(57)【要約】【課題】樹脂基材からなる太陽電池モジュールであっても、温度変化による樹脂基材の膨張収縮に起因するインターコネクタの疲労破断が発生しない太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池セルの電極間を結ぶインターコネクタにばね構成用金属材料を用いることにより、熱による樹脂基板の膨張収縮によって発生するインターコネクタの破断を防ぐことができ、また、さらにインターコネクタに膨張収縮を緩衝する緩衝形状を設けることにより、さらに効果的にインターコネクタの破断を防ぐことができる。また、金属、樹脂、ガラス繊維等の線状構造物を樹脂製基板に封入するか、または前記線状構造物を板状基材と太陽電池セルとの間に設けることにより、樹脂基材の膨張収縮を低減することができ、インターコネクタの疲労破断を防ぐことができる。【選択図】      図１
2004259831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタは、ばね構成用金属材料から成ることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
ばね構成用金属材料は、ベリリウム銅、チタン銅、りん青銅、洋白、真鍮の群の中から選ばれる一つであ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】
インターコネクタは、表面に錫めっきまたは半田めっきが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
インターコネクタは、熱による膨張収縮を緩衝するための緩衝形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
熱による膨張収縮を緩衝するための緩衝形状は、交互曲げ形状、鋸歯形状、波打ち形状、の群の中から選ばれる一つ、または、二つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、背面板と前面板の少なくとも一方に、金属線、樹脂線、ガラス繊維線の群から選ばれる少なくとも１つの線状構成物が、入射光を遮らない程度に封入されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項７】
樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、背面板と太陽電池セルとの間、または、前面板と太陽電池セルとの間の少なくとも一方に、金属線、樹脂線、ガラス繊維線の群から選ばれる少なくとも１つの線状構成物が、入射光を遮らない程度に狭持されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
線状構成物は、メッシュ状物であることを特徴とする請求項６または７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
背面板は不透明樹脂板であり、前面板は透明樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
背面板は不透明樹脂板であり、前面板は透明樹脂板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
背面板と前面板は、共に透明樹脂板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
太陽電池セルは、両面受光型太陽電池セルであることを特徴とする請求項１１に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、樹脂材料によって太陽電池セルが挟持された太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールは、太陽光を受けて発電する太陽電池セルを、ＥＶＡやシリコーン等の封止材を用いて板状基材に挟持させる構造になっている。一般のモジュールでは、セル１個体では起電力が不足するため、単独のセルから構成されることは少なく、複数の太陽電池セルが直列または直並列に接続されて構成される。すなわち、太陽電池セルには上面に表面電極、裏面に裏面電極があり、直列接続をさせたい一連のセル群中で、隣り合うセルの表面電極と裏面電極とが、インターコネクタといわれる導電材料で接続されている。これらの接続された太陽電池セルはインターコネクタとともに、封止材を用いて板状の基材に挟持されている。板状の基材には、ガラスや樹脂板、樹脂フィルム、金属等が用いられる。
【０００３】
ガラスや金属を基材に用いたモジュールは、重量が大きくなり、モジュールを支える架台なども頑強なものとする必要があるためコストがかかり、施工性も悪い。また、ガラスの場合は割れ易く、施工のときに注意が必要であり、施工後も何らかの衝撃が加わった際に、割れてモジュールの機能を果たさなくなるばかりでなく、飛散して周囲の危険となる可能性もある。金属板を用いた場合は、飛散の可能性も無いが、重量が非常に大きくなるため、運搬性が悪く、また、重量のために施工できる場所も限られてしまう。そこで、軽量で安全な樹脂製のモジュールが望まれてきた。
【０００４】
板状基材に樹脂材料を用いた太陽電池モジュールは、ガラスや金属に比べて軽量であり、またガラスのように割れて飛散することもないため好ましいが、セル間を結ぶインターコネクタが使用している間に破断する現象が以前より発生していた。これは、基材である樹脂と金属製のインターコネクタとの熱膨張率の差が大きいために起こるものであり、昼夜の気温差や季節の気温差等による基材樹脂の収縮膨張にインターコネクタが追随することができず、その収縮膨張の繰り返しでインターコネクタが疲労し、破断してしまうのである。その解決方法として、従来では銅箔上に半田めっきを施したリボン状の導線を用いていたが、例えばリボン状のインターコネクターのセル間に膨張収縮を緩衝する形状を設けたり、インターコネクタの材料として細い導線を撚り合わせたものや編みこんだものを用いることにより、膨張収縮に対応する方法が提案されてきた。（例えば特許文献１および２）
