(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板と、
前記基板上に配置される透光性を有する受光側充填層と、
前記受光側充填層上に配置される太陽電池素子と、
前記太陽電池素子上に配置される透光性を有する裏面側充填層と、
前記裏面側充填層上に配置され、端子ボックスによって覆われる開口を有する第１バックシートと、
前記第１バックシートと前記太陽電池素子との間で、かつ前記開口が形成される部位で、少なくとも端子ボックスの投影領域を含む範囲に設けられ、前記第１バックシートよりも高い剛性を有する第２バックシートと、
前記太陽電池素子に電気的に接続された一端部と、前記開口から突出するとともに前記端子ボックスに接続された他端部とを有する出力リードと、を含み、
前記出力リードの太陽電池素子に電気的に接続される一端部と前記端子ボックスに接続される他端部との中間部は、前記第１バックシートと前記第２バックシートとの間に配置され、前記出力リードと前記第２バックシートとは、端子ボックスの前記投影領域において、直接接し、
前記第２バックシートは、複数層から構成され、最も裏面側に配置される層が受光側に配置される層よりも高い剛性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２バックシートの受光面側の色が前記第１バックシートと同色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。
【請求項３】
前記第２バックシートは、複数層から構成され、前記第２バックシートの最も受光面側にある層は、前記第１バックシートと同じ材質であることを特徴とする請求項１または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、端子ボックスに起因するバックシートの剥離による太陽電池モジュールの外観不良を生じにくくするために好適に実施することができる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化問題への関心が高まる中、化石燃料の代替エネルギーとして、クリーンなエネルギー源である太陽光発電に対する期待が高まっている。
【０００３】
太陽電池素子は、単体では発生する電気出力が小さいため、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池素子を直列、並列に配線して実用的な電気出力が取り出せるようにしている。また、長期間に亘って雨水など周囲の環境から太陽電池素子を保護するために、太陽電池素子の受光面側に配置される透光性基板と裏面側に配置されるバックシートとの間に、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合体）などを主成分とする充填材によって太陽電池素子を封入して、太陽電池モジュールを作製することが通常行われている。
【０００４】
このような太陽電池モジュールにおいて、その内部の太陽電池素子から出力される電気出力は、出力リード線によって太陽電池モジュールの裏面側に配置された端子ボックスへ送られる。さらに、この端子ボックス内部では、出力リード線がターミナルを介して外部回路に接続するための接続ケーブルに接続されており、この接続ケーブルを介して電気出力を取り出すことができる。
【０００５】
太陽電池モジュールはこのように構成されるため、バックシートにはリード線を通過させるための開口部が形成されており、その開口部を覆うように、開口部の外部には端子ボックスがバックシートに接着剤により取り付けられる。（たとえば特許文献１参照）
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５５５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように構成される太陽電池モジュールは、製造工場から現場への運搬時または屋根などの取付位置に設けられる架台への取付時に、端子ボックスなどに外力が作用することによって、端子ボックスが剥離してしまう場合がある。端子ボックスの剥離が生じた場合、剥離と同時にバックシートを引き剥がしてしまうことが多い。透光性の充填材が用いられている場合、受光面側からバックシートの剥離を視認することが可能であり、外観不良が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、端子ボックスの剥離に起因するバックシートの剥離による太陽電池モジュールの外観不良が生じにくい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】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールは、透光性を有する基板と、前記基板上に配置される透光性を有する受光側充填層と、前記受光側充填層上に配置される太陽電池素子と、前記太陽電池素子上に配置される透光性を有する裏面側充填層と、前記裏面側充填層上に配置され、端子ボックスによって覆われる開口を有する第１バックシートと、前記第１バックシートと前記太陽電池素子との間で、かつ前記開口が形成される部位で、少なくとも端子ボックスの投影領域を含む範囲に設けられ、前記第１バックシートよりも高い剛性を有する第２バックシートと、
