JP2015211154A - 光起電力装置、それを用いた太陽電池構造体および太陽電池構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面部や段差部へ設置可能な光起電力装置を提供する。【解決手段】光起電力装置８０は、複数の光起電力素子１０と、複数の光起電力素子１０の間を接続する接続部材４０と、複数の光起電力素子１０を覆うように設けられる保護シートと、を備える。接続部材４０は、複数の光起電力素子１０の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子１０の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。接続部材４０は、光起電力素子１０よりも高い伸縮性を有してもよい。接続部材４０は、光起電力素子１０の表面に対してスライド可能に接続されてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、光起電力装置に関し、曲面に対して容易に設置可能な光起電力装置に関する。

近年、ビルや住宅用の電源として用いるため屋根や壁面に太陽電池が設置される場合や、電気自動車をはじめとする自動車用の電源として自動車の屋根に太陽電池が設けられることがある。この場合、単に発電設備としての機能が求められるだけでなく、構造物の美的外観の見地からデザイン面での機能を求められることがある。例えば、可撓性を有する太陽電池を用いることにより、自動車の屋根部の曲面に沿って設置可能な光電変換装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１４８９２号公報

一般に、電力変換効率が高いとされる結晶系太陽電池は可撓性を有していないため、構造物の平坦な箇所に太陽電池を設けることは容易であっても、曲率の大きい曲面部や段差部のデザインを活かしながら、構造物の曲面や段差に沿って設置することは困難である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、曲面部や段差部へ設置可能な光起電力装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光起電力装置は、複数の光起電力素子と、複数の光起電力素子の間を接続する接続部材と、複数の光起電力素子を覆うように設けられる保護シートと、を備える。接続部材は、複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。

本発明によれば、曲面部や段差部へ設置可能な光起電力装置を提供できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光起電力装置の構造を示す断面図である。 光起電力素子の第１主面を示す上面図である。 複数の光起電力素子の配置を示す上面図である。 実施の形態に係る接続部材を示す図である。 構造物の曲面上に配置した光起電力装置を示す図である。 図６（ａ）は、光起電力装置を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は、構造物の曲面上に光起電力装置を配置する様子を模式的に示す図である。 構造物の曲面上に配置した光起電力装置の上に表面保護部材を配置する様子を模式的に示す図である。 太陽電池構造体の構造を模式的に示す図である。 変形例１に係る接続部材を示す図である。 図１０（ａ）−（ｃ）は、変形例２に係る接続部材を模式的に示す図である。 変形例３に係る接続部材を示す図である。 変形例４に係る接続部材を示す図である。 変形例５に係る光起電力装置を示す上面図である。 変形例６に係る光起電力装置を示す上面図である。 変形例６に係る光起電力装置を示す上面図である。 変形例７に係る光起電力素子を用いた光起電力装置を示す上面図である。 第２の実施の形態に係る光起電力装置の構造を示す断面図である。 図１８（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光起電力装置の構造を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

第１の実施の形態を説明する前に基礎となった知見を説明する。一般に、光起電力装置を曲面に配置しようとする場合、曲面の曲率に応じて小片の太陽電池セルを用意し、それら小片の太陽電池セルをポリゴン状に貼り合わせる必要があった。この場合、小片の太陽電池セルを一つずつ貼り合わせるのに非常に手間がかかり、また、貼り合わせた小片の太陽電池セルを電気的に接続するのにも手間がかかる。そのため、曲面に応じて太陽電池セルを設置することは容易ではなかった。そこで、本発明の実施の形態として、曲面部や段差部へ設置可能な光起電力装置を提供する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光起電力装置８０の構造を示す断面図である。図１（ａ）は、伸張前の光起電力装置８０を示し、図１（ｂ）は、伸張後の光起電力装置８０を示す。光起電力装置８０は、間隔をあけて配置される複数の光起電力素子１０と、複数の光起電力素子１０の間を接続し、伸縮性および導電性を有する接続部材４０と、複数の光起電力素子１０を覆うように設けられ、樹脂等で形成される第１保護シート３２および第２保護シート３４と、を備える。

光起電力素子１０の間には、それらの相対的な位置を変更しうるような隙間となる接続領域Ｗｘが設けられる。光起電力素子１０の間は、伸縮性および導電性を有する接続部材４０で接続されるため、複数の光起電力素子１０の間の電気的な接続を維持したまま、光起電力素子１０の間の相対的な位置の変更が可能とされる。保護シート３２、３４と接続部材４０との間には空隙３６が設けられ、接続領域Ｗｘにおける屈曲性および伸縮性を高めている。なお、図１（ａ）に示す伸張前と図１（ｂ）に示す伸張後を比較すると、接続領域Ｗｘの距離が変化しているものの光起電力素子１０の長さは変化していない。言いかえれば、接続部材４０は変形しているものの光起電力素子１０はほとんど変形していない。

