JP6771200B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、太陽電池モジュールの開発が進められている。太陽電池モジュールは、無尽蔵の太陽光を直接電気に変換できることから、また、化石燃料による発電と比べて環境負荷が小さくクリーンであることから、新しいエネルギー源として期待されている。

太陽電池モジュールは、例えば、表面保護部材と裏面保護部材との間に複数の太陽電池セルが充填部材で封止された構造となっている。太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池セルは、マトリクス状に配置されている。

従来、太陽電池セル同士の隙間に照射される太陽光を有効に利用し、光電変換効率を向上するために、光反射部材が太陽電池セル間の隙間に設けられた太陽電池モジュールが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１８３２８９号公報

ところで、光反射部材を用いることによって光電変換効率が向上した太陽電池モジュールを実現することができるが、光反射部材を設けることにより太陽電池モジュールの製造コストが増加する。太陽電池モジュールの出力に対する製造コストの比率の小さい太陽電池モジュールが求められており、光電変換効率は向上させながらも、それに伴う製造コストの増加を抑制することが望まれている。

そこで、本発明は、光電変換効率を向上でき、かつ、製造コストの増加を抑制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。

上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールの一態様は、隙間をあけて隣り合う２つの太陽電池セルと、前記２つの太陽電池セルに跨って配置され、光反射膜と絶縁部材とを有する長尺状の光反射部材と、前記２つの太陽電池セルおよび前記光反射部材の表面を覆うように配置された表面保護部材と、前記２つの太陽電池セルおよび前記光反射部材と前記表面保護部材との間に配置された表面充填部材と、を備え、前記２つの太陽電池セルは、前記２つの太陽電池セルを平面視したときに、それぞれ、コーナーが面取りされた形状であって、直線状の長辺と、直線状または非直線状の短辺とが交互に繋がった略八角形の形状を有し、前記光反射膜は、前記光反射部材の長尺方向と交差する方向に凹部と凸部とが繰り返される凹凸構造が形成され、前記光反射部材は、前記光反射膜の前記凹凸構造で反射した光が前記太陽電池セルへ到達するように、前記平面視において、前記長辺のうちの前記隙間を介して互いに対向する第１の長辺と、前記短辺のうちの前記第１の長辺と一端において繋がる第１の短辺との交点から前記長尺方向へはみ出して配置され、前記光反射部材の前記交点からのはみ出し量は、前記隙間の幅と、前記光反射部材の幅と、前記平面視において、前記第１の短辺の他端に繋がる第２の長辺と前記第１の短辺との交点における外角と、前記光反射部材の第１地点に入射した光が前記第１地点で反射し、当該反射した光がさらに前記表面保護部材で反射して前記太陽電池セルを含む水平面に到達した場合の前記第１地点からの水平到達距離と、に基づいて定められる。

本発明に係る太陽電池モジュールによれば、光電変換効率を向上でき、かつ、製造コストの増加を抑制できる。

図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における太陽電池モジュールの断面図である。 図３は、実施の形態に係る太陽電池モジュールを表面側から見たときの拡大平面図である。 図４Ａは、図３のＩＶ−ＩＶ線における太陽電池モジュールの断面図（光反射部材周辺の拡大断面図）である。 図４Ｂは、実施の形態の変形例に係る太陽電池モジュールの断面図（光反射部材周辺の拡大断面図）である。 図５Ａは、太陽電池モジュール内での反射光の水平到達距離を説明する概略平面図である。 図５Ｂは、太陽電池モジュール内での反射光の水平到達距離を説明する概略断面図である。 図５Ｃは、光反射膜の拡大断面図である。 図６は、光反射部材の頂点で反射した光が太陽電池セルに到達しないことを説明する説明図である。 図７は、光反射部材の頂点で反射した光が太陽電池セルに到達することを説明する説明図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態および工程などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

本明細書において、太陽電池セルの「表面」とは、その反対側の面である「裏面」に比べ、光が多く内部へ入射可能な面を意味（５０％超過〜１００％の光が表面から内部に入射する）し、「裏面」側から光が内部に全く入らない場合も含む。また太陽電池モジュールの「表面」とは、太陽電池セルの「表面」側の光が入射可能な面を意味し、太陽電池モジュールの「裏面」とは、その反対側の面を意味する。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」などの記載は、特に限定を付さない限り、第１および第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は、第１および第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。

（実施の形態）
［１．太陽電池モジュールの構成］
まず、実施の形態に係る太陽電池モジュール１の概略構成について、図１および図２を用いて説明する。

図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における太陽電池モジュール１の断面図である。

なお、図１および図２において、Ｚ軸は、太陽電池モジュール１の主面に垂直な軸であり、Ｘ軸およびＹ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもＺ軸に直交する軸である。Ｚ軸、Ｘ軸およびＹ軸については、以下の図においても同様である。

図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池セル１０と、第１の配線材２０と、光反射部材３０と、表面保護部材４０と、裏面保護部材５０と、充填部材６０と、フレーム７０とを備える。太陽電池モジュール１は、表面保護部材４０と裏面保護部材５０との間に、複数の太陽電池セル１０が充填部材６０で封止された構造となっている。

図１に示されるように、太陽電池モジュール１の平面視形状は、矩形状である。一例として、太陽電池モジュール１は、横の長さが約１６００ｍｍで、縦の長さが約８００ｍｍの矩形状である。

