(57)【要約】【課題】 バックコンタクト型の太陽電池セルを用いて汎用的に利用できる太陽電池モジュールであって、そのインターコネクタの形状を最適化した太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】 一枚の平板状のインターコネクタで隣接する太陽電池セルの電極を結ぶことにより、接続作業が簡便になり、、発電のロスも小さくすることができる。また、平板状のインターコネクタの形状を、できるだけ太陽電池セル上の電極を覆わないような形状、すなわち、接続点部分が突出しているとともに同じ太陽電池セル上の同型電極接続点の間は、切欠き部分になっていることによって、その切欠き部分にも、Ｐ型電極とＮ型電極とを混在させることができ、発電効率を上げることができる。また、接続点以外はその幅を小さくするようにすることによって、インターコネクタの材料を小さくすることができ、コストの削減にもつながる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルが封止材に封止されるとともに少なくともその一面に保護部材が設けられ、前記太陽電池セルは裏面にＰ型電極とＮ型電極とを有した単結晶シリコン型太陽電池セルであり、隣接する太陽電池セルのＰ型電極とＮ型電極とをインターコネクタを介して直列接続した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルの一辺の側縁に沿ってＰ型電極とインターコネクタとを接続する接続点が複数点設けられるとともにその辺に相対向する辺の側縁に沿ってＮ型電極とインターコネクタとを接続する接続点が複数設けられており、複数の太陽電池セルはＰ型電極接続点とＮ型電極接続点とが隣接するように配置されるとともに前記隣接する太陽電池セルの複数のＰ型電極接続点とＮ型電極接続点接続点とが一枚の平板状のインターコネクタで接続されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
インターコネクタは複数の電極接続点を結ぶことのできる平板状であって、電極接続点を除いて平板状のインターコネクタにより太陽電池セル電極を覆っている部分の少なくとも一部が切り欠かれ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面にＰ型電極とＮ型電極の両電極を持つ単結晶シリコン型太陽電池セルを並設した太陽電池モジュールに関するものある。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系の太陽電池セルには、一般的に単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型などの種類があり、発電効率も上記の順になっている。
【０００３】
アモルファスシリコン型の太陽電池セルは、取り扱いが容易であり形状や大きさも用途に合わせて比較的容易に変更でき、また、表面に電極を設けなくてもよいので外観が良好であるなどのメリットがあるが、発電効率が低く、一般的に結晶シリコン型の太陽電池が広く用いられている。特に単結晶シリコン型太陽電池セルは、取り扱いに注意が必要であるが、発電効率が高く、様々な用途に用いられている。
【０００４】
従来の単結晶太陽電池セルでは、受光面である表面と裏面にそれぞれ異なる極性の電極、すなわちＰ型電極とＮ型電極が設けられている。これらの太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを形成するためには、太陽電池セルを複数並設して直列に接続しなければならないが、その際に表面の電極と隣接するセルの裏面の電極とをインターコネクタで接合する必要がある。従来型の太陽電池セルの概略図を図７に、その接合の概略を示した断面図を図８に示す。表面電極２３と裏面電極２４は、それぞれ表面２１と裏面２２の全体に設けられており、これらにインターコネクタをはんだ付けしている。電極はそれぞれ表面と裏面とにあるため、インターコネクタを取り付けるためには、片面ずつ、順にはんだ付けする必要があり、このはんだ付け工程の裏表を反転させる工程において、セルの破損をしてロスが生じることが多かった。また、電極へのはんだ付け部分が多く、はんだ付けの際の熱によって、シリコン単結晶が熱膨張収縮して、割れや反りが生じたりする問題もあった。また、太陽電池セルの表面電極２３と隣接する太陽電池セルの裏面電極２４とをインターコネクタ４を介して接続するが、このときインターコネクタを裏面から表面へ回り込ませる必要があり、回り込み部分ｆが、太陽電池モジュール全体の熱膨張収縮などにより疲労して断線し易い傾向があった。
【０００５】
近年、特許文献１〜４ににおいて、Ｐ型電極とＮ型電極がともに裏面に設けられた太陽電池セルの製造方法が考案されている。この太陽電池セルは、バックコンタクト型と呼ばれ、Ｐ型電極とＮ型電極がともに裏面に設けられており、複数の太陽電池セルを接続する際に、裏面の電極どうしで接続することができる特徴がある。そのため、表面に電極がなく、受光効率も向上するとともに外観も良好となる。また、インターコネクタを裏面の電極から表面の電極に回りこませる必要がないため、熱膨張収縮などの疲労破壊も発生しにくい。
