(57)【要約】【課題】運搬時や屋外暴露時における耐力を高め、破損に対する信頼性を向上させることが可能な太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】一対の板ガラス間１ａ,１ｂに太陽電池部２を備えた太陽電池モジュール１０において、太陽電池部２と密着された充填材３を備え、一対の板ガラス１ａ,１ｂは、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲していることを特徴とする太陽電池モジュール１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の板ガラス間に太陽電池部を備えた太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池部と密着された充填材を備え、
前記一対の板ガラスは、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記板ガラス間に配置され、前記板ガラスの内側端辺に沿って延在するスペーサを更に備え、前記スペーサは、前記板ガラスの湾曲部位に沿ったアーチ状をなす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】
前記スペーサは、前記太陽電池部から電流を取り出すための取出電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池部は、前記一対の板ガラスのうちの少なくとも一方の板ガラス上に製膜された発電層を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールとして、従来、合わせガラス（ダブルガラス）構造を備えた太陽電池モジュールがある。このような太陽電池モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載に示すような表面側板ガラスと裏面側板ガラスとの間における板ガラス間に太陽電池セルアレイを封止した太陽電池モジュールが挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、板ガラス間に太陽電池セルアレイを囲むように枠状スペーサ部材が位置している。枠状スペーサ部材は、太陽電池モジュールの厚み方向において所定の大きさの厚みを有しており、各板ガラス同士を厚み方向に離間させる役割を果たしている。枠状スペーサ部材は、太陽電池モジュールの４つの端部に配置された縁部分が隣接する縁部分と互いに接続されてなる囲い形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、モジュール全体に圧力が加わった場合、応力が枠状スペーサ部材の縁部分の内側と板ガラスとの接合付近及び板ガラスの中央部分に集中する。このため、運搬時や屋外暴露時に風雪よって太陽電池モジュールに荷重が加えられると板ガラスが割れるおそれがあり、太陽電池モジュールの信頼性を保証できない。
【０００６】
そこで、本発明は、運搬時や屋外暴露時における耐力を高め、破損に対する信頼性を向上させることが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明は、一対の板ガラス間に太陽電池部を備えた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池部と密着された充填材を備え、一対の板ガラスは、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲していることを特徴とする。
【０００８】
この太陽電池モジュールは、一対の板ガラスが、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲している。このため、太陽電池モジュール全体に圧力が加わった場合、応力が板ガラスに均一に分散される。したがって、板ガラスの一部分に応力が集中することを防止できるので、運搬時や暴露時における太陽電池モジュールの耐力を高め、破損に対する信頼性を向上させることができる。また、太陽電池モジュールの耐力を高めることができるので、板ガラスを薄いタイプのものに代えることが可能となる。さらに、板ガラスを薄いタイプのものに代えることにより太陽電池モジュールの軽量化を図ることもできる。
【０００９】
