(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力素子モジュールの電極取り出し部分にかぶせられる端子取り出し箱であって、全ての側面の一部あるいは全部に傾斜角θが６０度以下である傾斜面を有することを特徴とする端子取り出し箱。
【請求項２】
傾斜角θ（度）が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の端子取り出し箱。
θ＜Ｔａｎ−１（１／μ）
μ：端子箱間の摩擦係数
【請求項３】
少なくとも傾斜面が摩擦係数μが０．６以下の樹脂よりなることを特徴とする請求項１〜２に記載の端子取り出し箱。
【請求項４】
傾斜面が曲面であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項５】
傾斜面が平面であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項６】
傾斜面がリブであることを特徴とする請求項１〜５に記載の端子取り出し箱。
【請求項７】
リブ厚さが底面厚さの０．５〜０．７倍であることを特徴とする請求項６に記載の端子取り出し箱。
【請求項８】
傾斜面が球面であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項９】
端子取り出し箱の形状が球冠であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１０】
端子取り出し箱の形状が円錐であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１１】
端子取り出し箱の形状が角錐であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１２】
端子取り出し箱の形状が円錐台であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１３】
端子取り出し箱の形状が角錐台であることを特徴とする請求項１〜３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１４】
底面以外の面より外部へ出力する導電体を取り出し、底面より光起電力素子モジュールの電極取り出し部から取り出された導電体を取り込み、互いの導電体が端子取り出し箱内において機械的に接続、もしくは一体品をなし電気的に導通していることを特徴とする請求項１〜１３に記載の端子取り出し箱。
【請求項１５】
請求項１〜１４に記載の端子取り出し箱を有することを特徴とする光起電力素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールの端子取り出し部構造に関し、特に太陽電池モジュールに付属する端子箱における成型性、強度、取り付け後の信頼性を改善した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、太陽電池モジュールは、その出力取り出し相当部分に、端子取り出し箱をシリコーン樹脂、もしくはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接着して太陽電池モジュールの裏面に取り付け、この端子取り出し箱から＋極、−極の出力線取り出しを行っている。各外部出力線は、太陽電池電極取り出し部分から取り出されたリード線と、端子取り出し箱内において機械的に接続、もしくは一体品をなしている。
【０００３】
端子取り出し箱の形状は一般に、図１２に示すように、立方体、直方体、円柱等の形状、あるいはそれらの組み合わせからなり、その側面はいずれも接着面に対して垂直な面を有している。
【０００４】
特異なものとしては、直方体の端子取り出し箱の４側面中の３側面に、放熱目的のため多数のリブを設けているものもある。このリブは底面方向から上面方向に向かって、垂直面＋傾斜面で構成しているが、平均斜度は９０度に近いものである。
【０００５】
このように、従来の端子取り出し箱には全ての側面に傾斜面を有する端子取り出し箱はなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、端子取り出し箱は、太陽電池モジュールに対して凸状に形設されており、運搬、施工時等に外力を受けやすい。外力を受けるケースでのその多くが、モジュールの凸部同士、つまり端子取り出し箱同士の接触である。
