(57)【要約】      （修正有）【課題】耐圧性を高めることが可能な太陽光発電装置および当該太陽光発電装置の製造方法を提供する。【解決手段】太陽光発電装置は、金属基板１５と、金属基板１５の上に設けられた絶縁層３５と、絶縁層３５の上に設けられた発電素子１９と、絶縁層３５において設けられ、発電素子１９と電気的に接続された配線１２とを備え、絶縁層３５側の金属基板１５の表面には、絶縁材料の塗膜１４が形成されている。【選択図】図８
2016018892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた発電素子と、
前記絶縁層において設けられ、前記発電素子と電気的に接続された配線とを備え、
前記絶縁層側の前記金属基板の表面には、絶縁材料の塗膜が形成されている、太陽光発電装置。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記絶縁層の前記発電素子側の表面と前記配線との間に設けられた絶縁部を含む、請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記絶縁層および前記配線は、フレキシブルプリント基板に含まれる、請求項２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記配線は、導電性ペーストを用いて形成され、
前記配線は、前記塗膜と接している、請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記絶縁材料は、ポリエステル、アクリル、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエチレンテレフタレートの少なくともいずれか１つを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記塗膜は、２０マイクロメートル以上かつ２００マイクロメートル以下の厚さを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記塗膜に対して反対側の前記金属基板の表面には、放熱のための塗膜が形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記太陽光発電装置は、
複数の前記発電素子を備え、
前記配線は、各前記発電素子を直列に接続している、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項９】
配線を含むフレキシブルプリント基板と、金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、
前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、
前記フレキシブルプリント基板が含む前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップと、
前記塗膜の形成された前記金属基板の表面上に前記フレキシブルプリント基板を固定するステップとを含む、太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１０】
金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、
前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、
前記塗膜の表面に、導電性ペーストを用いて配線を形成するステップと、
前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップとを含む、太陽光発電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法に関し、特に、金属基板の上に発電素子が設けられた太陽光発電装置および当該太陽光発電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等を用いることによって太陽光を発電素子に収束させ、当該発電素子の発電効率を高める集光型の太陽光発電装置の開発が行われている。
【０００３】
集光型の太陽光発電装置の一例として、たとえば、特開２０１１−１３８９７０号公報（特許文献１）の図１３および図１４には、以下のような技術が開示されている。すなわち、太陽光発電装置において、アルミ製あるいはステンレス製のプレートには、太陽電池セル間を接続する配線が絶縁被膜により被覆された状態であらかじめ施されており、集光型太陽電池が配置される接続部としての露出配線部だけが被覆されていない状態で設置されている。配線とプレートとを電気的に絶縁するために、プレートと配線との間には絶縁シートが介在している。露出放熱部がプレートの露出配線部に挟まれた位置に配置されている。露出放熱部は、集光型太陽電池をプレートに取り付けたときには、太陽電池セル直下に位置し、放熱板と接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３８９７０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２３６６０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、太陽光発電装置には、他の電気機器と比較して高い電圧が回路に印加される場合が多い。したがって、特許文献１に記載の構成において、たとえば、配線およびプレートの間に高い耐圧性が必要となる。
