(57)【要約】  太陽電池モジュール１００は、順に積層される第１保護基板３０と、第１封止層３４と、複数の太陽電池セル１０と、第２封止層３６と、第２保護基板３２とを備える。第２保護基板３２は、第１保護基板３０よりも積層方向の厚さが大きい。第２封止層３６は、第１封止層３４よりも融点が低い。第１保護基板３０は、複数の太陽電池セル１０の受光面１２側に配置され、第２保護基板３２は、複数の太陽電池セル１０の裏面１４側に配置されてもよい。第１封止層３４は、熱可塑性の樹脂であってもよい。第２封止層３６は、熱硬化性の樹脂であってもよい。
2017163554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に積層される第１保護基板と、第１封止層と、複数の太陽電池セルと、第２封止層と、第２保護基板とを備え、
前記第２保護基板は、前記第１保護基板よりも積層方向の厚さが大きく、
前記第２封止層は、前記第１封止層よりも融点が低いことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１保護基板は、前記複数の太陽電池セルの受光面側に配置され、
前記第２保護基板は、前記複数の太陽電池セルの裏面側に配置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】
前記第１封止層は、熱可塑性の樹脂であり、前記第２封止層は、熱硬化性の樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１保護基板が鉛直方向上側となるように設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
順に積層される第１保護基板と、第１封止層と、複数の太陽電池セルと、第２封止層と、第２保護基板とを備え、
前記第１保護基板は、前記複数の太陽電池セルの受光面側に配置され、
前記第２保護基板は、前記複数の太陽電池セルの裏面側に配置され、前記第１保護基板よりも積層方向の厚さが大きいことを特徴とする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】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを有する。複数の太陽電池セルは、第１保護部材と第２保護部材との間に樹脂封止される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１２８３４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
設置時の外部環境によっては太陽電池モジュールに反りが生じる方向に力が加わることがあり、太陽電池セルの損傷につながるおそれがある。したがって、反りが生じる方向に力が加わる場合であっても、太陽電池セルの損傷を防止できるモジュール構造であることが好ましい。【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を高めた太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールは、順に積層される第１保護基板と、第１封止層と、複数の太陽電池セルと、第２封止層と、第２保護基板とを備える。第２保護基板は、第１保護基板よりも積層方向の厚さが大きく、第２封止層は、第１封止層よりも融点が低い。【０００７】
本発明の別の態様もまた太陽電池モジュールである。この太陽電池モジュールは、順に積層される第１保護基板と、第１封止層と、複数の太陽電池セルと、第２封止層と、第２保護基板とを備える。第１保護基板は、複数の太陽電池セルの受光面側に配置される。第２保護基板は、複数の太陽電池セルの裏面側に配置され、第１保護基板よりも積層方向の厚さが大きい。【０００８】
本発明によれば、信頼性を高めた太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】太陽電池モジュールの製造工程を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態に係る太陽電池モジュールが奏する効果を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施の形態は、太陽電池モジュールである。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを有し、隣接する太陽電池セル間がタブ配線といわれる接続部材により接続される。タブ配線により接続された太陽電池セルは、第１保護基板と第２保護基板の間に挟み込まれて樹脂封止される。本実施の形態では、第１保護基板と第２保護基板の厚さに差を設けることで、モジュールの強度が高められるようにする。保護基板としてガラス板を用いる場合、ガラスの強度は一般に厚さの二乗に比例することから、第１保護基板と第２保護基板の厚さの合計値を一定とする条件下において、両者の厚さを同じとするよりも両者の厚さに差を設けた方がモジュール全体としての強度が高まる。また、第２保護基板側の封止樹脂として第１保護基板側よりも低融点の樹脂材料を用いることで、第２保護基板が厚いために封止工程において加熱されにくい第２保護基板側の樹脂を好適に軟化させて太陽電池セルをより確実に封止できる。これにより、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供できる。
