(57)【要約】【課題】発電特性が良好な低電圧用太陽電池モジュールを低コストで作製する。【解決手段】太陽電池モジュール１０は、単位セル１４を３２個有する。単位セル１４の８個同士が電気的に直列接続されることにより、第１セル列１６及び第２セル列１８が構成されている。そして、第１セル列１６のアノードは、その右方の第２セル列１８のアノードを兼ね、該第２セル列１８のカソードは、その右方の第１セル列１６のカソードを兼ねている。なお、第１セル列１６、第２セル列１８は、すべて並列接続されており、且つ第１セル列１６、第２セル列１８のカソード用配線２０、アノード用配線２２は、それぞれ、ガラス基板２４の一端面、他端面を経由して背面の端子ボックス３２に電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１電極層、カルコパイライト化合物からなるｐ型光吸収層、透明且つｎ型である第２電極層を具備する単位セルが複数個電気的に直列接続された第１セル列及び第２セル列が同一基板の主面上に交互に設けられ、
前記基板の背面に外部負荷を電気的に接続するための接続端子が配設され、
前記第１セル列と前記第２セル列のうち隣接するセル列同士は、カソード又はアノードを共有し、
前記第１セル列及び前記第２セル列のカソード電極用配線は、前記基板の前記主面から該基板の一端部を経由して前記背面まで延在されるとともに前記接続端子に電気的に接続され、
前記第１セル列及び前記第２セル列のアノード電極用配線は、前記基板の前記主面から前記一端部に対向する他端部を経由して前記背面まで延在されるとともに前記接続端子に電気的に接続され、
前記第１セル列及び前記第２セル列が電気的に並列接続された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、複数個の単位セル同士を互いに電気的に直列接続して設けられる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
カルコパイライト型太陽電池は、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅと表記されるカルコパイライト化合物（以下、ＣＩＧＳともいう）を光吸収層として備える太陽電池であり、エネルギ変換効率が高い、経年変化による光劣化がほとんど起こらない、耐放射線特性に優れる、光吸収波長領域が広い、光吸収係数が大きい等、種々の利点を有することから特に着目されている。
【０００３】
この種のカルコパイライト型太陽電池の単位セルは、例えば、Ｍｏからなる第１電極層、ＣＩＧＳからなる光吸収層、バッファ層、高抵抗層（半絶縁層）、ＺｎＯ／Ａｌからなる透明な第２電極層、光吸収層に入射された光が反射して外部に漏れることを防止するための反射防止層がガラス基板上にこの順序で設けられることによって形成される。ここで、バッファ層、高抵抗層、反射防止層の各々は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＭｇＦ2からなる。バッファ層の材質としては、ＺｎＯ、ＩｎＳが選定されることもある。
【０００４】
そして、単位セル同士は、互いに電気的に直列接続されて並列配列され、図４に示すように、図示しない樹脂材によってケーシング１内に配列された状態で封止される。これにより、太陽電池モジュール２が形成される。
【０００５】
なお、単位セル３は、上記した各層を設けた後、スクライブによる分割が適宜行われることによって作製される。すなわち、単位セル３の幅方向寸法は、スクライブを行う間隔を設定することによって決定される。
【０００６】
また、一端部に配置された単位セル３ａからはカソード用配線４が引き出され、一方、他端部に配置された単位セル３ｂからはアノード用配線５が引き出される。これら配線４、５は、図５に示すように、前記ガラス基板の主面における縦方向Ｘ全体にわたって設けられ、厚み方向に沿って背面に回り込み、さらに、該背面に設けられた端子ボックス６まで延在する。
【０００７】
このように構成された太陽電池モジュール２においては、図４にｉとして示すように、図４における左方から右方、すなわち、カソードからアノードに向かって電流が流れる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３１２８１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１１５３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
太陽電池モジュールに要求される電圧は、パワーコンディショナーの入力電圧仕様により決定される。通常、商用電源の代替に使用されるパワーコンディショナーの入力電圧仕様は２５０〜３００Ｖとなっているため、１枚の太陽電池モジュールに対しては、なるべく高い電圧値が要求される。しかしながら、商用電源の代替でない場合等、用途によっては、１２Ｖ程度の低電圧起電力が要求されることもある。
【００１０】