光起電力素子１０は、光電変換部１２と、第１電極１８と、第２電極２０とを有する。

光電変換部１２は、受光面から入射する光を吸収して光起電力を発生させる層であり、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板を有する。光電変換部１２の構造は、特に限定されないが、本実施の形態では、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する。光電変換部１２は、第１主面１４と、第１主面１４に対向する第２主面１６と、を有し、第１主面１４および第２主面１６のいずれから光が入射したとしても発電することのできる両面入射型の光電変換部である。なお、光電変換部１２は、主に第１主面１４に入射する光を発電に利用する片面入射型の光電変換部であってもよい。

光電変換部１２は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板の第１主面１４側に、ｉ型非晶質シリコン層、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層される。また、基板の第２主面１６側に、ｉ型非晶質シリコン層、リン（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。光電変換部１２の厚さは、０．３ｍｍ程度である。

第１電極１８および第２電極２０は、光電変換部１２が発生させる光起電力を外部に取り出すための電極である。第１電極１８は、第１主面１４に設けられ、第２電極２０は、第２主面１６に設けられる。

接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０を電気的に接続する。接続部材４０は、一方の光起電力素子１０の第１主面１４と、他方の光起電力素子１０の第２主面１６に接続される。これにより、接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０を直列接続する。変形例においては、接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０を並列接続してもよい。

接続部材４０は、複数の光起電力素子１０の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。この可変長構造は、例えば、接続部材４０を構成する材料そのものが伸縮性かつ導電性を有することにより実現されてもよいし、伸縮性を有しない材料を用いる場合であっても伸縮性を持たせる形状ないし構造を持たせることで実現されてもよい。材料に伸縮性および導電性を持たせる場合、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェンまたは金属ナノ粒子等を柔軟性を有する樹脂等の基材に混入させ、繊維、箔または薄膜に成型したものを用いることができる。また、形状ないし構造に伸縮性を持たせる場合、伸縮性を有しない金属材料等が容易に変形可能となるように、金属材料をワイヤーや箔などに成型したものを用いることができる。なお、このような可変長構造の一例については、図４、図９〜図１２を参照しながら別途後述する。

第１保護シート３２および第２保護シート３４は、複数の光起電力素子１０を覆うように設けられる。第１保護シート３２は、光起電力素子１０の第１主面１４を覆うように設けられ、第２保護シート３４は、第２主面１６を覆うように設けられる。第１保護シート３２は、複数の光起電力素子１０の第１主面１４の少なくとも一部と接着され、第２保護シート３４は、複数の光起電力素子１０の第２主面１６の少なくとも一部と接着される。これにより、複数の光起電力素子１０は、第１保護シート３２および第２保護シート３４に部分的に固定された状態となる。

第１保護シート３２および第２保護シート３４は、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合）などの樹脂材料で構成されるシート状部材である。第１保護シート３２および第２保護シート３４は、光起電力素子１０よりも高い伸縮性および柔軟性を有する材料で構成される。伸縮性および柔軟性を有する材料として、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのシリコーン樹脂や、ポリウレタン、ポリスチレンあるいはゴムシート等を用いればよい。

なお、本実施の形態における第１保護シート３２および第２保護シート３４は、一般的な太陽電池モジュールと異なり、複数の光起電力素子１０を封止していない。そのため、隣接する光起電力素子１０の間に位置する接続領域Ｗｘにおいて、第１保護シート３２と第２保護シート３４の間には空隙３６が設けられる。したがって、第１保護シート３２および第２保護シート３４は、ラミネート加工される前の状態の保護シートということができる。なお、第１保護シート３２および第２保護シート３４は、光起電力装置８０を曲面部などに設置された後に熱処理を加えられることにより、複数の光起電力素子１０を封止する機能を有していてもよい。また空隙３６は、空気等で充填される空間ではなく、伸縮性を有する樹脂等で充填される空間であってもよい。

図２は、光起電力素子１０の第１主面１４を示す上面図である。光起電力素子１０は、矩形状を有しており、ｘ方向とｙ方向の長さがほぼ同一となる略正方形状を有している。光起電力素子１０は、ｘ方向およびｙ方向の長さが、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度となる小片の太陽電池セルとして構成される。

