JP6504365B2 - Solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
太陽電池モジュールは、例えば、複数の太陽電池を配線材で接続してなるストリングがガラス基板等の2つの保護部材で挟まれると共に、ストリングと保護部材との隙間に封止材が充填された構造を有する。配線材は、隣り合う太陽電池の間でモジュールの厚み方向に折れ曲がり、一方の太陽電池の受光面と他方の太陽電池の裏面とにそれぞれ取り付けられている(例えば、特許文献1参照)。 The solar cell module has, for example, a structure in which a string formed by connecting a plurality of solar cells with a wiring material is sandwiched between two protective members such as a glass substrate, and a gap between the string and the protective member is filled with a sealant. Have. The wiring material is bent in the thickness direction of the module between adjacent solar cells, and is attached to the light receiving surface of one solar cell and the back surface of the other solar cell (see, for example, Patent Document 1).
ところで、太陽電池モジュールでは、使用時等における温度変化により、保護部材や封止材の体積が膨張・収縮して、隣り合う太陽電池の間隔が伸縮する場合がある。この場合、例えば、太陽電池同士を接続する配線材に当該伸縮による応力が加わる。そして、場合によっては、配線材の屈曲部が破断する、或いは配線材が太陽電池から剥離するといった不具合を招くおそれがある。 By the way, in the solar cell module, the volume of the protective member or the sealing material may expand or contract due to temperature change at the time of use or the like, and the interval between adjacent solar cells may expand or contract. In this case, for example, stress due to the expansion and contraction is applied to the wiring material connecting the solar cells. And depending on the case, there is a possibility that a fault that a bent part of wiring material breaks or wiring material exfoliates from a solar cell may be caused.
本発明に係る太陽電池モジュールは、略同一平面上に配置される複数の太陽電池と、隣り合う太陽電池の間で折れ曲がって、一方の太陽電池の受光面及び他方の太陽電池の裏面にそれぞれ取り付けられ、当該各太陽電池を接続する配線材と、太陽電池の受光面側を覆う第1の保護部材と、太陽電池の裏面側を覆い、可撓性を有する第2の保護部材とを備え、配線材は、他方の太陽電池の裏面に沿って配置される平坦部と、一方の太陽電池の受光面側に折れ曲がる屈曲部とを有し、屈曲部が平坦部よりも裏面側に突出している。 The solar cell module according to the present invention is bent between a plurality of solar cells arranged on substantially the same plane and the adjacent solar cells, and attached to the light receiving surface of one solar cell and the back surface of the other solar cell. A wiring member connecting the respective solar cells, a first protection member covering the light receiving surface side of the solar cells, and a second protection member covering the back surface side of the solar cells and having flexibility, The wiring material has a flat portion disposed along the back surface of the other solar cell and a bent portion bent toward the light receiving surface of one of the solar cells, and the bent portion protrudes to the back surface side relative to the flat portion .
本発明によれば、信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, a solar cell module with excellent reliability can be provided.
図面を参照しながら、本発明の実施形態について以下詳細に説明する。実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the drawings. The drawings referred to in the embodiments are schematically described, and the dimensional proportions and the like of the components drawn in the drawings may differ from the actual product. Specific dimensional ratios and the like should be determined in consideration of the following description.