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７７１１７公報
【特許文献２】
特開２００１−３５２０８９公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撚り合せ線や編線は、従来の半田めっき導線と比べ非常に高価であり、また、導線に厚みがあるため配線作業が複雑になるという問題があった。また、リボン状のインターコネクタに緩衝形状を設ける方法では、数回の収縮膨張に対しては対応できるものの、一日の気温変動や季節による変動など長期にわたる繰り返しの収縮膨張で、形状加工部から金属疲労による破断が生じることがあることがわかった。
【０００７】
そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池セルを狭持する基材として樹脂製のものを使用しても、長期間セル間を結ぶインターコネクタが疲労破断しない太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、セル電極間を結ぶインターコネクタにばね構成用金属材料を用いるか、金属、樹脂、ガラス繊維等の線状構造物が封入された樹脂製板状基材を用いるか、または前記線状構造物を板状基材と太陽電池セルとの間に設けることにより、インターコネクタの疲労破断を防ぐことができることを知得し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち、樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタは、ばね構成用金属材料から成ることを特徴とするものである。
【００１０】
ばね構成材料は、通常の金属よりも弾性に富むため、圧縮や伸張などの外力による変化に比較的強い。この性質に着眼しインターコネクタ材料として利用することによって、基材の樹脂の収縮や膨張といった変化にも対応し、疲労による破断を防ぐことができる。
【００１１】
また、ばね構成用金属材料は、ベリリウム銅、チタン銅、りん青銅、洋白、真鍮の群の中から選ばれる一つであることを特徴とするものである。
【００１２】
当然のことながら、インターコネクタとしては導電性の優れているものが好ましく、銅を含んだ合金が好適である。銅を含んだ合金で、ばね特性が優れているものとしては、例えば、ベリリウム銅、チタン銅、りん青銅、洋白、真鍮などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
また、インターコネクタは、表面に錫めっきまたは半田めっきが施されていることを特徴とするものである。
【００１４】
表面電極または裏面電極とインターコネクタを物理的に、かつ、電気的に接続する必要がある。一般的には、錫や半田を熱で溶融して電極とインターコネクタとを結合させる方法が用いられるが、このとき、あらかじめコネクタの表面に錫または半田めっきを施しておくことで、別に錫や半田線を用意する必要もなく、熱を電極とコネクタの接点にかけて両者を接触させるだけで、セル電極とインターコネクタを容易に接続することが出来る。
【００１５】
また、インターコネクタは、熱による膨張収縮を緩衝するための緩衝形状が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
インターコネクタの材質をばね構成材料とすることにより、基材の樹脂の収縮や膨張といった変化にも対応し、疲労による破断を防ぐことができるが、さらにインターコネクタに収縮膨張を緩衝する形状を付与することにより、疲労による破断を防ぐ効果を高めることができる。緩衝形状は、膨張や収縮に追随することを目的としているので、例えば、曲げや折り曲げを組み合わせて、コネクタに伸縮の余地を設けるとよい。
【００１７】
また、熱による膨張収縮を緩衝するための緩衝形状は、交互曲げ形状、鋸歯形状、波打ち形状、の群の中から選ばれる一つ、または、二つ以上の組み合わせであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、背面板と前面板の少なくとも一方に、金属線、樹脂線、ガラス繊維線の群から選ばれる少なくとも１つの線状構成物が、入射光を遮らない程度に封入されていることを特徴とするものである。
【００１９】
インターコネクタの破断を防止する策として、インターコネクタ自身を改良する方法のほかに、線膨張の大きい樹脂基材の膨張収縮を抑える方法がある。具体的には、金属や樹脂、ガラスなどで基材樹脂よりも線膨張の小さい材質からなる線状構成物を、樹脂基材が膨張しないように、モジュール中に設ければよい。線状構成物の形状は、特に限定されるものではないが、一本一本が独立した複数の線状物がインターコネクタと平行に配置されていてもよいし、線状構成物がメッシュ状となって配置されていてもよい。前記線状構成物は、板状の樹脂基材中に封入されていると好ましく、樹脂基材が成形される際に、基材内部へ埋設されていれば、樹脂の膨張収縮を良好に抑えることが可能である。また、受光面の基材に線状構成物を設ける場合は、太陽光の入射を妨げない程度の密度で線状構成物を配置する必要がある。メッシュ状のものを用いる場合は、十分に網目を光が通過するメッシュを用いる必要がある。また、背面板等で、基材の透明性を損ないたくない場合も同様である。これらの線状構成物は、前面板と背面板のどちらか一方に設けられていれば、効果を発揮するが、両面に設けられていれば、さらに効果的である。
【００２０】
