JP3680490B2

JP3680490B2 - Flexible solar cell module

Info

Publication number: JP3680490B2
Application number: JP13959597A
Authority: JP
Inventors: 卓郎井原
Original assignee: Fuji Electric Advanced Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JPH10335686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性基板を用いたソーラータイルと主配線とを接続する従配線を有する薄膜太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンエネルギー源のエースとして期待を集めている。特に、アモルファスシリコンなどの薄膜太陽電池は、現在市場で中心的な位置を占めている結晶シリコンと比べて、▲１▼原料の使用量が少ない、▲２▼ロールツーロール方式による大量生産が容易、▲３▼可撓性基板上に形成することにより曲面状に設置することが可能、▲４▼１枚の基板上に直列接続構造を形成可能で、例えば２００Ｖ程度の電圧を１枚の基板上で得ることも容易である、などの特長を持つものである。
【０００３】
一般に、太陽電池は、長期に亘って雨などの環境要因から半導体部分を保護するために、表面保護材や裏面保護材でパッケージされ、このパッケージングを施したものをモジュールと呼んでいる。結晶シリコン太陽電池では、１個のモジュールの電圧は高々数10Ｖ程度しか得られない。そのため、例えば200 Ｖ系統電力へ接続するインバータに入力する場合には複数のモジュールを直列に接続する必要が生じる。
【０００４】
これに対して、薄膜太陽電池では、１枚の基板上に複数の太陽電池素子を直列接続して高い電圧を得ることがが比較的容易である。これをソーラータイルと呼ぶことにする。図８は複数のソーラータイルを並列接続した長尺のモジュールの一部を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。複数の可撓性フィルムを基板とするソーラータイル１の両側には、ソーラータイル１の出力極性に対応した２本の主配線２が配置され、主配線２には各ソーラータイルの出力電極が各々従配線３を介して接続されている。ソーラータイル１、主配線２および従配線３は共に２枚の保護フィルム４ａの間に、接着樹脂フィルム４ｂを介して熱圧着（ラミネート）されている。このようにして長尺のモジュールを製造し、ロール状に巻き取って保管しておくことにより、使用時に適当な数のソーラータイル間で切断して個別のモジュールとし、外部リード取り付けを行うことにより、設置面積などの使用条件に対応することが可能となっている。使用条件に対応したモジュールを個別に製造することに較べれば、製造工程を大幅に簡略化することができる。
【０００５】
このようなモジュールには、一般的に、可撓性基板フィルムは厚さ20〜100 μm のポリイミドなどの耐熱性の高い樹脂からなり、主配線および従配線としては薄い銅箔や半田メッキ銅箔、保護フィルム材料としてはエチレンテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライドなど、接着樹脂フィルム材料としてはエチレンビニルアセテート（以下、ＥＶＡと記す）が用いられている。
【０００６】
従配線の主配線とソーラータイルへの接続は半田付けである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、金属箔を従配線とし、半田付けによって接続する方法では、半田付けの凸部が保護フィルムの熱圧着時に、保護フィルムを損傷する可能性がある。特に、可撓性基板を用いたソーラータイルを何重にもロール状に巻いていくと、半田部が剥離して電気的接触不良が起こったり、半田付けの凸部が他の部分を損傷する可能性が特に大きい。また、半田付け工程が搬送の停止を必要とし、ロールツーロール工程の簡略化を図っていく上で工数低減の妨げになる。
【０００８】
保護フィルムの熱圧着は、モジュール構成部材を２枚の平板の間に挟んで行われるが、この時、従配線のうちソーラータイル上の部分は強く加圧されるが、ソーラータイル上ではない部分はソーラータイルの厚さがない分だけやや弱く加圧される。しかし、ＥＶＡには加熱時に流動性が生じているためソーラータイルの外周の段差部および従配線の下に廻り込み、隙間を埋めるている。
【０００９】
完成した太陽電池モジュールを実際に設置する場合を考えると、例えば外気温が低い場合、日照がないと当然太陽電池モジュールも低温状態にある。しかし、太陽電池の光電変換効率は高々１０数％であるため、日照時には太陽電池素子に光が入射すると残りのエネルギーは熱となり、外気温は低くてもモジュール温度は急激に上昇する。逆に、光の入射がなくなると、急激にモジュール温度は低下する。このような温度の上昇、下降サイクルを繰り返すとやがて破断に到ることがあるが、発明者は、破断の原因は従配線のソーラータイル端部に掛かる部分への熱応力の集中にあることをつきとめた。
