(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール内部の熱伝導性を向上させ、発電中の温度上昇を抑えて発電効率の低下を防ぐとともに、ホットスポットが発生したときでも放熱性の良い太陽電池電池モジュールを提供する。【解決手段】透光性基板と受光面側充填材と太陽電池素子と裏面側充填材と裏面シートとを重ねるように順次配設して成る太陽電池モジュールであって、前記裏面側充填材に熱伝導率を大きくするための粒子を含有したことを特徴とする太陽電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と受光面側充填材と太陽電池素子と裏面側充填材と裏面シートとを重ねるように順次配設して成る太陽電池モジュールであって、前記裏面側充填材に熱伝導率を大きくするための粒子を含有したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記熱伝導率を大きくするための粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に放熱性を向上させた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合に、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続して透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
屋外に設置された太陽電池モジュールでは、その発電時には外気温２０℃でも太陽電池モジュールの温度は太陽電池素子の動作に伴って生じる熱などによって４０〜５０℃程度まで上昇する。このように太陽電池モジュールの温度が上昇すると太陽電池素子の温度特性から発電効率が低下する。
【０００４】
さらに、発電中の太陽電池モジュールの複数の太陽電池素子のなかのある１つの太陽電池素子が何かの影になって発電が不十分になった場合、この太陽電池素子は抵抗となる。このときこの太陽電池素子の両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生する。すなわち、太陽電池素子に逆方向のバイアス電圧がかかることとなり、この素子は発熱するようになる。このような状況をホットスポットと呼んでいる。このホットスポットの現象が発生して太陽電池素子の温度が上昇し続けると、最悪の場合にはこの太陽電池素子は破壊し、以後この太陽電池モジュールから所定の電気出力を得られなくなる。
【０００５】
上述のような太陽電池モジュールの温度上昇やホットスポットが発生したときに太陽電池モジュールを冷却するために、太陽電池モジュールの裏面側に表面が凹凸状の熱放射率の高いフィルムを設けることや太陽電池モジュールの周囲に配設されるモジュール枠に通風口を設けることが考案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１８１３３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように太陽電池モジュールの裏面側に表面が凹凸状の熱放射率の高いフィルムを設ける方法では、ＥＶＡなどの充填材の熱伝導が悪いために、太陽電池モジュール内部に熱がこもり、その温度が上昇しやすくなって放熱効果は不十分である。
【０００９】
また、太陽電池モジュールの周囲に配設されるモジュール枠に通風口を設けるものでは、太陽電池モジュールの強度に影響が出ることが考えられ、さらに無風状態ではその効果が不十分になることが考えられる。
【００１０】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は太陽電池モジュール内部の熱伝導性を向上させ、光発電時の太陽電池モジュールの温度上昇を抑えることによってその発電効率の低下を防ぐと共に、ホットスポットが発生したときに太陽電池素子の温度上昇を抑制して太陽電池素子の破壊を防ぐことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池モジュールは、透光性基板と受光面側充填材と太陽電池素子と裏面側充填材と裏面シートとを重ねるように順次配設して成る太陽電池モジュールであって、前記裏面側充填材に熱伝導率を大きくするための粒子を含有したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の太陽電池モジュールは、前記熱伝導率を大きくするための粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の太陽電池モジュールによれば、上記構成のように、透光性基板と受光面側充填材と太陽電池素子と裏面側充填材と裏面シートとを重ねるように順次配設して成る太陽電池モジュールであって、前記裏面側充填材に熱伝導率を大きくするための粒子を含有したことで、太陽電池素子と裏面側充填材との間に熱を逃がすための放熱材などを設けなくても、極めて簡単な構造を有する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子から発生した熱を熱伝導性を高めた裏面側充填材によって速やかに裏面シートを通じて外部に発散させ、光発電時の太陽電池モジュールの温度上昇を抑えることによってその発電効率の低下を防ぐと共に、ホットスポットが発生したときに太陽電池素子の温度上昇を抑制して太陽電池素子の破壊を防ぐ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールを図面により詳述する。
【００１５】
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【００１６】
