(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電極を有する太陽電池と、
前記太陽電池の前記第１の電極に電気的に接続された配線材と、
を備え、
前記配線材は、
一の方向に沿って延びる配線材本体と、
前記配線材本体から、前記一の方向に対して傾斜した方向に沿って延び、前記太陽電池に接着されていると共に、前記第１の電極に電気的に接続された複数の接続部と、
を有し、
前記配線材本体の前記接続部が接続された部分の前記一の方向における両側に、凹部が設けられており、
前記一の方向に対して垂直な他の方向における前記配線材本体の幅に対する、前記他の方向における前記凹部の深さの比（（他の方向における凹部の深さ）／（他の方向における配線材本体の幅））が１／３〜２／３であり、
前記一の方向に対して垂直な他の方向における前記配線材本体の幅に対する、前記一の方向における前記凹部の幅の比（（一の方向における凹部の幅）／（他の方向における配線材本体の幅））が１／２０〜１／６である、太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池を複数備え、
前記配線材は、一の太陽電池の前記第１の電極と、前記一の太陽電池と前記一の方向に隣り合う他の太陽電池の前記第１または第２の電極とを電気的に接続しており、
前記複数の接続部は、
前記配線材本体の前記一の方向における一方側部分から、前記一の方向に対して傾斜した方向に沿って延び、前記一の太陽電池に接着されると共に前記一の太陽電池の前記第１の電極に電気的に接続された複数の第１の接続部と、
前記配線材本体の前記一の方向における他方側部分から、前記一の方向に対して傾斜した方向に沿って延び、前記他の太陽電池に接着されると共に前記他の太陽電池の前記第１または第２の電極に電気的に接続された複数の第２の接続部と、
を含み、
前記凹部が、前記配線材本体の前記複数の第１及び第２の接続部のそれぞれが接続された部分の前記一の方向における両側に設けられている。
【請求項３】
第１及び第２の電極を有する太陽電池と、
前記太陽電池の前記第１の電極に電気的に接続された配線材と、
を備え、
前記配線材は、
一の方向に沿って延びる配線材本体と、
前記配線材本体から、前記一の方向に対して傾斜した方向に沿って延び、前記太陽電池に接着されていると共に、前記第１の電極に電気的に接続された複数の接続部と、
を有し、
前記配線材本体の前記接続部が接続された部分の前記一の方向における両側に、凹部が設けられており、
前記接続部は、前記凹部が設けられた部分を起点に容易に屈曲変形することが可能であり、
前記一の方向に対して垂直な他の方向における前記配線材本体の幅に対する、前記他の方向における前記凹部の深さの比（（他の方向における凹部の深さ）／（他の方向における配線材本体の幅））が１／３〜２／３である、太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池モジュールであって、
前記一の方向に対して垂直な他の方向における前記配線材本体の幅に対する、前記一の方向における前記凹部の幅の比（（一の方向における凹部の幅）／（他の方向における配線材本体の幅））が１／２０〜１／６である。
【請求項５】
請求項３または４に記載の太陽電池モジュールであって、
前記配線材本体の前記凹部が設けられた相対的に細い部分は、前記配線材本体の他の部分に比べて伸縮しやすい。
【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】
近年、環境負荷の小さなエネルギー源として、配線材により電気的に接続された複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールに対する注目が高まってきている。例えば特許文献１にはその一例が記載されている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池ストリングを有する。複数の太陽電池ストリングのそれぞれは、一の方向に沿って配されており、配線材により電気的に接続された複数の太陽電池を有する。複数の太陽電池ストリングは、一の方向に対して垂直な他の方向に沿って配されている。他の方向において隣接した太陽電池ストリングは、配線材により電気的に接続されている。これにより、太陽電池モジュールに含まれる複数の太陽電池が電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、配線材の熱膨張率は、太陽電池の熱膨張率とは異なる。このため、太陽電池モジュールの温度が変化すると、太陽電池と配線材との間に応力が発生する。この応力により、太陽電池に反りが発生したり、配線材が太陽電池から剥離したりする場合がある。従って、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池と配線材との熱膨張率差に起因する信頼性の低下を如何に抑制するかが大きな課題となっている。
【０００５】