前記太陽電池素子に電気的に接続された一端部と、前記開口から突出するとともに前記端子ボックスに接続された他端部とを有する出力リードと、を含み、
前記出力リードの太陽電池素子に電気的に接続される一端部と前記端子ボックスに接続される他端部との中間部は、前記第１バックシートと前記第２バックシートとの間に配置され、前記出力リードと前記第２バックシートとは、端子ボックスの前記投影領域において、直接接し、
前記第２バックシートは、複数層から構成され、最も裏面側に配置される層が受光側に配置される層よりも高い剛性を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、端子ボックスなどに外力が作用することに伴って第１バックシートが剥離してしまった場合でも、第１バックシートの剥離に伴う第２バックシートの剥離が低減できる。第２バックシートによって第１バックシートの剥離箇所が覆われるため、受光面側から第１バックシートの剥離が視認されることによる太陽電池モジュールの外観不良が生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の実施の一形態の太陽電池モジュール１の端子ボックス８近傍の構造を示す断面図である。なお、図１の下側が太陽電池モジュール１の受光面側であり、上側が太陽電池モジュール１の裏面側となる。
【００１２】
本実施の形態の太陽電池モジュール１は、透光性基板２と、透光性基板２上に積層される受光側充填層５と、受光側充填層５上に積層される複数の太陽電池素子４ａ，４ｂ（特に区別しない場合は、太陽電池素子４と記す）と、太陽電池素子４上に積層される裏面側充填層６と、裏面側充填層６の上に積層され、端子ボックス８によって覆われる開口部３ａが形成される第１バックシート３と、第１バックシート３と太陽電池素子４との間であってかつ開口部３ａが形成される部位であって、平面視で端子ボックス８を太陽電池モジュール１の厚さ方向（すなわち、図１における上下方向）に投影した領域を少なくとも含む範囲に設けられ、第１バックシート３よりも高い剛性を有する第２バックシート７と、一端部９ａが接続用配線１０ｂに接続され、開口部３ａから突出する他端部９ｂが端子ボックス８に接続される出力リード線９と、太陽電池素子４ａ，４ｂ同士を接続する接続用配線１０ａとを含んで構成される。
【００１３】
透光性基板２は、透光性を有しており、ガラスまたはポリカーボネート樹脂などによって形成される。ガラス基板の場合は、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどによって構成されるが、一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。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の場合には、厚さが５ｍｍ程度のものが使用される。
【００１４】
受光側充填層５および裏面側充填層６は、いずれも透光性を有しており、たとえばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合体）から成る。受光側充填層５および裏面側充填層６は、厚さ０．４〜１．０ｍｍ程度のシート状の形態のものが用いられ、後述するように、ラミネータによって、減圧下で加熱加圧処理が行われることによって、融着して他の部材と一体化する。
【００１５】
太陽電池素子４は、単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池、Ｓｉ薄膜太陽電池、ＣＩＳ系太陽電池、ＣＩＧＳ系太陽電池又は色素増感太陽電池など、種々の太陽電池素子が用いられる。例えば太陽電池素子が単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作られる場合、このシリコン基板の内部は、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだＰ層及びリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接合して成るＰN接合が形成される。また、シリコン基板の表面又は裏面には、電極が銀ペースト等をスクリーンプリント法などにより形成されている。太陽電池モジュール１の内部では、複数の太陽電池素子４が一平面上でマトリクス状に配列されて、受光側充填層５，裏面側充填層６によって封止されている。複数の太陽電池素子４は、図１に示すように、隣接する太陽電池素子４ａ，４ｂ同士の受光面側電極と裏面側電極とを接続用配線１０ａ、１０ｂによって直列、並列に接続されている。