【０００７】
通常、端子取り出し箱の太陽電池モジュールに対する剪断方向接着力は４ｋｇｆ以上であり、通常の接触、衝突では外観上、性能上変化を起こすことはなが、不慮の事故等で、端子取り出し箱が設計値以上の外力を受けて外れ、太陽電池の修理、交換等を必要とする場合も考えられる。
【０００８】
一方、かかるケースを見込んで端子取り出し箱の太陽電池モジュールに対する剪断方向接着力を設計することは、通常においては過剰なものとなる。
【０００９】
本発明は、上記の欠点を解決し、強度が高く、取り付け後の信頼性を向上した太陽電池モジュールの端子取り出し部構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を解決するために鋭意検討した結果、端子取り出し箱の全ての側面の一部あるいは全部を傾斜面とすることにより、剪断方向接着力の過度の設計を必要とせず、強度を向上し、取り付け後の信頼性を向上できることを見出し本発明に至った。
【００１１】
即ち、本発明は光起電力素子モジュールの電極取り出し部分にかぶせられる端子取り出し箱であって、全ての側面の一部あるいは全部に傾斜角θが６０度以下である傾斜面を有することを特徴とする端子取り出し箱である。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、端子取り出し箱のすべての側面の比較的外力を受けやすい箇所に、底面方向から上面方向に向かって、傾斜面を一部あるいは全部に設けることにより、水平方向の外力が加わった際に水平方向の外力を逃がす効果が増大する。
【００１３】
図１３は、端子取り出し箱とそれに加わる外力の関係を示す図であり、図１５は端子取り出し箱の傾斜面及び与外力物間の摩擦係数μと外力逃げ効果の有無をに示すグラフである。
【００１４】
図１３に示すように、端子取り出し箱傾斜面部材料と与外力物間の摩擦係数をμ、水平方向の外力値をＦ、傾斜角θの傾斜面としたとき、逃げ力（Ｎ）：Ｆｃｏｓθ＞摩擦力（Ｍ）：μ×Ｆｓｉｎθを満たせば水平方向の外力を逃がすことができる。
【００１５】
即ち、図１５に示すように、逃げ力（Ｎ）＞摩擦力（Ｍ）の領域内にあるように、傾斜面の傾斜角θ、摩擦係数μを設定することにより水平方向の外力が加わった際に水平方向の外力を逃がす効果が増大する。
【００１６】
ただし与外力物は限定されず、限定された際もその間の摩擦係数は、表面形状、面圧、湿度等によって左右するため、好ましくは傾斜角θを小さくとり、より好ましくは傾斜角θを６０度以下に取るのが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の太陽電池モジュールの一例の概略構成図を示す。図１は太陽電池モジュールの断面図である。この太陽電池モジュールは、裏面補強材１０１上に太陽電池素子１０２、充填剤１０３、耐候性フィルム１０４、端子取り出し箱１０５を有して構成される。端子取り出し箱１０５内では、太陽電池モジュール裏面より取りだされた内部リード線１０６と外部リード線１０７が機械的に接続、もしくは一体品をなし、電気的に接続され導電体の働きをする。
【００１８】
本発明で用いられる導電体としては特に制限されないが、好ましくはケーブル構造のもので、太陽電池モジュールが設置される環境に適当な耐熱性、耐寒性、耐油性、耐候性、難燃性を有するものを選択する必要がる。例えば、ＩＶ、ＫＩＶ、ＨＫＩＶ、架橋ポリエチレン、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂などの絶縁電線や、ＶＶ、ＣＶ、ＣＥ、ＥＥ、キャブタイヤなどのケーブルが挙げられる。
【００１９】
本発明に使用できる出力リード線は特に限定されないが、耐候性、絶縁性、耐熱性を考慮に入れるとＣＶケーブルが好ましい。
【００２０】
また、絶縁・外被材料として使用される「ポリ塩化ビニル」は、耐水性、耐油性、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性、引張り強さに優れているものが好ましい。
【００２１】
太陽電池モジュールの電気取り出し部から取り出す導電体としては、銅タブ等の導電抵抗値の低い物も使用できる。
【００２２】