【０００６】
しかしながら、当該構成では、配線の一部およびプレートの一部が空気中に露出しており、配線の露出部およびプレートの露出部は近くに位置している。
【０００７】
したがって、配線およびプレート間に高い電圧が印加された場合、配線およびプレート間において放電が起こることが考えられる。そして、このような放電が起きた場合、たとえば、配線および太陽電池セルに想定以上の電流が流れることによって、太陽光発電装置の動作に異常が生じる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、耐圧性を高めることが可能な太陽光発電装置および当該太陽光発電装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る太陽光発電装置は、金属基板と、前記金属基板の上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられた発電素子と、前記絶縁層において設けられ、前記発電素子と電気的に接続された配線とを備え、前記絶縁層側の前記金属基板の表面には、絶縁材料の塗膜が形成されている。
【００１０】
（９）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る太陽光発電装置の製造方法は、配線を含むフレキシブルプリント基板と、金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、前記フレキシブルプリント基板が含む前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップと、前記塗膜の形成された前記金属基板の表面上に前記フレキシブルプリント基板を固定するステップとを含む。
【００１１】
（１０）またこの発明の別の局面に係る太陽光発電装置の製造方法は、金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、前記塗膜の表面に、導電性ペーストを用いて配線を形成するステップと、前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽光発電装置における耐圧性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の光学系について説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における上側塗膜の厚みと耐電圧との関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の製造手順の一例を定めたフローチャートである。
【図７】図７は、図６に示す手順を示す装置下部の断面図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の断面を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の製造手順の一例を定めたフローチャートである。
【図１０】図１０は、図９に示す手順を示す装置下部１０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に、本発明の実施の形態の内容を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置は、金属基板と、前記金属基板の上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられた発電素子と、前記絶縁層において設けられ、前記発電素子と電気的に接続された配線とを備え、前記絶縁層側の前記金属基板の表面には、絶縁材料の塗膜が形成されている。
【００１６】
このように、金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成する構成により、たとえば、配線および発電素子の接続箇所から絶縁層の表面を伝って金属基板へ放電電流が流れる沿面放電を防ぐことができる。また、たとえば、配線および金属基板間の絶縁層の部分における絶縁破壊を抑えることができる。したがって、耐圧性を高めることができる。
【００１７】
（２）好ましくは、前記絶縁層は、前記絶縁層の前記発電素子側の表面と前記配線との間に設けられた絶縁部を含む。
