(57)【要約】【課題】容易に太陽電池モジュールの電気回路を分割し、安全に廃棄作業等が可能な太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】互いに隣接するように配列された第１及び第２の太陽電池素子と、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを電気的に接続した接続導体７と、を備え、接続導体７は、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを必要に応じて絶縁可能な絶縁手段８を有することを特徴とする【選択図】  図３
2011035032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接するように配列された第１及び第２の太陽電池素子と、
前記第１の太陽電池素子と前記第２の太陽電池素子とを電気的に接続した接続導体と、を備え、
前記接続導体は、前記第１の太陽電池素子と前記第２の太陽電池素子とを必要に応じて絶縁可能な絶縁手段を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１の太陽電池素子を複数配列してなる第１の太陽電池ストリングと、
前記第２の太陽電池素子を複数配列してなる第２の太陽電池ストリングと、をさらに備え、
前記接続導体は、前記第１の太陽電池ストリングの一端に位置する前記第１の太陽電池素子と前記第２の太陽電池ストリングの一端に位置する前記第２の太陽電池素子とを電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２の太陽電池素子の背面を覆う裏面保護材をさらに備え、
前記接続導体は、前記第１の太陽電池素子と接続された第１接続導体と、前記第２の太陽電池素子と接続された第２接続導体と、を有し、前記第１接続導体および前記第２接続導体が電気的に接続されており、
前記絶縁手段は、前記裏面保護材よりも外側に、前記第１及び第２接続導体の少なくとも一方の端部を導出させてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記接続導体は、前記第１の太陽電池素子と接続された第１接続導体と、前記第２の太陽電池素子と接続された第２接続導体と、を有し、前記第１接続導体および前記第２接続導体が電気的に接続されており、
前記絶縁手段は、前記第１接続導体と前記第２接続導体とを接続もしくは絶縁するコネクタ部材であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記絶縁手段は、前記接続導体の一部に巻きつけたワイヤーを含んでなり、該ワイヤーで前記接続導体の前記一部を切断するものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁手段は、前記接続導体の一部に設けたヒューズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の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するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、一般に、充填材で周囲を保護した太陽電池素子を透光性基板と裏面保護材で挟持し、その裏面側に発電した電力を出力するための端子ボックスを配置してなる。そして太陽電池素子からの電気出力は、端子ボックスから導出される接続ケーブルより外部へ出力される。
【０００３】
そこで、太陽電池モジュールを保護することを目的として、太陽電池ストリングに並列接続されたバイパスダイオードに、ヒューズを並列接続した太陽電池モジュールが開示されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７４５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池モジュールのヒューズは、回路の保護を目的としており、太陽電池モジュールを耐用年数まで使用して廃棄した場合に、発電を止めるために用いることができない。このため、廃棄作業中に期せずに太陽電池モジュールが受光して発電する場合に備え、太陽電池モジュールによる感電を予防すべく、作業者が細心の注意を払う必要があった。特に、大型の太陽電池モジュールでは、上記感電のおそれが高まるため、端子ボックスから引き出された出力ケーブルを切断するだけでは、切断面に誤って触れたり、水濡れ時に電気が流れる可能性があり、十分な感電予防がされているとは言えなかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、容易に太陽電池モジュールの電気回路を分割し、安全に廃棄作業等が可能な太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽電池モジュールは、互いに隣接するように配列された第１及び第２の太陽電池素子と、前記第１の太陽電池素子と前記第２の太陽電池素子とを電気的に接続した接続導体と、を備え、前記接続導体は、前記第１の太陽電池素子と前記第２の太陽電池素子とを必要に応じて絶縁可能な絶縁手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールによれば、接続導体が第１の太陽電池素子と第２の太陽電池素子とを必要に応じて絶縁可能な絶縁手段を有することにより、例えば、太陽電池モジュールを廃棄処理する際、太陽電池モジュールの電気回路を容易に分割し、仮に太陽電池モジュールが発電したとしても、発生する電圧を低減することができる。