本発明の目的は、改善された信頼性を有する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】
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、配線材とを備えている。太陽電池は、第１及び第２の電極を有する。配線材は、太陽電池の第１の電極に電気的に接続されている。配線材は、配線材本体と、複数の接続部とを有する。配線材本体は、一の方向に沿って延びている。複数の接続部は、配線材本体から、一の方向に対して傾斜した方向に沿って延びている。複数の接続部は、太陽電池に接着されている。複数の接続部は、第１の電極に電気的に接続されている。配線材本体の接続部が接続された部分の一の方向における両側に、凹部が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、改善された信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的裏面図である。
【図３】本発明の一実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
【図４】本発明の一実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。
【図６】図２のＶＩ部分の略図的裏面図である。
【図７】図２のＶＩＩ部分の略図的裏面図である。
【図８】変形例における太陽電池の略図的裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１０】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
図１及び図２に示されるように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池ストリング１０を備えている。具体的には、太陽電池モジュール１は、第１〜第６の太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆを備えている。図１に示されるように、複数の太陽電池ストリング１０は、受光面側に位置する第１の保護部材１１と、裏面側に位置する第２の保護部材１２との間に配されている。第１の保護部材１１と第２の保護部材１２との間には、充填材層１３が設けられている。複数の太陽電池ストリング１０は、充填材層１３によって封止されている。
【００１２】
第１の保護部材１１は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材により構成することができる。第２の保護部材１２は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。充填材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）などの樹脂により構成することができる。
【００１３】
複数の太陽電池ストリング１０のそれぞれは、ｘ軸方向に沿って配された複数の太陽電池２０を有する。図１及び図３に示されるように、太陽電池２０は、第１及び第２の主面２０ａ、２０ｂを有する。太陽電池２０は、主として第１の主面２０ａにおいて受光する。このため、第１の主面２０ａを受光面といい、第２の主面２０ｂを裏面ということがある。太陽電池２０は、受光面を構成している第１の主面２０ａにおいて受光した際にのみ発電可能な太陽電池であってもよいし、第１及び第２の主面２０ａ、２０ｂのいずれにおいて受光した際にも発電可能な両面受光型の太陽電池であってもよい。
【００１４】
太陽電池２０の種類は、特に限定されない。太陽電池２０は、例えば、結晶質シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池などにより構成することができる。
【００１５】
図３に示すように、太陽電池２０は、第２の主面２０ｂ側に電極２１，２２を有する裏面接合型の太陽電池である。詳細には、太陽電池２０は、光電変換部２３と、光電変換部２３の裏面側の主面の上に配された電極２１，２２とを有する。電極２１，２２のうちの一方が正孔を収集する電極であり、他方が電子を収集する電極である。
【００１６】
電極２１，２２のそれぞれの形状は特に限定されない。本実施形態では、電極２１，２２のそれぞれは、くし歯状の形状を有する。電極２１と電極２２とは、互いに間挿し合うように配されている。具体的には、電極２１，２２のそれぞれは、複数のフィンガー部２１ａ、２２ａと、バスバー部２１ｂ、２２ｂとを有する。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａのそれぞれは、ｘ軸方向に沿って延びている。複数のフィンガー部２１ａ、２２ａは、ｘ軸方向に対して垂直なｙ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。
【００１７】
