(57)【要約】【課題】表裏において熱膨張率が異なる保護基板を用いた場合であっても、タブ配線の破断を防止し得る太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】第１保護基板（２８）と、一対の封止材層（２４、２６）と、一対の封止材層（２４、２６）の間に位置する、太陽電池セル（１０）及びタブ配線（１２）を有する光電変換部と、第２保護基板（２０）とを有し、第１保護基板（２８）及び第２保護基板（２０）それぞれの熱膨張率が異なり、第１保護基板（２８）及び第２保護基板（２０）のうち熱膨張率が小さい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１ と、熱膨張率が大きい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２ との関係が０＜ｄ１ ＜ｄ２ である太陽電池モジュールである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側から順に、第１保護基板と、一対の封止材層と、前記一対の封止材層の間に位置する、太陽電池セル及びタブ配線を有する光電変換部と、第２保護基板とを有し、
前記第１保護基板は樹脂からなり、
前記第１保護基板及び前記第２保護基板それぞれの熱膨張率が異なり、
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち熱膨張率が小さい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１ と、熱膨張率が大きい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２ との関係が０＜ｄ１ ＜ｄ２ である太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、厚みがｄ１ の封止材層側に位置する保護基板の前記タブ配線と対向する領域に、前記タブ配線の長手方向に延在する溝が形成されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
さらに、前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、厚みがｄ２ の封止材層側に位置する保護基板の前記タブ配線と対向する領域に、前記タブ配線の長手方向に延在する溝が形成されている請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１保護基板又は前記第２保護基板において、前記太陽電池セルが存在しない領域に対向する領域おいては前記溝が形成されていない請求項２又は３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１保護基板及び前記第２保護基板の少なくとも一方に形成された溝の断面形状が台形又は半楕円形である請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記溝のエッジ部分が円弧状に形成されている請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記タブ配線の長手方向と直交する方向における溝の幅が、前記タブ配線の幅より大きい請求項２〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、受光面側とは反対側の保護基板（以下、「裏面側保護基板」と呼ぶ）が樹脂からなり、前記裏面側保護基板の外側面であって、前記タブ配線の長手方向に柱状補強リブが延在する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記柱状補強リブが、前記裏面側保護基板の中心線上に延在する請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記柱状補強リブの長手方向を法線方向とする断面の形状が半楕円形である請求項８又は９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記柱状補強リブの長手方向の中央部分が、両端部分よりも厚みが大きい請求項８〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、受光面側とは反対側の保護基板（以下、「裏面側保護基板」と呼ぶ）が樹脂からなり、前記裏面側保護基板の外側面の外周に沿って枠状補強リブが延在する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記枠状補強リブの外周部分に、他の機器に取り付けるための凹部を有する請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
さらに、前記裏面側保護基板の外側面の外周に沿って延在する枠状補強リブを有する請求項８〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記柱状補強リブの厚みが、前記枠状補強リブの厚みより小さい請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記枠状補強リブの外周部分であって、前記柱状補強リブの長手方向延長線上の部分に他の機器に取り付けるための凹部を有する請求項１４又は１５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記柱状補強リブ及び前記枠状補強リブと、前記裏面側保護基板とが一体成形されている請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、受光面側とは反対側の保護基板が、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）及びセルロースナノファイバーを含む繊維強化樹脂からなる請求項１〜１７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
