(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離隔配置した複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、屈折率が互いに異なる複数の透光部材を、モジュールの一方の光入射側に備えており、前記複数の透光部材の中の少なくとも１つの透光部材が、第１部分と該第１部分より屈折率が高い第２部分とを有し、前記第１部分は前記太陽電池セルが存在する領域に対応して設けられ、前記第２部分は隣合う太陽電池セル間の領域に対応して設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記複数の透光部材の中の少なくとも１つの透光部材が着色されている請求項１記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールには、光を透過しないフィルムで裏面を被って太陽電池セルの表面側からのみの入射光を発電に利用する単面光入射型と、裏面に透明なフィルムを使用して太陽電池セルの表面及び裏面側からの入射光を何れも発電に利用する両面光入射型とがある。
【０００３】
図８はこのような従来の単面光入射型の太陽電池モジュールの断面図である。図において１は、例えば結晶系半導体からなる基板に非晶質半導体層を形成し、結晶系基板と非晶質半導体層との間に半導体接合を構成し、表面側及び裏面側に透光性導電膜，集電極を形成して、表面及び裏面の両側からの光入射により光起電力を発生する両面光入射型の太陽電池セルである。
【０００４】
このような複数の太陽電池セル１が、所定の距離を隔てて配置されており、隣合う太陽電池セル１，１同士は接続部材２にて電気的に接続されている。接続部材２にて接続された状態の複数の太陽電池セル１は、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）層３内に埋め込まれている。また、ＥＶＡ層３の表面側には、ガラス板４が設けられ、ＥＶＡ層３の裏面側には、全面が不透明であって光を反射する裏面シート５０が設けられている。このような構成の積層体が、フレーム部材６に挟みこまれている。
【０００５】
このような構成の太陽電池モジュールでは、モジュールの表面側からガラス板４を介して太陽電池セル１が存在する領域に入射された光は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射され、また、モジュールの表面側からガラス板４を介して隣合う太陽電池セル１，１間の領域（太陽電池セル１が存在しない領域）に入射された光の一部は、裏面シート５０で反射されて、太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の太陽電池モジュールは、モジュールの裏面に非透光性の反射部材（裏面シート５０）を設けるようにしたので、太陽電池セルの裏面側にも入射光を集める工夫がなされている。しかしながら、モジュールの裏面側からは光が全く入らないようになっており、その裏面側からの入射光を有効に利用できていないという問題がある。また、モジュールの裏面側が非透光性であるので、モジュールを透過する光が全くなく、このような太陽電池モジュールは採光性の面で窓材として利用できないという問題もある。
【０００７】
モジュール裏面側からの入射光の有効な利用及び窓材としての利用を図るためには、モジュールの裏面にも表面と同様にガラス板等の透光部材を設ける構成が考えられる。しかしながら、この構造では、隣合う太陽電池セル間の領域に入射された光はそのままモジュール内を透過するので、採光性の面では有効であるが、その入射光を発電に有効に利用できなくなるという課題が残る。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、モジュールの裏面側からの直接の光を有効に利用でき、しかも、モジュールの表面側から隣合う太陽電池セル間の領域に入射された光も有効に利用できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、透過光量を調整でき、全体の美観性の向上を図れる太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る太陽電池モジュールは、離隔配置した複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、屈折率が互いに異なる複数の透光部材を、モジュールの一方の光入射側に備えており、前記複数の透光部材の中の少なくとも１つの透光部材が、第１部分と該第１部分より屈折率が高い第２部分とを有し、前記第１部分は前記太陽電池セルが存在する領域に対応して設けられ、前記第２部分は隣合う太陽電池セル間の領域に対応して設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る太陽電池モジュールは、請求項１において、前記複数の透光部材の中の少なくとも１つの透光部材が着色されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールでは、一方の光入射側としての裏面側に屈折率が異なる複数の透光部材を備える。モジュール裏面側からの光がこの透光部材を介してそのまま太陽電池セルの裏面側に入射される。また、モジュール表面側から隣合う太陽電池セル間の領域への入射光は、屈折率の違いによってモジュールの裏面で反射されて、太陽電池セルの裏面側に入射される。よって、モジュールの裏面側からの直接の光を発電に利用でき、また、隣合う太陽電池セル間の領域への入射光も発電に利用できる。この結果、光電変換特性の向上を図れる。
【００１５】
なお、隣合う太陽電池セル間の領域への入射光に対するこのような光閉じ込め効果は、隣合う太陽電池セル間に対応する領域にのみ高屈折率の透光部材を選択的に設ける場合、及び、高屈折率部分と低屈折率部分とを混在させた透光部材を高屈折率部分が隣合う太陽電池セル間に対応するように設ける場合にも、発揮できる。
【００１６】
また、このような透光部材を着色させている場合、その着色の程度に応じて透過光量を調整できて、窓材に使用する際には採光性を自由に設定できる。また、着色した透光部材を用いることにより、美観性も高くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、特許請求の範囲におけるモジュールの一方の光入射側が太陽電池モジュールの裏面側を指す。