【０００６】
バックコンタクト型の裏面には、Ｐ型電極とＮ型電極とが形成されているが、それぞれの電極は櫛状に形成されており、Ｐ型電極とＮ型電極とが互い違いに櫛目の間に入り込むようになされている。このようにＰ型電極とＮ型電極とが交互に密に設けられていることにより電子のやり取りがスムーズになり、高い発電効率を実現する一要因となっている。したがって、このようにＰ型電極とＮ型電極とが混在した面積をできるだけ増やすことが高効率を実現する要素である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６２７４４０２明細書
【特許文献２】米国特許第６３３７２８３明細書
【特許文献３】米国特許第６３８７７２６明細書
【特許文献４】米国特許第６４２３５６８明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記のバックコンタクト型の太陽電池セルは、一部の特殊用途向けとして単独または少数枚単位で用いられた経緯はあるが、一般的な発電用としてモジュール化がされていない。また、文献１〜４は主に太陽電池セルの製法が記載されているが、それを用いた具体的なモジュールの作成までは言及していない。バックコンタクト型の太陽電池の構成は、複数の太陽電池セル間の電極をインターコネクタにより裏面どうしで接続することにおいて、特にこれまでの太陽電池モジュールと大きく異なるが、これまで太陽電池の発電効率や製造時の作業効率を考慮した電極の接続やインターコネクタの形状に関してはほとんど考慮されてこなかった。
【０００９】
図９に従来のバックコンタクト型太陽電池セル間の電極を接続した模式図を示す。太陽電池セルには、裏面の一辺の側縁に沿ってＰ型電極とインターコネクタとの接続点１６３が複数設けられ、それに相対向した辺にＮ型電極とインターコネクタとの接続点１６４が複数個設けられている。この太陽電池セルを、異なる電極の接続点どうし隣接するように配置し、その接続点どうしを一点ずつリボン状のインターコネクタ３で接続している。
【００１０】
このように接続点を一つずつリボン状のインターコネクタで接続すると、製造の手間が非常に大きなものとなっていた。そこで本発明では、この高効率のバックコンタクト型の太陽電池セルを用いて汎用的に利用できる太陽電池モジュールであって、その太陽電池セルどうしの接続作業を簡便にすることができるようにインターコネクタの形状を最適化した太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。すなわち複数の太陽電池セルが封止材に封止されるとともに少なくともその一面に保護部材が設けられ、前記太陽電池セルは裏面にＰ型電極とＮ型電極とを有した単結晶シリコン型太陽電池セルであり、隣接する太陽電池セルのＰ型電極とＮ型電極とをインターコネクタを介して直列接続した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルの一辺の側縁に沿ってＰ型電極とインターコネクタとを接続する接続点が複数点設けられるとともにその辺に相対向する辺の側縁に沿ってＮ型電極とインターコネクタとを接続する接続点が複数設けられており、複数の太陽電池セルはＰ型電極接続点とＮ型電極接続点とが隣接するように配置されるとともに前記隣接する太陽電池セルの複数のＰ型電極接続点とＮ型電極接続点接続点とが一枚の平板状のインターコネクタで接続されたことを特徴とするものである。
【００１２】
隣接する太陽電池セルの側縁に並んだ複数の接続点を、一枚の平板状インターコネクタで接続することで、一点一点の接続点を別個に結ぶ手間が省け、接続作業が簡便になる。インターコネクタの接続作業を自動化している場合は、一枚の平板状インターコネクタを用いることにより、インターコネクタをセットする手間が大幅に省けるとともにはんだ付けの位置決めなども用意になるため、作業時間を大幅に短縮することができ、良品率も向上する。
【００１３】
また、一枚の平板状のインターコネクタで接続することにより、伝導面積が広くなるため電気抵抗も小さくなり、発電のロスも小さくすることができる。また、万一どこか一つの接続点が通電しなくなっても、他の接続点から通電できるので、発電効率の低下を防ぐことができる。
【００１４】
インターコネクタの形状は、特に限定されないが、当然ながら同一セル上のＰ型電極とＮ型電極とが電気的に接合しないように注意する必要がある。だだし、逆に発電効率を向上させるためには、Ｐ型電極とＮ型電極を出来るだけ広い面積で混在させる必要がある。そのため、セル上で短絡が起こらないように電極接合点以外の部分は切り欠いたり、絶縁物質層を設けるとよい。
【００１５】
インターコネクタは複数の電極接続点を結ぶことのできる平板状であって、電極接続点を除いて平板状のインターコネクタにより太陽電池セル電極を覆っている部分の少なくとも一部が切り欠かれていることを特徴とするものである。
【００１６】
隣接するセルの辺に並んだ複数の接続点を、一枚の平板状インターコネクタで接続する場合、平板状のインターコネクタの形状を、できるだけ太陽電池セル上の電極を覆わないような形状とするとよい。すなわち、接続点部分が突出した形状になっており、同じ太陽電池セル上の同型電極接続点の間は、切欠き部分になっているとよい。
