JP5300538B2

JP5300538B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP5300538B2
Application number: JP2009062111A
Authority: JP
Inventors: 剛之粟生
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: CN101834216A; EP2228831A2; US20100229937A1; KR20100103409A; JP2010219170A

Description

本発明は、太陽電池から電力を取出すための取出し配線材を備える太陽電池モジュールに関する。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。一般的に、太陽電池は、耐候性の向上を目的として、受光面側保護材と裏面側保護材との間において封止材によって封止される。

このような太陽電池が発する電力は、太陽電池に接続された取出し配線材によって太陽電池モジュールの外部に引き出される。具体的には、取出し配線材は、裏面側保護材に形成される直線状の切り込みから、太陽電池モジュールの外部に引き出される（例えば、特許文献１参照）。

一方で、裏面側保護材としては、Ａｌ等の金属層を樹脂層で挟むことによってシート状に形成された積層フィルムが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような裏面側保護材によれば、太陽電池モジュールの耐湿性やガスバリアー性を向上することができる。

特開平５−８２８２０号公報

ここで、上述の積層フィルムを裏面側保護材として用いる場合、裏面側保護材の切り込みの内側には金属層が露出する。そこで、通常、取出し配線材と金属層との電気的絶縁を図るために、取出し配線材は絶縁被膜によって覆われている。

しかしながら、絶縁被膜と金属層とが直接接触するので、太陽電池モジュールの出力が大きい場合などにおいては、取出し配線材と金属層との電気的絶縁性を確保できないおそれがある。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、裏面側保護材の金属層と取出し配線材との電気的絶縁性を確保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。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールは、受光面と、受光面の反対側に設けられる裏面とを有する太陽電池と、太陽電池の受光面側に配置される受光面側保護材と、太陽電池の裏面側に配置され、複数の樹脂層の間に挟まれた金属層を有する裏面側保護材と、太陽電池から電力を取出す取出し配線材とを備え、裏面側保護材は、線状に形成される切り込みの一側方に設けられる第１領域を折り曲げることによって形成される開口部を有し、取出し配線材の一端部は、太陽電池に接続されており、取出し配線材の他端部は、開口部から引き出されることを要旨とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、第１領域は、太陽電池モジュールの内側に折り返されており、取出し配線材の他端部は、裏面側保護材の平面視において、切り込みの一側方側に引き出されていてもよい。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、開口部は、第１領域を折り曲げることに加えて、切り込みの他側方に設けられる第２領域を折り曲げることによって形成されており、第２領域は、太陽電池モジュールの外側に折り曲げられていてもよい。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、開口部を覆うように裏面側保護材上に設けられる端子ボックスをさらに備え、第１領域は、太陽電池モジュールの外側に折り曲げられており、第１領域は、端子ボックス内に固定されていてもよい。

本発明によれば、裏面側保護材の金属層と取出し配線材との電気的絶縁性を確保可能な太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面図である。本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図２のＡ−Ａ線における断面図である。本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である。本発明の第１実施形態に係る開口部１４１の形成方法を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図６のＢ−Ｂ線における断面図である。本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図８のＣ−Ｃ線における断面図である。本発明の第３実施形態に係る開口部１４１の形成方法を説明するための図である。本発明の実施形態に係る開口部１４１の形成方法を説明するための図である。

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面図である。

図１に示すように、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池１０、複数の接続配線材１１、取出し配線材１２、受光面側保護材１３、裏面側保護材１４、内部隔離材１５、第１封止材１６及び第２封止材１７を備える。太陽電池モジュール１００は、受光面側保護材１３と裏面側保護材１４との間に、複数の太陽電池１０を封止することにより構成されている。

複数の太陽電池１０は、受光面側保護材１３と裏面側保護材１４との間において、行列状に配置される。複数の太陽電池１０は、複数の接続配線材１１によって電気的に接続される。各太陽電池１０は、光を受ける受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。また、図示しないが、各太陽電池１０は、受光面での受光によりキャリアを生成する光電変換部と、光電変換部からキャリアを取出すための正負１対の電極とを備えている。

複数の接続配線材１１それぞれは、一の太陽電池１０の受光面に形成された電極と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池１０の裏面に形成された電極とに接合される。これによって、一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とは、電気的に接続される。各接続配線材１１は、薄板状または縒り線状の銅、銀、金、錫、ニッケル、アルミニウム、或いはこれらの合金などの電気抵抗が低い材料によって構成されることが好ましい。なお、各接続配線材１１の表面には、鉛フリー半田（例えば、ＳｎＡｇ_３．０Ｃｕ_０．５）などの導電性材料がメッキされていてもよい。