以下、太陽電池モジュール１の各構成部材について、図１および図２を参照しながら、図３および図４Ａを用いてさらに詳細に説明する。

図３は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１を表面側から見たときの拡大平面図である。つまり、図３は、主受光面側（表面保護部材４０側）から透視したときの状態を示している。図４Ａは、図３のＩＶ−ＩＶ線における実施の形態に係る太陽電池モジュール１の断面図である。なお、図４Ａは、光反射部材３０周辺の拡大断面図である。

［１−１．太陽電池セル（太陽電池素子）］
太陽電池セル１０は、太陽光等の光を電力に変換する光電変換素子（光起電力素子）である。図１に示されるように、太陽電池セル１０は、同一平面において行列状（マトリクス状）に複数枚配列されている。

直線状に配列された複数の太陽電池セル１０は、隣り合う２つの太陽電池セル１０同士が第１の配線材２０によって連結されてストリング（セルストリング）を構成している。１つのストリング１０Ｓ内の複数の太陽電池セル１０は、第１の配線材２０によって電気的に接続され、直列接続されている。

図１に示されるように、本実施の形態では、行方向（Ｘ軸方向）に沿って等間隔に配列された１２枚の太陽電池セル１０が第１の配線材２０で接続されることで１つのストリング１０Ｓを構成している。ストリング１０Ｓは、複数形成されている。複数のストリング１０Ｓ（ストリングス）は、列方向（Ｙ軸方向）に沿って並べられている。本実施の形態では、図１に示されるように、６つのストリング１０Ｓが互いに平行となるように列方向に沿って等間隔で並べられている。

なお、各ストリング１０Ｓは、第１の配線材２０を介して第２の配線材（不図示）に接続されている。これにより、複数のストリング１０Ｓが直列接続又は並列接続されてセルアレイが構成される。本実施の形態では、隣り合う２つのストリング１０Ｓが直列接続されて１つの直列接続体（２４枚の太陽電池セル１０が直列接続されたもの）が構成されており、この直列接続体が３つ直列接続されて、７２枚の太陽電池セル１０が直列接続されたものが構成されている。

図１および図３に示されるように、複数の太陽電池セル１０は、行方向および列方向に隣り合う太陽電池セル１０との間に隙間をあけて配置されている。後述するように、この隙間には光反射部材３０が配置されている。

太陽電池セル１０の平面視形状は、矩形状である。具体的には、太陽電池セル１０は、コーナー（角）が面取りされた矩形状を有する。例えば、太陽電池セル１０は、直線状の長辺と、直線状または非直線状の短辺と、が交互に繋がった略八角形の形状を有する。本実施の形態では、太陽電池セル１０は、直線状の長辺と、直線状の短辺と、が交互に繋がった略八角形の形状を有する。太陽電池セル１０は、例えば１２５ｍｍ角の正方形のコーナーが面取りされた矩形状を有する。例えば図３に示されるように、異なるストリング１０Ｓを構成する太陽電池セル１０をそれぞれ太陽電池セル１０Ａおよび太陽電池セル１０Ｂとしている。１つのストリング１０Ｓは、隣り合う２つの太陽電池セル１０Ａ（１０Ｂ）の一辺同士が隙間を介して対向するように構成されている。太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間は、太陽電池セル１０のコーナー付近で大きくなるため、当該隙間に設けられた光反射部材３０と太陽電池セル１０との距離は図３に示されるようにコーナー付近で大きくなる。なお、以下で、単に太陽電池セル１０としているものは、太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂのどちらであってもよい。

太陽電池セル１０は、半導体ｐｎ接合を基本構造としており、一例として、ｎ型の半導体基板であるｎ型単結晶シリコン基板と、ｎ型単結晶シリコン基板の一方の主面側に順次形成された、ｎ型非晶質シリコン層およびｎ側電極と、ｎ型単結晶シリコン基板の他方の主面側に順次形成された、ｐ型非晶質シリコン層およびｐ側電極とによって構成されている。なお、ｎ型単結晶シリコン基板とｎ型非晶質シリコン層との間に、ｉ型非晶質シリコン層、酸化シリコン層、窒化シリコン層などのパッシベーション層を設けてもよい。また、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン層との間にも、パッシベーション層を設けてもよい。ｎ側電極およびｐ側電極は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極である。

なお、本実施の形態において、太陽電池セル１０は、ｎ側電極が太陽電池モジュール１の主受光面側（表面保護部材４０側）となるように配置されているが、これに限るものではない。また、太陽電池モジュール１が片面受光方式である場合には、裏面側に位置する電極（本実施の形態ではｐ側電極）は透明である必要はなく、例えば反射性を有する金属電極であってもよい。

各太陽電池セル１０において、表面は表面保護部材４０側の面であり、裏面は裏面保護部材５０側の面である。図２および図４Ａに示されるように、太陽電池セル１０には、表面集電極１１と裏面集電極１２とが形成されている。表面集電極１１は、太陽電池セル１０の表面側電極（例えばｎ側電極）に電気的に接続される。裏面集電極１２は、太陽電池セル１０の裏面側電極（例えばｐ側電極）に電気的に接続される。

表面集電極１１および裏面集電極１２の各々は、例えば、第１の配線材２０の延設方向と直交するように直線状に形成された複数本のフィンガー電極と、これらのフィンガー電極に接続されるとともにフィンガー電極に直交する方向（第１の配線材２０の延設方向）に沿って直線状に形成された複数本のバスバー電極とによって構成されている。バスバー電極の本数は、例えば、第１の配線材２０と同数であり、本実施の形態では、３本である。なお、表面集電極１１および裏面集電極１２は、互いに同じ形状となっているが、これに限定されるものではない。

