JP6365898B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールは、一般に、複数の太陽電池セルを配列し、各太陽電池セル間を配線材で電気的に接続した太陽電池ストリングスを複数配列することにより構成されている。各太陽電池セルの電極と配線材の間は、例えば、導電性接着剤層等の樹脂接着剤層で電気的に接続される（特許文献１等）。
このような太陽電池モジュールにおいて、温度サイクル試験（例えば−４０℃〜９０℃のサイクル試験）を行うと、配線材に亀裂や破断等が生じ、接続不良となるおそれがあった。
本発明の目的は、温度変化により配線材に亀裂や破断等が生じるのを抑制することができる太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明の太陽電池モジュールは、第１の主面上には第１のバスバー電極が設けられ、第２の主面上には第２のバスバー電極が設けられている、複数の太陽電池セルと、隣接する太陽電池セル間において、一方の太陽電池セルの第１のバスバー電極と他方の太陽電池セルの第２のバスバー電極とを接続する配線材と、配線材と第１のバスバー電極または第２のバスバー電極とを接続するための樹脂接着剤層とを備え、樹脂接着剤層の隣接側の端部と、樹脂接着剤層が設けられている太陽電池セルの隣接側の端部との間の距離が、隣接する太陽電池セルの端部間の距離より長い。
本発明によれば、温度変化により配線材に亀裂や破断等が生じるのを抑制することができる。
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、横方向（ｙ方向）に配列された複数の太陽電池ストリング１１〜１６を備えている。太陽電池ストリング１１〜１６は、縦方向（ｘ方向）に配列された複数の太陽電池セル１を電気的に接続することにより構成されている。なお、本発明において、「縦方向」は、太陽電池ストリング１１〜１６内において太陽電池セル１が配列される方向をいう。また、「横方向」は、太陽電池ストリング１１〜１６が配列される方向であり、縦方向に対し略垂直な方向である。
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、横方向（ｙ方向）に配列された複数の太陽電池ストリング１１〜１６を備えている。太陽電池ストリング１１〜１６は、縦方向（ｘ方向）に配列された複数の太陽電池セル１を電気的に接続することにより構成されている。なお、本発明において、「縦方向」は、太陽電池ストリング１１〜１６内において太陽電池セル１が配列される方向をいう。また、「横方向」は、太陽電池ストリング１１〜１６が配列される方向であり、縦方向に対し略垂直な方向である。
太陽電池セル１の表面１ａには、横方向に延びる多数のフィンガー電極２が形成されている。このフィンガー電極２に対して略直行する方向に延びるバスバー電極が、フィンガー電極２に電気的に接続されるように設けられている。また、図１には示されないが、太陽電池セル１の裏面１ｂにも、表面１ａと同様に、フィンガー電極２及びバスバー電極が形成されている。なお、裏面１ｂに形成されるフィンガー電極２は、表面１ａよりも、高密度となるように形成されている。裏面１ｂに形成されるフィンガー電極２及びバスバー電極が、太陽電池セル１の裏面電極を構成している。
図１において、表面１ａのバスバー電極は、配線材４と重なって図示されている。したがって、表面１ａのバスバー電極は、太陽電池セル１の縦方向に延びるように設けられている。なお、バスバー電極が延びる方向は、縦方向と平行な一直線状に延びることに限られず、例えば、縦方向と平行ではない複数の直線が互いに繋ぎ合わされてジグザグ状に延びていてもよい。
図１に示すように、太陽電池ストリング１１の最上段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第１の渡り配線２１に接続されている。太陽電池ストリング１１の最下段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２３に接続されている。太陽電池ストリング１２の最上段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第２の渡り配線２２に接続されている。太陽電池ストリング１２の最下段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２３に接続されている。太陽電池ストリング１３の最上段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第２の渡り配線２２に接続されている。太陽電池ストリング１３の最下段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２４に接続されている。
太陽電池ストリング１４の最上段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第２の渡り配線２５に接続されている。太陽電池ストリング１４の最下段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２４に接続されている。太陽電池ストリング１５の最上段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第２の渡り配線２５に接続されている。太陽電池ストリング１５の最下段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２７に接続されている。太陽電池ストリング１６の最上段の太陽電池セル１の裏面１ｂ側に設けられた配線材４は、第１の渡り配線２６に接続されている。太陽電池ストリング１６の最下段の太陽電池セル１の表面１ａ側に設けられた配線材４は、第３の渡り配線２７に接続されている。
