太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板
【課題】 太陽光発電において、雷等の外部サージ電圧からの保護を高めた、太陽光発電モジュール等を提供する。
【解決手段】 支持体１１と、支持体上で発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板１０とを備え、フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層１ｂ、および、金属層からなる導電層パターン１ａ、を有し、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜７を備えることを特徴とする。
【解決手段】 支持体１１と、支持体上で発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板１０とを備え、フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層１ｂ、および、金属層からなる導電層パターン１ａ、を有し、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜７を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板、に関し、より具体的には、外部からのサージ電圧に対する耐性を高めた、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は再生可能なエネルギとして多くの国で普及が図られているが、早急に取り組まなければならない重要な課題も残されている。たとえば、雷等の外部からのサージ電圧の問題がある。この問題に関連して、太陽光発電の出力をパワーコンディショナーに送る際に設けられる接続箱において、開閉機構部に隣接してサージアブソーバを設ける構造が示されている（特許文献１）。これによれば、接続箱内に回路を形成するとき新たにサージアブソーバを組み付ける必要がなく、組み立て工程が簡略化できる。また、同様の太陽光発電モジュールの開閉器の金属ケースに、雷等の外部サージ電圧から保護するためのサージアブソーバを設ける構造が示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９４４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成は、既存のサージアブソーバを開閉器のケースに取り付けることを開示するもので、たとえば太陽光発電モジュールに直接、印加されようとする外部サージから、当該太陽光発電モジュールを保護するものではない。太陽光発電装置において、太陽光発電モジュールはパネルに組み込まれて非常に大きな面積を占める。大部分の面積を太陽光発電モジュールが占めるといっても過言ではない。このため、直接かかる雷等の外部サージ電圧から、これら太陽光発電モジュールを保護する対策が不可欠である。
また、太陽光発電モジュールでは、多数の発電素子が直列接続されているため、最終段に近い電極または接続配線には、高い静電圧（直流電圧）がかかる。このため、太陽光発電由来の高い静電圧と、外部サージ電圧との両方に対してそなえておく必要がある。
【０００５】
本発明は、太陽光発電において、雷等の外部サージ電圧からの保護を高めた、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の太陽光発電モジュールは、発電素子を備える。この太陽光発電モジュールは、支持体と、支持体上で発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板とを備え、フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層、および、絶縁基材層に固着されて発電素子を直列に接続する金属層からなる導電層パターン、を有し、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする。
【０００７】
高誘電体は、電気的に容量成分として機能する。容量Ｃは誘電体の誘電率ε、厚みをｄとすると、Ｃ＝ε／ｄとなる。また、容量の交流抵抗（インピーダンス）Ｚは、周波数ｆ（ω＝２πｆ）とすると、Ｚ＝１／ωＣ＝ｄ／（ωε）となる。よって、周波数に対して誘電体のインピーダンスＺは変化し、誘電率εが大きいと容量Ｃは大きく、周波数成分が高いとインピーダンスはゼロに近くなる。雷などのサージは、周波数成分に分解することができ、各周波数成分に対して高誘電体は、上記した周波数に応じた電気抵抗特性を示す。高誘電体膜が導電層パターンに沿って広く分布することで、雷などのサージ受けた場合、瞬時の巨大なサージは広く分布する高誘電体に分散され、かつサージの高周波成分は高誘電体を通して支持体等のアース系に逃がすため、サージのピーク電圧を低く抑える（緩和する）ことができる。
高誘電体膜の誘電率を絶縁基材層よりも大きくするのは、導電層パターンを被覆する高さ位置で、上記の誘電体膜の作用をより強力に発現させるためである。
なお、太陽光発電モジュールはアース系が接続されていることが前提である。アース系の一部を構成する、またはアース系が取り付けられる支持体は、フレキシブルプリント配線板を配置するために平面状の底板を有するものであれば、どのような形態であってもよく、たとえば平板、上面があいた偏平な直方体（箱体）、などであってよい。材料は何であってもよいが、通常、アルミニウムなどの金属を用いるのがよい。支持体とフレキシブルプリント配線板との間に保護シートなどが介在していてもよい。
上記の絶縁基材層／導電層パターンは、フレキシブルプリント配線板によって形成されるが、フレキシブルプリント配線板の絶縁基材層には。ポリイミド系が用いられ、ポリイミド系の比誘電率は３〜４なので、高誘電体膜はこれより大きい比誘電率を持つ。
上記の高誘電体膜は、直流電圧または静電圧に対しては絶縁材料として働き、絶縁破壊防止の作用をも発揮できる。したがって、高い絶縁破壊電圧を有する高誘電体膜を用いることで、静電圧による絶縁破壊に対しても耐性を高めることができる。
【０００８】
高誘電体膜は、導電層パターンの端縁および絶縁基材層の端部さらに支持体の面にまで、各段差を埋めるように幅をとることができる。
上記のように広幅の高誘電体膜とすることで、導電層パターン／絶縁基材層の段差、および絶縁基材層／支持体の段差、の両方の段差を埋めることができる。このため、高誘電体膜は、上記の外部サージを緩和してアース系に逃がす作用を、より確実に発揮することができる。この結果、耐サージ電圧性能をより高くすることができる。
なお、上記の段差は、たとえば導電層パターンの端面と絶縁基材層の端面とがほとんど揃っている場合、（導電層パターン＋絶縁基材層）の端面と、支持体との段差が埋められるように、高誘電体膜を配置することで、上記の作用を得ることができる。
【０００９】
導電層パターンは、絶縁基材層上において、帯状の連続部と、その連続部間の断続部とが交互に配置されており、発電素子は、該断続部に位置して、対をなす一方の電極を、断続部に面する一方側の連続部に導電接続し、他方の電極を、該断続部に面する他方側の連続部に導電接続することができる。
これによって、発電素子は導電層パターンによって直列接続され、後段に位置する導電層パターンの箇所ほど高電位となる。外部サージ電圧による絶縁破壊は、一概には言えないが、高い静電位により小規模の放電が生じている場合など、そこには雷等のサージ電圧が印加されやすいと考えられる。上記の高誘電体膜は、所定の電位以上の領域、または電位に関係なく全領域において、導電層パターンに沿って、絶縁基材層との段差を埋めるように被覆することができる。これによって、そのような高静電位に起因する小規模の放電箇所も含めて、高誘電体膜はサージ電圧に対する耐性を向上することができる。
なお、断続部は、連続部の端縁方向に直交するような矩形領域とは限らない。たとえば、一方の連続部の端縁から断続部を挟んで位置する相手側の連続部へと細く延びて、相手側はそれに応じて後退してＬ字状に凹み、その延びた連続部とＬ字状に凹んだ連続部との間に、逆流防止のダイオードが橋渡しされていてもよい。ダイオードは、発電している操業時には、両方の連続部を電気的に断続している。
また、断続部には、発電素子を設置するための設置部（台座、電極等）を形成することができる。台座には、発電素子の一方の電極である底部電極が載置されて一方側の連続部に導電接続する。また、設置部の電極は、台座の周囲に位置して、発電素子の他方の電極に適当な接続手段で導電接続される。これによって、膨大な数の発電素子の設置が非常に簡単になり、自動化による設置なども可能になる。