【００１０】
さらに、配線に関する別の問題点として、配線のモジュールの外観に及ぼす影響がある。すなわち、主配線および従配線、特に長さの長い主配線を薄い金属板とすると、この主配線が光を強く反射する。住宅屋根や建物の壁に設置する場合、この主配線による光の反射が建物の美観を損なう恐れがある。また、高速道路の内壁に設置するような場合には、ドライバーの視認性を損なう要因ともなる。これらを防止する方法として、主配線を黒色ペンキ等の塗料により着色する方法が考えられるが、工程上煩雑であり、また、長期間屋外に暴露される過程で紫外光による変色等の変質が起こる問題がある。
【００１１】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、繰り返し急激な温度変化を受けても、ソーラータイル段差部で亀裂等の機械的損傷を受けない從配線を有し、また、光の反射により外観を損なうことのない配線を有する可撓性太陽電池モジュールを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、
可撓性の基板上に薄膜太陽電池が形成されてなるソーラータイルの極性の異なる出力電極と２本の主配線とがそれぞれ従配線を介して接続されており、これらが接着材フィルムを介して保護フィルムに挟まれて被覆封止されてなる可撓性太陽電池モジュールにおいて、前記従配線は樹脂フィルム、アルミニウムテープおよび導電性接着剤の積層体であることとする。
ここで、前記樹脂フィルムは厚さが４０μｍ以上のポリエチレンテレフタレートであると良い。
また、本発明によれば、
可撓性の基板上に薄膜太陽電池が形成されてなるソーラータイルの極性の異なる出力電極と２本の主配線とがそれぞれ従配線を介して接続されており、これらが接着材フィルムを介して保護フィルムに挟まれて被覆封止されてなる可撓性太陽電池モジュールにおいて、前記主配線は有色樹脂フィルムと金属薄板の積層体であり、有色樹脂フィルムはモジュールの光入射側に配向されていることとする。
ここで、前記有色樹脂フィルムは着色材が添加された樹脂からなると良い。
また、前記着色材はカーボンブラック粉末または有機系色素であると良い。
また、前記樹脂フィルムはポリエチレンテレフタレートからなると良い。
また、前記ポリエチレンテレフタレートの膜厚は４０μｍ以上であると良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は本発明に係るモジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。複数のソーラータイル１の両側に、２本の主配線２が配置され、各ソーラータイル１の出力電極と主配線２は従配線３を介して接続されている。そしてこれらは２枚の保護フィルム４ｂ間に挟まれ、各々ＥＶＡからなる接着樹脂フィルム４ａを介して熱圧着されてモジュールとされている。
【００１７】
この実施例では、ソーラータイル１は、厚さ５０μm のポリイミドフィルムを基板とする可撓性アモルファス太陽電池であり、基板サイズ４０cm×８０cmの中に１４４個の単位太陽電池が直列接続されており、最適動作電圧は２００ Vに設定されている。
従配線３は導電性接着剤を付けた厚さ１００μm のアルミニウムテープ（以下Alテープと記す) とした。アルミニウムは金属テープ用材料として低価格であり防食加工も容易で電気伝導度も良好であり従配線材料として適している。但し、電気伝導の点だけからみると、１枚のソーラータイルから生ずる電流は高々０．１〜０．２ Aであり、Alテープの厚さは、最も一般的に用いられる２０〜３０μm で十分であるが、ここでは以下に述べる熱応力解析を行いモジュールに適したAlテープの厚さを求めた。
【００１８】
図２は本発明に係る熱応力解析におけるモジュール内のソーラータイル端部の従配線の屈曲部の拡大断面図である。従配線３はAlテープ３ａおよび導電性接着層３ｂの積層体である。モジュール内ではソーラータイル１の厚さだけの段差があるため、従配線３すなわちAlテープ３ａは屈曲している。ソーラータイル１の端部からAlテープ３ａの屈曲が終わるまでの屈曲部幅をＷとする。ソーラータイル１の端部と屈曲部との隙間には熱接着時にＥＶＡが流れ込み充満している。
【００１９】
本発明に係る熱応力解析では、上記（図２）の形状の場合に、ソーラータイル端部の従配線の屈曲部に温度差８０℃の熱変化を与えた時、Alテープにかかる応力の分布および最大熱応力をシミュレーションにより求めた。図３は本発明に係る熱応力解析結果の屈曲部の断面での等応力線図であり、（ａ）はAlテープの厚さが３０μm の場合であり、（ｂ）はAlテープの厚さが１００μmmの場合である。矢印Ｆは最大熱応力部を示している。Alテープの厚さが３０μmmの場合は応力が２箇所に集中し最大熱応力は１６０N/cm²であるのに対し、厚さが１００μm の場合は膜厚方向に応力が分散しており、最大熱応力は２３．８N/cm²に低下した。
【００２０】