さらに、端子ボックスを備え、前記端子ボックスと、前記第１保護基板及び前記第２保護基板の一方とが一体成形された請求項１〜１８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２０】
第１保護基板と、一対の封止材層と、前記一対の封止材層の間に位置する、太陽電池セル及びタブ配線を有する光電変換部と、第２保護基板とを有し、
前記第１保護基板及び前記第２保護基板それぞれの熱膨張率が異なり、
前記第１保護基板及び前記第２保護基板のうち熱膨張率が小さい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１ と、熱膨張率が大きい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２ との関係が０＜ｄ１ ＜ｄ２ であ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し、特に、表裏において保護基板の熱膨張率が異なる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、基本的な構成として、第１保護基板と、第１樹脂層（封止材）と、光電変換部と、第２樹脂層（封止材）と、第２保護基板と、をこの順に備えた構成になっている。つまり、光電変換部の表裏面を、第１保護基板及び第１の樹脂層と、第２樹脂層及び第２保護基板とで覆うことで、光電変換部の保護を図っている。このような構成において、光電変換部においては、複数の太陽電池セルがマトリックス状に配列され、隣接する太陽電池セル同士はタブ配線によって電気的に接続される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、太陽電池モジュールを軽量化するために、ガラス基板の代わりに樹脂基板を使用することが提案されている。そして、表裏の保護基板において、それぞれの役割に応じた最適な材料が選択されることから、表裏の保護基板の材料が異なるようになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４５８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池モジュールは、上述のごとく、第１、第２保護基板のいずれかを樹脂とすることにより、ガラス基板を用いたものよりも大幅な軽量化を図ることができる。しかしながら、樹脂基板はガラス基板に比べて温度上昇により大きく膨張し、その膨張に起因するタブ配線外れによる信頼性低下が課題となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、表裏において熱膨張率が異なる保護基板を用いた場合であっても、タブ配線外れなどの問題を防止し得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】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る太陽電池モジュールは、受光面側から順に、第１保護基板と、一対の封止材層と、前記一対の封止材層の間に位置する、太陽電池セル及びタブ配線を有する光電変換部と、第２保護基板とを有する。そして、第１保護基板は樹脂からなり、第１保護基板及び第２保護基板それぞれの熱膨張率が異なる。また、第１保護基板及び第２保護基板のうち熱膨張率が小さい保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１と、熱膨張率が大きい保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２との関係が０＜ｄ１＜ｄ２である。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る太陽電池モジュールは、第１保護基板と、一対の封止材層と、前記一対の封止材層の間に位置する、太陽電池セル及びタブ配線を有する光電変換部と、第２保護基板とを有する。そして、第１保護基板及び第２保護基板それぞれの熱膨張率が異なる。第１保護基板及び第２保護基板のうち熱膨張率が小さい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１と、熱膨張率が大きい方の保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２との関係が０＜ｄ１＜ｄ２である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表裏において熱膨張率が異なる保護基板を用いた場合であっても、タブ配線外れなどの問題を防止し得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】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図３とは異なる形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図５】図３とは異なる形態の太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】第２保護基板に設けられた溝の別の形態を示す部分断面図である。
【図７】第２保護基板の上面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの（Ａ）第２保護基板側から見た平面図、（Ｂ）（Ａ）図のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】第２保護基板の別の形態を示す、図８（Ａ）に対応する平面図である。
【図１０】第２保護基板の別の形態を示す、図８（Ｂ）に対応する断面図である。
【図１１】図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１２】図１１とは別の形態を示す断面図である。
