太陽電池モジュール
【課題】 この発明は、開口部からの水分の浸透による影響を少なくして太陽電池モジュールの信頼性を向上させるとともに、その歩留まりも向上させることにある。
【解決手段】 表面保護部材１２と、裏面保護部材１３と、配線部材１６によって電気的接続された複数の太陽電池１１と、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間に、複数の太陽電池を封止する封止部材１４と、太陽電池１１の出力を取り出すための出力配線２０と、を備え、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所の裏面保護部材１３に、開口部１３ａが設けられ、出力配線２０が開口部１３ａを経て裏面保護部材１３の外部に取り出される。
【解決手段】 表面保護部材１２と、裏面保護部材１３と、配線部材１６によって電気的接続された複数の太陽電池１１と、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間に、複数の太陽電池を封止する封止部材１４と、太陽電池１１の出力を取り出すための出力配線２０と、を備え、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所の裏面保護部材１３に、開口部１３ａが設けられ、出力配線２０が開口部１３ａを経て裏面保護部材１３の外部に取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
【０００３】
一般に、太陽電池１枚当たりの出力は数Ｗ程度である。このため、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池を接続することにより出力を高めた太陽電池モジュールが用いられる。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池がその表裏面の電極に電気的に接続された配線部材により直列及び／又は並列に接続された構造を有している。
【０００４】
複数の太陽電池を配線部材で接続したものを、透光性部材からなる表面保護部材と裏面保護部材との間に配設し、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封止することで、耐候性や耐衝撃性を高め、屋外で実用的な電気出力を取り出すことができるように構成されている。
【０００５】
図１７は、従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。太陽電池モジュールは、ガラスなどの透光性部材からなる表面保護部材３０１と、太陽電池３０３、透光性封止部材３０２、３０４、裏面保護部材３０５とを備える。
【０００６】
この太陽電池モジュールは、表裏面に電極が形成された複数の太陽電池３０３をインナーリード線３０６で接続し、表面保護部材３０１と裏面保護部材３０５で挟み込んで、透光性封止部材３０２、３０４で封止して構成されている。
【０００７】
太陽電池の出力を太陽電池モジュールの外部に取り出す必要があり、図１７に示すように、裏面保護部材３０５と裏面側の封止部材３０４にそれぞれ開口部３０５ｂ、３０４ｂを設け、この開口部３０５ｂ、３０４ｂから太陽電池３０３に接続された出力配線（取り出し電極）３０７を外部に引き出している。この開口部３０５ｂ部分には、図示はしないが端子ボックスが取り付けられ、開口部３０５ｂから取り出された出力配線３０７が端子ボックス内の端子と接続され、外部回路と接続する太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。
【０００８】
上記した特許文献１に記載した、太陽電池モジュールは、裏面封止部材３０４と裏面保護部材３０５のそれぞれに出力配線３０７の端部が露出するように、例えば、４０ｍｍ×７０ｍｍの開口部３０４ｂ、３０５ｂを設けるとともに、太陽電池３０３と出力配線３０７との間に、封止部材３０９を配置している。この封止部材３０９は、接着部材３１０と防湿部材３１１との積層体から構成されている。そして、裏面側封止部材３０４と裏面保護部材３０５の開口部３０４ｂ、３０５ｂより十分大きい寸法に形成され、出力配線３０７と太陽電池３０３との間に配置されている。
【０００９】
上述のように、各部材を配置し重ね合わせたものをラミネータによって、減圧下で全体を加熱しながら加圧し一体化することにより、裏面側封止部材３０４と裏面保護部材３０５の開口部３０４ｂ、３０５ｂに出力配線３０７の端部が露出した状態で積層される。したがって、必要時に出力配線３０７の端部を折り曲げることによって、図１７に示すように、きわめて容易に開口部３０４ｂ、３０５ｂを通して、出力配線３０７を外部に取り出すことができる。
【００１０】
そして、この開口部３０４ｂ、３０５ｂは、接着部材３１０と防湿部材３１１との積層体から構成される封止部材３０９によって封止されるため、開口部からの水分などが太陽電池モジュール内部に浸透して、太陽電池モジュールの出力性能を損なうことなく、信頼性を保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３５６３４９号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記特許文献１に記載のものにおいては、開口部３０４ｂ、３０５ｂを設ける位置については考慮していない。
【００１３】
開口部３０４ｂ、３０５ｂから取り出される出力配線３０７は、接続される端子ボックスとの関係から出力配線３０７間のピッチ等を考慮する必要がある。また、開口部３０４ｂ、３０５ｂから浸入する水分の影響による特性低下の対策が必要である。
【００１４】
開口部を設ける位置も特性や歩留まりに影響すると考えられる。
【００１５】
この発明は、開口部からの水分の浸透による影響を少なくして太陽電池モジュールの信頼性を向上させるとともに、その歩留まりも向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、表面保護部材と、裏面保護部材と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に配設され、配線部材によって電気的接続された複数の太陽電池と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に、前記複数の太陽電池を封止する封止部材と、太陽電池の出力を取り出すための出力配線と、を備えた太陽電池モジュールであって、１枚の太陽電池の面と対向する箇所の前記裏面保護部材に、開口部が設けられ、前記出力配線が前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明は、前記開口部を覆うように封止フィルムが配設されるとともに、前記封止フィルムに、前記出力配線が挿入されるスリットが設けられ、前記出力配線が封止フィルムのスリットから前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されるように構成することができる。
【００１８】
また、前記裏面保護部材の開口部を被覆して端子ボックスを裏面保護部材に取り付ければよい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、裏面保護部材の開口部は１枚の太陽電池の裏面に対向して設けられているので、開口部の影響は１枚の太陽電池にのみに限定でき、特性低下の影響を最小限に留めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図２】この発明に用いられる太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【図３】太陽電池モジュールを製造する製造装置の概略構成図である。
【図４】この発明の実施形態のラミネート前の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図５】この発明の実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図６】この発明の実施形態の太陽電池モジュールの開口部部分を示す平面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図８】図７のＡ１−Ａ１線断面図である。
