JP2011029500A - 太陽電池用素子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、放熱板に圧入された整流素子の挟持性を向上することができ、整流素子の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる太陽電池用素子装置を提供する。
【解決手段】太陽電池用素子装置1において、電極112、122、132を有し、太陽電池21、22、23に電気的に接続されるプレスフィット型の整流素子11、12、13と、電極と太陽電池との間の電気的な接続経路として機能するとともに、整流素子の動作によって発生する熱を放熱する放熱板15、16、17とを備え、放熱板に、中央部に電極を圧入し整流素子を搭載する圧入孔15h、16h、17hを有し、この圧入孔の周囲に沿って放熱板の厚さ寸法に比べてそれと同一方向の電極の挟持寸法が大きくかつそれに電気的に接続される圧入補強壁15w、16w、17wを有する圧入部15P、16P、17Pを備える。
【選択図】図1
【解決手段】太陽電池用素子装置1において、電極112、122、132を有し、太陽電池21、22、23に電気的に接続されるプレスフィット型の整流素子11、12、13と、電極と太陽電池との間の電気的な接続経路として機能するとともに、整流素子の動作によって発生する熱を放熱する放熱板15、16、17とを備え、放熱板に、中央部に電極を圧入し整流素子を搭載する圧入孔15h、16h、17hを有し、この圧入孔の周囲に沿って放熱板の厚さ寸法に比べてそれと同一方向の電極の挟持寸法が大きくかつそれに電気的に接続される圧入補強壁15w、16w、17wを有する圧入部15P、16P、17Pを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、太陽電池用素子装置に関し、特に太陽電池パネルを複数配列した太陽電池モジュールに装着される太陽電池用素子装置に関する。
太陽光のエネルギを電気エネルギに変換する太陽光発電システムの開発が進められている。この太陽光発電システムは、安全性が高く、温室効果ガスの排出量を削減することができる等の利点を備えている。
例えば、一般家庭用の太陽光発電システムは、家屋の屋根上に配設された太陽電池パネルを備え、この太陽電池パネルによって発生させた直流電流を家電製品に供給する構成である。太陽電池パネルによって発生させた直流電流は、直接的に家電製品に供給され、又バッテリィに一旦蓄電した後にこのバッテリィから間接的に家電製品に供給されている。
下記特許文献1には、太陽光発電システムに装備される太陽電池モジュール用端子ボックスが開示されている。太陽電池パネルは複数個例えば3個を電気的に直列に接続して太陽電池モジュールを構築し、この太陽電池モジュールにおいては逆流を防止する整流素子が必要である。太陽電池モジュール用端子ボックスにはこの整流素子が配設されている。
太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、整流素子にはプレスフィット構造を有するバイパスダイオードが使用され、3個の第1〜第3のバイパスダイオードが電気的に直列に配列されている。太陽電池モジュール用端子ボックスの内部には、一方向に平面的に順次配列された第1の端子板、第1の中継端子板、第2の中継端子板、第2の端子板の合計4枚が配設されている。第1の端子板には、太陽電池モジュールの正極に接続されるケーブルが接続され、カソード電極を電気的に接続した状態で第1のバイパダイオードが圧入されている(プレスフィットがなされている)。第2の端子板には、太陽電池モジュールの負極に接続されるケーブルが接続され、アノード電極を電気的に接続した状態で第3のバイパダイオードが圧入されている。第2の中継端子板には、アノード電極を電気的に接続した状態で第2のバイパスダイオードが圧入されている。
第1のバイパスダイオードのアノード電極はそれから導出された接続ピンを折り曲げて第1の中継端子板に抵抗溶接若しくは半田接合により電気的に接続されている。第2のバイパスダイオードのカソード電極はそれから導出された接続ピンを折り曲げて第1の中継端子板に同様の手法により電気的に接続されている。第3のバイパスダイオードのカソード電極はそれから導出された接続ピンを折り曲げて第2の中継端子板に同様の手法により電気的に接続されている。
このように構成される太陽電池モジュール用端子ボックスにおいては、第1の中継端子板を備え、第1のバイパスダイオードを第2及び第3のバイパスダイオードに対して逆極性としたことにより、ケーブルに直接接続される第1の端子板に第1のバイパスダイオードを実装し、他のケーブルに直接接続される第2の端子板に第3のバイパスダイオードを実装することができるので、第1〜第3のバイパスダイオードの動作により発生する熱をケーブルを通して効率良く放出することができる。
しかしながら、前述の特許文献1に開示された太陽電池モジュール用端子ボックスにおいては、以下の点について配慮がなされていなかった。太陽電池モジュール用端子ボックスの第1の端子板、第2の中継端子板、第2の端子板には一般的に例えば約1.0mm−1.4mm程度の薄い板材が使用されている。このため、第1〜第3のバイパスダイオードにおいては、第1の端子板、第2の中継端子板、第2の端子板のそれぞれに圧入した後に安定した挟持性を確保することが難しく、又圧入した後の抜けに対する信頼性が十分ではなかった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、放熱板に圧入された整流素子の挟持性を向上することができ、整流素子の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる太陽電池用素子装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る特徴は、太陽電池用素子装置において、電極を有し、太陽電池に電気的に接続されるプレスフィット型の整流素子と、電極と太陽電池との間の電気的な接続経路として機能するとともに、整流素子の動作によって発生する熱を放熱する放熱板とを備え、放熱板に、中央部に電極を圧入し整流素子を搭載する圧入孔を有し、この圧入孔の周囲に沿って放熱板の厚さ寸法に比べてそれと同一方向の電極の挟持寸法が大きくかつ電極に電気的に接続される圧入補強壁を有する圧入部を備える。
実施例の特徴に係る太陽電池用素子装置において、圧入部の圧入補強壁は放熱板と一体に構成されていることが好ましい。
実施例の特徴に係る太陽電池用素子装置において、圧入部の圧入補強壁にその延伸方向に沿って圧入補強壁を横断する1以上の溝を備えることが好ましい。
実施例の特徴に係る太陽電池用素子装置において、電極と圧入部との間が導電性を有する金属により接合されていることが好ましい。
更に、実施例の特徴に係る太陽電池用素子装置において、圧入部の周囲に沿って硬化収縮型樹脂を備えることが好ましい。
本発明によれば、放熱板に圧入された整流素子の挟持性を向上することができ、整流素子の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる太陽電池用素子装置を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。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、現実のものとは異なる。また、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場合がある。
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
(実施例1)
本発明の実施例1は、3個の太陽電池パネル(太陽電池)を電気的に直列に接続した太陽電池モジュールに装着される太陽電池用素子装置(太陽電池用ジャンクションボックス)に本発明を適用した例を説明するものである。
本発明の実施例1は、3個の太陽電池パネル(太陽電池)を電気的に直列に接続した太陽電池モジュールに装着される太陽電池用素子装置(太陽電池用ジャンクションボックス)に本発明を適用した例を説明するものである。
[太陽電池モジュール及び太陽電池用素子装置の回路構成]
図3に示すように、実施例1に係る太陽電池用素子装置1は太陽電池モジュール2に装着(電気的に接続)されている。太陽電池モジュール2は、第1の太陽電池(第1の太陽電池パネル)21、第2の太陽電池(第2の太陽電池パネル)22、第3の太陽電池(太陽電池パネル)23のそれぞれを電気的に直列に接続し、1つのモジュールとして構築されている。第1の太陽電池21、第2の太陽電池22、第3の太陽電池23においては、図3中、いずれも左側が正極(プラス極)、右側が負極(マイナス極)である。
図3に示すように、実施例1に係る太陽電池用素子装置1は太陽電池モジュール2に装着(電気的に接続)されている。太陽電池モジュール2は、第1の太陽電池(第1の太陽電池パネル)21、第2の太陽電池(第2の太陽電池パネル)22、第3の太陽電池(太陽電池パネル)23のそれぞれを電気的に直列に接続し、1つのモジュールとして構築されている。第1の太陽電池21、第2の太陽電池22、第3の太陽電池23においては、図3中、いずれも左側が正極(プラス極)、右側が負極(マイナス極)である。