図1は、本発明の実施形態の一例である太陽電池モジュール10の一部を示す受光面側から見た平面図である。図2は、図1のA−A線断面の一部を示す図であって、配線材30を幅方向に切断した断面図である。図3は、図1のB−B線断面の一部を示す図であって、配線材30を長手方向に切断した断面図である。
FIG. 1: is the top view seen from the light-receiving surface side which shows a part of
ここで、「受光面」とは太陽電池モジュール10の外部から太陽光が主に入射する面を、「裏面」とは受光面と反対側の面をそれぞれ意味する。例えば、太陽電池モジュール10に入射する太陽光のうち50%超過〜100%が受光面側から入射する。
Here, the “light receiving surface” means a surface on which sunlight mainly enters from the outside of the
図1〜図3に示すように、太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池11と、各太陽電池11の受光面側を覆う第1の保護部材12と、各太陽電池11の裏面側を覆う第2の保護部材13とを備える。即ち、太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池11が第1の保護部材12と第2の保護部材13とにより挟持された構造を有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
太陽電池モジュール10は、さらに隣り合う太陽電池11を電気的に接続する配線材30、及び配線材30同士を接続する渡り配線材、端子ボックス(いずれも図示せず)等を備える。複数の太陽電池11が配線材30で接続されてなるストリングと各保護部材との隙間には、封止材14を充填することが好適である。
The
太陽電池モジュール10において、複数の太陽電池11は、略同一平面上に配置されている。即ち、各太陽電池11の各受光面同士、また各裏面同士が略同一平面上に配置される。本明細書において、「略**」とは、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより実質的に同一と認められるものを含む意図である。例えば、隣り合う太陽電池11のモジュールの厚み方向に対するズレが、太陽電池11の厚みの10%以下、好ましくは5%以下となるように各太陽電池11が配置される。
In the
太陽電池11は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部20と、光電変換部20の受光面上に形成された受光面電極と、光電変換部20の裏面上に形成された裏面電極とを備える。本実施形態では、受光面電極としてフィンガー電極21及びバスバー電極22を有し、同様に裏面電極としてフィンガー電極23及びバスバー電極24を有する。
The
光電変換部20は、例えば結晶系シリコン(c‐Si)、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。好適な基板としては、n型単結晶シリコン基板が例示できる。基板の厚みは、配線材30の厚みよりも小さく、80μm〜200μmが好ましく、90μm〜160μmがより好ましい。また、基板表面(受光面及び裏面)には、凹凸の高さが1μm〜15μm程度のテクスチャ構造(図示せず)を形成することが好ましい。
The
基板の受光面上には、非晶質シリコン層と、酸化インジウム等を主成分とする透光性導電酸化物(TCO)からなる透明導電層とが順に形成されることが好ましい。基板の裏面上には、非晶質シリコン層と、透明導電層とが順に形成されることが好ましい。受光面側の非晶質シリコン層は、例えばi型非晶質シリコン層と、p型非晶質シリコン層とが順に形成された層構造である。裏面側の非晶質シリコン層は、例えばi型非晶質シリコン層と、n型非晶質シリコン層とが順に形成された層構造である。 Preferably, on the light receiving surface of the substrate, an amorphous silicon layer and a transparent conductive layer made of a translucent conductive oxide (TCO) containing indium oxide or the like as a main component are sequentially formed. Preferably, an amorphous silicon layer and a transparent conductive layer are sequentially formed on the back surface of the substrate. The amorphous silicon layer on the light receiving surface side has, for example, a layer structure in which an i-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer are sequentially formed. The amorphous silicon layer on the back side has, for example, a layer structure in which an i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer are sequentially formed.
