JP2010087060A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光学的損失を低減し、出力の高い太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールは接続部材によって電気的に接続された複数の太陽電池と、太陽電池の受光面側に配された透光性部材と、裏面側に配された裏面部材とを有している。接続部材８ａは、薄板状の芯材３０と、その透光性部材に対向する表面に反射層３１が設けられ、反射面が形成されている。またこの反射層を被覆するように保護層３２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、接続部材によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールに係る。

従来の太陽電池モジュールでは、隣り合って配列された太陽電池が接続部材によって電気的に接続されている。太陽電池モジュールに入射した光のうち、接続部材に入射した光は、太陽電池に入射しない。このため、接続部材に入射した光は発電に寄与せず、損失となってしまう。そこで、このような光学的損失を軽減するために、接続部材の受光面に反射構造を設けることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、このような接続部材１０３の構成を説明するための模式的な断面図である。接続部材１０３は、受光面に太陽電池１０１の配列方向に沿って配された複数のＶ字状の溝を有する銅の薄板１０３ｂと、この薄板１０３ｂの受光面に形成された、銀からなる反射層１０３ａとを有している。
表面ガラス１０４を透過して接続部材１０３に入射した光Ｌは、接続部材１０３の表面のＶ字状の溝により斜め方向に反射される。そして、この反射光の一部は、表面ガラス１０４と空気１０７との界面で太陽電池１０１側に反射され、太陽電池１０１に入射される。
この構造によれば、従来発電に利用することができなかった接続部材への入射光の一部を利用することができるので、従来生じていた光学的損出を軽減することができる。
ＵＳ２００７／０１２５４１５Ａ１号公報

然し乍ら、上述した接続部材１０３では、受光面に形成する反射層１０３ａとして銀を用いている。このため、太陽電池モジュールの封止材１０６中に入り込む水分等の影響により、接続部材１０３の反射層１０３ａが硫化し、反射率が低下してしまう可能性があった。そして、このように反射率の低下が生じると、太陽電池モジュールの出力が低下する虞があった。
そこで、本発明は、信頼性を向上させた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、接続部材によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池と、太陽電池の受光面側に配され透光性を有する透光性部材と、太陽電池の裏面側に配された裏面部材と、透光性部材と前記裏面部材との間に前記複数の太陽電池素子を封止する封止材と、を備え、接続部材は、透光性部材と対向する表面に配され、銀、アルミニウム、及び銅の少なくともいずれか一つからなる反射面を有し、封止材と反射面との間に、反射面を被覆するように設けられた保護層を有している。
また、前記接続部材の前記透光性部材と対向する表面上に設けられた反射体を有し、前記反射面は、前記反射体の前記透光性部材に対向する表面に形成されている。
また、前記保護層は、ロジウム、酸化チタン、酸化クロム及びフッ化マグネシウム少なくともいずれか一つから形成されている。

本発明によれば、接続部材が、透光性部材と対向する表面に、反射率が高い銀、アルミニウム、及び銅の少なくともいずれか一つからなる反射面を有するので、接続部材に入射した光を高い割合で反射させ、発電に利用することができる。また、封止材と反射面との間に、反射面を被覆するように設けられた保護層を有するので、硫化等による反射面の反射率の低下も抑制することができる。このため、本発明によれば長期間使用しても出力の高い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。