以上のように、各太陽電池ストリング１１〜１６は、第１の渡り配線２１，２６、第２の渡り配線２２，２５、及び第３の渡り配線２３，２４，２７のいずれかの渡り配線に接続されることにより、互いに直列または並列に電気的に接続されている。
図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。図２に示すように、太陽電池セル１（１ｃ）及び（１ｄ）の第１の主面１ａの上には、第１のバスバー電極３ａが設けられており、第２の主面１ｂの上には、第２のバスバー電極３ｂが設けられている。第１の主面１ａは、上記の表面に対応しており、第２の主面１ｂは、上記の裏面に対応している。
隣接する太陽電池セル１ｃ及び１ｄの間は、上述のように、配線材４によって電気的に接続されている。具体的には、太陽電池セル１ｃの第１のバスバー電極３ａに配線材４の一方端４ｄが電気的に接続され、太陽電池セル１ｄの第２のバスバー電極３ｂに配線材４の他方端４ｃが電気的に接続されている。第１のバスバー電極３ａと配線材４の一方端４ｄは、第１の樹脂接着剤層３２により電気的に接続されている。第２のバスバー電極３ｂと配線材４の他方端４ｃは、第２の樹脂接着剤層３１により電気的に接続されている。
配線材４としては、例えば、銅、銀、アルミなどの低抵抗部材を芯材とし、その芯材の表面に銀メッキ処理を行ったり、渡り配線との接続性などを考慮してハンダメッキ処理などを行ったものを用いることができる。
本実施形態において、第１の樹脂接着剤層３２及び第２の樹脂接着剤層３１は、導電材を含んだ樹脂接着剤層であり、第１のバスバー電極３ａと配線材４の一方端４ｄとの間、及び第２のバスバー電極３ｂと配線材４の他方端４ｃとの間に設けられている。導電材としては、例えば、銀、銅、ニッケルなどの金属粒子や樹脂粒子に金属コートしたものが挙げられる。樹脂接着剤層を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂や、それらの混合剤などが挙げられる。
受光側となる太陽電池セル１の第１の主面１ａ側には、第１の保護部材７が設けられている。第１の保護部材７は、例えば、ガラスなどにより構成することができる。太陽電池セル１の第２の主面１ｂ側には、第２の保護部材８が設けられている。第２の保護部材８は、例えば、樹脂により構成することができる。また、アルミニウムなどからなる金属層が内部に設けられた樹脂シートにより構成してもよい。
第１の保護部材７と第２の保護部材８の間には、充填材層５が設けられている。充填材層５は、第１の主面１ａ側充填材層５ａと第２の主面１ｂ側充填材層５ｂとから構成されている。充填材層５は、例えば樹脂から構成することができる。このような樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどからなる非架橋性樹脂や、エチレン・酢酸ビニル共集合体（ＥＶＡ）や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどからなる架橋性樹脂等が挙げられる。
図２に示すように、本実施形態では、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａと太陽電池セル１ｄの隣接側の端部１ｆとの間の距離ｄ１は、隣接する太陽電池セル１ｃの端部１ｅと太陽電池セル１ｄの端部１ｆとの間の距離ｄ２より長くなっている。また、第２の樹脂接着剤層３１の隣接側の端部３１ａと太陽電池セル１ｃの隣接側の端部１ｅとの間の距離ｄ１も、隣接する太陽電池セル１ｃの端部１ｅと太陽電池セル１ｄの端部１ｆとの間の距離ｄ２より長くなっている。
したがって、隣接する太陽電池セル１ｃ及び１ｄ間において、第１の樹脂接着剤層３２及び第２の樹脂接着剤層３１によって固定されていない配線材４の長さが長くなっている。このため、温度変化により、配線材４に膨張または収縮が生じても、配線材４において自由に変形しうる長さが長くなっているので、膨張または収縮により生じる応力を緩和することができる。したがって、温度変化により配線材４に亀裂や破断等が生じるのを抑制することができる。
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図であり、第１の実施形態における図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図に相当する。
図３は、第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図であり、第１の実施形態における図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図に相当する。
本実施形態では、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側と反対側の端部３２ｂと、太陽電池セル１ｄの隣接側と反対側の端部１ｈとの間の距離ｄ３も、隣接する太陽電池セル１ｃの端部１ｅと太陽電池セル１ｄの端部１ｆとの間の距離ｄ２より長くなっている。同様に、第２の樹脂接着剤層３１の隣接側と反対側の端部３１ｂと、太陽電池セル１ｃの隣接側と反対側の端部１ｇとの間の距離ｄ３も、隣接する太陽電池セル１ｃの端部１ｅと太陽電池セル１ｄの端部１ｆとの間の距離ｄ２より長くなっている。
