(57)【要約】【課題】  光起電力素子を積み重ねてコンパクトに収納して搬送しようとした時、光起電力素子の受光面もしくは非受光面側に突出した部材がある場合には、その突出した部材のある領域とその他の領域での光起電力素子の厚みの違いによって湾曲して積み重ねられてしまう。この時、光起電力素子が損傷する懸念がある。【解決手段】  可撓性基板上に光電変換層を有し、受光面及び／又は非受光面に突出した部材を有した光起電力素子において、  前記突出した部材の総厚と同じ厚みを有する部材を光起電力素子中央部の受光面又は非受光面に設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板上に光電変換層を有し、受光面及び／又は非受光面に突出した部材を有した光起電力素子において、
前記突出した部材の総厚と同じ厚みを有する部材を光起電力素子中央部の受光面又は非受光面に設けた事を特徴とする光起電力素子。
【請求項２】
前記可撓性基板はステンレス基板であり、該ステンレス基板の受光面側に薄膜である前記光電変換層を有し、該光電変換層の受光面側に集電電極を複数本有し、該集電電極の端部に電気的に接続されてなる前記受光面側の突出した部材である正極バスバー電極を有し、前記非受光面側の突出した部材として負極バスバー電極を有し、
前記突出した部材の受光面側の厚みは、該集電電極表面と該正極バスバー電極表面との高さを厚みとすることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子。
【請求項３】
前記突出した部材の総厚と同じ厚みを有する部材は、前記光起電力素子を用いて太陽電池モジュールを作製する時に前記光起電力素子を樹脂封止して保護材の機能を果たす樹脂材料であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の光起電力素子。
【請求項４】
前記光起電力素子中央部の非受光面側に設けられた部材は、エチレンー酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の光起電力素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可撓性基板上に光電変換層を形成してかつ、基板の表面もしくは裏面に突出している部材を有する光起電力素子において、積み重ねて収納するのに適した形態を有する光起電力素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な太陽電池の中で、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜結晶シリコン太陽電池などの薄膜の光電変換層により形成される光起電力素子を用いた太陽電池は、比較的低コストで大面積化が可能なため有用されている。中でも、ステンレス基板、樹脂フィルム基板などの可撓性基板上に光電変換層を形成した可撓性光起電力素子は、湾曲した太陽電池モジュールなど、多様なデザインに対応できる太陽電池モジュールに作製できることから非常に有用とされる。
【０００３】
このような可撓性光起電力素子の一例として、図９及び図１０に示すものが挙げられる。
【０００４】
本従来例の可撓性光起電力素子１０は、厚さ0．15mmのステンレテス基板２の上に不図示の酸化亜鉛の裏面電極層を、その上に不図示のアモルファスシリコンの光電変換層を、さらにその上に不図示の透明電極層を形成したものである。３は銅線にカーボン層を被覆して作成された直径0.15mmの集電電極であり、この集電電極３で集めた電流はさらにバスバー電極４に集められる。バスバー電極４は厚さ0.1mmの銅箔に銀メッキを施したもので、厚さ0.23mmの絶縁テープの上に前記集電電極３を介在させて設けられている。よって、バスバー電極４の表面は集電電極３の表面より0.33mm程度、受光面側に突出していることになる。ここで、本例の光起電力素子１０は集電電極３の形成された受光面側が正極側である。
【０００５】
また、ステンレス基板２の非受光面側に厚さ0.1mmの銅箔を溶接して、負極バスバー電極６としている。
【０００６】
なお、図１０に示すバスバー電極４の突出部７が本例の光起電力素子１０の正極端子であり、この正極端子を隣接配置する同様の光起電力素子の負極側バスバー電極６に接続することで、この光起電力素子が直列接続される。
