JP2018190945A

JP2018190945A - Solar cell system

Info

Publication number: JP2018190945A
Application number: JP2017105997A
Authority: JP
Inventors: 義則山田; Yoshinori Yamada
Original assignee: DEIAKKUSU KK
Current assignee: DEIAKKUSU KK
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell system capable of increasing a power generation amount per area in a simple way.SOLUTION: The solar cell system is structured so that a condensation type solar cell module with transparency is arranged on the side facing the sun and a non-condensation type solar cell module is arranged, overlapping on the undersurface thereof to construct one panel and arrays formed by arranging the plurality of panels are prepared to track sunlight.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールを重ねて駆動する太陽電池システムに関する。 The present invention relates to a solar cell system in which a concentrating solar cell module and a non-condensing solar cell module are driven in an overlapping manner.

太陽電池には集光型太陽電池モジュール（特許文献１）と非集光型太陽電池モジュールがある。集光型太陽電池モジュールは太陽光追尾型パネルであり、非集光型太陽電池モジュールは固定型パネルとも言われる。集光型太陽電池モジュールは直達光の多い砂漠地帯で使用され、太陽電池セルはＧａＡｓ系３接合型太陽電池セルが使用されエネルギー変換効率は４０％強と高い。直達光を集光するために太陽追尾機構が必要となる。太陽電池セルも太陽追尾機構も非集光型太陽電池モジュールに比べると高価であるが、面積当たり発電量を大きくすることで太陽電池システムの一つの地位を築いている。一方で非集光型太陽電池モジュールにはシリコン系やＣＩＳ系太陽電池が使用され、エネルギー変換効率は１５−２３％と低いが、前述のＧａＡｓ系に比較すると低価格であり、シリコン単結晶太陽電池セルの価格はＧａＡｓ系３接合型太陽電池セルの１／１００程度と見られている。 Solar cells include a concentrating solar cell module (Patent Document 1) and a non-concentrating solar cell module. The concentrating solar cell module is a solar tracking type panel, and the non-concentrating solar cell module is also called a fixed panel. The concentrating solar cell module is used in a desert region where there is a lot of direct light, and the solar cell is a GaAs-based three-junction solar cell, and the energy conversion efficiency is as high as 40%. A solar tracking mechanism is required to collect the direct light. Both solar cells and solar tracking mechanisms are more expensive than non-concentrating solar cell modules, but they have established a position in the solar cell system by increasing the amount of power generation per area. On the other hand, silicon-based or CIS-based solar cells are used for the non-concentrating solar cell module, and the energy conversion efficiency is as low as 15-23%. The price of the battery cell is considered to be about 1/100 of that of a GaAs-based three-junction solar battery cell.

日本は砂漠地帯と違って散乱光の比率（約４０％を占める）が高いため、直達光だけを利用する集光型太陽電池モジュールは普及していない。これは経済性（システムの価格や面積当たりの発電量など）にメリットを見いだせないからである。しかし日本の気候で発電量を大きく増やす技術対策は頭打ちになっていることもある。例えば地上に降り注ぐエネルギー１０００Ｗ／ｍ^２を基準にすると非集光型太陽電池モジュールでは２００Ｗ／ｍ^２前後の発電量となる。これを３００Ｗ／ｍ^２に上げようとすると、非集光型太陽電池モジュールでは３０％以上のエネルギー変換効率が必要となる。一方で集光型太陽電池モジュールでは、約６００Ｗ／ｍ^２の直達光エネルギーを変換するので５０％以上のエネルギー変換効率が必要となる。ただしＧａＡｓ系３接合型太陽電池セルを固定型パネルで使えば３００Ｗ／ｍ^２は実現できるが、経済的にも資源的にも成立しない。経済性を考慮した効率向上を目指す研究（例えば特許文献２）は進められているが、これらはいずれも実用化されていない。In Japan, unlike the desert area, the ratio of scattered light (occupying about 40%) is high, so concentrating solar cell modules that use only direct light are not widespread. This is because there is no merit in economic efficiency (system price, power generation per area, etc.). However, technical measures that greatly increase power generation in the Japanese climate may have reached its peak. For example, when the energy of 1000 W / m ² falling on the ground is used as a reference, the non-concentrating solar cell module generates a power generation amount of around 200 W / m ² . If it is going to raise this to 300 W / m < ² >, the energy conversion efficiency of 30% or more will be needed in a non-condensing type solar cell module. On the other hand, in the concentrating solar cell module, since direct light energy of about 600 W / m ² is converted, an energy conversion efficiency of 50% or more is required. However, if a GaAs-based three-junction solar cell is used as a fixed panel, 300 W / m ² can be realized, but this is not economically and resource-effective. Although research (for example, patent document 2) aiming at the efficiency improvement in consideration of economical efficiency is advanced, none of these are put into practical use.