【００１０】
高誘電体膜は、導電層パターンの連続部では全幅、また断続部では端縁を、当該当該導電層パターンに沿って連続的に配置されるのがよい。
発電素子付近に高誘電体膜を配置する場合、発電素子の集光部を覆うことはできない。発電素子は、断続部に面する連続部を橋渡しするように配置されるので、断続部の幅の両端縁には導電層の連続部の端とくに角部が露出する。高誘電体膜は、これらの断続部の両端縁に露出する導電層（連続部）の角部をも被覆するように配置するのがよい。この結果、発電素子の集光部は、高誘電体膜の開口部から露出することになり、集光に支障をきたさない。
これによって、高誘電体膜の配置の作業を能率よく行うことができ、かつ耐サージ電圧性能を確実に高めることができる。
【００１１】
さらに、高誘電体膜の幅に合わせて、高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ高誘電体膜と絶縁基材層との間、および高誘電体膜と支持体との間、のうちの一つ以上の間に介在して、導電層パターンに沿って、少なくとも当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、高誘電体膜はその絶縁膜を被覆することができる。
これによって、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。静電圧による絶縁破壊についてより詳しく説明すると、上記のように導電層パターンは発電素子を直列接続するので、直列段数が大きくなると、所定の位置において非常に高い静電位になる導電層パターンの部分が生じる。導電層パターンは、たとえば数十μｍ程度の厚みの絶縁基材層に固着されているので、絶縁基材層が間に介在するといっても支持体との距離は小さい。この結果、高電位の導電層パターンの端縁と支持体との間で放電が発生し、絶縁破壊してしまう。
直列接続された発電素子を載置する導電層パターン全体のどこか一箇所でも絶縁破壊が生じると、電圧が立ち上がらなくなり、発電装置として機能しなくなる。上記のように、高誘電体膜の下で導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように絶縁破壊防止膜を配置することで、耐絶縁破壊性能を向上させることができる。
高い静電圧の箇所に雷等のサージ電圧が印加されやすいか否かは一概には言えないが、高い静電圧によって絶縁性が劣化して小規模の放電が生じている場合など、サージ電圧は印加されやすいと考えられる。高誘電体膜と絶縁膜とを配置することで、このような静電圧およびサージ電圧の重畳作用に対しても耐性を高めることができる。
【００１２】
さらに、高誘電体膜を覆うように、導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることができる。
このような形態の、高誘電体膜／絶縁膜によっても、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。
【００１３】
本発明の太陽光パネルは、上記のいずれかの太陽光発電モジュールが面状に配置されていることを特徴とする。
これによって、太陽光発電において大部分の面積を占める太陽光パネルに対して、雷等によるサージ電圧に対する耐性をもつことができ、さらに絶縁膜を配置されたものについては静電圧による絶縁破壊を防止することができる。
【００１４】
本発明の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板は、絶縁基材層と、絶縁基材層に固着され、帯状の金属層からなる連続部と、該連続部の間の断続部とが交互に設けられた導電層パターンと、断続部に位置し、対をなす電極を備える発電素子とを備える。そして、少なくとも連続部で、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする。
これによって、雷等による外部サージ電圧に対する耐性を高めた、太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板を得ることができる。太陽光発電モジュールを形成するとき、このフレキシブルプリント配線板を支持体に取り付けるだけで済むので、工数を節約することができる。
【００１５】
上記の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板において、さらに、高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ高誘電体膜と絶縁基材層との間に介在して、導電層パターンに沿って、当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、高誘電体膜はその絶縁膜を被覆する形態をとることができる。
また、さらに、高誘電体膜を覆うように、導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えてもよい。
これによって、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽光発電モジュール等によれば、雷等の外部サージ電圧からの保護を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽光発電モジュールを示す図である。
【図２】図１のフレキシブルプリント配線板の部分拡大図である。
【図３】（ａ）は太陽光発電モジュールもしくはフレキシブルプリント配線板の平面図、（ｂ）はＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う断面図、である。
【図４】実施の形態１の変形例の太陽光発電モジュール等を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図、である。
【図５】本発明の実施の形態２における太陽光発電モジュールもしくはフレキシブルプリント配線板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図、である。
【図６】実施の形態２の変形例の太陽光発電モジュール等を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽光発電モジュール５０を示す図である。この太陽光発電モジュールは、集光型である。この太陽光発電モジュール５０では、支持体である収容箱１１の底面１１ｂにフレキシブルプリント配線板１０が、折り返し部を有し、並列状に、またはＵ字状に、配置されている。発電素子５は、フレキシブルプリント配線板１０の導電層ごとに直列接続され、このあと説明するように高い電圧を出力する。図１のモジュールでは、比較的少ない数の発電素子が直列接続されているが、より多数の発電素子が直列接続され、高電位の導電層部分が生じる傾向にある。
支持体または収容箱１１の側壁の上面にはフランジ部１１ｆが形成されて、蓋状の集光板１３がそのフランジ部１１ｆ当接して固定されている。集光板１３には、フレキシブルプリント配線板１０に固定された発電素子５ごとに、位置を合わせたフレネルレンズ１３ｆが形成されている。集光板１３はガラス板を基材として、その裏面（内側）にシリコーン樹脂膜を形成したものを用いるのがよい。フレネルレンズ１３ｆは、このシリコーン樹脂膜に形成される。収容箱１１の側壁を貫通して外部へと太陽光発電モジュール５０の出力を取り出すためのコネクタ１４が設けられている。
【００１９】
本実施の形態では、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板１０が、発電部Ｇを除いて、高誘電体膜７で被覆されている。発電部Ｇでは、高誘電体膜７には開口部７ｈが設けられ、光を遮断しないようにする。高誘電体膜７の端は、導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂを覆って、支持体１１の底面１１ｂにまで幅をとっている。高誘電体膜７は、この幅内にある２つの段差、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差、および、絶縁基材層１ｂ／支持体底面１１ｂの段差、を埋めている。
図３（ａ）は、太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０の平面図、また図３（ｂ）はＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う断面図である。なお、平面図では、導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂは、高誘電体膜７の下に位置するが、識別が容易であり間違えることがないので、すべて実線で示している。この点、斜視図である図２と相違する。図２では、直線が多く、識別を容易にするために下層に位置する導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂに対して、破線を用いて区別を容易にした。