【００１７】
接続点部分が他の部分に比べて突出していることによって、インターコネクタと電極との接続作業が行いやすい。また、接続点以外の部分は、切欠きされており、太陽電池セル上の電極を出来るだけ覆わないようになされているので、その切欠き部分にも、Ｐ型電極とＮ型電極とを混在させることができ、おもて面が発電に寄与するようになされて、発電効率を上げることができる。また、接続点以外はその幅を小さくするようにすることによって、インターコネクタの材料を小さくすることができ、コストの削減にもつながる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、一枚の平板状のインターコネクタで隣接する太陽電池セルの電極を結ぶことにより、接続作業が簡便になり、作業時間を大幅に短縮することができ、良品率も向上する。
【００１９】
また、一枚の平板状のインターコネクタで接続することにより、伝導面積が広くなるため電気抵抗も小さくなり、発電のロスも小さくすることができる。また、万一どこか一つの接続点が通電しなくなっても、他の接続点から通電できるので、発電効率の低下を防ぐことができる。
【００２０】
また、平板状のインターコネクタの形状を、できるだけ太陽電池セル上の電極を覆わないような形状、すなわち、接続点部分が突出しているとともに同じ太陽電池セル上の同型電極接続点の間は、切欠き部分になっていることによって、その切欠き部分にも、Ｐ型電極とＮ型電極とを混在させることができ、発電効率を上げることができる。また、接続点以外はその幅を小さくするようにすることによって、インターコネクタの材料を小さくすることができ、コストの削減にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。図１は、本発明に用いる太陽電池セルの一例を示している。図１ａは、太陽電池セルの説明図であり、Ａ面は断面を示している。また図１ｂは、太陽電池セルの裏面の電極の様子を示した平面説明図である。また、同様に従来の単結晶シリコン型太陽電池セルの一例を示す説明図を図７に示す。従来の太陽電池セルは、図７のように、表面と裏面にそれぞれ異なる極性の電極が形成されているが、本発明に用いる太陽電池セルは図１ａ、ｂに示すように、太陽電池セル１の表面１１には電極がなく、裏面１２にＰ型電極１３とＮ型電極１４が設けられている。裏面のＰ型電極とＮ型電極は、それぞれ櫛状に形成されており、それぞれが互い違いに櫛目の間に入り込んでいる。
【００２２】
図２は、本発明における太陽電池モジュールにおいて、隣接する太陽電池セルの電極の接合方法の一例を示した模式図であり、太陽電池モジュールの断面を示している。また、図８には、同様に従来の単結晶シリコン型太陽電池セルを用いた場合の電極の接合方法の一例を示す。
【００２３】
従来の太陽電池セル２をインターコネクタ４で接続する場合、図８に示すように一方の表面電極２３ともう一方のセルの裏面電極２４とを回り込むように接続せねばならず、インターコネクタは、セルとセルとの離間部２５を通って回り込まなければならない。このとき、回り込み部ｆが、太陽電池モジュール全体の熱膨張収縮などにより疲労して断線し易い傾向があった。また、回り込ませる必要があるため離間部２５の幅が必然的に大きくなる。
【００２４】
バックコンタクト型の太陽電池セルは、図２に示すように、隣接する太陽電池セルの裏面にあるＰ型電極１３とＮ型電極１４とを接続すればよいので、インターコネクタも短く、回り込む必要もないので、離間部１５も小さくすることができる。また、熱膨張収縮の影響も少なくなるので、破断する恐れも小さい。
【００２５】
また、図３にはバックコンタクト型の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの実施の一例を示す概略図、また、図４には実施の一例の断面を説明する説明図を示す。
【００２６】
裏面にＰ型電極とＮ型電極の両電極をもつバックコンタクト型の太陽電池セル１が封止材５１に封止され、表面側に保護部材５２のガラス板が取り付けられるとともに背面側には保護部材５３として樹脂製フィルムが取り付けられて積層体を形成している。またこの周囲にはアルミ枠５４が取り付けられている。
【００２７】
太陽電池セルを封止する封止材は接着性合成樹脂が好適に用いられ、たとえばエチレン−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、アクリル樹脂、シリコン樹脂等の透光性を有するものを用いることができ、ＥＶＡが好適に用いられる。
【００２８】
また、表面側に設けられる保護部材５２は、光の透過率や熱膨張率を考えるとガラスが好ましいが、これに限定されるものではなく、太陽光が透過し、太陽電池セルを外力から保護することのできる部材であればよく、合成樹脂板や合成樹脂からなるフィルムであってもよい。樹脂板やフィルムを用いれば、モジュールを軽量化することができる。合成樹脂板やフィルムであれば、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＶＦ樹脂製のものなどを用いてもよい。
【００２９】