〔第１実施形態〕
（太陽電池モジュールの概略構成）
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図１に示す概略断面図を参照して説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、接続部材８によって電気的に接続された第１及び第２の太陽電池２−１，２−２と、第１及び第２の太陽電池２−１，２−２の受光面側に配された透光性部材３と、第１及び第２の太陽電池２−１，２−２の裏面側に配された裏面部材４とを有している。また、第１及び第２の太陽電池２−１，２−２は、透光性部材３と裏面部材４との間において、封止材５中に封止されている。
透光性部材３は、ガラス板或いは透光性プラスチック板等からなる。また裏面部材４としては、ガラス板や透光性プラスチック板以外に、樹脂フィルム、或いはＡｌ箔等の金属箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構成を有する積層フィルム等も用いることができる。
第１及び第２の太陽電池２−１，２−２は、受光面及び裏面に、夫々接続電極６ａ，７ａを有する。太陽電池２の構成は特に限定されるものではなく、周知の構成のものを用いることができる。第１の太陽電池２−１の受光面側接続電極６ａ上には、第１接続部材８ａが半田等の導電性接着材９によって接続されている。また第２の太陽電池２−２の裏面側接続電極７ａ上には、第２接続部材８ｂが半田等の導電性接着材９によって接続されている。第１接続部材８ａと第２接続部材８ｂとは、第１及び第２の太陽電池２−１，２−２間で半田等の導電性接着材によって電気的に接続されている。第１接続部材８ａと第２接続部材８ｂとから接続部材８が構成される。
また、第１接続部材８ａは、透光性部材３と対向する表面に形成された反射構造を有している。尚、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１の外周には、必要に応じてＡｌフレーム等の枠体を設けることができる。
第１接続部材８ａは、太陽電池２の配列方向に沿う方向を長手方向とした長方形状をなしている。図２は、接続部材８ａの短手方向の断面図である。第１接続部材８ａは、銅等の低抵抗な材料からなる薄板状の芯材３０と、芯材３０の透光性部材３に対向する表面に形成された反射層３１とを有している。反射層３１は、透光性部材３と対向する表面に、反射面を有する。また、反射層３１の反射面を被覆するように、保護層３２が設けられている。
芯材３０は、透光性部材３に対向する表面に、第１接続部材８ａの長手方向に沿って形成された複数のＶ字状の溝３０ａを有している。また、芯材３０の、受光面側接続電極６ａに接着される面は、平坦面とされている。溝３０ａは、例えば平板状の金属板を外周に山形状の突起が形成されたローラと外周が平坦なローラとの間に挿入されることにより形成することができる。或いは平板状の金属板の表面に山形状の突起が形成されたプレス板を用いて平板状の金属板の表面に型押しすることにより形成することができる。
反射層３１は、芯材３０を構成する材料に比して反射率が高い材料から形成される。例えば、反射層３１は、銀、アルミニウム、及び銅のいずれかから形成することができる。このうち、反射率の高い銀を用いて形成することが好ましい。このような反射層３１は、スパッタ法や蒸着法或いはメッキ法等の方法を用いて形成することができる。また、反射層３１は、芯材３０の受光面上に略均一な厚みに形成されている。従って反射層３１は、芯材３０の受光面形状を反映して、Ｖ字状の溝形状を有している。
溝３０ａと反射層３１の形成順序は、まず芯材３０の表面に溝３０ａを形成し、反射層３１を形成しても良いし、反射層３１を形成した後に溝３０ａを形成するようにしても良い。
保護層３２は、外部から封止材５中に浸入してきた水分或いは空気等の影響により生じる反射層３１の反射率低下を抑制するための層である。従って、保護層３２は、反射層３１と封止材５との間に、反射層３１の表面（反射面）を被覆するように設けられる。
例えば、反射層３１が銀から形成されている場合には、反射層３１は硫化によって反射率が低下する。従って、保護層３２は反射層３１の硫化を抑制する。反射層３１がアルミニウムやニッケルから形成される場合には、反射層３１は酸化によって反射率が低下する。従って、保護層３２は反射層３１の酸化を抑制する。
また、反射層３１の受光面で反射された光は、保護層３２中を透過し、透光性部材３側に反射される。従って、保護層３２は反射層３１の受光面で反射された光に対して透光性を有している。
以上のように、保護層３２は反射層３１の反射率低下を抑制すると共に、反射面によって反射された光を透光性部材３側に透過させる。このような保護層３２は、例えばロジウム、酸化チタン、酸化クロム、フッ化マグネシウムから形成することができる。このような保護層３２は、メッキ法やスパッタ法、蒸着法等の方法を用いて形成することができる。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、接続部材８を構成する第１接続部材８ａの、透光性部材３と対向する表面に形成された反射層３１を有し、反射層３１と保護層５との間に、反射層３１の表面（反射面）を被覆するように形成され、透光性を有する保護層３２を備えている。そのため、反射層３１の硫化や酸化に伴う反射率の低下を抑制することが可能となる。従って、長期間にわたって反射層３１による反射効果を維持することができるので、高い出力を維持することができる太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態にあっては第１接続部材８ａ及び第２接続部材８ｂから接続部材を構成していたのに対し、本実施形態にあっては一の接続部材１０のみで接続を行う点である。