図７は本発明の第１の実施形態を示す図であり、端子取り出し箱１０５は樹脂で射出成型されたもので、底面には内部リード線１０６を取り込むための内部リード線取り込み孔２０８があり、一側面には端子取り出し箱１０５内部から外部出力線１０７を取り出すための外部出力線取り出し孔２０５がある。内部リード線１０６と外部出力線１０７は、端子取り出し箱１０５内において互いに機械的に接続、もしくは一体品をなし電気的に通電している。
【００２３】
端子取り出し箱１０５の全ての側面の一部に、底面方向から上面方向に向かって、リブ形状の平面からなる傾斜面１０８を設けている。リブ形状としては、リブ厚さ２０９を底面厚さ２１０の０．５〜０．７倍の厚さにすることにより、ヒケ等も発生しにくくなり成型性も向上し、好ましい。本形態によれば、傾斜面１０８がリブ形状であるため、その補強効果により剛性、耐荷重性が向上し、ソリ防止効果により成型性も向上する。
【００２４】
傾斜面１０８の傾斜角θ（度）は、６０度以下である必要があり、好ましくは１０度〜６０度である。６０度を超えると本発明の効果を得ることができず好ましくない。尚、傾斜面が曲面又は球面である場合の傾斜角は平均傾斜角で表す。
【００２５】
傾斜面１０８の傾斜角θ（度）は、θ＜Ｔａｎ−１（１／μ）を満たすことにより水平方向の外力を逃がしやすい構造となり好ましい。この際摩擦係数μの値は、設計の可能な限り、端子取り出し箱と接触しうる材料を考慮して定することによりその効果は増大するが、少なくとも端子箱間の摩擦係数とするのが好ましい。
【００２６】
本発明の端子取り出し箱は、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、耐老化性に優れたものが要求される。また、好ましくは充填剤との接着性が良い材質が好ましい。
【００２７】
上記の要素を考慮にいれると、端子取り出し箱の材質としては特に限定はないがプラスチックが好ましく、防火性などを考えると、難燃性プラスチックや準難燃性プラスチックやセラミックスなどがさらに好ましい。
【００２８】
例えば、プラスチックとしては、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ＰＰＥ、ポリエステル、ポリアリレート、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝撃性、耐熱性、硬度、耐老化性に優れたエンジニアリング・プラスチック等が挙げられる。また、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ、ＰＶＣなどの熱可塑性プラスチックも使用できる。
【００２９】
また、耐紫外線性向上のために、顔料としてカーボンブラックを用いる、あるいは紫外線を吸収する樹脂塗料を表面に塗布することが好ましい。
【００３０】
図１４に一般的な樹脂同一材料間の摩擦係数を示すが、少なくとも傾斜面１０８の材料として、摩擦係数μが０．６以下の樹脂を用いることが好ましい。また、ＰＰＳ（ポリフィニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＵＦ（ユリア樹脂）、ＭＦ（メラミン樹脂）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）などの摩擦係数μの低い樹脂を用いることにより、傾斜面１０８の平均斜度が大きくても水平方向の外力を逃がしやすい構造にすることができ、好ましい。
【００３１】
尚、端子取り出し箱としては、中空品もしくは中実品、充填剤の有無、蓋等の有無、孔部へのブッシング等の有無、端子構造の有無等、さまざまな種類のものがある。
【００３２】
図８は本発明の第２の実施形態を示す図であり、端子取り出し箱１０５は半球状で、底面方向から上面方向に向かって、球面からなる傾斜面１０８を側面の全面に設けている。本形態によれば、端子取り出し箱１０５の周囲にわたって抜き勾配を大きくとれ、成型性が格段に向上する。また、半球構造のため、剛性、耐荷重性が最大となる。
【００３３】
図９は本発明の第３の実施形態を示す図であり、端子取り出し箱１０５は円錐状で、底面方向から上面方向に向かって、曲面からなる傾斜面１０８を側面の全面に設けている。本形態によれば、端子取り出し箱１０５の周囲にわたって抜き勾配を大きくとれ、成型性が格段に向上する。
【００３４】
図１０は本発明の第４の実施形態を示す図であり、端子取り出し箱１０５は垂直面１０９を有する四角錐台状で、底面方向から上面方向に向かって、平面からなる傾斜面１０８を側面の全面に設けている。垂直面１０９の高さは、端子取り出し箱１０５の高さに対し０．５倍以下であることが好ましい。本形態によれば、端子取り出し箱１０５の周囲にわたって抜き勾配を大きくとれ、成型性が格段に向上する。
