(57)【要約】【課題】光電変換効率を高めることが可能な応力を太陽電池素子に対して印加すること。【解決手段】受光面および非受光面を有する太陽電池素子と、機械的物性が異なる複数の領域が同一の主面上に分散した応力印加手段とを有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子の前記受光面および前記非受光面の少なくとも一方に前記応力印加手段の前記主面に分散した複数の前記領域をそれぞれ当接させることによって、前記太陽電池素子に対して当接させた前記領域と該領域の周辺との間で歪みを発生させること。【選択図】図１
2014090010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面および非受光面を有する太陽電池素子と、機械的物性が異なる複数の領域が同一の主面上に分散した応力印加手段とを有する太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池素子の前記受光面および前記非受光面の少なくとも一方に前記応力印加手段の前記主面に分散した複数の前記領域をそれぞれ当接させることによって、
前記太陽電池素子に対して当接させた前記領域と該領域の周辺との間で歪みを発生させる、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池素子と該太陽電池素子の前記受光面側に配置された受光面側パネルとの間に前記応力印加手段を配置した、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池素子の前記非受光面側に前記応力印加手段を配置した、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記応力印加手段は、硬度が異なる複数の前記領域が同一の主面上に分散したものである、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記応力印加手段は、弾性係数が異なる複数の前記領域が同一の主面上に分散したものである、請求項１〜３のいずれか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】
本発明は太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池素子の機械強度を向上するため、フレームで太陽電池素子の周縁部分を補強した太陽電池モジュールが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１のように、太陽電池素子の周縁部分をフレームの挟持部で表裏から押圧することで、太陽電池素子をフレームに固定する太陽電池モジュールの構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１００６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、半導体に外部から応力を印加することによって歪を付与すると、電気的特性が変化することが知られている。
【０００６】
例えば、ＣｕＯ系の太陽電池素子に対して、外部から４点曲げ等により適度な応力を印加して歪を付与させることによって、ショットキー障壁が変化し、光電変換における最大出力を向上させることが知られている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような太陽電池素子をフレームに固定するというだけの太陽電池モジュールの構造では、太陽電池モジュールの中央部分だけが、自重によって大きく反ってしまうだけの構造であるので、太陽電池モジュールの光電変換効率を十分に高めるのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールは、受光面および非受光面を有する太陽電池素子と、機械的物性が異なる複数の領域が同一の主面上に分散した応力印加手段とを有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子の前記受光面および前記非受光面の少なくとも一方に前記応力印加手段の前記主面に分散した複数の前記領域をそれぞれ当接させることによって、前記太陽電池素子に対して当接させた前記領域と該領域の周辺との間で歪みを発生させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールによれば、光電変換効率を高めることが可能な応力を太陽電池素子に対して印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態における太陽電池素子と応力印加手段の断面模式図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態における太陽電池素子と応力印加手段の断面模式図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態における応力印加手段を主面側から平面視した平面模式図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態における応力印加手段を主面側から平面視した平面模式図である。