特開２０１６−６２９３１号JP-A-2006-62931 ＷＯ２０１３／０５８２９１号国際公開パンフレットWO2013 / 058291 International Publication Pamphlet

経済性を十分考慮した低価格で面積当たりの発電量を大きくできる、簡易な構成の太陽電池システムを提供すること。 To provide a solar cell system with a simple configuration capable of increasing the power generation amount per area at a low price with sufficient consideration for economy.

上記課題を解決するために、本発明は太陽に面する側に透明性を有する集光型太陽電池モジュールを配置し、その下に重ねて非集光型太陽電池モジュールを配置して一つのパネルとし、このバネルを複数枚配置したアレイを太陽光追尾するようにした太陽電池システムを構成する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention arranges a concentrating solar cell module having transparency on the side facing the sun, and arranges a non-condensing solar cell module underneath to form one panel. And a solar cell system configured to track sunlight with an array in which a plurality of the panels are arranged.

こうすることにより散乱光の多くが集光型太陽電池モジュールを透過して非集光型太陽電池モジュールに照射される。直達光の多くは集光型太陽電池モジュールで電力に変換され、散乱光の多くは非集光型太陽電池モジュールで電力に変換され、最終的にこれらは合算されて面積当たりの発電量を大きくする。 By doing so, most of the scattered light passes through the concentrating solar cell module and is irradiated to the non-condensing solar cell module. Most of the direct light is converted into electric power by the concentrating solar cell module, and most of the scattered light is converted into electric power by the non-condensing solar cell module. Finally, these are combined to increase the amount of power generation per area. To do.

低価格なシステムを提供するために本発明では、集光型太陽電池モジュールは、少なくとも集光体を複数個形成されたパネルサイズのシートと接着材シートと太陽電池セルが実装された回路基板シートと接着材シートを順に重ねて熱処理を行い、前記接着材シートを溶融・固化させて集光型太陽電池モジュールを形成する。 In order to provide a low-cost system, in the present invention, the concentrating solar cell module is a circuit board sheet on which a panel-sized sheet, an adhesive sheet, and solar cells on which a plurality of concentrators are formed are mounted. And an adhesive sheet are sequentially stacked and heat-treated, and the adhesive sheet is melted and solidified to form a concentrating solar cell module.

さらに太陽電池セルの回路基板への実装においては、複数個の太陽電池セルは予め回路基板上の実装配置に合わせたポケット配置のトレイに収納され、吸着基板で収納された太陽電池セルを一括して吸着して取り出した後、回路基板の実装予定域に複数個を一括して載置して実装する手順を、パネルサイズの回路基板シートに繰り返し行うことを特徴としている。 Furthermore, when mounting solar cells on a circuit board, a plurality of solar cells are stored in advance in a pocket-arranged tray that matches the mounting arrangement on the circuit board, and the solar cells stored in the adsorption substrate are collectively collected. Then, the procedure of mounting and mounting a plurality of pieces at once in the planned mounting area of the circuit board is repeatedly performed on the panel-sized circuit board sheet.

こうすることにより低価格な集光型太陽電池モジュールを製造することができる。 By doing so, a low-cost concentrating solar cell module can be manufactured.

本発明では、集光型太陽電池モジュールでの発電量が２４０Ｗ／ｍ^２（直達光６００Ｗ／ｍ２に対して現行の太陽電池セルのエネルギー変換効率４０％を想定）とし、非集光型太陽電池モジュールの発電量を６０Ｗ／ｍ^２（透過散乱光に対する面積当たりの発電効率を約１５％）とすれば合算して３００Ｗ／ｍ^２の発電量が可能となるシステムが得られる。非集光型太陽電池モジュールにおいて約１５％の発電効率は実現可能である。In the present invention, the power generation amount in the concentrating solar cell module is 240 W / m ² (assuming an energy conversion efficiency of 40% of the current solar cell with respect to direct light 600 W / m ² ), and a non-condensing solar cell If the power generation amount of the module is 60 W / m ² (the power generation efficiency per area with respect to transmitted scattered light is about 15%), a system capable of generating a power generation amount of 300 W / m ² is obtained. A power generation efficiency of about 15% can be realized in the non-concentrating solar cell module.