太陽電池用素子装置1は、太陽電池モジュール2の第1の太陽電池21、第2の太陽電池22及び第3の太陽電池23の直列個数に対応させて、第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13の合計3個を備えている。第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13は、いずれも太陽電池モジュール2において生成された起電力の逆流を防止する逆流防止素子として使用され、実施例1においてダイオード更に詳細にはプレスフィット構造を有するダイオードにより構成されている。
第1の整流素子11は、図3及び図4(A)に示すように、第1の太陽電池21の負極に接続された第1の主電極(アノード電極)11A及び第1の太陽電池21の正極に接続された第2の主電極(カソード電極)11Cを有し、第1の太陽電池21に電気的に並列に接続されている。第2の整流素子12は、図3及び図4(B)に示すように、第2の太陽電池22の負極に接続された第3の主電極(アノード電極)12A及び第2の太陽電池22の正極に接続された第4の主電極(カソード電極)12Cを有し、第2の太陽電池22に電気的に並列に接続されている。第3の整流素子13は、図3及び図4(B)に示すように、第3の太陽電池23の負極に接続された第5の主電極(アノード電極)13A及び第3の太陽電池23の正極に接続された第6の主電極(カソード電極)13Cを有し、第3の太陽電池23に電気的に並列に接続されている。第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13は、電気的に直列に接続されている。
なお、実施例1においては、太陽電池用素子装置1は3個の第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13により構成されているが、この配列個数は限定されるものではない。例えば、太陽電池モジュール2に2個の太陽電池が配設される場合には太陽電池用素子装置1は2個の整流素子を備え、太陽電池モジュール2に4個以上の太陽電池が配設される場合には太陽電池用素子装置1は4個以上の整流素子を備えている。
[太陽電池用素子装置の装置構造]
実施例1に係る太陽電池用素子装置1は、図1、図2、図4(A)及び図4(B)に示すように、第1の主電極11A及び第2の主電極11Cを有する第1の整流素子11と、第3の主電極12A及び第4の主電極12Cを有する第2の整流素子12と、第5の主電極13A及び第6の主電極13Cを有する第3の整流素子13と、第1の整流素子11を搭載し第2の主電極11Cを電気的に接続した第1の素子搭載領域15aを有し、この第1の素子搭載領域15aの第1の方向(図1中、上下方向であるY方向)の端部に一体化されるとともに第1の素子搭載領域15aの幅寸法W11に比べて小さい幅寸法W12に設定され、第1の太陽電池21の一方の極(正極)に接続される第1の端子15bを有する第1の放熱板15と、第1の素子搭載領域15aに第1の方向と交差する第2の方向(図1中、左右方向であるX方向)において対向して配設され、第2の整流素子12を搭載し第3の主電極12Aを電気的に接続した第2の素子搭載領域16aを有し、この第2の素子搭載領域16aの第1の方向(Y方向)の端部に一体化されるとともに第2の素子搭載領域16aの幅寸法W21に比べて小さい幅寸法W22に設定され、第1の太陽電池21に直列接続される第2の太陽電池22の他方の極(負極)に接続される第2の端子16bを有する第2の放熱板16と、第1の端子15aと第2の端子16aとの間に配設され、第1の整流素子11の第1の主電極11A及び第2の整流素子12の第4の主電極12Cを電気的に接続し、第1の太陽電池21の他方の極(負極)及び第2の太陽電池22の一方の極(正極)に接続される共用端子18とを備えている。更に、太陽電池用素子装置1は、第2の素子搭載領域16aに第2の方向(X方向)において第1の素子搭載領域15aとは反対側に対向して配設され、第3の整流素子13を搭載し第5の主電極13Aを電気的に接続した第3の素子搭載領域17aを有し、この第3の素子搭載領域17aの第1の方向(Y方向)の端部に一体化されるとともに第3の素子搭載領域17aの幅寸法W31に比べて小さい幅寸法W32に設定され、第2の太陽電池22に直列接続される第3の太陽電池23の他方の極(負極)に接続される第3の端子17bを有する第3の放熱板17を備えている。第3の整流素子13の第6の主電極13Cは第2の整流素子12の第
3の主電極12Aに電気的に接続されるとともに第2の太陽電池22の他方の極(負極)及び第3の太陽電池23の一方の極(正極)に接続されている。
実施例1に係る太陽電池用素子装置1は、図1、図2、図4(A)及び図4(B)に示すように、第1の主電極11A及び第2の主電極11Cを有する第1の整流素子11と、第3の主電極12A及び第4の主電極12Cを有する第2の整流素子12と、第5の主電極13A及び第6の主電極13Cを有する第3の整流素子13と、第1の整流素子11を搭載し第2の主電極11Cを電気的に接続した第1の素子搭載領域15aを有し、この第1の素子搭載領域15aの第1の方向(図1中、上下方向であるY方向)の端部に一体化されるとともに第1の素子搭載領域15aの幅寸法W11に比べて小さい幅寸法W12に設定され、第1の太陽電池21の一方の極(正極)に接続される第1の端子15bを有する第1の放熱板15と、第1の素子搭載領域15aに第1の方向と交差する第2の方向(図1中、左右方向であるX方向)において対向して配設され、第2の整流素子12を搭載し第3の主電極12Aを電気的に接続した第2の素子搭載領域16aを有し、この第2の素子搭載領域16aの第1の方向(Y方向)の端部に一体化されるとともに第2の素子搭載領域16aの幅寸法W21に比べて小さい幅寸法W22に設定され、第1の太陽電池21に直列接続される第2の太陽電池22の他方の極(負極)に接続される第2の端子16bを有する第2の放熱板16と、第1の端子15aと第2の端子16aとの間に配設され、第1の整流素子11の第1の主電極11A及び第2の整流素子12の第4の主電極12Cを電気的に接続し、第1の太陽電池21の他方の極(負極)及び第2の太陽電池22の一方の極(正極)に接続される共用端子18とを備えている。更に、太陽電池用素子装置1は、第2の素子搭載領域16aに第2の方向(X方向)において第1の素子搭載領域15aとは反対側に対向して配設され、第3の整流素子13を搭載し第5の主電極13Aを電気的に接続した第3の素子搭載領域17aを有し、この第3の素子搭載領域17aの第1の方向(Y方向)の端部に一体化されるとともに第3の素子搭載領域17aの幅寸法W31に比べて小さい幅寸法W32に設定され、第2の太陽電池22に直列接続される第3の太陽電池23の他方の極(負極)に接続される第3の端子17bを有する第3の放熱板17を備えている。第3の整流素子13の第6の主電極13Cは第2の整流素子12の第
3の主電極12Aに電気的に接続されるとともに第2の太陽電池22の他方の極(負極)及び第3の太陽電池23の一方の極(正極)に接続されている。
第1の放熱板15、第2の放熱板16、第3の放熱板17は、図1中、第2の方向に一直線に配列された状態において、ケース100内部に収納されている。ケース100内部には樹脂封止体19が充填され、樹脂封止体19は第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13のそれぞれを気密に封止する。
[整流素子の構造]
第1の整流素子11は、図4(A)に示すように、図中上面に第1の主電極11Aを有し、図中上面と対向する下面に第2の主電極11Cを有するダイオードチップ111と、ダイオードチップ111を凹部内に収納し台座並びにヒートシンクとして機能するとともに第2の主電極11Cに電気的に接続された第2の電極112と、ダイオードチップ111の第1の主電極11A上に配設されそれに電気的に接続されるとともに第1の主電極11Aに対して垂直方向に延伸する第1の電極(リード)115と、ダイオードチップ111を封止する封止体116とを備えている。ダイオードチップ111には例えばシリコン、化合物等を主体として半導体チップが使用されている。ダイオードチップ111の第2の主電極11Cと第2の電極112との間は導電性接着材113を介して電気的かつ機械的に接続されている。ダイオードチップ111の第1の主電極11Aと第1の電極115との間は導電性接着材114を介して電気的かつ機械的に接続されている。導電性接着材113、114のそれぞれには例えば半田が使用されている。封止体116には例えばシリコーン樹脂等の樹脂封止体が使用されている。
