JP4489126B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、単一の基板上において電気的に直列接続された複数の太陽電池を含む太陽電池モジュールに関する。
従来、単一の基板上において電気的に直列接続された複数の太陽電池を含む太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような太陽電池モジュールは、単一の基板上に形成され、複数の太陽電池によって生成された電荷を外部に取出すための取出し電極を備える。取出し電極上には、取出し電極から電荷を収集する取出し配線材が接続される。
このような複数の太陽電池、取出し電極及び取出し配線材は、封止材によって封止されるため、取出し配線材は、封止材と直接接触する。一般的に、取出し配線材の基材としては銅が用いられ、封止材としては、ＥＶＡ（Ethylene vinyl acetate）が用いられる。
特開２００７−３５６９５号公報
ここで、ＥＶＡの線膨張係数（３．５×１０−４）は銅の線膨張係数（１．７×１０−５）より大きいため、太陽電池モジュールの使用環境下における温度変化に応じて、取出し配線材は封止材から応力を受ける。このような応力が取出し配線材に繰返しかかることにより、取出し配線材と取出し電極との接続部分にはダメージが蓄積される。その結果、接続部分が破損され、太陽電池モジュールの出力低下を引き起こすおそれがあった。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、取出し電極に接続される取出し配線材が封止材から受ける応力を緩和できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールは、絶縁性を有する基板と、基板上に形成された複数の太陽電池と、基板上に形成され、複数の太陽電池によって生成される電荷を複数の太陽電池から取出す取出し電極と、取出し電極上に接続され、電荷を取出し電極から収集する取出し配線材と、取出し配線材を覆う被覆材と、複数の太陽電池、取出し電極、取出し配線材及び被覆材を、基板との間に封止する封止材とを備え、取出し配線材は、被覆材によって封止材から隔離されることを要旨とする。
このような太陽電池モジュールにおいて、取出し配線材は、封止材と直接接触しない。そのため、太陽電池モジュールの使用環境下における温度変化に応じて、取出し配線材が封止材から受ける応力を緩和することができる。その結果、取出し電極と取出し配線材との接続部分が破損されることを抑制できる。
本発明の特徴において、被覆材は、粘着テープであり、被覆材の取出し配線材側の表面は、粘着性を有していてもよい。
本発明の特徴において、被覆材は、取出し電極を覆っており、取出し電極は、被覆材によって封止材から隔離されていてもよい。
本発明によれば、取出し電極に接続される取出し配線材が封止材から受ける応力を緩和できる太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。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。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。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ことは勿論である。
［第１実施形態］
（太陽電池モジュールの構成）
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、太陽電池モジュール１００の裏面側の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
（太陽電池モジュールの構成）
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、太陽電池モジュール１００の裏面側の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール１００は、基板１、複数の太陽電池１０、取出し電極２０、取出し配線材３０、出力配線材３５、絶縁フィルム３６、被覆材４０、封止材５０及び保護材６０を備える。なお、図１では、封止材５０及び保護材６０を省略して示している。
基板１は、複数の太陽電池１０及び取出し電極２０を形成するための単一基板である。基板１としては、絶縁性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。
複数の太陽電池１０それぞれは、基板１上において、第１方向に沿って形成される。複数の太陽電池１０は、第１方向に略直交する第２方向に沿って並列され、互いに電気的に直列に接続されている。
太陽電池１０は、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を有する。第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３は、周知のレーザパターニングを施されながら基板１上に順次積層される。
第１電極層１１は、基板１の主面上に積層されており、導電性及び透光性を有する。第１電極層１１としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、又は酸化チタン（ＴｉＯ２）などの金属酸化物を用いることができる。尚、これらの金属酸化物には、フッ素（Ｆ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）などがドープされていてもよい。
半導体層１２は、第１電極層１１側からの入射光により電荷（電子及び正孔）を生成する。半導体層１２としては、例えば、ｐｉｎ接合又はｐｎ接合を基本構造として有するアモルファスシリコン半導体層や微結晶シリコン半導体層の単層体或いは積層体を用いることができる。
第２電極層１３としては、例えば、導電性を有するＩＴＯ、銀（Ａｇ）などの単層体或いは積層体を用いることができる。一の太陽電池１０の第２電極層１３は、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の第１電極層１１に接触する。これにより、一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とが電気的に直列に接続される。