【図１３】第２の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図１４】第２保護基板の外側面の状態を示す断面図である。
【図１５】第２保護基板の変形例の要部を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜太陽電池モジュール＞
以下、図面を参照して本実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。図１は、図１は太陽電池モジュール１００の上面図である。図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１００は、平面視状態では、長方形状のものであり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直角座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、太陽電池モジュール１００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、太陽電池モジュール１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。太陽電池モジュール１００を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が「受光面」であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が「裏面」である。なお、「受光面」とは光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味することもある。また、ｚ軸の正方向側を「受光面側」とよび、ｚ軸の負方向側を「裏面側」とよぶこともある。
【００１２】
上記の記載における「上」とは、ｚ軸の正方向側であってもよく、ｚ軸の負方向側であってもよい。さらに、「略」は、誤差の範囲で異なっていること、つまり実質的に同一であることを示す。
【００１３】
太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０、複数のタブ配線１２、複数の接続配線１４を含む。
【００１４】
複数の太陽電池セル１０のそれぞれは、入射する光を吸収して光起電力を発生する。
太陽電池セル１０は、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）またはインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料によって形成される。太陽電池セル１０の構造は、特に限定されないが、ここでは、一例として、結晶シリコンとアモルファスシリコンとが積層されているとする。
【００１５】
図１では省略しているが、各太陽電池セル１０の受光面および裏面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにｙ軸方向に延びる複数、例えば２本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。
【００１６】
複数の太陽電池セル１０は、ｘ−ｙ平面上にマトリクス状に配列される。ここでは、ｘ軸方向（長方形状における短手方向）に４つの太陽電池セル１０が並べられており、ｙ軸方向（長方形状における長手方向）に５つの太陽電池セル１０が並べられている。
なお、ｘ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数と、ｙ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数は、これらに限定されない。ｙ軸方向に並んで配置される５つの太陽電池セル１０は、タブ配線１２によって直列に接続され、１つの太陽電池ストリング１６が形成される。さらに、前述のごとく、ｘ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられるので、ｙ軸方向に延びた太陽電池ストリング１６がｘ軸方向に４つ平行に並べられる。また、太陽電池ストリング１６は、複数の太陽電池セル１０だけを示してもよいし、複数の太陽電池セル１０と複数のタブ配線１２との組合せを示してもよい。
【００１７】
太陽電池ストリング１６を形成するために、タブ配線１２は、隣接した太陽電池セル１０のうちの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の裏面側のバスバー電極とを電気的に接続する。すなわち、隣接した太陽電池セル１０は互いにタブ配線１２で電気的に接続されている。タブ配線１２は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔にハンダや銀等をコーティングしたものが用いられる。タブ配線１２とバスバー電極との接続には樹脂が使用される。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよいが、タブ配線１２とバスバー電極が電気的、および機械的に接続される必要がある。つまり、後者の場合はタブ配線１２とバスバー電極とが直接接続されることで電気的に接続される。また、タブ配線１２とバスバー電極との接続は、樹脂ではなくハンダを用いてもよい。
【００１８】
さらに、太陽電池ストリング１６のｙ軸の正方向側と負方向側において、複数の接続配線１４がｘ軸方向に延びており、接続配線１４は、隣接した２つの太陽電池ストリング１６を電気的に接続する。以上の構成において、太陽電池セル１０、太陽電池ストリング１６のそれぞれが「光電変換部」であってもよく、複数の太陽電池ストリング１６と接続配線１４との組合せが「光電変換部」であってもよい。
【００１９】