【００２０】
支持体の底面１１ｂに接して絶縁基材層１ｂが固定され、その絶縁基材層１ｂ上に導電層パターン１ａが固着されている。そして、高誘電体膜７が、導電層パターン１ａの全幅を覆い、かつ絶縁基材層１ｂをも覆い、支持体１１の底面１１ｂにまで届いている。その間、上述のように、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差、および、絶縁基材層１ｂ／支持体１１の段差、を埋めている。高誘電体膜３によって被覆されていない領域は、上述のように、開口部７ｈであり、発電領域Ｇまたは導電層パターン３の断続部Ｄの一部に該当する。開口部７ｈには、発電素子の設置部（台座、電極など）５ａ，５ｂが設けられ、台座５ｂに底面電極を導通させながら図示しない発電素子が搭載される。対をなす発電素子の電極のもう一方は、台座５ｂと電気的に隔絶された電極部５ａに導電接続される。この断絶部Ｄを挟んで、一方の導電層と、他方の導電層とは電気的に隔てられているが、逆流防止のためのダイオード６が橋渡しのように設けられる。
【００２１】
＜本実施の形態のポイント＞
導電層パターン１ａには、外部からのサージ電圧が印加されやすい。とくに上述のように、導電層パターン１ａは発電素子を直列接続するので、直列段数が多くなると、非常に高い静電位になる導電層パターン１ａの部分が生じる。その高電位により小規模の放電等が生じて絶縁性能が劣化している場合、外部からのサージ電圧が印加される場所になりやすい。また、静電位の高低に関係なく、導電層パターン１ａには、表面に微細な凹凸があり、このような表面箇所に、突然のサージ電圧が印加され、一気に絶縁破壊が生じる場合も多数ある。
本実施の形態では、高誘電体膜７が、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂ／支持体底面１１ｂのフレキシブルプリント配線板付近、をカバーして、導電層パターン１ａに沿って配置される。高誘電体は、上述したように、電気的に容量成分として機能する。雷などのサージは、周波数成分に分解することができ、各周波数成分に対して高誘電体は周波数に応じた電気抵抗特性を示す。高誘電体膜７が導電層パターン１ａに沿って広く分布することで、雷などのサージ受けた場合、瞬時の巨大なサージは広く分布する高誘電体膜７に分散され、かつサージの高周波成分は高誘電体膜７を通して支持体等のアース系に逃がすため、サージのピーク電圧を低く抑える（緩和する）ことができる。
この結果、本実施の形態における太陽光モジュールは、雷等のサージ電圧が印加されても、絶縁破壊の損傷を受けることはない。
【００２２】
高誘電体膜７の材料としては、絶縁基材層１ｂを形成するポリイミド、ポリアミドイミドなどの比誘電率３〜４よりも大きく、取り扱いが容易であれば何でもよい。たとえば、樹脂単体でもよいし、高誘電体のフィラーを分散した樹脂でもよい。
高誘電体のフィラーとしては、比誘電率をεと記して、ＴｉＯ２（ε：９０）、ＣａＴｉＯ３（ε：１５０）、ＳｒＴｉＯ３（ε：２００）、ＢａＴｉＯ３（ε：１５００）などを挙げることができる。これらのフィラーが配合されて、全体的に比誘電率が３〜４より大きくなれば、樹脂はどのような樹脂でもよい。全体的な比誘電率の測定は、ＪＩＳ使い方シリーズ「新版プラスチック材料選択のポイント第２版（２００３年９月２４日発行：財団法人日本規格協会）」の「１．４プラスチックの物性の評価法」によるか又はそこで引用されている、ＡＳＴＭ Ｄ１４９、Ｄ１５０などによって行うのがよい。
また、樹脂単体の場合、たとえばポリウレタン（ε：５．４〜７．６）、ポリフッ化ビニリデン（ε：８．４）、フェノール樹脂成形材料（木粉、綿ブロック充填でのε：５．０〜１３．０）、フェノール樹脂（無充填でのε：９．８〜１５．７）、ナイロン６（グラスファイバ充填でのε：４．２〜１２．１）、繊維系樹脂である硝酸セルロース（ε：７．０〜７．５）などを用いることができる。樹脂単体といっても、材料が充填ざれたタイプのものは、その材料によって大きく変動する。このタイプのものでは、充填材も一種のフィラーと考えることができる。要は、フィラー入り等に関係なく高誘電体膜７として、比誘電率εが、たとえば４よりおおきければよいとして選定すればよい。
上記のフィラー入り樹脂の場合、その樹脂を溶剤に解き、高誘電体のフィラーを配合し分散させたものをスピンコート等既存の方法で塗布することができる。樹脂単体の場合も上記に準じて塗布することができる。塗布以外の方法でもよい。たとえば、上記の材料もしくはフィラーを含む高誘電体テープを作製して、これを、図３などに示すように貼着してもよい。
【００２３】
（変形例）
図４は、実施の形態１の変形例を示す太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図である。この変形例も、本発明の太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を例示するものである。この変形例では、高誘電体膜７は、導電層パターン１ａと絶縁基材層１ｂとの段差を埋めて、絶縁基材層１ｂの上でとどまっている。このように、支持体１１の底面１１ｂにまで延びていなくても、上記したように、高誘電体膜７が広く導電層パターン１ａ上に分布することで、雷等のサージ電圧は分散される。このため、絶縁基材層１ｂなどに絶縁破壊の損傷を与えることがない。
【００２４】
本実施の形態におけるフレキシブルプリント配線板１０は、高誘電体膜７を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、高誘電体膜７を、図４に示す形態で配置することができる。この結果、太陽光発電モジュール５０の作製を、簡単にすることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２における太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示す平面図、（ｂ）はＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。本実施の形態では、高誘電体膜７と導電層パターン１ａとの間に、絶縁膜３が介在している点に特徴を有する。
【００２６】
＜本実施の形態のポイント＞
上述のように、導電層パターン１ａは発電素子を直列接続するので、直列段数が多くなると、非常に高い電位になる導電層パターン１ａの部分が生じる。導電層パターン１ａの端縁と絶縁基材層１ｂとの段差に面する導電層の角部Ｋは、突状であり、電界集中が生じやすい。絶縁破壊を生じる放電は、高電位の導電層パターン１ａの端縁、とくに絶縁基材層１ｂとの段差部に位置する角部Ｋ先端において発生する傾向が強い。導電層パターン１ａは、たとえば数十μｍ程度の厚みの絶縁基材層１ｂに固着されているが、支持体の底面１１ｂとの距離は小さい。この結果、従来のように何も対策をとらなければ高電位の導電層パターンの端縁と支持体１１との間で、太陽光発電による静電位に起因する放電が発生し、絶縁破壊してしまう。
本実施の形態では、導電層パターン１ａの端縁と絶縁基材層１ｂとの段差を埋めるように絶縁膜３を配置することで、静電位に対する耐絶縁破壊性能を向上させることができる。絶縁膜３としては、当然、絶縁破壊電圧が高いものがよい。
これによって、太陽光発電による導電層パターン１ａの高電位による絶縁破壊（直流電圧による絶縁破壊）は、段差を埋める絶縁膜３によって、また雷等の外部サージによる絶縁破壊は、高誘電体膜７によって、両方とも防止することができる。
【００２７】
絶縁膜３の材料としては、とくに限定せず、樹脂製の絶縁テープなどを用いることができる。また絶縁性樹脂層を既存の方法を用いて形成してもよい。絶縁テープまたは絶縁性樹脂層の樹脂としては、たとえば汎用性の絶縁性樹脂でよい。汎用性の樹脂のうち、たとえば絶縁破壊電圧が１０ｋＶ・ｍｍ−１以上のものは多数、というよりはほとんどであり、このような絶縁破壊電圧が高い樹脂を用いるのがよい。これらの体積抵抗率は１０１１Ω・ｃｍ以上であり、太陽光発電の型式に応じて１０１３Ω・ｃｍ以上のものなどを用いるのがよい。