表面集電極１１および裏面集電極１２は、銀（Ａｇ）等の低抵抗導電材料からなる。例えば、表面集電極１１および裏面集電極１２は、バインダー樹脂中に銀等の導電性フィラーが分散した導電性ペースト（銀ペースト等）を所定のパターンでスクリーン印刷することで形成することができる。

このように構成される太陽電池セル１０は、表面および裏面の両方が受光面となる。太陽電池セル１０に光が入射すると太陽電池セル１０の光電変換部でキャリアが発生する。発生したキャリアは、表面集電極１１および裏面集電極１２で収集されて第１の配線材２０に流れ込む。このように、表面集電極１１および裏面集電極１２を設けることで、太陽電池セル１０で発生したキャリアを外部回路に効率的に取り出すことができる。

［１−２．第１の配線材（インターコネクタ）］
図１および図２に示されるように、第１の配線材２０（インターコネクタ）は、ストリング１０Ｓにおいて、隣り合う２つの太陽電池セル１０同士を電気的に接続する。図１および図３に示されるように、本実施の形態では、隣り合う２つの太陽電池セル１０は、互いに略平行に配置された３本の第１の配線材２０によって接続されている。各第１の配線材２０は、接続する２つの太陽電池セル１０の並び方向に沿って延設されている。図２に示されるように、各第１の配線材２０については、第１の配線材２０の一端部が、隣り合う２つの太陽電池セル１０のうちの一方の太陽電池セル１０の表面に配置され、第１の配線材２０の他端部が、隣り合う２つの太陽電池セル１０のうちの他方の太陽電池セル１０の裏面に配置されている。各第１の配線材２０は、隣り合う２つの太陽電池セル１０において、一方の太陽電池セル１０の表面集電極１１と、他方の太陽電池セル１０の裏面集電極１２とを電気的に接続している。例えば、第１の配線材２０と、太陽電池セル１０の表面集電極１１および裏面集電極１２のバスバー電極とは、ハンダ材等の導電性を有する接着剤や、樹脂接着材で接合されている。第１の配線材２０と太陽電池セル１０の表面集電極１１および裏面集電極１２のバスバー電極とを樹脂接着材で接合する場合、樹脂接着材は導電性粒子を含んでもよい。

第１の配線材２０は、長尺状の導電性配線であって、例えば、リボン状の金属箔である。第１の配線材２０は、例えば、銅箔やアルミニウム箔等の金属箔の表面全体を半田や銀等で被覆したものを所定の長さに短冊状に切断することによって作製することができる。

［１−３．光反射部材］
図３および図４Ａに示されるように、光反射部材３０は、２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂに跨って配置される。つまり、光反射部材３０は、隣り合うストリング１０Ｓを構成する２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂに跨って配置される。本実施の形態では、太陽電池セル１０の裏面側に、光反射部材３０が配置される。つまり、光反射部材３０は、２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂの裏面に跨って配置される。光反射部材３０は、図３に示されるように長尺状であり、光反射膜３１と絶縁部材３２とを有する。

図４Ａに示すように、光反射膜３１は、後述する絶縁部材３２の凹凸３０ａが形成された面に形成されている。光反射膜３１は、例えばアルミニウム又は銀等の金属からなる金属膜（金属反射膜）である。金属膜からなる光反射膜３１は、例えば蒸着等によって絶縁部材３２の凹凸３０ａの表面に形成される。したがって、光反射膜３１の表面形状は、絶縁部材３２の凹凸３０ａの形状に倣って凹凸形状となり、光反射膜３１には、光反射部材３０の長尺方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（例えば垂直な方向：Ｙ軸方向）に凹部と凸部とが繰り返される凹凸構造が形成されている（後述する図５Ｃ参照）。これにより、光反射膜３１は、光反射膜３１に入射した入射光を太陽電池セル１０の方向（Ｙ軸方向）へ反射する。

太陽電池セル１０の裏面と光反射膜３１との間には絶縁部材３２が設けられている。絶縁部材３２は、光反射膜３１よりも太陽電池モジュール１の主受光面側に存在する。したがって、絶縁部材３２は透光性を有し、絶縁部材３２の材料は、太陽電池モジュール１の主受光面から入射した光を光反射膜３１の当該主受光面側の面で反射させるために、透明材料等の透光性材料によって構成されている。

絶縁部材３２の具体的な材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はアクリル等であり、本実施の形態において、絶縁部材３２は、透明なＰＥＴシートである。

絶縁部材３２には凹凸３０ａが形成されている。凹凸３０ａは、例えば、凹部（谷部）と凸部（山部）との間の高さが５μｍ以上１００μｍ以下であり、隣り合う凸部の間隔（ピッチ）が２０μｍ以上４００μｍ以下である。本実施の形態では、凹部と凸部との間の高さが１２μｍであり、隣り合う凸部の間隔（ピッチ）が４０μｍである。

また、本実施の形態において、光反射部材３０は、絶縁部材３２の太陽電池セル１０側に形成された接着部材３３によって太陽電池セル１０に接着されている。接着部材３３は、絶縁部材３２と太陽電池セル１０との間に設けられており、絶縁部材３２と太陽電池セル１０とを接着する。なお、接着部材３３は、絶縁部材３２の表面全面に設けられている。接着部材３３は、例えば、ＥＶＡからなる感熱接着剤または感圧接着剤であり、透光性材料である。これにより、加熱圧着によって光反射部材３０を太陽電池セル１０に接着固定できる。なお、本実施の形態では、絶縁部材３２および光反射膜３１を光反射部材３０としたが、絶縁部材３２および光反射膜３１に接着部材３３を加えたものを光反射部材３０としてもよい。つまり、光反射部材３０は、光反射膜３１、絶縁部材３２および接着部材３３との３層構造であってもよい。