取出し電極２０は、複数の太陽電池１０によって生成される電荷を取出す。取出し電極２０は、太陽電池１０と同様に、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を有する。第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３は、周知のレーザパターニングを施されながら基板１上に順次積層される。取出し電極２０は、基板１上において、第１方向に沿って形成される。
取出し配線材３０は、取出し電極２０から電荷を取出す。すなわち、取出し配線材３０は、取出し電極２０から電荷を収集する収集電極としての機能を有する。
取出し配線材３０は、導電性の基材と基材の外周にメッキされた半田とから構成される。取出し配線材３０は、取出し電極２０に沿って（第１方向に沿って）取出し電極２０上に半田接続される。基材としては、薄板状、線状或いは縒り線状に成形された銅などを用いることができる。なお、取出し配線材３０は、複数箇所において部分的に取出し電極２０に半田接続されても良い。取出し配線材３０は、後述する被覆材４０によって覆われる。
出力配線材３５は、取出し配線材３０によって収集された電荷を太陽電池モジュール１００の外部に導く。出力配線材３５は、取出し配線材３０と同様の構成を有しており、出力配線材３５の一端は、取出し配線材３０上に半田接続される。
絶縁フィルム３６は、太陽電池１０と出力配線材３５との間に介挿される。出力配線材３５は、絶縁フィルム３６によって太陽電池１０から電気的に分離される。
被覆材４０は、本発明の特徴的部分に係り、取出し電極２０上において取出し配線材３０を覆う。従って、図２に示すように、被覆材４０は後述する封止材５０と直接接触するが、取出し配線材３０は封止材５０と直接接触しない。このように、取出し配線材３０は、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
ここで、本実施形態に係る被覆材４０は、取出し配線材３０側の表面において粘着性を有する粘着テープである。被覆材４０は、取出し配線材３０の上面に接着される。また、被覆材４０の両端部は、第１方向に沿って取出し電極２０上に接着される。
封止材５０は、複数の太陽電池１０、取出し電極２０、取出し配線材３０及び被覆材４０を、基板１と保護材６０との間に封止する。また、封止材５０は、太陽電池モジュール１００に加えられる衝撃を緩衝する。封止材５０としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の樹脂を用いることができる。
保護材６０は、封止材５０上に配置される。保護材６０としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＦ、ＰＣ、アクリル、ガラス、ＳＵＳ、ガルバリウムなどの単層体や、これらによって金属箔を挟んだ積層体を用いることができる。
（太陽電池モジュールの製造方法）
まず、ＣＶＤ法或いはスパッタ法などの製膜法を用いて、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を基板１上に順次積層する。この際、周知のレーザパターニング法を用いて、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を順次パターニングすることにより、複数の太陽電池１０及び取出し電極２０を形成する。
まず、ＣＶＤ法或いはスパッタ法などの製膜法を用いて、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を基板１上に順次積層する。この際、周知のレーザパターニング法を用いて、第１電極層１１、半導体層１２及び第２電極層１３を順次パターニングすることにより、複数の太陽電池１０及び取出し電極２０を形成する。
次に、取出し配線材３０（半田メッキ銅箔）を、取出し電極２０上に超音波半田付する。続いて、取出し配線材３０に出力配線材３５を半田付けして、取出し配線材３０と太陽電池１０との間に絶縁フィルム３６を介挿する。
次に、被覆材４０（粘着テープ）を、取出し配線材３０を覆うように取出し電極２０上に接着する。その後、封止材５０と保護材６０とを順次積層する。この際、封止材５０と保護材６０に形成された切れ込みから出力配線材３５の一端を引き出しておく。
次に、ラミネータ装置を用いて真空熱圧着することにより、太陽電池モジュール１００が完成される。なお、太陽電池モジュール１００には、Ａｌ、ＳＵＳ、又は鉄製の枠体を取付けても良い。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、取出し電極２０上に接続される取出し配線材３０と、取出し配線材３０を覆う被覆材４０と、これらを封止する封止材５０とを備える。取出し配線材３０は、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、取出し電極２０上に接続される取出し配線材３０と、取出し配線材３０を覆う被覆材４０と、これらを封止する封止材５０とを備える。取出し配線材３０は、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
このように、取出し配線材３０は、封止材５０から隔離されており、封止材５０と直接接触しない。そのため、太陽電池モジュール１００の使用環境下における温度変化に応じて、取出し配線材３０が封止材５０から受ける応力を緩和することができる。従って、取出し電極２０と取出し配線材３０との接続部分が破損されることを抑制できる。
ここで、取出し電極２０と取出し配線材３０との「接続部分」は、取出し電極２０と取出し配線材３０との界面に限らない。例えば、半導体層１２上に積層された第２電極層１３に取出し配線材３０が接続されている場合、半導体層１２と第２電極層１３との界面で剥離が特に発生しやすい。このような場合であっても、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００によれば、第２電極層１３が半導体層１２から剥離することを抑制できる。