また、とくに絶縁破壊電圧が高い、ポリイミドカプトン（絶縁破壊電圧２８０ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリエチレンテレフタレート（絶縁破壊電圧３００ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリサルフォン（絶縁破壊電圧３００ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリエーテル（絶縁破壊電圧１００ｋＶ・ｍｍ−１）、四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合体（絶縁破壊電圧２８０ｋＶ・ｍｍ−１）などを用いてもよい。
絶縁膜３の厚みとしては、市販の絶縁テープの種類により、どのような厚みでもよい。たとえば１０μｍ以上とするのがよい。より好ましくは導電層パターン１ａの厚みより厚いほうが好ましく、２０μｍ以上とすることもできる。
絶縁破壊電圧、体積抵抗率等は、上記の「１．４プラスチックの物性の評価法」によるか又はそこで引用されている、ＪＩＳ Ｋ ６９１１、ＡＳＴＭ Ｄ１４９などによって行うのがよい。
【００２８】
本実施の形態におけるフレキシブルプリント配線板１０は、絶縁膜３を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、絶縁膜３を、図４に示す形態で配置することができる。絶縁膜３を配置した状態で、フレキシブルプリント配線板１０とする。このあと、太陽光発電モジュール５０に組み立てるときに、そのフレキシブルプリント配線板１０を固定して、上記の高誘電体膜７を、そのフレキシブルプリント配線板１０を含めて、支持体１１の底面１１ｂにまで延ばして配置することができる。
なお、高誘電体膜７については、実施の形態１に説明したことが当てはまる。
【００２９】
（変形例）
図６は、実施の形態２の変形例を示す太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示す断面図である。この変形例も、本発明の太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を例示するものである。この変形例では、高誘電体膜７は、導電層パターン１ａに接するように設けられ、絶縁膜３がその高誘電体膜７を覆うように位置する。この変形例におけるポイントは次のとおりである。
【００３０】
＜本変形例のポイント＞
本変形例では、最外層に絶縁膜３が配置されているが、外部サージ電圧が印加されると、高誘電体膜７が広い範囲にわたって位置しているので、実施の形態２と同様に、当該サージ電圧は分散され、かつ波形は緩和される。このため、外部サージについては、実施の形態２（図５）と遜色なく、確実に絶縁破壊の損傷を避けることができる。
一方、直流電圧については、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差を直接的に埋めるのは、高誘電体膜７である。高誘電体膜７は、しかしながら、体積抵抗は十分低く、かつ絶縁破壊電圧についても、十分高い。すなわち空気の絶縁破壊電圧３ｋＶ・ｍｍ−１に比べて、十分高く、たとえば汎用性樹脂における絶縁破壊電圧１０ｋＶ・ｍｍ−１以上は間違いなく期待することができる。また、体積抵抗率１０１１Ω・ｃｍ以上についても問題なく達成することができる。その高誘電体膜７の上層には絶縁膜３が配置されて、実質的に分厚い絶縁膜積層体が配置されることになる。したがって、太陽光発電由来の高電位がかかる導電層箇所であっても、確実に絶縁破壊を防止することができる。
実施の形態２と、本変形例との間では、直流電圧およびサージ電圧による絶縁破壊に対する耐性について、同じであるとみることができる。
【００３１】
本変形例におけるフレキシブルプリント配線板１０は、高誘電体膜７を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、高誘電体膜７を、図４に示す形態で配置することができる。高誘電体膜３を配置した状態で、フレキシブルプリント配線板１０とする。このあと、太陽光発電モジュール５０に組み立てるときに、そのフレキシブルプリント配線板１０を固定して、上記の絶縁膜３を、そのフレキシブルプリント配線板１０を含めて、支持体１１の底面１１ｂにまで延ばして配置することができる。
高誘電体膜７および絶縁膜３については、これまで説明したことが当てはまる。
【００３２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の太陽光発電モジュール等によれば、少なくとも導電層パターンおよび絶縁基材層を覆うように、絶縁基材層よりも大きい比誘電率の高誘電体膜を配置することで、雷等のサージ電圧による絶縁破壊等の損傷を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ 導電層パターン、１ｂ 絶縁基材層、３ 絶縁膜、３ｈ 開口部、５ 発電素子、５ａ，５ｂ 発電素子の設置部、６ ダイオード、７ 高誘電体膜、１０ フレキシブルプリント配線板、１１ 支持体（収容箱）、１１ｂ 底面、１１ｆ フランジ部、１３ 集光板、１３ｆ フレネルレンズ、１４ コネクタ、５０ 太陽光発電モジュール、Ｄ 導電層の断続部、Ｇ 発電部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板、に関し、より具体的には、外部からのサージ電圧に対する耐性を高めた、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は再生可能なエネルギとして多くの国で普及が図られているが、早急に取り組まなければならない重要な課題も残されている。たとえば、雷等の外部からのサージ電圧の問題がある。この問題に関連して、太陽光発電の出力をパワーコンディショナーに送る際に設けられる接続箱において、開閉機構部に隣接してサージアブソーバを設ける構造が示されている（特許文献１）。これによれば、接続箱内に回路を形成するとき新たにサージアブソーバを組み付ける必要がなく、組み立て工程が簡略化できる。また、同様の太陽光発電モジュールの開閉器の金属ケースに、雷等の外部サージ電圧から保護するためのサージアブソーバを設ける構造が示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９４４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成は、既存のサージアブソーバを開閉器のケースに取り付けることを開示するもので、たとえば太陽光発電モジュールに直接、印加されようとする外部サージから、当該太陽光発電モジュールを保護するものではない。太陽光発電装置において、太陽光発電モジュールはパネルに組み込まれて非常に大きな面積を占める。大部分の面積を太陽光発電モジュールが占めるといっても過言ではない。このため、直接かかる雷等の外部サージ電圧から、これら太陽光発電モジュールを保護する対策が不可欠である。
また、太陽光発電モジュールでは、多数の発電素子が直列接続されているため、最終段に近い電極または接続配線には、高い静電圧（直流電圧）がかかる。このため、太陽光発電由来の高い静電圧と、外部サージ電圧との両方に対してそなえておく必要がある。
【０００５】
本発明は、太陽光発電において、雷等の外部サージ電圧からの保護を高めた、太陽光発電モジュール、太陽光発電パネル、および太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の太陽光発電モジュールは、発電素子を備える。この太陽光発電モジュールは、支持体と、支持体上で発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板とを備え、フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層、および、絶縁基材層に固着されて発電素子を直列に接続する金属層からなる導電層パターン、を有し、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする。
【０００７】
高誘電体は、電気的に容量成分として機能する。容量Ｃは誘電体の誘電率ε、厚みをｄとすると、Ｃ＝ε／ｄとなる。また、容量の交流抵抗（インピーダンス）Ｚは、周波数ｆ（ω＝２πｆ）とすると、Ｚ＝１／ωＣ＝ｄ／（ωε）となる。よって、周波数に対して誘電体のインピーダンスＺは変化し、誘電率εが大きいと容量Ｃは大きく、周波数成分が高いとインピーダンスはゼロに近くなる。雷などのサージは、周波数成分に分解することができ、各周波数成分に対して高誘電体は、上記した周波数に応じた電気抵抗特性を示す。高誘電体膜が導電層パターンに沿って広く分布することで、雷などのサージ受けた場合、瞬時の巨大なサージは広く分布する高誘電体に分散され、かつサージの高周波成分は高誘電体を通して支持体等のアース系に逃がすため、サージのピーク電圧を低く抑える（緩和する）ことができる。