その結果、本発明の太陽電池モジュールによれば、期せずして太陽電池モジュールが発電した時に、誤って出力部に触れた場合であっても、感電等の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの積層構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の太陽電池モジュール中に封止される太陽電池ストリングを示し、図２（ｂ）は図１の太陽電池モジュール中に封止される太陽電池マトリクスを示す。
【図３】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの絶縁手段を示すものであり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の電気的な接続を切断した様子を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール中の回路図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの絶縁手段を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの絶縁手段を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールについて、添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールＸは、図１に示すように、透光性基板１と、受光面側充填材２と、複数の太陽電池素子３（第１の太陽電池素子３ａ及び第２の太陽電池素子３ｂ）を接続してなる太陽電池素子列である太陽電池ストリング３’（第１の太陽電池ストリング３’ａ及び第２の太陽電池ストリング３’ｂ）を複数接続して構成された太陽電池マトリクス３’’と、非受光面側充填材４と、裏面保護材５と、を順次積層してなる。また、互いに隣り合う第１の太陽電池ストリング３’ａの第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池ストリング３’ｂの第２の太陽電池素子３ｂとは、接続導体７を介して電気的に接続されている。加えて、太陽電池モジュールＸは、接続導体７の一部に絶縁手段８が設けられている。
【００１２】
透光性基板１としては、例えば、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス板については、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが耐久性の観点から好適である。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ程度のものが使用される。
【００１３】
受光面側充填材２および非受光面側充填材４は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、エチレン−酢酸ビニル共重合体をＥＶＡと略す）から成り、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状の形態のものが用いられる。これらは、ラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことで、融着して他の部材と一体化される。受光面側充填材２においては、望ましくは透明なＥＶＡを用いるとよい。また、非受光面側充填材４には透明なＥＶＡを用いてもよいが、それ以外に太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて酸化チタンや顔料等を含有させ、これにより、白色等に着色させてもよい。
【００１４】
太陽電池素子３（第１の太陽電池素子３ａ、第２の太陽電池素子３ｂ）は、例えば、厚み０．１〜０．４ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなる。また、このようなシリコン基板以外の形態としては、ガラス等の透光性を有する基板上に積層してなるアモルファスシリコン等より成る薄膜系やＣＩＧＳ等の化合物系の形態を選択することができる。太陽電池素子３の内部にはＰＮ接合が形成されるとともに、その受光面と非受光裏面にはそれぞれ電極が設けられており、さらに受光面には反射防止膜を設けてもよい。太陽電池素子３の大きさとしては、多結晶シリコンであれば、約７０〜１６０ｍｍ角程度である。
【００１５】
このような太陽電池素子３は、図２（ａ）に示すように接続導体６により直列または並列に電気的に接続することにより、太陽電池ストリング３’を構成する。また、図２（ｂ）に示すように太陽電池ストリング３’は、平面視して、マトリックス状になるように接続導体７で電気的に接続されることによって、太陽電池マトリクス３’’を構成する。
【００１６】