【図９】図７のＡ２−Ａ２線断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１１】図１０のＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図１２】図１０のＢ１−Ｂ１線断面図である。
【図１３】この発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１４】この発明の第４の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１５】この発明の第５の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１６】この発明の他の実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図１７】従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２２】
この発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１０の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、この実施形態に係る太陽電池モジュール１０の側面拡大断面図である。
【００２３】
太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１、表面保護部材１２、裏面保護部材１３及び封止部材１４を備える。太陽電池モジュール１０は、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間に、複数の太陽電池１１を封止することにより構成される。
【００２４】
複数の太陽電池１１は配線部材１６によって互いに接続される。太陽電池１１と配線部材１６との接続は、半田または樹脂接着剤を用いて接続される。
【００２５】
太陽電池１１は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。太陽電池１１の受光面上及び裏面上には電極が形成される。太陽電池１１の構成については後述する。
【００２６】
配線部材１６は、太陽電池１１の受光面上に形成された電極と、この太陽電池に隣接する他の太陽電池１１の裏面上に形成された電極とに接続される。これにより、隣接する太陽電池１１、１１間は電気的に接続される。配線部材１６は、薄板状の銅箔と、銅箔の表面にメッキされた半田とを含む。
【００２７】
配線部材１６と太陽電池１１とを半田で接続させる場合には、配線部材１６の表面にメッキされた半田を溶融させて、太陽電池１１の電極と接続させる。
【００２８】
また、樹脂接着剤を用いる場合には、配線部材１６と太陽電池１１との間に樹脂接着剤を配設し、樹脂接着剤を介して太陽電池１１と配線部材１６とが接続される。樹脂接着剤は、共晶半田の融点以下、即ち、約２００℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤としては、例えば、導電性接着フィルムが用いられる。導電性接着フィルムとしては、樹脂接着成分とその中に分散した導電性粒子とを少なくとも含んで構成されている。この内部に導電性粒子が分散された樹脂接着成分がポリイミドなどからなる基材フィルム上に設けられている。樹脂接着成分は熱硬化性樹脂を含有する組成物からなり、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いるか２種以上を組み合わせて用いられ、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。
【００２９】
導電性粒子としては、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子及びニッケル粒子などの金属粒子、或いは、金メッキ粒子、銅メッキ粒子及びニッケルメッキ粒子などの導電性又は絶縁性の核粒子の表面を金属層などの導電層で被覆してなる導電性粒子が用いられる。
【００３０】
表面保護部材１２は、封止部材１４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の表面を保護する。表面保護部材１２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。
【００３１】
裏面保護部材１３は、封止部材１４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の背面を保護する。裏面保護部材１３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。この図１に示す実施形態においては、この裏面保護部材１３は、ＰＥＴ等の樹脂フィルムで構成している。
【００３２】
封止部材１４は、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間で太陽電池１１を封止する。封止部材１４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。この実施形態では、ＥＶＡ樹脂を用いている。
【００３３】
なお、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１０の外周には、Ａｌ（アルミニウム）フレーム（図示しない）を取り付けることができる。
【００３４】
配線部材１６は、モジュール外部に出力を取り出す出力配線２０と接続される。出力配線２０は、太陽電池１１からの電気出力を端子ボックス４０の端子と接続されるもので、通常、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、幅６ｍｍの銅箔にその全面を半田コートしたものを所定の長さに切断し、配線部材１６に半田付けされている。また、出力配線２０の表面は、絶縁性フィルムによって被覆されている。
【００３５】
裏面保護部材１３には、出力配線２０を取り出すための開口部１３ａが設けられている。この裏面保護部材１３に設ける開口部１３ａは、後述するように、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。また、裏面側の封止部材１４も後述するように、出力配線２０を取り出す開口部が設けられている。これら開口部は、例えば、４０ｍｍ×７０ｍｍの矩形形状に形成されている。
【００３６】
この実施形態は、これら開口部より十分大きな大きさの封止フィルム３０を有する。この封止フィルム３０には、後述するように、出力配線２０が挿入されるスリット部が設けられている。このスリット部は、出力配線２０の厚さと僅かに広い幅を有し、複数の出力配線２０が挿入される長さを有している。この封止フィルム３０のスリット部に出力配線２０を挿入することで、出力配線２０は、その間隔並びに長さなどを規定することができる。
【００３７】
開口部１３ａを覆うように封止フィルム３０を配置すると、出力配線２０は、太陽電池モジュール１０の裏面保護部材１３から所定の長さ並びに間隔で取り出されることになる。そして、この封止フィルム３０により開口部１３ａからの水分の浸入を抑制できる。
【００３８】
裏面保護部材１３の開口部１３ａを被覆するように、シリコーン樹脂などで端子ボックス４０が取り付けられる。開口部１３ａから取り出された出力配線２０が端子ボックス４０内の端子と接続され、外部回路と接続される。
【００３９】
次に、太陽電池１１の構成について説明する。
【００４０】
太陽電池１１は、光電変換部、電極を備える。この電極は、例えば、フィンガー電極及びバスバー電極を備える。
【００４１】
光電変換部は、太陽光を受けることによりキャリアを生成する。ここで、キャリアとは、太陽光が光電変換部に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部は、内部にｎ型領域とｐ型領域とを有しており、ｎ型領域とｐ型領域との界面で半導体接合が形成される。光電変換部は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体基板を用いて形成することができる。光電変換部は、一例として互いに逆導電型を有する単結晶シリコンと非晶質シリコン層との間に真性な非晶質シリコン層を介挿し、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池が用いられる。