高誘電体膜の誘電率を絶縁基材層よりも大きくするのは、導電層パターンを被覆する高さ位置で、上記の誘電体膜の作用をより強力に発現させるためである。
なお、太陽光発電モジュールはアース系が接続されていることが前提である。アース系の一部を構成する、またはアース系が取り付けられる支持体は、フレキシブルプリント配線板を配置するために平面状の底板を有するものであれば、どのような形態であってもよく、たとえば平板、上面があいた偏平な直方体（箱体）、などであってよい。材料は何であってもよいが、通常、アルミニウムなどの金属を用いるのがよい。支持体とフレキシブルプリント配線板との間に保護シートなどが介在していてもよい。
上記の絶縁基材層／導電層パターンは、フレキシブルプリント配線板によって形成されるが、フレキシブルプリント配線板の絶縁基材層には。ポリイミド系が用いられ、ポリイミド系の比誘電率は３〜４なので、高誘電体膜はこれより大きい比誘電率を持つ。
上記の高誘電体膜は、直流電圧または静電圧に対しては絶縁材料として働き、絶縁破壊防止の作用をも発揮できる。したがって、高い絶縁破壊電圧を有する高誘電体膜を用いることで、静電圧による絶縁破壊に対しても耐性を高めることができる。
【０００８】
高誘電体膜は、導電層パターンの端縁および絶縁基材層の端部さらに支持体の面にまで、各段差を埋めるように幅をとることができる。
上記のように広幅の高誘電体膜とすることで、導電層パターン／絶縁基材層の段差、および絶縁基材層／支持体の段差、の両方の段差を埋めることができる。このため、高誘電体膜は、上記の外部サージを緩和してアース系に逃がす作用を、より確実に発揮することができる。この結果、耐サージ電圧性能をより高くすることができる。
なお、上記の段差は、たとえば導電層パターンの端面と絶縁基材層の端面とがほとんど揃っている場合、（導電層パターン＋絶縁基材層）の端面と、支持体との段差が埋められるように、高誘電体膜を配置することで、上記の作用を得ることができる。
【０００９】
導電層パターンは、絶縁基材層上において、帯状の連続部と、その連続部間の断続部とが交互に配置されており、発電素子は、該断続部に位置して、対をなす一方の電極を、断続部に面する一方側の連続部に導電接続し、他方の電極を、該断続部に面する他方側の連続部に導電接続することができる。
これによって、発電素子は導電層パターンによって直列接続され、後段に位置する導電層パターンの箇所ほど高電位となる。外部サージ電圧による絶縁破壊は、一概には言えないが、高い静電位により小規模の放電が生じている場合など、そこには雷等のサージ電圧が印加されやすいと考えられる。上記の高誘電体膜は、所定の電位以上の領域、または電位に関係なく全領域において、導電層パターンに沿って、絶縁基材層との段差を埋めるように被覆することができる。これによって、そのような高静電位に起因する小規模の放電箇所も含めて、高誘電体膜はサージ電圧に対する耐性を向上することができる。
なお、断続部は、連続部の端縁方向に直交するような矩形領域とは限らない。たとえば、一方の連続部の端縁から断続部を挟んで位置する相手側の連続部へと細く延びて、相手側はそれに応じて後退してＬ字状に凹み、その延びた連続部とＬ字状に凹んだ連続部との間に、逆流防止のダイオードが橋渡しされていてもよい。ダイオードは、発電している操業時には、両方の連続部を電気的に断続している。
また、断続部には、発電素子を設置するための設置部（台座、電極等）を形成することができる。台座には、発電素子の一方の電極である底部電極が載置されて一方側の連続部に導電接続する。また、設置部の電極は、台座の周囲に位置して、発電素子の他方の電極に適当な接続手段で導電接続される。これによって、膨大な数の発電素子の設置が非常に簡単になり、自動化による設置なども可能になる。
【００１０】
高誘電体膜は、導電層パターンの連続部では全幅、また断続部では端縁を、当該当該導電層パターンに沿って連続的に配置されるのがよい。
発電素子付近に高誘電体膜を配置する場合、発電素子の集光部を覆うことはできない。発電素子は、断続部に面する連続部を橋渡しするように配置されるので、断続部の幅の両端縁には導電層の連続部の端とくに角部が露出する。高誘電体膜は、これらの断続部の両端縁に露出する導電層（連続部）の角部をも被覆するように配置するのがよい。この結果、発電素子の集光部は、高誘電体膜の開口部から露出することになり、集光に支障をきたさない。
これによって、高誘電体膜の配置の作業を能率よく行うことができ、かつ耐サージ電圧性能を確実に高めることができる。
【００１１】
さらに、高誘電体膜の幅に合わせて、高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ高誘電体膜と絶縁基材層との間、および高誘電体膜と支持体との間、のうちの一つ以上の間に介在して、導電層パターンに沿って、少なくとも当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、高誘電体膜はその絶縁膜を被覆することができる。
これによって、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。静電圧による絶縁破壊についてより詳しく説明すると、上記のように導電層パターンは発電素子を直列接続するので、直列段数が大きくなると、所定の位置において非常に高い静電位になる導電層パターンの部分が生じる。導電層パターンは、たとえば数十μｍ程度の厚みの絶縁基材層に固着されているので、絶縁基材層が間に介在するといっても支持体との距離は小さい。この結果、高電位の導電層パターンの端縁と支持体との間で放電が発生し、絶縁破壊してしまう。
直列接続された発電素子を載置する導電層パターン全体のどこか一箇所でも絶縁破壊が生じると、電圧が立ち上がらなくなり、発電装置として機能しなくなる。上記のように、高誘電体膜の下で導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように絶縁破壊防止膜を配置することで、耐絶縁破壊性能を向上させることができる。
高い静電圧の箇所に雷等のサージ電圧が印加されやすいか否かは一概には言えないが、高い静電圧によって絶縁性が劣化して小規模の放電が生じている場合など、サージ電圧は印加されやすいと考えられる。高誘電体膜と絶縁膜とを配置することで、このような静電圧およびサージ電圧の重畳作用に対しても耐性を高めることができる。
【００１２】
さらに、高誘電体膜を覆うように、導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることができる。
このような形態の、高誘電体膜／絶縁膜によっても、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。
【００１３】
本発明の太陽光パネルは、上記のいずれかの太陽光発電モジュールが面状に配置されていることを特徴とする。
これによって、太陽光発電において大部分の面積を占める太陽光パネルに対して、雷等によるサージ電圧に対する耐性をもつことができ、さらに絶縁膜を配置されたものについては静電圧による絶縁破壊を防止することができる。
【００１４】
本発明の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板は、絶縁基材層と、絶縁基材層に固着され、帯状の金属層からなる連続部と、該連続部の間の断続部とが交互に設けられた導電層パターンと、断続部に位置し、対をなす電極を備える発電素子とを備える。そして、少なくとも連続部で、導電層パターンおよび当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする。
これによって、雷等による外部サージ電圧に対する耐性を高めた、太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板を得ることができる。太陽光発電モジュールを形成するとき、このフレキシブルプリント配線板を支持体に取り付けるだけで済むので、工数を節約することができる。
【００１５】
上記の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板において、さらに、高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ高誘電体膜と絶縁基材層との間に介在して、導電層パターンに沿って、当該導電層パターンと絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、高誘電体膜はその絶縁膜を被覆する形態をとることができる。