接続導体６及び接続導体７は、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを電気的に接続する機能を有する。このような接続導体６及び接続導体７は、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを電気的に接続できれば、形状および材質等は特に限定されないが、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度、幅１ｍｍ〜６ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子３の電極上などにハンダ付する形態が好適である。
【００１７】
裏面保護材５は、太陽電池素子３、受光面側充填材２および非受光面側充填材４に水分が入り込むのを低減する機能を有する。このような裏面保護材５としては、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。
【００１８】
次に、絶縁手段８について詳述する。絶縁手段８は、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを電気的に接続している接続導体６又は接続導体７の一部を必要に応じて分断し、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを絶縁可能にする機能を有している。すなわち、絶縁手段８は、太陽電池モジュールＸが正常に機能しているときに第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを絶縁するものではなく、例えば、太陽電池モジュールＸを廃棄する際に、複数の太陽電池素子３を電気的に接続してなる接続導体６及び接続導体７で形成された電気回路を分断するときに使用されるものである。そのため、本実施形態では、このような絶縁手段８を予め太陽電池モジュールＸに搭載させておくことによって、太陽電池モジュールによる感電等を防ぐための手間を省き、太陽電池モジュールを安全に廃棄することができる。このような絶縁手段８は、接続導体６及び接続導体７の少なくとも一方に設ければ、上記電気回路の一部を破壊することができる。
【００１９】
ここで、図２（ｂ）に示すように、第１の太陽電池素子３ａを複数配列してなる第１の太陽電池ストリング３’ａと、第２の太陽電池素子３ｂを複数配列してなる第２の太陽電池ストリング３’ｂと、を備えた太陽電池モジュールＸにおいては、第１の太陽電池ストリングの３’ａ一端に位置する第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池ストリング３’ｂの一端に位置する第２の太陽電池素子３ｂとを電気的に接続している接続導体７に絶縁手段８を設ければ、１つの太陽電池ストリングス分の出力を無くすことができるため、効率良く太陽電池モジュールによる感電等を低減することができる。なお、本実施形態では、接続導体７にのみ絶縁手段８を設けているが、太陽電池ストリング内の太陽電池素子同士を接続する接続導体６に絶縁手段８を設けてもよい。
【００２０】
次に、絶縁手段８の具体的な構造の一例について説明する。図３に示す実施形態において、接続導体７は、第１の太陽電池素子３ａ（図示なし）と電気的に接続された第１接続導体７ａと、第２の太陽電池素子３ｂ（図示なし）と電気的に接続された第２接続導体７ｂと、を有している。そして、図３（ａ）に示すように、接続導体７ａと接続導体７ｂとは、半田等により形成された接合部７’でもって電気的に接続されている。そして、本実施形態において、絶縁手段８は、第２接続導体７ｂの一端を非受光面側充填材４および裏面保護材５を挿通して、裏面保護材５よりも外側に導出する態様を成している。換言すれば、第２接続導体７ｂの一端が裏面保護材５の表面に引き出された状態になっている。そして、本実施形態の絶縁手段８では、図３（ｂ）に示すように、例えば、接続導体７ｂを引っ張ることにより、接合部７’を引き剥がし、第１接続導体７ａと第２接続導体７ｂとの電気的な接続を切断することによって、第１の太陽電池素子３ａと第２の太陽電池素子３ｂとを絶縁することができる。また、第２接続導体７ｂの裏面保護材５の表面に引き出された端部を保護すべく、シール等の保護材を前記端部上に配置してもよい。なお、本実施形態では、第２接続導体７ｂの端部を外部に導出した態様であるが、第１接続導体７ａを外部に導出する態様であってもよい。また、接合部７’を容易に切断可能であれば、他の形態であってもよい。
【００２１】
例えば、図４に示すような回路構造を有する太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュール中に６個の太陽電池ストリングが直列接続されており、その性能が公称最大出力１８０Ｗ、公称最大動作電圧２３．８Ｖ、公称最大動作電流７．５７Ａであるときに、絶縁手段８を用いて隣り合う太陽電池ストリング同士の回路を遮断して、太陽電池モジュール中の回路を３分割することで、１つの回路の出力を公称最大出力６０Ｗ、公称最大動作電圧７．９３Ｖ、公称最大動作電流７．５７Ａまで低減でき、廃棄時の安全度が向上する。
【００２２】
以下に、本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態について説明する。