本発明の太陽電池システムの外観を示す図。The figure which shows the external appearance of the solar cell system of this invention. 本発明の太陽電池システムの一つのパネルを抜き出した図。The figure which extracted one panel of the solar cell system of this invention. （ａ）本発明の太陽電池システムにおける集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電モジュールの構成を示す図。（ｂ）本発明に係る集光型太陽電池モジュールの部分を示す図。(A) The figure which shows the structure of the concentrating solar cell module and non-condensing solar cell module in the solar cell system of this invention. (B) The figure which shows the part of the concentrating solar cell module which concerns on this invention. （ａ）本発明に係る集光型太陽電池モジュールの部分平面図。（ｂ）その部分断面図。(A) The partial top view of the concentrating solar cell module which concerns on this invention. (B) The fragmentary sectional view. 本発明に係る集光型太陽電池モジュールに実装される太陽電池セルと金属端子の模式図。The schematic diagram of the photovoltaic cell and metal terminal which are mounted in the concentrating solar cell module which concerns on this invention. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は回路基板に太陽電池セルが実装される工程を示す図。(A), (b), (c), (d) is a figure which shows the process in which a photovoltaic cell is mounted in a circuit board. 本発明に係る集光型太陽電池モジュールの製作を説明する図。The figure explaining manufacture of the concentrating solar cell module which concerns on this invention. 本発明に係る集光型太陽電池モジュールの製作を説明する図。The figure explaining manufacture of the concentrating solar cell module which concerns on this invention. （ａ）トレイに収納された太陽電池セルを吸着板に吸着する図。（ｂ）吸着板に吸着された太陽電池セルを回路基板に実装する図。(A) The figure which adsorb | sucks the photovoltaic cell accommodated in the tray to an adsorption plate. (B) The figure which mounts the photovoltaic cell adsorbed by the adsorption | suction board on a circuit board. （ａ）本発明に係る集光型太陽電池モジュールの回路基板のシートを示す図。（ｂ）回路基板のシートの一部を抜き出した図。（ｃ）回路基板のシートの一部に対応した太陽電池セルのトレイを示す図。(A) The figure which shows the sheet | seat of the circuit board of the concentrating solar cell module which concerns on this invention. (B) The figure which extracted a part of sheet | seat of a circuit board. (C) The figure which shows the tray of the photovoltaic cell corresponding to a part of sheet | seat of a circuit board.

（構成について）
本発明の実施の形態を図１から図３（ａ）（ｂ）により説明する。図１は太陽追尾機構（一軸あるいは二軸追尾機構）を有した太陽電池システム１であり、例えば６枚のパネル２がアレイ状に並べられている。一枚のパネル２は図２に示すものであり、これは図３（ａ）に示すように二つのパネルから構成されている。一枚は集光型太陽電池モジュール３であり、もう一枚は非集光型太陽電池モジュール４である。集光型太陽電池モジュールは透明性があり、散乱光は透過されて非集光型太陽電池モジュールに照射されて発電する。直達光は集光型太陽電池モジュールに入射して発電する。集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールでは発生電圧が異なるので電気系統は最後に電力合成するまでは独立であることが必要である。電力合成にはＤＣ−ＤＣコンバージョンを使用していずれかの電圧を調整してから並列に電力合成し、ＤＣ−ＡＣ変換する。あるいはＤＣ−ＡＣ変換せずに蓄電池に蓄電する。(About configuration)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3A and 3B. FIG. 1 shows a solar cell system 1 having a solar tracking mechanism (uniaxial or biaxial tracking mechanism). For example, six panels 2 are arranged in an array. One panel 2 is as shown in FIG. 2, which is composed of two panels as shown in FIG. One is the concentrating solar cell module 3 and the other is the non-concentrating solar cell module 4. The concentrating solar cell module is transparent, and the scattered light is transmitted to irradiate the non-condensing solar cell module to generate power. Direct light enters the concentrating solar cell module and generates power. Since the generated voltage differs between the concentrating solar cell module and the non-condensing solar cell module, the electric system needs to be independent until the final power synthesis. For power combining, DC-DC conversion is used to adjust any voltage, and then power combining is performed in parallel to perform DC-AC conversion. Or it stores in a storage battery without DC-AC conversion.

集光型太陽電池モジュール３の一部５は図３（ｂ）に示す外観である。集光体６と太陽電池セルが実装された回路基板７から成るが、さらに表面側にはカバーガラス、裏面側にはバックシートが重ねられるがこれらは省略している。なお本発明で使用するバックシートは透明であることが必要である。ガラスシートか透明樹脂シートを使用するのが良い。非集光型太陽電池モジュールは単結晶シリコン、多結晶シリコン、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、ペロブスカイトなどが使用できる。裏面からも受光して発電する構成が好ましい。集光体６は透明樹脂を成型してシート状にしたものを使用する。透明樹脂はエポキシ、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合）、シリコーンなどが使用でき、なかでもシリコーンは耐候性の面で好適である。 A part 5 of the concentrating solar cell module 3 has an appearance shown in FIG. Although it consists of the circuit board 7 with which the condensing body 6 and the photovoltaic cell were mounted, the cover glass is further piled up on the surface side, and the back sheet is piled up on the back surface side, but these are omitted. The backsheet used in the present invention needs to be transparent. It is good to use a glass sheet or a transparent resin sheet. As the non-condensing solar cell module, single crystal silicon, polycrystalline silicon, CIS, CIGS, perovskite, or the like can be used. A configuration in which light is received from the back surface and power is generated is preferable. The light collector 6 uses a sheet formed by molding a transparent resin. As the transparent resin, epoxy, EVA (ethylene vinyl acetate copolymer), silicone, or the like can be used. Among these, silicone is suitable in terms of weather resistance.