また、さらに、高誘電体膜を覆うように、導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えてもよい。
これによって、外部サージ電圧に対する耐性と、直列接続の発電素子の発電に由来する高い静電圧による絶縁破壊の防止と、を両方とも得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽光発電モジュール等によれば、雷等の外部サージ電圧からの保護を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽光発電モジュールを示す図である。
【図２】図１のフレキシブルプリント配線板の部分拡大図である。
【図３】（ａ）は太陽光発電モジュールもしくはフレキシブルプリント配線板の平面図、（ｂ）はＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う断面図、である。
【図４】実施の形態１の変形例の太陽光発電モジュール等を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図、である。
【図５】本発明の実施の形態２における太陽光発電モジュールもしくはフレキシブルプリント配線板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図、である。
【図６】実施の形態２の変形例の太陽光発電モジュール等を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における太陽光発電モジュール５０を示す図である。この太陽光発電モジュールは、集光型である。この太陽光発電モジュール５０では、支持体である収容箱１１の底面１１ｂにフレキシブルプリント配線板１０が、折り返し部を有し、並列状に、またはＵ字状に、配置されている。発電素子５は、フレキシブルプリント配線板１０の導電層ごとに直列接続され、このあと説明するように高い電圧を出力する。図１のモジュールでは、比較的少ない数の発電素子が直列接続されているが、より多数の発電素子が直列接続され、高電位の導電層部分が生じる傾向にある。
支持体または収容箱１１の側壁の上面にはフランジ部１１ｆが形成されて、蓋状の集光板１３がそのフランジ部１１ｆ当接して固定されている。集光板１３には、フレキシブルプリント配線板１０に固定された発電素子５ごとに、位置を合わせたフレネルレンズ１３ｆが形成されている。集光板１３はガラス板を基材として、その裏面（内側）にシリコーン樹脂膜を形成したものを用いるのがよい。フレネルレンズ１３ｆは、このシリコーン樹脂膜に形成される。収容箱１１の側壁を貫通して外部へと太陽光発電モジュール５０の出力を取り出すためのコネクタ１４が設けられている。
【００１９】
本実施の形態では、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板１０が、発電部Ｇを除いて、高誘電体膜７で被覆されている。発電部Ｇでは、高誘電体膜７には開口部７ｈが設けられ、光を遮断しないようにする。高誘電体膜７の端は、導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂを覆って、支持体１１の底面１１ｂにまで幅をとっている。高誘電体膜７は、この幅内にある２つの段差、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差、および、絶縁基材層１ｂ／支持体底面１１ｂの段差、を埋めている。
図３（ａ）は、太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０の平面図、また図３（ｂ）はＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う断面図である。なお、平面図では、導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂは、高誘電体膜７の下に位置するが、識別が容易であり間違えることがないので、すべて実線で示している。この点、斜視図である図２と相違する。図２では、直線が多く、識別を容易にするために下層に位置する導電層パターン１ａおよび絶縁基材層１ｂに対して、破線を用いて区別を容易にした。
【００２０】
支持体の底面１１ｂに接して絶縁基材層１ｂが固定され、その絶縁基材層１ｂ上に導電層パターン１ａが固着されている。そして、高誘電体膜７が、導電層パターン１ａの全幅を覆い、かつ絶縁基材層１ｂをも覆い、支持体１１の底面１１ｂにまで届いている。その間、上述のように、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差、および、絶縁基材層１ｂ／支持体１１の段差、を埋めている。高誘電体膜３によって被覆されていない領域は、上述のように、開口部７ｈであり、発電領域Ｇまたは導電層パターン３の断続部Ｄの一部に該当する。開口部７ｈには、発電素子の設置部（台座、電極など）５ａ，５ｂが設けられ、台座５ｂに底面電極を導通させながら図示しない発電素子が搭載される。対をなす発電素子の電極のもう一方は、台座５ｂと電気的に隔絶された電極部５ａに導電接続される。この断絶部Ｄを挟んで、一方の導電層と、他方の導電層とは電気的に隔てられているが、逆流防止のためのダイオード６が橋渡しのように設けられる。
【００２１】
＜本実施の形態のポイント＞
導電層パターン１ａには、外部からのサージ電圧が印加されやすい。とくに上述のように、導電層パターン１ａは発電素子を直列接続するので、直列段数が多くなると、非常に高い静電位になる導電層パターン１ａの部分が生じる。その高電位により小規模の放電等が生じて絶縁性能が劣化している場合、外部からのサージ電圧が印加される場所になりやすい。また、静電位の高低に関係なく、導電層パターン１ａには、表面に微細な凹凸があり、このような表面箇所に、突然のサージ電圧が印加され、一気に絶縁破壊が生じる場合も多数ある。
本実施の形態では、高誘電体膜７が、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂ／支持体底面１１ｂのフレキシブルプリント配線板付近、をカバーして、導電層パターン１ａに沿って配置される。高誘電体は、上述したように、電気的に容量成分として機能する。雷などのサージは、周波数成分に分解することができ、各周波数成分に対して高誘電体は周波数に応じた電気抵抗特性を示す。高誘電体膜７が導電層パターン１ａに沿って広く分布することで、雷などのサージ受けた場合、瞬時の巨大なサージは広く分布する高誘電体膜７に分散され、かつサージの高周波成分は高誘電体膜７を通して支持体等のアース系に逃がすため、サージのピーク電圧を低く抑える（緩和する）ことができる。
この結果、本実施の形態における太陽光モジュールは、雷等のサージ電圧が印加されても、絶縁破壊の損傷を受けることはない。
【００２２】
高誘電体膜７の材料としては、絶縁基材層１ｂを形成するポリイミド、ポリアミドイミドなどの比誘電率３〜４よりも大きく、取り扱いが容易であれば何でもよい。たとえば、樹脂単体でもよいし、高誘電体のフィラーを分散した樹脂でもよい。
高誘電体のフィラーとしては、比誘電率をεと記して、ＴｉＯ２（ε：９０）、ＣａＴｉＯ３（ε：１５０）、ＳｒＴｉＯ３（ε：２００）、ＢａＴｉＯ３（ε：１５００）などを挙げることができる。これらのフィラーが配合されて、全体的に比誘電率が３〜４より大きくなれば、樹脂はどのような樹脂でもよい。全体的な比誘電率の測定は、ＪＩＳ使い方シリーズ「新版プラスチック材料選択のポイント第２版（２００３年９月２４日発行：財団法人日本規格協会）」の「１．４プラスチックの物性の評価法」によるか又はそこで引用されている、ＡＳＴＭ Ｄ１４９、Ｄ１５０などによって行うのがよい。
また、樹脂単体の場合、たとえばポリウレタン（ε：５．４〜７．６）、ポリフッ化ビニリデン（ε：８．４）、フェノール樹脂成形材料（木粉、綿ブロック充填でのε：５．０〜１３．０）、フェノール樹脂（無充填でのε：９．８〜１５．７）、ナイロン６（グラスファイバ充填でのε：４．２〜１２．１）、繊維系樹脂である硝酸セルロース（ε：７．０〜７．５）などを用いることができる。樹脂単体といっても、材料が充填ざれたタイプのものは、その材料によって大きく変動する。このタイプのものでは、充填材も一種のフィラーと考えることができる。要は、フィラー入り等に関係なく高誘電体膜７として、比誘電率εが、たとえば４よりおおきければよいとして選定すればよい。