図４は本発明に係る熱応力解析結果を示し、最大熱応力のAlテープの厚さ依存性を示すグラフである。縦軸は規格化された最大熱応力であり厚さ３０μm のときの最大熱応力を１００％として規格化してある。Alテープの厚さ５０μm 以上で最大熱応力は著しく低下していることが判る。従って、従配線のアルミ厚さは５０μm 以上としておけば、最大熱応力は小さく、モジュールがヒートサイクルを受けたときにも、Alテープの破断は起こらなくなることが期待できる。ヒートサイクル試験結果は実施例２以降に示す。
【００２１】
Alテープの最大厚さは、モジュールの必要とする可撓性やロール径の程度に従い、数値は明確に定まるものではないが、数１００μm と考えられる。
また、導電性接着剤を用いて主配線と従配線との接続を行ったので、接続部の厚さは主配線と従配線の厚さに等しくなり、モジュールのロールへの巻き取りなどの加圧時にもこの接続部が保護フィルムを押し潰すなどの損傷を与えることはなくなった。また、この接着工程は特別の高温を必要としないので、ロールツーロール工程に馴染みやくなった。
実施例２
図５は本発明に係る異なる従配線を有するモジュールを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹＹ断面図（従配線のみ）である。モジュールの基本構成は実施例１と同じであるが、ソーラータイル１の裏面は厚さ３００μm のＥＶＡフィルム５ａにより裏打ちされており、ソーラータイル１をやや硬くしてロールツーロール方式の製造以降の取扱を容易にしている。そのため、ソーラータイル１の端部での段差は大きく、従配線３の屈曲は実施例１の場合より激しくなるので、従配線３は厚さ３０μm のAlテープ３ａおよび厚さ３０μm の導電性接着層３ｂの積層体にポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）３ｃを補強材として接着してあり、屈曲を抑制する構造としてある。
【００２２】
ＰＥＴフィルム３ｃの効果について以下に説明する。実施例１と同様の解析を行った結果、Al層の厚さは同じでも屈曲幅が大きくなるにつれて膜厚方向に応力が分散し、屈曲幅無限大、すなわち屈曲がなくストレートの場合には屈曲幅９１μm の場合の約1/4 まで最大熱応力が低下することが判った。
図６は本発明に係るＰＥＴフィルム付き従配線のＰＥＴフィルムの厚さを変えた場合の従配線のソーラータイル端部での屈曲を示す顕微鏡写真を模写した断面模式図であり、（ａ）はＰＥＴフィルムがない場合、（ｂ）はＰＥＴフィルムの厚さが１５μm の場合、（ｃ）はＰＥＴフィルムの厚さが２５μm の場合、（ｄ）はＰＥＴフィルムの厚さが４０μm の場合である。ＰＥＴフィルムを厚くするにしたがってAlテープがストレートに近くなることが観察される。この結果からＰＥＴフィルムは、ソーラータイル端部に段差があっても熱圧着時に従配線をストレートに保つ働きがあり、その結果Alテープにかかる最大熱応力を小さく抑える役割を果たしていることが判った。ＰＥＴフィルムは薄くても効果は認められるが、より顕著な効果を得るためには４０μm 以上とすることが望ましい。
【００２３】
ＰＥＴフィルムの最大厚さは、モジュールの必要とする可撓性やロール径の程度に従い、数値は明確に定まるものではないが、数１００μm と考えられる。
実施例１および実施例２で作製したモジュールについて、従配線のAlテープ厚さおよびＰＥＴフィルム厚さを変えた場合のヒートサイクル試験結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
ヒートサイクル試験は、−４０℃雰囲気と１００℃雰囲気の間でモジュールを移動させ、３０分保持した後再度移動させることを繰り返して行い、５０回毎にAlテープの亀裂発生の有無を調べるという方法で行った。この結果から、Alテープのみの厚さが３０μm の場合には１００回以下で破断が起こるが、Alテープの厚さが５０μm 以上、また、厚さ４０μm 以上のＰＥＴフィルムを付けた場合には１０００回でも破断は発生せず、太陽電池特性にも全く変化は認められなかった。
実施例３
これまでの実施例は従配線の強度の観点からみた発明であるが、この実施例はモジュールの設置場所の美観からみた、主配線および従配線に関する発明である。
【００２６】
図７は本発明に係る異なる従配線を有するモジュールを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。（ｃ）は（ａ）におけるＺＺ断面拡大図である。基本的なモジュールの構成は実施例２と同じであるが、この実施例では、主配線２が異なっている。主配線２は、ＰＥＴフィルム成形時にあらかじめ原料の中にカーボンブラック粉末を混入しておき、成形された黒色ＰＥＴフィルム２ｂを半田メッキ銅箔２ａと貼り合わせたものである。すなわち、ＰＥＴフィルムは、フィルム状に成形してから着色したものではなく、フィルムに成形する際に原料に着色剤を添加して着色したものである。そしてモジュールの光入射側が黒色ＰＥＴフィルム２ｂ側となるように配置されている。こうした配置により、この実施例のモジュールでは光入射時における主配線からの入射光の反射がなくなり、モジュールは局所的なきらめきはなく、全体が一様に闇くみえるようになり、モジュールの設置環境の美観は、従来のモジュールにくらべ大幅に改善された。