第1の整流素子11は、図4(A)に示すように、図中上面に第1の主電極11Aを有し、図中上面と対向する下面に第2の主電極11Cを有するダイオードチップ111と、ダイオードチップ111を凹部内に収納し台座並びにヒートシンクとして機能するとともに第2の主電極11Cに電気的に接続された第2の電極112と、ダイオードチップ111の第1の主電極11A上に配設されそれに電気的に接続されるとともに第1の主電極11Aに対して垂直方向に延伸する第1の電極(リード)115と、ダイオードチップ111を封止する封止体116とを備えている。ダイオードチップ111には例えばシリコン、化合物等を主体として半導体チップが使用されている。ダイオードチップ111の第2の主電極11Cと第2の電極112との間は導電性接着材113を介して電気的かつ機械的に接続されている。ダイオードチップ111の第1の主電極11Aと第1の電極115との間は導電性接着材114を介して電気的かつ機械的に接続されている。導電性接着材113、114のそれぞれには例えば半田が使用されている。封止体116には例えばシリコーン樹脂等の樹脂封止体が使用されている。
第1の電極115には、その一部分にそれ以外の他部分に比べて機械加工に対して応力集中を発生させる応力集中部115Bが配設されている。この応力集中部115Bは、第1の電極115の延伸方向に対して交差する方向に引き出し折り返したベンド形状を有し、他部分に比べて押し潰して肉薄に設定されている。この応力集中部115Bは、第1の電極115を例えば機械加工によって折り曲げる部分であり、第1の電極115の折り曲げによってダイオードチップ111に発生する応力を減少する機能を有する。第1の電極115は例えばCu、Cu合金、Fe−Ni合金、Al等の導電性に優れた金属材料により構成されている。
第1の整流素子11は、第1の放熱板15に第1の太陽電池21に接続するためのケーブルを繋ぎ、第1の整流素子11の動作によって発生する熱を第1の放熱板15及びケーブルを通して放熱するレイアウトにする目的で、第2の整流素子12及び第3の整流素子13に対して逆の極性を有する。すなわち、前述の通り、第1の整流素子11は、アノード電極である第1の主電極11Aがダイオードチップ111の上面に配設され、カソード電極である第2の主電極11Cがダイオードチップ111の下面に配設されている。
第2の電極112は中央部に凹部を有する円筒形状により構成され、第2の電極112の外側周囲にはローレット加工(ナーリング加工)が施されている。この第1の整流素子11は、第1の放熱板15の第1の素子搭載領域15aに配設された圧入部15Pの圧入孔15h内に第2の電極112を圧入するプレスフィット構造により構成されている。
第2の整流素子12は、図4(B)に示すように、図中上面に第4の主電極12Cを有し、図中下面に第3の主電極12Aを有するダイオードチップ121と、ダイオードチップ121を凹部内に収納し台座並びにヒートシンクとして機能するとともに第3の主電極12Aに電気的に接続された第3の電極122と、ダイオードチップ121の第4の主電極12C上に配設されそれに電気的に接続されるとともに第4の主電極12Cに対して垂直方向に延伸する第4の電極(リード)125と、ダイオードチップ121を封止する封止体126とを備えている。ダイオードチップ121はダイオードチップ111と同一の半導体チップが使用されている。ダイオードチップ121の第3の主電極12Aと第3の電極122との間は導電性接着材123を介して電気的かつ機械的に接続されている。ダイオードチップ121の第4の主電極12Cと第4の電極125との間は導電性接着材124を介して電気的かつ機械的に接続されている。導電性接着材123、124のそれぞれには導電性接着材113、114のそれぞれと同一材料が使用されている。第4の電極125には、第1の電極115と同様に応力集中部125Bが配設されている。封止体126には封止体116と同一の材料が使用されている。前述の通り、第2の整流素子12は、アノード電極である第3の主電極12Aがダイオードチップ121の下面に配設され、カソード電極である第4の主電極12Cがダイオードチップ121の上面に配設されている。
第3の電極122は第2の電極112と同様に中央部に凹部を有する円筒形状により構成され、第3の電極122の外側周囲にはローレット加工が施されている。この第2の整流素子12は、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16aに配設された圧入部16Pの圧入孔16h内に第3の電極122を圧入するプレスフィット構造により構成されている。
第3の整流素子13は、同図4(B)に示すように、図中上面に第6の主電極13Cを有し、図中下面に第5の主電極13Aを有するダイオードチップ131と、ダイオードチップ131を凹部内に収納し台座並びにヒートシンクとして機能するとともに第5の主電極13Aに電気的に接続された第5の電極132と、ダイオードチップ131の第6の主電極13C上に配設されそれに電気的に接続されるとともに第6の主電極13Cに対して垂直方向に延伸する第6の電極(リード)135と、ダイオードチップ131を封止する封止体136とを備えている。ダイオードチップ131はダイオードチップ111と同一の半導体チップが使用されている。ダイオードチップ131の第5の主電極13Aと第5の電極132との間は導電性接着材133を介して電気的かつ機械的に接続されている。ダイオードチップ131の第6の主電極13Cと第6の電極135との間は導電性接着材134を介して電気的かつ機械的に接続されている。導電性接着材133、134のそれぞれには導電性接着材113、114のそれぞれと同一材料が使用されている。第6の電極135には、第1の電極115と同様に応力集中部135Bが配設されている。封止体136には封止体116と同一の材料が使用されている。
第3の整流素子13は、第3の放熱板17に第3の太陽電池23に接続するためのケーブルを繋ぎ、第3の整流素子13の動作によって発生する熱を第3の放熱板17及びケーブルを通して放熱するレイアウトを採用している。前述の通り、第3の整流素子13は、アノード電極である第5の主電極13Aがダイオードチップ131の下面に配設され、カソード電極である第6の主電極13Cがダイオードチップ131の上面に配設されている。
第5の電極132は第2の電極112と同様に中央部に凹部を有する円筒形状により構成され、第5の電極132の外側周囲にはローレット加工が施されている。この第3の整流素子13は、第3の放熱板17の第3の素子搭載領域17aに配設された圧入部17Pの圧入孔17h内に第5の電極132を圧入するプレスフィット構造により構成されている。
[放熱板並びに圧入部の構造]
図1及び図2に示すように、第1の放熱板15は、第1の方向に平面形状が細長い長方形を有する第1の素子搭載領域15aと、第1の素子搭載領域15aの図1中上側(一端側)の短辺に一体に構成された第1の端子15bと、第1の素子搭載領域15aの図1中下側(他端側)の短辺に一体に構成された第1のケーブル端子15cと、第1の素子搭載領域15aの図1中中央よりも若干上側に配設された圧入部15Pとを備えている。第1の素子搭載領域15aは、圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11を搭載するとともに、第1の整流素子11の動作によって発生する熱を放熱する機能を有する。更に、第1の素子搭載領域15aは、第1の整流素子11の第2の主電極11Cと、第1の端子15b及び第1のケーブル端子15cとの間を電気的に接続する導電性を有する。
図1及び図2に示すように、第1の放熱板15は、第1の方向に平面形状が細長い長方形を有する第1の素子搭載領域15aと、第1の素子搭載領域15aの図1中上側(一端側)の短辺に一体に構成された第1の端子15bと、第1の素子搭載領域15aの図1中下側(他端側)の短辺に一体に構成された第1のケーブル端子15cと、第1の素子搭載領域15aの図1中中央よりも若干上側に配設された圧入部15Pとを備えている。第1の素子搭載領域15aは、圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11を搭載するとともに、第1の整流素子11の動作によって発生する熱を放熱する機能を有する。更に、第1の素子搭載領域15aは、第1の整流素子11の第2の主電極11Cと、第1の端子15b及び第1のケーブル端子15cとの間を電気的に接続する導電性を有する。
第1の素子搭載領域15aは、第1の方向(長手方向)の長さL11を例えば50mm−52mmに設定し、第2の方向(短手方向)の幅W11を例えば23mm−25mmに設定している。第1の素子搭載領域15aは例えばCu板、Cu合金板、Fe−Ni合金板等の金属板により構成され、第1の素子搭載領域15aの厚さは例えば1.0mm−1.5mmに設定されている。
第1の端子15bは、第1の方向の長さL12を例えば8mm−12mmに設定し、第2の方向の幅W12を例えば10mm−14mmに設定している。第1の端子15bの厚さは第1の素子搭載領域15aとここでは同一である。第1のケーブル端子15cは、第1の方向の長さL13を例えば5mm−7mmに設定し、第2の方向の幅W13を例えば10mm−14mmに設定している。第1のケーブル端子15cの厚さは第1の素子搭載領域15aとここでは同一である。