第１主面１４に設けられる第１電極１８は、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極２２と、フィンガー電極２２と直交して延びるバスバー電極２４を有する。フィンガー電極２２は、第１主面１４の上に形成される電極であるため、光電変換部１２に入射する光を遮らないように細く形成される。バスバー電極２４は、複数のフィンガー電極２２を互いに接続する。バスバー電極２４は、光電変換部１２に入射する光を遮らない程度に細く形成するとともに、複数のフィンガー電極２２から集電した電力を効率的に流せるように、ある程度太く形成される。

第２電極２０も、第１電極１８と同様に、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と直交して延びるバスバー電極を有する。なお、第２主面１６においてフィンガー電極の本数を第１主面１４よりも増やすことで、集電効率を高めてもよい。

図３は、複数の光起電力素子の配置を示す上面図であり、図１に示す光起電力装置８０を第１主面１４から見た図を示す。なお、図３では、説明の便宜上、第１保護シート３２および第２保護シート３４を図示していない。

複数の光起電力素子１０は、アレイ状に配置されており、第１方向（ｘ方向）に並べられるとともに、第１方向に交差する第２方向（ｙ方向）にも並べて配置される。光起電力素子１０は、バスバー電極２４が延びる方向がｘ方向となるように配置される。接続部材４０は、バスバー電極２４に沿ってｘ方向に延びるように配置されており、ｘ方向に隣接する光起電力素子１０の間を接続する。ｘ方向に隣接する光起電力素子１０の間には、接続領域Ｗｘとして隙間が設けられる。また、ｙ方向に隣接する光起電力素子１０の間には、非接続領域Ｗｙとして隙間が設けられる。

図４は、実施の形態に係る接続部材４０を示す図であり、接続部材４０が有する可変長構造の一例を示す。接続部材４０は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属箔で構成され、長手方向（ｘ方向）に交差する方向（ｙ方向）に互い違いに切れ込み４２ａ、４２ｂが設けられる。この切れ込み４２ａ、４２ｂは、特に、接続領域Ｗｘに対応する箇所に設けられる。なお、切れ込み４２ａ、４２ｂは、接続領域Ｗｘに対応する箇所のみに設けてもよいし、接続部材４０の全体にわたって設けてもよい。言い換えれば、接続部材４０のうち、光起電力素子１０の第１主面１４または第２主面１６に接続される箇所にも切れ込み４２ａ、４２ｂを設けてもよい。

接続部材４０は、切れ込み４２ａ、４２ｂを有することにより、接続領域Ｗｘにおける伸縮性および屈曲性が高められる。より具体的には、接続部材４０は、接続領域Ｗｘにおいて、光起電力素子１０よりも高い伸縮性および屈曲性を有する。例えば、光起電力装置８０を構造物の曲面に沿って配置させる場合に、接続領域Ｗｘにおいて接続部材４０が伸縮したり屈曲したりすることにより、光起電力素子１０の間の相対的な位置関係を変更して、複数の光起電力素子１０が曲面に沿って配置可能となるようにする。したがって、接続部材４０は、切れ込み４２ａ、４２ｂを有することにより、隣接する光起電力素子１０ａ、１０ｂの間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有することとなる。

図５は、構造物９０の曲面上に配置した光起電力装置８０を示す図であり、ドーム形状に実装した太陽電池構造体１００の例を示す。上述したように、光起電力装置８０は、複数の光起電力素子１０の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子１０の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する接続部材４０を備える。そのため、接続部材４０による電気的な接続を維持したまま、複数の光起電力素子１０を曲面上に沿わせて配置することができる。これにより、構造物９０の曲面と光起電力装置８０とが一体となった太陽電池構造体１００を形成することができる。

つづいて、図６〜図８を参照しながら、太陽電池構造体１００の製造方法を示す。

図６（ａ）は、光起電力装置８０を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は、構造物９０の曲面上に光起電力装置８０を配置する様子を模式的に示す図である。まず、図６（ａ）に示すシート状の光起電力装置８０を変形させて、図６（ｂ）に示すように構造物９０の曲面に沿った形状で光起電力装置８０を構造物９０の上に配置する。このとき、接続部材４０を伸縮ないし屈曲させることにより、光起電力装置８０を構造物９０の曲面に沿った形状とすることができる。

