(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの発電効率を向上させる。【解決手段】太陽電池モジュール１の透光性の表板２０の裏側に、複数の太陽電池セル３０を配列する。太陽電池セル３０は、発電領域３１を構成する。隣接する発電領域３１どうしの間に非発電領域３９を設ける。各太陽電池セル３０の内部にグリッド電極等からなる非発電領域３９が設けられる場合もある。表板２０の光入射面２１非発電領域３９の周辺と対応する部分に谷部２３を形成する。谷部２３は、周縁部から中央部に向かって漸次深くなっている。【選択図】図１
2010135604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する表板と、前記表板の裏側に配列された複数の太陽電池セルで構成された発電領域と、隣接する太陽電池セルどうしの間の部分又は該部分及び各太陽電池セル内に設けられた発電に寄与しない非発電領域と、を備え、前記表板の光入射面の非発電領域周辺と対応する部分に谷部が形成され、該谷部が、該谷部の周縁部から中央部に向かって漸次深くなっていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記光入射面が、前記谷部の中央部で交差する複数の凸曲面を有してい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】
前記表板の裏面の前記発電領域の端部と対向する部分が、前記発電領域の中央側へ向かうにしたがって光入射側に漸次かつ前記谷部より緩やかに凹んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【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。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールには、複数の太陽電池セルが整列して設けられている。隣接するセル間の接続回路やセル内のグリッド電極は、発電に寄与しない非発電領域（死面積）になる。太陽電池モジュールに入射する光の利用率は、発電領域と非発電領域の面積比に大きく依存する。発電領域の割合が大きいほど入射光の利用率が高い。逆に非発電領域の割合が大きいと入射光の利用率が劣る。特許文献１は、非発電領域の面積割合を最適化する条件を提示している。
【特許文献１】特開２００６−１０００２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最適な非発電面積の設定がなされても、入射光の利用率が、発電領域の面積割合にほぼ比例し、非発電領域の面積割合にほぼ反比例する関係は変わらない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、入射光の利用率を発電領域の面積割合とほぼ比例する大きさ、ないしは非発電領域の面積割合とほぼ反比例する大きさより高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る太陽電池モジュールは、透光性を有する表板と、前記表板の裏側（光入射側とは反対側）に配列された複数の太陽電池セルで構成された発電領域と、隣接する太陽電池セルどうしの間の部分又は該部分及び各太陽電池セル内に設けられた発電に寄与しない非発電領域と、を備え、前記表板の光入射面の非発電領域周辺と対応する部分に谷部が形成され、該谷部が、該谷部の周縁部から中央部に向かって漸次深くなっていることを特徴とする。
【０００５】
これにより、谷部に入射した光（直進すれば非発電領域に入射する光）を屈折させ発電領域に入射させることができる。したがって、太陽電池モジュールに入射する光のうち発電領域に入射する光の割合を、太陽電池モジュールにおける発電領域の面積割合より大きくすることができる。よって、太陽電池モジュールに入射する光の利用率を発電領域の面積割合とほぼ比例する大きさ、ないしは非発電領域の面積割合とほぼ反比例する大きさより高くすることができる。この結果、発電効率を向上できる。
【０００６】
ここで、各太陽電池セルの内部全体を、後記グリッド電極等の有無に拘らず発電領域として設定してもよい。
隣接する太陽電池セルどうしの間だけでなく、各太陽電池セルの内部にも非発電領域を設定してもよい。各太陽電池セル内の非発電領域として、例えばグリッド電極が設けられた箇所が挙げられる。グリッド電極が設けられた箇所では、光がグリッド電極の裏側の光電変換素子には殆ど到達せず、発電を起こさせるのは難しい。
表板の光入射面における隣接する太陽電池セルどうしの間に対応する部分に谷部を形成するだけでなく、各太陽電池セルのグリッド電極に対応する部分にも谷部を形成してもよい。太陽電池セルの内部にグリッド電極以外にも発電に寄与しない部分があれば、該部分を非発電領域として、該部分に対応するよう谷部を設けてもよい。
【０００７】
前記光入射面が、前記谷部の中央部で交差する複数の凸曲面を有していることが好ましい。