フィンガー電極21は、受光面上の広範囲に形成される細線状の電極である。バスバー電極22は、フィンガー電極21からキャリアを集電する電極であって、全てのフィンガー電極21と電気的に接続されている。本実施形態では、3本のバスバー電極22が所定の間隔をあけて互いに略平行に配置され、これに交差して複数のフィンガー電極21が配置されている。裏面電極(フィンガー電極23及びバスバー電極24)についても受光面電極と同様の電極配置を有するが、電極面積は、裏面電極>受光面電極とすることが好ましい。各電極の厚みは、例えば10μm〜100μmであり、好ましくは20μm〜80μmである。
The
第1の保護部材12には、透光性を有する種々の部材を用いることができるが、耐久性等の観点からガラス基板を用いることが好適である。ガラス基板の厚みは、例えば0.5mm〜4mm程度である。
Although various members having translucency can be used for the first
第2の保護部材13には、後述の理由等からモジュールの使用環境下で可撓性を有する部材を用いることが好適であり、コストの削減や軽量化等の観点から、可撓性を有する樹脂製シートを用いることが特に好適である。樹脂製シートの厚みは、例えば50μm〜300μm程度である。樹脂製シートとしては、フッ素系樹脂、オレフィン系樹脂やスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂等からなるシートが例示できる。PETシートは、透光性に優れるため、裏面側からの受光を想定する用途にも好適である。樹脂製シートには、水蒸気透過度を低減するために、シリカやアルミナ等の金属化合物からなるガスバリア層を設けてもよい。なお、第2保護部材13としてガラス等の板状体を用いることもできる。しかしながら、第2保護部材13としてガラス等を用いる場合に比べて太陽電池11等に加わる応力を低減させる観点から可撓性を有する樹脂製シートとすることが好ましい。
For the second
封止材14は、上記のように、太陽電池11のストリングと各保護部材との隙間に充填される。封止材14には、透光性を有する樹脂を用いることできる。具体的には、少なくとも1種のαオレフィンを重合して得られるオレフィン系樹脂、例えばエチレン−プロピレン共重合体やエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等を主成分とする樹脂が好ましい。
The sealing
配線材30は、細長い棒状の金属製部材である。配線材30は、隣り合う太陽電池11a,11bに跨って取り付け可能な長さを有し、好ましくはバスバー電極22,24の全長に亘って取り付けられる。本実施形態では、配線材30の幅がバスバー電極22,24の幅よりも太く、各バスバー電極の幅方向両側から張り出した状態で取り付けられている(図2参照)。また、配線材30の厚みは、光電変換部20(基板)及び太陽電池11の厚みよりも大きく、100μm〜400μmが好ましく、150μm〜300μmがより好ましい。
The
配線材30は、第1の保護部材12側に向いた面に、光拡散用凹凸31(以下、「凹凸31」とする)を有する。凹凸31は、配線材30上に照射された光を拡散させる機能を有する。配線材30により拡散された光は、第1の保護部材12により再び太陽電池11側に反射するため、太陽電池11の受光効率を高めることができる。
The
凹凸31は、例えば配線材30の長手方向に沿って連続的に形成され、幅方向に切断したときの凸部の断面形状が略三角形状を有する(図2参照)。凹凸31の凹凸高さ(凹部から凸部までの厚み方向に沿った長さ)は、10μm〜60μm程度が好適である。一方、配線材30の第2の保護部材13側に向いた面は凹凸を有さず平坦である。即ち、配線材30は、太陽電池11bの裏面に対向する面のみに凹凸31を有する。
The
以下、図4をさらに参照して、配線材30の構成を説明する。図4は、図3のC部拡大図であって、配線材30の屈曲部33,35の近傍を拡大して示す図である。
Hereinafter, the configuration of the
図3,4に示すように、配線材30は、隣り合う太陽電池11a,11bの間でモジュールの厚み方向に折れ曲がって、太陽電池11aの受光面及び太陽電池11bの裏面に取り付けられ、当該各太陽電池を直列に接続する。太陽電池11aの裏面には、さらに別の配線材30が取り付けられる。これにより、太陽電池11aは、太陽電池11bと反対側に位置する太陽電池11と接続される。太陽電池11bについても同様に、さらに別の配線材30が受光面に取り付けられて、太陽電池11bと反対側に位置する太陽電池11に接続される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
より詳しくは、配線材30の長手方向一端側が太陽電池11aのバスバー電極22の長手方向に沿ってバスバー電極22上に取り付けられ、長手方向他端側が太陽電池11bのバスバー電極24の長手方向に沿ってバスバー電極24上に取り付けられる。配線材30は、例えば、非導電性接着剤や導電性フィラーを含有する導電性接着剤等の接着剤37(図2参照)、或いは半田を用いてバスバー電極22,24上に取り付けられる。
More specifically, one longitudinal end of the
配線材30は、太陽電池11aの受光面に沿って配置される平坦部32と、太陽電池11bの裏面側に折れ曲がる屈曲部33とを有する。また、配線材30は、太陽電池11bの裏面に沿って配置される平坦部36と、太陽電池11aの受光面側に折れ曲がる屈曲部35とを有する。即ち、配線材30は、屈曲部35から延び、太陽電池11bの裏面に沿って配置される平坦部36を有する。平坦部32,36は、各太陽電池の受光面上、裏面上にそれぞれ接着剤37を用いて取り付けられており、各面に沿って真っ直ぐに延びている。
Wiring
つまり、配線材30は、2つの平坦部32,36の間であって、隣り合う太陽電池11a,11bの間に位置する部分に複数の屈曲部33,35を有する。本実施形態では、配線材30の長手方向中央部に複数の屈曲部33,35を有する。屈曲部33,35に挟まれた部分は、平坦部32,34に対して交差する方向に延びている。
