(57)【要約】【課題】太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部のハンダ付けを確実なものとすることによって信頼性を向上させ、耐久性に優れかつ安価な太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールであって、上記端子ボックス内の配線材１４とターミナル部１２とに切込み部１３、１５を設け、この切込み部１３、１５同志を嵌め合わせてハンダ付けする。【選択図】  図１
2004221212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部とに切込み部を設け、この切込み部同志を嵌め合わせてハンダ付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部とのいずれか一方に切込み部を設け、この切込み部に前記ターミナル部もしくは配線材を挿入してハンダ付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部との先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部同志を嵌め合わせてハンダ付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部のいずれか一方の先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部に前記端子ボックス内のターミナル部もしくは前記配線材の先端部を挿入してハンダ付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部との先端部近傍に凹部を設け、この凹部を重ね合わせてハンダ付けし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】
【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、特に太陽電池素子に接続された配線材と外部回路との接続するするための端子ボックスを設け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、雨などからこれを保護する必要があるため、太陽電池素子を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】
この太陽電池モジュールでは太陽電池素子の１枚では電気出力が小さいため、通常複数の太陽電池素子を直並列に接続して太陽電池モジュールから実用的な所定の電気出力が発生するようにしている。
【０００４】
図５は従来の太陽電池モジュールの構造を示す図である。図５において、１は透光性基板、２は充填材、３は太陽電池素子、４は裏面材、５は接続タブ、６は太陽電池素子と端子ボックスの間の配線材、７は端子ボックスである。
【０００５】
透光性基板１は、厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラス等が多く使用される。
【０００６】
充填材２は上述のように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。
【０００７】
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成り、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角である。
【０００８】
裏面材４は水分を透過し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。
【０００９】
接続タブ５は太陽電池素子３同志を電気的に接続するもので、通常厚さ０．１ミリ程度、幅２ｍｍ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て用いる。
【００１０】
配線材６は太陽電池素子３の電気出力を端子ボックス７のターミナル部に伝えるもので、充填材２と裏面材６の所定の位置に切り込みを入れて、この切り込みから外部に導出する。また、配線材６は通常厚さ０．１ミリ程度、幅６ｍｍの銅箔にその全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いる。
【００１１】
太陽電池モジュールの製造工程では、透光性基板１、充填材２、太陽電池素子３、裏面材４、接続タブ５、太陽電池素子３と端子ボックス７の間の配線材６を重畳したものをラミネーターと呼ばれる装置で全体を加熱しながら押圧して一体化する。その後、アルミニウムなどで作られたモジュール枠（不図示）をはめ込んで接着材で固定して最後に端子ボックス７を接着剤で裏面材４に固定する。
【００１２】
端子ボックス７は、太陽電池素子に接続された配線材６と外部回路とを接続するものであり、紫外線などに対する耐候性を考慮して変性ＰＰＥ樹脂などを用いて黒色につくられ、概略の大きさは一般的な電気出力１６０Ｗ程度の太陽電池モジュールでは１００×６０×１５ｍｍ程度のものが多い。
【００１３】
図６は端子ボックス７の内部構造の一例を示す図である。図６において、６は太陽電池素子に接続された配線材、８はターミナル部、９はバイパスダイオード、１０は外部回路接続用ケーブル、１１は太陽電池素子に接続された配線材を外部に引き出すために裏面材に設けられた切り込みを示す。
【００１４】
ターミナル部８は太陽電池素子３からの電気出力のプラス側、マイナス側が各１本づつあり、さらにバイパスダイオードを取り付けるための中間出力が通常１〜３本程度あるため、全部で３〜５本程度端子ボックスの内部に設置される。
【００１５】
また、ターミナル部８は幅×長さ×厚みが１０×３０×１ｍｍ程度の銅板で作られており、その表面はハンダメッキされている。このターミナル部８は端子ボックス７内の所定の位置にはめ込まれて固定されている。
【００１６】
バイパスダイオード９は、太陽電池モジュール内の太陽電池素子の一部が影になったりして他の太陽電池素子に比べて発電不十分になったときに、この太陽電池素子に電圧が集中して発熱して破壊されることを防ぐためのものである。
【００１７】
外部回路接続用ケーブル１０は太陽電池モジュールの電気出力を外部回路につなぐためのものであり、通常１つの太陽電池モジュールについてプラス側とマイナス側の２本設けられる。この外部回路接続用ケーブル１０の一端はターミナル部８に丸形圧着端子によりビスで固定されており、他端には外部回路と接続し易いようにコネクターが接続されていることが多い。
【００１８】
太陽電池素子に接続された配線材６はハンダ付けによりターミナル部８に接続される（例えば特許文献１参照）。
【００１９】
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。