光入射面の谷部を構成する部分を凸曲面にすることで、谷部の中央部の近くに入射した光ほど大きく屈折させることができる。これにより、より多くの光を発電領域に入射させることができ、光の利用率をより高めることができる。
【０００８】
前記表板の裏面の前記発電領域の端部と対向する部分が、前記発電領域の中央側へ向かうにしたがって光入射側に漸次かつ前記谷部より緩やかに凹んでいることが好ましい。
これにより、表板の光入射面で発電領域の中央側へ屈折した光を、表板の裏面で発電領域の端部側へ屈折させることができる。したがって、発電領域に入射する光の量を発電領域の全域に平均化できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非発電領域に入射しようとする光を屈折させて発電領域に入射させることができる。したがって、太陽電池モジュールに入射する光のうち発電領域に入射する光の割合を、太陽電池モジュールにおける発電領域の面積割合より大きくすることができる。よって、太陽電池モジュールに入射する光の利用率を発電領域の面積割合とほぼ比例する大きさ、ないしは非発電領域の面積割合とほぼ反比例する大きさより高くすることができる。この結果、発電効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１を示したものである。太陽電池モジュール１は、表板２０と、この表板２０の裏側（光入射側とは反対側）に設けられた複数の太陽電池セル３０を有している。太陽電池セル３０は、シリコン等からなる光電変換層、透明導電層等を有し、光を吸収して電気に変換する発電領域３１を構成している。図示は省略するが、各太陽電池セル３０は、上面視で例えば四角形状になっている。複数の太陽電池セル３０が縦横に格子状に配列されている。
【００１１】
隣接する太陽電池セル３０，３０どうしの間の部分には、発電に寄与しない非発電領域３９が介在されている。非発電領域３９は、図１の紙面と直交する方向にスジ状に延びている。詳細な図示は省略するが、非発電領域３９には、隣接する太陽電池セル３０，３０どうしを電気的に接続する配線パターンや絶縁層が設けられている。
【００１２】
なお、非発電領域３９は、隣接する太陽電池セル３０，３０どうし間だけでなく、各太陽電池セル３０の内部にも設定され得る。例えば、各太陽電池セル３０の光電変換層の上にグリッド電極があると、光がグリッド電極で遮られ、グリッド電極の裏側の光電変換層には光が入らない。そこで、太陽電池セル３０ひいては発電領域３１内のグリッド電極が配置された箇所を非発電領域３９として設定してもよい。
【００１３】
複数の太陽電池セル３０の光入射側（図１において上）に表板２０が設けられている。表板２０は、透明ガラスで構成されている。表板２０は、ガラスに限られず、透明なアクリル等の樹脂で構成されていてもよい。表板２０の裏面２２（図１において下面）は平面になっている。表板２０の裏面２２に太陽電池セル３０が接している。表板２０の裏面２２と太陽電池セル３０とが離間していてもよい。
【００１４】
表板２０の光入射面２１（図１において上面）は、凹凸曲面になっている。光入射面２１の凸の部分は、太陽電池セル３０の発電領域３１に対応している。光入射面２１の凹（谷）の部分２３は、太陽電池セル３０の非発電領域３９に対応している。
【００１５】
光入射面２１の形状を更に詳述する。
光入射面２１は、複数の凸曲面２４で構成されている。各凸曲面２４が、発電領域３１に一対一に対応している。凸曲面２４の頂部は、発電領域３１の中央部と対応している。凸曲面２４は、発電領域３１の端部に対応する位置に向かうにしたがって、さらには非発電領域３９に対応する位置に向かうにしたがって、太陽電池セル３０に接近するようカーブしている。隣接する凸曲面２４，２４は、対応する発電領域３１，３１どうし間の非発電領域３９の幅方向のほぼ中央部に対応する位置で交差している。これら２つの凸曲面２４，２４の交差部の周辺部分（非発電領域３９に対応する部分の周辺）によって谷部２３が画成されている。谷部２３は、該谷部２３の周縁部から中央部に向かって漸次深くなっている。谷部２３は、非発電領域３９の延び方向（図１の紙面と直交する方向）に延びている。凸曲面２４は、光入射面２１の非発電領域３９に対応する部分だけでなく、非発電領域３９と発電領域３１とに跨って形成されている。
【００１６】
上記構成の太陽電池モジュール１の作用を説明する。
図２（ａ）に示すように、太陽光Ｌが太陽電池モジュール１にほぼ垂直に入射したとする。光Ｌは、表板２０の凸曲面２４で屈折する。特に、谷部２３に入射した光Ｌ１は、谷部２３を構成する凸曲面２４によって該凸曲面２４に対応する発電領域３１の側へ曲げられる。すなわち、図２（ａ）の二点鎖線矢印Ｌ１’に示すように、直進すれば非発電領域３０に入射する光Ｌ１を屈折させ、同図の実線矢印に示すように、発電領域３１に入射させることができる。光Ｌ１は、図２（ａ）において谷部２３の中央部より左側の凸曲面２４に入射したものであり、この光Ｌ１は、左側に屈折し、左側の発電領域３１に入射する。同様にして、谷部２３の中央部より右側の凸曲面２４に入射した光Ｌ２は、右側に屈折し、右側の発電領域３１に入射する。