太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間に入射した光は、光反射部材３０の表面で反射する。この反射光は、表面保護部材４０と太陽電池モジュール１の外部空間との界面で再び反射され、太陽電池セル１０上に照射される。よって、太陽電池モジュール１全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。なお、この反射光については、後述する図５から図５Ｃで詳細に説明する。

なお、光反射部材３０は、太陽電池セル１０の裏面に配置されなくてもよい。

図４Ｂは、実施の形態の変形例に係る太陽電池モジュール１の断面図（光反射部材３０周辺の拡大断面図）である。図４Ｂに示されるように、太陽電池セル１０の表面側に、光反射部材３０が配置されてもよい。

なお、光反射部材３０が太陽電池セル１０の表面側に配置されると、光反射部材３０と太陽電池セル１０との重なり部分において太陽電池セル１０の有効領域（発電領域）が光反射部材３０で遮光されて遮光ロスが発生する場合がある。これに対して、光反射部材３０が太陽電池セル１０の裏面側に配置された場合の方が、遮光ロスを軽減することが可能となる。

［１−４．表面保護部材、裏面保護部材］
表面保護部材４０は、太陽電池モジュール１の表側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール１の内部（太陽電池セル１０等）を、風雨や外部衝撃等の外部環境から保護する。図２に示されるように、表面保護部材４０は、太陽電池セル１０の表面側に配設されており、太陽電池セル１０の表面側の受光面を保護している。

表面保護部材４０は、太陽電池セル１０において光電変換に利用される波長帯域の光を透過する透光性部材によって構成されている。表面保護部材４０は、例えば、透明ガラス材料からなるガラス基板（透明ガラス基板）、又は、フィルム状や板状の透光性および遮水性を有する硬質の樹脂材料からなる樹脂基板である。

一方、裏面保護部材５０は、太陽電池モジュール１の裏側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール１の内部を外部環境から保護する。図２に示すように、裏面保護部材５０は、太陽電池セル１０の裏面側に配設されており、太陽電池セル１０の裏面側の受光面を保護している。

裏面保護部材５０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂材料からなるフィルム状や板状の樹脂シートである。

太陽電池モジュール１が片面受光方式である場合には、裏面保護部材５０は、不透光の板体又はフィルムとしてもよい。なお、裏面保護部材５０は、不透光部材に限るものではなく、ガラス材料からなるガラスシート又はガラス基板等の透光部材であってもよい。

［１−５．充填部材］
表面保護部材４０および裏面保護部材５０の間には充填部材６０が充填されている。表面保護部材４０および裏面保護部材５０と太陽電池セル１０とは、この充填部材６０によって接着されて固定されている。本実施の形態において、充填部材６０は、表面保護部材４０と裏面保護部材５０との間を埋めるように充填されている。

図４Ａに示されるように、充填部材６０は、表面充填部材６１と裏面充填部材６２とによって構成されている。表面充填部材６１および裏面充填部材６２の各々は、マトリクス状に配置された複数の太陽電池セル１０を覆っている。

複数の太陽電池セル１０は、例えばシート状の表面充填部材６１と裏面充填部材６２とで挟み込まれた状態でラミネート処理を行うことで充填部材６０によって全体が覆われる。

具体的には、複数の太陽電池セル１０を第１の配線材２０で連結してストリング１０Ｓを形成し光反射部材３０を配置した後、表面保護部材４０、表面充填部材６１、複数本のストリング１０Ｓの順に積層する。次に、複数本のストリング１０Ｓの上に裏面充填部材６２、裏面保護部材５０の順に配置する。そして、上述した順番で積層されることで準備された積層体を真空中において例えば１００℃以上の温度で熱圧着を行う。この熱圧着によって、表面充填部材６１および裏面充填部材６２が加熱されて溶融し、太陽電池セル１０を封止する充填部材６０となる。

ラミネート処理前の表面充填部材６１は、例えばＥＶＡ又はポリオレフィン等の樹脂材料によって構成された樹脂シートであり、複数の太陽電池セル１０と表面保護部材４０との間に配置される。表面充填部材６１は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル１０と表面保護部材４０との間の隙間を埋めるように充填される。

表面充填部材６１は、透光性材料によって構成されている。本実施の形態では、ラミネート処理前の表面充填部材６１として、ＥＶＡからなる透明樹脂シートを用いている。

ラミネート処理前の裏面充填部材６２は、例えばＥＶＡ又はポリオレフィン等の樹脂材料によって構成された樹脂シートであり、複数の太陽電池セル１０と裏面保護部材５０との間に配置される。裏面充填部材６２は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル１０と裏面保護部材５０との間の隙間を埋めるように充填される。

本実施の形態における太陽電池モジュール１が片面受光方式である場合には、裏面充填部材６２は、透光性を有していなくてもよく、例えば白色であることが好ましい。これにより、裏面充填部材６２は光を反射させることができ、裏面充填部材６２に入射した光によっても光電変換効率を向上させることができる。

［１−６．フレーム］
フレーム７０は、太陽電池モジュール１の周縁端部を覆う外枠である。フレーム７０は、例えば、アルミ製のアルミフレーム（アルミ枠）である。図１に示されるように、フレーム７０は、４本用いられており、それぞれ太陽電池モジュール１の４辺の各々に装着されている。フレーム７０は、例えば、接着剤によって太陽電池モジュール１の各辺に固着されている。