図７は、構造物９０の上に配置した光起電力装置８０の上に表面保護部材３０を配置する様子を模式的に示す図である。表面保護部材３０は、構造物９０の曲面形状に対応した形状を有する板状部材である。表面保護部材３０は、例えば、透光性および遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等で構成される。

光起電力装置８０は、構造物９０と表面保護部材３０に挟み込まれた状態で熱処理が施される。第１保護シート３２および第２保護シート３４は、熱処理によって熱収縮しながら、構造物９０の曲面と表面保護部材３０の間の隙間を充填するように流動し、構造物９０と表面保護部材３０の間を封止する封止層を形成する。これにより、図８に示すように、複数の光起電力素子１０が曲面形状に対応したまま封止される太陽電池構造体１００を形成できる。

図８は、太陽電池構造体１００の構造を模式的に示す図である。太陽電池構造体１００は、接続部材４０により互いに接続され、構造物９０の曲面上に配置される複数の光起電力素子１０と、複数の光起電力素子１０の上に設けられる表面保護部材３０と、構造物９０と表面保護部材３０の間を封止する封止層３８と、を備える。

封止層３８は、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合）などの樹脂材料で構成され、第１保護シート３２および第２保護シート３４が融着することによって形成される。接続部材４０は、複数の光起電力素子１０の間の電気的な接続を維持しながら複数の光起電力素子１０を曲面に沿って配置可能となるように、複数の光起電力素子１０の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。

つづいて、以上の構成による光起電力装置８０および太陽電池構造体１００が奏する効果について説明する。

本実施の形態によれば、光起電力装置８０は、複数の光起電力素子１０の間が可変長構造を有する接続部材４０により接続される。したがって、複数の光起電力素子１０の間の距離を変えたり、隣接する光起電力素子１０を斜めに配置したりして、光起電力装置８０を曲面や段差に沿った形状にさせることができる。このとき、光起電力素子１０の間は接続部材４０により電気的に接続されているため、小片の太陽電池セルの個別に曲面上に配置した上で別途配線する手間は不要となる。したがって、本実施の形態によれば、曲面や段差を有する構造物に容易に光起電力装置８０を設置することができる。

本実施の形態によれば、複数の光起電力素子１０は、第１保護シート３２および第２保護シート３４により覆われており、第１主面１４および第２主面１６の少なくとも一部が第１保護シート３２および第２保護シート３４に接着される。そのため、複数の光起電力素子１０が第１保護シート３２および第２保護シート３４に固定されて一体化したシート状部材として、光起電力装置８０を取り扱うことができる。このため、光起電力装置８０を構造物９０の上に配置するために持ち運ぶ場合であっても、光起電力装置８０の扱いが容易となる。また、第１保護シート３２および第２保護シート３４によって光起電力素子１０が覆われているため、太陽電池構造体１００として施工する前の状態の光起電力素子１０を保護できる。これにより、施工前の段階における光起電力素子１０の損傷を防ぐことができる。

本実施の形態よれば、太陽電池構造体１００が備える光起電力素子１０は、構造物９０の曲面と表面保護部材３０の間に封止されるため、光起電力素子１０の耐久性を高めることができる。また、構造物９０の曲面上に光起電力装置８０と表面保護部材３０を配置して加熱処理を施すのみで光起電力素子１０を封止することができるため、封止に伴う手間を減らすことができる。このように、光起電力装置８０を用いて太陽電池構造体１００を形成することにより、太陽電池構造体１００の形成に必要な手間を減らし、太陽電池構造体１００の施工に必要なコストを低減することができる。

(変形例１)
図９は、変形例１に係る接続部材４０を示す図であり、接続部材４０が有する可変長構造の一例を示す。変形例１において、接続部材４０は、可変長構造としてメリヤス編み構造を有する。この接続部材４０は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属線材４４をメリヤス編み構造とすることにより、伸縮性を有する。これにより、接続部材４０を、可変長構造を有する配線部材とすることができる。

（変形例２）
図１０（ａ）−（ｃ）は、変形例２に係る接続部材４０を模式的に示す図であり、接続部材４０が有する可変長構造の一例を示す。図１０（ａ）に示すように、接続部材４０は、中空部材４６と、中空部材４６の内部に充填される導電性液体４８とを有する。中空部材４６は、柔軟性および伸縮性を有する樹脂等で構成され、例えば、高弾性のＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレンブロック共重合体）樹脂などで形成される。導電性液体４８は、液体共晶金属等で構成され、例えば、ガリウム−インジウム（ＧａＩｎ）共晶金属で構成される。