【００２７】
なお、カーボンブラックの代わりに有機系色素（例えば、アニリンブラック、ジアゾブラックなど）などの他の着色剤を用いても同様の効果が得られるが、ＰＥＴをフィルム状に成形後、その上からペンキ等の塗料を塗る方法は、製造工程が煩雑であると同時に屋外での長期に亘る発電時に紫外線等によって変色するなど長期耐久性の点で本実施例より劣る。
【００２８】
【発明の効果】
可撓性の基板上に薄膜太陽電池が形成されてなるソーラータイルの極性の異なる出力電極と２本の主配線とがそれぞれ従配線を介して接続されており、これらが接着樹脂フィルムを介して保護フィルムに挟まれて被覆封止されてなる可撓性太陽電池モジュールにおいて、従配線を導電性接着剤付きアルミニウムテープとすることにより、温度変化によりソーラータイル屈曲部のAlテープに加わる熱応力がAlの厚さ方向に分散され、最大熱応力が減少して太陽電池モジュールの耐久性が向上する。
【００２９】
また、従配線を樹脂フィルム、アルミニウムテープおよび導電性接着剤の積層体とすることにより、Alテープ単独の場合よりソーラータイル屈曲部における撓みが減少し、その結果としてソーラータイル屈曲部のAlテープに加わる最大熱応力が減少して太陽電池モジュールの耐久性が向上する。
また、主配線を有色樹脂フィルムと金属薄板の積層体とし、有色樹脂フィルムをモジュールの光入射側に配向したため、主配線からの強い光の反射が防がれ、モジュールおよびその設置環境の美観をが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図
【図２】本発明に係る熱応力解析におけるモジュール内のソーラータイル端部の従配線の屈曲部の拡大断面図
【図３】本発明に係る熱応力解析結果の屈曲部の断面での等応力線図であり、（ａ）はAlテープの厚さが３０μm の場合、（ｂ）はAlテープの厚さが１００μmmの場合
【図４】本発明に係る熱応力解析結果を示し、最大熱応力のAlテープの厚さ依存性を示すグラフ
【図５】本発明に係る異なる従配線を有するモジュールを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹＹ断面図（従配線のみ）
【図６】本発明に係るＰＥＴフィルム付き従配線のＰＥＴフィルムの厚さを変えた場合の従配線のソーラータイル端部での屈曲を示す顕微鏡写真を模写した断面模式図であり、（ａ）はＰＥＴフィルムがない場合、（ｂ）はＰＥＴフィルムの厚さが１５μm の場合、（ｃ）はＰＥＴフィルムの厚さが２５μm の場合、（ｄ）はＰＥＴフィルムの厚さが４０μm の場合
【図７】本発明に係る異なる従配線を有するモジュールを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。（ｃ）は（ａ）におけるＺＺ断面拡大図
【図８】複数のソーラータイルを並列接続した長尺のモジュールの一部を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図
【符号の説明】
１ソーラータイル
２主配線
２ａ金属テープ
２ｂ着色樹脂フィルム
３従配線
２ａ金属テープ
２ｂ導電性接着層
４ａ保護フィルム
４ｂ接着樹脂フィルム
４ｃ接着樹脂フィルム
Ｗ屈曲部幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-film solar cell module having a secondary wiring that connects a solar tile using a flexible substrate and a main wiring.
[0002]
[Prior art]
Solar cells are gaining expectations as an ace of clean energy sources. In particular, thin-film solar cells such as amorphous silicon are used in (1) less raw materials compared to crystalline silicon, which currently occupies a central position in the market, and (2) easy to mass-produce by the roll-to-roll method (3) It can be installed in a curved shape by forming it on a flexible substrate, (4) A series connection structure can be formed on one substrate, for example, a voltage of about 200V is applied to one substrate It has features such as being easy to obtain above.