【００１６】
接続用配線１０ａ、１０ｂは、厚さ０．１ｍｍ程度および幅２ｍｍ程度の銅箔に対し、その全面を半田で被覆したものを、所定の長さに切断して、太陽電池素子４の電極上に半田付けして用いる。
【００１７】
出力リード線９は、太陽電池素子４により発電された電気出力を太陽電池モジュール用の端子ボックス８に伝達するものであり、厚さ０．１ｍｍ程度および幅２ｍｍ程度の銅箔に対し、その全面を半田で被覆したものを、所定の長さに切断して、一端部９ａは接続用配線１０ｂに半田付けされ、他端部９ｂは端子ボックス８内部のターミナルに半田付けされている。
【００１８】
また、出力リード線９は、その一端部９ａと他端部９ｂとの間の中間部９ｃが、第１バックシート３と第２バックシート７との間に介在されるように配置される。第２バックシート７に開口部を設けて、その開口部を通過させて端子ボックス８と接続する場合と比較すると、端子ボックス８の剥離によって出力リード線９が引っ張られた場合であっても、第２バックシート７に力が作用することがないので、第１バックシート３の剥離箇所を覆っている第２バックシート７が剥離してしまうことを防止することができる。
【００１９】
第１バックシート３と第２バックシート７は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、およびＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などの合成樹脂から成り、あるいは、これらを組み合わせて多層構造にしたものから成る。
【００２０】
このとき、第２バックシート７は、第１バックシート３よりも高い剛性を有するように形成される。このような剛性の差は、第２バックシート７を第１バックシート３よりも厚く形成することによって調整するのが良く、さらには、第２バックシート７を多層構造にして厚さを調整するのが良い。多層構造にすることによって、異なる材質を組み合わせて第２バックシート７を形成することが可能となり、最も受光面側にある層を、第１バックシート３と同じ材質にしておき、最も裏面側にある層を、受光側に配置される層よりも高い剛性を有する材質にすることができる。
【００２１】
第２バックシート７の最も受光面側にある層を第１バックシート３と同じ材質にしておくことによって、受光面側から見た場合に、第１バックシート３と第２バックシート７とを容易に同一の色に配色することが可能であり、色を統一させることによる外観を向上させて太陽電池モジュール１を形成することができる。
【００２２】
また、第２バックシート７の最も裏面側にある層を、受光側に配置される層よりも高い剛性を有する材質にすることによって、後述するラミネータによる製造時において、出力リード線９の第２バックシート７へのめり込みを低減でき、出力リード線９を端子ボックス８のターミナルと半田付けする際に出力リード線９が取り出しにくいという問題が解消され、太陽電池モジュール１の生産性を向上させることができる。
【００２３】
第１バックシート３は、たとえば材質がＰＶＦであり、厚さが１０〜５０μｍに形成され、このような第１バックシート３に対し、第２バックシート７は、たとえば受光面側の層の材質がＰＶＦであり、裏面側の層の材質がＰＥＴである２層構造であって、ＰＶＦの厚さが１０〜５０μｍ、およびＰＥＴの厚さが１０〜２００μｍに形成される。
【００２４】
第１バックシート３には、出力リード線９を取り出すための開口部３ａが形成されており、開口部３ａの大きさは、たとえば一辺が１１０ｍｍ、他辺が３０ｍｍの矩形となるように形成されている。
【００２５】
図２は、第２バックシート７において、端子ボックス８を太陽電池モジュール１の厚さ方向に投影した投影領域Ｓを示す斜視図である。第２バックシート７は、図２に示すように、端子ボックス８を太陽電池モジュール１の厚さ方向に投影した投影領域Ｓを少なくとも含む範囲に設けられる。
【００２６】