本実施形態の太陽電池モジュールは、第１保護基板と、一対の封止材層と、前記一対の封止材層の間に位置する、太陽電池セル及びタブ配線を有する光電変換部と、第２保護基板とを有する。そして、第１保護基板及び第２保護基板それぞれの熱膨張率が異なる。また、第１保護基板及び前記第２保護基板のうち熱膨張率が小さい保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ１と、熱膨張率が大きい保護基板側に位置する封止材層の厚みｄ２との関係が０＜ｄ１＜ｄ２である。
【００２０】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０、タブ配線１２、接続配線１４、太陽電池ストリング１６、第２保護基板２０、封止材層２４、封止材層２６、及び第１保護基板２８を含む。すなわち、太陽電池セル１０及びタブ配線１２を有する光電変換部は、一対の封止材層２４、２６の間に位置し、その上下に第１保護基板２８と、第２保護基板２０とが配されている。また、図２、図３の下側（第２保護基板２０側）が裏面側に相当し、上側（第１保護基板２８側）が受光面側に相当する。
【００２１】
図２、図３に示す構成において、第１保護基板２８及び第２保護基板２０はそれぞれ熱膨張率が異なる。ここでは、第１保護基板２８はポリカーボネートからなり、第２保護基板２０はガラスエポキシ樹脂からなるとする。この場合、第１保護基板２８の方が第２保護基板２０よりも熱膨張率が大きい。そして、熱膨張率が小さい第２保護基板２０側に位置する封止材層２４の厚みがｄ１であり、熱膨張率が大きい第１保護基板２８側に位置する封止材層２６の厚みがｄ２であり、ｄ１＜ｄ２となるように封止材層２４、２６が設けられている。このように第１保護基板２８及び第２保護基板２０それぞれの熱膨張率の相違に基づき各封止材層の厚みを上記のように設定することで、タブ配線の外れや破断を防止することができる。これは、第１保護基板２８及び第２保護基板２０がそれぞれ熱膨張したとき、それらの側に位置する、柔軟な材料からなる封止材層２４、２６が各保護基板の熱膨張に追従できるからである。具体的には、熱膨張率がより大きい第１保護基板２８側には、第２保護基板２０側に位置する封止材層２４の厚みｄ１よりも大きい厚みｄ２の封止材層２６が位置している。そして、第２保護基板２０よりも熱膨張が大きい第１保護基板２８側には、より厚みが大きい封止材層２６が位置している。そのため、第１保護基板２８の熱膨張をより大きく吸収することができ、第１保護基板２８及び第２保護基板２０の熱膨張の差を相殺することができる。従って、第１保護基板２８及び第２保護基板２０の熱膨張の差に起因する光電変換部のタブ配線１２への負荷が軽減され、タブ配線１２の外れや破断を防止することができる。
以下に各層について順次説明する。なお、以下においては、第１保護基板を受光面側の保護基板、第２保護基板をその反対側（裏面側）の保護基板として説明する。
【００２２】
［第１保護基板］
第１保護基板２８は、太陽電池モジュール１００の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。第１保護基板２８には、例えば、透光性を有するポリカーボネート樹脂（透明、または半透明）が使用される。
第１保護基板２８の厚みは、太陽電池モジュール１００の表面を保護する役割を果たす限り特に限定されないが、０．１〜１０ｍｍとすることが好ましく、０．５〜５ｍｍとすることがより好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池モジュール１００を適切に保護し、光を太陽電池セル１０に効率よく到達させることができる。
また、第１保護基板２８は、例えば、厚さ１ｍｍの矩形板状に形成されるが、これに限定されない。ポリカーボネート樹脂は、熱可塑性プラスチックの一種であり、その引張弾性率は２．３〜２．５ＧＰａである。
ここで、引張弾性率Ｅは、同軸方向のひずみσと応力εの比例定数であり、次のように示される。
Ｅ＝σ／ε
また、引張弾性率は、ヤング率ともよばれる。
なお、第１保護基板２８の熱膨張率は特に限定はないが、本実施形態の太陽電池モジュールは、第１保護基板２８と第２保護基板２０とで熱膨張率が異なるものを対象としている。
【００２３】
［封止材層］
一対の封止材層２４、２６は、太陽電池セル１０及びタブ配線を含む光電変換部を封止する。封止材層２４は、第２保護基板２０のｚ軸の正方向側（上側）に配置されており、封止材層２６は、第１保護基板２８のｚ軸の負方向側（下側）に配置されている。
【００２４】
封止材層２６としては、例えば、引張弾性率が０．００１ＭＰa〜１ＭＰaであり、損失係数が０．１〜０．５２であるゲルが使用される。このようなゲルは、例えば、シリコンゲル、アクリルゲル、ウレタンゲル等である。シリコンゲルについて、引張弾性率は０．０２２ＭＰaである。損失係数は、貯蔵剪断弾性率（Ｇ’）と損失剪断弾性率（Ｇ”）の比Ｇ”／Ｇ’であり、ｔａｎδで示される。損失係数は、材料が変形する際に材料がどのくらいエネルギーを吸収するかを示しており、ｔａｎδの値が大きいほどエネルギーを吸収する。この損失係数は、動的粘弾性測定装置によって測定される。封止材層２６は、透光性を有するとともに、第１保護基板２８におけるｘ−ｙ平面において僅かながら小さな寸法の面を有する長方形状のシート材によって形成される。なお、封止材層２６は、液状であってもよい。
【００２５】
封止材層２４として、例えば、ＥＶＡ、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリイミド等の樹脂フィルムのような熱可塑性樹脂が使用される。なお、熱硬化性樹脂が使用されてもよい。ここでは、特にＥＶＡが使用されるとする。ＥＶＡについて、引張弾性率は０．０１〜０．２５ＧＰａであり、損失係数は０．０５である。封止材層２４は、透光性を有するとともに、第１保護基板２８におけるｘ−ｙ平面と略同一寸法の面を有する矩形状のシート材によって形成される。
【００２６】
以上、封止材層２４、２６はそれぞれ分けて説明したが、それぞれ同じものを使用してもよい。
【００２７】