[0003]
In general, a solar cell is packaged with a surface protective material or a back surface protective material in order to protect a semiconductor portion from environmental factors such as rain over a long period of time. In the crystalline silicon solar cell, the voltage of one module can be obtained only about several tens of volts at most. Therefore, for example, when inputting to an inverter connected to 200 V system power, it is necessary to connect a plurality of modules in series.
[0004]
On the other hand, in a thin film solar cell, it is relatively easy to obtain a high voltage by connecting a plurality of solar cell elements in series on a single substrate. This is called a solar tile. FIG. 8 shows a part of a long module in which a plurality of solar tiles are connected in parallel, (a) is a plan view, and (b) is an XX sectional view in (a). Two main wirings 2 corresponding to the output polarity of the solar tile 1 are arranged on both sides of the solar tile 1 using a plurality of flexible films as substrates, and the output electrodes of the solar tiles are respectively arranged on the main wiring 2. They are connected via the subwiring 3. The solar tile 1, the main wiring 2 and the sub wiring 3 are all thermocompression bonded (laminated) between two protective films 4a via an adhesive resin film 4b. By manufacturing a long module in this way, winding it in a roll and storing it, it is cut between an appropriate number of solar tiles at the time of use to make individual modules, and by attaching external leads It is possible to cope with usage conditions such as installation area. The manufacturing process can be greatly simplified as compared to individually manufacturing modules corresponding to the use conditions.
[0005]
In such a module, the flexible substrate film is generally made of a resin having high heat resistance such as polyimide having a thickness of 20 to 100 μm, and a thin copper foil or a solder plated copper foil is used as the main wiring and the sub wiring. As the protective film material, ethylene tetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride or the like is used, and as the adhesive resin film material, ethylene vinyl acetate (hereinafter referred to as EVA) is used.
[0006]
The connection of the secondary wiring to the main wiring and the solar tile is soldering.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a method in which a metal foil is used as a secondary wiring and connected by soldering, there is a possibility that the convex portion of soldering may damage the protective film during the thermocompression bonding of the protective film. In particular, when solar tiles using a flexible substrate are wound in multiple rolls, the solder part peels off and poor electrical contact occurs, or the soldering protrusions damage other parts. The potential is particularly great. In addition, the soldering process needs to be stopped, which hinders the reduction of man-hours in order to simplify the roll-to-roll process.
[0008]
The thermocompression bonding of the protective film is performed with the module component sandwiched between two flat plates. At this time, the portion of the secondary wiring on the solar tile is strongly pressed, but the portion not on the solar tile. Is slightly weakened by the thickness of the solar tile. However, since fluidity is generated in EVA during heating, it goes under the stepped portion on the outer periphery of the solar tile and the sub wiring and fills the gap.
[0009]
Considering the case where the completed solar cell module is actually installed, for example, when the outside air temperature is low, the solar cell module is naturally in a low temperature state without sunlight. However, since the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is at most 10%, when light is incident on the solar cell element during sunlight, the remaining energy becomes heat, and the module temperature rises rapidly even if the outside air temperature is low. On the other hand, when the light is no longer incident, the module temperature rapidly decreases. Repeating such temperature rise and fall cycles may eventually lead to breakage, but the inventor has found that the cause of breakage is the concentration of thermal stress on the portion of the secondary wiring on the end of the solar tile. I caught it.
[0010]
Furthermore, as another problem related to wiring, there is an influence on the appearance of the module of wiring. That is, if the main wiring and the sub wiring, particularly the long main wiring, are thin metal plates, the main wiring strongly reflects light. When installed on a residential roof or a building wall, the reflection of light by the main wiring may damage the aesthetics of the building. In addition, when installed on the inner wall of an expressway, it becomes a factor that impairs the visibility of the driver. As a method for preventing these problems, a method of coloring the main wiring with a paint such as black paint is conceivable. However, the process is complicated, and alteration such as discoloration due to ultraviolet light occurs in the process of being exposed outdoors for a long time. There's a problem.
[0011]
In view of the above problems, the object of the present invention is to have a saddle wiring that is not subject to mechanical damage such as cracks in the solar tile step portion even when repeatedly subjected to rapid temperature changes, and has an appearance due to light reflection. It is an object to provide a flexible solar cell module having wiring that does not impair the process.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention,
A solar tile in which a thin film solar cell is formed on a flexible substrate, output electrodes having different polarities and two main wirings are connected via secondary wirings, and these are connected via an adhesive film. In the flexible solar cell module that is sandwiched and sealed between protective films, the secondary wiring is a laminate of a resin film, an aluminum tape, and a conductive adhesive.
Here, the resin film is preferably polyethylene terephthalate having a thickness of 40 μm or more.