また、樹脂からなる背面板と樹脂からなる前面板に複数の太陽電池セルが挟持され、隣接する太陽電池セルの電極間がインターコネクタによって接続された太陽電池モジュールにおいて、背面板と太陽電池セルとの間、または、前面板と太陽電池セルとの間の少なくとも一方に、金属線、樹脂線、ガラス繊維線の群から選ばれる少なくとも１つの線状構成物が、入射光を遮らない程度に狭持されていることを特徴とするものである。
【００２１】
前記線状構成物が、太陽電池セルと樹脂基材の間に狭持されていてもよい。太陽電池モジュールを製造する際、封止材を用いて太陽電池セルを樹脂基材により挟みこむ過程で、太陽電池セルと樹脂基材の間に線状構成物を載置して、ラミネート等により一体にモジュールを形成すればよい。線状構成物の形状は、特に限定されるものではないが、一本一本が独立した複数の線状物がインターコネクタと平行に配置されていてもよいし、線状構成物がメッシュ状となって配置されていてもよい。メッシュ状のものを用いる場合は、十分に網目を光が通過するメッシュを用いる必要がある。また、背面板等で、基材の透明性を損ないたくない場合も同様である。これらの線状構成物は、前面板と背面板のどちらか一方に設けられていれば、効果を発揮するが、両面に設けられていれば、さらに効果的である。このようにすることによって、基材の膨張収縮を押えることができ、インターコネクタの破断を防止することができる。
【００２２】
また、背面板は不透明樹脂板であり、前面板は透明樹脂フィルムであることを特徴とするものである。
【００２３】
また、背面板は不透明樹脂板であり、前面板は透明樹脂板であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、背面板と前面板は、共に透明樹脂板であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、太陽電池セルは、両面受光型太陽電池セルであることを特徴とするものである。
【００２６】
両面受光型の太陽電池モジュールは、設置場所をあまり選ばず、効率的な発電が可能である。例えば、両面受光型は垂直面へ取り付けても高い効率を発揮することができ、設置の向きと角度を十分考慮しないと効率的な発電ができない片面受光型と比べ、幅広い構造物や場所に適用可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面と実施例に基づき以下に具体的に説明する。図１は太陽電池モジュールの一部の断面図である。太陽電池セル２は、封止材５を用いて樹脂基材４１と４２の間に狭持されている。また、隣接する太陽電池セルどうしがインターコネクタ３によって、電気的に接続されている。
【００２８】
その接続を説明した図を図２に示す。太陽電池セルの表面電極２１と、隣接する太陽電池セルの裏面電極２２とを、インターコネクタ３で接続している。基材の膨張収縮によるインターコネクタの破断は、主に隣接するセル間部分ａで発生する。
【００２９】
本発明では、インターコネクタ３の材質を、ばね構成用金属材料とすることで、樹脂基材４１、４２や封止材５の熱による膨張収縮にインターコネクタが追随できるようにし、インターコネクタの破断の発生を抑える。インターコネクタの材質としては、ベリリウム銅、チタン銅、りん青銅、洋白、真鍮等が好適である。また、このインターコネクタの表面には、半田メッキまたはすずメッキが施されていると、容易に太陽電池セルの電極２１、２２に接合することができる。
【００３０】
また、インターコネクタのａ部分に、熱による膨張収縮を緩衝するための緩衝形状を形成させると、さらに効果的にインターコネクタの破断を防ぐことができる。緩衝形状の具体例を図３に示す。図３ａは、インターコネクタを交互曲げ形状としている。また、図３ｂでは鋸歯形状、図３ｃでは、波打ち形状としている。これらの緩衝形状が、伸縮を吸収することで、破断を防ぐことができる。
【００３１】
また、図４、図５は、樹脂基材の前面板４１と背面板４２に線状構成物を封入した太陽電池モジュールであり、図６にその断面図を示す。図４は、線材を封入したタイプであり、図５は、メッシュ状の構成物を封入したタイプである。線材を封入するタイプでは、線材の方向は、太陽電池セルを接合するインターコネクタの方向と同一すると良い。線状構成物は、前面板と背面板の両方に設けると効果が高いが、どちらか一方でもよい。また、受光発電面に線状構成物を設ける場合は発電効率が低下しない程度の密度で設ける必要がある。
【００３２】
また、線状構造物を、太陽電池セルと樹脂基材の前面板または／及び背面板の間に狭持させた太陽電池モジュールの断面図を図７に示す。線材を設けたモジュールの概略図は、図４と同様となり、メッシュ状の構成物を設けたモジュールの概略図は、図５と同様となる。太陽電池モジュールを製造する際、封止材を用いて太陽電池セルを樹脂基材により挟みこむ過程で、太陽電池セルと樹脂基材の間に線状構成物を載置して、ラミネート等により一体にモジュールを形成すればよい。
【００３３】
太陽電池モジュールを構成している樹脂基材は、前面板４１と背面板４２とに、フィルム基板、透明樹脂基板、不透明樹脂板等を組み合わすことができる。具体的には、背面板４２に不透明樹脂板を用い、前面板４１透明樹脂フィルムを用いることができる。不透明樹脂板は特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ，フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体から成るものでも良く、または前記樹脂の２種類以上から成るものでもよいし、２種類以上の樹脂板を貼り合わせたものでもよい。また、水酸化アルミニウムや水酸化カルシウム等の無機フィラーや難燃剤等を縫合して、不燃性、難燃性を具備させてもよい。また、発泡剤等を添加して発泡させたものでもよく、さらには可塑剤、安定剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、顔料などが添加されているものでも良い。また、不透明樹脂板には、金属箔が貼り合わされているものでもよい。また、樹脂フィルムは特に限定されるものではなく、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂から成るものでもよい。