【図５】図３の応力印加手段を用いた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子の受光面側を干渉計によって観察したときの平面模式図である。
【図６】図４の応力印加手段を用いた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子の受光面側を干渉計によって観察したときの平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（太陽電池モジュール）
以下、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態について、図面を用いて詳細に説明をする。
【００１２】
＜太陽電池素子＞
本実施形態に用いられる太陽電池素子としては、例えば、基板と、第１の電極層と、光吸収層と、半導体層と、第２の電極層とを含んでなる構成の薄膜系太陽電池素子（不図示）があるが、これに限定されるものではなく、シリコン系太陽電池等であっても構わない。
【００１３】
ここで基板とは、太陽電池素子を支持するためのものであり、剛性、平滑性を満たしていれば良く、基板に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、硬質樹脂、サファイヤおよびＳＵＳ等の金属等が挙げられる。
【００１４】
そして、太陽電池素子の周縁部を囲むようにフレーム等が設けられ、太陽電池素子とフレームとを組み合わせたものが太陽電池モジュールとなる。
【００１５】
＜太陽電池モジュール＞
本発明の太陽電池モジュールの実施形態によれば、受光面１ａおよび非受光面１ｂを有する太陽電池素子１と、機械的物性が異なる複数の領域が同一の主面上に分散した応力印加手段２とを有する太陽電池モジュール１０であって、前記太陽電池素子１の前記受光面１ａおよび前記非受光面１ｂの少なくとも一方に前記応力印加手段２の前記主面に分散した複数の前記領域をそれぞれ当接させることによって、前記太陽電池素子１に対して当接させた前記領域と該領域の周辺との間で歪３を発生させるものである。
【００１６】
特に、本発明の太陽電池モジュールの実施形態によれば、前記応力印加手段２は、硬度が異なる複数の前記領域が同一の主面上に分散したものであることが好ましい。
【００１７】
例えば、図１のように太陽電池素子１の受光面１ａに対して、応力印加手段２の硬質材料２ａが押圧することによって、太陽電池素子１に局所的に応力が印加される領域が形成される。
【００１８】
ここで例えば、軟質材料２ｂとしてはエチレン酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡともいう）等が挙げられ、また硬質材料２ａとしてはシリカ粒等が挙げられる。
【００１９】
このような硬質材料２ａは、凹凸の無い滑らかな球状であることが、太陽電池素子１の受光面１ａに対して極端な応力集中を与えることが無く好ましい。
【００２０】
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明すると、例えば図１の場合、太陽電池素子１の受光面１ａ側に、板状のＥＶＡ中にシリカ粒が同一主面上に分散されたものを配置し、受光面側パネル４をさらに配置してから熱硬化すればよい。
【００２１】
ここで、シリカ粒を扁平形状にしておけば、扁平な面がなだらかに太陽電池素子１を押圧するので、応力集中によるクラックを低減することができる。
【００２２】
このシリカ粒は、厚さが０．１〜１ｍｍ、最大径が５〜２０ｍｍの扁平形状であることが好ましい。
【００２３】
このような板状のＥＶＡ中にシリカ粒が同一主面上に分散されたものを得るには、扁平状のシリカ粒子を例えば５〜２０ｍｍピッチでモザイク状に型内に並べておいて、シート状のＥＶＡを上から被せて型内を圧縮加熱すればよい。
【００２４】
また特に、本発明の太陽電池モジュールの実施形態によれば、前記応力印加手段２は、弾性係数が異なる複数の前記領域が同一の主面上に分散したものであることが好ましい。
【００２５】
例えば、図２のように太陽電池素子１の受光面１ａに対して、応力印加手段２の高弾性係数材料２ｃが矢印方向に縮むことによって、太陽電池素子１に局所的に応力が印加される領域が形成される。
【００２６】
そのため、高弾性係数材料２ｃは、太陽電池素子１に対して密着性が高くなり、一方、低弾性係数材料２ｄは、太陽電池素子１に対して密着性が低くなる傾向がある。
【００２７】
図２においては便宜的に、低弾性係数材料２ｄと、太陽電池素子１の受光面１ａとの間に隙間があるように示したが、これは密着性の状態を説明するためのものであり、実際には隙間がないことが好ましい。
【００２８】
