JP7377692B2

JP7377692B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP7377692B2
Application number: JP2019223991A
Authority: JP
Inventors: 崇口山
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2023-11-10
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: JP2021093469A

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では、複数の太陽電池セルが、２次元状に配置され、インターコネクタ等の配線部材によって電気的に直列または並列に接続される。このような太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルの両主面を保護する一対の保護部材と、一対の保護部材の間において複数の太陽電池セルおよび配線部材を封止する封止材とを備える（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／０１４９６５号

このような太陽電池モジュールでは、外部からの応力に対する耐性を得るために、封止材の材料として比較的に柔らかい材料が用いられる。しかし、外部からの応力により、封止材が過度にずれると、封止材によって封止された配線部材が太陽電池セルから剥離したり、ずれたりしてしまうことがある。

本発明は、配線部材の剥離またはずれを抑制する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルを接続する配線部材と、前記複数の太陽電池セルの主面を保護する保護部材と、前記保護部材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記複数の太陽電池セルおよび前記配線部材を封止する封止材とを備える。前記封止材は、損失正接が異なり、前記複数の太陽電池セルの前記主面に沿う方向に交互に設けられた第１封止材と第２封止材を有する。前記第１封止材の損失正接は、前記第２封止材の損失正接よりも小さい。

本発明によれば、太陽電池モジュールにおいて、配線部材の剥離またはずれを抑制することができる。

第１実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図である。図１に示す第１実施形態に係る太陽電池モジュールのII-II線断面図である。第２実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図である。図３に示す第２実施形態に係る太陽電池モジュールのIV-IV線断面図である。第３実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図である。図５に示す第３実施形態に係る太陽電池モジュールのVI-VI線断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図であり、図２は、図１に示す第１実施形態に係る太陽電池モジュールのII-II線断面図である。図１では、後述する裏側保護部材４が省略されている。また、図１および図２、並びに後述する図面には、ＸＹ直交座標系が示されている。ＸＹ平面は太陽電池モジュールの受光面および裏面に沿う面である。

図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１と、受光側保護部材３と、裏側保護部材４と、受光側封止材５と、裏側封止材６と、配線部材８とを備える。

太陽電池セル１は、裏面電極型（裏面接合型、バックコンタクト型とも称される）の太陽電池セルである。複数の太陽電池セル１は、Ｘ方向およびＹ方向に２次元状に配列されている。隣り合う太陽電池セル１は、配線部材８を介して接続されている。

配線部材８としては、タブ等の公知のインターコネクタが用いられる。例えば、配線部材８としては、低融点金属またははんだを被覆した銅芯材からなるリボン線、低融点金属粒子または金属微粒子を内包した熱硬化性樹脂フィルムで形成された導電性フィルム、或いは複数本の導電性の素線を編んだ編物または織った織物により形成された部材（例えば、特開２０１６－２１９７９９号公報または特開２０１４－３１６１号公報参照）等が挙げられる。

配線部材８と太陽電池セル１の電極部とは、導電性接着部材を介して接続される。導電性接着部材としては、低融点金属粒子または金属微粒子を内包した熱硬化性樹脂フィルムで形成された導電性フィルム、低融点金属微粒子若しくは金属微粒子とバインダーとで形成された導電性接着剤、または、はんだ粒子を含有するはんだペースト等が用いられる。

太陽電池セル１および配線部材８は、受光側保護部材３と裏側保護部材４とによって挟み込まれている。受光側保護部材３と裏側保護部材４との間には、液体状または固体状の封止材（受光側封止材５および裏側封止材６）が充填されており、これにより、太陽電池セル１は封止される。

受光側保護部材３は、受光側封止材５を介して、太陽電池セル１の受光面を覆って、その太陽電池セル１を保護する。受光側保護部材３の形状としては、特に限定されるものではないが、面状の受光面を間接的に覆う点から、板状またはシート状が好ましい。

受光側保護部材３の材料としては、特に限定されるものではないが、光を透過する特性（透光性）を有しつつも紫外光に耐性の有る材料が好ましく、例えば、ガラス、または、アクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂等の透明樹脂が挙げられる。また、受光側保護部材３の表面は、凹凸状に加工されていても構わないし、反射防止コーティング層で被覆されていても構わない。これらのようになっていると、受光側保護部材３は、受けた光を反射させ難くして、より多くの光を太陽電池セル１に導けるためである。