起電力を小さくするべく、単位セルの個数を低減することが想起される。しかしながら、この場合、単位セルの個数と太陽電池モジュールの発電特性との間に直線的な相関関係が認められないという不都合がある。すなわち、例えば、起電力が図４に示す太陽電池モジュール２の１／４である太陽電池モジュールを作製することを試みる場合、単位セル３の個数を１／４にすることはできず、それ以上とする必要がある。換言すれば、単位セルの個数を低減すると、太陽電池モジュールの発電特性が推測される性能より低下してしまう。
【００１１】
また、単位セルの個数を低減した太陽電池モジュールは、通常の太陽電池モジュールと同一設備・工程で製造することができない。すなわち、低電圧用太陽電池モジュールを製造するための設備を別途設ける必要があり、このため、設備投資が高騰してしまう。
【００１２】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、設備投資が高騰することもなく、しかも、十分な発電特性を示す太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも、第１電極層、カルコパイライト化合物からなるｐ型光吸収層、透明且つｎ型である第２電極層を具備する単位セルが複数個電気的に直列接続された第１セル列及び第２セル列が同一基板の主面上に交互に設けられ、
前記基板の背面に外部負荷を電気的に接続するための接続端子が配設され、
前記第１セル列と前記第２セル列のうち隣接するセル列同士は、カソード又はアノードを共有し、
前記第１セル列及び前記第２セル列のカソード電極用配線は、前記基板の前記主面から該基板の一端部を経由して前記背面まで延在されるとともに前記接続端子に電気的に接続され、
前記第１セル列及び前記第２セル列のアノード電極用配線は、前記基板の前記主面から前記一端部に対向する他端部を経由して前記背面まで延在されるとともに前記接続端子に電気的に接続され、
前記第１セル列及び前記第２セル列が電気的に並列接続されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、電流が互いに逆方向に流れるセル列が設けられ、このセル列が電気的に並列接続される。従って、低電圧用の太陽電池モジュールを作製する際にセル列の個数を低減する必要がないので、既存の設備を使用することができる。このため、新たな設備投資を特に必要としない。
【００１５】
また、セル列を電気的に並列接続したため、太陽電池モジュール全体としての起電力は、１つのセル列の起電力に等しい。すなわち、上記のような構成としたことにより、低電圧の太陽電池モジュールを低コストで得ることができる。
【００１６】
さらに、このような構成の太陽電池モジュールは、単位セルの個数が多いので優れた発電特性を示す。
【００１７】
しかも、カソード用配線とアノード用配線とを、別端面を経由して背面に延在させているので、カソードとアノードがショートすることを回避することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電流が互いに逆方向に流れるセル列を設け、且つこれらのセル列を並列接続するようにしているので、セル列の個数を低減することなく低電圧用の太陽電池モジュールを構成することができる。しかも、この太陽電池モジュールは、優れた発電特性を示す。
【００１９】
そして、セル列の個数を低減する必要がないので、既存の設備を用いて太陽電池モジュールを作製することができる。換言すれば、新たな設備投資を特に必要としないので、太陽電池モジュールを低コストで作製することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの概略全体平面説明図を図１に示す。この場合、太陽電池モジュール１０においては、ケーシング１２内で３２個の単位セル１４が互いに隣接して配列されている。なお、ケーシング１２内には図示しない樹脂がモールドされており、これによりすべての単位セル１４が保護されている。
【００２２】
ここで、単位セル１４は、８個同士が電気的に直列接続されて第１セル列１６及び第２セル列１８を構成している。すなわち、この太陽電池モジュール１０においては、第１セル列１６及び第２セル列１８がともに２個ずつ存在し、第１セル列１６と第２セル列１８とが隣接するように配置されている。
【００２３】
第１セル列１６の左端、右端には、それぞれ、カソード用配線２０、アノード用配線２２が縦方向Ｘ全体にわたって設けられており、一方、第２セル列１８の左端、右端には、それぞれ、アノード用配線２２、カソード用配線２０が縦方向Ｘ全体にわたって設けられている。すなわち、太陽電池モジュール１０全体としては、３本のカソード用配線２０と２本のアノード用配線２２が設けられた形態となっている。
【００２４】
中央のカソード用配線２０近傍の縦断面を図２に示す。なお、図２中、左方が第２セル列１８となり、右方が第１セル列１６である。
【００２５】
図２に示すように、単位セル１４は、ガラス基板２４上に金属電極層２６、ＣＩＧＳからなる光吸収層２８、いわゆるＩＴＯからなる透明電極層３０が積層されて構成されている。同一の第１セル列１６又は第２セル列１８において、金属電極層２６は、任意の単位セル１４に隣接する別の単位セル１４の透明電極層３０に接触しており、これにより隣接する単位セル１４、１４同士が電気的に直接接続される。
【００２６】