【００１７】
これにより、太陽電池モジュール１に入射する光Ｌのうち発電領域３１に入射する光の割合を、太陽電池モジュール１における発電領域３１の面積割合より大きくすることができる。よって、入射光Ｌの利用率を、発電領域３１の面積割合とほぼ比例する大きさより高くでき、ないしは非発電領域３９の面積割合とほぼ反比例する大きさより高くできる。この結果、太陽電池モジュール１の発電効率を高めることができる。
【００１８】
光入射面２１の谷部２４を構成する部分を凸曲面２４にすることで、谷部２４の中央部の近くに入射した光ほど大きく屈折させることができる。これにより、より多くの光を発電領域３１に入射させることができる。したがって、光の利用率をより高めることができ、発電効率をより高めることができる。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、太陽光Ｌ３が太陽電池モジュール１に対し斜めに入射する場合も、同様にして光Ｌ３を凸曲面２４によって屈折させ、発電領域３１に入射させることができる。すなわち、同図の二点鎖線矢印Ｌ３’で示すように、直進すれば非発電領域３９に入射する光Ｌ３は、凸曲面２４で屈折する。この屈折箇所は、光入射面２１の発電領域３１に対応する部分に位置している。屈折後の光Ｌ３が、非発電領域３９より手前の発電領域３１に入射する。
これにより、太陽電池モジュール１に入射する光の利用率を、発電領域３１の面積割合とほぼ比例する大きさより高くでき、ないしは非発電領域３９の面積割合とほぼ反比例する大きさより高くできる。この結果、太陽電池モジュール１の発電効率を高めることができる。
【００２０】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
図３に示すように、第２実施形態では、表板２０の裏面２２の各発電領域３１と対向する部分が、該発電領域３１の中央側に向かうにしたがって表側（図３において上）に向けて漸次凹む凹曲面２５になっている。凹曲面２５の周縁部が発電領域３１の端部と接している。凹曲面２５の端部周辺の傾斜は、谷部２３における凸曲面２４の傾斜より緩やかである。凹曲面２５の曲率は凸曲面２４の曲率より小さい。凹曲面２５と発電領域３１との間に隙間４０が形成されている。
【００２１】
表板２０の裏面２２の非発電領域３９と対応する部分は、平面になっている。
【００２２】
第２実施形態によれば、太陽電池モジュール１に入射した光Ｌ４，Ｌ５は、先ず表板２０の入射面２１の凸曲面２４によって発電領域３１の中央側へ向けて屈折される。凸曲面２４の端部（谷部２３の底部）の近くに入射した光Ｌ５のほうが、凸曲面２４の頂部の近くに入射した光Ｌ４より大きく屈折する。これによって、直進すれば非発電領域３９に入射する光Ｌ５を、発電領域３１に向かわせることができる。
【００２３】
次いで、光Ｌ４，Ｌ５は、表板２０の裏面２２の凸曲面２４によって発電領域３１の端部側へ向けて屈折される。これによって、発電領域３１に入射する光を発電領域の全域に分散させ、光量を発電領域３１の全域に平均化できる。この結果、発電効率を一層高めることができる。
【００２４】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、谷部２３の底部（中央部）が、凹曲面状又は平面状になっていてもよい。
光入射面２１の発電領域３１に対応する部分のほぼ全体が平坦であってもよく、光入射面２１の非発電領域３９の周辺に対応する部分だけが凸曲面になっていてもよい。
谷部２３は、一対の凸曲面にて構成されるのに代えて、一対の平らな斜面で構成されていてもよく、凹曲面で構成されていてもよい。
第２実施形態において、表板２０の裏面２２は、発電領域３１の中央部に対応する部分が平坦であってもよく、発電領域３１の端部と対応する部分だけが凹曲面２４になっていてもよい。凹曲面２４を平らな斜面に代えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２（ａ）】太陽光が太陽電池モジュールに垂直に入射するときの光路を解説した断面図である。
【図２（ｂ）】太陽光が太陽電池モジュールに斜めに入射するときの光路を解説した断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１        太陽電池モジュール
２０      表板
２１      光入射面
２２      裏面
２３      谷部
２４      凸曲面
２５      凹曲面
３０      太陽電池セル
３１      発電領域
３９      非発電部
４０      隙間（空気層）
Ｌ，Ｌ１〜Ｌ５    太陽光
【図１】
2010135604.tif 000003
【図２（ａ）】
2010135604.tif 000004
【図２（ｂ）】
2010135604.tif 000005
【図３】
2010135604.tif 000006