以上の一対の封止材層２４、２６は、上記の通り、第１保護基板２８の方が第２保護基板２０よりも熱膨張率が大きい場合、次のように厚みが設定される。すなわち、熱膨張率が小さい第２保護基板２０側に位置する封止材層２４の厚みをｄ１、熱膨張率が大きい第１保護基板２８側に位置する封止材層２６の厚みをｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２となるように設定される。また、この場合、ｄ２／ｄ１≦１．２となるように設定することが好ましい。
【００２８】
太陽電池ストリング１６は、前述のごとく、ｙ軸方向（長方形状の長手方向）に並んだ複数の太陽電池セル１０が、タブ配線１２によって接続されることによって形成される。
また、太陽電池ストリング１６のｙ軸の正方向側端と負方向側端に、接続配線１４が接続される。このような接続配線１４、太陽電池ストリング１６は、封止材層２６のｚ軸の負方向側に配置される。また、複数の太陽電池セル１０のそれぞれは、受光面および裏面を有する平板状に形成される。このような構成に対して、図２、３の上方から荷重が加わった場合には、第１保護基板２８、封止材層２４、２６で緩衝し、太陽電池モジュール１００の損傷を抑制している。
【００２９】
［第２保護基板］
第２保護基板２０は、封止材層２４のｚ軸の負方向側に配置される。第２保護基板２０は、太陽電池モジュール１００の裏面側を保護する。第２保護基板２０は、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ    Ｆｉｂｅｒ    Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ    Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｏｎ    Ｆｉｂｅｒ    Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ    Ｐｌａｓｔｉｃｓ）及びセルロースナノファイバーを含む繊維強化樹脂からなることが好ましい。ＧＦＲＰとしては、例えば、ガラスエポキシ樹脂（強度向上繊維体混入樹脂の一例）が使用される。ガラスエポキシ樹脂の引張弾性率は２０〜２５ＧＰａであるので、第１保護基板２８の引張弾性率は、第２保護基板２０の引張弾性率よりも大きくされる。
【００３０】
また、第２保護基板２０には、第１保護基板２８と同様にポリカーボネート樹脂が使用されてもよい。その場合、第２保護基板２０は、第１保護基板２８よりもｚ軸方向に厚くなるように形成される。つまり、その場合、第２保護基板２０は、第１保護基板２８に比べて強度（剛性）の高いものが使用されるが、本実施形態においては、第２保護基板２０は第１保護基板２８よりも強度（剛性）が低くてもよい。また、このような材料で構成される第２保護基板２０は、第１保護基板２８に比べて熱膨張率の小さなものとなっている。
【００３１】
第２保護基板２０の厚みは、特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。特に、繊維強化樹脂の場合は、繊維１本の直径が厚みの下限値であることが好ましい。第２保護基板２０の厚みをこのような範囲とすることによって、第２保護基板２０のたわみを抑制し、太陽電池モジュール１００をより軽量化することができる。
【００３２】
本実施形態の太陽電池モジュールは、軽量化のため第１保護基板及び第２保護基板の少なくとも一方が樹脂からなることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の太陽電池モジュールにおいて、第１保護基板及び前記第２保護基板のうち、厚みがｄ１の封止材層側に位置する保護基板の前記タブ配線と対向する領域に、タブ配線の長手方向に延在する溝が形成されていることが好ましい。上記の通り、本実施形態の太陽電池モジュールにおいては、第１保護基板２８及び第２保護基板２０のうち熱膨張率が小さい保護基板側に位置する封止材層の厚みを薄く形成している。そのため、太陽電池セル１０には応力が集中することが推察される。そこで、封止材層の厚みを薄くした保護基板側のタブ配線と対向する領域に、タブ配線の長手方向に延在する溝を形成することで太陽電池セルに集中する応力を緩和することができる。
【００３４】
上記のような溝を形成した形態を図４に示す。図４は、タブ配線１２の対向する領域に溝３０を形成している点で図３とは異なる。すなわち、既述の通り、封止材層２４は封止材層２６よりも厚みを薄く形成しており、封止材層２４側に位置する第２保護基板２０に溝３０を形成している。
【００３５】
さらに、第１保護基板及び第２保護基板のうち、厚みがｄ２の封止材層側に位置する保護基板のタブ配線と対向する領域に、タブ配線の長手方向に延在する溝が形成されていることが好ましい。そのような形態を図５に示す。図５においては、厚みがｄ２の封止材層２６側に位置する第１保護基板２８のタブ配線１２と対向する領域に、タブ配線１２の長手方向に延在する溝３２が形成されている。このように第１保護基板２８及び第２保護基板２０の双方に溝を形成することで、太陽電池セル１０に集中する応力をさらに緩和することができる。
【００３６】
第１保護基板２８及び第２保護基板２０の少なくとも一方に形成された溝３０、３２の断面形状が台形又は半楕円形であることが好ましい。図４及び図５における溝３０、３２の断面形状は矩形状のものである。これに対して、図６（Ａ）に示すような台形、又は図６（Ｂ）に示すような半楕円形とすると、封止材層の材料である封止材の流動性を高めて気泡の発生を抑制することができる。
【００３７】
前記溝のエッジ部分が円弧状、すなわち丸みを帯びた形状に形成されていることが好ましい。エッジ部分は、例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）において丸囲みをした部分である。この部分が円弧状に形成されることで、溝の断面形状を台形又は半楕円形とするのと同様に、封止材層の材料である封止材の流動性を高めて気泡の発生を抑制することができる。