なお、図示しないが、太陽電池モジュール１には、太陽電池セル１０で発電された電力を取り出すための端子ボックスが設けられている。端子ボックスは、例えば裏面保護部材５０に固定されている。端子ボックスには、バイパスダイオードなどの複数の回路部品が内蔵されている。

［２．太陽電池モジュール内での反射光］
次に、光反射部材３０で反射した太陽電池モジュール１内での反射光について図５Ａから図６を用いて説明する。

図５Ａは、太陽電池モジュール１内での反射光の水平到達距離を説明する概略平面図である。図５Ａは、図３のＸで囲んだ破線の領域を示す図である。なお、図５Ａでは、表面集電極１１の図示を省略している。以降の図でも、表面集電極１１の図示を省略している。図５Ｂは、太陽電池モジュール１内での反射光の水平到達距離を説明する概略断面図である。図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線における概略断面図である。図５Ｃは、光反射膜３１の拡大断面図である。

図５Ａおよび図５Ｂにおいて、光反射部材３０上の第１地点Ｐ１に入射（垂直入射）した光（太陽光）が第１地点Ｐ１で反射し、当該反射した光がさらに表面保護部材４０で反射して太陽電池セル１０の表面を含む水平面に到達した場合の、第１地点Ｐ１からの水平到達距離をＬとする。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、破線の矢印は、第１地点Ｐ１で反射した光を示す。なお、以降の図でも破線の矢印は、第１地点Ｐ１で反射した光を示す。図５Ｃに示されるように、光反射膜３１には凹凸構造が形成されているため、光反射膜３１に入射した入射光を太陽電池セル１０の方向（Ｙ軸方向）へ反射する。なお、図５Ａ〜図５Ｃでは、第１地点Ｐ１に入射した光がＹ軸方向の右側のみに反射する様子を破線の矢印で示しているが、光反射膜３１の凸部３１ａの形状に応じて、Ｙ軸方向の左側に反射する場合もある。

このとき、光反射膜３１の凸部３１ａの頂角をφ（ｄｅｇ）とし、表面保護部材４０と太陽電池モジュール１の外部空間との界面から第１地点Ｐ１までの距離をｄとした場合、水平到達距離Ｌは、以下の式１で表される。

このとき、頂角φは、１１５度以上１２５度以下であることが好ましい。

なお、光反射部材３０には太陽光が垂直方向からだけでなくその他の方向からも入射するが、水平到達距離Ｌは光反射部材３０に垂直入射して反射した光の水平到達距離を示している。これは、垂直入射した光は、全時間帯において入射する光の平均的な光であるためである。

次に、太陽光が図６に示されるように光反射部材３０の頂点（端部）に垂直入射した場合について説明する。

図６は、光反射部材３０の頂点で反射した光が太陽電池セル１０に到達しないことを説明する説明図である。

図６には、２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂの平面視において略八角形の太陽電池セル１０の長辺のうちの２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間を介して互いに対向する第１の長辺１３が示されている。また、略八角形の太陽電池セル１０の短辺のうちの第１の長辺１３と一端において繋がる第１の短辺１７が示されている。また、第１の長辺１３と第１の短辺１７との交点１４が示されている。さらに、光反射部材３０の交点１４からのＸ軸方向へのはみ出し量ａが示されている。

太陽電池セル１０は面取りされた形状を有し、太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間は、太陽電池セル１０のコーナー付近で大きくなっていくため、光反射部材３０の例えば太陽電池セル１０Ａ側の頂点（第１地点Ｐ１）は、太陽電池セル１０Ｂから最も離れた位置となる。したがって、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０Ｂに到達した場合、コーナー付近の光反射部材３０のその他の領域で反射した光も太陽電池セル１０Ｂに到達することになる。

一方、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０Ｂに到達しない場合、光反射部材３０のはみ出し量ａが大きすぎて、第１地点Ｐ１から太陽電池セル１０Ｂまでの距離が大きくなっている。つまり、光反射部材３０のはみ出し量ａが大きすぎて、第１地点Ｐ１周辺の領域が光電変換効率の向上に寄与しない無駄な領域になっている。図６には、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０Ｂに到達しない状態が示されている。図６に示されるように、水平到達距離Ｌは、第１地点Ｐ１と太陽電池セル１０Ｂのコーナーとの間の距離より短くなっており、第１地点Ｐ１で反射した光は太陽電池セル１０Ｂに到達していない。

このように、はみ出し量ａが大きすぎると、光電変換効率の向上に寄与しない領域が増えるため、太陽電池モジュール１の製造コストの増加を抑制しながら光電変換効率を向上させるように、はみ出し量ａを設定することが好ましい。

そこで、光反射部材３０の頂点で反射した光が太陽電池セル１０に到達するときの最大のはみ出し量ａについて図７を用いて説明する。

［３．光反射部材のはみ出し量］
図７は、光反射部材３０の頂点で反射した光が太陽電池セル１０に到達することを説明する説明図である。

図７には、２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間の幅Ｗ（第１の長辺１３間の隙間）、光反射部材３０の幅Ｔ、一端が第１の長辺１３と繋がっている第１の短辺１７の他端に繋がる第２の長辺１５、第２の長辺１５と第１の短辺１７との交点１６および、光反射部材３０の頂点を通りＹ軸に平行な直線と第１の短辺１７との交点１８が示されている。第１の短辺１７の第１の長辺１３側の一端が交点１４であり、第１の短辺１７の第２の長辺１５側の他端が交点１６である。また、図７には、第２の長辺１５と第１の短辺１７との交点１６における外角θが示されている。太陽電池セル１０は、略八角形の形状を構成する４つの長辺の長さが等しく、４つの短辺の長さが等しいため、外角θは例えば４５度である。