図1、図2、図4(A)及び図5に示すように、圧入部15Pは、第1の放熱板15の第1の素子搭載領域15aに配設されている。圧入部15Pは、第1の素子搭載領域15aに配設され、中央部に第2の電極112を圧入し第1の整流素子11を搭載する圧入孔15hを有し、この圧入孔15hの周囲に沿って第1の素子搭載領域15a(第1の放熱板15)の厚さ寸法T1に比べてそれと同一方向(圧入方向)の第2の電極112の挟持寸法T2が大きくかつ第2の電極112に電気的に接続される圧入補強壁15wを有する。挟持寸法T2は、第1の素子搭載領域15aの厚さ寸法T1に圧入補強壁15wの第1の素子搭載領域15aの表面からの高さを加えた寸法に相当し、圧入孔15hの第1の素子搭載領域15aの表面から裏面までの深さに等しい。実施例1において、挟持寸法T2は、圧入部15Pに第1の整流素子11を圧入したときに、この第1の整流素子11の第2の電極112の高さと一致する程度に設定され、例えば3.0mm−4.0mmに設定されている。また、実施例1においては、第1の整流素子11の第1の電極115に応力集中部115Bが配設され、この部分から第1の電極115が折り曲げられているので、第1の電極115と圧入補強壁15wとが接触しないように、挟持寸法T2は第1の電極115の折り曲げ部分に達しない範囲内に設定されている。
実施例1において、第1の整流素子11の第2の電極112の外形形状は前述のように円筒形状により構成されているので、圧入部15Pの圧入孔15hは第2の電極112とはめ合いがなされるように深さ方向(Z方向)にほぼ一定の内径に設定されており、圧入補強壁15wはリング形状により構成されている。ここでは、圧入補強壁15wのリング形状はほぼ真円形状である。
圧入部15Pの圧入補強壁15wにはその延伸方向に沿って圧入補強壁15wを横断する1以上の溝15tが配設されている。実施例1において、圧入補強壁15wに適度な弾性力を持たせ更に挿入性を向上させて第1の整流素子11を的確に挟持することができ、かつ複雑な加工を必要としないことから、3個の溝15tが配設されている。この3個の溝15tは120度間隔において均等に配列されている。なお、溝15tの配設個数は特に制限されるものではなく、溝15tは1個、2個、4個以上の個数を配設してもよい。溝15tは、2個の場合には180度毎に、4個の場合は90度毎に配設すれば、第1の整流素子11の第2の電極112を均一な力において挟持することができる。
圧入補強壁15wは、実施例1において、第1の素子搭載領域15aつまり第1の放熱板15と一体に構成されている。実施例1において、エッチング加工若しくはプレス加工によって予め圧入部15Pの形成領域の厚さが厚い第1の放熱板15を製作し、第1の放熱板15の厚い部分にエッチング加工、パンチング加工、切削加工等によって圧入孔15h、圧入補強壁15w並びに溝15tを製作することにより、圧入部15Pの製作を行うことができる。また、圧入部15Pはいわゆる貫通絞り出し加工により製作してもよい。また、平板状の第1の放熱板15の第1の素子搭載領域15aに圧入孔15hとその開口周囲に沿って溝15tを平面状態において製作しておき、第1の整流素子11を圧入孔15h内に圧入しつつ、第1の素子搭載領域15aの溝15tの部分を折り曲げて圧入補強壁15wを製作することができる。つまり、圧入補強壁15wの製作を第1の整流素子11の圧入と同時に行うことができる。
図1及び図2に示すように、第2の放熱板16は、第1の方向に平面形状が長い長方形を有する第2の素子搭載領域16aと、第2の素子搭載領域16aの図1中上側(一端側)の短辺に一体に構成された第2の端子16bと、第2の素子搭載領域16aの図1中中央よりも若干上側に配設された圧入部16Pとを備えている。第2の素子搭載領域16aは、圧入部16Pに圧入される第2の整流素子12を搭載するとともに、第2の整流素子12の動作によって発生する熱を放熱する機能を有する。更に、第2の素子搭載領域16aは、第2の整流素子12の第3の主電極12Aと第2の端子16bとの間を電気的に接続する導電性を有する。
第2の素子搭載領域16aは、第1の方向の長さL21を第1の素子搭載領域15aの長さL11と同一に設定し、第2の方向の幅W21を例えば43mm−47mmに設定している。第2の素子搭載領域16aの厚さは第1の素子搭載領域15aの厚さと同一に設定されている。第2の素子搭載領域16aは、第2の整流素子12の動作によって発生する熱をケーブルを通じて放熱していないので、放熱性を高めるために、第1の素子搭載領域15a及び第3の素子搭載領域17aの平面サイズに比べて大きく設定されている。
第2の端子16bは、第1の方向の長さL22を例えば8mm−12mmに設定し、第2の方向の幅W22を例えば10mm−14mmに設定している。第2の端子16bの厚さは第2の素子搭載領域16aとここでは同一である。
図1、図2、図4(B)及び図5に示すように、圧入部16Pは、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16aに配設されている。圧入部16Pは、第2の素子搭載領域16aに配設され、中央部に第3の電極122を圧入し第2の整流素子12を搭載する圧入孔16hを有し、この圧入孔16hの周囲に沿って第2の素子搭載領域16a(第2の放熱板16)の厚さ寸法T1に比べてそれと同一方向の第3の電極122の挟持寸法T2が大きくかつ第3の電極122に電気的に接続される圧入補強壁16wを有する。この挟持寸法T2の定義並びに具体例は圧力部15Pの挟持寸法T2の定義並びに具体例と同様である。
また、圧入部16Pの圧入孔16h並びに圧入補強壁16wの具体例は前述の圧入部15Pの圧入孔15h並びに圧入補強壁15wの具体例と同様である。更に、圧入部16Pには圧入部15Pの溝15tと同様の溝16tが溝15tの配列個数と同一配列個数において配設されている。
図1及び図2に示すように、第3の放熱板17は、第1の方向に平面形状が細長い長方形を有する第3の素子搭載領域17aと、第3の素子搭載領域17aの図1中上側(一端側)の短辺に一体に構成された第3の端子17bと、第3の素子搭載領域17aの図1中下側(他端側)の短辺に一体に構成された第2のケーブル端子17cと、第3の素子搭載領域17aの図1中中央よりも若干上側に配設された圧入部17Pとを備えている。第3の素子搭載領域17aは、圧入部17Pに圧入される第3の整流素子13を搭載するとともに、第3の整流素子13の動作によって発生する熱を放熱する機能を有する。更に、第3の素子搭載領域17aは、第3の整流素子13の第5の主電極13Aと、第3の端子17b及び第2のケーブル端子17cとの間を電気的に接続する導電性を有する。
第3の素子搭載領域17aは、第1の方向(長手方向)の長さL31を第1の素子搭載領域15aの長さL11と同一に設定し、第2の方向(短手方向)の幅W31を第1の素子搭載領域15aの幅W11と同一に設定し、厚さを第1の素子搭載領域15aの厚さと同一に設定している。実施例1においては、第3の素子搭載領域17aは第1の素子搭載領域15aに対して線対称形状により構成されている。
第3の端子17bは、第1の方向の長さL32を第1の端子15bの長さL12と同一に設定し、第2の方向の幅W32を第1の端子15bの幅W12と同一に設定し、厚さを第1の端子15bの厚さと同一に設定している。
図1、図2、図4(B)及び図5に示すように、圧入部17Pは、第3の放熱板17の第3の素子搭載領域17aに配設されている。圧入部17Pは、第3の素子搭載領域17aに配設され、中央部に第5の電極132を圧入し第3の整流素子13を搭載する圧入孔17hを有し、この圧入孔17hの周囲に沿って第3の素子搭載領域17a(第3の放熱板17)の厚さ寸法T1に比べてそれと同一方向の第5の電極132の挟持寸法T2が大きくかつ第5の電極132に電気的に接続される圧入補強壁17wを有する。この挟持寸法T2の定義並びに具体例は圧力部15Pの挟持寸法T2の定義並びに具体例と同様である。
また、圧入部17Pの圧入孔17h並びに圧入補強壁17wの具体例は前述の圧入部15Pの圧入孔15h並びに圧入補強壁15wの具体例と同様である。更に、圧入部17Pには圧入部15Pの溝15tと同様の溝17tが溝15tの配列個数と同一配列個数において配設されている。
更に、実施例1においては、第1の放熱板15、第2の放熱板16及び第3の放熱板17のそれぞれの面積比が1:1.7−2.5:1に設定されており、第1の放熱板15、第2の放熱板16及び第3の放熱板17の各々の放熱効率のバランスが均一化されている。
[共用端子の構造]
図1及び図2に示すように、共用端子18は、第1の放熱板15の第1の素子搭載領域15a、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16a、第3の放熱板17の第3の素子搭載領域17aのそれぞれを第2の方向に一直線上に配列した状態において、第1の素子搭載領域15a及び第2の素子搭載領域16aの第1の方向の端部に対向させて第1の端子15bと第2の端子16bとの間の空きスペース(デッドスペース)に配設されている。この空きスペースは、第1の端子15bの幅寸法W12を第1の素子搭載領域15aの幅寸法W11に比べて小さく設定し、第1の端子15bを第1の素子搭載領域15aの短辺に沿って図1中左側に寄せ、第2の端子16bの幅寸法W22を第2の素子搭載領域16aの幅寸法W21に比べて小さく設定し、第2の端子16bを第2の素子搭載領域16aの短辺に沿って図1中右側に寄せて生成されている。