複数のフィンガー部２１ａは、バスバー部２１ｂに電気的に接続されている。バスバー部２１ｂは、複数のフィンガー部２１ａのｘ軸方向における一方側（ｘ１側）に配されている。バスバー部２１ｂは、太陽電池２０のｘ軸方向におけるｘ１側端部において、ｙ軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
【００１８】
同様に、複数のフィンガー部２２ａは、バスバー部２２ｂに電気的に接続されている。バスバー部２２ｂは、複数のフィンガー部２２ａのｘ軸方向における他方側（ｘ２側）に配されている。バスバー部２２ｂは、太陽電池２０のｘ軸方向におけるｘ２側端部において、ｙ軸方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
【００１９】
図２に示されるように、複数の太陽電池ストリング１０のそれぞれにおいて、複数の太陽電池２０は、第１の配線材３１によって電気的に接続されている。具体的には、図４及び図５に示されるように、ｘ軸方向において隣接する太陽電池２０の一方の太陽電池２０の電極２１と他方の太陽電池の電極２２とが第１の配線材３１によって電気的に接続されている。第１の配線材３１と太陽電池２０の第２の主面２０ｂとは、図５に示す接着層４０によって接着されている。接着層４０は、例えば半田、樹脂接着剤の硬化物により構成することができる。第１の配線材３１は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ等の金属箔、金属箔の積層体、表面が半田等で覆われた金属箔等により構成することができる。
【００２０】
第１〜第６の太陽電池ストリング１０ａ〜１０ｆは、第２の配線材３２により電気的に接続されている。具体的には、第１の太陽電池ストリング１０ａの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ａと第２の太陽電池ストリング１０ｂの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ｂと、第３の太陽電池ストリング１０ｃの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ｃと第４の太陽電池ストリング１０ｄの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ｄと、及び第５の太陽電池ストリング１０ｅの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ｅと第６の太陽電池ストリング１０ｆの最もｘ２側に位置する太陽電池２０Ｆとは、それぞれ、第２の配線材３２によって電気的に接続されている。より具体的には、太陽電池２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅの電極２２が、それぞれ太陽電池２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｆの電極２２と第２の配線材３２によって電気的に接続されている。
【００２１】
また、第２の太陽電池ストリング１０ｂの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｈと第３の太陽電池ストリング１０ｃの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｉと、及び第４の太陽電池ストリング１０ｄの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｊと第５の太陽電池ストリング１０ｅの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｋとも、それぞれ、第２の配線材３２によって電気的に接続されている。より具体的には、太陽電池２０Ｈ，２０Ｊの電極２１が、それぞれ太陽電池２０Ｉ，２０Ｋの電極２１とが第２の配線材３２によって電気的に接続されている。太陽電池２０Ｈ，２０Ｉに電気的に接続された第２の配線材３２と、太陽電池２０Ｊ，２０Ｋに電気的に接続された第２の配線材３２とのそれぞれには、第１の引き出し電極４１が電気的に接続されている。
【００２２】
第１の太陽電池ストリング１０ａの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｇの電極２１には、第３の配線材３３が電気的に接続されている。太陽電池２０Ｇと第３の配線材３３とは接着層４０により接着されている。同様に、第６の太陽電池ストリング１０ｆの最もｘ１側に位置する太陽電池２０Ｌの電極２１にも、第３の配線材３３が電気的に接続されている。太陽電池２０Ｌと第３の配線材３３とは接着層４０により接着されている。
【００２３】
太陽電池２０Ｇに電気的に接続された第３の配線材３３と、太陽電池２０Ｌに電気的に接続された第３の配線材３３とのそれぞれには、第２の引き出し電極４２が電気的に接続される。この第２の引き出し電極４２と上記第１の引き出し電極４１とにより、太陽電池モジュール１において発電された電力が取り出される。
【００２４】