【００４２】
フィンガー電極は、光電変換部からキャリアを収集する電極である。フィンガー電極は、光電変換部の受光面略全域にわたって複数本形成される。フィンガー電極は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。なお、フィンガー電極は、光電変換部の受光面上及び裏面上において同様に形成される。
【００４３】
バスバー電極は、複数本のフィンガー電極からキャリアを集電する電極である。バスバー電極は、フィンガー電極と交差するように形成される。バスバー電極は、樹脂材料をバインダーとし、フィンガー電極と同様に銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。
【００４４】
ここで、バスバー電極の本数は、光電変換部の大きさなどを考慮して、適当な本数に設定することができる。
【００４５】
次に、太陽電池１０の構成の一例として、光電変換部が所謂ＨＩＴ構造を有する場合について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【００４６】
図２に示すように、光電変換部１２０は、透光性導電膜１１４、ｐ型非晶質シリコン層１１３、ｉ型非晶質シリコン層１１２、ｎ型単結晶シリコン基板１１０、ｉ型非晶質シリコン層１１６、ｎ型非晶質シリコン層１１７及び透光性導電膜１１８を備える。
【００４７】
ｎ型単結晶シリコン基板１１０の受光面側には、ｉ型非晶質シリコン層１１２を介して、ｐ型非晶質シリコン層１１３が形成される。ｐ型非晶質シリコン層１１３の受光面側には、透光性導電膜１１４が形成される。一方、ｎ型単結晶シリコン基板１１０の裏面側には、ｉ型非晶質シリコン層１１６を介して、ｎ型非晶質シリコン層１１７が形成される。ｎ型非晶質シリコン層１１７の裏面側には、透光性導電膜１１８が形成される。
【００４８】
フィンガー電極及びバスバー電極からなる電極１１５、１１９は、透光性導電膜１１４の受光面側及び透光性導電膜１１８の裏面側それぞれに形成される。
【００４９】
出力配線２０の太陽電池モジュールからの取り出しについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、この実施形態のラミネート前の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図、図５はこの実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【００５０】
図４及び図５に示すように、裏面側封止部材１４ｂと裏面保護部材１３には、それぞれ開口部１４ｃ、１３ａが形成されている。これら開口部１４ｃ、１３ａを完全に覆うように、出力配線２０が挿入されるスリット部３０ａを有する封止フィルム３０が裏面封止部材１４ｂと太陽電池１１との間に配置されている。この封止フィルム３０は、ＰＥＴやＰＶＦ等の樹脂フィルムで構成されている。
【００５１】
スリット部３０ａに出力配線２０を挿入し、封止フィルム３０が裏面保護部材１３と太陽電池１１との間に配設される。このスリット部３０ａは、出力配線２０の厚さと僅かに広い幅を有し、複数の出力配線２０が挿入される長さを有している。この封止フィルム３０のスリット部３０ａに出力配線２０を挿入することで、出力配線２０は、その間隔並びに長さなどを規定することができる。
【００５２】
開口部１３ａ、１４ｃを覆うように、封止フィルム３０を配置すると、出力配線２０は、太陽電池モジュール１０の裏面保護部材１３から所定の長さ並びに間隔で取り出されることになる。
【００５３】
この封止フィルム３０は、予め、裏面側封止部材１４ｂの開口部１４ｃの箇所を覆うように、所定の場所に仮止めし、その後、スリット部３０ａに出力配線２０を挿入するように構成する。このように構成することにより、モジュール化する際の作業時に、封止フィルム３０が移動することが無くなり、組み立て作業性が向上する。
【００５４】
図５に示すように、ラミネート後は、開口部１３ａ、１４ｃの箇所には、封止フィルム３０が位置し、これら開口部１３ａ、１４ｃ内にも封止フィルム３０が案内され、開口部１３ａ、１４ｃを水密的に封止される。そして、裏面保護部材１３の開口部１３ａの箇所に端子ボックス４０の底部４０ａがシリコーン樹脂５０などにより接着される。端子ボックス４０の底部４０ａには、出力配線２０が挿入される開口部４０ｃが設けられている。この開口部４０ｃは、開口部１３ａ、１４ｃの大きさより小さく形成されている。また、底部４０ａは、開口部１３ａ、１４ｃを完全に被覆するように、開口部１３ａ、１４ｃより大きく形成している。すなわち、開口部１３ａ、１４ｃの大きさは、端子ボックス４０の開口部４０ｃより大きく、端子ボックス４０より小さい。
【００５５】
開口部１３ａ、１４ｃ、開口部４０ｃを経て取り出された出力配線２０は、端子ボックス４０内の端子台４０ｂに接続される。そして、図示はしないが端子ボックス４０の上蓋を底部４０ａに取り付けて太陽電池モジュール１０が構成される。
【００５６】
次に、上記太陽電池モジュール１０の製造方法について、図３を参照して説明する。図３は太陽電池モジュール１０を製造する製造装置の概略構成図である。この装置は、下側ハウジング２００とこの下側ハウジングに気密に結合される上側ハウジング２０２とを備える。下側ハウジング２００の上部開口部には、略面一の状態でヒータプレート２０１が配置される。この上側ハウジング２０２には、下側ハウジング２００の開口部に対向する側にゴム製のダイアフラム２０３が設けられている。下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２の周縁部には、両者を結合した時の気密状態を保持するためのパッキン２０４が全周に渡って取り付けられている。
【００５７】
更に、下側ハウジング２００には、図示はしないが真空ポンプが接続されている。
【００５８】
そして、太陽電池モジュール１０を製造するにあたっては、まず、製造装置のヒータプレート２０１上に、下側から表面保護部材１２、表面側のＥＶＡシート１４ａ（封止部材）、配線部材１６により接続された複数の太陽電池セル１１…、開口部１４ｃの箇所に封止フィルム３０、ＥＶＡシート１４ｂ（封止部材）、裏面保護部材１３をこの順序で積み重ねる。封止フィルム３０のスリット部３０ａには、出力配線２０が挿入され、出力配線２０が所定の位置に位置決めされて、仮保持されている。
【００５９】
上記のように、ヒータプレート２０１上に各構成部品を積み合わせた後、下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２とを結合させる。その後、下側ハウジング２００を図示しない真空ポンプにより排気する。この時ヒータプレート２０１を約１３０℃〜２００℃に加熱する。この状態で、ダイアフラム２０３がヒータプレート２０１上に載置された太陽電池モジュール１０側に押し付けられる。そして、ＥＶＡシート１４ａ、１４ｂがゲル状化し、所定のＥＶＡ層（封止層）１４を構成する。これにより、太陽電池セル１１…が表面側の表面保護部材１２と裏面側の裏面保護部材１３との間に挟まれた状態でＥＶＡ層（封止層）１４内に封止される。そして、ＥＶＡシート１４ｂの開口部１４ｃには、封止フィルム３０の一部が入り込んで一体化され、開口部１４ｃが閉塞される。
【００６０】
その後、裏面保護部材１３の開口部１３ａを閉塞するようにして、端子ボックス４０がシリコーン樹脂５０により裏面保護部材１３に取り付けられる。
【００６１】
図６は、この実施形態の太陽電池モジュールの出力配線と開口部部分を示す平面図、図７は、この実施形態の太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。
【００６２】
図６及び図７に示すように、この発明の実施形態においては、この裏面保護部材１３に設ける開口部１３ａは、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。裏面保護部材１３の開口部１３ａが臨む箇所には封止フィルム３０が配設されている。そして、封止フィルム３０により、開口部１３ａの部分からの水分浸入を抑制する。また、開口部１３ａから浸入した水分は、１枚の太陽電池１１の裏面側に到達する。このため、水分による太陽電池１１の特性低下も１枚の太陽電池１１に限られ、太陽電池モジュール１０の特性低下への影響を最小限に留めることができる。