【００２０】
【特許文献１】
特開２００１−２８４６２４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子に接続された配線材６をターミナル部８にハンダ付けにより取り付けるときに、作業者がピンセットなどで配線材６をターミナル部８に押さえ付けながらハンダコテをあて、両者の表面のハンダを融かして接続している。しかし、ハンダを融かした後に、押さえ付けていたピンセットなどをはずすタイミングが早いとハンダが完全に固まっておらず、配線材６が上方向に反ってターミナル部８から浮き上がった状態でハンダが固まってしまうことがあった。
【００２２】
このように浮き上がった状態で配線材６とターミナル部８とが接続されると、太陽電池モジュールの１０年以上に及ぶ長期間の継続使用において、外部応力や温度変化による膨張、収縮の応力、またハンダ部分のわずかな酸化や腐食などによって接続部の抵抗が極端に大きくなったり、接続がはずれて断線したりし、信頼性は極めて低いものとなってしまう。
【００２３】
このため、実際の太陽電池モジュールの製造工程では上述のようなハンダ付け不良の発生の有無を検査するための工程が必要になり、このための新たな設備や工数がかかり、太陽電池モジュールのコストが上昇する原因になるという問題があった。
【００２４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部のハンダ付けを確実なものとすることによって信頼性を向上させ、耐久性に優れかつ安価な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部とに切込み部を設け、この切込み部同志を嵌め合わせてハンダ付けしたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部とのいずれか一方に切込み部を設け、この切込み部に前記ターミナル部もしくは配線材を挿入してハンダ付けしたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部との先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部同志を嵌め合わせてハンダ付けしたことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項４に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部のいずれか一方の先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部に前記端子ボックス内のターミナル部もしくは前記配線材の先端部を挿入してハンダ付けしたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項５に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板と裏面材との間に太陽電池素子を配置して充填材で封入し、この太陽電池素子に接続された配線材と外部回路とを接続するためのターミナル部を有する端子ボックスを設けた太陽電池モジュールにおいて、前記端子ボックス内の配線材とターミナル部との先端部近傍に凹部を設け、この凹部を重ね合わせてハンダ付けしたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
本発明に係る太陽電池モジュールにおいても、全体の構成は図５と図６に示す従来の太陽電池モジュールの構成とほぼ同じである。すなわち、接続タブ５で電気的に接続した複数の太陽電池素子３を透光性基板１と裏面材４との間に配置して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）などを主成分とする充填材で封入する。また、裏面材４には太陽電池素子３の出力を取り出すための端子ボックス７が取り付けられている。この端子ボックス７内には、太陽電池素子に接続された配線材６を外部回路１０に接続するためのターミナル部８が設けられている。
【００３１】
図１は請求項１に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内のターミナル部と太陽電池素子に接続された配線材の一例を示す図である。図１において、１２は端子ボックス内に配置されたターミナル部、１３はターミナル部に設けられた切込み部、１４は太陽電池素子に接続された配線材、１５はその配線材に設けられた切込み部を示す。
【００３２】
図１におけるターミナル部１２は図６の符号８に相当する部分であり、幅×長さ×厚みが１０×３０×１ｍｍ程度の銅板で作られており、その表面にハンダメッキされており、端子ボックス内の所定の位置にはめ込まれて固定されている。また、ターミナル部１２の太陽電池素子に接続された配線材１４とつながる側の端部から１０〜２０ｍｍ程度のところに幅１〜３ｍｍ程度、長さ４〜７ｍｍ程度の切込み部１３を設けておく。
【００３３】
図１における太陽電池素子に接続された配線材１４は図６の符号６に相当する部分であり、上述のように太陽電池素子からの電気出力を端子ボックス７まで取り出すもので、図５に示す充填材２と裏面材４の所定の位置に切り込みを入れて、この切り込みから外部に導出する。また、配線材１４は厚さ０．１ミリ程度、幅６ｍｍの銅箔の表面をハンダコートしたものを用いる。配線材１４にはターミナル部１２とつながる側の端部から５〜２０ｍｍ程度のところに幅１〜３ｍｍ程度、長さ３〜４ｍｍ程度の切込み部１３を設けておく。
【００３４】
このようなターミナル部１２と太陽電池素子に接続された配線材１４の接続は次のような手順で行う。まず、ターミナル部１２に設けられた切込み部１３と配線材１４に設けられた切込み部１５を配線材１４の端部がターミナル部１２の下になるように嵌め込んでターミナル部１２と配線材１４を重ね合わせる。次に、ターミナル部１２の上になった配線材１４の部分をピンセット等で押さえつけながら適温に昇温したハンダコテをあてて配線材１４とその下にあるターミナル部１２の両者の表面のハンダを融かして接続する。その後、ハンダが再度固まるのを待ってピンセット等の押さえをはずす。
【００３５】
ターミナル部１２と配線材１４の切込み部１３、１５の位置とその幅や長さは、それぞれ型式の太陽電池モジュールに使用されているターミナル部１２の幅や長さ、あるいは配線材１４の幅や長さを考慮して決定すればよい。
【００３６】
また、ターミナル部１２の切込み部１３と配線材１４の切込み部１５はそのいずれか一方のみを設け、切り込みのない他方に嵌め込んで同じようにハンダ付けすることも可能である。
【００３７】