（第１実施の形態）
図１は本発明の第１実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図において１は、両面光入射型の太陽電池セルであり、複数の両面光入射型の太陽電池セル１（厚さ：５０〜５００μｍ）が、所定の距離（１ｍｍ以上）を隔てて配置されており、隣合う太陽電池セル１，１同士は、例えば銅箔からなる接続部材２にて電気的に接続されている。接続部材２にて接続された状態の複数の太陽電池セル１は、ＥＶＡ層３（厚さ：０．５〜５ｍｍ）内に埋め込まれている。また、ＥＶＡ層３の表面側には、例えば白板強化ガラスからなるガラス板４（屈折率：１．５，厚さ：３〜１０ｍｍ）が設けられ、ＥＶＡ層４の裏面側には、例えば白板強化ガラスからなるガラス板５（屈折率：１．５，厚さ：３〜１０ｍｍ）、及び、ＩＴＯからなる透光性の薄膜シート７（屈折率：２．０，厚さ：１００〜５０００Å）がこの順に設けられている。このような構成の積層体が、フレーム部材６に挟みこまれている。なお、太陽電池モジュールの一方の光入射側である裏面側に設けられるこれらのガラス板５と薄膜シート７とが、特許請求の範囲における屈折率が互いに異なる複数の透光部材に相当する。
【００１８】
なお、透光性の薄膜シート７の材料としては、ＩＴＯ以外に、ＳｎＯ2 （屈折率：２．０），ＺｎＯx （屈折率：２．１），ＴｉＯ2 （屈折率：２．３５）等を使用できる。ＩＴＯも含めてこれらの材料からなる薄膜シート７を作製する手法としては、一般的に、スパッタリング，蒸着，ＣＶＤ，塗布等を利用できる。
【００１９】
図２は、両面光入射型の太陽電池セル１の一例を示す構成図である。図２において、１１は単結晶シリコン，多結晶シリコン等の結晶系半導体からなるｎ型の結晶系シリコン基板である。結晶系シリコン基板１１の一方の主面（表面）上には、ｉ型の非晶質シリコン層１２，ｐ型の非晶質シリコン層１３がこの順に積層され、更にその上に、例えばＩＴＯからなる透光性導電膜１４及びＡｇからなる櫛形状の集電極１５が形成されている。結晶系シリコン基板１１の他方の主面（裏面）上には、ｉ型の非晶質シリコン層１６，ｎ型の非晶質シリコン層１７がこの順に積層され、更にその上に、例えばＩＴＯからなる透光性導電膜１８及びＡｇからなる櫛形状の集電極１９が形成されている。
【００２０】
次に、この第１の実施の形態における入射光の進み方について説明する。太陽電池セル１が存在する領域にモジュールの表面側から入射される光は、ガラス板４を介してそのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。また、太陽電池セル１が存在する領域にモジュールの裏面側から入射される光は、薄膜シート７及びガラス板５を介してそのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００２１】
一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域にモジュールの表面側からガラス板４を介して入射される光の一部（図１の実線矢符ＬA ）は、ＩＴＯと空気との屈折率の違いにより、薄膜シート７と大気との界面でモジュール内部に全反射され、太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００２２】
このように、モジュール表面側から太陽電池セル１が存在する領域への入射光だけでなく、モジュール裏面側から太陽電池セル１が存在する領域への入射光、及び、モジュール表面側から隣合う太陽電池セル１，１間の領域への入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。
【００２３】
（第２実施の形態）
図３は本発明の第２実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図３において図１と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第２実施の形態では、ＥＶＡ層３の裏面側に、透光性の薄膜シート７及びガラス板５をこの順に設けている。なお、他の構成は、上述の第１実施の形態と同様である。
【００２４】
次に、この第２の実施の形態における入射光の進み方について説明する。太陽電池セル１が存在する領域にモジュールの表面側から入射される光は、ガラス板４を介してそのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。また、太陽電池セル１が存在する領域にモジュールの裏面側から入射される光は、ガラス板５及び薄膜シート７を介してそのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００２５】
一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域にモジュールの表面側からガラス板４を介して入射される光の一部（図３の実線矢符ＬB ）は、ＩＴＯとガラスとの屈折率の違いにより、薄膜シート７とガラス板５との界面でモジュールの表面側に全反射され、太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００２６】
このように、モジュール表面側から太陽電池セル１が存在する領域への入射光だけでなく、モジュール裏面側から太陽電池セル１が存在する領域への入射光、及び、モジュール表面側から隣合う太陽電池セル１，１間への入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。
【００２７】
上述したような構成を有する第１または第２実施の形態における光出力特性（開放電圧Ｖoc，短絡電流Ｉsc，曲線因子ＦＦ，最大出力Ｐmax （または変換効率η））を、図８に示す構成を有する前述した従来例と比べた場合、短絡電流Ｉscが１〜４％向上し、その結果、最大出力Ｐmax （または変換効率η）が１〜４％向上していることを確認できた。なお、他のパラーメータについては、変化がなかった。
【００２８】
（第３実施の形態）
図４は、第１実施の形態の変形例としての本発明の第３実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図４において図１と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第３実施の形態では、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域にのみ対応して透光性の薄膜シート７を設けており、太陽電池セル１が存在する領域にはその薄膜シート７は設けていない。なお、他の構成は、上述の第１実施の形態と同様である。