【００６３】
また、太陽電池１１、１１間に開口部１３ａが臨まないように形成されているので、太陽電池１１、１１間から表面側への水分の浸入もさらに抑制できる。特に、表面保護部材１２としてガラスを用い、太陽電池１１として所謂ＨＩＴ構造のものを用いた場合、水分による表面側のガラスからの不純物により、非晶質層の特性が低下する。この実施形態のように、１枚の太陽電池１１の裏面に対向するように、開口部１３ａを設けることで、太陽電池１１、１１間の隙間から表面側へ水分が回り込むことが抑制され、太陽電池１１の特性低下を防ぐことができる。
【００６４】
封止フィルム３０のスリット３０ａを介して開口部１３ａから導出される出力配線２０は、この実施形態においては、４本ある。このため、端子ボックス４０の端子台には、４つの端子が設けられ、それぞれ該当する出力配線２０１〜２０４が接続される。端子ボックス４０の端子間には逆流防止ダイオードが接続されている。これら出力配線２０１〜２０４には、他の出力配線と絶縁する絶縁材２０ａが取り付けられている。
【００６５】
この図７においては、６個のストリングを直列に接続している。一番左端のストリングの出力配線２０１が封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。左から２番目と３番目のストリングが出力線２０２で接続され、この出力線２０２が封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。
【００６６】
また、一番右端のストリングの出力配線２０４が、封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。そして、右から２番目と３番目のストリングが出力線２０３で接続され、この出力線２０３が封止フィルムのスリット部３０ａから引き出される。
【００６７】
このようにして、６個のストリングから出力配線２０１〜２０４として裏面保護部材１３の開口部１３ａから引き出され、そして、端子ボックス４０の所定の端子に接続されて太陽電池モジュールが構成されている。通常、出力配線２０は、順番に上に重ねて接続しいくため、全体の厚みが増加していくことになる。厚みが増していった場合、ラミネート時に太陽電池モジュールの裏面保護部材１３を突き破ることが危惧される。このため、全体の厚みを薄くする方が好ましい。
【００６８】
図８は、図７のＡ１−Ａ１線断面図、図９は図７のＡ２−Ａ２線断面図であり、出力配線の端子部分の断面図である。このように、太陽電池１１の裏面側に接続している配線部材１６に出力配線２０を重ねて行くと、厚みは厚くなる。図９において、重なる出力配線間には絶縁シート２０ｂが挿入されている。
【００６９】
そこで、厚みを薄くするように、出力配線２０の接続を考慮したものを図１０ないし図１２に示す。
【００７０】
この接続方法は、太陽電池１１の受光面側に接続している配線部材１６に次の出力配線用の配線部材を接続する。図１０は、このように配線したこの発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図、図１１は、図１０のＢ２−Ｂ２線断面図、図１２は図１０のＢ１−Ｂ１線断面図であり、出力配線の端子部分の断面図である。図８および図１１と、図９及び図１２から明らかなように、太陽電池１１の受光面側に接続している配線部材１６に次の出力配線用の配線部材を接続したものにおいては、その厚みを薄くすることができる。
【００７１】
図１３は、この発明の第３の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６、１６の間に、出力配線２０１〜２０４を配置するように構成したものである。このように構成することにより、端子ボックス４０を小型化することができる。
【００７２】
図１４は、この発明の第４の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６，１６の間に、３本の出力配線２０１〜２０３を配置し、１本の出力配線２０４を配線部材１６と太陽電池１１の端部との間に配置するように構成したものである。このように構成することにより、配線部材１６と出力配線２０との間に距離が取れるため、出力配線２０の接続が少しずれた場合でも配線部材１６と出力配線２０とが重なることが低減できる。出力配線２０と配線部材１１とが重なると、ラミネート時等に太陽電池１１の割れが発生しやすくなるが、この実施形態ではその懸念を解消できる。
【００７３】
図１５は、この発明の第５の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６，１６の間に、２本の出力配線２０２〜２０３を配置し、２本の出力配線２０１、２０４をそれぞれ配線部材１６と太陽電池１１の端部との間に配置するように構成したものである。このように構成することにより、第４の実施形態よりさらに、配線部材１６と出力配線２０との間に距離が取れる。このため、出力配線２０の接続が少しずれた場合でも配線部材１６と出力配線２０とが重なることが低減できる。出力配線２０と配線部材１１とが重なると、ラミネート時等に太陽電池１１の割れが発生しやすくなるが、この実施形態ではその懸念を解消できる。
【００７４】
図１６はこの発明の他の実施形態を示す概略断面図である。
【００７５】
この図１６に示す実施形態は、裏面保護部材１３からの水分の透過量をより抑制するために、ＰＥＴの樹脂フィルム１３ｄ、１３ｄでＡｌ箔１３ｅをサンドイッチした構造を有する積層フィルムを用いたものである。このような積層フィルムを用いた場合、裏面保護部材１３の開口部１３ａを出力配線２０が接触しないように大きく開口している。この開口部１３ａも１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。そして、この開口部１３ａは封止フィルム３０で覆われているので、開口部１３ａの下には、封止フィルム３０が存在し、水分の浸入を抑制している。そして、開口部１３ａの中心に位置する所に出力配線２０が挿入されるスリット部３０ａを設けている。この結果、スリット部３０ａを通して案内される出力配線２０は、開口部１３ａの端部とは確実に隔離され、裏面保護部材１３のＡｌ箔１３ｅとの絶縁性が確保される。
【００７６】
尚、上記した各実施形態においては、開口部１３ａをスリット部３０ａを有する封止フィルム３０で覆うように構成しているが、封止フィルム３０を無くしてもよい。この封止フィルム３０を無くすと、水分の浸入抑制効果は落ちるが、開口部１３ａは１枚の太陽電池１１の裏面に対向して設けられているので、開口部１３ａの影響は１枚の太陽電池１１にのみに限定でき、太陽電池モジュール１０の特性低下の影響を最小限に留めることができる。
【００７７】
また、上記した封止フィルム３０として、樹脂フィルムと接着部材の積層フィルムを用いることができる。この場合、裏面側封止部材１４ｂを封止フィルム３０と太陽電池１１との間に配置するように構成する。
【００７８】
また、この発明は、薄膜シリコンや化合物半導体を用いた薄膜太陽電池モジュールにも適用することができる。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 太陽電池モジュール、１１ 太陽電池、１２ 表面保護部材、１３ 裏面保護部材、１３ａ 開口部、１４ 封止部材、１６ 配線部材、３０ 封止フィルム、３０ａ スリット部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
【０００３】
一般に、太陽電池１枚当たりの出力は数Ｗ程度である。このため、家屋やビル等の電源として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池を接続することにより出力を高めた太陽電池モジュールが用いられる。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池がその表裏面の電極に電気的に接続された配線部材により直列及び／又は並列に接続された構造を有している。
【０００４】