【００１８】
このように、配線の露出を絶縁部によって抑える構成により、配線を保護するとともに、配線が他の金属部分と短絡することを防ぐことができる。また、配線と他の金属部分との間で放電が生じることを防ぐことができる。
【００１９】
（３）より好ましくは、前記絶縁層および前記配線は、フレキシブルプリント基板に含まれる。
【００２０】
このような構成により、太陽光発電装置の製造工程を簡略化することができるため、たとえば品質の低下を防ぐことができる。
【００２１】
（４）好ましくは、前記配線は、導電性ペーストを用いて形成され、前記配線は、前記塗膜と接している。
【００２２】
このような構成により、上記塗膜の表面に導電性ペーストのパターンを描くことで、フレキシブルプリント基板を用いることなく配線を形成することができるため、フレキシブルプリント基板の製作に必要な金型等のコストが発生せず、たとえば少量生産の場合において製造コストを抑えることができる。
【００２３】
（５）好ましくは、前記絶縁材料は、ポリエステル、アクリル、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエチレンテレフタレートの少なくともいずれか１つを含む。
【００２４】
このような構成により、発電素子で発生した熱の金属基板への放出が大幅に抑制されることなく、配線および金属基板間の耐圧性を高めることができる。
【００２５】
（６）好ましくは、前記塗膜は、２０マイクロメートル以上かつ２００マイクロメートル以下の厚さを有する。
【００２６】
このような構成により、発電素子で発生した熱の金属基板への放出が大幅に抑制されることなく、配線および金属基板間において要求される耐電圧を確保することができる。
【００２７】
（７）好ましくは、前記塗膜に対して反対側の前記金属基板の表面には、放熱のための塗膜が形成されている。
【００２８】
このような構成により、金属基板の温度の上昇を抑えることができるため、発電素子をより効果的に放熱させることができる。
【００２９】
（８）好ましくは、前記太陽光発電装置は、複数の前記発電素子を備え、前記配線は、各前記発電素子を直列に接続している。
【００３０】
このような構成により、高電圧の出力が得られる太陽光発電装置において、高い耐圧性を実現することができる。
【００３１】
（９）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法は、配線を含むフレキシブルプリント基板と、金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、前記フレキシブルプリント基板が含む前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップと、前記塗膜の形成された前記金属基板の表面上に前記フレキシブルプリント基板を固定するステップとを含む。
【００３２】
このように、金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成することにより、たとえば、配線および発電素子の接続箇所からフレキシブルプリント基板の表面を伝って金属基板へ放電電流が流れる沿面放電を防ぎ、かつ配線および金属基板間の絶縁破壊を抑えることが可能な太陽光発電装置を製造することができる。したがって、耐圧性の高い太陽光発電装置を得ることができる。
【００３３】
また、フレキシブルプリント基板を用いる製造方法により、太陽光発電装置の製造工程を簡略化することができるため、たとえば品質の低下を防ぐことができる。
【００３４】
（１０）本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法は、金属基板と、発電素子とを備える太陽光発電装置の製造方法であって、前記金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成するステップと、前記塗膜の表面に、導電性ペーストを用いて配線を形成するステップと、前記配線と前記発電素子とを電気的に接続するステップとを含む。
【００３５】
このように、金属基板の表面に絶縁材料の塗膜を形成することにより、配線および金属基板間を絶縁するとともに、たとえば、配線から絶縁体の表面を伝って金属基板へ放電電流が流れる沿面放電を防ぐ太陽光発電装置を製造することができる。したがって、耐圧性の高い太陽光発電装置を得ることができる。
【００３６】
また、上記塗膜の表面に導電性ペーストのパターンを描くことで、フレキシブルプリント基板を用いることなく配線を形成することができるため、フレキシブルプリント基板の製作に必要な金型等のコストが発生せず、たとえば少量生産の場合において製造コストを抑えることができる。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００３８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【００３９】