【００３８】
また、タブ配線１２の長手方向と直交する方向における溝の幅が、タブ配線１２の幅より大きいことが好ましい。このようにすることで、封止材層の封止材が広範に行き渡りやすくなり、空気が残存するのを抑制することができる。あるいは、タブ配線１２と溝３０、３２との位置について、製造誤差によるバラツキの許容範囲を広くすることができる。具体的には、溝３０、３２の延在方向と直交する方向の幅をＷ１、タブ配線１２の幅をＷ２とするとき、１≦Ｗ１／Ｗ２≦５とすることが好ましい。
【００３９】
上記のような溝３０、３２は、第１保護基板２８又は第２保護基板２０において、タブ配線１２の対向領域全体に形成することができるが、太陽電池セル１０が存在しない領域に対向する領域おいて溝３０、３２は形成されないことが好ましい。そのような形態を図７に示す。図７は、第２保護基板２０の上面図であり、タブ配線１２に対向する領域に溝３０が形成されているが、太陽電池セル１０と隣接する太陽電池セル１０の間の領域、すなわち太陽電池セル１０が存在しない領域に対向する領域３４において溝３０は形成されていない。このような構成とすることにより、隣接する太陽電池セル１０の間において気泡の発生を抑えることができる。
【００４０】
一方、上記のような溝３０、３２は、第１保護基板２８又は第２保護基板２０の成形時において同時に成形することが好ましい。このようにすることで、第１又は第２保護基板を作製後に別工程にて溝を形成する必要がなく製造効率向上に資する。
【００４１】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の太陽電池モジュールは、第１保護基板及び第２保護基板のうち、受光面側とは反対側の保護基板（以下、「裏面側保護基板」と呼ぶ）が樹脂からなる。そして、（１）裏面側保護基板の外側面であって、タブ配線の長手方向に柱状補強リブが延在する、及び／又は、（２）裏面側保護基板の外側面の外周に沿って枠状補強リブが延在する。
【００４２】
第２の実施形態は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１００における受光面側とは反対側の第２保護基板２０（裏面側保護基板）の機械強度を高めた形態である。つまり、第２の実施形態では、第２保護基板２０に特徴があるため、第２保護基板２０を中心に説明する。そして、第２保護基板２０以外の構成（光電変化部や第１保護基板など）は特段触れないが第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態で説明した内容がそのまま妥当する。
【００４３】
図８は、第２の実施形態の一例を示す図である。第２の実施形態の太陽電池モジュールは、図８（Ｂ）に示すように、第２保護基板４０、光電変換部がその間に配された一対の封止材層４２、及び第１保護基板４４を含む。図８（Ａ）に示すように、第２保護基板４０は、枠状補強リブ４０Ａと、柱状補強リブ４０Ｂとが形成されている。ここで、図８（Ａ）は太陽電池モジュールの全体を示すため、本来なら図１に示すように長方形状で描くべきであるが、便宜上、正方形状で描いている。
【００４４】
図８に示すように、第２保護基板４０の外側面の外周に沿って枠状補強リブ４０Ａが延在しており、第２保護基板４０の外側面であって、タブ配線の長手方向に柱状補強リブ４０Ｂが延在する。特に、柱状補強リブ４０Ｂは第２保護基板４０の梁として機能し、熱による第２保護基板４０の変形を防止することができる。しかも、柱状補強リブ４０Ｂは一対の封止材層４２内に位置するタブ配線の長手方向に延在するため、柱状補強リブ４０Ｂによりタブ配線の破断が防止される。枠状補強リブ４０Ａと、柱状補強リブＢとが相まって、第２保護基板４０の変形を防止することができる。
【００４５】
例えば、第１保護基板４４の下面外周部と、一対の封止材層４２、及び第２保護基板４０の上面外周部を接着剤、または樹脂の溶着により固定する。そして、太陽光線により温度上昇した場合、第１保護基板４４自体が大きく伸びることとなる。しかし、第１保護基板４４よりも剛性が強く、しかも熱膨張係数の小さな第２保護基板４０が第１保護基板４４に固定されていることで、第１保護基板４４の熱膨張、及びそれによる上方への湾曲変形が抑制されることとなる。その結果、複数の太陽電池セルを接続したタブ配線が断線することも抑制され、動作に対する信頼性の高い太陽電池モジュールとなる。
【００４６】
すなわち、第２の実施形態の太陽電池モジュールは、単に機械的強度が強くなるだけでなく、温度上昇によって第１保護基板４４、一対の封止材層４２（太陽電池ストリング（太陽電池セル、タブ配線、接続配線などを含む）が大きく延びる。それによって光電変換部を構成する複数の太陽電池セルを接続したタブ配線が断線するのを抑制し、その結果として太陽電池モジュールの動作に対する信頼性を高めることができる。
【００４７】
柱状補強リブ４０Ｂは、図８に示すように、第２保護基板４０の中心線上に延在することが好ましい。第２保護基板４０の機械強度を均等にすることができるからである。
【００４８】
また、図８（Ｂ）に示すように、柱状補強リブ４０Ｂの厚みｈ２が、枠状補強リブの厚みｈ１より小さいことが好ましい。このように構成すると、第２保護基板４０の外側には空間が確保され、軽量化できるだけでなく、各種機器への取り付け自由度も向上する。
【００４９】
また、柱状補強リブ４０Ｂの長手方向を法線方向とする断面の形状が半楕円形であることが好ましい。図１０は、そのような構成を示し、柱状補強リブ４０Ｃの断面の形状が半楕円形となっている。このような構成にすると、断面二次モーメントを高めることができる。
【００５０】
さらに、柱状補強リブ４０Ｂの長手方向の中央部分が、両端部分よりも厚みが大きいことが好ましい。図８における柱状補強リブ４０Ｂは、図１１に示すように、その長手方向の中央部分も両端部分も同じ厚みである。これに対して、図１２に示す第２の柱状補強リブ４０Ｄは、長手方向の中央部分が、両端部分よりも厚みが大きい。この柱状補強リブ４０Ｄにより、第２保護基板４０の長手方向の膨張を抑制する作用を、中心部分が強く、外方向に徐々に緩やかとすることができる。