上記のフィラー入り樹脂の場合、その樹脂を溶剤に解き、高誘電体のフィラーを配合し分散させたものをスピンコート等既存の方法で塗布することができる。樹脂単体の場合も上記に準じて塗布することができる。塗布以外の方法でもよい。たとえば、上記の材料もしくはフィラーを含む高誘電体テープを作製して、これを、図３などに示すように貼着してもよい。
【００２３】
（変形例）
図４は、実施の形態１の変形例を示す太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う断面図である。この変形例も、本発明の太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を例示するものである。この変形例では、高誘電体膜７は、導電層パターン１ａと絶縁基材層１ｂとの段差を埋めて、絶縁基材層１ｂの上でとどまっている。このように、支持体１１の底面１１ｂにまで延びていなくても、上記したように、高誘電体膜７が広く導電層パターン１ａ上に分布することで、雷等のサージ電圧は分散される。このため、絶縁基材層１ｂなどに絶縁破壊の損傷を与えることがない。
【００２４】
本実施の形態におけるフレキシブルプリント配線板１０は、高誘電体膜７を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、高誘電体膜７を、図４に示す形態で配置することができる。この結果、太陽光発電モジュール５０の作製を、簡単にすることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２における太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示す平面図、（ｂ）はＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。本実施の形態では、高誘電体膜７と導電層パターン１ａとの間に、絶縁膜３が介在している点に特徴を有する。
【００２６】
＜本実施の形態のポイント＞
上述のように、導電層パターン１ａは発電素子を直列接続するので、直列段数が多くなると、非常に高い電位になる導電層パターン１ａの部分が生じる。導電層パターン１ａの端縁と絶縁基材層１ｂとの段差に面する導電層の角部Ｋは、突状であり、電界集中が生じやすい。絶縁破壊を生じる放電は、高電位の導電層パターン１ａの端縁、とくに絶縁基材層１ｂとの段差部に位置する角部Ｋ先端において発生する傾向が強い。導電層パターン１ａは、たとえば数十μｍ程度の厚みの絶縁基材層１ｂに固着されているが、支持体の底面１１ｂとの距離は小さい。この結果、従来のように何も対策をとらなければ高電位の導電層パターンの端縁と支持体１１との間で、太陽光発電による静電位に起因する放電が発生し、絶縁破壊してしまう。
本実施の形態では、導電層パターン１ａの端縁と絶縁基材層１ｂとの段差を埋めるように絶縁膜３を配置することで、静電位に対する耐絶縁破壊性能を向上させることができる。絶縁膜３としては、当然、絶縁破壊電圧が高いものがよい。
これによって、太陽光発電による導電層パターン１ａの高電位による絶縁破壊（直流電圧による絶縁破壊）は、段差を埋める絶縁膜３によって、また雷等の外部サージによる絶縁破壊は、高誘電体膜７によって、両方とも防止することができる。
【００２７】
絶縁膜３の材料としては、とくに限定せず、樹脂製の絶縁テープなどを用いることができる。また絶縁性樹脂層を既存の方法を用いて形成してもよい。絶縁テープまたは絶縁性樹脂層の樹脂としては、たとえば汎用性の絶縁性樹脂でよい。汎用性の樹脂のうち、たとえば絶縁破壊電圧が１０ｋＶ・ｍｍ−１以上のものは多数、というよりはほとんどであり、このような絶縁破壊電圧が高い樹脂を用いるのがよい。これらの体積抵抗率は１０１１Ω・ｃｍ以上であり、太陽光発電の型式に応じて１０１３Ω・ｃｍ以上のものなどを用いるのがよい。
また、とくに絶縁破壊電圧が高い、ポリイミドカプトン（絶縁破壊電圧２８０ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリエチレンテレフタレート（絶縁破壊電圧３００ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリサルフォン（絶縁破壊電圧３００ｋＶ・ｍｍ−１）、ポリエーテル（絶縁破壊電圧１００ｋＶ・ｍｍ−１）、四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合体（絶縁破壊電圧２８０ｋＶ・ｍｍ−１）などを用いてもよい。
絶縁膜３の厚みとしては、市販の絶縁テープの種類により、どのような厚みでもよい。たとえば１０μｍ以上とするのがよい。より好ましくは導電層パターン１ａの厚みより厚いほうが好ましく、２０μｍ以上とすることもできる。
絶縁破壊電圧、体積抵抗率等は、上記の「１．４プラスチックの物性の評価法」によるか又はそこで引用されている、ＪＩＳ Ｋ ６９１１、ＡＳＴＭ Ｄ１４９などによって行うのがよい。
【００２８】
本実施の形態におけるフレキシブルプリント配線板１０は、絶縁膜３を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、絶縁膜３を、図４に示す形態で配置することができる。絶縁膜３を配置した状態で、フレキシブルプリント配線板１０とする。このあと、太陽光発電モジュール５０に組み立てるときに、そのフレキシブルプリント配線板１０を固定して、上記の高誘電体膜７を、そのフレキシブルプリント配線板１０を含めて、支持体１１の底面１１ｂにまで延ばして配置することができる。
なお、高誘電体膜７については、実施の形態１に説明したことが当てはまる。
【００２９】
（変形例）
図６は、実施の形態２の変形例を示す太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を示す断面図である。この変形例も、本発明の太陽光発電モジュール５０もしくはフレキシブルプリント配線板１０を例示するものである。この変形例では、高誘電体膜７は、導電層パターン１ａに接するように設けられ、絶縁膜３がその高誘電体膜７を覆うように位置する。この変形例におけるポイントは次のとおりである。
【００３０】
＜本変形例のポイント＞
本変形例では、最外層に絶縁膜３が配置されているが、外部サージ電圧が印加されると、高誘電体膜７が広い範囲にわたって位置しているので、実施の形態２と同様に、当該サージ電圧は分散され、かつ波形は緩和される。このため、外部サージについては、実施の形態２（図５）と遜色なく、確実に絶縁破壊の損傷を避けることができる。
一方、直流電圧については、導電層パターン１ａ／絶縁基材層１ｂの段差を直接的に埋めるのは、高誘電体膜７である。高誘電体膜７は、しかしながら、体積抵抗は十分低く、かつ絶縁破壊電圧についても、十分高い。すなわち空気の絶縁破壊電圧３ｋＶ・ｍｍ−１に比べて、十分高く、たとえば汎用性樹脂における絶縁破壊電圧１０ｋＶ・ｍｍ−１以上は間違いなく期待することができる。また、体積抵抗率１０１１Ω・ｃｍ以上についても問題なく達成することができる。その高誘電体膜７の上層には絶縁膜３が配置されて、実質的に分厚い絶縁膜積層体が配置されることになる。したがって、太陽光発電由来の高電位がかかる導電層箇所であっても、確実に絶縁破壊を防止することができる。
実施の形態２と、本変形例との間では、直流電圧およびサージ電圧による絶縁破壊に対する耐性について、同じであるとみることができる。
【００３１】
本変形例におけるフレキシブルプリント配線板１０は、高誘電体膜７を当該フレキシブルプリント配線板１０に含む形態である。このため、フレキシブルプリント配線板１０の製造中に、高誘電体膜７を、図４に示す形態で配置することができる。高誘電体膜３を配置した状態で、フレキシブルプリント配線板１０とする。このあと、太陽光発電モジュール５０に組み立てるときに、そのフレキシブルプリント配線板１０を固定して、上記の絶縁膜３を、そのフレキシブルプリント配線板１０を含めて、支持体１１の底面１１ｂにまで延ばして配置することができる。
高誘電体膜７および絶縁膜３については、これまで説明したことが当てはまる。
【００３２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の太陽光発電モジュール等によれば、少なくとも導電層パターンおよび絶縁基材層を覆うように、絶縁基材層よりも大きい比誘電率の高誘電体膜を配置することで、雷等のサージ電圧による絶縁破壊等の損傷を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ 導電層パターン、１ｂ 絶縁基材層、３ 絶縁膜、３ｈ 開口部、５ 発電素子、５ａ，５ｂ 発電素子の設置部、６ ダイオード、７ 高誘電体膜、１０ フレキシブルプリント配線板、１１ 支持体（収容箱）、１１ｂ 底面、１１ｆ フランジ部、１３ 集光板、１３ｆ フレネルレンズ、１４ コネクタ、５０ 太陽光発電モジュール、Ｄ 導電層の断続部、Ｇ 発電部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電素子を備える太陽光発電モジュールであって、