図1及び図2に示すように、共用端子18は、第1の放熱板15の第1の素子搭載領域15a、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16a、第3の放熱板17の第3の素子搭載領域17aのそれぞれを第2の方向に一直線上に配列した状態において、第1の素子搭載領域15a及び第2の素子搭載領域16aの第1の方向の端部に対向させて第1の端子15bと第2の端子16bとの間の空きスペース(デッドスペース)に配設されている。この空きスペースは、第1の端子15bの幅寸法W12を第1の素子搭載領域15aの幅寸法W11に比べて小さく設定し、第1の端子15bを第1の素子搭載領域15aの短辺に沿って図1中左側に寄せ、第2の端子16bの幅寸法W22を第2の素子搭載領域16aの幅寸法W21に比べて小さく設定し、第2の端子16bを第2の素子搭載領域16aの短辺に沿って図1中右側に寄せて生成されている。
共用端子18はここでは第2の方向に細長い長方形の平面形状を有する。共用端子18の第1の方向の幅W4は、第1の素子搭載領域15a及び第2の素子搭載領域16a等に対して電気的な絶縁を確保するために、第1の端子15bの長さL12等に比べて小さく設定され、例えば6mm−10mmに設定されている。共用端子18の第2の方向の長さL4は例えば10mm−14mmに設定されている。共用端子18の厚さは第1の端子15b等と同一である。共用端子18は、第1の端子15b、第2の端子16b、第3の端子17bのそれぞれと同等のサイズにより構成されており、第4の端子として機能する。
[接続の構造]
図1、図2、図3、図4(A)及び図4(B)に示すように、第1の整流素子11の第1の主電極11Aは第1の電極115を応力集中部115Bから折り曲げて共用端子18に電気的に接続される。第1の電極115と共用端子18との電気的かつ機械的な接続には導電性接着材例えば半田又は溶接が使用される。第1の整流素子11の第2の主電極11Cは第2の電極112を第1の素子搭載領域15aの圧入部15Pの圧入孔15h内に圧入する(プレスフィットを行う)ことにより第1の放熱板15に電気的かつ機械的に接続される。第1の放熱板15は、第1の端子15b並びに図示しない結線を通して太陽電池モジュール2の第1の太陽電池21の正極に電気的に接続され、更に第1のケーブル端子15c並びに図示しないケーブルを通して例えば図示しないバッテリィに電気的に接続される。
図1、図2、図3、図4(A)及び図4(B)に示すように、第1の整流素子11の第1の主電極11Aは第1の電極115を応力集中部115Bから折り曲げて共用端子18に電気的に接続される。第1の電極115と共用端子18との電気的かつ機械的な接続には導電性接着材例えば半田又は溶接が使用される。第1の整流素子11の第2の主電極11Cは第2の電極112を第1の素子搭載領域15aの圧入部15Pの圧入孔15h内に圧入する(プレスフィットを行う)ことにより第1の放熱板15に電気的かつ機械的に接続される。第1の放熱板15は、第1の端子15b並びに図示しない結線を通して太陽電池モジュール2の第1の太陽電池21の正極に電気的に接続され、更に第1のケーブル端子15c並びに図示しないケーブルを通して例えば図示しないバッテリィに電気的に接続される。
第2の整流素子12の第4の主電極12Cは第4の電極125を応力集中部125Bから折り曲げて共用端子18に電気的に接続される。この接続によって、第1の整流素子11の第1の主電極11Aと第2の整流素子12の第4の主電極12Cとが共に共用端子18に接続されることになる。第4の電極125と共用端子18との電気的かつ機械的な接続には導電性接着材例えば半田又は溶接が使用される。共用端子18は太陽電池モジュール2の第1の太陽電池21の負極及び第2の太陽電池22の正極に電気的に接続される。第2の整流素子12の第3の主電極12Aは第3の電極122を第2の素子搭載領域16aの圧入部16Pの圧入孔16h内に圧入することにより第2の放熱板16に電気的かつ機械的に接続される。第2の放熱板16は第2の端子16b並びに図示しない結線を通して、太陽電池モジュール2の第2の太陽電池22の負極及び第3の太陽電池23の正極に電気的に接続される。
第3の整流素子13の第6の主電極13Cは第6の電極135を応力集中部135Bから折り曲げて第2の放熱板16の表面に電気的に接続される。第6の電極115と第2の放熱板16との電気的かつ機械的な接続には導電性接着材例えば半田又は溶接が使用される。第3の整流素子13の第5の主電極13Aは第5の電極132を第3の素子搭載領域17aの圧入部17の圧入孔17hに圧入することにより第3の放熱板17に電気的かつ機械的に接続される。第3の放熱板17は、第3の端子17b並びに図示しない結線を通して太陽電池モジュール2の第3の太陽電池23の負極に電気的に接続され、更に第2のケーブル端子17c並びに図示しないケーブルを通して例えば図示しないバッテリィに電気的に接続される。
[ケースの構造及び封止の構造]
図2に示すように、太陽電池用素子装置1のケース100は、第1の放熱板15、第2の放熱板16及び第3の放熱板17を内部底面に配設する下側ケース100aと、下側ケース100aの内部に収納された第1の放熱板15等を密閉する上側ケース(蓋)100bとを備えている。ケース100は、第1の方向の幅寸法を例えば68mm−72mm、第2の方向の長さ寸法を例えば100mm−102mm、第1の方向並びに第2の方向に直角な第3の方向(Z方向)の高さ寸法を例えば33mm−34mmに設定した直方体形状により構成されている。ケース100は例えば樹脂や合成樹脂(いわゆるプラスチックを含む。)により製作され、このケース100の厚さは例えば1mm−2mmに設定されている。
図2に示すように、太陽電池用素子装置1のケース100は、第1の放熱板15、第2の放熱板16及び第3の放熱板17を内部底面に配設する下側ケース100aと、下側ケース100aの内部に収納された第1の放熱板15等を密閉する上側ケース(蓋)100bとを備えている。ケース100は、第1の方向の幅寸法を例えば68mm−72mm、第2の方向の長さ寸法を例えば100mm−102mm、第1の方向並びに第2の方向に直角な第3の方向(Z方向)の高さ寸法を例えば33mm−34mmに設定した直方体形状により構成されている。ケース100は例えば樹脂や合成樹脂(いわゆるプラスチックを含む。)により製作され、このケース100の厚さは例えば1mm−2mmに設定されている。
第1の整流素子が搭載された第1の放熱板15、第2の整流素子12が搭載された第2の放熱板16及び第3の整流素子13が搭載された第3の放熱板17は、ケース100の内部に接着材101により取り付けられた後、樹脂封止体19により封止される。接着材101には、接着性に優れ、かつ熱伝導性に優れた材料が使用され、例えばポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を実用的に使用することができる。
樹脂封止体19は、実施例1において第1の樹脂封止体19aとその上に積層された第2の樹脂封止体19bとの2層構造により構成されている。第1の樹脂封止体19aには、少なくとも圧入部15P、16P、17Pのそれぞれの周囲を覆い(図4(A)及び図4(B)参照。)、圧入補強壁15w、16w及び17wのそれぞれと、第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13のそれぞれと、第2の樹脂封止体19bとの間の密着性を高めることができる例えばポリイミド樹脂が使用されている。
第2の樹脂封止体19bには第1の樹脂封止体19a上であって下側ケース100aの内部に充填された例えばエポキシ系樹脂が使用される。エポキシ樹脂は、圧入補強壁15w、16w及び17wをその外周囲から内側に向かってその弾性力に抗して第1の整流素子11、第2の整流素子12及び第3の整流素子13の挟持力(締め付け力)を増加することができ、圧入をより確実に行うことができる。また、エポキシ樹脂は気密性を高めることができる。
なお、実施例1において、樹脂封止体19は、第1の樹脂封止体19a、第2の樹脂封止体19bのそれぞれを積層した2層構造としているが、1つの樹脂封止体の下側と上側とでフィラーの含有量を変えてもよい。また、樹脂封止体19は、必要に応じて3層以上の樹脂封止体を積層してもよい。
[実施例1の特徴]
実施例1に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の放熱板15に圧入補強壁15wを配設して圧入孔15h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部15Pを備えたので、この圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11の挟持性を向上することができ、第1の整流素子11の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。同様に、太陽電池用素子装置1においては、第2の放熱板16に圧入補強壁16wを配設して圧入孔16h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部16Pを備えたので、この圧入部16Pに圧入される第2の整流素子12の挟持性を向上することができ、第2の整流素子12の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。更に、太陽電池用素子装置1においては、第3の放熱板17に圧入補強壁17wを配設して圧入孔17h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部17Pを備えたので、この圧入部17Pに圧入される第3の整流素子13の挟持性を向上することができ、第3の整流素子13の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。