図１に示す太陽電池モジュール１０において、１は透光性基板、２は受光面側充填材、３は太陽電池素子、４は裏面側充填材、５は裏面シート、６は接続用配線を示す。
【００１７】
透光性基板１は、厚さ３〜５ｍｍ程度の強化ガラスが多く使用される。受光面側充填材２は、透明なエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）のほかポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とするものが多く用いられる。太陽電池素子３は厚み０．３ｍｍ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り、概略の大きさは例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ１５０ｍｍ角程度ものが多い。太陽電池モジュールを作製するときにはこの太陽電池素子３の電極にはんだメッキなど施した幅１〜７ｍｍ程度の銅箔などの接続用配線材６をはんだ付けなどで接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生するようにこの接続用配線材６で太陽電池素子３を直並列にはんだ付けなどで接続する。
【００１８】
裏面側充填材４はエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分としている。これにおいて、例えばＥＶＡの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍＫと低いため、これに熱伝導を向上させるためにその内部に熱伝導率のよい金属（例えば熱伝導率２０３Ｗ／ｍＫのアルミニウムなど）やセラミックの粒子を含くませる。さらにこの裏面側充填材４は、太陽電池モジュールの絶縁性や耐電圧性能を考慮すると絶縁性であることが望ましいので、裏面側充填材４に充填する熱伝導を向上させるための粒子としてはアルミナ（熱伝導率２１Ｗ／ｍＫ）やジルコニア（熱伝導率２．５Ｗ／ｍＫ）などを好適に用いることができる。
【００１９】
この裏面側充填材４の作製方法は、例えばＥＶＡをシート状にする前の段階で直径０．０１〜０．１ｍｍ程度のアルミナまたはジルコニアの粒子をＥＶＡとの重量比でＥＶＡ１に対して０．５〜２程度に混練することで可能となる。
【００２０】
このように裏面側充填材４にアルミナまたはジルコニアの粒子を含ませることにより、ＥＶＡ等の持つ接着性や充填性を失うことなく、その熱伝導率を向上させることが可能となり、太陽電池素子の動作に伴って生じる熱などを裏面側充填材４で溜めることなく速やかに太陽電池モジュールの裏面側に伝えることができ、これによって太陽電池素子３の温度の上昇を抑え、太陽電池モジュールの発電効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２１】
さらに、上述のホットスポット現象が発生したときにおいても、太陽電池素子３の局部的な温度上昇を抑えて太陽電池素子３の破壊を防ぐことができる。
【００２２】
裏面材６には湿度を通さないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【００２３】
本発明に係る太陽電池モジュールの作製は次のように行われる。
【００２４】
透光性基板１、受光面側充填材２、太陽電池素子３、裏面側充填材４、裏面シート５を図１のように順次積層して重畳し、ラミネーターと呼ばれる装置を用いて減圧下で加熱しながら押圧して気泡を追い出しながら受光面側充填材２と裏面側充填材４を架橋させて一体化して太陽電池パネルを作製する。
【００２５】
次に、この一体化した太陽電池パネルの４辺にモジュール枠（図示せず）を取り付ける。このモジュール枠は太陽電池モジュールに必要な強度やコストを考慮して通常アルミニウムを押し出し成形して作られ、その表面にアルマイト処理やクリヤ塗装が施されることが多い。
【００２６】
さらに、この太陽電池パネルの裏面側に太陽電池素子を外部回路に接続するための端子ボックス（図示ぜず）を接着剤で取り付けて太陽電池モジュールが完成する。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、透光性基板と受光面側充填材と太陽電池素子と裏面側充填材と裏面シートとを重ねるように順次配設して成る太陽電池モジュールであって、前記裏面側充填材に熱伝導率を大きくするための粒子を含有することにより、太陽電池素子と裏面側充填材との間に熱を逃がすための放熱材などを設けなくても、極めて簡単な構造を有する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子で発生した熱を速やかに太陽電池モジュール裏面側に伝えて裏面側から放熱させることが可能となり、温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぐことができる。また、ホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができる。さらに、太陽電池モジュールの受光面側は光の吸収などで裏面側に比べて温度上昇が起こり易いが、本発明では裏面側から放熱させることによって受光面側に何ら影響を及ぼすことなく、効率よく均一に太陽電池モジュールの温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【符号の説明】
１・・・透光性基板
２・・・受光面側充填材
３・・・太陽電池素子
４・・・裏面側充填材
５・・・裏面シート
６・・・接続用配線材
【図１】
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