効に発揮するため、１辺が１ｍ程度もしくはそれ以上の大型の太陽電池モジュールに対し特に有効である。このように１辺が長いモジュールに適用すれば、高い発電効率を得られるばかりでなく、太陽電池素子１の間隙と配線材２によって構成される、太陽電池モジュールを貫通したラインの印象を高め、意匠性の高いモジュールとなる。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。

例えば、上述の第一実施形態から第五実施形態は、二つ以上を自由に選択して組み合わせても良い。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図である。本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの非受光面側端部の部分拡大図である。図１、図２に示す本発明の太陽電池モジュールをＡ−Ａ線で切ったときの矢視断面図である。図１、図２に示す本発明の太陽電池モジュールをＢ−Ｂ線で切ったときの矢視断面図である。従来の太陽電池モジュールの受光面側端部の部分拡大図である。従来の太陽電池モジュールの非受光面側端部の部分拡大図である。図５、図６に示す従来の太陽電池モジュールをＣ−Ｃ線で切ったときの矢視断面図である。図５、図６に示す従来の太陽電池モジュールをＤ−Ｄ線で切ったときの矢視断面図である。太陽電池モジュールの断面構造を示す断面模式図である。

符号の説明

１：太陽電池素子
２：配線材
３：接続部材
４：端子ボックス
５：透光性部材
６：充填材
７：可撓性シート
８：絶縁シート
９：裏面保護部材

Claims

透光性部材と裏面保護部材との間に二次元配列された複数の太陽電池素子と、
所定の前記太陽電池素子同士を電気的に接続する複数の配線材と、
前記複数の太陽電池素子のうち最外周に位置する所定の太陽電池素子の裏側に配置され、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間で所定の前記配線材同士を電気的に接続する接続部材と、
該接続部材がつながり、外部に出力を取り出すための端子ボックスと、
前記透光性部材と前記裏面保護部材との間で前記太陽電池素子を封止する充填材と、を有する太陽電池モジュールであって、
前記複数の太陽電池素子の受光面積の合計は、前記太陽電池モジュールの受光面側面積に対して９１．９％以上９７．７％以下であり、前記複数の太陽電池素子のうち最外周に位置する太陽電池素子の端辺と前記太陽電池モジュールの外周端との最短距離、または、前記配線材もしくは前記接続部材と前記太陽電池モジュールの外周端との最短距離、を比較したとき、距離の短い方が５ｍｍ以上１１ｍｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記複数の太陽電池素子の間隔は、前記配線材の幅に対して７０％以上１４３％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。
受光面側から視認される前記複数の配線材の幅がすべて略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
前記配線材の幅が０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
前記接続部材は、前記太陽電池素子と前記裏面保護部材との間の位置で、前記配線材同士を接続することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。