JPWO2013094502A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供する。
太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池１２と、配線材１４と、封止材１３とを備える。太陽電池１２は、第１及び第２の主面１２ａ，１２ｂを有する。太陽電池１２は、第２の主面１２ｂの上に第１及び第２の電極２１，２２を有する。配線材１４は、太陽電池１２と電気的に接続されている。封止材１３は、太陽電池１２を封止している。封止材１３は、第１の封止部１３ａと、第２の封止部１３ｂとを有する。第１の封止部１３ａは、非架橋性樹脂を含む。第１の封止部１３ａは、太陽電池１２の第１の主面１２ａ側に位置する。第２の封止部１３ｂは、架橋性樹脂を含む。第２の封止部１３ｂは、太陽電池１２の第２の主面１２ｂ側に位置する。
太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池１２と、配線材１４と、封止材１３とを備える。太陽電池１２は、第１及び第２の主面１２ａ，１２ｂを有する。太陽電池１２は、第２の主面１２ｂの上に第１及び第２の電極２１，２２を有する。配線材１４は、太陽電池１２と電気的に接続されている。封止材１３は、太陽電池１２を封止している。封止材１３は、第１の封止部１３ａと、第２の封止部１３ｂとを有する。第１の封止部１３ａは、非架橋性樹脂を含む。第１の封止部１３ａは、太陽電池１２の第１の主面１２ａ側に位置する。第２の封止部１３ｂは、架橋性樹脂を含む。第２の封止部１３ｂは、太陽電池１２の第２の主面１２ｂ側に位置する。
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
改善された光電変換効率を有する太陽電池モジュールとして、例えば特許文献１に記載されているような裏面接合型の太陽電池を有する太陽電池モジュールが知られている。
太陽電池モジュールの耐久性を改善したいという要望がある。
本発明は、耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。
本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、配線材と、封止材とを備える。太陽電池は、第１及び第２の主面を有する。太陽電池は、第２の主面の上に第１及び第２の電極を有する。配線材は、太陽電池の第１または第２の電極と電気的に接続されている。封止材は、太陽電池を封止している。封止材は、第１の封止部と、第２の封止部とを有する。第１の封止部は、非架橋性樹脂を含む。第１の封止部は、太陽電池の第１の主面側に位置する。第２の封止部は、架橋性樹脂を含む。第２の封止部は、太陽電池の第２の主面側に位置する。
本発明によれば、耐久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。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、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、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池１２を備える。太陽電池１２は、第１の主面１２ａ及び第２の主面１２ｂを有する。太陽電池１２の種類は、特に限定されない。太陽電池１２は、例えば、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池などであってもよい。太陽電池１２は、第１の主面１２ａにおいて受光した際にのみ発電を行うものであってもよいし、第１の主面１２ａにおいて受光した際に加えて、第２の主面１２ｂにおいて受光した際にも発電を行うものであってもよい。
太陽電池１２は、裏面接合型の太陽電池である。図２に示されるように、太陽電池１２は、第２の主面１２ｂの上に第１の電極２１及び第２の電極２２を有する。第１の電極２１及び第２の電極２２のうちの一方が、電子を収集する電極であり、他方が正孔を収集する電極である。なお、図示しないが、第１の主面１２ａには、電子または正孔を収集する電極は設けない。
複数の太陽電池１２は、配線材１４によって、電気的に接続されている。詳細には、隣り合う太陽電池１２の一方の太陽電池の第１の電極２１と、他方の太陽電池の第２の電極２２とが配線材１４により電気的に接続されている。このため、配線材１４の一方側部分は、第２の主面１２ｂにおいて太陽電池１２と電気的に接続されている。
なお、配線材１４と太陽電池１２とは、樹脂接着剤や半田などにより接着されている。配線材１４と太陽電池１２とは、樹脂接着剤により接着されていることが好ましい。樹脂接着剤は、導電材を含んでいてもよい。
封止材１３は、太陽電池１２を封止している。封止材１３は、第１の封止部１３ａと、第２の封止部１３ｂとを有する。第１の封止部１３ａは、太陽電池１２の第１の主面１２ａ側に位置する。第１の封止部１３ａは、隣り合う太陽電池１２の間に位置している。第２の封止部１３ｂは、太陽電池１２の第２の主面１２ｂ側に位置する。