上記のように、距離ｄ３を、距離ｄ１と同様に、距離ｄ２より長くすることにより、太陽電池セル１の第１の主面１ａ側と第２の主面１ｂ側とで、第１の樹脂接着剤層３２と第２の樹脂接着剤層３１とが設けられる領域をほぼ重なるように設定することができる。このため、第１の主面１ａ側と第２の主面１ｂ側とで、応力のバランスをとることができる。したがって、太陽電池セルに反りが発生するのを防止することができる。
＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。ここでは、第１の樹脂接着剤層３２の上の配線材４を図示せず、第１の樹脂接着剤層３２を露出させて図示している。
図４は、第３の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。ここでは、第１の樹脂接着剤層３２の上の配線材４を図示せず、第１の樹脂接着剤層３２を露出させて図示している。
本実施形態では、太陽電池セル１ｄの隣接側の端部１ｆから１番目の第１のフィンガー電極２ａと、太陽電池セル１ｄの隣接側の端部１ｆから２番目の第２のフィンガー電極２ｂとの間に、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが位置するように第１の樹脂接着剤層３２が設けられている。従来は、集電効率を考慮して、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが、第１のフィンガー電極２ａまで到達するように第１の樹脂接着剤層３２を設けている。しかしながら、本実施形態のように、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが、第１のフィンガー電極２ａまで到達しなくとも、配線材４による抵抗ロスは、到達する場合と比べて、ほとんど同程度であることがわかった。
したがって、本実施形態によれば、配線材４による抵抗ロスを実質的に増加させることなく、温度変化により配線材４に亀裂や破断等が生じるのを抑制することができる。
＜第４の実施形態＞
図５は、第４の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。ここでは、第１の樹脂接着剤層３２の上の配線材４を図示せず、第１の樹脂接着剤層３２を露出させて図示している。
図５は、第４の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的平面図である。ここでは、第１の樹脂接着剤層３２の上の配線材４を図示せず、第１の樹脂接着剤層３２を露出させて図示している。
本実施形態では、太陽電池セル１ｄの隣接側の端部１ｆから２番目の第２のフィンガー電極２ｂと、太陽電池セル１ｄの隣接側の端部１ｆから３番目の第３のフィンガー電極２ｃとの間に、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが位置するように第１の樹脂接着剤層３２が設けられている。上記第３の実施形態で説明したように、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが、第１のフィンガー電極２ａまで到達しなくとも、配線材４による抵抗ロスは、到達する場合と比べて、ほとんど同程度であったが、さらに本実施形態のように、第１の樹脂接着剤層３２の隣接側の端部３２ａが、第２のフィンガー電極２ｂまで到達しなくとも、配線材４による抵抗ロスは、到達する場合と比べて、ほとんど同程度であることがわかった。
したがって、本実施形態によれば、配線材４による抵抗ロスを実質的に増加させることなく、温度変化により配線材４に亀裂や破断等が生じるのを抑制することができる。
＜樹脂接着剤層の配置＞
図６は、第１〜第４の実施形態における樹脂接着剤層による接続状態を示す模式的断面図である。第１〜第４の実施形態では、第１の樹脂接着剤層３２は、第１のバスバー電極３ａと配線材４との間に配置されている。樹脂接着剤を用いて、バスバー電極に配線材を接着させる場合、一般に、配線材をバスバー電極に向かって押圧し圧着させる。このため、図６に示すように、第１の樹脂接着剤層３２の一部は、配線材４と第１のバスバー電極３ａとの間から流出し、第１のバスバー電極３ａの側面を覆う状態となる。
図６は、第１〜第４の実施形態における樹脂接着剤層による接続状態を示す模式的断面図である。第１〜第４の実施形態では、第１の樹脂接着剤層３２は、第１のバスバー電極３ａと配線材４との間に配置されている。樹脂接着剤を用いて、バスバー電極に配線材を接着させる場合、一般に、配線材をバスバー電極に向かって押圧し圧着させる。このため、図６に示すように、第１の樹脂接着剤層３２の一部は、配線材４と第１のバスバー電極３ａとの間から流出し、第１のバスバー電極３ａの側面を覆う状態となる。
上記のように、配線材４を第１のバスバー電極３ａに圧着するので、第１のバスバー電極３ａが直接配線材４と接触し、電気的に接続される部分Ｂが存在する。また、第１の樹脂接着剤層３２に含まれる導電材３３が第１のバスバー電極３ａと配線材４との間に介在し、これによって電気的に接続される部分Ａが存在する。