図３（ｂ）の部分外観図を平面図と断面図で示したのが図４（ａ）と（ｂ）である。（ａ）には回路基板７に配線パターン１０が形成され、（ｂ）に示すように太陽電池セル８が実装される。太陽電池セル８には集光体６より太陽光が焦点化されて照射される。そのため照射領域、つまり太陽電池セル８の温度は上昇する。太陽電池セルが温度上昇するとエネルギー変換効率が低下する、すなわち発電量が低下するので放熱が必要となる。このために放熱体１２を設ける。放熱体１２は金属板が簡便であり、回路基板１１に形成した貫通孔で太陽電池セルが実装された配線パターン１０に接続するのが効果的である。貫通孔に金属を充填して形成したものはサーマルビアと呼ばれる。ただし回路基板が厚さ１００μｍ以下の透明フィルムや透明薄膜シート（透明ポリイミド膜や超薄板ガラス）である場合、サーマルビアを設けなくても良い。また回路基板の透明性を可能な限り落とさないようにする場合、回路基板の裏面側にグラフェンシートを貼り付けるのでも良い。 FIGS. 4A and 4B show a partial external view of FIG. 3B in a plan view and a cross-sectional view. In (a), the wiring pattern 10 is formed on the circuit board 7, and the solar cells 8 are mounted as shown in (b). Solar cells 8 are irradiated with focused sunlight from the condenser 6. Therefore, the temperature of the irradiation region, that is, the solar battery cell 8 rises. When the temperature of the solar battery cell rises, the energy conversion efficiency decreases, that is, the amount of power generation decreases, so that heat dissipation is necessary. For this purpose, a radiator 12 is provided. The radiator 12 is a simple metal plate, and it is effective to connect to the wiring pattern 10 on which the solar cells are mounted through through holes formed in the circuit board 11. A material formed by filling the through hole with metal is called a thermal via. However, when the circuit board is a transparent film or a transparent thin film sheet (transparent polyimide film or ultrathin glass) having a thickness of 100 μm or less, the thermal via may not be provided. Further, when the transparency of the circuit board is not reduced as much as possible, a graphene sheet may be attached to the back side of the circuit board.

図４（ａ）に示す太陽電池セル８には金属端子９が形成される。この部分を拡大したものが図５である。金属端子９は表面側が平坦な金属体であり、ワイヤや金属箔のようなものは使用されない。詳細は製法のところで説明するが、太陽電池セル８は予め金属端子９が接合された状態（１３）でピックアップされて回路基板に実装するために強固な接合１３と表面が平坦な金属体を必要としている。金属端子の材質は銅、銅合金が好ましいが特に限定されない。 Metal terminals 9 are formed in the solar battery cell 8 shown in FIG. FIG. 5 is an enlarged view of this part. The metal terminal 9 is a metal body having a flat surface, and a wire or metal foil is not used. Although details will be described in the manufacturing method, the solar battery cell 8 requires a strong joint 13 and a metal body having a flat surface to be picked up and mounted on the circuit board in a state (13) in which the metal terminal 9 is joined in advance. It is said. The material of the metal terminal is preferably copper or a copper alloy, but is not particularly limited.