図７において、光反射部材３０のはみ出し量ａは、交点１４と光反射部材３０のＸ軸方向の端部となる辺との最短距離で示される。本実施の形態において、光反射部材３０は、光反射膜３１の凹凸構造で反射した光が太陽電池セル１０へ到達するように、交点１４から長尺方向へはみ出して配置される。このとき、光反射部材３０の交点１４からのはみ出し量ａは、隙間の幅Ｗと、光反射部材３０の幅Ｔと、外角θと、光反射部材３０に入射した光が太陽電池セル１０を含む水平面に到達できる距離である水平到達距離Ｌと、に基づいて定められる。

より具体的には、水平到達距離Ｌよりも光反射部材３０の太陽電池セル１０Ａ側の頂点（第１地点Ｐ１）から第１の短辺１７までのＹ軸方向の距離が小さい場合、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０に到達する。図７に示されるように、光反射部材３０が太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂに均等に重複するように配置されていることを前提として、第１地点Ｐ１から太陽電池セル１０Ａの第１の長辺１３までのＹ軸方向の距離は、（Ｔ−Ｗ）／２となる。また、太陽電池セル１０Ｂの第１の長辺１３から交点１８までのＹ軸方向の距離は、ａ／ｔａｎθとなる。つまり、第１地点Ｐ１から第１の短辺１７までのＹ軸方向の距離（Ｔ−Ｗ）／２＋Ｗ＋ａ／ｔａｎθが水平到達距離Ｌよりも小さくなればよい。これをまとめると、水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２以上のとき、はみ出し量ａは、幅Ｗと幅Ｔとに基づいて定められ、以下の式２で表される。この条件は、水平到達距離Ｌが大きく、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０に到達しやすい状況である。

また、水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２未満のとき、はみ出し量ａは、幅Ｗと幅Ｔとに基づいて定められ、以下の式３で表される。この条件は、水平到達距離Ｌが小さく、式２の条件に比べて、第１地点Ｐ１で反射した光が太陽電池セル１０に到達にくい状況である。

また、光反射部材３０の幅Ｔは隙間の幅Ｗよりも大きく、太陽電池セル１０のコーナーの面取りされた形状により広がった太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間よりも小さいとする。

このように、上式２及び上式３に基づいてはみ出し量ａを定めることで、光電変換効率の向上に寄与しない領域が発生しない程度にはみ出し量ａを大きくすることができる。言い換えると、式２及び式３に基づいてはみ出し量ａが決められた光反射部材３０は、太陽電池セル１０に到達する反射光の量の少ない領域に配置されることを避け、太陽電池セル１０に到達する反射光の量の多い領域に配置されることとなり、製造コストの増大を抑制しながら光電変換効率の向上できる。

なお、光反射部材３０の幅Ｔが大きく、光反射部材３０の頂点が辺１７に重畳する場合にも、太陽電池セル１０Ａのコーナーと太陽電池セル１０Ｂのコーナーとの隙間２ａ／ｔａｎθ＋Ｗが水平到達距離Ｌよりも小さくなればよい。これをまとめると、この場合におけるはみ出し量ａは、上記の式３で表される。

ただし、光反射部材３０の幅Ｔを上記コーナーの隙間よりも大きくすることは、光電変換効率の向上に寄与しない領域を増やすことになるため、光反射部材３０の幅Ｔを当該隙間よりも小さくすることが好ましい。

［４．効果等］
本実施の形態に係る太陽電池モジュール１は、隙間をあけて隣り合う２つの太陽電池セル１０と、２つの太陽電池セル１０に跨って配置され、光反射膜３１と絶縁部材３２とを有する長尺状の光反射部材３０とを備える。また、太陽電池モジュール１は、２つの太陽電池セル１０および光反射部材３０の表面を覆うように配置された表面保護部材４０と、２つの太陽電池セル１０および光反射部材３０と表面保護部材４０との間に配置された表面充填部材６１とを備える。２つの太陽電池セル１０は、２つの太陽電池セル１０を平面視したときに、それぞれ、コーナーが面取りされた形状であって、直線状の長辺と直線状または非直線状の短辺とが交互に繋がった略八角形の形状を有する。光反射膜３１は、光反射部材３０の長尺方向と交差する方向に凹部と凸部３１ａとが繰り返される凹凸構造が形成される。光反射部材３０は、光反射膜３１の凹凸構造で反射した光が太陽電池セル１０へ到達するように、２つの太陽電池セル１０の平面視において、略八角形の形状を構成する長辺のうちの２つの太陽電池セル１０間の隙間を介して互いに対向する第１の長辺１３と、略八角形の形状を構成する短辺のうちの第１の長辺１３と一端において繋がる第１の短辺１７との交点１４から長尺方向へはみ出して配置される。光反射部材３０の交点１４からのはみ出し量は、２つの太陽電池セル１０間の隙間の幅と、光反射部材３０の幅と、２つの太陽電池セル１０の平面視において、第１の短辺１７の他端に繋がる第２の長辺１５と第１の短辺１７との交点１６における外角と、光反射部材３０の第１地点Ｐ１に入射した光が第１地点Ｐ１で反射し、当該反射した光がさらに表面保護部材４０で反射して太陽電池セル１０を含む水平面に到達した場合の第１地点Ｐ１からの水平到達距離と、に基づいて定められる。