実施例1に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の放熱板15に圧入補強壁15wを配設して圧入孔15h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部15Pを備えたので、この圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11の挟持性を向上することができ、第1の整流素子11の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。同様に、太陽電池用素子装置1においては、第2の放熱板16に圧入補強壁16wを配設して圧入孔16h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部16Pを備えたので、この圧入部16Pに圧入される第2の整流素子12の挟持性を向上することができ、第2の整流素子12の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。更に、太陽電池用素子装置1においては、第3の放熱板17に圧入補強壁17wを配設して圧入孔17h内の挟持寸法T2を拡張した圧入部17Pを備えたので、この圧入部17Pに圧入される第3の整流素子13の挟持性を向上することができ、第3の整流素子13の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。
また、実施例1に係る太陽電池用素子装置1においては、圧入部15Pの圧入補強壁15wに溝15tを備えたので、圧入補強壁15wに弾力性を持たせかつ挿入性を向上することができ、圧入部15Pにおける第1の整流素子11の挟持性をより一層向上することができる。同様に、太陽電池用素子装置1においては、圧入部16Pの圧入補強壁16wに溝16tを備えたので、圧入補強壁16wに弾力性を持たせ、圧入部16Pにおける第2の整流素子12の挟持性をより一層向上することができる。更に、太陽電池用素子装置1においては、圧入部17Pの圧入補強壁17wに溝17tを備えたので、圧入補強壁17wに弾力性を持たせ、圧入部17Pにおける第3の整流素子13の挟持性をより一層向上することができる。
また、太陽電池用素子装置1においては、圧入部15P、16P及び17Pの少なくとも外周囲に硬化収縮型樹脂である第1の樹脂封止体19aを備えたので、圧入部15Pにおける第1の整流素子11の挟持性、圧入部16Pにおける第2の整流素子12の挟持性及び圧入部17Pにおける第3の整流素子13の挟持性を更により一層向上することができる。
また、実施例1に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の放熱板15の第1の端子15bと第2の放熱板16の第2の端子16bとの間に共用端子18を配設したので、第1の放熱板15、第2の放熱板16、第3の放熱板17のそれぞれの配列方向(第2の方向)のサイズに余裕ができ、第1の放熱板15、第2の放熱板16、第3の放熱板17の第2の方向のサイズを増加することができる。従って、第1の放熱板15、第2の放熱板16、第3の放熱板17からの放熱性を高めることができるので、太陽電池用素子装置1の放熱効率を向上することができる。
更に、太陽電池用素子装置1においては、第1の整流素子11の第1の電極115に応力集中部115Bを備えているので、第1の電極115の折り曲げによって発生する応力を応力集中部115Bにより吸収し、ダイオードチップ111に加わる応力を減少することができる。同様に、第2の整流素子12の第4の電極125に応力集中部125Bを備えているので、第4の電極125の折り曲げによって発生する応力を応力集中部125Bにより吸収し、ダイオードチップ121に加わる応力を減少することができ、第3の整流素子13の第6の電極135に応力集中部135Bを備えているので、第6の電極135の折り曲げによって発生する応力を応力集中部135Bにより吸収し、ダイオードチップ131に加わる応力を減少することができる。この結果、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれの電気的特性の劣化や電気的特性不良の発生を防止することができる。
(実施例2)
本発明の実施例2は、前述の実施例1に係る太陽電池用素子装置1において、放熱板の圧入部と整流素子との電気的かつ機械的な接続性を向上した例を説明するものである。
本発明の実施例2は、前述の実施例1に係る太陽電池用素子装置1において、放熱板の圧入部と整流素子との電気的かつ機械的な接続性を向上した例を説明するものである。
[太陽電池用素子装置の装置構造]
図6に示すように、実施例2に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の整流素子11の第2の電極112と圧入部15Pとの間が導電性を有する金属20により接合されている。同様に、第2の整流素子12の第3の電極122と圧入部16Pとの間は導電性を有する金属20により接合され、第3の整流素子13の第5の電極132と圧入部17Pとの間は導電性を有する金属20により接合されている。
図6に示すように、実施例2に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の整流素子11の第2の電極112と圧入部15Pとの間が導電性を有する金属20により接合されている。同様に、第2の整流素子12の第3の電極122と圧入部16Pとの間は導電性を有する金属20により接合され、第3の整流素子13の第5の電極132と圧入部17Pとの間は導電性を有する金属20により接合されている。
実施例2に係る太陽電池用素子装置1において、金属20には、少なくとも第1の放熱板15の圧入部15P、第2の放熱板16の圧入部16P、第3の放熱板17の圧入部17Pの表面に予めめっきされ、リフローを用いて溶融された後に凝固した例えばSnが使用される。このとき、第1の整流素子11の第2の電極112、第2の整流素子12の第3の電極122、第3の整流素子13の第5の電極132のそれぞれは例えばCuにより構成されている。また、第2の電極112、第3の電極122、第5の電極132のそれぞれの表面に予めめっきされた例えばNi層を備えていれば、金属20はSnと合金化されたSn−Ni合金になる。また、金属20には、Sn以外にAg、Au、Al等の金属を使用することができる。
[実施例2の特徴]
実施例2に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の放熱板15の圧入部15Pと第1の整流素子11の第2の電極112との間、第2の放熱板16の圧入部16Pと第2の整流素子12の第3の電極122との間、第3の放熱板17の圧入部17Pと第3の整流素子13の第5の電極132との間に金属20を備えたので、それぞれの間を金属20によって電気的かつ機械的に固着することができ、圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11の挟持性、圧入部16Pに圧入される第2の整流素子12の挟持性、圧入部17Pに圧入される第3の整流素子13の挟持性をより一層向上することができ、圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。
実施例2に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の放熱板15の圧入部15Pと第1の整流素子11の第2の電極112との間、第2の放熱板16の圧入部16Pと第2の整流素子12の第3の電極122との間、第3の放熱板17の圧入部17Pと第3の整流素子13の第5の電極132との間に金属20を備えたので、それぞれの間を金属20によって電気的かつ機械的に固着することができ、圧入部15Pに圧入される第1の整流素子11の挟持性、圧入部16Pに圧入される第2の整流素子12の挟持性、圧入部17Pに圧入される第3の整流素子13の挟持性をより一層向上することができ、圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる。
(実施例3)
本発明の実施例3は、前述の実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1において、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力をより減少した例を説明するものである。