集光型太陽電池モジュールに使用する太陽電池セルは集光時のエネルギー変換効率の高い素子が良く、特に４０％以上が好ましい。直達光が６００Ｗ／ｍ^２とすると２４０Ｗ／ｍ^２以上が期待される。現状の技術ではＧｅ基板にＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ／Ｇｅを成長させた３接合型の化合物半導体が使用できる。集光型太陽電池モジュールに入射する散乱光が多く透過するためには、太陽電池セルのサイズを小さくして放熱板を小さくするのが良い。例えば太陽電池セルは１〜３ｍｍ^□、集光倍率は１００倍から３００倍程度であれば限られたサイズの放熱体による冷却でも問題ない。放熱体は厚さ０．１ｍｍから１ｍｍ程度のアルミや銅などの金属板が好ましい。また効率よく放熱するためには、サーマルビアを形成し、さらに集光型太陽電池モジュールのバックシートを薄くするのが良い。ただしバックシートが数十μｍの厚さであればサーマルビアは無くても良い。さらに集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールの間は空気の出入り、流れがあるように非密閉であることが放熱効果を高めることになる。The solar cell used in the concentrating solar cell module is preferably an element with high energy conversion efficiency at the time of condensing, and particularly preferably 40% or more. If direct light is 600 W / m ² , 240 W / m ² or more is expected. In the current technology, a three-junction compound semiconductor in which GaInP / GaInAs / Ge is grown on a Ge substrate can be used. In order to transmit a large amount of scattered light incident on the concentrating solar cell module, it is preferable to reduce the size of the solar cell and the heat sink. For example solar cells 1 to 3 mm ^□, the condensing magnification is no problem even cooling by heat radiation of a limited size be about 300 times to 100 times. The radiator is preferably a metal plate such as aluminum or copper having a thickness of about 0.1 mm to 1 mm. In order to efficiently dissipate heat, it is preferable to form thermal vias and further thin the back sheet of the concentrating solar cell module. However, if the back sheet has a thickness of several tens of μm, the thermal via may be omitted. Further, the heat radiation effect is enhanced by being non-sealed so that air enters and exits and flows between the concentrating solar cell module and the non-condensing solar cell module.

（製法について）
日本において集光型太陽電池モジュールが普及していない原因に散乱光の多い気候が一因であるが、一方で価格もある。前述したように２４０Ｗ／ｍ^２と言う発電量は非集光型太陽電池モジュールの発電量（約２００Ｗ／ｍ^２）を超えているからである。低価格で提供できれば普及し易くなる。本発明での集光型太陽電池モジュールは放熱や散乱光の透過の点で太陽電池セルは小さくしており、セルの価格も低く抑えられる。本発明では低価格を専ら製法で実現しようとするものである。(About manufacturing method)
One of the reasons why concentrating solar cell modules are not popular in Japan is due to the large amount of scattered light, but there is also a price. Power generation say 240 W / ^{m 2} as described above is because it exceeds the amount of electric power generated by the non-condensing type solar cell modules (approximately 200W / ^{m 2).} If it can be offered at a low price, it will become more popular. In the concentrating solar cell module according to the present invention, the solar cell is small in terms of heat dissipation and transmission of scattered light, and the cell price can be kept low. In the present invention, a low price is to be realized exclusively by a manufacturing method.

図６（ａ）〜（ｄ）は回路基板の形成と太陽電池セルの実装を示している。（ａ）は回路基板１１に電極パターン１０を形成したものである。回路基板は透明度の高いガラスや樹脂フィルムを使用し、これに厚膜印刷するのが良い。厚膜印刷はスクリーン印刷で行うが、印刷材はガラス用低温焼結性銀ペーストが好適である。このペーストにはガラスフリットが分散されており、ガラスフリットがガラスや樹脂に結合する。焼結温度は３００℃〜３５０℃であるため、透明樹脂フィルムはポリイミドフィルムが好適である。 6A to 6D show the formation of a circuit board and the mounting of solar cells. (A) shows an electrode pattern 10 formed on a circuit board 11. For the circuit board, glass or resin film with high transparency is used, and it is preferable to perform thick film printing on this. Thick film printing is performed by screen printing, and the printing material is preferably a low-temperature sinterable silver paste for glass. Glass frit is dispersed in this paste, and the glass frit is bonded to glass or resin. Since the sintering temperature is 300 ° C. to 350 ° C., the transparent resin film is preferably a polyimide film.

図６（ｂ）はサーマルビアを形成する場合の簡易な方法を示している。回路基板の穴あけはエンドミル、レーザー、ウォータージェット、サンドブラスト法などが使用できる。（ｃ）において放熱体１２を形成するが、貫通孔に金属を充填しながら放熱体を形成するには前述のガラス用低温焼結性銀ペーストを使用したスクリーン印刷が好適である。（ｄ）では図５に示す金属端子付き太陽電池セルを実装するが、その前に接合材を実装領域にスクリーン印刷しておく。接合材は低温焼結性銀ペースト、低温共晶半田（Ｓｎ−Ａｇ系）が好ましい。接合温度は２００℃程度である。本発明ではサーマルビアを設けずに、放熱体を回路基板の裏面側に貼り付けることでも良い。 FIG. 6B shows a simple method for forming a thermal via. For drilling a circuit board, an end mill, a laser, a water jet, a sand blast method, or the like can be used. Although the heat radiator 12 is formed in (c), screen printing using the above-described low-temperature sinterable silver paste for glass is suitable for forming the heat radiator while filling the through holes with metal. In (d), the solar cell with metal terminals shown in FIG. 5 is mounted, but before that, the bonding material is screen-printed in the mounting area. The bonding material is preferably a low-temperature sinterable silver paste or a low-temperature eutectic solder (Sn—Ag system). The bonding temperature is about 200 ° C. In the present invention, the radiator may be attached to the back side of the circuit board without providing the thermal via.