Moreover, according to the present invention,
A solar tile in which a thin film solar cell is formed on a flexible substrate, output electrodes having different polarities and two main wirings are connected via secondary wirings, and these are connected via an adhesive film. In a flexible solar cell module sandwiched and sealed between protective films, the main wiring is a laminate of a colored resin film and a thin metal plate, and the colored resin film is oriented on the light incident side of the module. I will do it.
Here, the colored resin film is preferably made of a resin to which a coloring material is added.
The colorant may be carbon black powder or an organic pigment.
The resin film may be made of polyethylene terephthalate.
Moreover, the film thickness of the said polyethylene terephthalate is good in it being 40 micrometers or more.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
1A and 1B show a module according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX in FIG. Two main wirings 2 are arranged on both sides of the plurality of solar tiles 1, and the output electrode of each solar tile 1 and the main wiring 2 are connected via a sub wiring 3. These are sandwiched between two protective films 4b, and are thermocompression bonded through adhesive resin films 4a each made of EVA to form a module.
[0017]
In this embodiment, the solar tile 1 is a flexible amorphous solar cell having a polyimide film having a thickness of 50 μm as a substrate, and 144 unit solar cells are connected in series in a substrate size of 40 cm × 80 cm. The optimum operating voltage is set to 200V.
The subwiring 3 was an aluminum tape (hereinafter referred to as Al tape) having a thickness of 100 μm with a conductive adhesive. Aluminum is suitable as a sub-wiring material because it is inexpensive as a metal tape material, easy to prevent corrosion, has good electrical conductivity. However, from the viewpoint of electrical conduction alone, the current generated from one solar tile is at most 0.1-0.2 A, and the most commonly used thickness of Al tape is 20-30 μm. However, here, the thermal stress analysis described below was performed to determine the thickness of the Al tape suitable for the module.
[0018]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the bent portion of the secondary wiring at the end of the solar tile in the module in the thermal stress analysis according to the present invention. The subwiring 3 is a laminate of the Al tape 3a and the conductive adhesive layer 3b. Since there is a step corresponding to the thickness of the solar tile 1 in the module, the sub-wiring 3, that is, the Al tape 3a is bent. The width of the bent part from the end of the solar tile 1 to the end of bending of the Al tape 3a is defined as W. EVA flows and fills the gap between the end of the solar tile 1 and the bent portion during thermal bonding.
[0019]
In the thermal stress analysis according to the present invention, in the case of the above shape (FIG. 2), when a thermal change with a temperature difference of 80 ° C. is applied to the bent portion of the secondary wiring at the end of the solar tile, the stress applied to the Al tape is distributed. And the maximum thermal stress was obtained by simulation. FIG. 3 is an isostress diagram in the cross-section of the bent portion of the thermal stress analysis result according to the present invention, (a) is the case where the thickness of the Al tape is 30 μm, and (b) is the thickness of the Al tape. Is 100 μmm. An arrow F indicates the maximum thermal stress portion. When the thickness of the Al tape is 30 μm, the stress is concentrated at two locations and the maximum thermal stress is 160 N / cm ² , whereas when the thickness is 100 μm, the stress is dispersed in the film thickness direction, and the maximum Thermal stress dropped to 23.8 N / cm ² .
[0020]
FIG. 4 is a graph showing the result of thermal stress analysis according to the present invention and showing the dependence of the maximum thermal stress on the thickness of the Al tape. The vertical axis represents the normalized maximum thermal stress, which is normalized with the maximum thermal stress at a thickness of 30 μm being 100%. It can be seen that the maximum thermal stress is significantly reduced when the thickness of the Al tape is 50 μm or more. Therefore, if the aluminum thickness of the secondary wiring is set to 50 μm or more, the maximum thermal stress is small, and it can be expected that the Al tape will not break even when the module is subjected to a heat cycle. The heat cycle test results are shown in Example 2 and later.
[0021]
The maximum thickness of the Al tape depends on the degree of flexibility and roll diameter required by the module, but the numerical value is not clearly determined, but is considered to be several hundred μm.
In addition, since the main wiring and the sub wiring are connected using the conductive adhesive, the thickness of the connection portion is equal to the thickness of the main wiring and the sub wiring, and the module is wound around a roll. Even when pressed, this connection part no longer causes damage such as crushing the protective film. In addition, since this bonding process does not require any special high temperature, it became easy to become familiar with the roll-to-roll process.
Example 2
5A and 5B show modules having different sub wirings according to the present invention, FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is an XX cross-sectional view in FIG. 5A, and FIG. 5C is a YY cross-sectional view in FIG. Wiring only). The basic structure of the module is the same as that of Example 1, but the back surface of the solar tile 1 is lined with an EVA film 5a having a thickness of 300 μm. Making it easy. Therefore, the step at the end of the solar tile 1 is large, and the bending of the subwiring 3 is more severe than in the first embodiment. Therefore, the subwiring 3 has an Al tape 3a with a thickness of 30 μm and a conductive adhesive layer with a thickness of 30 μm. Polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) 3c is bonded to the laminate 3b as a reinforcing material to prevent bending.