第１の封止部１３ａは、非架橋性樹脂を含む。非架橋性樹脂は、酢酸ビニルモノマー単位を有しないことが好ましく、酢酸ビニルモノマー単位を有しないポリオレフィン樹脂であることがより好ましい。酢酸ビニルモノマー単位を有しないポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂の少なくとも一種を含むことが好ましい。
なお、本発明において、非架橋性樹脂とは、ゲル分率が５０％以下である樹脂をいう。本発明において、「ゲル分率」とは、以下の測定方法により測定されるものである。測定対象となる樹脂を１ｇ用意する。その樹脂を、１２０℃において、１００ｍｌのキシレンに、２４時間浸漬する。その後、キシレン中の残留物を取り出し、８０℃で１６時間乾燥させる。その後、乾燥後の残留物の質量を測定する。得られた結果から、以下の式（１）に基づいて、ゲル分率（％）を算出する。
（ゲル分率（％））＝（残留物の質量（ｇ））／（浸漬前の樹脂の質量（ｇ）） ……… （１）
第２の封止部１３ｂは、架橋性樹脂を含む。架橋性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましい。本発明において、架橋性樹脂とは、ゲル分率が５０％より大きい樹脂をいう。
第２の封止部１３ｂは、顔料などの着色剤を含む。着色剤の色は、特に限定されない。着色剤は、例えば白色であってもよい。白色の着色剤の具体例としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、鉛白、硫酸バリウム、ホウ酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。
封止材１３は、第１の保護部材１０と第２の保護部材１１との間に配されている。第１の保護部材１０は、太陽電池１２の第１の主面１２ａ側に配されている。第１の保護部材１０は、例えば、ガラス板などにより構成することができる。第２の保護部材１１は、太陽電池１２の第２の主面１２ｂ側に配されている。第２の保護部材１１は、第１の保護部材１０と対向している。第２の保護部材１１は、例えば樹脂により構成することができる。第２の保護部材１１は、アルミニウムなどからなる金属層を有していてもよい。
太陽電池モジュールにおいては、一般に、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂を含む封止材によって太陽電池が封止されている。架橋性樹脂には、架橋剤が含まれる。封止材中に架橋剤が含まれると、封止材中においてガスが発生することがある。封止材中においてガスが発生すると、太陽電池と封止材との間において剥離が生じ、太陽電池モジュールの耐久性が劣化する場合がある。
例えば、封止材全体を非架橋性樹脂により構成した場合は、封止材中におけるガスの発生を抑制することができる。しかしながら、非架橋性樹脂は、高温になると流動性を有する。このため、封止材全体を非架橋性樹脂により構成した場合は、太陽電池モジュールの温度が高くなった際に、太陽電池と配線材とが強固に固定されにくくなる。従って、太陽電池と配線材とが剥離してしまったり、太陽電池が移動してしまったりする場合がある。
これに対して、太陽電池モジュール１においては、封止材１３が第１の封止部１３ａと第２の封止部１３ｂとを有する。第１の封止部１３ａは、非架橋性樹脂を含む。このため、第１の封止部１３ａにおいては、架橋剤によるガス発生が起こりにくく、太陽電池１２と第１の封止部１３ａとの間における剥離が生じ難い。また、第２の封止部１３ｂは、架橋性樹脂を含む。架橋性樹脂の剛性は非架橋性樹脂と比べて高い。このため、高温下においても、太陽電池１２と配線材１４とを封止材１３中において強固に固定することができる。よって、太陽電池モジュール１は、耐久性に優れる。
裏面接合型の太陽電池の場合、太陽電池１２と配線材１４との剥離は、第２の主面１２ｂで生じる。よって、第２の主面１２ｂ側に設けられる第２の封止部１３ｂを架橋性樹脂により構成することで、太陽電池１２から配線材１４が剥離しにくくすることができる。
第２の封止部１３ｂに含まれる架橋性樹脂が、エチレン・酢酸ビニル共重合体である場合、封止材１３中において、太陽電池１２をより強固に固定することができる。
一方、第１の主面１２ａ側には配線材１４が設けられないため、太陽電池１２と配線材１４との剥離は起こらない。したがって、第１の主面１２ａ側に設けられる第１の封止部１３ａを非架橋性樹脂により構成することで、太陽電池１２と第１の封止部１３ａとの間における剥離を抑制することができる。
第１の封止部１３ａに含まれる非架橋性樹脂が、酢酸ビニルモノマー単位を有しない場合、第１の封止部１３ａにおいて、架橋剤によるガス発生がより起こりにくい。このため、太陽電池１２と第１の封止部１３ａとの間において剥離がより生じ難い。
太陽電池１２を第１の封止部１３ａ、第２の封止部１３ｂによって封止する場合、配線材１４が第２の封止部１３ｂの流動を抑制するため、隣り合う太陽電池１２の間には第１の封止部１３ａが流入する。この第１の封止部１３ａは、非架橋性樹脂を含むため、高温時に柔らかくなる。よって、太陽電池モジュール１が高温になった際に、封止部１３が隣り合う太陽電池１２に対して、離れる方向に応力を加えにくい。従って、太陽電池１２と、第１の封止部１３ａとが、より剥がれにくい。