【００２３】
絶縁手段８は、図５に示すように、第１接続導体７ａと第２接続導体７ｂとを接続もしくは絶縁することができるコネクタ部材で構成してもよい。このようなコネクタ部材は、例えば、一対の端子を有してなり、該端子がそれぞれ第１または第２接続導体と電気的に接続されている。コネクタ部材は、太陽電池モジュールを使用している際、第１接続導体７ａと第２接続導体７ｂとを電気的に接続している。そして、例えば、太陽電池モジュールを廃棄する際には、コネクタ部材のコネクタ接続をはずすことによって、第１及び第２接続導体に接続された太陽電池素子同士を絶縁することができる。このようなコネクタ部材によれば、第１及び第２接続導体の接続及び絶縁を着脱可能の構造によって実現されており、複数回の回路の切断・接続が可能であることから、設置場所が何度も変わる場合に、太陽電池モジュールの輸送中の安全対策に有効である。また、安全対策以外に、太陽電池ストリング毎の発電量の検査にも用いることができる。
【００２４】
また、具体的なコネクタ部材としては、例えば、図５に示すような電線端子などを用いることができる。電線端子は、ぎぼし型おす端子８ａに、ぎぼし型めす端子８ｂを接続し、周囲をビニール等の絶縁性を有する樹脂材で作製された絶縁スリーブ８ｃで覆われている。ぎぼし型おす端子８ａと、ぎぼし型めす端子８ｂは、銅、りん青銅、冷間圧延鋼などよりなり、何度も抜き差しして互いを電気的に接続もしくは非接続の状態とすることができる。
【００２５】
また、絶縁手段８は、図６に示すように、接続導体７の一部に巻きつけたワイヤー８ｄと、裏面側保護材５の外側にワイヤー８ｄを引っ張り易くするタグ８ｅを配置した構成でもよい。このような絶縁手段８では、ワイヤー８ｄを引っ張ることにより、ワイヤー８ｄが巻きつけられた接続導体７の一部にせん断応力が生じ、この部位で接続導体７を切断でき、第１及び第２接続導体に接続された太陽電池素子同士を絶縁することができる。このようなワイヤー８ｄは、例えば、電気が導通する芯線と該芯線を被覆する被覆部材とから構成されている。芯線としては、例えば、ステンレス鋼やピアノ線材を用いることができる。また、被覆部材は、絶縁性を有するものであり、例えば、架橋ポリエチレンや架橋ポリウレタン、ポリ塩化ビニルなどを用いることができる。また、タグ８ｅはワイヤー８ｄを引張り易くするものであれば、どのような形状であっても良いが、例えばリング形状のＡＢＳ樹脂や変性ＰＰＥ樹脂などを用いると良い。このような形態によれば、太陽電池モジュールの外部に、帯電部が導出されていないため、漏電などのおそれを低減して、信頼性を向上することができる。
【００２６】
また、絶縁手段８は、図７に示すように、接続導体７の一部に設けたヒューズ８ｆで構成されていてもよい。このようなヒューズ８ｆとしては、例えば、電流ヒューズまたは温度ヒューズを用いることができる。電流ヒューズは、太陽電池モジュールの通常時に流れる電流よりも大きな電流が流れた際、接続導体７の回路を遮断する機能を有している。すなわち、電流ヒューズは、通常の太陽電池モジュールの使用時に回路を遮断するものでない。
【００２７】
この電流ヒューズを用いた絶縁手段８を作用させるには、例えば、太陽電池モジュールにバッテリーを接続し、大電流を流すことで溶断し、接続導体７で構成された回路を電気的に遮断することができる。また、温度ヒューズは、所定の温度を超えると、溶断する。そのため、この温度ヒューズを用いた絶縁手段８は、接続導体７で構成された回路を遮断したい場合に、例えば、ドライヤー等の熱風を温度ヒューズに当てて加熱することによって、溶断することができる。以上のようなヒューズ８ｆを用いた絶縁手段８によれば、絶縁手段８で回路を遮断後も、太陽電池モジュールの封止状態が維持されるため、感電等のおそれをより低減することができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態では、接続導体７に絶縁手段８を設ける例を用いて示したが、接続導体６に絶縁手段を設けてもよい。また、絶縁手段８の位置は太陽電池ストリング３’間を直列接続する接続導体に限られるものではなく、例えば太陽電池ストリング３’間を並列接続する接続導体に設けられてもよい。さらに、絶縁手段８の位置は、接続導体に限られるものではなく、例えば端子ボックス９内で太陽電池ストリング３’間を接続する銅板などに配置されてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
Ｘ：太陽電池モジュール
１：透光性基板
２：受光面側充填材
３：太陽電池素子
３ａ：第１の太陽電池素子
３ｂ：第２の太陽電池素子
３’： 太陽電池ストリング
３’ａ：第１の太陽電池ストリング
３’ｂ：第２の太陽電池ストリング
３’’：太陽電池マトリクス
４：非受光面側充填材
５：裏面保護材
６：接続導体
７：接続導体
８：絶縁手段
８ａ：ぎぼし型おす端子
８ｂ：ぎぼし型めす端子
８ｃ：絶縁スリーブ
８ｄ：ワイヤー
８ｅ：タグ
８ｆ：ヒューズ
９：端子ボックス
【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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