本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、板ガラス間に配置され、板ガラスの内側端辺に沿って延在するスペーサを更に備え、スペーサは、板ガラスの湾曲部位に沿ったアーチ状をなすことが好ましい。特許文献１に記載の太陽電池モジュールの端部では、板ガラスと枠状スペーサ部材との間に、充填材として透光性樹脂封止層の一部が延在している。このため、板ガラスと枠状スペーサ部材との間の充填材が厚く、充填材の露出面積が広い。このため、充填材が露出している部分から水分が浸入し、太陽電池モジュールの防水性能の劣化を招いている。これに対し、本発明のようにスペーサが板ガラスの湾曲部位に沿ったアーチ状をなす場合、板ガラスとスペーサとの間の充填材の露出面積を小さくすることができる。このため、太陽電池モジュールの端部からの水分浸入を効果的に防ぐことができ、防水性能の向上が図れる。
【００１０】
スペーサは、太陽電池部から電力を取り出すための取出電極であることが好ましい。この場合、太陽電池部への水分浸入を防止するために設ける枠状スペーサ部材を省略でき、太陽電池モジュールの搭載部品数を削減することができる。
【００１１】
本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、太陽電池部は、一対の板ガラスのうちの少なくとも一方の板ガラス上に製膜された発電層を備えることが好ましい。この場合、太陽電池モジュール全体の薄型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、運搬時や屋外暴露時における耐力を高め、破損に対する信頼性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る太陽電池モジュールの斜視図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】図１に示す太陽電池モジュールの分解斜視図である。
【図４】図１に示す太陽電池モジュールの製造工程を順次示す斜視図である。
【図５】図４に後続する太陽電池モジュールの製造工程を順次示す斜視図である。
【図６】板ガラスと取出電極及びスペーサとの間の隙間部分の拡大図である。
【図７】実施例及び比較例で用いた太陽電池モジュールの斜視図である。
【図８】充填材の高さを変化させた場合の太陽電池モジュールの最大変移量の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ず一致しない。
【００１５】
図１〜３は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０を示す図である。図１は、太陽電池モジュール１０の斜視図であり、図２は、図１に示した太陽電池モジュール１０の断面図である。図２（ａ）は、図１のａ−ａ線に沿った断面図であり、図２（ｂ）は図１のｂ−ｂ線に沿った断面図である。図３は、太陽電池モジュール１０の分解斜視図である。太陽電池モジュール１０は、図１〜３中の上方からの太陽光の受光により、太陽光発電を行うものである。図１〜３に示されるように、太陽電池モジュール１０は、一対の板ガラス１ａ,１ｂと、一対の板ガラス１ａ,１ｂ間に備えられた太陽電池部２と、太陽電池部２と密着された充填材３と、を備えている。
【００１６】
一対の板ガラス１ａ,１ｂは、太陽光を受光する受光面に配置されている表面側板ガラス１ａと、受光面と逆側に配置されている裏面側板ガラス１ｂと、を備え、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲している。図１に示されるように、一対の板ガラス１ａ,１ｂのうち、表面側板ガラス１ａは、幅方向であるＸ方向に沿って受光面側を凸にアーチ状に湾曲しており、裏面側板ガラス１ｂは、奥行き方向であるＹ方向に沿って受光面と逆側を凸にアーチ状に湾曲している。板ガラス１ａ,１ｂは、板ガラス１ａ,１ｂの厚みと同じ厚みの中空円筒を、断面が弧を含み円筒の長さ方向に沿って切り取られた形状をなす。
【００１７】
また、図１〜３に示すように、一対の取出電極４ａ,４ｂは、板ガラス１ａ,１ｂの幅方向の内側端辺に沿って、対向するように延在している。取出電極４ａ,４ｂは、太陽電池部２で発電した電力を取り出すための電極であり、例えばＣｕで構成されている。取出電極４ａ,４ｂは、表面側板ガラス１ａと接する面が表面側板ガラス１ａに沿ってアーチ状に湾曲しており、裏面側板ガラス１ｂと接する面が裏面側板ガラス１ｂと水平である。また、図２（ａ）に示される取出電極４ａの高さの最大値であるｔaは、例えば１．５〜１０ｍｍとされている。一方、板ガラス１ａ,１ｂの奥行き方向の内側端辺に沿って、一対のスペーサ５ａ,５ｂが対向するように延在している。スペーサ５ａ,５ｂは、金属製、樹脂製又はガラス製であり、表面側板ガラス１ａと接する面が表面側板ガラス１ａと水平であり、裏面側板ガラス１ｂと接する面が裏面側板ガラス１ｂに沿ってアーチ状に湾曲している。図２（ｂ）に示される取出電極４ｂの高さの最大値であるｔｂは、例えば１．５〜１０ｍｍとされている。
【００１８】