図７は、他の実施形態における樹脂接着剤層による接続状態を示す模式的断面図である。本実施形態では、樹脂接着剤層３５に導電材３３が含有されていない。本実施形態では、図７に示すように、第１のバスバー電極３ａと配線材４とが、互いに直接接触することにより電気的に接続されている。
なお、図６及び図７において、樹脂接着剤層３２及び樹脂接着剤層３５は、配線材４の幅方向における端部からはみ出すように設けられていてもよい。
ここでは、第１の樹脂接着剤層３２の場合について説明しているが、第２の樹脂接着剤層３１の場合についても同様である。
１…太陽電池セル
１ａ，１ｂ…第１，第２の主面
１ｃ，１ｄ…太陽電池セル
１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ…端部
２…フィンガー電極
２ａ〜２ｃ…第１〜第３のフィンガー電極
３ａ，３ｂ…第１，第２のバスバー電極
３…側面
４…配線材
４ｃ…他方端
４ｄ…一方端
４ｅ…側面
５…充填材層
５ａ…第１の主面側充填材層
５ｂ…第２の主面側充填材層
７，８…第１，第２の保護部材
１０…太陽電池モジュール
１１〜１６…太陽電池ストリング
２１，２６…第１の渡り配線
２２，２５…第２の渡り配線
２３，２４，２７…第３の渡り配線
３１，３２…第２，第１の樹脂接着剤層
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｄ…端部
３３…導電材
３５…樹脂接着剤層
１ａ，１ｂ…第１，第２の主面
１ｃ，１ｄ…太陽電池セル
１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ…端部
２…フィンガー電極
２ａ〜２ｃ…第１〜第３のフィンガー電極
３ａ，３ｂ…第１，第２のバスバー電極
３…側面
４…配線材
４ｃ…他方端
４ｄ…一方端
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５…充填材層
５ａ…第１の主面側充填材層
５ｂ…第２の主面側充填材層
７，８…第１，第２の保護部材
１０…太陽電池モジュール
１１〜１６…太陽電池ストリング
２１，２６…第１の渡り配線
２２，２５…第２の渡り配線
２３，２４，２７…第３の渡り配線
３１，３２…第２，第１の樹脂接着剤層
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｄ…端部
３３…導電材
３５…樹脂接着剤層
Claims (8)
- 第１の主面上には第１のバスバー電極が設けられ、第２の主面上には第２のバスバー電極が設けられている、複数の太陽電池セルと、
隣接する前記太陽電池セル間において、一方の太陽電池セルの前記第１のバスバー電極と他方の太陽電池セルの前記第２のバスバー電極とを接続する配線材と、
前記配線材と前記第１のバスバー電極または前記第２のバスバー電極とを接続するための樹脂接着剤層とを備え、
前記樹脂接着剤層の前記隣接側の端部と、前記樹脂接着剤層が設けられている前記太陽電池セルの前記隣接側の端部との間の距離が、前記隣接する太陽電池セルの端部間の距離より長い、太陽電池モジュール。 - 前記第１のバスバー電極または第２のバスバー電極と交差する方向に延びる複数のフィンガー電極が前記第１の主面または第２の主面上に設けられており、前記太陽電池セルの前記隣接側の端部から１番目の第１のフィンガー電極と、前記太陽電池セルの前記隣接側の端部から２番目の第２のフィンガー電極との間に、前記樹脂接着剤層の隣接側の端部が位置するように前記樹脂接着剤層が設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第１のバスバー電極または第２のバスバー電極に対し略垂直方向に延びる複数のフィンガー電極が前記第１の主面または第２の主面上に設けられており、前記太陽電池セルの前記隣接側の端部から２番目の第２のフィンガー電極と、前記太陽電池セルの前記隣接側の端部から３番目の第３のフィンガー電極との間に、前記樹脂接着剤層の隣接側の端部が位置するように前記樹脂接着剤層が設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂接着剤層に導電材が含有されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂接着剤層が、前記配線材と前記第１のバスバー電極または第２のバスバー電極との間に配置されている、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂接着剤層に導電材が含有されていない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記配線材と前記第１のバスバー電極または第２のバスバー電極とが直接接するように設けられており、前記樹脂接着剤層は、前記配線材の側面上及び前記第１のバスバー電極または第２のバスバー電極の側面上にそれらの間を跨がるように配置されている、請求項６に記載の太陽電池モジュール。
- 前記樹脂接着剤層の前記隣接側と反対側の端部と、前記樹脂接着剤層が設けられている前記太陽電池セルの前記隣接側と反対側の端部との間の距離も、前記隣接する太陽電池セルの端部間の距離より長い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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