また、背面側に設けられる保護部材５３は、取り扱い性や軽量性を考慮すると合成樹脂フィルムがよいが、水分や異物の浸入を防ぐことができるものであれば、これに限定されるものではなく、ガラス板や合成樹脂板、金属板、樹脂と金属の複合板などを用いることもできる。
【００３０】
次に図５および図６に、隣接する太陽電池セルの電極どうしを接続するインターコネクタの実施の一例を示す。隣接する太陽電池セルの相対する辺には、一方のセルにはＰ型電極１３、もう一方にはＮ型電極１４が設けられ、それぞれインターコネクタとの接続点１６が、両端、中央の３点ずつ設けられている。これらの接続点を覆うように一枚の平板状のインターコネクタ３が取り付けられている。このインターコネクタは、電極との接続点１６付近は、幅広になっており、接続点付近が突出した形となっている。同型電極の接続点と接続点との間１７ではインターコネクタが切り欠かれて幅が狭くなっており、図７ではその幅が接続点から離れるに従って曲線的に徐々に狭まっている。また図６では、Ｖ時型に切り欠かれて、接続点の無い部分はくびれになっている。
【００３１】
このようになされていることで、インターコネクタと電極との接続作業が行いやすく、また、接続点から遠ざかるに従って、徐々にその幅が小さくなるようにしているので、作業時に若干の接続点のズレが生じてもインターコネクタから外れる恐れもない。また、接続点以外はその幅を小さくするようにすることによって、インターコネクタの材料を小さくすることができ、コストの削減にもつながる。
【００３２】
また、このようにくびれをつくることによって、くびれの部分１７まで他方の電極が入り込むことができる。これにより、広い範囲でＰ型電極とＮ型電極が均等に分布しているため、発電効率を向上させることができ、好ましい。
【００３３】
また、インターコネクタ３は平板状のものが折り曲げ加工された緩衝構造を有していてもよく、このようにすれば熱膨張などの外力に対して追随することができ、耐久性を向上させることができ、疲労による断線を防ぐことができる。
【００３４】
これらのインターコネクタの材質は導電性が高いものであれば特に限定されるものではないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｎや、これらを含む合金などを用いることができる。また、樹脂材料と金属との複合材料を用いてもよい。樹脂材料と金属の複合材料は、たとえば、樹脂シートに金属板を貼り合せたもの、樹脂シート上に金属箔を取り付けたものや、金属を蒸着させたものなどを用いることができる。また、インターコネクタは、板状でなく、前記金属を含有した固形状のものであってもよい。
【００３５】
また、インターコネクタを、メッシュ素材で形成させて用いてもよい。メッシュ素材を用いることによって、材料費が軽減できるとともに、インターコネクタに伸縮性を付与することができ、太陽電池モジュールの熱膨張収縮によるインターコネクタの膨張収縮を吸収し、疲労破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の太陽電池モジュールに用いる太陽電池セルの一形態を示す概略図である。
【図２】本発明の太陽電池セルの接続の一例を示す断面の模式図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの全体像の一例を示した概念図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの断面の一部を示した概念図である。
【図５】本発明の太陽電池セルどうしを結ぶインターコネクタの実施の一例を示した模式図である。
【図６】本発明の太陽電池セルどうしを結ぶインターコネクタの実施の一例を示した模式図である。
【図７】従来の太陽電池セルの一例を示す概略図である。
【図８】従来の太陽電池セルの接続の一例を示す模式図である。
【図９】従来の太陽電池セルの接続の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ    太陽電池セルの断面
ｆ    インターコネクタの回り込み部分  
１    太陽電池セル
１１  太陽電池セルの表面
１２  太陽電池セルの裏面
１３  Ｐ型電極
１４  Ｎ型電極
１５  離間部
１６  電極とインターコネクタとの接続点
１６３  電極とインターコネクタとの接続点
１６４  電極とインターコネクタとの接続点
１７  くびれ部分
２    従来型の太陽電池セル
２１  太陽電池セルの表面
２２  太陽電池セルの裏面
２３  表面電極
２４  裏面電極
２５  離間部
３    インターコネクタ
５    太陽電池モジュール
５１  封止材
５２  表面側の保護部材
５３  裏面側の保護部材
５４  アルミ枠
【図１】
2005191479.tif 000002
【図２】
2005191479.tif 000003
【図３】
2005191479.tif 000004
【図４】
2005191479.tif 000005
【図５】
2005191479.tif 000006
【図６】
2005191479.tif 000007
【図７】
2005191479.tif 000008
【図８】
2005191479.tif 000009
【図９】
2005191479.tif 000010