接続部材４０は、図１０（ｂ）の矢印Ｘ１で示すように伸張可能に構成され、伸張前の長さＬ１に対して、図１０（ｃ）に示す伸張後の長さＬ２が数倍程度となるような弾性を有する。また、接続部材４０は、伸縮可能な弾性を有するとともに導電性を維持し、接続部材４０として複数の光起電力素子１０の間の電気的な接続を維持する。これにより、接続部材４０を、可変長構造を有する配線部材とすることができる。

（変形例３）
図１１は、変形例３に係る接続部材４０を示す図であり、接続部材４０が有する可変長構造の一例を示す。変形例３に係る接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０ａ、１０ｂの間の接続領域Ｗｘに対応する箇所に、可変長構造としてコイルばね５０が設けられる。コイルばね５０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属材料で構成される。コイルばね５０を設けることにより、接続部材４０を可変長構造を有する配線部材とすることができる。

（変形例４）
図１２は、変形例４に係る接続部材４０を示す図であり、接続部材４０が有する可変長構造の一例を示す。変形例４に係る接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０ａ、１０ｂの間の接続領域Ｗｘに対応する箇所に、可変長構造として屈曲部５２が設けられる。屈曲部５２は、隣接する光起電力素子１０ａ、１０ｂが離れる方向（ｘ方向）に対して交差する方向（ｙ方向）に蛇行ないしジグザグ状に延びるように構成される。屈曲部５２を設けることにより、接続領域Ｗｘにおいて接続部材４０に余裕部分ないし弛みが設けられる。これにより、接続部材４０を可変長構造を有する配線部材とすることができる。

（変形例５）
図１３は、変形例５に係る光起電力装置８０を示す上面図である。上述の実施の形態では、それぞれの光起電力素子１０の形状を矩形状としたが、本変形例においては、光起電力素子１０の形状を三角形状としている。以下、本変形例に係る光起電力装置８０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、図１３では、説明の便宜上、第１保護シート３２および第２保護シート３４を図示していない。

光起電力素子１０は、底辺１１ａと、斜辺１１ｂと、頂点１１ｃと、複数のフィンガー電極２２と、バスバー電極２４とを有する。複数のフィンガー電極２２は、底辺１１ａに直交する方向に互いに並行して延びるように設けられる。バスバー電極２４は、複数のフィンガー電極２２を接続するように底辺１１ａと並行して延びる。頂点１１ｃは、底辺１１ａに対向する位置にあり、二つの斜辺１１ｂは、底辺１１ａと頂点１１ｃの間に設けられる。

複数の光起電力素子１０は、底辺１１ａが延びる方向（ｘ方向）およびフィンガー電極２２が延びる方向（ｙ方向）に並べられてアレイ状に配置される。ｘ方向に並べられる光起電力素子１０は、斜辺１１ｂがそれぞれ対向するように、底辺１１ａおよび頂点１１ｃの向きが互い違いとなるように配置される。また、ｙ方向に並べられる複数の光起電力素子１０は、それぞれの底辺１１ａ同士が対向するか、もしくは、それぞれの頂点１１ｃ同士が対向するように、底辺１１ａおよび頂点１１ｃの向きが互い違いとなるように配置される。接続部材４０は、バスバー電極２４に沿ってｘ方向に延びるように設けられ、隣接する光起電力素子１０の第１主面１４および第２主面を接続する。

上述の構成を有する変形例６に係る光起電力装置８０おいても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例においては、光起電力素子１０が三角形状を有しているため、光起電力素子１０が矩形状である場合よりも、構造物９０の曲面や段差に沿って光起電力素子１０を隙間無く配置しやすくなる。したがって、本変形例に係る光起電力装置８０を用いて太陽電池構造体１００を形成することで、よりデザイン性の高い太陽電池構造体１００を施工することができる。

（変形例６）
図１４および図１５は、変形例６に係る光起電力装置８０を示す上面図である。上述の実施の形態では、それぞれの光起電力素子１０の形状を矩形状としたが、本変形例においては、光起電力素子１０の形状を六角形状としている。例えば、図１４に示すように、光起電力素子１０の辺１１ｄに直交する向きにバスバー電極２４を設けることで、複数の光起電力素子１０を六方細密状に配置することができる。これにより、構造物９０の曲面や段差に沿って光起電力素子１０を隙間無く配置しやすくし、よりデザイン性の高い太陽電池構造体１００を施工することができる。なお、図１５に示すように、光起電力素子１０の辺１１ｄに平行する向きにバスバー電極２４を設けることで、複数の光起電力素子１０を格子状に配置してもよい。