【００５１】
また、図９に示すように、第２保護基板４０に設けた枠状補強リブ４０Ａの外周部分に、他の機器に取り付けるための凹部（機器取り付け用凹部）４６を有することが好ましい。このように、機器取り付け用凹部４６を設けているので、各種取り付け部への取り付けも容易となる。つまり、住宅の屋根に取り付けようの突起（図示せず）を設ければ、その突起を機器取り付け用凹部４６に嵌合させるのみで、容易にしかも定位置に取り付けが行うことができる。
特に、機器取り付け用凹部は、枠状補強リブ４０Ａの外周部分であって、柱状補強リブ４０Ｂの長手方向延長線上の部分に設けることが好ましい。このように機器取り付け用凹部を設け、太陽電池モジュールを他の機器に取り付けた場合、取り付け機器の剛性が補強メンバーとして加わることとなる。その結果、第１保護基板４４及び第２保護基板４０が長手方向に伸びようとするのを効果的に抑制することができるようになる。
【００５２】
本実施形態の太陽電池モジュールにおいては、枠状補強リブ４０Ａ及び柱状補強リブ４０Ｂと、第２保護基板（裏面側保護基板）４０とが一体成形されていることが好ましい。それらを一体成形することにより、軽量化でき、製造時に寸法安定性を高めることができるし、枠状補強リブ４０Ａ及び柱状補強リブ４０Ｂと、第２保護基板４０とが剥離することがない。
【００５３】
以上は、第２保護基板４０に、柱状補強リブ４０Ｂ及び枠状補強リブ４０Ａの双方とも
に形成されている形態を示したが、柱状補強リブ４０Ｂ及び枠状補強リブ４０Ａはいずれ
か一方のみが形成されていてもよい。また、柱状補強リブ４０Ｂは１本のみならず、２本
以上を形成してもよい。柱状補強リブ４０Ｂを２本形成する場合、それぞれの柱状補強リ
ブ４０Ｂを等間隔に配置することが好ましい。
【００５４】
図１３は、（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施形態における他の形態を示す。図１３（Ａ）〜（Ｄ）のいずれも、図８（Ｂ）に対応する断面図である。そして、いずれの形態も、第１保護基板４４の長手方向の中央部分が上方、その両側が下方となる湾曲形状とした形態である。図１３（Ａ）においては、第１保護基板４４の湾曲に従い、第２保護基板４０も同様に湾曲形状としたものである。そして、この形態でも、第２保護基板４０に枠状補強リブ４０Ａを設けている。
【００５５】
図１３（Ｂ）は、長手方向の中央部分を、両端部分よりも厚みを大きくした柱状補強リブ４０Ｂを設けた点において図１３（Ａ）とは異なる。そして、柱状補強リブ４０Ｂにより、第２保護基板４０の長手方向の膨張を抑制する作用が中心部分を強くし、両端に向かうに従い徐々にその作用を緩和している。なお、本形態においては、柱状補強リブ４０Ｂの中央部分は、枠状補強リブ４０Ａの底面を含む平面から突出しないことが好ましい。つまり、図１３（Ｂ）において、ｄ＞０とすることが好ましい。
【００５６】
図１３（Ｃ）は、柱状補強リブ４０Ｂを、長手方向において湾曲させることなく形成した点において図１３（Ｂ）とは異なる。
【００５７】
図１３（Ｄ）は、枠状補強リブ４０Ａの下面と、柱状補強リブ４０Ｂの下面とが一致するように形成した点において図１３（Ｂ）とは異なる。
【００５８】
以上の図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示す形態は、太陽電池モジュールの表面が湾曲した形態である。このような形態であっても、第２保護基板４０に枠状補強リブＡと柱状補強リブＢを形成することができ、第１保護基板４４が変形しても第２保護基板４０の存在により、光電変換部のタブ配線の破断を防止することができる。
【００５９】
一方、第２保護基板４０の外側面を凹凸形状とすることによっても変形を抑制することができる。図１４（Ａ）は第２保護基板４０の外側面を平坦状にした形態であり、（Ｂ）は凹凸形状とした形態である。図１４（Ｂ）の形態によると、凹凸形状とすることにより剛性が向上し、しかも軽量化を維持した状態で変形の抑制が可能である。
【００６０】
さらに、第２保護基板４０の縁部の形状のバリエーションを図１５に示す。図１５（Ａ）は、図８などで示した第２保護基板４０の縁部の形状と同じである。図１５（Ｂ）は、第２保護基板４０の端部を、一対の封止材層４２の厚みの半分程度に相当する高さだけ突出させている。図１５（Ｃ）は、第２保護基板４０の端部を、一対の封止材層４２及び第１保護基板４４の厚みに相当する高さ分突出させ、一対の封止材層４２及び第１保護基板４４の端面を保護している。図１５（Ｄ）は、第２保護基板４０の端部を、一対の封止材層４２の厚みの半分程度に相当する高さだけ突出させ、その突出部のエッジ部を円弧状に加工している。この形態によると、第２保護基板４０の端部の突出部は図１５（Ｂ）の突出部よりも表面積が大きく、一対の封止材層４２との接着力が向上する。図１５（Ｅ）は、第２保護基板４０の端部を一対の封止材層４２の厚みと同じにしている。この形態では、第２保護基板４０の端部の突出部と第１保護基板４４との当接部分を接着部とすることができる。図１５（Ｆ）は、図１５（Ｄ）の形態において、第２保護基板４０の下面を傾斜面としている。この形態では、太陽電池モジュールを取り付ける場所が傾斜面である場合に有効である。
【００６１】
本実施形態の太陽電池モジュールは、さらに端子ボックス（図示せず）を備え、端子ボックスと、第１保護基板４４及び第２保護基板４０の一方とが一体成形されることが好ましい。一般に、太陽電池モジュールは、光電変換部から出力される電流は、端子板などが備えられた端子ボックスを介して、外部への出力ケーブルに導かれる。本実施形態においては、この端子ボックスを第１保護基板４４及び第２保護基板４０の一方と一体成形することにより、第１保護基板又は第２保護基板への端子ボックスの取り付けを別工程で行うことがないため、製造効率を向上させることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