第２の封止部１３ｂが、着色剤をさらに含む場合、第２の封止部１３ｂにおける光反射率を高めることができる。従って、光の利用効率を改善し得る。また、第２の封止部１３ｂが架橋性樹脂を含み、配線材１４が第２の封止部１３ｂの流動を抑制するため、高温下においても第２の封止部１３ｂは流動しにくい。従って、着色剤を含む第２の封止部１３ｂが太陽電池１２の第１の主面１２ａの上に回り込むことが効果的に抑制される。
なお、着色剤は、例えば、酸化チタンなどからなる白色着色剤であることが好ましい。
（第１の変形例）
図３に示される第１の変形例に係る太陽電池モジュールでは、顔料を含む第２の封止部１３ｂが、第１の封止部１３ａの表面及び側面を覆うように設けられている。このため、太陽電池モジュールの側面からの光の漏れを抑制することができる。従って、太陽電池モジュールへ入射した光の利用効率をさらに高めることができる。従って、より改善された出力特性を得ることができる。
図３に示される第１の変形例に係る太陽電池モジュールでは、顔料を含む第２の封止部１３ｂが、第１の封止部１３ａの表面及び側面を覆うように設けられている。このため、太陽電池モジュールの側面からの光の漏れを抑制することができる。従って、太陽電池モジュールへ入射した光の利用効率をさらに高めることができる。従って、より改善された出力特性を得ることができる。
さらに改善された出力特性を得る観点からは、第２の封止部１３ｂの端部が第１の保護部材１０に接していることが好ましい。また、第２の保護部材１１が第２の封止部１３ｂの表面及び側面を覆っていることが好ましい。
第２の封止部１３ｂがエチレン・酢酸ビニル共重合体などの架橋性樹脂を含むことが好ましい。架橋性樹脂は、高温下においても流動性が低い。このため、第２の封止部１３ｂに架橋性樹脂を含ませることにより、太陽電池モジュールが高温になった場合であっても、第２の封止部１３ｂの流動性は低い。従って、太陽電池１２などの変位を抑制することができる。
太陽電池モジュールが高温になったときの太陽電池１２などの変位をより効果的に抑制する観点からは、架橋性樹脂を含む第２の封止部１３ｂの端部が第１の保護部材１０に接触していることが好ましい。この構成は、第１の封止部１３ａが、ポリエチレンやポリプロピレンなどの非架橋性樹脂を含む場合に特に有効である。
なお、ポリエチレンやポリプロピレンなどの非架橋性樹脂は、高温下においてはエチレン・酢酸ビニル共重合体などの架橋性樹脂よりも密着性に優れる。このため、高温下において太陽電池１２との剥離を抑制する観点からは、第１の封止部１３ａが非架橋性樹脂を含み、第２の封止部１３ｂが架橋性樹脂を含むことが好ましい。
（第２の変形例）
図４に示される第２の変形例に係る太陽電池モジュールでは、ガラスからなる第１の保護部材１０と太陽電池１２との間に位置する第１の封止部１３ａがポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む。ここで、ポリエチレンやポリプロピレンは、含水率が低い。このため、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を第１の封止部１３ａに含ませることにより、第１の封止部１３ａの含水率を低くすることができる。よって、第１の保護部材１０に含まれるＮａ等のアルカリ成分が封止部１３に溶出しにくい。従って、第１の保護部材１０に含まれるＮａ等のアルカリ成分が太陽電池１２に到達することを効果的に抑制することができる。よって、太陽電池１２のアルカリ成分に起因する劣化を抑制することができる。その結果、改善された耐久性を実現することができる。
図４に示される第２の変形例に係る太陽電池モジュールでは、ガラスからなる第１の保護部材１０と太陽電池１２との間に位置する第１の封止部１３ａがポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む。ここで、ポリエチレンやポリプロピレンは、含水率が低い。このため、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を第１の封止部１３ａに含ませることにより、第１の封止部１３ａの含水率を低くすることができる。よって、第１の保護部材１０に含まれるＮａ等のアルカリ成分が封止部１３に溶出しにくい。従って、第１の保護部材１０に含まれるＮａ等のアルカリ成分が太陽電池１２に到達することを効果的に抑制することができる。よって、太陽電池１２のアルカリ成分に起因する劣化を抑制することができる。その結果、改善された耐久性を実現することができる。
また、太陽電池モジュールでは、少なくとも第２の保護部材１１の第１の保護部材１０側の表層が、含水量の少ないポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む。このため、第２の保護部材１１を透過して封止部１３内に水分が浸入することが効果的に抑制されている。さらに、第２の保護部材１１と、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む第１の封止部１３ａの端部とが接触しているため、封止部１３の側面からの水分の浸入も効果的に抑制されている。従って、太陽電池１２や配線材１４，１５の水分に起因する劣化が抑制されている。