図７、図８に集光型太陽電池モジュールの最終工程を示しており、シート状の各部品を重ね合わせて接着剤シートで溶融・固化して固めている。上から順にカバーガラス１５、接着剤シート１６、集光体成型シート１７、接着剤シート１６、太陽電池セルが実装された回路基板シート７、接着剤シート１６、バックシート１８を重ね合わせて熱処理して接着剤シートを溶融・固化する。接着剤シートはＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合）樹脂、バックシートはガラスシートか透明樹脂シートであり、１ｍｍ以下の薄板か薄膜であることが好ましい。放熱体（図４（ｂ）、図６（ｃ）の１２）はバックシートに接して大気冷却されるからである。なおバックシートは耐湿性を上げるためにアルミ箔を挟む場合があるが、本発明では散乱光を透過させるため使用できない。 FIG. 7 and FIG. 8 show the final process of the concentrating solar cell module, in which each sheet-like component is superposed and melted and solidified with an adhesive sheet. The cover glass 15, the adhesive sheet 16, the light collector molding sheet 17, the adhesive sheet 16, the circuit board sheet 7 on which the solar cells are mounted, the adhesive sheet 16, and the back sheet 18 are stacked and heat-treated in order from the top. To melt and solidify the adhesive sheet. The adhesive sheet is an EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) resin, and the back sheet is a glass sheet or a transparent resin sheet, and is preferably a thin plate or a thin film of 1 mm or less. This is because the radiator (12 in FIGS. 4B and 6C) is in contact with the back sheet and cooled to the atmosphere. In some cases, an aluminum foil is sandwiched between the back sheets to increase moisture resistance, but in the present invention, the back sheet cannot be used because it transmits scattered light.

図６（ｄ）に金属端子付き太陽電池セルの実装を示したが、面積当たりの個数は、約３，３００個／ｍ^２（集光倍率＝３００倍、太陽電池セル＝１ｍｍ^□）となり、３ｍ^２の面積のパネルだと約１０ｋｐを処理する必要がある。大変な数量である。本発明では低価格、スループット向上を目的に転写載置と言う方法を採る。FIG. 6 (d) shows the mounting of solar cells with metal terminals, and the number per area is about 3,300 / m ² (condensing magnification = 300 times, solar cells = 1 mm ^□ ), A panel with an area of 3 m ² needs to process about 10 kp. It is a great quantity. In the present invention, a method called transfer mounting is employed for the purpose of low cost and improved throughput.

図９（ａ）（ｂ）に転写載置法を示すが、（ａ）で太陽電池セル（金属端子付き）２２はトレイに収納されている。トレイはトレイの基台２０にフレーム２１を付けて収納ポケットを構成するが、ポケットは太陽電池セルよりも大きくするためポケット内の端に寄せて整列させる。これを吸着板１９で吸着し、回路基板１１に実装する。トレイに整列させた太陽電池セルは回路基板の実装予定域に座標が合っている必要がある。図１０（ａ）は集光型太陽電池モジュールの回路基板シート２３を示すが、その一部２４が（ｂ）に示す回路基板１１である。太陽電池セルの実装予定域１２は（ｃ）に示すトレイのポケット２５に位置が合うようにしている。こうすることにより吸着板に吸着された太陽電池セルは一括して回路基板に転写載置することが可能となる。これをパネルサイズとなる回路基板シート上で繰り返し転写載置していく。 FIGS. 9A and 9B show a transfer mounting method. In FIG. 9A, the solar battery cells (with metal terminals) 22 are accommodated in a tray. The tray forms a storage pocket by attaching a frame 21 to the base 20 of the tray, and the pocket is aligned with the end of the pocket so as to be larger than the solar battery cell. This is sucked by the suction plate 19 and mounted on the circuit board 11. The photovoltaic cells aligned on the tray must be coordinated with the planned mounting area of the circuit board. FIG. 10A shows the circuit board sheet 23 of the concentrating solar cell module, and a part 24 thereof is the circuit board 11 shown in FIG. The solar cell mounting area 12 is aligned with the tray pocket 25 shown in FIG. By doing so, the solar cells adsorbed on the adsorption plate can be collectively transferred and mounted on the circuit board. This is repeatedly transferred and placed on a circuit board sheet having a panel size.