[0022]
The effect of the PET film 3c will be described below. As a result of the same analysis as in Example 1, even when the thickness of the Al layer is the same, the stress is distributed in the film thickness direction as the bending width increases, and the bending width is infinite. It was found that the maximum thermal stress was reduced to about 1/4 when the width was 91 μm.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a micrograph showing bending at the end of the solar tile of the sub wiring when the thickness of the PET film of the sub wiring with the PET film according to the present invention is changed, (a) When there is no PET film, (b) is when the thickness of the PET film is 15 μm, (c) is when the thickness of the PET film is 25 μm, and (d) is when the thickness of the PET film is 40 μm. It is observed that the Al tape approaches straight as the PET film is thickened. From this result, it was found that the PET film has the function of keeping the wiring straight in the thermocompression bonding even if there is a step at the end of the solar tile, and as a result, plays the role of suppressing the maximum thermal stress applied to the Al tape. . Even if the PET film is thin, the effect is recognized, but in order to obtain a more remarkable effect, it is desirable that the thickness is 40 μm or more.
[0023]
The maximum thickness of the PET film depends on the degree of flexibility and roll diameter required by the module, but the numerical value is not clearly determined, but is considered to be several hundred μm.
Table 1 shows the heat cycle test results of the modules produced in Example 1 and Example 2 when the thickness of the Al tape and the thickness of the PET film of the subwiring are changed.
[0024]
[Table 1]

[0025]
The heat cycle test is a method in which the module is moved between a −40 ° C. atmosphere and a 100 ° C. atmosphere, held again for 30 minutes, and then moved again, and the presence or absence of cracks in the Al tape is checked every 50 times. I went there. From this result, when the thickness of the Al tape alone is 30 μm, the fracture occurs after 100 times or less, but when the PET film having the thickness of the Al tape of 50 μm or more and 40 μm or more is attached, it is 1000. No breakage occurred even after the first time, and no change was observed in the solar cell characteristics.
Example 3
Although the embodiments so far are inventions from the viewpoint of the strength of the subwiring, this embodiment is an invention relating to the main wiring and the subwiring from the aesthetic point of view of the module installation location.
[0026]
7A and 7B show modules having different sub wirings according to the present invention, in which FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is an XX sectional view in FIG. (C) is a ZZ cross-sectional enlarged view in (a). Although the basic module configuration is the same as that of the second embodiment, the main wiring 2 is different in this embodiment. The main wiring 2 is obtained by mixing carbon black powder in a raw material in advance at the time of molding a PET film, and bonding the molded black PET film 2b to the solder plated copper foil 2a. That is, the PET film is not colored after being formed into a film, but is colored by adding a colorant to the raw material when being formed into a film. And it arrange | positions so that the light-incidence side of a module may turn into the black PET film 2b side. With this arrangement, the module of this embodiment has no reflection of incident light from the main wiring at the time of light incidence, the module has no local sparkle, and the whole looks uniformly dark, and the module installation environment The aesthetics of the are significantly improved compared to the conventional modules.
[0027]
The same effect can be obtained by using other colorants such as organic dyes (for example, aniline black, diazo black, etc.) instead of carbon black. However, after forming PET into a film, paint is applied from above. The method of applying a paint such as is inferior to the present embodiment in terms of long-term durability, such as complicated manufacturing processes and discoloration due to ultraviolet rays or the like during long-term outdoor power generation.
[0028]
【The invention's effect】
A solar tile in which a thin-film solar cell is formed on a flexible substrate, the output electrodes having different polarities and the two main wirings are connected via the secondary wirings, and these are connected via the adhesive resin film. In a flexible solar cell module that is covered and sealed between protective films, by making the secondary wiring an aluminum tape with a conductive adhesive, the thermal stress applied to the Al tape at the bent portion of the solar tile due to temperature changes Dispersed in the thickness direction of Al, the maximum thermal stress is reduced and the durability of the solar cell module is improved.
[0029]
In addition, by making the sub-wiring a laminate of resin film, aluminum tape and conductive adhesive, the bending at the solar tile bending portion is reduced compared to the case of using the Al tape alone, and as a result, the Al tape at the solar tile bending portion is reduced. The applied maximum thermal stress is reduced and the durability of the solar cell module is improved.