【０００７】
以上説明した光起電力素子を太陽電池モジュールに仕上げるには、上記のように直列接続した上で、表裏に保護材を設ける必要がある。その一例としては、受光面側には透明樹脂フィルムを、非受光面側には金属製補強板を用い、透明樹脂で一体的に樹脂封止するものである（特許文献１参照）。
【０００８】
可撓性を有するという意味は、このように太陽電池モジュールに仕上げてからの状態で可撓性を有するという意味であり、半製品の状態である光起電力素子の状態では、撓んでも良いように設計していないことが多い。
【０００９】
上記可撓性を有した光起電力素子は作製された後、別の工場で太陽電池モジュールに仕上げられる場合がある。本例のような可撓性を有した光起電力素子は、多様な太陽電池モジュールの形態に作製することができるので、多様な設備を有した専用の工場でモジュールに仕上げられる場合があるためである。
【００１０】
このような場合、光起電力素子は出来るだけコンパクトに収納されて、搬送されることが望ましい。よりコンパクトに収納された方が、搬送のコストはより低コストとなるためである。
【特許文献１】特開平０９−１０７１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
コンパクトに収納した一例について説明する。図９に示すように、上記可撓性光起電力素子１０間に、不図示である紙を１枚挟んだだけで積み重ねてゆくものである。このように積み重ねた光起電力素子１０は、横方向に動くことがないように支持固定できる専用の搬送箱に収納される。
【００１２】
この場合、図１０からわかるように、上に重ねた光起電力素子ほど湾曲している。正極及び負極のバスバー電極が設けられている光起電力素子の側部は厚みが大きいのに比べ、中央部は厚みが小さい。本例の光起電力素子は可撓性を有しているため、自重で湾曲して中央部がへこんでしまう。この状態で積み重ねていくので、上に重ねた光起電力素子は大きく湾曲してしまう。
【００１３】
本例の光起電力素子は表裏に保護材を設けて一体的に樹脂封止することを前提として設計している。そのため、光起電力素子に外力が働いた時、損傷する恐れがある。
【００１４】
例えば、本来なら集電電極３とその下の透明電極層との接着力がそれほど強固でなくとも、太陽電池モジュールに仕上げた状態では、樹脂で封止固定されるので問題ない。ところが上記のように、樹脂封止しない光起電力素子の場合は、集電電極３とその下の透明電極層との接着力がそれほど強固でない状態では、剥がれてしまう恐れがある。
【００１５】
以上説明したように、可撓性を有した光起電力素子をできるだけコンパクトに収納して搬送しようとすると、積み重ねた時に湾曲して、損傷してしまう恐れがある。
【００１６】
ここで、光起電力素子を積み重ねる時に、光起電力素子間に湾曲しない部材を介在させて光起電力素子が湾曲しないようにするためには、介在させる部材には当然ある程度の厚みが必要となる。しかし、そうすれば、コンパクトに収納する
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような光起電力素子を用いることが非常に有用であることを見いだした。
【００１８】
すなわち本発明は、可撓性基板上に光電変換層を有し、受光面及び／又は非受光面に突出した部材を有した光起電力素子において、前記突出した部材の総厚と同じ厚みを有する部材を光起電力素子中央部の受光面又は非受光面に設けた事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光起電力素子を積み重ねて非常にコンパクトに収納して搬送できるようになるにも係わらず、光起電力素子が湾曲することで損傷するような懸念をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図1は、本発明の光起電力素子を積み重ねた様子示す断面図、図2は本発明の光起電力素子を受光面側から見た図、図3は本発明の光起電力素子を非受光面側から見た図である。
【００２１】
本発明の光起電力素子１は、厚さ0.15mmのステンレス基板２の上に、不図示である、酸化亜鉛で形成した厚さ2μｍの裏面電極層、アモルファスシリコンで形成した厚さ1μｍの光電変換層、酸化インジウムで形成した厚さ0.06μｍの透明電極層がそれぞれ設けられ、作製されたものである。集電電極３は、銅線にカーボン層を被覆して作成されたもので直径0.15mmである。この集電電極３で集められた電流はバスバー電極４に集められる。バスバー電極４は厚さ0.1mmの銅箔に銀メッキを施したもので、厚さ0.23mmのポリイミド樹脂製絶縁テープ５の上に前記集電電極３を介在させて設けられている。