太陽電池部２は、図２及び図３に示すように、太陽電池からなる発電層２０と、発電層２０で発生した電子や正孔を収集するための一対のバスパー電極２１ａ,２１ｂを備えて構成される。発電層２０としては、アモルファスＳｉ型、Ｃｄ−Ｔｅ型、ＣＺＴＳ（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）型、ＣＩＧＳ型などの薄膜太陽電池を用いることができ、基板ガラスである裏面側板ガラス１ｂ上に発電層２０として薄膜太陽電池が形成されている。また、発電層２０上には、幅方向の内側端辺に沿って互いに対向するようにバスパー電極２１ａ,２１ｂが形成されている。そして、バスパー電極２１ａ,２１ｂ上には、アーチ状の取出電極４ａ,４ｂがそれぞれ延在している。
【００１９】
充填材３は、太陽電池部２を板ガラス１ａ,１ｂ間に封止するための樹脂である。充填材３は、シート状に加工されたものを好適に用いることができる。充填材３の量としては、ラミネート加工して溶融させた際に板ガラス１ａ,１ｂの全面を覆うことが可能な量が好ましい。また、取出電極４ａ,４ｂやスペーサ５ａ,５ｂの高さが低く、ラミネート加工した際に取出電極４ａ,４ｂやスペーサ５ａ,５ｂと板ガラス１ａ,１ｂとの間に隙間が生じる場合には、この隙間にも充填されるように充填材３の量を調整することが好ましい。充填材３の材料としては、ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下「ＥＶＡ」という）を用いることができる。このうち、耐熱性、長期信頼性の観点から、ＥＶＡがより好ましい。
【００２０】
以上、説明したように、本実施形態においては、一対の板ガラス間１ａ,１ｂに太陽電池部２を備えた太陽電池モジュール１０において、太陽電池部２と密着された充填材３を備え、一対の板ガラス１ａ,１ｂは、互いに交差する方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲している。このため、太陽電池モジュール１０全体に圧力が加わった場合、応力が板ガラス１ａ,１ｂに均一に分散される。これにより、板ガラス１ａ,１ｂの一部分に応力が集中することを防止できるため、運搬時や暴露時における太陽電池モジュール１０の耐力を高め、破損に対する信頼性を向上させることができる。
【００２１】
続いて、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の製造手順について簡単に説明する。図４は、太陽電池モジュール１０の製造方法を順次示す斜視図である。図４（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０を製造する際には、まず、裏面側板ガラス１ｂ上に発電層２０を製膜させた後、裏面側板ガラス１ｂの幅方向の内側端辺に沿って一対のバスパー電極２１ａ,２１ｂを対向するように形成する。発電層２０は、既知の方法により形成することができ、バスパー電極２１ａ,２１ｂは、例えば、Ａｇペーストを用いて、厚膜印刷法により形成することができる。
【００２２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、一対のバスパー電極２１ａ,２１ｂに、取出電極４ａ,４ｂをそれぞれ接合させて下層構成体３０を作製する。バスパー電極２１ａ,２１ｂと取出電極４ａ,４ｂとはＩｎ系、Ｓｎ系の低融点はんだやエポキシ樹脂などに導電性接着剤を含有させた接着剤を用いて電気的に接合することができる。一方、表面側板ガラス１ａには、図４（ｃ）に示すように、スペーサ５ａ,５ｂを取り付ける箇所に接着剤６を塗布した後、図４（ｄ）に示すように、接着剤６を塗布した箇所にスペーサ５ａ,５ｂを取り付けて上層構成体４０を作製する。接着剤６としては、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などのガラスへの接着性、耐湿性に優れるものを用いることが好ましい。
【００２３】
次いで、図５（ａ）に示すように、得られた上層構成体４０を反転させた上で、下層構成体３０，上層構成体４０の間に充填材３を挟みこむように積層し、ラミネータ（真空加熱加圧装置）を用いて真空で加熱加圧しながらラミネートを行う。これによって、図５（ｂ）に示すように、板ガラス１ａ,１ｂ同士が取出電極４ａ,４ｂ及びスペーサ５ａ,５ｂの湾曲面に沿うように湾曲しながら充填材３を介して接着され、太陽電池モジュール１０が得られる。
【００２４】
図６は、板ガラス１ａ,１ｂと取出電極４ａ,４ｂ及びスペーサ５ａ,５ｂとの間の隙間部分の拡大図である。本実施形態においては、ラミネート加工する際、取出電極４ａ,４ｂ及びスペーサ５ａ,５ｂが延在する付近に圧力を線状に集中させることができる。このため、図６（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０は、表面側板ガラス１ａと取出電極４ａ,４ｂとの間の隙間が小さくなる。また、図６（ｂ）に示すように、裏面側板ガラス１ｂとスペーサ５ａ,５ｂとの間の隙間も小さくなる。よって、太陽電池モジュール１０の４辺の充填材３の露出面積を小さくすることができるため、端部からの水分浸入を効果的に防止し、発電層２の湿度劣化を防止することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、太陽電池としては、単結晶Ｓｉ太陽電池、多結晶Ｓｉ太陽電池など種々のものを用いることができる。