図１を参照して、太陽光発電装置１０１は、たとえば集光型の太陽光発電装置であり、装置下部１０と、集光部２５とを備える。装置下部１０は、複数の発電部３０と、ＦＰＣ３１と、ベース部３８とを含む。集光部２５は、複数のフレネルレンズ２６を含む。
【００４０】
集光部２５は、ベース部３８に対して間隔を空けてかつ平行になるように固定されている。ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）３１は、ベース部３８のフレネルレンズ２６側の表面に設けられている。ＦＰＣ３１には複数の発電部３０が実装されている。
【００４１】
集光部２５において、フレネルレンズ２６は、たとえばマトリックス状に配置されている。フレネルレンズ２６は、発電部３０ごとに１つずつ設けられている。各発電部３０は、対応のフレネルレンズ２６の光軸上に配置されている。
【００４２】
フレネルレンズ２６のサイズは、たとえば５０ｍｍ×５０ｍｍである。また、発電部３０のサイズは、たとえば３．２ｍｍ×３．２ｍｍである。
【００４３】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の光学系について説明するための断面図である。
【００４４】
図２を参照して、発電部３０は、ボールレンズ１７と、パッケージ１８と、発電素子１９とを含む。ＦＰＣ３１は、配線１２を含む。
【００４５】
発電素子１９は、たとえば半導体素子を含み、パッケージ１８に収納される。配線１２は、各発電素子１９を電気的に接続する。
【００４６】
フレネルレンズ２６は、太陽光を対応のボールレンズ１７へ収束させる。ボールレンズ１７は、フレネルレンズ２６によって収束された太陽光を、発電素子１９へさらに収束させる。
【００４７】
発電素子１９は、フレネルレンズ２６およびボールレンズ１７によって収束された太陽光を受けて、受光量に応じた電力を発生する。
【００４８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の平面図である。
【００４９】
図３を参照して、ＦＰＣ３１に実装された各発電部３０における発電素子１９は、ＦＰＣ３１における配線１２によってたとえば直列に接続されている。１つの発電部３０が発電する電圧は、たとえば約３．１Ｖである。各発電部３０において発電された電力は、たとえば電極Ｅ１，Ｅ２から出力される。
【００５０】
なお、太陽光発電装置１０１において、各発電素子１９は、直列に接続される構成に限らず、並列に接続される構成であってもよい。たとえば、各発電素子１９を直列に接続して構成した複数の回路を並列に接続することにより、高電圧かつ大電流の出力を得ることができる。たとえば、発電素子１９を１６個直列に接続して構成した回路を１２個並列に接続することにより、５０Ｖかつ３．６Ａの出力が可能な太陽光発電装置１０１を実現することができる。
【００５１】
また、さらに多数の太陽光発電装置１０１を直列および並列に接続することによって、より高電圧かつ大電流の出力を得ることができる。たとえば、上記のような５０Ｖかつ３．６Ａの出力が可能な太陽光発電装置１０１を８個直列に接続する。そして、直列に接続した当該太陽光発電装置１０１の組を８組並列に接続することにより、４００Ｖかつ２８．８Ａの出力が可能な太陽光発電システムを実現することができる。
【００５２】
以下、複数の太陽光発電装置１０１を接続した構成において出力可能な電圧をシステム電圧とも称する。たとえば４００Ｖかつ２８．８Ａの出力が可能な太陽光発電システムでは、システム電圧は４００Ｖである。
【００５３】
太陽光発電装置１０１における配線１２には、システム電圧のような高い電圧が印加される部分が存在する。したがって、配線１２には高い耐圧性が求められる。
【００５４】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す断面図である。
【００５５】
図４を参照して、装置下部１０は、発電部３０と、ＦＰＣ３１と、ベース部３８とを含む。発電部３０は、ボールレンズ１７と、パッケージ１８と、発電素子１９と、透明樹脂４５とを含む。発電素子１９は、素子電極４２Ａと、素子電極４２Ｂとを有し、素子電極４２Ａおよび素子電極４２Ｂから電圧を出力する。
【００５６】
パッケージ１８は、パッケージ電極２０Ａと、パッケージ電極２０Ｂとを有する。パッケージ電極２０Ａおよびパッケージ電極２０Ｂは、パッケージ１８の底部を貫通するように設けられ、当該底部の上側および下側の両方に露出している。
【００５７】
ベース部３８は、上側塗膜１４と、金属基板１５と、下側塗膜１６とを含む。ＦＰＣ３１は、絶縁層３５と、配線１２である配線１２Ａおよび配線１２Ｂとを含む。配線１２は絶縁層３５において設けられる。
【００５８】
絶縁層３５は、上側絶縁部（絶縁部）３６Ａと、下側絶縁部３７Ａと、上側絶縁部３６Ｂと、下側絶縁部３７Ｂとを含む。