【００２２】
なお、本例の光起電力素子１は受光面側が正極であり、バスバー電極４は光起電力素子１の正極側出力端子の役割を果たす。また、非受光面側には厚さ0.1mmの銅箔で形成された負極バスバー電極６が、ステンレス基板２に溶接されている。
【００２３】
またここで、正極バスバー電極４の突出部７は上記したように本例の光起電力素子１の正極端子であり、この正極端子が隣接配置する同様の光起電力素子の負極バスバー電極６に接続されることで、この光起電力素子が直列接続される。
【００２４】
以上説明した本例の光起電力素子１の特徴は、非受光面側にエチレンー酢酸ビニル共重合体で作製したスペーサー部材８を設けたことである。このスペーサー部材８のステンレス基板からの高さｃは、0.43mmである。この高さｃは次のようにして決定した。正極バスバー電極４の表面と集電電極３の表面との高さaは設計値で0.33mm、負極バスバー電極６の表面とステンレス基板２の表面との高さｂは設計値で0.1mmである。そこで高さｃは、高さaと高さｂを足し算して0.43mmとした。
【００２５】
この本例の光起電力素子１を積み重ねた時、図１に示すように光起電力素子１は湾曲することなく、略水平に保持されることになる。
【００２６】
よって、本発明の光起電力素子は太陽電池モジュールに仕上げる前の状態において、積み重ねることで非常にコンパクトに収納することができるにもかかわらず、集電電極が剥がれたりする懸念のないものを提供することができる。
【００２７】
以上説明した本例の光起電力素子１を、屋外で暴露して実際に使用する場合には太陽電池モジュールに仕上げる必要がある。それには、上記のように光起電力素子を直列接続した上で、表裏に保護材を設ける必要がある。その一例としては、受光面側には透明樹脂フィルムを、非受光面側には金属製補強板を用い、透明樹脂で一体的に樹脂封止する例を挙げることができる。
【００２８】
この時、本例のスペーサー部材８は上記したように樹脂封止するエチレンー酢酸ビニル共重合体で形成されており、それと同じ材質の樹脂を光起電力素子の裏に厚さ1mmで設けるものである。
【００２９】
なお、本実施の形態の図では、スペーサー部材を裏面に設けたが、表面に設けても良い。
【００３０】
次に、本発明に用いられる各要素について、詳しく説明する。
【００３１】
［光起電力素子］
本発明の光起電力素子は、可撓性を有する。その種類を限定するものではないが、可撓性を有するためには薄膜のものが好ましい。例えば、アモルファスシリコン、薄膜微結晶シリコン等を挙げることができる。
【００３２】
また、光電変換層を形成する可撓性基板としては、ステンレス基板の他には樹脂フィルム基板なども考えられる。
【００３３】
［突出した部材］
本発明の光起電力素子において、受光面側もしくは非受光面側に突出した部材は、光起電力素子を積み重ねた時に、変形して寸法が変わることが無い部材であることが好ましい。小さい荷重で容易に変形するようであれば、スペーサー部材の高さを決定して、略水平に光起電力素子を積み重ねることが困難になる場合がある。
【００３４】
しかし、もし小さい荷重で容易に変形する場合には、それを考慮してスペーサー部材の高さを決定することも考えられなくはない。
【００３５】
受光面側もしくは非受光面側に突出した部材は、本来無い方が好ましい場合が多い。それでも受光面側もしくは非受光面側に突出した部材を設けざるを得ないのは、それが必須の集電用の部材であることが多いと考えられる。この集電用の部材は光起電力素子の側部に設けても良いし、中央部に設けても良い。最も集電の効率が良くなるように配置することが好ましい。その形態に対応して、スペーサー部材を設けるように設計すれば良い。
【００３６】
また、突出した部材は受光面側もしくは非受光面側の一方のみに設けられる場合もある。例えば、上記発明の実施の形態において、ステンレス基板裏面全面が負極端子となり得るので、場合によっては負極バスバー電極６を設けない設計も考えられる。このような場合、受光面側のみに突出した部材の厚みと同じ厚みとなるスペーサー材を用いれば良い。
【００３７】