上述のように、第２の配線材３２は、一の太陽電池２０との電極２１と、一の太陽電池２０とｙ軸方向（一の方向）に隣り合う他の太陽電池２０の電極２１または電極２２とを電気的に接続している。
【００２５】
第２の配線材３２は、配線材本体３２ａと、複数の接続部とを有する。配線材本体３２ａは、ｙ軸方向（一の方向）に沿って延びている。配線材本体３２ａは、太陽電池２０に接着されておらず、かつ、太陽電池２０に直接電気的に接続されていない。複数の接続部は、複数の第１の接続部３２ｂと、複数の第２の接続部３２ｃとを含む。
【００２６】
複数の第１の接続部３２ｂのそれぞれは、配線材本体３２ａのｙ軸方向における一方側部分（ｙ１側部分）から、ｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って延びている。具体的には、複数の第１の接続部３２ｂのそれぞれは、配線材本体３２ａのｙ軸方向における一方側部分（ｙ１側部分）から、ｙ軸方向に対して垂直なｘ軸方向に沿って延びている。複数の第１の接続部３２ｂのそれぞれは、接着層４０により、太陽電池２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｈ，２０Ｊに接着されている。複数の第１の接続部３２ｂのそれぞれは、太陽電池２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅの電極２２または太陽電池２０Ｈ，２０Ｊの電極２２に直接電気的に接続されている。
【００２７】
なお、本発明において、「傾斜」には、垂直が含まれるものとする。
【００２８】
複数の第２の接続部３２ｃのそれぞれは、配線材本体３２ａのｙ軸方向における他方側部分（ｙ２側部分）から、ｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って延びている。具体的には、複数の第２の接続部３２ｃのそれぞれは、配線材本体３２ａのｙ軸方向における他方側部分（ｙ２側部分）から、ｙ軸方向に対して垂直なｘ軸方向に沿って延びている。複数の第２の接続部３２ｃは、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。複数の第２の接続部３２ｃのそれぞれは、接着層４０により、太陽電池２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｆ，２０Ｉ，２０Ｋに接着されている。複数の第２の接続部３２ｃのそれぞれは、太陽電池２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｆ，２０Ｉ，２０Ｋの電極２１に直接電気的に接続されている。
【００２９】
第３の配線材３３は、配線材本体３３ａと、複数の接続部３３ｂとを有する。配線材本体３３ａは、ｙ軸方向（一の方向）に沿って延びている。複数の接続部３３ｂのそれぞれは、配線材本体３３ａから、ｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って延びている。具体的には、複数の接続部３３ｂのそれぞれは、配線材本体３３ａから、ｙ軸方向に対して垂直なｘ軸方向に沿って延びている。配線材本体３３ａは、太陽電池２０に接着されておらず、かつ、太陽電池２０に直接電気的に接続されていない。複数の接続部３３ｂのそれぞれは、接着層４０により、太陽電池２０Ｇ，２０Ｌに接着されている。複数の接続部３３ｂのそれぞれは、太陽電池２０Ｇ，２０Ｌの電極２１に直接電気的に接続されている。
【００３０】
第２及び第３の配線材３２，３３において、配線材本体３２ａ、３３ａの接続部３２ｂ、３２ｃ、３３ｂが接続された部分のｙ軸方向（一の方向）における両側には、凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２が設けられている。
【００３１】
なお、図６及び図７に示されるように、深さＤ及び幅Ｗ１のそれぞれは、凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２において同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
ところで、例えば太陽電池モジュール１の温度が高くなると、太陽電池２０及び配線材３１〜３３がそれぞれ熱膨張する。ここで、太陽電池２０と配線材３１〜３３の熱膨張係数は互いに異なる。従って、太陽電池２０と配線材３１〜３３とでは熱膨張量が異なる。その結果、配線材３１〜３３と太陽電池２０との間に応力が発生する。この応力に起因して、太陽電池２０に反りが発生したり、配線材３１〜３３が剥離したりする場合がある。
【００３３】