図３は、本実施形態に係る太陽電池モジュールの一部の構成を示す断面図である。同図に示すように、接続部材１０は、一つの部材から構成されている。この接続部材１０は、透光性部材３と対向する表面に、反射面を有する反射構造を有している。反射構造の構成は、第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、本実施形態においても、反射面と封止材との間に、反射面を被覆するように設けられた保護層を有している。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールにあっては、接続部材１０が、透光性部材３と対向する表面に、反射面を有している。そして、封止材と反射面との間には、反射面を被覆するように設けられた保護層を有している。このため、反射面の硫化や酸化に伴う反射率の低下を抑制することが可能となる。従って、長期間にわたって反射面による反射光効果を維持することができるので、高い出力を維持することができる太陽電池モジュールを提供することができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態にあっては第１接続部材８ａの、透光性部材３と対向する表面に、反射層３１形成したのに対し、本実施形態では反射面３１を有する別体の反射体１２を接続部材１３上に設けた点にある。
図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを説明するための断面図である。同図に示すように、第１及び第２の太陽電池２−１，２−２は、接続部材１３によって電気的に接続されている。接続部材１３は、例えば表面に半田がコートされた銅板からなる。接続部材１３は、一端が第１の太陽電池２−１の受光面側接続電極６ａ上に半田付けされ、他端が第２の太陽電池２−２の裏面側接続電極６ｂ上に半田付けされている。また、接続部材１３の、透光性部材３と対向する表面上には、反射体１２が設けられている。この反射体１２は、例えば樹脂接着剤によって、接続部材１３の表面に接着されている。
反射体１２は、図５に示すように、例えば絶縁体材料からなる薄板状の芯材３３と、芯材３３の、透光性部材３と対向する表面上に形成された反射層３１を有する。芯材３２は、表面に長手方向に沿って形成された複数のＶ字状の溝３３ａを有する。反射層３１の表面が、反射面となる。反射面と封止材５との間に、反射面を覆うように形成された透光性の保護層３２を有している。
反射層３１は、接続部材１３の表面に入射する光を反射させるために形成される。従って反射層３１は、芯材３３を構成する材料に比して反射率が高い材料から形成される。反射層３１は、芯材３３の受光面上に略均一な厚みで形成されている。従って反射層３１は、芯材３３の受光面形状を反映して、Ｖ字状の溝形状を有している。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいても、第１及び第２実施形態と同様、容易に光学的損出を軽減し、且つ反射層３１の表面（反射面）を硫化或いは酸化から保護することにより経年劣化を防止することができる。また、接続部材１３上に別体の反射体１２を設けるだけなので、第１及び第２実施形態に比べ、製造が容易である。
尚、今回開示された形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記各実施例では、太陽電池を直列接続したものについて説明したが、並列接続としてもよい。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 第１実施形態に係る接続部材の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 第３実施形態に係る接続部材の拡大断面図である。 従来の太陽電池モジュールを説明するための概略断面図である。

符号の説明

２−１，２−２ 太陽電池
３ 透光性部材
４ 裏面部材
５ 封止材
６ 受光面側接続電極
７ 裏面側接続電極
８，１０，１３ 接続部材
９ 導電性接着層
１２ 反射体

Claims (3)

1. 接続部材によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池と、
   前記太陽電池の受光面側に配され透光性を有する透光性部材と、
   前記太陽電池の裏面側に配された裏面部材と、
   前記透光性部材と前記裏面部材との間に前記複数の太陽電池素子を封止する封止材と、を備え、
   前記接続部材は、前記透光性部材と対向する表面に配され、銀、アルミニウム、及び銅の少なくともいずれか一つからなる反射面を有し、
   前記封止材と前記反射面との間に、前記反射面を被覆するように設けられた保護層を有する、太陽電池モジュール。
2. 前記接続部材の前記透光性部材と対向する表面上に設けられた反射体を有し、
   前記反射面は、前記反射体の前記透光性部材に対向する表面に形成されている、請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記保護層は、ロジウム、酸化チタン、酸化クロム及びフッ化マグネシウム少なくともいずれか一つから形成されている、請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
   
   

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