本発明の実施例3は、前述の実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1において、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力をより減少した例を説明するものである。
[太陽電池用素子装置の装置構造]
図7及び図8に示すように、実施例3に係る太陽電池用素子装置1は、第1の整流素子11の第1の電極115(第1の主電極11A)と第2の整流素子12の第4の電極125(第4の主電極12C)と共用端子18との間を第1の配線31を用いて電気的に接続し、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16aと第3の整流素子13の第6の電極135(第6の主電極13C)との間を第2の配線32を用いて電気的に接続している。
図7及び図8に示すように、実施例3に係る太陽電池用素子装置1は、第1の整流素子11の第1の電極115(第1の主電極11A)と第2の整流素子12の第4の電極125(第4の主電極12C)と共用端子18との間を第1の配線31を用いて電気的に接続し、第2の放熱板16の第2の素子搭載領域16aと第3の整流素子13の第6の電極135(第6の主電極13C)との間を第2の配線32を用いて電気的に接続している。
実施例3に係る第1の整流素子11は、図9に示すように、第1の電極115に円盤形状を有するボタン型構造を採用している。同様に、第2の整流素子12の第4の電極125、第3の整流素子13の第6の電極135にはボタン型構造が採用されている。
実施例3において、第1の配線31及び第2の配線32には細長い帯板状のクリップリードが使用されている。第1の配線31は、図7に示すように、平面形状を三又となるT字形において構成し、前述の実施例1に係る第1の電極115等の断面積に比べて大きな断面積を有するように配線幅を比較的太く設定している。第1の配線31には例えばCu、Cu合金、Fe−Ni合金等の金属製板材が使用され、第1の配線31の配線幅は例えば3.0mm−7.0mmに設定され、厚さは例えば0.2mm−0.4mmに設定されている。第1の配線31と第1の電極115、第4の電極125、共用端子18のそれぞれとの接続には導電性接着剤例えば半田が使用される。第1の整流素子11と第2の整流素子12との間は第1の配線31を中継して直接接続されており、双方の配線間距離が短く、抵抗値が小さくなる。更に、第1の整流素子11と第1の配線31との接続、第2の整流素子12と第1の配線31との接続には、実施例1の場合のような応力が加わらない。
第2の配線32は、同図7に示すように、平面形状を長方形にしている。第2の配線32は基本的には第1の配線31と同一の金属製板材により製作され、配線幅を太くしている。第2の配線32と第2の放熱板13、第6の主電極135のそれぞれとの接続には導電性接着剤例えば半田が使用される。
[実施例3の特徴]
実施例3に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の整流素子11の第1の電極125、第2の整流素子12の第4の電極125、第3の整流素子13の第6の電極135にボタン型構造を採用し、接続には断面積が大きい第1の配線31及び第2の配線32を使用したので、第1の電極125、第4の電極125、第6の電極135のそれぞれの折り曲げをなくし、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を極力減少することができる。この結果、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれの電気的特性の劣化や電気的特性不良の発生を防止することができる。
実施例3に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の整流素子11の第1の電極125、第2の整流素子12の第4の電極125、第3の整流素子13の第6の電極135にボタン型構造を採用し、接続には断面積が大きい第1の配線31及び第2の配線32を使用したので、第1の電極125、第4の電極125、第6の電極135のそれぞれの折り曲げをなくし、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を極力減少することができる。この結果、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれの電気的特性の劣化や電気的特性不良の発生を防止することができる。
更に、第1の整流素子11、第2の整流素子12及び共用端子18は第1の配線31を用いて直接接続しているので、それぞれの間の配線間距離が短縮され、それぞれの間の電気的かつ熱的な抵抗値を減少することができる。
更に、第1の配線31及び第2の配線32においては、実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1の第1の電極125、第4の電極125、第6の電極135のそれぞれのリードに比べて表面積を増加することができるので、放熱性を向上することができる。
[配線の変形例]
前述の第1の配線31、第2の配線32はクリップリードに限定されるものではない。図10に示すように、実施例3の第1の変形例に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の配線31は可塑性を有し細長い帯状のリボンワイヤにより構成されている。このリボンワイヤの断面形状は長方形である。なお、図示しないが、第2の配線32は同様にリボンワイヤにより構成されている。
前述の第1の配線31、第2の配線32はクリップリードに限定されるものではない。図10に示すように、実施例3の第1の変形例に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の配線31は可塑性を有し細長い帯状のリボンワイヤにより構成されている。このリボンワイヤの断面形状は長方形である。なお、図示しないが、第2の配線32は同様にリボンワイヤにより構成されている。
また、図11に示すように、実施例3の第2の変形例に係る太陽電池用素子装置1においては、第1の配線31は細長く断面形状が円形の丸型リードにより構成されている。なお、図示しないが、第2の配線32は同様に丸形リードにより構成されている。
このように構成される実施例3の第1の変形例並びに第2の変形例に係る太陽電池用素子装置1においては、前述の実施例3に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果と同様の効果を奏することができる。
(実施例4)
本発明の実施例4は、前述の実施例3に係る太陽電池用素子装置1において、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を更に減少した例を説明するものである。
本発明の実施例4は、前述の実施例3に係る太陽電池用素子装置1において、第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を更に減少した例を説明するものである。
[太陽電池用素子装置の装置構造]
図12に示すように、実施例4に係る太陽電池用素子装置1は第1の配線31にクリップリードを使用し、更にこのクリップリードには一部分にそれ以外の他部分に比べて応力を吸収する応力吸収部31Sが配設されている。同様に、第2の配線32にもクリップリードが使用され、このクリップリードには応力吸収部32Sが配設されている。
図12に示すように、実施例4に係る太陽電池用素子装置1は第1の配線31にクリップリードを使用し、更にこのクリップリードには一部分にそれ以外の他部分に比べて応力を吸収する応力吸収部31Sが配設されている。同様に、第2の配線32にもクリップリードが使用され、このクリップリードには応力吸収部32Sが配設されている。
応力吸収部31S、32Sは、第1の配線31、第2の配線32のそれぞれの延伸方向に繰り返し波打つ波型形状に構成されている。この応力吸収部31S、32Sは、ばね性を持ち応力を吸収する機能を有し、更に厚さ方向に表面積を増加しているので放熱機能を有する。
[実施例4の特徴]
実施例4に係る太陽電池用素子装置1においては、実施例3に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果と同様の効果を奏することができ、更に第1の配線31に応力吸収部31Sを備え、第2の配線32に応力吸収部32Sを備えたので、より一層の第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を減少することができ、加えて放熱機能を高めることができる。
実施例4に係る太陽電池用素子装置1においては、実施例3に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果と同様の効果を奏することができ、更に第1の配線31に応力吸収部31Sを備え、第2の配線32に応力吸収部32Sを備えたので、より一層の第1の整流素子11、第2の整流素子12、第3の整流素子13のそれぞれに発生する応力を減少することができ、加えて放熱機能を高めることができる。
[変形例]