ここで、本実施形態では、第２及び第３の配線材３２，３３において、配線材本体３２ａ、３３ａの接続部３２ｂ、３２ｃ、３３ｂが接続された部分のｙ軸方向（一の方向）における両側に、凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２が設けられている。このため、配線材３２，３３が太陽電池２０よりも大きく熱膨張した場合に、配線材本体３２ａ、３３ａの凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２が設けられた相対的に細い部分が伸縮しやすい。また、配線材本体３２ａ、３３ａが、凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２が設けられた部分を起点に容易に屈曲変形することが可能である。よって、太陽電池モジュール１の温度が変化した際に配線材３２，３３と太陽電池２０とに加わる応力を抑制することができる。従って、太陽電池２０の反りや太陽電池２０からの配線材３２，３３の剥離を抑制することができる。その結果、改善された信頼性を実現することができる。
【００３４】
より改善された信頼性を実現する観点からは、ｘ軸方向における配線材本体３２ａ、３３ａの幅Ｗ０に対するｘ軸方向における凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２の深さＤの比（Ｄ／Ｗ０）が１／３以上であることが好ましく、１／２以上であることがより好ましい。但し、比（Ｄ／Ｗ０）が大きすぎると、配線材本体３２ａ、３３ａの電気抵抗率が高くなりすぎたり、配線材本体３２ａ、３３ａの強度が低くなりすぎたりする場合がある。従って、（Ｄ／Ｗ０）は、２／３以下であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。
【００３５】
また、より改善された信頼性を実現する観点からは、ｘ軸方向における配線材本体３２ａ、３３ａの幅Ｗ０に対するｙ軸方向における凹部３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２の幅Ｗ１の比（Ｗ１／Ｗ０）が１／２０以上であることが好ましい。但し、比（Ｗ１／Ｗ０）が大きすぎると、配線材本体３２ａ、３３ａの電気抵抗率が高くなりすぎたり、配線材本体３２ａ、３３ａの強度が低くなりすぎたりする場合がある。従って、比（Ｗ１／Ｗ０）は、１／６以下であることが好ましく、１／１０以下であることがより好ましい。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態では、バスバー部２１ｂ、２２ｂが、それぞれ均一幅の直線状に設けられている例について説明した。それに対して、本変形例では、図８に示されるように、バスバー部２１ｂ、２２ｂは、それぞれ、相対的に太い部分と、相対的に細い部分とを有する。バスバー部２１ｂ、２２ｂは、相対的に太い部分において配線材３１〜３３に電気的に接続されている。すなわち、バスバー部２１ｂ、２２ｂのうち、配線材３１〜３３に接続されている部分が相対的に太くされており、その他の部分が相対的に細くされている。このようにすることにより、配線材３１〜３３と太陽電池２０とを確実に電気的に接続できると共に、キャリアの再結合による消失を抑制でき、改善された光電変換効率を得ることができる。
【００３７】
尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、太陽電池は、一主面に第１及び第２の電極を有する裏面接合型の太陽電池である必要は必ずしもなく、一主面に第１の電極を有し、他主面に第２の電極を有する太陽電池であってもよい。
【００３８】
第１及び第２の電極のそれぞれは、バスバー部を有さず、複数のフィンガー部により構成されたバスバーレスの電極であってもよい。
【００３９】
配線材は、隣り合う太陽電池のうちの一の太陽電池の第１の電極と他の太陽電池の第１の電極とを接続していてもよいし、隣り合う太陽電池のうちの一の太陽電池の第２の電極と他の太陽電池の第２の電極とを接続していてもよいし、隣り合う太陽電池のうちの一の太陽電池の第１の電極と他の太陽電池の第２の電極とを接続していてもよい。
【００４０】
太陽電池モジュールは、ひとつの太陽電池のみを備えていてもよい。
【００４１】
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…太陽電池モジュール
１０，１０ａ〜１０ｆ…太陽電池ストリング
１１…第１の保護部材
１２…第２の保護部材
１３…充填材層
２０，２０Ａ〜２０Ｌ…太陽電池
２０ａ…第１の主面
２０ｂ…第２の主面
２１，２２…電極
２１ａ、２２ａ…フィンガー部
２１ｂ、２２ｂ…バスバー部
２３…光電変換部
３１〜３３…配線材
３２ａ，３３ａ…配線材本体
３２ａ１，３２ａ２，３３ａ１，３３ａ２…凹部
３２ｂ、３２ｃ、３３ｂ…接続部
４０…接着層
【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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【図７】
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【図８】
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