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１２】
図１は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図である。太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０と、隣接する太陽電池セル１０を互いに接続するタブ配線２０と、第１保護基板３０と、第２保護基板３２と、第１封止層３４と、第２封止層３６とを備える。
【００１３】
太陽電池セル１０は、入射する光を吸収して光起電力を発生させる層であり、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料からなる基板を有する。太陽電池セル１０の構造は、特に限定されないが、本実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を有する。太陽電池セル１０は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面側に、ｉ型非晶質シリコン層、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層、酸化インジウム等の透光性導電酸化物からなる透明導電層の順番で積層されている。また、基板の裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層、リン（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層、透明導電層の順番で積層されている。
【００１４】
太陽電池セル１０は、セル表面の一つである受光面１２と、セル表面の一つであり、受光面１２に背向する裏面１４とを有する。ここで、受光面１２は、太陽電池セル１０において主に太陽光が入射される主面を意味し、太陽電池セル１０に入射される光の大部分が入射される面である。受光面１２には、受光面電極が形成され、裏面１４には裏面電極が形成される。
【００１５】
タブ配線２０は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔に銀や錫、ハンダ等をコーティングしたものや、アルミニウム箔が用いられる。タブ配線２０は、隣接する太陽電池セル１０同士を電気的かつ機械的に接続する。タブ配線２０の一端は、隣接する太陽電池セル１０の一方の受光面１２に形成される受光面電極と接触して電気的に導通する。タブ配線２０の他端は、隣接する太陽電池セル１０の他方の裏面１４に形成される裏面電極と接触して電気的に導通する。タブ配線２０は、隣接する太陽電池セル１０の間のセル間領域において屈曲しており、隣接する太陽電池セル１０の受光面１２および裏面１４のそれぞれが同一平面内に配置されるようにしている。
【００１６】
第１保護基板３０および第２保護基板３２は、複数の太陽電池セル１０を外部環境から保護する外装部材であり、例えばガラス基板である。第１保護基板３０は、受光面１２側に設けられ、太陽電池セル１０が発電のために吸収する波長帯域の光を透過する。第２保護基板３２は、裏面１４側に設けられる。第２保護基板３２は、第１保護基板３０よりも積層方向の厚さが大きく、第１保護基板３０の１．１倍以上の厚さを有することが好ましい。第１保護基板３０の厚さｔ１と第２保護基板３２の厚さｔ２に差を設けることにより、両者の厚さの合計値（ｔ１＋ｔ２）を一定とした場合にモジュール全体としての強度を高めることができる。ガラスの強度は一般に厚さの二乗に比例するため、厚さの合計値が一定であれば、両者の厚さが等しい（ｔ１＝ｔ２）場合に両者のガラスの強度の和が最小となるためである。
【００１７】
第１封止層３４および第２封止層３６は、封止樹脂層であり、太陽電池セル１０への水分の浸入等を防ぐとともに、太陽電池モジュール１００全体の強度を向上させる。第１封止層３４は、太陽電池セル１０と第１保護基板３０の間、つまり、受光面１２側に設けられる。第２封止層３６は、太陽電池セル１０と第２保護基板３２の間、つまり、裏面１４側に設けられる。第１封止層３４は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエチレン系またはポリプロピレン系の樹脂である。第２封止層３６は、熱硬化性樹脂であり、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリイミドもしくは架橋材を含むポリエチレン系またはポリプロピレン系の樹脂である。