【００２９】
（第４実施の形態）
図５は、第２実施の形態の変形例としての本発明の第４実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図５において図２と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第４実施の形態では、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域にのみ対応して透光性の薄膜シート７を設けており、太陽電池セル１が存在する領域にはその薄膜シート７は設けていない。なお、他の構成は、上述の第２実施の形態と同様である。
【００３０】
このような第３，第４実施の形態の構成にあっても、第１，第２実施の形態と同様に、モジュールの表面側及び裏面側からの直接の入射光を利用できると共に、全反射による光閉じ込め効果（図４の実線矢符ＬC ，図５の実線矢符ＬD 参照）を持たせることができ、光電変換効率は高い。
【００３１】
（第５実施の形態）
図６は、第１実施の形態の変形例としての本発明の第５実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図６において図１と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第５実施の形態では、薄膜シート７に、屈折率が高い高屈折率部分７ａと、屈折率が低い低屈折率部分７ｂとが混在しており、高屈折率部分７ａは、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に対応して設けられており、低屈折率部分７ｂは、太陽電池セル１が存在する領域に対応して設けられている。なお、他の構成は、上述の第１実施の形態と同様である。
【００３２】
（第６実施の形態）
図７は、第２実施の形態の変形例としての本発明の第６実施の形態による太陽電池モジュールの断面図である。図７において図２と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第６実施の形態では、薄膜シート７に、屈折率が高い高屈折率部分７ａと、屈折率が低い低屈折率部分７ｂとが混在しており、高屈折率部分７ａは、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に対応して設けられており、低屈折率部分７ｂは、太陽電池セル１が存在する領域に対応して設けられている。なお、他の構成は、上述の第２実施の形態と同様である。
【００３３】
このような第５，第６実施の形態の構成にあっても、第１，第２実施の形態と同様に、モジュールの表面側及び裏面側からの直接の入射光を利用できると共に、全反射による光閉じ込め効果（図６の実線矢符ＬE ，図７の実線矢符ＬF 参照）を持たせることができ、光電変換効率は高い。この場合、第５, 第６実施の形態では、太陽電池セル１直下の低屈折率部分７ｂでは、薄膜シート７による反射，吸収等の光量ロスをできる限り少なくして、裏面側からの直接の入射光を最大限利用できるようにする。また、太陽電池セル１，１間の高屈折率部分７ａでは、表面側から隣合う太陽電池セル１，１間への入射光を最大限に反射できるようにする。
【００３４】
ところで、上述した各実施の形態では、ガラスより屈折率が高い透光部材として金属酸化物製の薄膜シート７を利用したが、この薄膜シート７に代えて、例えばＥＶＡ製の透光性の着色シートを利用することも可能である。このような着色シートを用いる場合、その着色の程度を調整して透過光量を制御でき、また、美観性にも優れる。
【００３５】
なお、上述の例では、着色シートを設けることにより発色させるようにしているが、未着色の薄膜シートの膜厚を変化させることによって、種々の発色を実現するようにしても良い。また、特別な着色シートを使用しないで、ガラス板４，５、ＥＶＡ層３の何れかを着色するようにしても同様の効果を奏する。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池セルが存在する領域に裏面側から入射された光をそのまま太陽電池セルにその裏面側から入射させ、また、隣合う太陽電池セル間の領域に入射された光を反射させて太陽電池セルにその裏面側から入射させることができるので、従来例に比べて、光電変換効率を大幅に向上することができる。
【００３７】
また、透光部材の一部を着色させるようにしているので、その着色の程度を制御することによって、モジュール内の透過光量を調節できて、窓材に使用する場合に採光性を自由に設定でき、更に、モジュール全体の美観性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュール（第１実施の形態）の断面図である。
【図２】両面入射型の太陽電池セルの構成図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュール（第２実施の形態）の断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュール（第３実施の形態）の断面図である。
【図５】本発明の太陽電池モジュール（第４実施の形態）の断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュール（第５実施の形態）の断面図である。
【図７】本発明の太陽電池モジュール（第６実施の形態）の断面図である。
【図８】従来の太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池セル
２  接続部材
３  ＥＶＡ層
４，５  ガラス板
６  フレーム部材
７  薄膜シート
７ａ  高屈折率部分
７ｂ  低屈折率部分
【図１】
0003670834.tif 000002
【図２】
0003670834.tif 000003
【図３】
0003670834.tif 000004
【図４】
0003670834.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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