これにより、コーナーが面取りされた略八角形の形状を有する２つの太陽電池セル１０に跨って配置される光反射部材３０の長尺方向の端部において反射する光が太陽電池セル１０まで到達するときの最大の光反射部材３０のはみ出し量が定められる。具体的には、光反射部材３０のはみ出し量は、２つの太陽電池セル１０間の隙間の幅、光反射部材３０の幅、太陽電池セル１０の面取りされたコーナーの形状、光反射部材３０で反射した光の水平到達距離に基づいて定められる。したがって、光反射部材３０を短くし過ぎると光電変換効率が悪くなり、長くし過ぎると反射光が太陽電池セル１０に到達しない無駄な領域が増え製造コスト（材料費）が掛かるが、これらのパラメータに基づいて光電変換効率の向上に寄与しない領域が発生しない程度のはみ出し量が定められる。よって、光電変換効率を向上でき、かつ、製造コストの増大を抑制できる。

また、はみ出し量をａとし、隙間の幅をＷとし、光反射部材３０の幅をＴとし、外角をθとし、水平到達距離をＬとし、凸部３１ａの頂角をφとし、表面保護部材４０と太陽電池モジュール１の外部空間との界面から第１地点Ｐ１までの距離をｄとした場合、水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２以上のとき、はみ出し量ａは、上式１および２に基づいて定められる。

これにより、隙間の幅Ｗ、光反射部材３０の幅Ｔ、鋭角θ、水平到達距離Ｌがわかれば、容易にはみ出し量ａを定めることができるため、容易に光電変換効率を向上でき、かつ、製造コストの増大を抑制できる。

また、光反射部材３０は、２つの太陽電池セル１０の裏面に跨って配置され、光反射部材３０の幅Ｔは、隙間の幅Ｗよりも大きい。

これにより、光反射部材３０が太陽電池セル１０の表面側に配置されたときには、光反射部材３０と太陽電池セル１０との重複部分において太陽電池セル１０の有効領域（発電領域）が光反射部材３０で遮光されて遮光ロスが発生する場合がある。これに対して、光反射部材３０が太陽電池セル１０の裏面側に配置された場合、遮光ロスを軽減することが可能となる。

また、絶縁部材３２は、太陽電池セル１０の裏面と光反射膜３１との間に設けられ、透光性を有する。

これにより、太陽電池セル１０の表面側から入射した光を光反射膜３１の当該表面側の面で反射させることができる。

また、水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２未満のとき、はみ出し量ａは、上式３に基づいて定められる。

これにより、隙間の幅Ｗ、光反射部材３０の幅Ｔ、鋭角θ、水平到達距離Ｌがわかれば、容易にはみ出し量ａを定めることができるため、容易に光電変換効率を向上でき、かつ、製造コストの増大を抑制できる。

また、頂角φは、１１５度以上１２５度以下である。

これにより、２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間の隙間に入射した光を、効率よく太陽電池セル１０上に導くことができる。よって、太陽電池モジュール１全体の光電変換効率を向上させることが可能となる。

また、さらに、２つの太陽電池セル１０および光反射部材３０の裏面側に配置された裏面充填部材６２を備え、裏面充填部材６２は、白色である。

これにより、裏面充填部材６２は光を反射させることができ、裏面充填部材６２に入射した光によっても光電変換効率を向上させることができる。

以上のように、太陽電池モジュール１に入射する太陽光は、時間が経過するにつれて変化するため、常に太陽電池モジュール１に対して垂直に入射されない。したがって、２つの太陽電池セル１０間の隙間が光反射部材３０ですべて覆われるほうが太陽電池モジュール１の出力を向上させることができる。光反射部材３０は太陽電池セル１０間に入射した光を両側の太陽電池セル１０に導くが、太陽電池セル１０のコーナー付近における光反射部材３０で反射した光は、コーナー付近では光反射部材３０と太陽電池セル１０との距離が大きくなっているため、太陽電池セル１０へ到達できない確率が高くなる。つまり、２つの太陽電池セル１０間の隙間の全てを覆った光反射部材３０には、出力向上への影響の大きい領域と、出力向上の影響の小さい領域とが生じてしまう。本実施の形態によれば、光反射部材３０から光電変換効率を向上させない無駄な領域を減らすことで製造コストの増加を抑制しながら光電変換効率を向上させることができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る太陽電池モジュール１について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態において、太陽電池セル１０は、直線状の短辺を有したが、これに限らない。例えば、太陽電池セル１０は、非直線状の短辺を有してもよく、例えば曲線状の短辺を有してもよい。太陽電池セル１０が、曲線状の短辺を有する場合には、第１の短辺１７は、太陽電池セル１０のコーナーにおける円弧の外径に対応する弦とみなす。

また、例えば、上記の実施の形態において、光反射部材３０は、全てのストリング１０Ｓにおける隙間に設けられていたが、一部の隙間のみに設けられていてもよい。つまり、光反射部材３０は、少なくとも２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂに設けられればよく、光反射部材３０が設けられていない太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂ間が存在していてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態において、光反射部材３０は、隣り合うストリング１０Ｓを構成する２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂに跨って配置されたが、これに限らない。例えば、光反射部材３０は、１つのストリング１０Ｓを構成する２つの太陽電池セル１０Ａ、又は、１つのストリング１０Ｓを構成する２つの太陽電池セル１０Ｂに跨って配置されてもよい。