【００１８】
本実施の形態において、第２封止層３６は、第１封止層３４よりも融点の低い樹脂が選択される。つまり、第１封止層３４の樹脂材料は相対的に融点が高く、第２封止層３６の樹脂材料は相対的に融点が低い。樹脂材料の融点は、例えば、樹脂を構成するポリマーの平均分子量が大きい場合、分枝構造の割合（重量ないし密度）が高い場合、および、ポリマーの主鎖に局在部位が存在する場合の少なくともいずれかの場合に融点が高くなる。したがって、これらの樹脂特性の少なくともいずれかが相違する樹脂を用いることで、第１封止層３４と第２封止層３６の融点に差異を持たせることができる。なお、上述の樹脂特性とは異なる特性を利用して樹脂材料の融点に差異を持たせてもよい。
【００１９】
図２は、太陽電池モジュール１００の製造工程を模式的に示す図である。本図では、太陽電池セル１０の向きを図１とは上下反転させている。複数の太陽電池セル１０をタブ配線２０で接続してセルストリング１８を形成する。次に、セルストリング１８の受光面１２側に第１封止材５４および第１保護基板３０を配置し、裏面１４側に第２封止材５６および第２保護基板３２を配置する。つづいて、第１保護基板３０、第１封止材５４、セルストリング１８、第２封止材５６および第２保護基板３２で構成される積層体を挟み込むように上下に第１治具４０および第２治具４２を配置し、積層体に圧力を加えながら加熱する。このとき、第１治具４０が加熱側となり、第２治具４２が押圧側となる。加熱圧着により、第１封止材５４および第２封止材５６が融着して第１封止層３４および第２封止層３６が形成され、図１の太陽電池モジュール１００ができあがる。なお、ラミネート装置の構成は特に限定されず、変形例においては、第１治具４０を押圧側、第２治具４２を加熱側としてもよいし、第１治具４０および第２治具４２の双方を加熱側にしてもよいし、第１治具４０および第２治具４２の双方を押圧側にしてもよい。また、加熱圧着した後に太陽電池モジュール１００を樹脂硬化炉に入れることで、熱硬化性の第２封止層３６を完全に硬化させてもよい。
【００２０】
上述の加熱圧着工程において、第１治具４０は、第１保護基板３０と接触するように配置され、第２治具４２は、第２保護基板３２と接触するように配置される。第１治具４０は、ヒータなどの加熱装置４４を有する。加熱装置４４は、第１保護基板３０を加熱する。加熱装置４４が発する熱は、第１保護基板３０、第１封止材５４、セルストリング１８、第２封止材５６、第２保護基板３２の順に伝わる。本実施の形態では、厚さの小さい第１保護基板３０から加熱することで、厚さの大きい第２保護基板３２から加熱する場合よりも、第１封止材５４および第２封止材５６に熱が伝わりやすくなるようにできる。また、第１封止材５４と比べて加熱されにくい第２封止材５６に融点の低い樹脂材料を用いることで、第１封止材５４と第２封止材５６とがほぼ同じタイミングで軟化して融着するようにできる。これにより、より短い時間で加熱圧着工程が完了するようにでき、製造コストの増大を抑えることができる。
【００２１】
つづいて、太陽電池モジュール１００が奏する効果について説明する。
図３は、実施の形態に係る太陽電池モジュール１００が奏する効果を模式的に示す図である。太陽電池モジュール１００は、第１保護基板３０が鉛直上側、第２保護基板３２が鉛直下側となるようにして設置される。太陽電池モジュール１００は、第１保護基板３０が鉛直方向と直交するように設置されてもよいし、第１保護基板３０が鉛直方向と交差するように斜めに設置されてもよい。太陽電池モジュール１００を降雪のある場所に第１保護基板３０を鉛直上側にして設置すると、第１保護基板３０の上に積雪して第１保護基板３０の上から矢印Ａで示されるような正荷重が加わる。
【００２２】
正荷重が加わると、太陽電池モジュール１００の中央が下方に向かうような撓みが生じる。第１保護基板３０には矢印Ｂで示すような圧縮応力がかかり、第２保護基板３２には矢印Ｃで示すような引っ張り応力がかかる。太陽電池モジュール１００は、第１保護基板３０が薄く、第２保護基板３２が厚いため、応力の中立面Ｆが第２保護基板３２に近い位置にある。ここで、中立面Ｆとは、太陽電池モジュール１００に撓みが生じる場合に圧縮応力または引張応力がかからない場所をいう。中立面Ｆよりも第１保護基板３０に近い範囲は、圧縮応力が加わる圧縮領域Ｄであり、中立面Ｆよりも第２保護基板３２に近い範囲は、引っ張り応力が加わる引張領域Ｅである。応力の中立面Ｆは、図示されるように、太陽電池セル１０よりも第２保護基板３２に近い位置にあるため、圧縮領域Ｄに含まれる太陽電池セル１０には圧縮応力がかかることとなる。太陽電池セル１０を構成する結晶性の半導体材料は、引っ張り応力に弱いが、圧縮応力には強いという特性を有する。本実施の形態によれば、第２保護基板３２を厚くすることで、太陽電池モジュール１００に正荷重がかかる場合であっても太陽電池セル１０に引っ張り応力が生じないようにすることができる。これにより、太陽電池セル１０の損傷を防止し、太陽電池モジュール１００の信頼性を高めることができる。