【００５９】
上側絶縁部３６Ａは、絶縁層３５の発電素子１９側の主表面である絶縁上面４０と配線１２Ａとの間に設けられている。下側絶縁部３７Ａは、絶縁層３５の金属基板１５側の表面である絶縁下面４１と配線１２Ａとの間に設けられている。
【００６０】
上側絶縁部３６Ｂは、絶縁上面４０と配線１２Ｂとの間に設けられている。下側絶縁部３７Ｂは、絶縁下面４１と配線１２Ｂとの間に設けられている。
【００６１】
以下、上側絶縁部３６Ａおよび上側絶縁部３６Ｂの各々を上側絶縁部３６とも称する。また、下側絶縁部３７Ａおよび下側絶縁部３７Ｂの各々を下側絶縁部３７とも称する。
【００６２】
発電素子１９は、絶縁層３５の上に設けられている。より詳細には、発電素子１９は、絶縁層の絶縁上面４０に設けられたパッケージ１８の内部に設けられている。
【００６３】
パッケージ１８は、ボールレンズ１７を自己の側壁の端部において支持し、ボールレンズ１７の焦点を発電素子１９に固定している。また、パッケージ１８の内部は、透明樹脂４５により満たされている。
【００６４】
発電素子１９は、配線１２に電気的に接続されている。より詳細には、素子電極４２Ａは、たとえばワイヤーボンディングによりパッケージ電極２０Ａに接続されている。パッケージ電極２０Ａは、ハンダ付けにより配線１２Ａに接続されている。すなわち、パッケージ電極２０Ａは、ハンダ部ＳＡを介して配線１２Ａと接続されている。
【００６５】
また、素子電極４２Ｂは、ハンダ付けによりパッケージ電極２０Ｂに接続されている。パッケージ電極２０Ｂは、ハンダ付けにより配線１２Ｂに接続されている。すなわち、パッケージ電極２０Ｂは、ハンダ部ＳＢを介して配線１２Ｂと接続されている。以下、ハンダ部ＳＡおよびハンダ部ＳＢの各々をハンダ部Ｓとも称する。
【００６６】
絶縁層３５は、金属基板１５の上に設けられている。より詳細には、金属基板１５の上側の主表面すなわち絶縁層３５側の主表面である基板上面５０には、絶縁材料の塗膜である上側塗膜１４が形成されている。絶縁層３５は、上側塗膜１４に接するように設けられている。絶縁層３５は、たとえば接着剤等により上側塗膜１４の表面である上塗膜面５２に固定される。
【００６７】
配線１２には、上述のように、高電圧が印加される場合がある。上側塗膜１４は、金属基板１５および配線１２間の耐圧性を高め、金属基板１５および配線１２間における放電の発生、すなわち下側絶縁部３７の絶縁破壊を防ぐ。具体的には、たとえば、上側塗膜１４は、経路Ｗ１のように放電電流が流れることを防ぐ。
【００６８】
また、上側塗膜１４は、たとえばハンダ部Ｓおよび金属基板１５間の沿面放電の発生を防ぐ。沿面放電は、たとえば絶縁上面４０にフラックスが付着している場合、または絶縁上面４０に結露による水滴が付着している場合等に発生しやすい。上側塗膜１４は、たとえば、経路Ｗ２のように沿面放電による放電電流が流れることを防ぐ。
【００６９】
発電素子１９は、フレネルレンズ２６およびボールレンズ１７により収束された太陽光を受けるため温度が上昇する。発電素子１９は、高温になると、発電効率が低下し、また、自己の含む樹脂および発電素子１９に接触する透明樹脂４５等にダメージを与える。
【００７０】
発電素子１９の熱は、パッケージ１８、ＦＰＣ３１および上側塗膜１４経由で金属基板１５へ伝わる。したがって、金属基板１５は、発電素子１９の放熱板としても機能する。金属基板１５の材料は、たとえば、熱伝導率が高くかつ比較的軽いアルミニウムまたは銅が好ましい。
【００７１】
また、上側塗膜１４の材料は、耐圧性が高くかつ熱伝導性が比較的高い絶縁材料が好ましい。具体的には、当該絶縁材料は、たとえば、ポリエステル、アクリル、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエチレンテレフタレートのいずれかである。なお、上側塗膜１４は、これらの材料の少なくともいずれか１つを含んでもよいし、いずれか複数を含んでもよい。
【００７２】
また、アルミニウム表面の保護膜として用いられるアルマイトの代わりに、上側塗膜１４を形成することにより、金属基板１５により高い耐圧性を与えることができる。なお、上側塗膜１４は、アルマイトの層が形成された基板上面５０の表面に形成されてもよい。
【００７３】
また、金属基板１５の下側の主表面すなわち上側塗膜１４に対して反対側の金属基板１５の主表面である基板下面５１には、放熱のための塗膜である下側塗膜１６が形成される。下側塗膜１６は、金属基板１５の放熱性を高める。具体的には、下側塗膜１６は、金属基板１５が発電素子１９から受けた熱を空気中に放出し易くする。これにより、発電素子１９の温度上昇をより効果的に防ぐことができる。
【００７４】
下側塗膜１６の材料は、放射率の高い材料が好ましい。下側塗膜１６の材料には、上側塗膜１４の材料と同じ材料を用いることができる。
【００７５】