複数の太陽電池を配線部材で接続したものを、透光性部材からなる表面保護部材と裏面保護部材との間に配設し、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封止することで、耐候性や耐衝撃性を高め、屋外で実用的な電気出力を取り出すことができるように構成されている。
【０００５】
図１７は、従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。太陽電池モジュールは、ガラスなどの透光性部材からなる表面保護部材３０１と、太陽電池３０３、透光性封止部材３０２、３０４、裏面保護部材３０５とを備える。
【０００６】
この太陽電池モジュールは、表裏面に電極が形成された複数の太陽電池３０３をインナーリード線３０６で接続し、表面保護部材３０１と裏面保護部材３０５で挟み込んで、透光性封止部材３０２、３０４で封止して構成されている。
【０００７】
太陽電池の出力を太陽電池モジュールの外部に取り出す必要があり、図１７に示すように、裏面保護部材３０５と裏面側の封止部材３０４にそれぞれ開口部３０５ｂ、３０４ｂを設け、この開口部３０５ｂ、３０４ｂから太陽電池３０３に接続された出力配線（取り出し電極）３０７を外部に引き出している。この開口部３０５ｂ部分には、図示はしないが端子ボックスが取り付けられ、開口部３０５ｂから取り出された出力配線３０７が端子ボックス内の端子と接続され、外部回路と接続する太陽電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。
【０００８】
上記した特許文献１に記載した、太陽電池モジュールは、裏面封止部材３０４と裏面保護部材３０５のそれぞれに出力配線３０７の端部が露出するように、例えば、４０ｍｍ×７０ｍｍの開口部３０４ｂ、３０５ｂを設けるとともに、太陽電池３０３と出力配線３０７との間に、封止部材３０９を配置している。この封止部材３０９は、接着部材３１０と防湿部材３１１との積層体から構成されている。そして、裏面側封止部材３０４と裏面保護部材３０５の開口部３０４ｂ、３０５ｂより十分大きい寸法に形成され、出力配線３０７と太陽電池３０３との間に配置されている。
【０００９】
上述のように、各部材を配置し重ね合わせたものをラミネータによって、減圧下で全体を加熱しながら加圧し一体化することにより、裏面側封止部材３０４と裏面保護部材３０５の開口部３０４ｂ、３０５ｂに出力配線３０７の端部が露出した状態で積層される。したがって、必要時に出力配線３０７の端部を折り曲げることによって、図１７に示すように、きわめて容易に開口部３０４ｂ、３０５ｂを通して、出力配線３０７を外部に取り出すことができる。
【００１０】
そして、この開口部３０４ｂ、３０５ｂは、接着部材３１０と防湿部材３１１との積層体から構成される封止部材３０９によって封止されるため、開口部からの水分などが太陽電池モジュール内部に浸透して、太陽電池モジュールの出力性能を損なうことなく、信頼性を保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３５６３４９号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記特許文献１に記載のものにおいては、開口部３０４ｂ、３０５ｂを設ける位置については考慮していない。
【００１３】
開口部３０４ｂ、３０５ｂから取り出される出力配線３０７は、接続される端子ボックスとの関係から出力配線３０７間のピッチ等を考慮する必要がある。また、開口部３０４ｂ、３０５ｂから浸入する水分の影響による特性低下の対策が必要である。
【００１４】
開口部を設ける位置も特性や歩留まりに影響すると考えられる。
【００１５】
この発明は、開口部からの水分の浸透による影響を少なくして太陽電池モジュールの信頼性を向上させるとともに、その歩留まりも向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、表面保護部材と、裏面保護部材と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に配設され、配線部材によって電気的接続された複数の太陽電池と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に、前記複数の太陽電池を封止する封止部材と、太陽電池の出力を取り出すための出力配線と、を備えた太陽電池モジュールであって、１枚の太陽電池の面と対向する箇所の前記裏面保護部材に、開口部が設けられ、前記出力配線が前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明は、前記開口部を覆うように封止フィルムが配設されるとともに、前記封止フィルムに、前記出力配線が挿入されるスリットが設けられ、前記出力配線が封止フィルムのスリットから前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されるように構成することができる。
【００１８】
また、前記裏面保護部材の開口部を被覆して端子ボックスを裏面保護部材に取り付ければよい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、裏面保護部材の開口部は１枚の太陽電池の裏面に対向して設けられているので、開口部の影響は１枚の太陽電池にのみに限定でき、特性低下の影響を最小限に留めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図２】この発明に用いられる太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【図３】太陽電池モジュールを製造する製造装置の概略構成図である。
【図４】この発明の実施形態のラミネート前の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図５】この発明の実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図６】この発明の実施形態の太陽電池モジュールの開口部部分を示す平面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図８】図７のＡ１−Ａ１線断面図である。
【図９】図７のＡ２−Ａ２線断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１１】図１０のＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図１２】図１０のＢ１−Ｂ１線断面図である。
【図１３】この発明の第３の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１４】この発明の第４の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１５】この発明の第５の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線部分を裏面側から見た平面図である。
【図１６】この発明の他の実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【図１７】従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２２】
この発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１０の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、この実施形態に係る太陽電池モジュール１０の側面拡大断面図である。
【００２３】
太陽電池モジュール１０は、太陽電池１１、表面保護部材１２、裏面保護部材１３及び封止部材１４を備える。太陽電池モジュール１０は、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間に、複数の太陽電池１１を封止することにより構成される。
【００２４】
複数の太陽電池１１は配線部材１６によって互いに接続される。太陽電池１１と配線部材１６との接続は、半田または樹脂接着剤を用いて接続される。
【００２５】