【００３４】
また、別の例として、背面板４２に不透明樹脂板を用い、前面板４２には、透明樹脂板を用いることができる。この場合、不透明樹脂板は特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ，フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体でも良く、または前記樹脂の２種類以上から成るものでもよいし、２種類以上の樹脂板を貼り合わせたものでもよい。また、水酸化アルミニウムや水酸化カルシウム等の無機フィラーや難燃剤等を縫合して、不燃性、難燃性を具備させてもよい。また、発泡剤等を添加して発泡させたものでもよく、さらには可塑剤、安定剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、顔料などが添加されているものでも良い。また、不透明樹脂板には、金属箔が貼り合わされているものでもよい。また、透明樹脂板は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルから成るものでもよい。
【００３５】
また、別の例として、前面板４１と背面板４２と共に透明樹脂板を用いることができる。このとき、透明樹脂板は、特に限定されるものではなく、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルから成るものでもよい。
【００３６】
また、本発明で用いられる封止材５は、透光性の接着性合成樹脂を用いることが好ましく、太陽電池セルへの太陽光の入射を妨げることが無く、また太陽電池の形成が容易なものとなり得る。接着性合成樹脂は、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ），透明な変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等の透光性を有するものを用いるよい。
【００３７】
前面板、背面板の両面に透明樹脂板を用いた場合では、太陽電池セルを両面受光型にすることによって、裏表共に、受光して発電できる太陽電池モジュールを提供することができる。
【００３８】
また、これらの太陽電池モジュールの樹脂板の表面に、機能性の塗膜層を形成させてもよく、太陽電池の受光側の表面に光触媒含有層を形成させてもよい。光触媒には二酸化チタンが好適に用いられ、その二酸化チタンはルチル型でもよいが、活性の高さからアナターゼ型のものが好ましく、この二酸化チタンに波長領域が３００〜４００ｎｍ付近の紫外光が照射されると活性化され、強い酸化力が発現し、表面に付着した汚染物質は分解される。また、二酸化チタンの活性によって表面は、対水接触角が０度〜２０度程度の超親水状態となり、汚染物質が付着しても、容易に雨で流されるようになり、長期間にわたり表面を綺麗に保つことができる。
【００３９】
また、機能性の塗膜層は、滑雪氷性被覆層でもよい。滑雪氷性被覆層とは、表面張力が３５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の撥水性で、且つ水滴の滑落角度が４０度以下の滑水性を示す被覆層である。該被覆層を太陽電池の受光面に形成させておけば、雪氷が表面に付着しても速やかに滑落させることができるため、雪氷が付着している時間を極力短くすることができ、発電可能時間を長くすることができると共に、積雪によるモジュールへの荷重を軽減できるため、過荷重によるモジュールの断線やその他の不具合などを防ぐことができる。
【００４０】
【発明の効果】
上述の如く、太陽電池セルの電極間を結ぶインターコネクタにばね構成用金属材料を用いれば、熱による樹脂基板の膨張収縮によって発生するインターコネクタの破断を防ぐことができ、また、さらにインターコネクタに膨張収縮を緩衝する緩衝形状を設けることにより、さらに効果的にインターコネクタの破断を防ぐことができる。
【００４１】
また、金属、樹脂、ガラス繊維等の線状構造物を樹脂製基板に封入するか、または前記線状構造物を板状基材と太陽電池セルとの間に設けることにより、樹脂基材の膨張収縮を低減することができ、インターコネクタの疲労破断を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の一形態を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の一形態を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の一形態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の一形態を示す断面図である。
【符号の説明】
ａ    インターコネクタのセル間部分
１    太陽電池モジュール
２    太陽電池セル
２１  表面電極
２２  裏面電極
３    インターコネクタ
４１  樹脂基材の前面板
４２  樹脂基材の背面板
５    封止材
６    線状構成物
６１  線材
６２  メッシュ状の線状構成物
【図１】
2004259831.tif 000003
【図２】
2004259831.tif 000004
【図３】
2004259831.tif 000005
【図４】
2004259831.tif 000006
【図５】
2004259831.tif 000007
【図６】
2004259831.tif 000008
【図７】
2004259831.tif 000009