吸着板１９は多孔質材を使用するのが好ましい。多孔質材は金属、セラミック、樹脂などの材料で製作されるが材料は特に問わない。さらにトレイ（図９（ｂ））の基台２０も多孔質材を使用するのが好ましい。トレイのポケット内に不揃いで収納された太陽電池セルを整列させる必要がある。整列方法は以下である。多孔質材に空圧を印可させることにより太陽電池セルは浮上してシフトし易くなる。その状態でトレイを傾けたり、あるいはわずかな振動を掛けて傾けたりすることで一様にポケットの端に整列する。その状態で吸引すれば太陽電池セルは整列固定される。吸着板で吸着する時には吸引を切れば良い。転写載置法を説明する図９、図１０では２５個の太陽電池セルの一括載置の例を示した。１００個の太陽電池セルの転写載置だと、前述の１０ｋｐの処理では１００回の繰り返し転写載置となる。 The adsorption plate 19 is preferably made of a porous material. The porous material is made of a material such as metal, ceramic, or resin, but the material is not particularly limited. Further, the base 20 of the tray (FIG. 9B) is preferably made of a porous material. It is necessary to align the solar cells stored irregularly in the tray pockets. The alignment method is as follows. By applying an air pressure to the porous material, the solar battery cells are easily lifted and shifted. In this state, the tray is tilted or tilted with a slight vibration, so that it is evenly aligned with the pocket edge. If suction is performed in this state, the solar cells are aligned and fixed. When sucking with the suction plate, suction may be cut off. 9 and 10 for explaining the transfer mounting method, examples of batch mounting of 25 solar cells are shown. If 100 solar cells are transferred and placed, the above-described 10 kp process results in 100 repeated transfer placements.

本発明では集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールを重ねて使用するという簡単な方法により面積当たりの発電量を向上させることができる。ただし集光型太陽電池モジュールを低価格に提供できなければ実用的価値を持たない。低価格で製造できる構造及び製法を合わせて提案することで、従来技術には無い簡易で高性能な発電システムが提供できる。 In the present invention, the amount of power generation per area can be improved by a simple method of using a concentrating solar cell module and a non-condensing solar cell module in an overlapping manner. However, if the concentrating solar cell module cannot be provided at a low price, it has no practical value. By proposing together the structure and manufacturing method that can be manufactured at a low price, it is possible to provide a simple and high-performance power generation system that does not exist in the prior art.

１本発明に係る太陽電池システム
２太陽電池システムの一枚のパネル
３集光型太陽電池モジュールの一枚のパネル
４非集光型太陽電池モジュールの一枚のパネル
５集光型太陽電池モジュールの部分外観
６集光体
７回路基板
８太陽電池セル実装予定域
９金属端子
１０電極パターン
１１回路基板
１２放熱体
１３接合部
１４穴あけ
１５カバーガラス
１６接着材シート
１７レンズ成型樹脂シート
１８バックシート
１９吸着板
２０トレイ基台
２１フレーム
２２太陽電池セル
２３回路基板シート
２４回路基板シートの部分
２５トレイのポケットDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell system which concerns on this invention 2 One panel of a solar cell system 3 One panel of a concentrating solar cell module 4 One panel of a non-condensing solar cell module 5 of a concentrating solar cell module Partial appearance 6 Condenser 7 Circuit board 8 Planned area for mounting solar cell 9 Metal terminal 10 Electrode pattern 11 Circuit board 12 Radiator 13 Joint 14 Hole 15 Cover glass 16 Adhesive sheet 17 Lens molded resin sheet 18 Back sheet 19 Adsorption Plate 20 Tray base 21 Frame 22 Solar cell 23 Circuit board sheet 24 Circuit board sheet portion 25 Tray pocket

Claims

太陽に面する側に透明性を有する集光型太陽電池モジュールを配置し、その下に重ねて非集光型太陽電池モジュールを配置して一つのパネルとし、このバネルを複数枚配置したアレイを太陽光追尾するようにした太陽電池システム。A concentrating solar cell module having transparency is arranged on the side facing the sun, and a non-condensing solar cell module is arranged underneath to form a single panel, and an array in which a plurality of this panel are arranged. Solar cell system designed to track sunlight.

集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールの電気系統は独立であり、いずれかの電気系統がパワーコンディショナーに入力される直前でＤＣ−ＤＣコンバーターにより出力電圧が同じになるよう調整された後に、合成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池システム。The electric system of the concentrating solar cell module and the non-condensing solar cell module is independent, and the output voltage is adjusted to be the same by the DC-DC converter immediately before any electric system is input to the power conditioner. The solar cell system according to claim 1, wherein the solar cell system is synthesized thereafter.