以上より、使用環境下における太陽電池モジュール１００の出力低下を抑制することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、被覆材４０の構成である。その他の点は上記第１実施形態と同様であるため、以下、相違点について主に説明する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と上記第１実施形態との相違点は、被覆材４０の構成である。その他の点は上記第１実施形態と同様であるため、以下、相違点について主に説明する。
本実施形態に係る被覆材４０は、取出し電極２０と取出し配線材３０とを覆う。従って、図３に示すように、取出し電極２０と取出し配線材３０とは、封止材５０と直接接触しない。このように、取出し電極２０と取出し配線材３０とは、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
ここで、本実施形態に係る被覆材４０は帯状に形成された部材であり、ＰＥＴフィルムなどの可撓性材料を用いてもよいし、また、セラミックスなどの非可撓性材料を用いてもよい。図３に示すように、被覆材４０は、取出し電極２０と取出し配線材３０に接触していなくてもよい。
被覆材４０の両端部は粘着性を有する。被覆材４０の一端部は、第１方向に沿って基板１上に接着される。被覆材４０の他端部は、第１方向に沿って取出し電極２０に隣接する太陽電池１０上に接着される。
（作用及び効果）
本実施形態において、取出し電極２０と取出し配線材３０は、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
本実施形態において、取出し電極２０と取出し配線材３０は、被覆材４０によって封止材５０から隔離される。
このように、取出し電極２０と取出し配線材３０は、封止材５０と直接接触しない。そのため、太陽電池モジュール１００の使用環境下における温度変化に応じて、取出し電極２０と取出し配線材３０が封止材５０から受ける応力を緩和することができる。従って、取出し配線材３０と取出し電極２０との接続部分のみならず、取出し電極２０自体にダメージが蓄積されることを抑制できる。その結果、使用環境下における太陽電池モジュール１００の出力低下をさらに抑制することができる。
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態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あると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上記の実施形態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あると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記実施形態では、半導体層１２の主体をシリコン系半導体材料としたが、これに限定されるものではなく、他の半導体材料を用いることができる。例えば、カドミウムテルル半導体材料や、ＣＩＳ（銅、インジウム、セレン）又はＣＩＧＳ（銅、インジウム、ガリウム、セレン）系半導体材料などの非シリコン系の半導体材料を用いることができる。
また、上記実施形態では、太陽電池モジュール１００が基板１側で受光することとしたが、保護材６０側で受光してもよい。具体的には、保護材６０側で受光する場合、第２電極層１３、封止材５０及び保護材６０が透光性を有していればよい。
また、上記実施形態では、被覆材４０が取出し配線材３０の略全体を覆うこととしたが、被覆材４０は、取出し配線材３０の少なくとも一部を覆っていれば、本発明の効果を得ることができる。例えば、取出し電極２０と取出し配線材３０とが複数の接続部分において接続される場合、被覆材４０は、取出し配線材３０のうち接続部分以外を覆っていれば良い。
また、本実施形態では、被覆材４０の全体或いは両端部が粘着性を有することとしたが、被覆材４０は粘着性を有していなくてもよい。
また、本実施形態では、複数の太陽電池１０の両端側に取出し電極２０を形成したが、取出し電極２０の位置は複数の太陽電池１０の両端側に限られない。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１…基板
１０…太陽電池
１１…第１電極層
１２…半導体層
１３…第２電極層
２０…取出し電極
３０…取出し配線材
３５…出力配線材
３６…絶縁フィルム
４０…被覆材
５０…封止材
６０…保護材
１００…太陽電池モジュール
１０…太陽電池
１１…第１電極層
１２…半導体層
１３…第２電極層
２０…取出し電極
３０…取出し配線材
３５…出力配線材
３６…絶縁フィルム
４０…被覆材
５０…封止材
６０…保護材
１００…太陽電池モジュール
Claims (3)
- 絶縁性を有する基板と、
前記基板上に第１方向に沿って形成され前記第１方向と交差する第２方向において並べられた複数の太陽電池と、
前記基板上に第１方向に沿って形成され、前記複数の太陽電池によって生成される電荷を取出す取出し電極と、
前記取出し電極上に接続され、前記電荷を前記取出し電極から収集する取出し配線材と、
前記取出し配線材を覆う被覆材と、
前記複数の太陽電池、前記取出し電極、前記取出し配線材及び前記被覆材を、前記基板との間に封止する封止材と
を備え、
前記取出し配線材は、前記被覆材によって前記封止材から隔離され、前記被覆材の両端部は、前記取出し電極の第１方向両端部上に配置される
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記被覆材は、粘着テープであり、
前記被覆材の前記取出し配線材側の表面は、粘着性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。 - 前記被覆材は、前記取出し電極を覆っており、
前記取出し電極は、前記被覆材によって前記封止材から隔離される
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
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