【００３５】
図１１は本発明の第５の実施形態を示す図であり、端子取り出し箱１０５の全ての側面の一部に、底面方向から上面方向に向かって、リブ形状の曲面からなる傾斜面１０８を設けている。リブ形状としては、リブ厚さ２０９を底面厚さ２１０の０．５〜０．７倍の厚さにすることにより、ヒケ等も発生しにくくなり成型性も向上し、好ましい。本形態によれば、傾斜面１０８がリブ形状であるため、その補強効果により剛性、耐荷重性が向上し、ソリ防止効果により成型性も向上する。
【００３６】
以下、ステンレス基板上に作成したアモルファスシリコン太陽電池素子を直列接続し、裏面にガルバリウム鋼板を設けて耐候性樹脂で封止した太陽電池モジュールを例にとり、その製造方法を説明する。
【００３７】
まず、アモルファスシリコン太陽電池素子の作製手順を、図２および図３により説明する。
【００３８】
洗浄した０．１ｍｍのロール状の長尺ステンレス基板（導電性基体３０１）上にＳｉを１％含有するＡｌ（裏面反射層３０２）をスパッタ法により膜厚５０００オングストローム形成した。
【００３９】
次に、ｎ／ｉ／ｐ型非晶質シリコン半導体（半導体層３０３）を、ｎ型半導体としてはＰＨ３，ＳｉＨ４，Ｈ２のガスを、ｉ層半導体としてはＳｉＨ４，Ｈ２のガスを、またｐ型半導体としてはＢ２Ｈ６、ＳｉＨ４、Ｈ２のガスをそれぞれ用いて、プラズマＣＶＤ法によってｎ型半導体層を３００オングストローム、ｉ層半導体層を４０００オングストローム、ｐ型半導体層を１００オングストローム、それぞれ順次形成した。
【００４０】
その後、膜厚８００オングストロームのＩＴＯ（透明導電層３０４）を、抵抗加熱蒸着により形成して、アモルファスシリコン太陽電池素子を形成した。
【００４１】
次に、上記のようにして作製した長尺の太陽電池素子を、プレスマシンを用いて、図３のような形状に打ち抜き、複数個の太陽電池ストリップ４００を作製した。
【００４２】
ここで、プレスマシンにより切断された太陽電池ストリップ４００の切断面では、太陽電池ストリップ４００がつぶされて透明導電層３０４と導電性基体３０１が短絡した状態になっている。そこで次に、この短絡をリペアーするために、透明導電層３０４の周辺に素子分離部４１１を設け、この素子分離部４１１により透明導電層３０４の周辺の除去を行った。この除去は、具体的には、次のように行った。
【００４３】
まず、透明導電層３０４を溶解するが半導体層３０３は溶解しない選択性を持つエッチング材（ＦｅＣｌ３溶液）を太陽電池ストリップ４００の切断面よりやや内側の透明導電層３０４の周囲にスクリーン印刷し、透明導電層３０４を溶解した後、水洗浄することにより行い、透明導電層３０４の素子分離部４１１を形成した。
【００４４】
次に、透明導電層３０４上に集電用グリッド電極４１２として、ポリエステル樹脂をバインダーとする銀ペースト（デュポン社製『５００７』）を、スクリーン印刷により形成した。次いで、グリッド電極４１２の集電電極である錫メッキ銅線４１３を、グリッド電極４１２と直交させる形で配置した。その後、グリッド電極４１２との交点に、接着性の銀インク４１４（エマーソンアンドカミング社製『Ｃ−２２０』）を滴下し、１５０℃／３０分乾燥して、グリッド電極４１２と錫メッキ銅線４１３とを接続した。その際に、錫メッキ銅線４１３と導電性基体３０１の端面が接触しないように、錫メッキ銅線４１３の下にポリイミドテープ４１６を貼りつけた。
【００４５】
次に、太陽電池ストリップ４００における非発電領域の一部透明導電層３０４／半導体層３０３を、グラインダーで除去して導電性基体３０１を露出させた後、その部分に銅箔４１５をスポット溶接器で溶接した。
【００４６】
次に、図４のように、太陽電池ストリップ４０１の錫メッキ銅線４１３と太陽電池ストリップ４０２の銅箔４１５とを半田付けすることにより直列接続した。そして、同様にして、隣接する太陽電池ストリップの錫メッキ銅線４１３と銅箔４１５とを半田付けすることにより、４枚の太陽電池ストリップ４０１、４０２、４０３、４０４を直列接続した。なお、プラス及びマイナスの端子用配線は、各太陽電池ストリップの導電性基体３０１の裏側で行った。
【００４７】