In addition, the main wiring is made of a laminate of colored resin film and metal thin plate, and the colored resin film is oriented on the light incident side of the module, preventing reflection of strong light from the main wiring and improving the aesthetics of the module and its installation environment. Will improve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a module according to the present invention, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line XX in (a). FIG. 2 shows the end of a solar tile in the module in a thermal stress analysis according to the present invention. FIG. 3 is an iso-stress diagram in the cross-section of the bent portion of the thermal stress analysis result according to the present invention. FIG. 3 (a) shows the case where the thickness of the Al tape is 30 μm. b) When the thickness of the Al tape is 100 μm. FIG. 4 shows the thermal stress analysis result according to the present invention, and shows the graph showing the dependence of the maximum thermal stress on the thickness of the Al tape. The module which has subwiring is shown, (a) is a top view, (b) is XX sectional drawing in (a), (c) is YY sectional drawing in (a) (only subwiring)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a micrograph showing the bending of the secondary wiring at the end of the solar tile when the thickness of the PET film of the secondary wiring with PET film according to the present invention is changed, (a) When there is no PET film, (b) when the thickness of the PET film is 15 μm, (c) when the thickness of the PET film is 25 μm, (d) when the thickness of the PET film is 40 μm 7 shows a module having different sub-wirings according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is an XX sectional view in (a). (C) is a ZZ cross-sectional enlarged view in (a). FIG. 8 shows a part of a long module in which a plurality of solar tiles are connected in parallel, (a) is a plan view, and (b) is (a). XX cross-sectional view of [in Japanese]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar tile 2 Main wiring 2a Metal tape 2b Colored resin film 3 Secondary wiring 2a Metal tape 2b Conductive adhesive layer 4a Protective film 4b Adhesive resin film 4c Adhesive resin film W Bending part width

Claims

可撓性の基板上に薄膜太陽電池が形成されてなるソーラータイルの極性の異なる出力電極と２本の主配線とがそれぞれ従配線を介して接続されており、これらが接着材フィルムを介して保護フィルムに挟まれて被覆封止されてなる可撓性太陽電池モジュールにおいて、前記従配線は樹脂フィルム、アルミニウムテープおよび導電性接着剤の積層体であることを特徴とする可撓性薄膜太陽電池モジュール。A solar tile in which a thin film solar cell is formed on a flexible substrate, output electrodes having different polarities and two main wirings are connected via secondary wirings, and these are connected via an adhesive film. In a flexible solar cell module sandwiched and sealed between protective films, the secondary wiring is a laminate of a resin film, an aluminum tape, and a conductive adhesive, wherein the flexible thin-film solar cell module.

前記樹脂フィルムは厚さが４０μｍ以上のポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１に記載の可撓性薄膜太陽電池モジュール。The flexible thin-film solar cell module according to claim 1, wherein the resin film is polyethylene terephthalate having a thickness of 40 μm or more.

可撓性の基板上に薄膜太陽電池が形成されてなるソーラータイルの極性の異なる出力電極と２本の主配線とがそれぞれ従配線を介して接続されており、これらが接着材フィルムを介して保護フィルムに挟まれて被覆封止されてなる可撓性太陽電池モジュールにおいて、前記主配線は有色樹脂フィルムと金属薄板の積層体であり、有色樹脂フィルムはモジュールの光入射側に配向されていることを特徴とする可撓性薄膜太陽電池モジュール。A solar tile in which a thin film solar cell is formed on a flexible substrate, output electrodes having different polarities and two main wirings are connected via secondary wirings, and these are connected via an adhesive film. In a flexible solar cell module sandwiched and sealed between protective films, the main wiring is a laminate of a colored resin film and a thin metal plate, and the colored resin film is oriented on the light incident side of the module. A flexible thin-film solar cell module.

前記有色樹脂フィルムは着色材が添加された樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載の可撓性薄膜太陽電池モジュール。4. The flexible thin film solar cell module according to claim 3, wherein the colored resin film is made of a resin to which a coloring material is added.

前記着色材はカーボンブラック粉末または有機系色素であることを特徴とする請求項４に記載の可撓性薄膜太陽電池モジュール。The flexible thin-film solar cell module according to claim 4, wherein the colorant is carbon black powder or an organic pigment.

前記樹脂フィルムはポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする請求項３ないし５に記載の可撓性薄膜太陽電池モジュール。6. The flexible thin film solar cell module according to claim 3, wherein the resin film is made of polyethylene terephthalate.

前記ポリエチレンテレフタレートの膜厚は４０μｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の可撓性薄膜太陽電池モジュール。The flexible thin-film solar cell module according to claim 6, wherein the polyethylene terephthalate has a film thickness of 40 μm or more.