ここで例えば、高弾性係数材料２ｃとしてはＥＶＡ等が挙げられ、また低弾性係数材料２ｄとしてはエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明すると、例えば図２の場合、太陽電池素子１の受光面１ａ側に、弾性係数の異なる樹脂を同一主面上にモザイク状に分布させたものを配置し、受光面側パネル４をさらに配置してから熱硬化すればよい。
【００３０】
このようなモザイク状の分布は、ＥＶＡのマトリクスに対して、５〜２０ｍｍ径の孔を５〜２０ｍｍ間隔でモザイク状に空け、この孔にエポキシ樹脂を充填することによって得られる。
【００３１】
あるいはこのようなモザイク状の分布は、エポキシ樹脂のマトリクスに対して、５〜２０ｍｍ径の孔を５〜２０ｍｍ間隔でモザイク状に空け、この孔にＥＶＡを充填することによっても得られる。
【００３２】
このような弾性係数の異なる樹脂を同一主面上にモザイク状に分布させたものを得るには、例えば５〜２０ｍｍ角のＥＶＡとエポキシ樹脂をモザイク状に型内に並べておいて、型内を圧縮加熱することで、ＥＶＡとエポキシ樹脂とを接着すればよい。
【００３３】
ここで高弾性係数材料２ｃと低弾性係数材料２ｄの弾性係数の範囲、および高弾性係数材料２ｃと低弾性係数材料２ｄとの差については、特に規定は無く、光電変換効率を最大に高めるために、適切な応力を印加できる弾性係数の範囲および差であればよい。
【００３４】
以上のような手段により、光電変換効率を高めることが可能な応力を太陽電池素子１に対して印加することができるものである。
【００３５】
このような作用は、太陽電池素子１に適度な応力を印加することによって歪３を付与し、太陽電池素子１の半導体膜の抵抗値を低下させること（ピエゾ抵抗効果）により、太陽電池素子１の光電変換効率を向上させることができるためと考えられる。
【００３６】
このような応力は、例えば干渉計を用いることによって、歪３として観察することができる。
【００３７】
すなわち領域は、歪３として観察されると換言してもよい。
【００３８】
例えば、図３のように硬質材料２ａを軟質材料２ｂに分散させた場合では、その応力分布（歪３の分散状態）は図５のようになる。
【００３９】
また例えば、図４のように高弾性係数材料２ｃまたは低弾性係数材料２ｄを分散させた場合では、その応力分布（歪３の分散状態）は図６のようになる。
【００４０】
この場合、太陽電池素子１の受光面１ａ側から光を当てて、太陽電池素子１の受光面１ａにおける干渉縞（不図示）によって、歪３を観察することになる。
【００４１】
ここで干渉縞の間隔は、光源の波長と入射角により決定され、等高線として用いることができるので、太陽電池素子１の受光面側から、歪３の大きさの度合いを観察することができる。
【００４２】
ここで分散している各硬質材料２ａ（あるいは各軟質材料２ｂ）同士の機械的物性は、それぞれある程度異なっていてもよく、これによって、各歪３同士の大きさがそれぞれある程度異なっていても構わない。
【００４３】
また同様に、分散している各高弾性係数材料２ｃ（あるいは各低弾性係数材料２ｄ）同士の機械的物性は、それぞれある程度異なっていてもよく、これによって、各歪３同士の大きさがそれぞれある程度異なっていても構わない。
【００４４】
以上のように、太陽電池素子１の受光面１ａ側における歪３の大きさをある程度安定化させることによって、太陽電池素子１の半導体膜の抵抗値を低く維持して、光電変換効率を向上させることができる。
【００４５】
さらに本発明の太陽電池モジュール１０の実施形態によれば、前記太陽電池素子１と、該太陽電池素子１の前記受光面１ａ側に配置された受光面側パネル４との間に前記応力印加手段２を配置したことが好ましい。
【００４６】
これにより、太陽電池素子１に直接的かつ効果的に応力を印加することができるので、光電変換効率を高くすることができる。
【００４７】
応力印加手段２について、軟質材料２ｂと硬質材料２ａとは、光学的特性（屈折率、透過率、吸収係数）が同等のものを選択することが、応力印加手段２内部での光の乱反射を低減できる点で好ましい。
【００４８】
さらに本発明の太陽電池モジュールの実施形態によれば、前記太陽電池素子１の前記非受光面１ａ側に前記応力印加手段２を配置したことが好ましい。
【００４９】
これにより、太陽電池素子１の受光量に影響することなく、太陽電池素子１に非受光面
１ｂ側から応力を印加できるので、光電変換効率を高くすることができる。
【００５０】
太陽電池素子１の基板の厚さについては、非受光面１ｂ側からの応力が伝わり易い程度の厚さであることが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１：太陽電池素子
１ａ：受光面
１ｂ：非受光面
２：応力印加手段
２ａ：硬質材料
２ｂ：軟質材料
２ｃ：高弾性係数材料
２ｄ：低弾性係数材料
３：歪（領域）
４：太陽電池パネル
１０：太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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