次に、図６に示すように、ガルバリウム鋼板（裏面補強材６０１）上に、ＥＶＡのシート状の充填材６０２、上述の直列接続された太陽電池素子１０２、充填剤６０２、フッ素樹脂フィルム（耐候性フィルム６０４）を順次重ねあわせ、加圧脱泡しながら１５０℃で充填剤６０２を溶融することで太陽電池素子１０２を耐候性フィルム６０４と裏面補強材６０１でサンドイッチし、太陽電池モジュール６００とした。
【００４８】
ここで、裏面補強材６０１には、端子を取り出すために近接する２箇所の穴を予め開けた。また、耐候性フィルム６０４は充填剤６０２との接着を高めるため、予め接着面にプラズマ処理を施してあり、引張伸度は２５０％以上であった。また、太陽電池素子１０２は、後の工程で太陽電池モジュール６００の端部を折り曲げるため、裏面補強材６０１及び耐候性フィルム６０４よりも一回り小さなサイズとしてある。
【００４９】
次に、図５に示すように、太陽電池モジュールの裏面補強材６０１に開けられていた二個の端子取り出し穴５０１から、プラス及びマイナスの内部リード線取り付け部６０３を露出させたあと、電気的接続を行い、この端子取り出し穴５０１を覆うような形で、端子取り出し箱１０５を接着剤で取り付けた。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、端子取り出し箱の全ての側面の比較的外力を受けやすい箇所に、傾斜面を一部あるいは全部に設けることにより、水平方向の外力が加わった際に水平方向の外力を逃がす効果が増大し、剛性、耐荷重性、取り付け後の信頼性及び成型性が高い光起電力素子モジュールの端子取り出し部構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールの概略図である。
【図２】太陽電池素子の概略図である。
【図３】太陽電池ストリップの概略図である。
【図４】太陽電池ストリップを直列接続した状態を示す概略図である。
【図５】太陽電池モジュールの裏面を示す概略図である。
【図６】太陽電池モジュールの概略図である。
【図７】第１の実施形態の端子取り出し箱の概略図である。
【図８】第２の実施形態の端子取り出し箱の概略図である。
【図９】第３の実施形態の端子取り出し箱の概略図である。
【図１０】第４の実施形態の端子取り出し箱の概略図である。
【図１１】第５の実施形態の端子取り出し箱の概略図である。
【図１２】従来の端子取り出し箱の概略図である。
【図１３】端子取り出し箱とそれに加わる外力の関係を示す図である。
【図１４】一般的な樹脂同一材料間の摩擦係数を示すグラフである。
【図１５】端子取り出し箱の傾斜面及び与外力物間の摩擦係数μと外力逃げ効果の有無をに示すグラフである。
【符号の説明】
１０１、６０１  裏面補強材
１０２  太陽電池素子
１０３、６０２  充填材
１０４、６０４  耐候性フィルム
１０５  端子取り出し箱
１０６  内部リード線
１０７  外部出力線
１０８  傾斜面
１０９  垂直面
２０５  外部出力線取り出し孔
２０６  電極取り出し部分
２０７、６００  太陽電池モジュール
２０８  内部リード線取り込み孔
２０９  リブ厚さ
２１０  底面厚さ
３０１  導電性基体
３０２  裏面反射層
３０３  半導体層
３０４  透明導電層
４００、４０１、４０２、４０３、４０４  太陽電池ストリップ
４１１  素子分離部
４１２  グリッド電極
４１３  錫メッキ銅線
４１４  銀インク
４１５  銅箔
４１６  ポリイミドテープ
５０１  端子取り出し穴
６０３  内部リード線取り付け部
【図１】
0003592036.tif 000002
【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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【図７】
0003592036.tif 000008
【図８】
0003592036.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003592036.tif 000011
【図１１】
0003592036.tif 000012
【図１２】
0003592036.tif 000013
【図１３】
0003592036.tif 000014
【図１４】
0003592036.tif 000015
【図１５】
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