取出し配線材１２は、複数の太陽電池１０が発する電力を外部へ取出すための配線材である。取出し配線材１２は、絶縁被膜によって覆われている。取出し配線材１２の一端は、少なくとも一の太陽電池１０の電極に電気的に接続されている。取出し配線材１２の他端は、裏面側保護材１４に形成された開口部１４１から引き出され、図示しない端子ボックス内の接続端子に接続される。具体的には、取出し配線材１２の他端は、開口部１４１に露出する第２封止材１７から太陽電池モジュール１００の外部に露出される。なお、図示しないが、通常、太陽電池モジュール１００は、正負一対の取出し配線材を備える。取出し配線材１２は、接続配線材１１と同様、電気抵抗が低い材料によって構成されることが好ましい。

受光面側保護材１３は、複数の太陽電池１０の受光面側に配置される。受光面側保護材１３は、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。受光面側保護材１３としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。

裏面側保護材１４は、複数の太陽電池１０の受光面側に配置される。裏面側保護材１４は、太陽電池モジュール１００の背面を保護する。本実施形態に係る裏面側保護材１４は、金属層を２枚の樹脂層でサンドイッチした構造を有する。裏面側保護材１４は、取出し配線材１２の他端部を外部に引き出すための開口部１４１を有する。裏面側保護材１４の構成については後述する。

内部隔離材１５は、太陽電池モジュール１００の内部を２つの領域に隔離している。内部隔離材１５は、裏面側保護材１４から複数の太陽電池１０に向かって浸透する水分などを遮る機能を有する。内部隔離材１５には、取出し配線材１２が挿通される。内部隔離材１５としては、ＰＥＴフィルムなどを用いることができる。

第１封止材１６は、受光面側保護材１３と内部隔離材１５との間に複数の太陽電池１０を封止する。第２封止材１７は、裏面側保護材１４と内部隔離材１５との間に充填される。第１封止材１６及び第２封止材１７としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂などを用いることができる。また、第１封止材１６と第２封止材１７とは、同じ材料で構成されていてもよいし、また、互いに異なる材料で構成されていてもよい。

以上のような構成を有する太陽電池モジュール１００の外周には、Ａｌフレームを取り付けることができる。

（裏面側保護材の構成）
次に、裏面側保護材１４の構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。

図２に示すように、裏面側保護材１４は、開口部１４１と第１領域１４２とを有する。開口部１４１には、第２封止材１７が露出する。開口部１４１に露出する第２封止材１７からは取出し配線材１２が引き出される。本実施形態において、開口部１４１は、第１領域１４２を太陽電池モジュール１００の外側に折り返すことによって形成されている。開口部１４１の形成方法については後述する。

図３に示すように、裏面側保護材１４は、第１樹脂層１４ａ、金属層１４ｂ及び第２樹脂層１４ｃによって構成されている。金属層１４ｂは、第１樹脂層１４ａ及び第２樹脂層１４ｃによってサンドイッチされている。第１樹脂層１４ａ及び第２樹脂層１４ｃは、例えばＰＥＴフィルムなどのシート状樹脂フィルムである。金属層１４ｂは、例えば、アルミニウム箔などである。第１領域１４２の端面１４２Ｓには、金属層１４ｂが露出する。

ここで、第１領域１４２の端面１４２Ｓは、取出し配線１２の反対側に露出する。このように、第１領域１４２の端面１４２Ｓは、取出し配線材１２から離間するように配置されている。すなわち、第１領域１４２は、端面１４２Ｓに露出する金属層１４ｂが取出し配線材１２から離間するように配置されている。また、開口部１４１には、第1領域１４２の第１樹脂層１４ａが露出する。

なお、第１領域１４２は、裏面側保護材１４の表面に接するように折り返されているが、これに限られるものではない。例えば、第１領域１４２は、裏面側保護材１４の表面上方に配置されていてもよい。

（太陽電池モジュールの製造方法）
次に、太陽電池モジュール１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、モジュール化工程前における太陽電池モジュール１００の分解断面図である。

まず、行列状に配置された複数の太陽電池１０を接続配線材１１によって電気的に接続する。

次に、少なくとも一の太陽電池１０に取出し配線材１２の一端部を電気的に接続する。

次に、第１封止材１６ｂ、内部隔離材１５及び第２封止材１７に、取出し配線材１２を挿通させるための切り込みを厚み方向に形成する。

次に、裏面側保護材１４に開口部１４１を形成する。

具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、裏面側保護材１４に直線状の切り込み２０を形成する。切り込み２０は、第１樹脂層１４ａ、金属層１４ｂ及び第２樹脂層１４ｃを貫通する。