【００２６】
また、本実施形態において、アーチ状の取付電極４ａ,４ｂ及びスペーサ５ａ,５ｂを用い、ラミネートすることによって、板ガラス１ａ,１ｂを湾曲させたが、板ガラス１ａ,１ｂを湾曲させる方法はこの方法に限られない。例えば、板ガラス１ａ,１ｂとして、熱膨張率の異なる２種以上のガラスを積層させた板ガラスを用いて湾曲させる方法がある。このような板ガラスでは、加熱後室温に冷却した際に熱膨張係数がより大きいガラスが、熱膨張係数の小さいガラスよりも大きく縮むことになる。したがって、板ガラス１ａ,１ｂを配置するにあたり、凸に湾曲させたい側により熱膨張率が小さいガラスを配置することで、板ガラス１ａ,１ｂを所望の方向に沿って外側を凸にアーチ状に湾曲させることができる。また、本実施形態において、アーチ状の取付電極４ａ,４ｂに代え、スペーサ５ａ,５ｂを用いても構わない。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
【００２８】
太陽電池モジュール１０の耐力を実証するために荷重負荷試験を実施した。まず、荷重負荷試験を行うにあたり、図７に示すように、２種類の太陽電池モジュールを準備した。図７（ａ）は、本実施形態で製造した太陽電池モジュール１０ａ（以下「実施例の太陽電池モジュール１０ａ」という）であり、図７（ｂ）は、従来のダブルガラス型の太陽電池モジュール１０ｂ（以下「比較例の太陽電池モジュール１０ｂ」という）である。下記のように、実施例の太陽電池モジュール１０ａ及び比較例の太陽電池モジュール１０ｂは、同サイズであり、表面側板ガラス１ａ及び裏面側板ガラス１ｂの板厚も同じである。
サイズ：１２５０ｍｍ（幅方向）×６５０ｍｍ（奥行き方向）
表面側板ガラス１ａの板厚：３．２ｍｍ
裏面側板ガラス１ｂの板厚：２．０ｍｍ
【００２９】
実施例の太陽電池モジュール１０ａ及び比較例の太陽電池モジュール１０ｂは、充填材の高さＴが１．５，３．０，５．０，１０．０ｍｍのものを用いた。実施例の太陽電池モジュール１０ａの充填材の高さＴは、取付電極４ａ,４ｂの高さの最大値であるｔａ，ｔｂに等しく、ｔａ，ｔｂと曲率半径Ｒａ,Ｒｂとの関係は下記表１に示すとおりとなっている。なお、ここでいう曲率半径Ｒａ,Ｒｂとは、板ガラス１ａ,１ｂの湾曲度合いに相当する円の半径であり、曲率半径Ｒaは、表面側板ガラス１ａの幅方向の内縁の長さに対する曲率半径であり、曲率半径Ｒｂとは、裏面側板ガラス１ｂの奥行き方向の内縁の長さに対する曲率半径である。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
荷重負荷試験は、２４００Ｐａ（２３℃）の荷重を表面側板ガラス１ａ上面より印加した場合における実施例の太陽電池モジュール１０ａ及び比較例の太陽電池モジュール１０ｂの最大変位量を評価することで行った。実施例の太陽電池モジュール１０ａでは、表面側板ガラス１ａの中央付近の最大変位量を評価した。図８に充填材３の高さＴに対する実施例の太陽電池モジュール１０ａ及び比較例の太陽電池モジュール１０ｂの最大変位量の評価結果を示す。図８中、グラフＡが実施例の実施例の太陽電池モジュール１０ａの評価結果であり、グラフＢが比較例の太陽電池モジュール１０ｂの評価結果を示している。
【００３２】
図８に示すように、実施例の太陽電池モジュール１０ａは、比較例の太陽電池モジュール１０ｂに比べて荷重を印加した場合の最大変位量を抑制できることがわかった。よって、従来のダブルガラス型の太陽電池モジュール１０ｂに比べて、本実施形態で製造した太陽電池モジュール１０ａの方がより耐力が高いことがわかった。特に、充填材３の高さが低くなるにつれ、実施例の太陽電池モジュール１０ａと比較例の太陽電池モジュール１０ｂとで耐力の差が大きくなることがわかった。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ,１ｂ…板ガラス、２…太陽電池部、３…充填材、４ａ,４ｂ…取出電極、５ａ,５ｂ…スペーサ、２０…発電層、２１ａ,２１ｂ…バスパー電極、１０，１０ａ，１０ｂ…太陽電池モジュール。
【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】
2013026570.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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