【００２３】
本実施の形態によれば、太陽電池セル１０の受光面１２側に厚さの小さい第１保護基板３０が設けられるため、第１保護基板３０に起因する入射光の減衰量を小さくできる。入射光に対して透明なガラス基板であっても、ガラス基板が厚くなると入射光の透過率が低下しうるためである。したがって、本実施の形態によれば太陽電池セル１０により多くの光を入射させることができ、太陽電池モジュール１００の発電効率を高めることができる。
【００２４】
なお、第１保護基板３０の厚さを小さくすると、設置時の外部環境によっては第１保護基板３０に反りが生じやすくなるおそれがある。例えば、太陽光の強度が高い夏場などでは、太陽電池セル１０が高強度の入射光を吸収して高温となり、第１保護基板３０の温度も高まる。第１保護基板３０は熱容量が小さいため、第２保護基板３２と比べて第１保護基板３０の方が高温になりやすい。その結果、第２保護基板３２よりも第１保護基板３０の方が熱膨張量が大きくなり、第１保護基板３０の外表面（受光面）が凸となるように太陽電池パネル６０が反ることとなる。そうすると、太陽電池セル１０に引っ張り応力が加わって太陽電池セル１０の損傷につながる可能性がある。
【００２５】
一方、本実施の形態では、第１保護基板３０と太陽電池セル１０の間の第１封止層３４として熱可塑性の樹脂が用いられる。そのため、太陽電池モジュール１００の温度上昇により第１保護基板３０に反りが生じる場合であっても、熱可塑性の第１封止層３４が軟化することによって第１保護基板３０の反りに起因する応力を第１封止層３４で緩和させることができる。これにより、太陽電池セル１０に強い引っ張り応力が生じないようにし、太陽電池セル１０の損傷を防止できる。
【００２６】
本実施の形態によれば、受光面１２側の第１封止層３４を熱可塑性樹脂とする一方、裏面１４側の第２封止層３６を熱硬化性樹脂とすることで、太陽電池モジュール１００の信頼性を高めることができる。仮に、第１封止層３４と第２封止層３６の双方を熱可塑性樹脂としてしまうと、太陽電池モジュール１００が高温となった時に封止層全体が軟化してセルストリング１８の配置にずれが生じ、太陽電池セル１０の損傷につながるおそれがある。本実施の形態によれば、少なくとも一方の封止層を熱硬化性樹脂とすることで、高温時におけるセルストリング１８の位置ずれを防ぎ、セルストリング１８のずれに起因する太陽電池セル１０の損傷を防ぐことができる。
【００２７】
本実施の形態の一態様は、太陽電池モジュール（１００）である。
太陽電池モジュール（１００）は、
順に積層される第１保護基板（３０）と、第１封止層（３４）と、複数の太陽電池セル（１０）と、第２封止層（３６）と、第２保護基板（３２）とを備え、
第２保護基板（３２）は、第１保護基板（３０）よりも積層方向の厚さが大きく、
第２封止層（３６）は、第１封止層（３４）よりも融点が低い。
【００２８】
第１保護基板（３０）は、複数の太陽電池セル（１０）の受光面（１２）側に配置され、第２保護基板（３２）は、複数の太陽電池セル（１０）の裏面（１４）側に配置されてもよい。
【００２９】
第１封止層（３４）は、熱可塑性の樹脂であり、第２封止層（３６）は、熱硬化性の樹脂であってもよい。
【００３０】
第１保護基板（３０）が鉛直方向上側となるように設置されてもよい。
【００３１】
本実施の形態の別の態様は、太陽電池モジュール（１００）である。
太陽電池モジュール（１００）は、
順に積層される第１保護基板（３０）と、第１封止層（３４）と、複数の太陽電池セル（１０）と、第２封止層（３６）と、第２保護基板（３２）とを備え、
第１保護基板（３０）は、複数の太陽電池セル（１０）の受光面側に配置され、
第２保護基板（３２）は、複数の太陽電池セル（１０）の裏面側に配置され、第１保護基板（３０）よりも積層方向の厚さが大きい。
【００３２】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０…太陽電池セル、１２…受光面、１４…裏面、３０…第１保護基板、３２…第２保護基板、３４…第１封止層、３６…第２封止層、１００…太陽電池モジュール。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、信頼性を高めた太陽電池モジュールを提供できる。
【図１】
2017163554.tif 000003
【図２】
2017163554.tif 000004
【図３】
2017163554.tif 000005
【国際調査報告】
2017163554.tif 000006
2017163554.tif 000007
2017163554.tif 000008
2017163554.tif 000009