また、例えば、上記の実施の形態において、光反射膜３１は、絶縁部材３２の全面に形成されていたが、これに限らない。例えば、光反射膜３１は、隣り合う２つの太陽電池セル１０Ａおよび１０Ｂの間の一部分が切断されていてもよい。これにより、光反射膜３１が太陽電池セル１０に接触してしまったとしても、導電性の光反射膜３１を通して隣り合う太陽電池セル１０間にリーク電流が発生することを抑制できる。

また、例えば、上記の実施の形態において、接着部材３３の内部に複数の空隙が存在していてもよい。この空隙は、例えば、気泡等の空気層である。

光反射部材３０を太陽電池セル１０に加熱圧着する際、ＰＥＴ層である絶縁部材３２の熱収縮によって光反射部材３０が反ってしまい、太陽電池セル１０が割れたり光反射部材３０による所望の反射特性が得られなかったりするおそれがある。つまり、絶縁部材３２の熱収縮による応力が太陽電池セル１０にそのまま伝わって太陽電池セル１０が割れるおそれがある。

そこで、光反射部材３０と太陽電池セル１０との接着層となる接着部材３３の内部に、複数の空隙を内在させておくとよい。これにより、絶縁部材３２の熱収縮による応力を緩和することができる。つまり、絶縁部材３２の熱収縮による応力が空隙を埋めるのに費やされるので、太陽電池セル１０に伝わる応力を緩和することができる。この結果、光反射部材３０の反りを抑制できる。したがって、太陽電池セル１０の割れ等を抑制できるので、太陽電池モジュール１の生産性および信頼性が向上する。

また、例えば、上記の実施の形態において、太陽電池セル１０の半導体基板はｎ型半導体基板としたが、半導体基板は、ｐ型半導体基板であってもよい。

また、例えば、上記の実施の形態において、太陽電池モジュールは、表面保護部材４０のみを受光面とする片面受光方式でもよく、また、表面保護部材４０および裏面保護部材５０の両方を受光面とする両面受光方式であってもよい。

また、例えば、上記の各実施の形態において、太陽電池セル１０の光電変換部の半導体材料は、シリコンであったが、これに限るものではない。太陽電池セル１０の光電変換部の半導体材料としては、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウムリン（ＩｎＰ）等を用いてもよい。

なお、その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 太陽電池モジュール
１０、１０Ａ、１０Ｂ 太陽電池セル
１３ 第１の長辺
１４、１６、１８ 交点
１５ 第２の長辺
１７ 第１の短辺
３０ 光反射部材
３１ 光反射膜
３１ａ 凸部
３２ 絶縁部材
４０ 表面保護部材
６１ 表面充填部材
６２ 裏面充填部材

Claims (6)

1. 隙間をあけて隣り合う２つの太陽電池セルと、
   前記２つの太陽電池セルに跨って配置され、光反射膜と絶縁部材とを有する長尺状の光反射部材と、
   前記２つの太陽電池セルおよび前記光反射部材の表面を覆うように配置された表面保護部材と、
   前記２つの太陽電池セルおよび前記光反射部材と前記表面保護部材との間に配置された表面充填部材と、を備える太陽電池モジュールであって、
   前記２つの太陽電池セルは、前記２つの太陽電池セルを平面視したときに、それぞれ、コーナーが面取りされた形状であって、直線状の長辺と、直線状または非直線状の短辺とが交互に繋がった略八角形の形状を有し、
   前記光反射膜は、前記光反射部材の長尺方向と交差する方向に凹部と凸部とが繰り返される凹凸構造が形成され、
   前記光反射部材は、前記光反射膜の前記凹凸構造で反射した光が前記太陽電池セルへ到達するように、前記平面視において、前記長辺のうちの前記隙間を介して互いに対向する第１の長辺と、前記短辺のうちの前記第１の長辺と一端において繋がる第１の短辺との交点から前記長尺方向へはみ出して配置され、
   前記光反射部材の前記交点からのはみ出し量は、前記隙間の幅と、前記光反射部材の幅と、前記平面視において、前記第１の短辺の他端に繋がる第２の長辺と前記第１の短辺との交点における外角と、前記光反射部材の第１地点に入射した光が前記第１地点で反射し、当該反射した光がさらに前記表面保護部材で反射して前記太陽電池セルを含む水平面に到達した場合の前記第１地点からの水平到達距離と、に基づいて定められ、
   前記はみ出し量をａとし、前記隙間の幅をＷとし、前記光反射部材の幅をＴとし、前記外角をθとし、前記水平到達距離をＬとし、前記凸部の頂角をφとし、前記表面保護部材と前記太陽電池モジュールの外部空間との界面から前記第１地点までの距離をｄとした場合、
   前記水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２以上のとき、前記はみ出し量ａは、以下の式に基づいて定められる
   

   

   

   太陽電池モジュール。
2. 前記光反射部材は、前記２つの太陽電池セルの裏面に跨って配置され、
   前記光反射部材の幅Ｔは、前記隙間の幅Ｗよりも大きい
   請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記絶縁部材は、前記太陽電池セルの裏面と前記光反射膜との間に設けられ、透光性を有する
   請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記水平到達距離Ｌが（Ｔ＋Ｗ）／２未満のとき、前記はみ出し量ａは、以下の式に基づいて定められる
   

   

   請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記頂角φは、１１５度以上１２５度以下である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. さらに、前記２つの太陽電池セルおよび前記光反射部材の裏面側に配置された裏面充填部材を備え、
   前記裏面充填部材は、白色である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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