That is, the
隣り合う太陽電池11a,11bを接続する配線材30は、太陽電池11bに近い方の屈曲部35が、太陽電池11bに取り付けられた平坦部36よりも第2の保護部材13側、即ちモジュールの裏面側に突出している。屈曲部35は、第2の保護部材13側に凸となるように湾曲して、第1の保護部材12側、即ちモジュールの受光面側に曲がっている。これにより、配線材30の長手方向中央部に、配線材30の長手方向に伸縮し易い撓みが形成される。ゆえに、太陽電池モジュール10の使用時等における温度変化により各保護部材や封止材14の体積が膨張・収縮して太陽電池11a,11bの間隔が伸縮する場合に、当該伸縮による応力を緩和することができる。なお、屈曲部35は、配線材30に折り目をつけないようにして、平坦部36と屈曲部33,35の間の平坦部34のなす角が鈍角となるようにして構成される。
In the
配線材30は、裏面側の平坦部36に近い屈曲部35のみに上記突出形状を形成することが好適である。即ち、受光面側の平坦部32に近い屈曲部33は、平坦部32よりも第1の保護部材12側、即ちモジュールの受光面側に突出しないことが好適である。この理由は、屈曲部35のみに突出形状を形成することで上記応力緩和を実現可能だからである。また、第1の保護部材12にはガラス基板が用いられるため、屈曲部33に突出形状を形成すると、後述のラミネート工程で屈曲部33が押圧されて太陽電池11の配置が乱れるといった不具合が想定される。なお、屈曲部33は、配線材30に折り目をつけないようにして平坦部32と平坦部34のなす角が鈍角となるようにして構成される。
It is preferable that the
屈曲部35は、配線材30の厚みをT30としたときに、平坦部36の第2の保護部材13に対向する面(以下、「裏面」とする)から、T30×0.1以上の長さで突出することが好ましい。屈曲部35の突出長さ(平坦部36の裏面から頂点35pまでのモジュールの厚み方向に沿った長さ)は、より好ましくはT30×0.1〜1.0であり、特に好ましくはT30×0.1〜0.5程度である。突出高さが当該範囲内であれば、モジュールの厚みに殆ど影響を与えることなく、各保護部材や封止材14の体積変化に起因する応力を緩和することができる。When the thickness of the
配線材30は、太陽電池11bの端部と略重なる位置に、屈曲部35の頂点35pを有することが好適である。つまり、太陽電池11bの端部と屈曲部35の頂点35pとがモジュールの厚み方向に略並ぶことが好適である。これにより、太陽電池11bの端部と配線材30との間に大きな隙間が形成され、太陽電池11bの端部に配線材30が接触することを防止できる。太陽電池11(基板)の端部は破損し易く、また太陽電池11bの太陽電池11a側の端部は配線材30の凹凸31と接触し易いため特に破損し易いが、当該構成により、当該破損を防止することができる。
The
本実施形態では、第2の保護部材13が屈曲部35に対応する部分が裏側に膨らんで膨出部13pが形成されている。つまり、第2の保護部材13は、可撓性のある樹脂製シートで構成されているため、後述のラミネート工程において屈曲部35の突出形状に対応して膨らむ。ゆえに、屈曲部35の突出形状が維持され易い。
In the present embodiment, a portion corresponding to the bending
上記構成を備えた太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池11を配線材30で接続してなるストリングを、第1の保護部材12、第2の保護部材13、及びシート状の封止材14(例えば、EVAシート)を用いてラミネートすることにより製造される。ラミネート装置では、例えばヒーター上に第1の保護部材12/EVAシート/ストリング/EVAシート/第2の保護部材13の順に配置して、真空状態で150℃程度に加熱する。その後、大気圧下でヒーター側にモジュールの構成部材を押し付けながら加熱を継続し、EVAを架橋させる。最後に、端子ボックス等を取り付けて太陽電池モジュール10が得られる。
The
配線材30には、ストリングを形成する前に又はストリングを形成すると同時に、金型等を用いて屈曲部33,35を形成することが好適である。このとき、屈曲部35は、太陽電池11bの端部と略重なる位置が最も突出する頂点35pとなるように加工されることが好ましい。
In the
以上のように、太陽電池モジュール10によれば、屈曲部35に上記突出形状を形成することで、各保護部材や封止材14の体積変化に起因して発生する応力を緩和することができる。つまり、当該体積変化により太陽電池11a,11bの間隔が伸縮する場合であっても、屈曲部35がバネのように機能して、配線材30の破断や配線材30の剥離を十分に防止することが可能となる。したがって、太陽電池モジュール10は、信頼性に優れた製品となる。
As described above, according to the
10 太陽電池モジュール、11,11a,11b 太陽電池、12 第1の保護部材、13 第2の保護部材、13p 膨出部、14 封止材、20 光電変換部、21,23 フィンガー電極、22,24 バスバー電極、30 配線材、31 光拡散用凹凸、32,34,36 平坦部、33,35 屈曲部、35p 頂点、37 接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (5)
隣り合う前記太陽電池の間で折れ曲がって、一方の太陽電池の受光面及び他方の太陽電池の裏面にそれぞれ取り付けられ、当該各太陽電池を接続する配線材と、
前記太陽電池の前記受光面側を覆う第1の保護部材と、
前記太陽電池の前記裏面側を覆い、可撓性を有する第2の保護部材と、
を備え、
前記配線材は、前記他方の太陽電池の前記裏面に沿って配置される平坦部と、前記一方の太陽電池の前記受光面側に折れ曲がる屈曲部と、を有し、前記屈曲部が前記平坦部よりも前記裏面側に突出し、