逆に、受光面側の突出部材がなくて、非受光面側の突出部材のみが存在する場合も考えられる。
【００３８】
［スペーサー部材］
本発明の光起電力素子のスペーサー部材は、受光面側及び／又は非受光面側に突出した部材の総厚と同じ厚みを有することで、積み重ねた時に光起電力素子を略水平とすることができれば良い。
【００３９】
だが、さらには、太陽電池モジュールに仕上げるための保護部材としての機能を果たすことが好ましい。上記目的である光起電力素子を積み重ねる時の役割のためだけにスペーサー部材を設けた場合は、その役割は費用対効果で十分とは言えない場合がある。スペーサー部材は、保護部材として太陽電池モジュールに仕上げられることで、後工程での保護部材を節約することができ、十分な費用対効果を得ることができる。
【００４０】
具体的な材料としては、エチレンー酢酸ビニル共重合体（EVA）、エチレンーアクリル酸メチル共重合体（EMA）、エチレンーアクリル酸エチル共重合体（EEA）、ポリビニルブチラール樹脂などを挙げることができる。
【００４１】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００４２】
本実施例を図４から図６に示す。図４は、本発明の光起電力素子を積み重ねた様子示す断面図、図５は本発明の光起電力素子を受光面側から見た図、図６は本発明の光起電力素子を非受光面側から見た図である。
【００４３】
図からわかるように、本実施例の特徴は正極バスバー電極４及び負極バスバー電極６が光起電力素子の中央部に設けられている点であり、その他特記しない点については発明の実施の形態で述べたと同様である。
【００４４】
本実施例は、発明の実施の形態に比べ集電電極３の直径が0.2mmと大きく、集電電極３での抵抗が小さく電力損失が小さい。そのため、正極及び負極のバスバー電極を中央に配置して、光起電力素子の発電領域をより大きくしようと試みたものである。
【００４５】
このような場合、スペーサー部材８は光起電力素子１の両側部に配置することで、光起電力素子を積み重ねた時に略水平となるようにすることができる。
【実施例２】
【００４６】
本実施例を図７から図８に示す。図７は、本発明の光起電力素子を積み重ねた様子示す断面図、図８は本発明の光起電力素子を受光面側から見た図である。
【００４７】
図からわかるように、本実施例の特徴はスペーサー部材９を受光面側に設け、かつ、中央部は所望の高さｃを0.43mmとし、他の領域は高さ0.1mmとして発電領域のほぼ全体を覆うように設けた点であり、その他特記しない点については発明の実施の形態で述べたと同様である。
【００４８】
本実施例のようにすることで、スペーサー部材９によって発電領域の受光面に傷がついたりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】発明の実施の形態における光起電力素子を積み重ねた様子を示す模式図。
【図２】発明の実施の形態における光起電力素子を受光面側からみた図。
【図３】発明の実施の形態における光起電力素子を非受光面側からみた図。
【図４】実施例１における光起電力素子を積み重ねた様子を示す模式図。
【図５】実施例１における光起電力素子を受光面側からみた図。
【図６】実施例１における光起電力素子を非受光面側からみた図。
【図７】実施例２における光起電力素子を積み重ねた様子を示す模式図。
【図８】実施例２における光起電力素子を受光面側からみた図。
【図９】従来例における光起電力素子を積み重ねた様子を示す模式図。
【図１０】従来例における光起電力素子を受光面側からみた図。
【符号の説明】
【００５０】
１  本発明の光起電力素子
２  ステンレス基板
３  集電電極
４  正極バスバー電極
５  絶縁テープ
６  負極バスバー電極
７  正極バスバー電極の突出部
８、９  スペーサー部材
１０  従来の光起電力素子
【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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【図９】
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【図１０】
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