太陽電池１１は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。太陽電池１１の受光面上及び裏面上には電極が形成される。太陽電池１１の構成については後述する。
【００２６】
配線部材１６は、太陽電池１１の受光面上に形成された電極と、この太陽電池に隣接する他の太陽電池１１の裏面上に形成された電極とに接続される。これにより、隣接する太陽電池１１、１１間は電気的に接続される。配線部材１６は、薄板状の銅箔と、銅箔の表面にメッキされた半田とを含む。
【００２７】
配線部材１６と太陽電池１１とを半田で接続させる場合には、配線部材１６の表面にメッキされた半田を溶融させて、太陽電池１１の電極と接続させる。
【００２８】
また、樹脂接着剤を用いる場合には、配線部材１６と太陽電池１１との間に樹脂接着剤を配設し、樹脂接着剤を介して太陽電池１１と配線部材１６とが接続される。樹脂接着剤は、共晶半田の融点以下、即ち、約２００℃以下の温度で硬化することが好ましい。樹脂接着剤としては、例えば、導電性接着フィルムが用いられる。導電性接着フィルムとしては、樹脂接着成分とその中に分散した導電性粒子とを少なくとも含んで構成されている。この内部に導電性粒子が分散された樹脂接着成分がポリイミドなどからなる基材フィルム上に設けられている。樹脂接着成分は熱硬化性樹脂を含有する組成物からなり、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いるか２種以上を組み合わせて用いられ、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。
【００２９】
導電性粒子としては、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子及びニッケル粒子などの金属粒子、或いは、金メッキ粒子、銅メッキ粒子及びニッケルメッキ粒子などの導電性又は絶縁性の核粒子の表面を金属層などの導電層で被覆してなる導電性粒子が用いられる。
【００３０】
表面保護部材１２は、封止部材１４の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の表面を保護する。表面保護部材１２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。
【００３１】
裏面保護部材１３は、封止部材１４の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１０の背面を保護する。裏面保護部材１３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。この図１に示す実施形態においては、この裏面保護部材１３は、ＰＥＴ等の樹脂フィルムで構成している。
【００３２】
封止部材１４は、表面保護部材１２と裏面保護部材１３との間で太陽電池１１を封止する。封止部材１４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。この実施形態では、ＥＶＡ樹脂を用いている。
【００３３】
なお、以上のような構成を有する太陽電池モジュール１０の外周には、Ａｌ（アルミニウム）フレーム（図示しない）を取り付けることができる。
【００３４】
配線部材１６は、モジュール外部に出力を取り出す出力配線２０と接続される。出力配線２０は、太陽電池１１からの電気出力を端子ボックス４０の端子と接続されるもので、通常、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、幅６ｍｍの銅箔にその全面を半田コートしたものを所定の長さに切断し、配線部材１６に半田付けされている。また、出力配線２０の表面は、絶縁性フィルムによって被覆されている。
【００３５】
裏面保護部材１３には、出力配線２０を取り出すための開口部１３ａが設けられている。この裏面保護部材１３に設ける開口部１３ａは、後述するように、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。また、裏面側の封止部材１４も後述するように、出力配線２０を取り出す開口部が設けられている。これら開口部は、例えば、４０ｍｍ×７０ｍｍの矩形形状に形成されている。
【００３６】
この実施形態は、これら開口部より十分大きな大きさの封止フィルム３０を有する。この封止フィルム３０には、後述するように、出力配線２０が挿入されるスリット部が設けられている。このスリット部は、出力配線２０の厚さと僅かに広い幅を有し、複数の出力配線２０が挿入される長さを有している。この封止フィルム３０のスリット部に出力配線２０を挿入することで、出力配線２０は、その間隔並びに長さなどを規定することができる。
【００３７】
開口部１３ａを覆うように封止フィルム３０を配置すると、出力配線２０は、太陽電池モジュール１０の裏面保護部材１３から所定の長さ並びに間隔で取り出されることになる。そして、この封止フィルム３０により開口部１３ａからの水分の浸入を抑制できる。
【００３８】
裏面保護部材１３の開口部１３ａを被覆するように、シリコーン樹脂などで端子ボックス４０が取り付けられる。開口部１３ａから取り出された出力配線２０が端子ボックス４０内の端子と接続され、外部回路と接続される。
【００３９】
次に、太陽電池１１の構成について説明する。
【００４０】
太陽電池１１は、光電変換部、電極を備える。この電極は、例えば、フィンガー電極及びバスバー電極を備える。
【００４１】
光電変換部は、太陽光を受けることによりキャリアを生成する。ここで、キャリアとは、太陽光が光電変換部に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部は、内部にｎ型領域とｐ型領域とを有しており、ｎ型領域とｐ型領域との界面で半導体接合が形成される。光電変換部は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料等の半導体材料などにより構成される半導体基板を用いて形成することができる。光電変換部は、一例として互いに逆導電型を有する単結晶シリコンと非晶質シリコン層との間に真性な非晶質シリコン層を介挿し、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池が用いられる。
【００４２】
フィンガー電極は、光電変換部からキャリアを収集する電極である。フィンガー電極は、光電変換部の受光面略全域にわたって複数本形成される。フィンガー電極は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。なお、フィンガー電極は、光電変換部の受光面上及び裏面上において同様に形成される。
【００４３】
バスバー電極は、複数本のフィンガー電極からキャリアを集電する電極である。バスバー電極は、フィンガー電極と交差するように形成される。バスバー電極は、樹脂材料をバインダーとし、フィンガー電極と同様に銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストを用いて形成することができる。
【００４４】
ここで、バスバー電極の本数は、光電変換部の大きさなどを考慮して、適当な本数に設定することができる。
【００４５】
次に、太陽電池１０の構成の一例として、光電変換部が所謂ＨＩＴ構造を有する場合について、図２を参照しながら説明する。図２は、太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【００４６】
図２に示すように、光電変換部１２０は、透光性導電膜１１４、ｐ型非晶質シリコン層１１３、ｉ型非晶質シリコン層１１２、ｎ型単結晶シリコン基板１１０、ｉ型非晶質シリコン層１１６、ｎ型非晶質シリコン層１１７及び透光性導電膜１１８を備える。
【００４７】
ｎ型単結晶シリコン基板１１０の受光面側には、ｉ型非晶質シリコン層１１２を介して、ｐ型非晶質シリコン層１１３が形成される。ｐ型非晶質シリコン層１１３の受光面側には、透光性導電膜１１４が形成される。一方、ｎ型単結晶シリコン基板１１０の裏面側には、ｉ型非晶質シリコン層１１６を介して、ｎ型非晶質シリコン層１１７が形成される。ｎ型非晶質シリコン層１１７の裏面側には、透光性導電膜１１８が形成される。
【００４８】
フィンガー電極及びバスバー電極からなる電極１１５、１１９は、透光性導電膜１１４の受光面側及び透光性導電膜１１８の裏面側それぞれに形成される。