（変形例７）
図１６は、変形例７に係る光起電力装置８０を示す上面図であり、バックコンタクト型の光起電力素子１０を用いた場合を示す。上述の実施の形態では、両面電極型の光起電力素子１０を用いる場合を示したが、本変形例においては、バックコンタクト型の光起電力素子１０を用いる。以下、本変形例に係る光起電力装置８０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

光起電力素子１０は、第１主面と、第２主面１６とを有する。第２主面１６には、第１電極１８および第２電極２０の双方が設けられる。第１電極１８は、互いに並行してｘ方向に延びる複数の第１フィンガー電極２２ａと、ｙ方向に延びる第１バスバー電極２４ａとにより櫛歯状に形成される。また、第２電極２０は、互いに並行してｘ方向に延びる第１バスバー電極２４ａと、ｙ方向に延びる第２バスバー電極２４ｂにより櫛歯状に形成される。第１電極１８および第２電極２０は、それぞれの櫛歯が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。

接続部材４０は、隣接する光起電力素子１０のうち、一方の光起電力素子１０の第１電極１８と、他方の光起電力素子１０の第２電極２０とを接続する。接続部材４０は、上述の実施の形態および変形例において述べたような可変長構造を有する。本変形例においては、接続部材４０が第２主面１６側にのみ設けられるため、接続構造を単純化することができ、接続領域Ｗｘにおける接続部材４０の伸縮性および屈曲性を高めることができる。

（第２の実施の形態）
図１７は、第２の実施の形態に係る光起電力素子１１０および接続部材１４０の構造を示す断面図である。本実施の形態においては、接続部材１４０が光起電力素子１１０の第１主面１４および第２主面１６にスライド可能に接続されるスライド構造を有する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

接続部材１４０は、伸縮性を有しない金属箔や金属棒などで構成され、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属材料で構成される。本実施の形態では、接続部材１４０は、断面が略円形状の金属棒で構成される。

光起電力素子１１０は、光電変換部１２と、第１主面１４と、第２主面１６と、第１フィンガー電極２２ａと、第２フィンガー電極２２ｂと、第１バスバー電極２４ａと、第２バスバー電極２４ｂとを有する。第１フィンガー電極２２ａおよび第１バスバー電極２４ａは、第１主面１４に設けられ、第２フィンガー電極２２ｂおよび第２バスバー電極２４ｂは、第２主面１６に設けられる。

第１主面１４には、接続部材１４０が延びる方向（ｘ方向）に沿って、第１凹部２６ａが設けられる。第１凹部２６ａは、断面が略円形の接続部材１４０の外表面に対応した形状を有し、接続部材１４０がｘ方向にスライド可能に係合される。第１凹部２６ａの表面には、第１バスバー電極２４ａが設けられる。したがって、接続部材１４０は、第１バスバー電極２４ａとの電気的な接続を維持した状態で、第１主面１４に対してｘ方向にスライド可能に係合される。

第１凹部２６ａと同様に、第２主面１６には第２凹部２６ｂが設けられ、第１凹部２６ａの表面には第２バスバー電極２４ｂが設けられる。したがって、接続部材１４０は、第２バスバー電極２４ｂとの電気的な接続を維持した状態で、第２主面１６に対してｘ方向にスライド可能に係合される。

図１８（ａ）は、第２の実施の形態に係る光起電力装置１８０の構造を示す断面図であり、上述の図１７は、図１８（ａ）のＢ−Ｂ線断面に対応する。本実施の形態に係る光起電力装置１８０は、光起電力素子１１０および接続部材１４０と、第１保護シート３２と、第２保護シート３４と、を備える。接続部材１４０は、隣接する光起電力素子１１０のうち、一方の第１バスバー電極２４ａにスライド可能に接続され、他方の第２バスバー電極２４ｂにスライド可能に接続される。

図１８（ｂ）は、光起電力素子１１０に対して接続部材１４０をスライドさせた状態の光起電力装置１８０の構造を示す断面図である。接続部材１４０が第１バスバー電極２４ａおよび第２バスバー電極２４ｂに沿ってスライドすることにより、隣接する光起電力素子１１０の間の接続領域Ｗｘの間隔が、図１８（ａ）に示すスライド前と比べて拡張される。したがって、本実施の形態においては、光起電力素子１１０および接続部材１４０がスライド構造を有することで、光起電力素子１１０の間の距離が変化しうる。これにより、接続部材１４０を可変長構造を有する配線部材とすることができる。