たとえば、アルマイトの放射率が０．７７であるのに対して、ポリエステル、アクリル、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエチレンテレフタレートの放射率は０．８４〜０．９である。このため、たとえば基板下面５１にアルマイトの層を形成するより、下側塗膜１６を形成した方が金属基板１５の放熱性を高めることができる。
【００７６】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における上側塗膜の厚みと耐電圧との関係の一例を示す図である。
【００７７】
図５において、横軸は上側塗膜１４の厚みを示し、縦軸は上側塗膜１４の厚さ方向の耐電圧を示す。
【００７８】
グラフＧ１は、上側塗膜１４の材料としてアクリルを用いた場合について示している。グラフＧ１を参照して、上側塗膜１４の耐電圧は、上側塗膜１４の厚さが１０マイクロメートルのとき、約０．９ｋＶである。上側塗膜１４の耐電圧は、上側塗膜１４が厚いほど大きくなり、上側塗膜１４の厚さが４０マイクロメートルのとき、約４．１ｋＶである。
【００７９】
ここで、国際規格であるＩＥＣ６２６８８では、システム電圧が５００Ｖの場合、たとえば配線１２および金属基板１５間に、２．２ｋＶ以上の耐電圧が必要である旨が規定されている。
【００８０】
グラフＧ１より、上側塗膜１４の厚さが約２０マイクロメートル以上である場合に、上側塗膜１４の耐電圧が約２．２ｋＶ以上となることが分かる。このことから、システム電圧が５００Ｖの場合、上側塗膜１４の厚さは、２０マイクロメートル以上であることが好ましい。
【００８１】
また、国際規格であるＩＥＣ６２６８８では、システム電圧が１０００Ｖの場合、たとえば配線１２および金属基板１５間に、３ｋＶ以上の耐電圧が必要である旨が規定されている。
【００８２】
グラフＧ１より、上側塗膜１４の厚さが約３０マイクロメートル以上である場合に、上側塗膜１４の耐電圧が約３ｋＶ以上となることが分かる。このことから、システム電圧が１０００Ｖの場合、上側塗膜１４の厚さは、３０マイクロメートル以上であることが好ましい。
【００８３】
しかしながら、上側塗膜１４を厚くするほど、発電素子１９から金属基板１５への熱伝導性が悪くなる。当該熱伝導性が悪くなると発電素子１９の温度が高くなることから、たとえば、上側塗膜１４の厚さに上限を設ける。
【００８４】
ここでは、発電素子１９の温度が、たとえば発電素子１９の含む樹脂および発電素子１９に接触する透明樹脂４５のガラス転移温度Ｔｇを上回らないように、上側塗膜１４の厚さの上限値を定める。ガラス転移温度Ｔｇは、たとえば１１０℃である。
【００８５】
周囲温度が５０℃〜６０℃である環境下で太陽光発電装置１０１を実際に使用した場合において、上側塗膜１４の厚さを２００マイクロメートル以上にしたとき、発電素子１９の温度が１１０℃以上となることが実験により確認された。このことから、上側塗膜１４の厚さは、２００マイクロメートル以下であることが好ましい。
【００８６】
［製造方法］
次に、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法について説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の製造手順の一例を定めたフローチャートである。図７は、図６に示す手順を示す装置下部の断面図である。
【００８７】
図６および図７を参照して、まず、金属基板１５における基板上面５０に上側塗膜１４を形成し、基板下面５１に下側塗膜１６を形成する（ステップＳ１１）。より詳細には、たとえば電着塗装により、上側塗膜１４および下側塗膜１６を形成する。この場合、上側塗膜１４および下側塗膜１６は、たとえば同じ期間に形成される。なお、上側塗膜１４および下側塗膜１６は、紛体塗装により形成されてもよい。
【００８８】
なお、基板上面５０の全面に亘って上側塗膜１４を形成することで、上述のような沿面放電を防ぐことができるため、たとえばパターニングにより沿面放電を防ぐ構成に比べて製造コストを抑えることができる。
【００８９】
また、基板下面５１の全面に亘って下側塗膜１６を形成することにより、簡単に金属基板１５の放熱性を高めることができる。
【００９０】
次に、発電素子１９とＦＰＣ３１に含まれる配線１２とを電気的に接続する（ステップＳ１２）。より詳細には、パッケージ電極２０Ａと素子電極４２Ａとを接続し、パッケージ電極２０Ｂと素子電極４２Ｂとを接続することにより、発電素子１９をパッケージ１８に実装する。そして、発電素子１９の実装されたパッケージ１８をＦＰＣ３１に実装する。
【００９１】
つまり、パッケージ電極２０Ａを介して素子電極４２Ａと配線１２Ａとを接続し、パッケージ電極２０Ｂを介して素子電極４２Ｂと配線１２Ｂとを接続する。なお、発電素子１９の実装されたパッケージ１８のＦＰＣ３１への実装は、たとえばリフロープロセスにおいて行われる。
【００９２】
次に、上側塗膜１４の形成された金属基板１５の表面上にＦＰＣ３１を固定する（ステップＳ１３）。より詳細には、たとえばＦＰＣ３１を上側塗膜１４における上塗膜面５２に接着剤等を用いて固定する。