裏側保護部材４は、裏側封止材６を介して、太陽電池セル１の裏面を覆って、その太陽電池ストリング２を保護する。裏側保護部材４の形状としては、特に限定されるものではないが、受光側保護部材３同様に、面状の裏面を間接的に覆う点から、板状またはシート状が好ましい。

裏側保護部材４の材料としては、特に限定されるものではないが、水等の浸入を防止する（遮水性の高い）材料が好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系樹脂、含フッ素樹脂、若しくは含シリコーン樹脂等の樹脂フィルム、またはガラス、ポリカーボネート、アクリル等の透光性を有する板状の樹脂部材と、アルミニウム箔等の金属箔との積層体が挙げられる。

受光側封止材５および裏側封止材６は、太陽電池セル１および配線部材８を封止して保護する。受光側封止材５は、太陽電池セル１の受光側の面と受光側保護部材３との間に介在する。裏側封止材６は、太陽電池セル１の裏側の面と裏側保護部材４との間に介在する。受光側封止材５および裏側封止材６の形状としては、特に限定されるものではなく、例えばシート状が挙げられる。シート状であれば、面状の太陽電池セル１の表面および裏面を被覆しやすいためである。

受光側封止材５および裏側封止材６の材料としては、特に限定されるものではないが、光を透過する特性（透光性）を有すると好ましい。また、受光側封止材５および裏側封止材６の材料は、太陽電池セル１と受光側保護部材３と裏側保護部材４とを接着させる接着性を有すると好ましい。このような材料としては、例えば、共重合系ポリオレフィン、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、またはアイオノマー等の透光性樹脂が挙げられる。

ここで、一般に、太陽電池モジュールでは、外部からの応力（例えば、熱衝撃、または車両等に搭載される場合には振動）に対する耐性を得るために、封止材の材料として比較的に柔らかい材料が用いられる。しかし、外部からの応力により、封止材が過度にずれると、封止材によって封止された配線部材が太陽電池セルから剥離したり、ずれたりしてしまうことがある。

特に、ヘテロ接合型の太陽電池セルでは、プロセス温度に制限があり（例えば２００度以下）、配線部材を高温で強固に接着することができないため、外部からの応力による配線部材の剥離またはずれが生じ易いことが予想される。

この点に関し、本願発明者は、封止材の硬さを部分的に異ならせることを考案する。

具体的には、裏側封止材６は、第１封止材６ａと第２封止材６ｂとを有する。第１封止材６ａは、配線部材８に接して配線部材８を被覆しており、第２封止材６ｂは、第１封止材６ａの間に配置される。これにより、第１封止材６ａと第２封止材６ｂとは、太陽電池セル１の主面に沿うＹ方向に交互に設けられている。

第１封止材６ａの損失正接（tanδ）と第２封止材６ｂの損失正接（tanδ）とは異なる。具体的には、第１封止材６ａの損失正接は、第２封止材６ｂの損失正接よりも小さい。ここで、損失正接（tanδ）が大きいほど、すなわち粘弾性（動的粘弾性）が大きいほど、その材料は柔らかい。これにより、第２封止材６ｂは比較的に柔らかいのに対して、第１封止材６ａは比較的に硬い。

上述したように、第１封止材６ａおよび第２封止材６ｂは、共重合系ポリオレフィン、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、またはアイオノマーのうちの異なるいずれか１つを材料として含む。これらの材料の損失正接（tanδ）の大きさは以下のとおりである。
共重合系ポリオレフィン＜ポリオレフィン＜熱可塑性エラストマー＜アイオノマー

以上説明したように、第１実施形態の太陽電池モジュール１００によれば、配線部材８に接する第１封止材６ａは、損失正接が比較的に小さい、すなわち比較的に硬い。これにより、外部からの応力による封止材６自身の過度のずれを抑制することができ、封止材６のずれに起因する配線部材８の剥離またはずれ（短絡）を抑制することができる。