なお、第２の実施の形態に係る接続部材４０は、伸縮性や屈曲性を有することとしてもよい。例えば、接続領域Ｗｘにおいて、上述の第１の実施の形態や変形例に係る可変長構造を有してもよい。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、構造物９０の曲面と表面保護部材３０の間が、第１保護シート３２および第２保護シート３４により形成される封止層で充填される場合を示した。さらなる変形例においては、構造物９０の曲面と表面保護部材３０の間が封止層により充填されていなくてもよいし、部分的に封止層により充填されて部分的に空隙が残った状態となっていてもよい。また、構造物９０の曲面と表面保護部材３０の間の封止層は、第１保護シート３２および第２保護シート３４により形成されてもよいし、第１保護シート３２と第２保護シート３４の間の空隙３６をあらかじめ充填している樹脂材料により形成されてもよい。

上述の実施の形態では、構造物９０の曲面上に光起電力装置８０を設置した後に、表面保護部材３０で封止する場合を示した。さらなる変形例においては、構造物９０の曲面上に光起電力装置８０を載置しただけの態様を太陽電池構造体１００として用いてもよい。この場合、光起電力装置８０を載置した後に構造物９０の曲面形状を変化させる場合において、光起電力装置８０を曲面形状に追従させて変形させることができる。なお、表面保護部材３０として柔軟性を有する材料を用いて、表面保護部材３０と構造物９０との間を封止してもよい。この場合、表面保護部材３０により封止された太陽電池構造体１００であっても、構造物９０の曲面形状の変化に追従可能な太陽電池構造体１００とすることができる。

なお、以下の組合せによる光起電力装置についても本発明の範囲に含まれうる。

（１）光起電力装置は、複数の光起電力素子と、複数の光起電力素子の間を接続する接続部材と、複数の光起電力素子を覆うように設けられる保護シートと、を備え、接続部材は、複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。

この態様によれば、複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子の間の相対的な位置を変更して、複数の光起電力素子のそれぞれが構造物の曲面や段差に沿うように配置できる。これにより、複数の光起電力素子を個別に曲面や段差に配置し、配置した後に複数の光起電力素子の間を電気的に配線する場合と比べて、複数の光起電力素子の配置にかかる手間を低減することができる。また、保護シートを設けることで、設置前の光起電力素子の損傷を防ぐことができる。

（２）接続部材は、光起電力素子よりも高い伸縮性を有する（１）に記載の光起電力装置であってもよい。接続部材が伸縮性を有することで、複数の光起電力素子の間の相対的な位置を変更しやすくできる。

（３）接続部材は、光起電力素子の表面に対してスライド可能に接続される（１）または（２）に記載の光起電力装置であってもよい。接続部材がスライド可能に構成されることで、複数の光起電力素子の間の相対的な位置を変更しやすくできる。

（４）保護シートは、光起電力素子の第１主面と接着する第１保護シートと、第１主面に対向する光起電力素子の第２主面と接着する第２保護シートと、を有し、第１保護シートおよび第２保護シートは、複数の光起電力素子の間の領域において、第１保護シートと第２保護シートの間に空間が設けられるようにして配置される（１）から（３)のいずれかに記載の光起電力装置であってもよい。

この態様によれば、複数の光起電力素子が第１保護シートおよび第２保護シートに固定されて一体化したシート状部材として光起電力装置を扱うことができる。一体化したシート状の光起電力装置とすることで、構造物の曲面や段差の上に配置するために持ち運ぶ場合に、光起電力装置の扱いを容易とすることができる。また、複数の光起電力素子の間の領域において、第１保護シートと第２保護シートの間に空間を設けることで、接続部材の屈曲や伸縮により、複数の光起電力素子の間の相対的な位置を変更しやすくできる。

（５）保護シートは、光起電力素子よりも高い伸縮性を有する材料で構成される（１）から（４）のいずれかに記載の光起電力装置であってもよい。保護シートが伸縮性を有することにより、接続部材の屈曲または伸縮に合わせて保護シートの形状を変形できる。これにより、光起電力装置を曲面や段差に沿って配置しやすくできる。

（６）光起電力素子は、結晶質のシリコン（Ｓｉ）層を有する（１）から（５）のいずれかに記載の光起電力装置であってもよい。結晶質シリコン層を有する光起電力素子を用いることで、光起電力装置の発電効率を高めることができる。また、結晶質シリコン層を有するために光起電力素子の可撓性が低い場合であっても、接続部材を屈曲または伸縮させることにより、曲面や段差に沿って光起電力装置を配置することができる。