次に、図５（ｂ）に示すように、切り込み２０の両端部から延びる一対の切り込み２１を形成する。切り込み２１は、第１樹脂層１４ａ、金属層１４ｂ及び第２樹脂層１４ｃを貫通する。これによって、切り込み２０の一側方に第１領域１４２が設けられる。

次に、図４に示すように、第１領域１４２を裏面側保護材１４の裏面側に折り曲げる。これによって、取出し配線材１２を引き出すための開口部１４１が形成される。

次に、受光面側保護材１３、第１封止材１６ａ、複数の太陽電池１０、第１封止材１６ｂ、内部隔離材１５、第２封止材１７及び裏面側保護材１４を順次積層することによって積層体を形成する。この際、図４に示すように、第１封止材１６ｂ、内部隔離材１５及び第２封止材１７それぞれの切り込み、及び裏面側保護材１４の開口部１４１から取出し配線材１２の他端部を引き出す。

次に、積層体を真空雰囲気において所定条件で加熱する。これによって第１封止材１６及び第２封止材を硬化する。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００において、取出し配線材１２の他端部は、開口部１４１から引き出される。開口部１４１は、切り込み２０の一側方に設けられる第１領域１４２を折り曲げることによって形成される。

従って、取出し配線材１２を第１領域１４２の端面１４２Ｓから離間させることができる。従って、第１領域１４２の端面１４２Ｓに露出する金属層１４ｂと取出し配線材１２との電気的絶縁性を確保することができる。その結果、太陽電池モジュールの特性が低下することを抑制できる。

なお、本実施形態では、１つの第１領域１４２を折り曲げることによって開口部１４１の１辺を形成することとしたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、複数の第１領域１４２を設けるとともに、複数の第１領域１４２のそれぞれを折り曲げることによって開口部１４１の複数の辺を形成してもよい。この場合には、金属層１４ｂと取出し配線材１２との電気的絶縁性をより確保することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第１実施形態との相違点について主に説明する。本実施形態に係る第１領域１４２は、太陽電池モジュール１００の内側に折り返されている。

（裏面側保護材の構成）
本実施形態に係る裏面側保護材１４の構成について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ線における断面図である。

図６及び図７に示すように、第１領域１４２は、太陽電池モジュール１００の内側に折り返されている。そのため、第１領域１４２の端面１４２Ｓは、第２封止材１７中に封止されている。また、取出し配線材１２は、開口部１４１の内壁１４１Ｓに露出する金属層１４ｂの反対側に向かって引き出されている。

このような開口部１４１は、上記第１実施形態で説明したように、切り込み２０の一側方に設けられる第１領域１４２を裏面側保護材１４の受光面側に折り返すことによって形成される。

なお、本実施形態において、取出し配線材１２は、裏面側保護材１４の表面に接するように配置されているが、これに限られるものではない。取出し配線材１２は、裏面側保護材１４の表面から離間していてもよい。

（作用及び効果）
本実施形態に係る第１領域１４２は、太陽電池モジュール１００の内側に折り返されている。取出し配線材１２は、開口部１４１から第１領域１４２側に向かって引き出されている。

取出し配線材１２を第１領域１４２の端面１４２Ｓから離間させることができる。また、取出し配線材１２を開口部１４１の内壁１４１Ｓから離間させることができる。従って、端面１４２Ｓ及び内壁１４１Ｓそれぞれに露出する金属層１４ｂと取出し配線材１２との電気的絶縁性を十分確保することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上記第１実施形態との相違点について主に説明する。本実施形態に係る開口部１４１は、第１領域を内側に折り返すとともに、第２領域を外側に折り曲げることによって形成されている。

（裏面側保護材の構成）
本実施形態に係る裏面側保護材１４の構成について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００を裏面側保護材１４側から見た平面図である。図９は、図８のＣ−Ｃ線における断面図である。

図８に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、裏面側保護材１４上に設けられた端子ボックス３０を備える。端子ボックス３０は、開口部１４１を覆うように設けられている。図示しないが、端子ボックス３０と裏面側保護材１４との間は、シリコーン樹脂などによって密封される。

図９に示すように、第１領域１４２は、太陽電池モジュール１００の内側に折り返されている。また、第２領域１４３は、太陽電池モジュール１００の外側に折り曲げられている。これによって、開口部１４１が形成されている。