ここで、第１バックシート３および第２バックシート７の剛性の試験方法について説明する。この方法は、試験片が自重で曲がるような角度固定屈曲試験機を用いて、材料の柔軟性を想定する方法である。具体的には、上面が水平となるように床面に載置されている直方体状の台の前記上面の周縁部において、試験片の延びる方向が台の端面と直角となるように矩形状の試験片を保持する。このとき、試験片は台から規定長さだけ張り出すように台に取り付けられており、この試験片は自重で屈曲する。そして、試験片の張り出し部分が水平面と４１度３０分の角度を成すまでに要する時間（秒［ｓｅｃ］）を測定することによって、試験片の剛性を評価することができる。このような剛性の評価方法によって、第１バックシート３の剛性よりも第２バックシート７の剛性の方が高くなるように、それぞれが形成されている。
【００２７】
このような太陽電池モジュール１は、透光性基板２、受光側充填層５、接続用配線１０ａ，１０ｂおよび出力リード線９を接続した太陽電池素子４、第２バックシート７、裏面側充填層６、第１バックシート３を積層し、ラミネータと呼ばれる装置にセットし、５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下で１００〜２００℃程度の温度で、１５〜６０分程度加熱しながら加圧することによって一体化する。
【００２８】
一体化された太陽電池モジュール１には、第１バックシート３に形成された開口部３ａを覆うように、端子ボックス８が取り付けられる。このように開口部３ａを覆って取り付けることで、外部から開口部３ａを通過して流入する湿気を低減でき、ＥＶＡが吸湿することによって加水分解して酢酸が発生し、酢酸が太陽電池素子４に形成される電極に作用することによる不具合を生じにくくできる。
【００２９】
端子ボックス８は、太陽電池素子４による電気出力を伝達する出力リード線９を外部回路に接続するために設けられ、たとえばポリフェニレンエーテル樹脂などによって外形が直方体状に形成される。端子ボックス８は、たとえばシリコーンなどの接着剤を用いて、第１バックシート３に取り付けられる。端子ボックス８の大きさは、取り付けられる太陽電池モジュール１の大きさによって最適に決定されるが、たとえば一辺が５〜１５ｃｍ程度であって、厚さが１〜５ｃｍ程度のものである。
【００３０】
図３は、図１に示す太陽電池モジュール１において、端子ボックス８の剥離が生じている状態を示す断面図である。図４は、図３に示す太陽電池モジュール１を受光面側から見た平面図である。
【００３１】
端子ボックス８が取り付けられた太陽電池モジュール１では、端子ボックス８は第１バックシート３から突設して設けられているので、太陽電池モジュール１の運搬時または架台への取付時において、端子ボックス８に外力が作用し易くなっている。端子ボックス８に外力が作用すると、たとえば図３に示すように、剥離箇所Ａにおいて端子ボックス８が第１バックシート３から剥離してしまう。このとき、端子ボックス８の剥離に伴って、第１バックシート３に対しても剥離する方向に力が作用する。
【００３２】
本実施形態の太陽電池モジュール１では、第２のバックシート７が第１のバックシート３よりも高い剛性を有するように形成されているので、前記第１バックシート３を剥離する方向に作用する力によって、第１バックシート３のみを選択的に剥離させることができる。すなわち、第２バックシート７は剥離されないので、第１バックシート３の剥離箇所Ａを第２バックシート７によって確実に覆うことができる。
【００３３】
第２バックシート７は、第１バックシート３の剥離箇所Ａを覆うように設けられているので、図４に示すように、受光面側から見た場合でも、第１バックシート３の剥離を視認することができない。したがって、端子ボックス８の剥離に起因する第１バックシート３の剥離による太陽電池モジュール１の外観不良が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態の太陽電池モジュール１の端子ボックス８近傍の構造を示す断面図である。
【図２】第２バックシート７において、端子ボックス８を太陽電池モジュール１の厚さ方向に投影した投影領域Ｓを示す斜視図である。
【図３】図１に示す太陽電池モジュール１において、端子ボックス８の剥離が生じている状態を示す断面図である。
【図４】図３に示す太陽電池モジュール１を受光面側から見た平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  太陽電池モジュール
２  透光性基板
３  第１バックシート
３ａ  開口部
４，４ａ，４ｂ  太陽電池素子
５  受光側充填層
６  裏面側充填層
７  第２バックシート
８  端子ボックス
９  出力リード線
１０ａ，１０ｂ  接続用配線
Ｓ  投影領域
Ａ  剥離箇所
【図１】
0005260113.tif 000002
【図２】
0005260113.tif 000003
【図３】
0005260113.tif 000004
【図４】
0005260113.tif 000005