【００９３】
次に、パッケージ１８内に硬化性の透明樹脂４５を注入し、パッケージ１８にボールレンズ１７を取り付ける（ステップＳ１４）。
【００９４】
なお、ＦＰＣ３１を金属基板１５の上に固定する前に、パッケージ１８内に硬化性の透明樹脂４５を注入し、パッケージ１８にボールレンズ１７を取り付けてもよい。
【００９５】
ところで、特許文献１に記載の構成では、配線およびプレート板間に高い電圧が印加された場合、配線およびプレート板間において放電が起こることが考えられる。そして、当該放電が起きた場合、たとえば、配線および太陽光発電セルに想定以上の電流が流れることによって、上記太陽光発電装置の動作に異常が生じる可能性がある。
【００９６】
また、米国特許出願公開第２０１０／０２３６６０３号明細書（特許文献２）の図１には、以下のような技術が開示されている。すなわち、特許文献２に記載の太陽光発電装置では、発電素子が第１の基板の上側の表面に設けられる。第１の基板の下側の表面には上記発電素子の電極と導通した出力電極が設けられる。一方、絶縁性のレシーバ基板の上側の表面には、配線および当該配線と導通するハンダ電極が設けられる。レシーバ基板において、ハンダ電極以外の部分の表面には絶縁膜が設けられる。そして、第１の基板における出力電極と、レシーバ基板におけるハンダ電極とを接続する。上記発電素子には、レンズによって集光された太陽光が照射される。
【００９７】
しかしながら、特許文献２に記載の太陽光発電装置では、第１の基板における出力電極と、レシーバ基板におけるハンダ電極とを接続する必要があるため、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置１０１と比べて構造が複雑である。また、レシーバ基板は、絶縁材料で形成されるため、本実施の形態に係る太陽光発電装置１０１と比べて、効率的に発電素子を放熱させることができない。
【００９８】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、絶縁層３５は、金属基板１５の上に設けられている。発電素子１９は、絶縁層３５の上に設けられている。配線１２は、絶縁層３５において設けられ、発電素子１９と電気的に接続されている。絶縁層３５側の金属基板１５の表面である基板上面５０には、絶縁材料の塗膜である上側塗膜１４が形成されている。
【００９９】
このように、金属基板１５における基板上面５０に上側塗膜１４を形成する構成により、たとえば、配線１２および発電素子１９の接続箇所から絶縁層３５の表面を伝って金属基板１５へ放電電流が流れる沿面放電を防ぐことができる。また、たとえば、配線１２および金属基板１５間の絶縁層３５の部分における絶縁破壊を抑えることができる。
【０１００】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、耐圧性を高めることができる。
【０１０１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、絶縁層３５は、絶縁層３５の発電素子１９側の表面である絶縁上面４０と配線１２との間に設けられた上側絶縁部３６を含んでいる。
【０１０２】
このように、配線１２の露出を上側絶縁部３６によって抑える構成により、配線１２を保護するとともに、配線１２が他の金属部分と短絡することを防ぐことができる。また、配線１２と他の金属部分との間で放電が生じることを防ぐことができる。
【０１０３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、絶縁層３５および配線１２は、フレキシブルプリント基板に含まれている。
【０１０４】
このような構成により、太陽光発電装置１０１の製造工程を簡略化することができるため、たとえば品質の低下を防ぐことができる。
【０１０５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、上記絶縁材料は、ポリエステル、アクリル、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエチレンテレフタレートの少なくともいずれか１つを含む。
【０１０６】
このような構成により、発電素子１９で発生した熱の金属基板１５への放出が大幅に抑制されることなく、配線１２および金属基板１５間の耐圧性を高めることができる。
【０１０７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、上側塗膜１４は、２０マイクロメートル以上かつ２００マイクロメートル以下の厚さを有する。
【０１０８】
このような構成により、発電素子１９で発生した熱の金属基板１５への放出が大幅に抑制されることなく、配線１２および金属基板１５間において要求される耐電圧を確保することができる。