端子ボックス３０は、端子接続部３１と仕切り部３２とを有する。端子接続部３１には、取出し配線材１２の先端が接続される。仕切り部３２は、端子ボックス３０の内部を空間Ｐと空間Ｑとに区切る。空間Ｐは、第２領域１４３を固定するための空間である。従って、第２領域１４３の端面１４３Ｓは、空間Ｐ内に露出される。空間Ｑは、取出し配線材１２を引き出すための空間である。

（開口部の形成方法）
まず、上記第１実施形態と同様に切り込み２０を形成した後に、切り込み２０の両端に直交する一対の切り込み２２を形成することによって、図１０に示すように、裏面側保護材１４をＨ状に切り込む。これによって、切り込み２０の一側方に第１領域１４２が設けられるとともに、切り込み２０の他側方に第２領域１４３が設けられる。

次に、第１領域１４２を裏面側保護材１４の受光面側に折り返すとともに、第２領域１４３を裏面側保護材１４の裏面側に折り曲げる。これによって、取出し配線材１２を引き出すための開口部１４１が形成される。

（作用及び効果）
本実施形態に係る第１領域１４２は、太陽電池モジュール１００の内側に折り返されており、第２領域１４３は、太陽電池モジュール１００の外側に折り曲げられている。従って、第１領域１４２の端面１４２Ｓ及び第２領域１４３の端面１４３Ｓそれぞれから取出し配線材１２を離間させることができる。そのため、金属層１４ｂと取出し配線材１２との電気的絶縁性をより確保することができる。

また、端子ボックス３０内において、太陽電池モジュール１００の外側に折り曲げられた第２領域１４３は固定される。従って、第２領域１４３の端面１４２Ｓに露出する金属層１４ｂと取出し配線材１２とが短絡することを防止できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、太陽電池モジュールの構成について一例を挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、太陽電池モジュール１００は、内部隔離材１６などを備えていなくてもよい。また、太陽電池モジュール１００は、上述の結晶系の太陽電池１０に代えて、受光面側保護材１３上に積層される薄膜系の太陽電池を備えていてもよい。

また、上記実施形態では特に触れていないが、開口部１４１からは、バイパスダイオード接続用の配線材が取出し配線材１２とともに引き出されていてもよい。

また、上記実施形態では、切り込み２０は、直線状に形成されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、切り込み２０は、湾曲線状に形成されていてもよい。この場合には、切り込み２０の両端にさらに切り込みを形成することなく第１領域１４２を形成することができる。

また、上記実施形態では、裏面側保護材１４に矩形状やＨ状の切り込みを形成することとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１１に示すように、切り込み２０の両端それぞれから２本の切り込み２３を外側に向かって形成してもよい。この場合、切り込み２０の両端外側に形成される一対の領域１４４を折り曲げることによって、開口部１４１の内壁１４１Ｓに金属層１４ｂが露出することを回避することができる。従って、取出し配線材１２と金属層１４ｂとの電気的絶縁性をさらに確実にすることができる。

また、上記実施形態では、裏面側保護材１４は、金属層を２枚の樹脂層によって挟んだ構成としたが、これに限られるものではない。例えば、裏面側保護材１４は、３枚以上の樹脂層を有していてもよいし、２枚以上の金属層を有していてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０…太陽電池
１１…接続配線材
１２…取出し配線材
１３…受光面側保護材
１４…裏面側保護材
１５…内部隔離材
１６…第１封止材
１７…第２封止材
２０〜２３…切り込み
３０…端子ボックス
３１…端子接続部
３２…仕切り部
１００…太陽電池モジュール
１４ａ…第１樹脂層
１４ｂ…金属層
１４ｃ…第２樹脂層
１４１…開口部
１４１Ｓ…内壁
１４２…第１領域
１４２Ｓ…第１領域の端面
１４３…第２領域
１４３Ｓ…第２領域の端面

Claims

受光面と、前記受光面の反対側に設けられる裏面とを有する太陽電池と、
前記太陽電池の前記受光面側に配置される受光面側保護材と、
前記太陽電池の前記裏面側に配置され、複数の樹脂層の間に挟まれた金属層を有する裏面側保護材と、
前記太陽電池から電力を取出す取出し配線材と
を備え、
前記裏面側保護材は、線状に形成される切り込みの一側方に設けられる第１領域を太陽電池モジュールの内側に折り曲げることによって形成される開口部を有し、
前記取出し配線材の一端部は、前記太陽電池に接続されており、
前記取出し配線材の他端部は、前記裏面側保護材の平面視において、前記切り込みの前記一側方側に前記開口部から引き出される
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記開口部は、前記第１領域を折り曲げることに加えて、前記切り込みの他側方に設けられる第２領域を折り曲げることによって形成されており、
前記第２領域は、太陽電池モジュールの外側に折り曲げられている
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。