また、第２の保護部材１１の少なくとも第１の保護部材１０側の表層と、第１の封止部１３ａとの両方がポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む。このため、第２の保護部材１１の少なくとも第１の保護部材１０側の表層と第１の封止部１３ａに含まれる樹脂の溶解パラメータの差が１以下とすることができる。この結果、第２の保護部材１１の端部と、第１の封止部１３ａの端部との密着性が高く、第２の保護部材１１と第１の封止部１３ａとの剥離が効果的に抑制されている。
なお、本変形例では、第２の保護部材１１は、第１の保護部材１０側の表層を構成している第１の部分１１ａと、第１の保護部材１０とは反対側の表層を構成している第２の部分１１ｂと、第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂとの間に配された第３の部分１１ｃとを有する。第１の部分１１ａと第３の部分１１ｃとは、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む。第２の部分１１ｂは、例えばアルミニウム箔等により構成されている。
１…太陽電池モジュール
１２…太陽電池
１２ａ…太陽電池の第１の主面
１２ｂ…太陽電池の第２の主面
１３…封止材
１３ａ…第１の封止部
１３ｂ…第２の封止部
１４…配線材
２１…第１の電極
２２…第２の電極
１２…太陽電池
１２ａ…太陽電池の第１の主面
１２ｂ…太陽電池の第２の主面
１３…封止材
１３ａ…第１の封止部
１３ｂ…第２の封止部
１４…配線材
２１…第１の電極
２２…第２の電極
Claims (10)
- 第１及び第２の主面を有し、前記第２の主面の上に第１及び第２の電極を有する複数の太陽電池と、
前記太陽電池の第１または第２の電極と電気的に接続された配線材と、
前記太陽電池を封止している封止材と、
を備え、
前記封止材は、
非架橋性樹脂を含み、前記太陽電池の前記第１の主面側に位置する第１の封止部と、
架橋性樹脂を含み、前記太陽電池の前記第２の主面側に位置する第２の封止部と、
を有する、太陽電池モジュール。 - 前記非架橋性樹脂は、酢酸ビニルモノマー単位を有しない、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記架橋性樹脂は、エチレン・酢酸ビニル共重合体である、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第２の封止部は、着色剤をさらに含む、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。
- 前記太陽電池を複数備え、
前記封止材のうち、隣り合う前記太陽電池の間に位置する部分は、前記第１の封止部により構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第２の封止部は、前記第２の封止部の光反射率を向上させる顔料を含み、且つ、第１の封止部の表面及び側面を覆うように設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第１の封止部の上に配された第１の保護部材と、
前記第２の封止部の上に配された第２の保護部材と、
をさらに備え、
前記第２の封止部は、前記第１の保護部材に接している、請求項６に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第１の封止部の上に配されており、ガラスからなる第１の保護部材と、
前記第２の封止部の上に配された第２の保護部材と、
をさらに備え、
前記第１の封止部は、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含み、
前記第１の封止部の端部は、前記第２の封止部の端部よりも外側にまで至っており、前記第１の封止部の端部と、前記第２の保護部材とが接触している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第２の保護部材の前記第１の保護部材側の表層は、前記第１の封止部に含まれるポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方と、溶解パラメータの差が１以下である樹脂を含む、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第２の保護部材の前記第１の保護部材側の表層が、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む、請求項８または９に記載の太陽電池モジュール。
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