集光型太陽電池モジュールと非集光型太陽電池モジュールの間には空気の出入りがあるよう非密閉であることを特徴とする請求項１と２に記載の太陽電池システム。3. The solar cell system according to claim 1, wherein the solar cell system is non-sealed so that air enters and exits between the concentrating solar cell module and the non-condensing solar cell module.

集光型太陽電池モジュールは少なくとも集光体と太陽電池セルと透明の回路基板から成り、太陽電池セルは回路基板の実装域に搭載され、実装域の裏面側には放熱体が形成され、少なくとも太陽電池セルは前記集光体で封止された構造であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽電池システム。The concentrating solar cell module is composed of at least a concentrator, solar cells, and a transparent circuit board. The solar cells are mounted on a mounting area of the circuit board, and a radiator is formed on the back side of the mounting area. The solar battery system according to claim 1, wherein the solar battery cell has a structure sealed with the light collector.

前記放熱体は金属板であり、回路基板の太陽電池セル実装域に形成されたサーマルビアにより接続されたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の太陽電池システム。5. The solar cell system according to claim 1, wherein the radiator is a metal plate and is connected by a thermal via formed in a solar cell mounting area of a circuit board.

集光型太陽電池モジュールの太陽電池セルは表面に形成された電極と回路基板が金属端子を介して接続されたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の太陽電池システム。The solar cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein an electrode formed on a surface of the solar cell of the concentrating solar cell module and a circuit board are connected via a metal terminal.

集光型太陽電池モジュールに搭載する太陽電池セルは、そのエネルギー変換効率が４０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の太陽電池システム。5. The solar cell system according to claim 1, wherein an energy conversion efficiency of a solar cell mounted on the concentrating solar cell module is 40% or more.

太陽電池システムを構成する集光型太陽電池モジュールは、少なくとも集光体を複数個形成されたパネルサイズのシートと接着材シートと太陽電池セルが実装された回路基板シートと接着材シートを順に重ねて熱処理を行い、前記接着材シートを溶融・固化させて集光型太陽電池モジュールを形成することを特徴とする太陽電池システムの製造方法。A concentrating solar cell module that constitutes a solar cell system includes a panel-sized sheet on which at least a plurality of concentrators are formed, an adhesive sheet, a circuit board sheet on which solar cells are mounted, and an adhesive sheet in order. A method of manufacturing a solar cell system, wherein heat treatment is performed to melt and solidify the adhesive sheet to form a concentrating solar cell module.

集光型太陽電池モジュールの太陽電池セルの回路基板への実装において、複数個の太陽電池セルは予め回路基板上の実装配置に合わせたポケット配置のトレイに収納され、吸着基板で太陽電池セルを吸着して取り出した後、回路基板の実装予定域に複数個を一括して載置して実装する手順を、パネルサイズの回路基板シートに繰り返し行うことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池システムの製造方法。In mounting a concentrating solar cell module on a circuit board of a solar cell, a plurality of solar cells are stored in a pocket-arranged tray that matches the mounting arrangement on the circuit board in advance, 8. The sun according to claim 7, wherein a procedure of mounting and mounting a plurality of pieces at once in a mounting area of the circuit board after the suction and taking out is repeatedly performed on a circuit board sheet having a panel size. A method for manufacturing a battery system.

トレイは多孔質基板にフレームで仕切られたポケットを有し、多孔質に空気を送り込むことでポケットに収納された太陽電池セルは浮上するため、ポケットの端に整列させることができ、また空気を吸引することで太陽電池セルを固定することができ、多孔質の吸着板で整列された太陽電池セルを吸着することを特徴とする請求項７乃至８に記載の太陽電池システムの製造方法。The tray has a pocket partitioned by a frame on the porous substrate, and the solar cells stored in the pocket float up by sending air into the porous, so it can be aligned with the edge of the pocket, and the air The method for manufacturing a solar cell system according to claim 7, wherein the solar cells can be fixed by sucking, and the solar cells aligned by a porous adsorption plate are adsorbed.

太陽電池セルは予め表面電極に金属端子が接合された太陽電池セルであることを特徴とする請求項７乃至９に記載の太陽電池システムの製造方法。The method for manufacturing a solar cell system according to claim 7, wherein the solar cell is a solar cell in which a metal terminal is bonded to a surface electrode in advance.

太陽電池セルへの金属端子の接合と金属端子が形成された太陽電池セルの回路基板への実装は低温焼結性金属ペーストを使用することを特徴とする請求項７乃至１０に記載の太陽電池システムの製造方法。11. The solar battery according to claim 7, wherein a low-temperature sinterable metal paste is used for joining the metal terminal to the solar battery cell and mounting the solar battery cell on which the metal terminal is formed on the circuit board. System manufacturing method.