【００４９】
出力配線２０の太陽電池モジュールからの取り出しについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、この実施形態のラミネート前の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図、図５はこの実施形態のラミネート後の出力配線の取り出し部分を示す部分断面図である。
【００５０】
図４及び図５に示すように、裏面側封止部材１４ｂと裏面保護部材１３には、それぞれ開口部１４ｃ、１３ａが形成されている。これら開口部１４ｃ、１３ａを完全に覆うように、出力配線２０が挿入されるスリット部３０ａを有する封止フィルム３０が裏面封止部材１４ｂと太陽電池１１との間に配置されている。この封止フィルム３０は、ＰＥＴやＰＶＦ等の樹脂フィルムで構成されている。
【００５１】
スリット部３０ａに出力配線２０を挿入し、封止フィルム３０が裏面保護部材１３と太陽電池１１との間に配設される。このスリット部３０ａは、出力配線２０の厚さと僅かに広い幅を有し、複数の出力配線２０が挿入される長さを有している。この封止フィルム３０のスリット部３０ａに出力配線２０を挿入することで、出力配線２０は、その間隔並びに長さなどを規定することができる。
【００５２】
開口部１３ａ、１４ｃを覆うように、封止フィルム３０を配置すると、出力配線２０は、太陽電池モジュール１０の裏面保護部材１３から所定の長さ並びに間隔で取り出されることになる。
【００５３】
この封止フィルム３０は、予め、裏面側封止部材１４ｂの開口部１４ｃの箇所を覆うように、所定の場所に仮止めし、その後、スリット部３０ａに出力配線２０を挿入するように構成する。このように構成することにより、モジュール化する際の作業時に、封止フィルム３０が移動することが無くなり、組み立て作業性が向上する。
【００５４】
図５に示すように、ラミネート後は、開口部１３ａ、１４ｃの箇所には、封止フィルム３０が位置し、これら開口部１３ａ、１４ｃ内にも封止フィルム３０が案内され、開口部１３ａ、１４ｃを水密的に封止される。そして、裏面保護部材１３の開口部１３ａの箇所に端子ボックス４０の底部４０ａがシリコーン樹脂５０などにより接着される。端子ボックス４０の底部４０ａには、出力配線２０が挿入される開口部４０ｃが設けられている。この開口部４０ｃは、開口部１３ａ、１４ｃの大きさより小さく形成されている。また、底部４０ａは、開口部１３ａ、１４ｃを完全に被覆するように、開口部１３ａ、１４ｃより大きく形成している。すなわち、開口部１３ａ、１４ｃの大きさは、端子ボックス４０の開口部４０ｃより大きく、端子ボックス４０より小さい。
【００５５】
開口部１３ａ、１４ｃ、開口部４０ｃを経て取り出された出力配線２０は、端子ボックス４０内の端子台４０ｂに接続される。そして、図示はしないが端子ボックス４０の上蓋を底部４０ａに取り付けて太陽電池モジュール１０が構成される。
【００５６】
次に、上記太陽電池モジュール１０の製造方法について、図３を参照して説明する。図３は太陽電池モジュール１０を製造する製造装置の概略構成図である。この装置は、下側ハウジング２００とこの下側ハウジングに気密に結合される上側ハウジング２０２とを備える。下側ハウジング２００の上部開口部には、略面一の状態でヒータプレート２０１が配置される。この上側ハウジング２０２には、下側ハウジング２００の開口部に対向する側にゴム製のダイアフラム２０３が設けられている。下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２の周縁部には、両者を結合した時の気密状態を保持するためのパッキン２０４が全周に渡って取り付けられている。
【００５７】
更に、下側ハウジング２００には、図示はしないが真空ポンプが接続されている。
【００５８】
そして、太陽電池モジュール１０を製造するにあたっては、まず、製造装置のヒータプレート２０１上に、下側から表面保護部材１２、表面側のＥＶＡシート１４ａ（封止部材）、配線部材１６により接続された複数の太陽電池セル１１…、開口部１４ｃの箇所に封止フィルム３０、ＥＶＡシート１４ｂ（封止部材）、裏面保護部材１３をこの順序で積み重ねる。封止フィルム３０のスリット部３０ａには、出力配線２０が挿入され、出力配線２０が所定の位置に位置決めされて、仮保持されている。
【００５９】
上記のように、ヒータプレート２０１上に各構成部品を積み合わせた後、下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２とを結合させる。その後、下側ハウジング２００を図示しない真空ポンプにより排気する。この時ヒータプレート２０１を約１３０℃〜２００℃に加熱する。この状態で、ダイアフラム２０３がヒータプレート２０１上に載置された太陽電池モジュール１０側に押し付けられる。そして、ＥＶＡシート１４ａ、１４ｂがゲル状化し、所定のＥＶＡ層（封止層）１４を構成する。これにより、太陽電池セル１１…が表面側の表面保護部材１２と裏面側の裏面保護部材１３との間に挟まれた状態でＥＶＡ層（封止層）１４内に封止される。そして、ＥＶＡシート１４ｂの開口部１４ｃには、封止フィルム３０の一部が入り込んで一体化され、開口部１４ｃが閉塞される。
【００６０】
その後、裏面保護部材１３の開口部１３ａを閉塞するようにして、端子ボックス４０がシリコーン樹脂５０により裏面保護部材１３に取り付けられる。
【００６１】
図６は、この実施形態の太陽電池モジュールの出力配線と開口部部分を示す平面図、図７は、この実施形態の太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。
【００６２】
図６及び図７に示すように、この発明の実施形態においては、この裏面保護部材１３に設ける開口部１３ａは、１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。裏面保護部材１３の開口部１３ａが臨む箇所には封止フィルム３０が配設されている。そして、封止フィルム３０により、開口部１３ａの部分からの水分浸入を抑制する。また、開口部１３ａから浸入した水分は、１枚の太陽電池１１の裏面側に到達する。このため、水分による太陽電池１１の特性低下も１枚の太陽電池１１に限られ、太陽電池モジュール１０の特性低下への影響を最小限に留めることができる。
【００６３】
また、太陽電池１１、１１間に開口部１３ａが臨まないように形成されているので、太陽電池１１、１１間から表面側への水分の浸入もさらに抑制できる。特に、表面保護部材１２としてガラスを用い、太陽電池１１として所謂ＨＩＴ構造のものを用いた場合、水分による表面側のガラスからの不純物により、非晶質層の特性が低下する。この実施形態のように、１枚の太陽電池１１の裏面に対向するように、開口部１３ａを設けることで、太陽電池１１、１１間の隙間から表面側へ水分が回り込むことが抑制され、太陽電池１１の特性低下を防ぐことができる。
【００６４】
封止フィルム３０のスリット３０ａを介して開口部１３ａから導出される出力配線２０は、この実施形態においては、４本ある。このため、端子ボックス４０の端子台には、４つの端子が設けられ、それぞれ該当する出力配線２０１〜２０４が接続される。端子ボックス４０の端子間には逆流防止ダイオードが接続されている。これら出力配線２０１〜２０４には、他の出力配線と絶縁する絶縁材２０ａが取り付けられている。
【００６５】
この図７においては、６個のストリングを直列に接続している。一番左端のストリングの出力配線２０１が封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。左から２番目と３番目のストリングが出力線２０２で接続され、この出力線２０２が封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。
【００６６】
また、一番右端のストリングの出力配線２０４が、封止フィルム３０のスリット部３０ａから引き出される。そして、右から２番目と３番目のストリングが出力線２０３で接続され、この出力線２０３が封止フィルムのスリット部３０ａから引き出される。
【００６７】