（７）太陽電池構造体は、接続部材により互いに接続され、構造物の曲面上に配置される複数の光起電力素子と、複数の光起電力素子の上に設けられる表面保護部材と、を備え、接続部材は、複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら複数の光起電力素子を曲面に沿って配置可能となるように、複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する。

この態様によれば、可変長構造を有する接続部材により互いに接続された複数の光起電力素子を曲面に沿って配置可能であるため、太陽電池構造体の形成するための手間を低減できる。また、複数の光起電力素子の上に表面保護部材が設けられるため、太陽電池構造体の耐久性を高めることができる。

（８）太陽電池構造体の製造方法は、複数の光起電力素子と、複数の光起電力素子の間を接続する接続部材と、複数の光起電力素子を覆うように設けられる保護シートと、を備え、接続部材が、複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する光起電力装置を準備することと、構造物の曲面に沿って光起電力装置を配置することと、を備える。

この態様によれば、可変長構造を有する接続部材により互いに接続された複数の光起電力素子を曲面に沿って配置可能であるため、太陽電池構造体の形成するための手間を低減させることができる。

（９）光起電力装置の上に表面保護部材を配置することと、曲面と表面保護部材の間に光起電力装置を封止することと、をさらに備える（８）に記載の太陽電池構造体の製造方法であってもよい。この態様によれば、複数の光起電力素子を、曲面と表面保護部材の間に封止できるため、耐久性の高い太陽電池構造体を形成することができる。

（１０）光起電力装置を封止することは、曲面と表面保護部材の間で保護シートを融着させることを含む（９）に記載の太陽電池構造体の製造方法であってもよい。保護シートを融着させて封止層を形成することにより、別途、封止部材を設けることなく複数の光起電力素子を封止できる。これにより、保護シートと別に封止部材を用いる場合と比べて、コストを低減できる。

１０…光起電力素子、１４…第１主面、１６…第２主面、３０…表面保護部材、３２…第１保護シート、３４…第２保護シート、３６…空隙、４０…接続部材、８０…光起電力装置、９０…構造物、１００…太陽電池構造体。

Claims (10)

1. 複数の光起電力素子と、
   前記複数の光起電力素子の間を接続する接続部材と、
   前記複数の光起電力素子を覆うように設けられる保護シートと、
   を備え、
   前記接続部材は、前記複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、前記複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有することを特徴とする光起電力装置。
2. 前記接続部材は、前記光起電力素子よりも高い伸縮性を有することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
3. 前記接続部材は、前記光起電力素子の表面に対してスライド可能に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の光起電力装置。
4. 前記保護シートは、前記光起電力素子の第１主面と接着する第１保護シートと、前記第１主面に対向する前記光起電力素子の第２主面と接着する第２保護シートと、を有し、
   前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記複数の光起電力素子の間の領域において、前記第１保護シートと前記第２保護シートの間に空間が設けられるようにして配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光起電力装置。
5. 前記保護シートは、前記光起電力素子よりも高い伸縮性を有する材料で構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光起電力装置。
6. 前記光起電力素子は、結晶質のシリコン（Ｓｉ）層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光起電力装置。
7. 接続部材により互いに接続され、構造物の曲面上に配置される複数の光起電力素子と、
   前記複数の光起電力素子の上に設けられる表面保護部材と、
   を備え、
   前記接続部材は、前記複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら前記複数の光起電力素子を前記曲面に沿って配置可能となるように、前記複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有することを特徴とする太陽電池構造体。
8. 複数の光起電力素子と、前記複数の光起電力素子の間を接続する接続部材と、前記複数の光起電力素子を覆うように設けられる保護シートと、を備え、前記接続部材が、前記複数の光起電力素子の間の電気的な接続を維持しながら、前記複数の光起電力素子の間の相対的な位置変更を可能とする可変長構造を有する光起電力装置を準備することと、
   構造物の曲面に沿って前記光起電力装置を配置することと、を備えることを特徴とする太陽電池構造体の製造方法。
9. 前記光起電力装置の上に表面保護部材を配置することと、
   前記曲面と前記表面保護部材の間に前記光起電力装置を封止することと、をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池構造体の製造方法。
10. 前記光起電力装置を封止することは、前記曲面と前記表面保護部材の間で前記保護シートを融着させることを含むことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池構造体の製造方法。

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