実施例4に係る太陽電池用素子装置1においては、図13に示すように、第1の配線31の応力吸収部31Sを貫通穴により構成した応力吸収部31Hに、第2の配線32の応力吸収部32Sを同様に貫通穴により構成した応力吸収部32Hにそれぞれ置き代えることができる。応力吸収部31H、32Hのそれぞれの平面形状は、ここでは円形であるが、必ずしもこれに限定される必要はなく、楕円形、3角形、4角形、5角形以上の多角形、スリット等であってもよい。応力吸収部31H、32Hのそれぞれは、第1の配線31、第2の配線32のそれぞれに貫通穴を配設することにより機械的強度の弱い部分を形成し、この部分を変形性させて応力を吸収する。
実施例4に係る太陽電池用素子装置1においては、図13に示すように、第1の配線31の応力吸収部31Sを貫通穴により構成した応力吸収部31Hに、第2の配線32の応力吸収部32Sを同様に貫通穴により構成した応力吸収部32Hにそれぞれ置き代えることができる。応力吸収部31H、32Hのそれぞれの平面形状は、ここでは円形であるが、必ずしもこれに限定される必要はなく、楕円形、3角形、4角形、5角形以上の多角形、スリット等であってもよい。応力吸収部31H、32Hのそれぞれは、第1の配線31、第2の配線32のそれぞれに貫通穴を配設することにより機械的強度の弱い部分を形成し、この部分を変形性させて応力を吸収する。
このように構成される実施例4の変形例に係る太陽電池用素子装置1においては、実施例4に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果と同様の効果を奏することができる。
(実施例5)
本発明の実施例5は、前述の実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1と実施例3に係る太陽電池用素子装置1とを組み合わせた例を説明するものである。
本発明の実施例5は、前述の実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1と実施例3に係る太陽電池用素子装置1とを組み合わせた例を説明するものである。
[太陽電池用素子装置の装置構造]
図14に示すように、実施例5に係る太陽電池用素子装置1は、第1の整流素子11の第1の電極(リード)115に第1の配線(クリップリード)31を通し、第1の配線31を丁度応力集中部(ベンド部)115Bで保持する構造を備えている。同様に、太陽電池用素子装置1は、第2の整流素子12の第4の電極125に第1の配線31を通し、第1の配線31を丁度応力集中部125Bで保持する構造を備え、第3の整流素子13の第6の電極135に第2の配線32を通し、第2の配線32を丁度応力集中部135Bで保持する構造を備えている。応力の吸収は、応力集中部115、125、135のそれぞれにより行われる。
図14に示すように、実施例5に係る太陽電池用素子装置1は、第1の整流素子11の第1の電極(リード)115に第1の配線(クリップリード)31を通し、第1の配線31を丁度応力集中部(ベンド部)115Bで保持する構造を備えている。同様に、太陽電池用素子装置1は、第2の整流素子12の第4の電極125に第1の配線31を通し、第1の配線31を丁度応力集中部125Bで保持する構造を備え、第3の整流素子13の第6の電極135に第2の配線32を通し、第2の配線32を丁度応力集中部135Bで保持する構造を備えている。応力の吸収は、応力集中部115、125、135のそれぞれにより行われる。
このように構成される実施例5に係る太陽電池用素子装置1においては、実施例1又は実施例2に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果と実施例3に係る太陽電池用素子装置1により得られる効果とを組み合わせた効果を奏することができる。
(その他の実施例)
上記のように、本発明を実施例1乃至実施例5並びに複数の変形例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ない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。例えば、本発明は、前述の実施例1乃至実施例5並びに複数の変形例の少なくとも2以上を組み合わせた太陽電池用素子装置1としてもよい。具体的には、例えば実施例4に係る太陽電池用素子装置1と実施例4の変形例に係る太陽電池用素子装置1とを組み合わせ、第1の配線31に応力吸収部31Sと応力吸収部31Hとを同時に備えることができる。
上記のように、本発明を実施例1乃至実施例5並びに複数の変形例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ない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。例えば、本発明は、前述の実施例1乃至実施例5並びに複数の変形例の少なくとも2以上を組み合わせた太陽電池用素子装置1としてもよい。具体的には、例えば実施例4に係る太陽電池用素子装置1と実施例4の変形例に係る太陽電池用素子装置1とを組み合わせ、第1の配線31に応力吸収部31Sと応力吸収部31Hとを同時に備えることができる。
また、前述の実施例において、第1の整流素子11等にはダイオードが使用されているが、本発明は、第1の整流素子11等にトランジスタを使用してもよい。
本発明は、放熱板に圧入された整流素子の挟持性を向上することができ、整流素子の圧入した後の抜けに対する信頼性を向上することができる太陽電池用素子装置に広く適用することができる。
1…太陽電池用素子装置
11…第1の整流素子
11A…第1の主電極
11C…第2の主電極
115B、125B、135B…応力集中部
12…第2の整流素子
12A…第3の主電極
12C…第4の主電極
13…第3の整流素子
13A…第5の主電極
13C…第6の主電極
15…第1の放熱板
15a…第1の素子搭載領域
15b…第1の端子
15P、16P、17P…圧入部
15h、16h、17h…圧入孔
15w、16w、17w…圧入補強壁
15t、16t、17t…溝
15c…第1のケーブル端子
16…第2の放熱板
16a…第2の素子搭載領域
16b…第2の端子
17…第3の放熱板
17a…第3の素子搭載領域
17b…第3の端子
17c…第2のケーブル端子
18…共用端子
19…樹脂封止体
100…ケース
2…太陽電池モジュール
20…金属
21…第1の太陽電池
22…第2の太陽電池
23…第3の太陽電池
31…第1の配線
31S、31H、32S、32H…応力吸収部
32…第2の配線
11…第1の整流素子
11A…第1の主電極
11C…第2の主電極
115B、125B、135B…応力集中部
12…第2の整流素子
12A…第3の主電極
12C…第4の主電極
13…第3の整流素子
13A…第5の主電極
13C…第6の主電極
15…第1の放熱板
15a…第1の素子搭載領域
15b…第1の端子
15P、16P、17P…圧入部
15h、16h、17h…圧入孔
15w、16w、17w…圧入補強壁
15t、16t、17t…溝
15c…第1のケーブル端子
16…第2の放熱板
16a…第2の素子搭載領域
16b…第2の端子
17…第3の放熱板
17a…第3の素子搭載領域
17b…第3の端子
17c…第2のケーブル端子
18…共用端子
19…樹脂封止体
100…ケース
2…太陽電池モジュール
20…金属
21…第1の太陽電池
22…第2の太陽電池
23…第3の太陽電池
31…第1の配線
31S、31H、32S、32H…応力吸収部
32…第2の配線
Claims (5)
- 電極を有し、太陽電池に電気的に接続されるプレスフィット型の整流素子と、
前記電極と前記太陽電池との間の電気的な接続経路として機能するとともに、前記整流素子の動作によって発生する熱を放熱する放熱板と、を備え、
前記放熱板に、中央部に前記電極を圧入し前記整流素子を搭載する圧入孔を有し、この圧入孔の周囲に沿って前記放熱板の厚さ寸法に比べてそれと同一方向の前記電極の挟持寸法が大きくかつ前記電極に電気的に接続される圧入補強壁を有する圧入部を備えたことを特徴とする太陽電池用素子装置。 - 前記圧入部の前記圧入補強壁は前記放熱板と一体に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池用素子装置。
- 前記圧入部の前記圧入補強壁にその延伸方向に沿って前記圧入補強壁を横断する1以上の溝を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池用素子装置。
- 前記電極と前記圧入部との間が導電性を有する金属により接合されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の太陽電池用素子装置。
- 前記圧入部の周囲に沿って硬化収縮型樹脂を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の太陽電池用素子装置。
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JP (1) | JP2011029500A (ja) |
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