また、配線部材８に接しない第２封止材６ｂは損失正接が比較的に大きい、すなわち比較的に柔らかい。これにより、外部からの応力を吸収でき、外部からの応力に対する耐性を得ることができる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図であり、図４は、図３に示す第２実施形態に係る太陽電池モジュールのIV-IV線断面図である。第２実施形態では、第１封止材６ａと第２封止材６ｂとの配置関係が第１実施形態と逆である。すなわち、損失正接（tanδ）が比較的に大きい（すなわち比較的に柔らかい）第２封止材６ｂが、配線部材８と接して配線部材８を被覆しており、損失正接（tanδ）が比較的に小さい（すなわち比較的に硬い）第１封止材６ａが、第２封止材６ｂの間に配置される。

この第２実施形態の太陽電池モジュール１００によれば、配線部材８に接する第２封止材６ｂに隣接する第１封止材６ａが、損失正接が比較的に小さい、すなわち比較的に硬いので、隣接する第１封止材６ａにより配線部材８に接する第２封止材６ｂが支持されている。これにより、外部からの応力による封止材６自身の過度のずれを抑制することができ、封止材６のずれに起因する配線部材８の剥離またはずれ（短絡）を抑制することができる。

また、第２封止材６ｂは損失正接が比較的に大きい、すなわち比較的に柔らかい。これにより、外部からの応力を吸収でき、外部からの応力に対する耐性を得ることができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る太陽電池モジュールを裏面側からみた図であり、図６は、図５に示す第３実施形態に係る太陽電池モジュールのVI-VI線断面図である。第３実施形態では、第１封止材６ａと第２封止材６ｂとの両方が、配線部材８に接して配線部材８を被覆している。

この第３実施形態の太陽電池モジュール１００でも、上述した第１実施形態の太陽電池モジュール１００および／または第２実施形態の太陽電池モジュール１００と同様の利点を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、裏面電極型の太陽電池セル１と、太陽電池セル１の裏面側に設けられた配線部材８とを備える太陽電池モジュール１００において、裏側封止材６を第１封止材６ａと第２封止材６ｂとで構成する形態を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、両面電極型の太陽電池セルと、太陽電池セルの受光面側および裏面側に設けられた配線部材とを備える太陽電池モジュールにも適用可能である。この場合、裏側封止材のみならず受光側封止材も第１封止材と第２封止材とで構成する形態とすればよい。

また、本発明の特徴は、複数の太陽電池セルをシングリング方式を用いて接続する太陽電池モジュールにも適用可能である。シングリング方式とは、太陽電池セルの端部の一部が重なり合うことにより、太陽電池セルが直列に接続される方式である。具体的には、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電池セルにおける一方端部が、他方の太陽電池セルの他方端部の下に重なる。

このように、瓦を屋根に葺いたように、複数の太陽電池セルが一様にある方向にそろって傾く堆積構造となることから、このようにして太陽電池セルを電気的に接続する方式を、シングリング方式と称する。また、ひも状につながった複数の太陽電池セルを、太陽電池ストリングと称する。

複数の太陽電池セルをシングリング方式を用いて接続する形態でも、配線部材が用いられることがある。この場合、裏側封止材および／または受光側封止材を第１封止材と第２封止材とで構成する形態とすればよい。

１太陽電池セル
３受光側保護部材
４裏側保護部材
５受光側封止材
６裏側封止材
６ａ第１封止材
６ｂ第２封止材
８配線部材
１００太陽電池モジュール

Claims

複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルを接続する配線部材と、
前記複数の太陽電池セルの主面を保護する保護部材と、
前記保護部材と前記複数の太陽電池セルとの間に設けられ、前記複数の太陽電池セルおよび前記配線部材を封止する封止材と、
を備え、
前記封止材は、損失正接が異なり、前記複数の太陽電池セルの前記主面に沿う方向に交互に設けられた第１封止材と第２封止材とを有し、
前記第１封止材および前記第２封止材のうちの前記第２封止材のみが、前記配線部材に接して前記配線部材を被覆しており、
前記第１封止材の損失正接は、前記第２封止材の損失正接よりも小さい、
太陽電池モジュール。
前記第１封止材および前記第２封止材の各々は、共重合系ポリオレフィン、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、およびアイオノマーのうちのいずれか１つを材料として含み、
前記第１封止材と前記第２封止材とは、異なる材料を含む、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。