支持体と、
前記支持体上で前記発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板とを備え、
前記フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層、および、前記絶縁基材層に固着されて前記発電素子を直列に接続する金属層からなる導電層パターン、を有し、
前記導電層パターンおよび当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする、太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記高誘電体膜が、前記導電層パターンの端縁および前記絶縁基材層の端部さらに前記支持体の面にまで、各段差を埋めるように幅をとっていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
前記導電層パターンは、前記絶縁基材層上において、帯状の連続部と、その連続部間の断続部とが交互に配置されており、前記発電素子は、該断続部に位置して、対をなす一方の電極を、前記断続部に面する一方側の連続部に導電接続し、他方の電極を、該断続部に面する他方側の連続部に導電接続していることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
前記高誘電体膜は、前記導電層パターンの連続部では全幅、また断続部では端縁を、当該当該導電層パターンに沿って連続的に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
さらに、前記高誘電体膜の幅に合わせて、前記高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ前記高誘電体膜と絶縁基材層との間、および前記高誘電体膜と前記支持体との間、のうちの一つ以上の間に介在して、前記導電層パターンに沿って、少なくとも当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、前記高誘電体膜はその絶縁膜を被覆していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項６】
さらに、前記高誘電体膜を覆うように、前記導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュールが面状に配置されていることを特徴とする、太陽光発電パネル。
【請求項８】
絶縁基材層と、
前記絶縁基材層に固着され、帯状の金属層からなる連続部と、該連続部の間の断続部とが交互に設けられた導電層パターンと、
前記断続部に位置し、対をなす電極を備える発電素子とを備え、
少なくとも前記連続部で、前記導電層パターンおよび当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする、太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【請求項９】
さらに、前記高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ前記高誘電体膜と絶縁基材層との間に介在して、前記導電層パターンに沿って、当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、前記高誘電体膜はその絶縁膜を被覆していることを特徴とする、請求項８に記載の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【請求項１０】
さらに、前記高誘電体膜を覆うように、前記導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることを特徴とする、請求項８に記載の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【請求項１】
発電素子を備える太陽光発電モジュールであって、
支持体と、
前記支持体上で前記発電素子を保持するフレキシブルプリント配線板とを備え、
前記フレキシブルプリント配線板が、絶縁をとるための絶縁基材層、および、前記絶縁基材層に固着されて前記発電素子を直列に接続する金属層からなる導電層パターン、を有し、
前記導電層パターンおよび当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする、太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記高誘電体膜が、前記導電層パターンの端縁および前記絶縁基材層の端部さらに前記支持体の面にまで、各段差を埋めるように幅をとっていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
前記導電層パターンは、前記絶縁基材層上において、帯状の連続部と、その連続部間の断続部とが交互に配置されており、前記発電素子は、該断続部に位置して、対をなす一方の電極を、前記断続部に面する一方側の連続部に導電接続し、他方の電極を、該断続部に面する他方側の連続部に導電接続していることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
前記高誘電体膜は、前記導電層パターンの連続部では全幅、また断続部では端縁を、当該当該導電層パターンに沿って連続的に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
さらに、前記高誘電体膜の幅に合わせて、前記高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ前記高誘電体膜と絶縁基材層との間、および前記高誘電体膜と前記支持体との間、のうちの一つ以上の間に介在して、前記導電層パターンに沿って、少なくとも当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、前記高誘電体膜はその絶縁膜を被覆していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項６】
さらに、前記高誘電体膜を覆うように、前記導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュールが面状に配置されていることを特徴とする、太陽光発電パネル。
【請求項８】
絶縁基材層と、
前記絶縁基材層に固着され、帯状の金属層からなる連続部と、該連続部の間の断続部とが交互に設けられた導電層パターンと、
前記断続部に位置し、対をなす電極を備える発電素子とを備え、
少なくとも前記連続部で、前記導電層パターンおよび当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する、該絶縁基材層の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体膜を備えることを特徴とする、太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【請求項９】
さらに、前記高誘電体膜と導電層パターンとの間かつ前記高誘電体膜と絶縁基材層との間に介在して、前記導電層パターンに沿って、当該導電層パターンと前記絶縁基材層との段差を埋めるように被覆する絶縁膜を備え、前記高誘電体膜はその絶縁膜を被覆していることを特徴とする、請求項８に記載の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【請求項１０】
さらに、前記高誘電体膜を覆うように、前記導電層パターンに沿って配置された、絶縁膜を備えることを特徴とする、請求項８に記載の太陽光発電モジュール用フレキシブルプリント配線板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０５７８７（Ｐ２０１３−１０５７８７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６７２３（Ｐ２０１１−２４６７２３）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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