このようにして、６個のストリングから出力配線２０１〜２０４として裏面保護部材１３の開口部１３ａから引き出され、そして、端子ボックス４０の所定の端子に接続されて太陽電池モジュールが構成されている。通常、出力配線２０は、順番に上に重ねて接続しいくため、全体の厚みが増加していくことになる。厚みが増していった場合、ラミネート時に太陽電池モジュールの裏面保護部材１３を突き破ることが危惧される。このため、全体の厚みを薄くする方が好ましい。
【００６８】
図８は、図７のＡ１−Ａ１線断面図、図９は図７のＡ２−Ａ２線断面図であり、出力配線の端子部分の断面図である。このように、太陽電池１１の裏面側に接続している配線部材１６に出力配線２０を重ねて行くと、厚みは厚くなる。図９において、重なる出力配線間には絶縁シート２０ｂが挿入されている。
【００６９】
そこで、厚みを薄くするように、出力配線２０の接続を考慮したものを図１０ないし図１２に示す。
【００７０】
この接続方法は、太陽電池１１の受光面側に接続している配線部材１６に次の出力配線用の配線部材を接続する。図１０は、このように配線したこの発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図、図１１は、図１０のＢ２−Ｂ２線断面図、図１２は図１０のＢ１−Ｂ１線断面図であり、出力配線の端子部分の断面図である。図８および図１１と、図９及び図１２から明らかなように、太陽電池１１の受光面側に接続している配線部材１６に次の出力配線用の配線部材を接続したものにおいては、その厚みを薄くすることができる。
【００７１】
図１３は、この発明の第３の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６、１６の間に、出力配線２０１〜２０４を配置するように構成したものである。このように構成することにより、端子ボックス４０を小型化することができる。
【００７２】
図１４は、この発明の第４の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６，１６の間に、３本の出力配線２０１〜２０３を配置し、１本の出力配線２０４を配線部材１６と太陽電池１１の端部との間に配置するように構成したものである。このように構成することにより、配線部材１６と出力配線２０との間に距離が取れるため、出力配線２０の接続が少しずれた場合でも配線部材１６と出力配線２０とが重なることが低減できる。出力配線２０と配線部材１１とが重なると、ラミネート時等に太陽電池１１の割れが発生しやすくなるが、この実施形態ではその懸念を解消できる。
【００７３】
図１５は、この発明の第５の実施形態を示す配線した太陽電池モジュールの出力配線２０１〜２０４部分を裏面側から見た平面図である。この図に示す実施形態は、配線部材１６，１６の間に、２本の出力配線２０２〜２０３を配置し、２本の出力配線２０１、２０４をそれぞれ配線部材１６と太陽電池１１の端部との間に配置するように構成したものである。このように構成することにより、第４の実施形態よりさらに、配線部材１６と出力配線２０との間に距離が取れる。このため、出力配線２０の接続が少しずれた場合でも配線部材１６と出力配線２０とが重なることが低減できる。出力配線２０と配線部材１１とが重なると、ラミネート時等に太陽電池１１の割れが発生しやすくなるが、この実施形態ではその懸念を解消できる。
【００７４】
図１６はこの発明の他の実施形態を示す概略断面図である。
【００７５】
この図１６に示す実施形態は、裏面保護部材１３からの水分の透過量をより抑制するために、ＰＥＴの樹脂フィルム１３ｄ、１３ｄでＡｌ箔１３ｅをサンドイッチした構造を有する積層フィルムを用いたものである。このような積層フィルムを用いた場合、裏面保護部材１３の開口部１３ａを出力配線２０が接触しないように大きく開口している。この開口部１３ａも１枚の太陽電池１１の面と対向する箇所に設けられている。そして、この開口部１３ａは封止フィルム３０で覆われているので、開口部１３ａの下には、封止フィルム３０が存在し、水分の浸入を抑制している。そして、開口部１３ａの中心に位置する所に出力配線２０が挿入されるスリット部３０ａを設けている。この結果、スリット部３０ａを通して案内される出力配線２０は、開口部１３ａの端部とは確実に隔離され、裏面保護部材１３のＡｌ箔１３ｅとの絶縁性が確保される。
【００７６】
尚、上記した各実施形態においては、開口部１３ａをスリット部３０ａを有する封止フィルム３０で覆うように構成しているが、封止フィルム３０を無くしてもよい。この封止フィルム３０を無くすと、水分の浸入抑制効果は落ちるが、開口部１３ａは１枚の太陽電池１１の裏面に対向して設けられているので、開口部１３ａの影響は１枚の太陽電池１１にのみに限定でき、太陽電池モジュール１０の特性低下の影響を最小限に留めることができる。
【００７７】
また、上記した封止フィルム３０として、樹脂フィルムと接着部材の積層フィルムを用いることができる。この場合、裏面側封止部材１４ｂを封止フィルム３０と太陽電池１１との間に配置するように構成する。
【００７８】
また、この発明は、薄膜シリコンや化合物半導体を用いた薄膜太陽電池モジュールにも適用することができる。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 太陽電池モジュール、１１ 太陽電池、１２ 表面保護部材、１３ 裏面保護部材、１３ａ 開口部、１４ 封止部材、１６ 配線部材、３０ 封止フィルム、３０ａ スリット部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面保護部材と、裏面保護部材と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に配設され、配線部材によって電気的接続された複数の太陽電池と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に、前記複数の太陽電池を封止する封止部材と、太陽電池の出力を取り出すための出力配線と、を備えた太陽電池モジュールであって、
１枚の太陽電池の面と対向する箇所の前記裏面保護部材に、開口部が設けられ、前記出力配線が前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記開口部を覆うように封止フィルムが配設されるとともに、前記封止フィルムに、前記出力配線が挿入されるスリットが設けられ、前記出力配線が封止フィルムのスリットから前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記裏面保護部材の開口部を被覆して端子ボックスが前記裏面保護部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１】
表面保護部材と、裏面保護部材と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に配設され、配線部材によって電気的接続された複数の太陽電池と、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に、前記複数の太陽電池を封止する封止部材と、太陽電池の出力を取り出すための出力配線と、を備えた太陽電池モジュールであって、
１枚の太陽電池の面と対向する箇所の前記裏面保護部材に、開口部が設けられ、前記出力配線が前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記開口部を覆うように封止フィルムが配設されるとともに、前記封止フィルムに、前記出力配線が挿入されるスリットが設けられ、前記出力配線が封止フィルムのスリットから前記開口部を経て裏面保護部材の外部に取り出されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記裏面保護部材の開口部を被覆して端子ボックスが前記裏面保護部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−５４６６２（Ｐ２０１１−５４６６２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２００４７０（Ｐ２００９−２００４７０）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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