前記太陽電池の厚み方向における前記配線材の前記平坦部の裏面から突出部の裏面側の頂点までの長さである前記屈曲部の突出長さは、前記配線材の厚みを1.0としたときに、当該厚みに対して0.1〜0.9の範囲にあり、
前記第2の保護部材は、樹脂製シートにより構成され、前記配線材の長手方向に沿った断面視で、前記屈曲部に対応する部分が裏側に膨らんでいる、太陽電池モジュール。 A plurality of solar cells disposed on substantially the same plane;
A wiring material that is bent between the adjacent solar cells and is attached to the light receiving surface of one solar cell and the back surface of the other solar cell, respectively, and connects the respective solar cells;
A first protection member covering the light receiving surface side of the solar cell;
A flexible second protective member covering the back side of the solar cell;
Equipped with
The wiring member has a flat portion disposed along the back surface of the other solar cell and a bent portion bent toward the light receiving surface of the one solar cell, and the bent portion is the flat portion. Protrudes on the back side more than
The protruding length of the bent portion, which is the length from the back surface of the flat portion of the wiring member to the apex on the back surface side of the protruding portion in the thickness direction of the solar cell, was 1.0 in thickness of the wiring member When the thickness is in the range of 0.1 to 0.9,
The said 2nd protection member is comprised by resin sheet, The solar cell module to which the part corresponding to the said bending part is swelling on the back side by the cross sectional view along the longitudinal direction of the said wiring material.
前記配線材の前記一方の太陽電池の前記受光面側に配置される部分は、前記第1の保護部材側に突出せずに前記屈曲部に連なっている、太陽電池モジュール。 In the solar cell module according to claim 1,
The part arrange | positioned at the said light-receiving surface side of the said one solar cell of the said wiring material is a solar cell module which is continued in the said bending part, without protruding to the said 1st protection member side.
前記配線材は、前記第1の保護部材側に向いた面に、光拡散用の凹凸を有している、太陽電池モジュール。 In the solar cell module according to claim 1 or 2,
The said wiring material is a solar cell module which has the unevenness | corrugation for light diffusion in the surface which faced the said 1st protection member side.
前記配線材は、前記他方の太陽電池の端部と略重なる位置に前記屈曲部の頂点を有している、太陽電池モジュール。 In the solar cell module according to claim 3,
The solar cell module, wherein the wiring member has an apex of the bent portion at a position substantially overlapping the end of the other solar cell.
前記配線材の厚みは、前記太陽電池の厚みよりも大きい、太陽電池モジュール。 In the solar cell module according to any one of claims 1 to 4,
The thickness of the said wiring material is a solar cell module larger than the thickness of the said solar cell.
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