図２は請求項３に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内のターミナル部と太陽電池素子に接続された配線材を示す断面図である。図２において、１２は端子ボックス内に配置されたターミナル部、１４は太陽電池素子に接続された配線材を示す。
【００３８】
図２に示すように、端子ボックス内のターミナル部１２と配線材１４の両方の先端部を折り曲げた折り曲げ部１２ａ、１４ａを設け、この折り曲げ部１２ａ、１４ａを互いに他方に嵌め込んでハンダ付けしてもよい。
【００３９】
図３は請求項４に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内のターミナル部と太陽電池素子に接続された配線材を示す断面図である。図３において、１２は端子ボックス内に配置されたターミナル部、１４は太陽電池素子に接続された配線材を示す。
【００４０】
図３に示すように、配線材１４の先端部を２回折り曲げた折り曲げ部１４ｂを設け、この折り曲げ部１４ｂにターミナル部１２の先端部を挿入してハンダ付けすることも可能である。
【００４１】
図４は請求項５に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内のターミナル部と太陽電池素子に接続された配線材の別の例を示す断面図である。図４において、１２は端子ボックス内に配置されたターミナル部、１４は太陽電池素子に接続された配線材を示す。
【００４２】
図４に示すように、ターミナル部１２と配線材１４の両者に凹部１２ｃ、１４ｃを設け、配線材１４の凹部１４ｃと端子ボックス内のターミナル部１２の凹部１２ｃを嵌め合わせてハンダ付けしてもよい。
【００４３】
上記のように、ターミナル部１２と配線材１４を単純に接触させるだけでなく何らかの形で系止させてハンダ付けすると、ハンダ付け作業が容易且つ確実にできるとともに、ターミナル部と配線材とはハンダによる接続のみでなく、機構的な接続も達成できることから、長年の使用によってもこの接続部分が剥がれたりすることを極力防止できる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に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その裏面に端子ボックスを配置し、端子ボックス内部のターミナル部と太陽電池素子に接続された配線材を電気的に接続した太陽電池モジュールであれば適用される。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る太陽電池モージュルによれば、端子ボックス内の前記端子ボックス内の配線材とターミナル部とに切込み部を設け、この切込み部同志を嵌め合わせてハンダ付けすることから、ターミナル部と配線材の両者の表面のハンダを融かして接続した後にピンセット等の押さえをはずすタイミングが早くなっても、配線材はその切込み部によってターミナル部と係止しているために上方向に反ることはなく、両者のハンダ付けの不完全なものが発生することがなくなった。太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部のハンダ付けを確実にできることにより、信頼性を向上し、耐久性の優れた太陽電池モジュールを提供できる。
【００４６】
また、請求項２に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部とのいずれか一方に切込み部を設け、この切込み部にターミナル部もしくは配線材を挿入してハンダ付けすることから、簡易且つ単純な構造でハンダ付けの確実性と耐久性を得ることができる。
【００４７】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部との先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部同志を嵌め合わせてハンダ付けすることから、ターミナル部と配線材の両者の表面のハンダを融かして接続した後にピンセット等の押さえをはずすタイミングが早くなっても、配線材はその切込み部によってターミナル部と係止しているために上方向に反ることはなく、両者のハンダ付けの不完全なものが発生することがなくなった。太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部のハンダ付けを確実にできることにより、信頼性を向上し、耐久性の優れた太陽電池モジュールを提供できる。
【００４８】
また、請求項４に係る太陽電池モジュールでは、太陽電池素子に接続された配線材もしくは端子ボックス内のターミナル部のいずれか一方の先端部に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部に端子ボックス内のターミナル部もしくは配線材の先端部を挿入してハンダ付けすることから、簡易且つ単純な構造でハンダ付けの確実性と耐久性を得ることができる。
【００４９】
さらに、請求項５に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部との先端部近傍に凹部を設け、この凹部を重ね合わせてハンダ付けすることから、ターミナル部と配線材の両者の表面のハンダを融かして接続した後にピンセット等の押さえをはずすタイミングが早くなっても、配線材はその切込み部によってターミナル部と係止しているために上方向に反ることはなく、両者のハンダ付けの不完全なものが発生することがなくなった。太陽電池素子に接続された配線材と端子ボックス内のターミナル部のハンダ付けを確実にできることにより、信頼性を向上し、耐久性の優れた太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内の接続状態を示す図である。
【図２】請求項３に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内の他の接続状態を示す図である。
【図３】請求項４に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内の他の接続状態を示す図である。
【図４】請求項５に係る太陽電池モジュールの端子ボックス内の他の接続状態を示す図である。
【図５】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールの端子ボックス内の接続状態を示す図である。
【符号の説明】
３：太陽電池素子、７：端子ボックス、８：ターミナル部、１２：ターミナル部、１３：ターミナル部の切込み部、１４：配線材、１５：配線材の切込み部
【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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