［実施例１］
ムラタソフトウェア（株）製、Ｆｅｍｔｅｔ（登録商標）を用い、図２に示す層構成の太陽電池モジュールに対して１４５℃から２５℃に温度変化させた場合の応力の静解析を行った。各層の詳細を以下に示す。
・第１保護基板；厚み：１ｍｍのポリカーボネート、熱膨張率：７０（×１０−６Ｋ−１
）
・第２保護基板；厚み：１．５ｍｍの炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、熱膨張率：７（×１０−６Ｋ−１）
・封止材層（第１保護基板側）；厚み（ｄ２）：０．６ｍｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）
・封止材層（第２保護基板側）；厚み（ｄ１）：０．２ｍｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）
【００６４】
（評価）
上記の温度変化前後における内部の太陽電池セルの移動量を解析したところ、−２０．７μｍであった。
【００６５】
［比較例１］
封止材層（第１保護基板側）と封止材層（第２保護基板側）の厚みを同一（各０．６ｍｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールの解析を行った。その結果を表１に示す。
【００６６】
［比較例２］
封止材層（第１保護基板側）の厚み（ｄ２）を０．２ｍｍとし、封止材層（第２保護基板側）の厚み（ｄ１）を（０．６ｍｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールの解析を行った。その結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2018133556.tif 000003
【００６８】
表１より、実施例１においては、最もセル間の移動量が小さかったことが分かる。つまり、熱膨張率が小さい第２保護基板側の封止材層の厚みを、熱膨張率が大きい第１保護基板側の封止材層よりも薄くすることにより、セルの移動が抑えられることが示された。その結果、タブ配線の外れや破断も抑えられると推察される。これに対して、比較例１〜２は、セルの移動量が大きく、タブ配線は大きな負荷を受け、外れや破断の原因になると考えられる。
【００６９】
［実施例２］
以下の構成の太陽電池モジュールに対して２５℃から−４０℃に温度変化させた場合の熱応力の解析を実施例１と同様にして行った。
封止材層（第１保護基板側）の厚み（ｄ２）：０．６ｍｍ
封止材層（第２保護基板側）の厚み（ｄ１）：０．３ｍｍ
その他、第２保護基板のタブ配線の対向領域に凹部（幅：２ｍｍ、深さ：０．２ｍｍ）を形成した構成としたこと以外は実施例１と同様である。
そして、タブ配線近傍の応力の静解析を行った。
【００７０】
［比較例３］
第２保護基板に凹部を形成しなかったこと以外は実施例２と同様の構成の太陽電池モジュールに対して同様の解析を行った。
【００７１】
実施例２と比較例３について、太陽電池セルにかかるタブ配線近傍の最小主応力の解析値はそれぞれ、約−６６０ＭＰａ、約−１１００ＭＰａであった。すなわち、第２保護基板に凹部を形成した実施例２は、当該凹部を形成しなかった比較例３よりも最小主応力が約４０％低減した。なお、正の解析値は引張応力を、負の解析値は圧縮応力を表している。これより、第２保護基板の所定の位置に凹部を形成するとタブ配線近傍の応力が大幅に低減することが分かる。
【００７２】
［実施例３］
以下の構成の太陽電池モジュールに対して２５℃から−４０℃に温度変化させた場合の熱応力の解析を実施例１と同様にして行った。
封止材層（第１保護基板側）の厚み（ｄ２）：０．６ｍｍ
封止材層（第２保護基板側）の厚み（ｄ１）：０．３ｍｍ
その他、第２保護基板のタブ配線の対向領域に凹部（幅：２ｍｍ、深さ：０．２ｍｍ）を形成した。また、第１保護基板と封止材層（第１保護基板側）との間に、シリコンゲルからなるゲル材層（厚み：１ｍｍ、引張弾性率：０．０２２ＭＰａ、熱膨張率：８６０（×１０−６Ｋ−１））を形成した。それらの構成以外は実施例１と同様である。
そして、タブ配線近傍の応力の静解析を行った
【００７３】
［比較例４］
第２保護基板に凹部を形成しなかったこと以外は実施例３と同様の構成の太陽電池モジュールに対して同様の解析を行った。
【００７４】
実施例３及び比較例４について、太陽電池セルにかかるタブ配線近傍の最大主応力の解析値はそれぞれ、約５０ＭＰａ、約３００ＭＰａであった。すなわち、第２保護基板に凹部を形成した実施例３は、当該凹部を形成しなかった比較例４よりも最大主応力が約８０％低減した。これより、第２保護基板の所定の位置に凹部を形成するとタブ配線近傍の応力が大幅に低減することが分かる。
【符号の説明】
【００７５】
１０    太陽電池セル（光電変換部）
１２    タブ配線
１４    接続配線
１６    太陽電池ストリング（光電変換部）
２０  ４０  第２保護基板
２４  ２６  ４２  封止材層
２８  ４４  第１保護基板
３０  ３２  溝
４６  凹部
１００  太陽電池モジュール
【図１】
2018133556.tif 000004
【図２】
2018133556.tif 000005
【図３】
2018133556.tif 000006
【図４】
2018133556.tif 000007
【図５】
2018133556.tif 000008
【図６】
2018133556.tif 000009
【図７】
2018133556.tif 000010
【図８】
2018133556.tif 000011
【図９】
2018133556.tif 000012
【図１０】
2018133556.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018133556.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2018133556.tif 000018