その一方で、図２から諒解されるように、第１セル列１６を構成する単位セル１４における透明電極層３０と、第２セル列１８を構成する単位セル１４における透明電極層３０とは同一のガラス基板２４上に互いに左右対称形状に設けられており、このため、電流は、図１においてｉで表すように、第１セル列１６では左方から右方に流れ、第２セル列１８では右方から左方に流れる。すなわち、第２セル列１８のカソードは、該第２セル列１８の右方の第１セル列１６のカソードを兼ねる。同様に、第１セル列１６のアノードは、該第１セル列１６の右方の第２セル列１８のアノードを兼ねる（図１参照）。
【００２７】
そして、２個の第１セル列１６、及び２個の第２セル列１８は、すべて電気的に並列接続されている。具体的には、３本のカソード用配線２０は、図３に示すように、ガラス基板２４の上端面を経由して背面に延在し、１本の束線に纏められた後、該背面に設置された端子ボックス３２に電気的に接続されている。一方、２本のアノード用配線２２は、ガラス基板２４の下端面を経由して背面に存在し、カソード用配線２０と同様に、１本の束線に纏められて端子ボックス３２に電気的に接続されている。
【００２８】
このように、カソード用配線２０とアノード用配線２２とを別端面から背面に回り込ませることにより、両配線２０、２２が接触することが回避される。結局、カソードとアノードとがショートすることを回避することができる。
【００２９】
このように構成された太陽電池モジュール１０に太陽光等の光が照射された場合、各単位セル１４の光吸収層２８に電子と正孔の対が生じる。そして、ｐ型半導体であるＣＩＧＳ製の光吸収層２８と、ｎ型半導体である透明電極層３０との接合界面において、電子が透明電極層３０（ｎ型側）の界面に集合するとともに、正孔が光吸収層２８（ｐ型側）の界面に集合する。この現象が起こることにより、光吸収層２８と透明電極層３０との間に起電力が生じる。この起電力による電気エネルギを源として、端子ボックス３２に電気的に接続される図示しない外部負荷が付勢される。
【００３０】
この際、第１セル列１６、第２セル列１８内では、単位セル１４同士がそれぞれ直列接続されているので、電流は、カソードからアノード、ひいてはカソード用配線２０からアノード用配線２２へ向かって流れる。すなわち、図１において、第１セル列１６では左方から右方へ、第２セル列１８では右方から左方へ電流が流れる。
【００３１】
この間、カソード用配線２０とアノード用配線２２とがガラス基板２４の別端面を経由して背面に延在しているので、カソード用配線２０とアノード用配線２２が接触することがなく、従って、アノードとカソードがショートすることもない。
【００３２】
また、このようにして第１セル列１６及び第２セル列１８のすべてに電流が流れたとしても、上記したように、本実施の形態では、これらセル列すべてが並列接続されている。このため、太陽電池モジュール１０全体の起電力は、１つのセル列１６（１８）の起電力に等しい。
【００３３】
このように、本実施の形態によれば、単位セル１４の個数を低減することなく起電力を小さくすることができる。このため、すべての単位セル１４を電気的に直列接続する太陽電池モジュールと同一設備で製造することが可能である。従って、第１セル列１６、第２セル列１８を設けることに伴って設備投資が高騰することもない。
【００３４】
また、単位セル１４の個数を低減しないので、太陽電池モジュール１０としての発電特性も確保される。
【００３５】
なお、上記した実施の形態においては、金属電極層２６（第１電極層）、光吸収層２８、透明電極層３０（第２電極層）で単位セル１４を構成するようにしているが、その他の層を付加するようにしてもよい。例えば、光吸収層２８と透明電極層３０との間にバッファ層を介装してもよい。
【００３６】
また、単位セル１４の個数は３２個に特に限定されるものではなく、第１セル列１６及び第２セル列１８の個数も２個ずつに特に限定されるものではない。さらに、第１セル列１６と第２セル列１８は、同数である必要は特にない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態に係る太陽電池モジュールの概略全体平面説明図である。
【図２】図１の太陽電池モジュールにおける中央部近傍の概略縦断面説明図である。
【図３】図１の太陽電池モジュールの背面側を示す概略全体平面図である。
【図４】従来技術に係る太陽電池モジュールの概略全体平面説明図である。
【図５】従来技術に係る太陽電池モジュールの背面側を示す概略全体平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２、１０…太陽電池モジュール            ３、３ａ、３ｂ、１４…単位セル
１６、１８…セル列                      ２０…カソード用配線
２２…アノード用配線                    ２６…金属電極層
２８…光吸収層                          ３０…透明電極層
３２…端子ボックス
【図１】
2006216608.tif 000003
【図２】
2006216608.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006216608.tif 000006
【図５】
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