【０１０９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、上側塗膜１４に対して反対側の金属基板１５の表面である基板下面５１に、放熱のための塗膜である下側塗膜１６が形成されている。
【０１１０】
このような構成により、金属基板１５の温度の上昇を抑えることができるため、発電素子１９をより効果的に放熱させることができる。
【０１１１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置では、配線１２は、複数の発電素子１９を直列に接続している。
【０１１２】
このような構成により、高電圧の出力が得られる太陽光発電装置１０１において、高い耐圧性を実現することができる。
【０１１３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法では、金属基板１５における基板上面５０に上側塗膜１４を形成する。フレキシブルプリント基板の含む配線１２と発電素子１９とを電気的に接続する。上側塗膜１４の形成された金属基板１５の表面上に当該フレキシブルプリント基板を固定する。
【０１１４】
このように、金属基板１５における基板上面５０に上側塗膜１４を形成することにより、たとえば、配線１２および発電素子１９の接続箇所からフレキシブルプリント基板の表面を伝って金属基板１５へ放電電流が流れる沿面放電を防ぎ、かつ配線１２および金属基板１５間の絶縁破壊を抑えることが可能な太陽光発電装置を製造することができる。
【０１１５】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法では、耐圧性の高い太陽光発電装置を得ることができる。
【０１１６】
また、フレキシブルプリント基板を用いる製造方法により、太陽光発電装置１０１の製造工程を簡略化することができるため、たとえば品質の低下を防ぐことができる。
【０１１７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１１８】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置と比べて、ＦＰＣを用いない太陽光発電装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る太陽光発電装置と同一である。
【０１１９】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の断面を示す断面図である。図８は、本発明の第１の実施の形態における装置下部の、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に相当する断面の構成を示す。
【０１２０】
図８を参照して、装置下部１０は、発電部３０と、絶縁層３５と、ベース部３８と、配線１２を含む。発電部３０は、ボールレンズ１７と、パッケージ１８と、発電素子１９と、透明樹脂４５とを含む。
【０１２１】
発電素子１９は、素子電極４２Ａと、素子電極４２Ｂとを有し、素子電極４２Ａおよび素子電極４２Ｂ間に電圧を出力する。ベース部３８は、上側塗膜１４と、金属基板１５と、下側塗膜１６とを含む。配線１２は、絶縁層３５において設けられている。
【０１２２】
パッケージ１８は、パッケージ電極２０Ａと、パッケージ電極２０Ｂとを有する。パッケージ電極２０Ａおよびパッケージ電極２０Ｂは、パッケージ１８の底部を貫通するように設けられ、当該底部の上側および下側の両方に露出している。
【０１２３】
また、絶縁層３５は、上側絶縁部（絶縁部）３６Ａと、上側絶縁部３６Ｂとを含む。上側絶縁部３６Ａは、絶縁層３５の発電素子１９側の主表面である絶縁上面４０と配線１２Ａとの間に設けられている。上側絶縁部３６Ｂは、絶縁上面４０と配線１２Ｂとの間に設けられている。
【０１２４】
発電素子１９は、絶縁層３５の上に設けられている。より詳細には、発電素子１９は、絶縁層の上に設けられたパッケージ１８の内部に設けられている。
【０１２５】
発電素子１９は、配線１２に電気的に接続されている。より詳細には、素子電極４２Ａは、たとえばワイヤーボンディングによりパッケージ電極２０Ａに接続されている。パッケージ電極２０Ａは、ハンダ付けにより配線１２Ａに接続されている。すなわち、パッケージ電極２０Ａは、ハンダ部ＳＡを介して配線１２Ａと接続されている。
【０１２６】
また、素子電極４２Ｂは、たとえばハンダ付けによりパッケージ電極２０Ｂに接続されている。パッケージ電極２０Ｂは、ハンダ付けにより配線１２Ｂに接続されている。すなわち、パッケージ電極２０Ｂは、ハンダ部ＳＢを介して配線１２Ｂと接続されている。配線１２は、たとえば、複数の発電部３０における各発電素子１９を直列に接続する。
【０１２７】
絶縁層３５は、金属基板１５の上に設けられている。より詳細には、金属基板１５の上側の主表面すなわち金属基板１５の絶縁層３５側の主表面である基板上面５０には、絶縁材料の塗膜である上側塗膜１４が形成される。
【０１２８】
絶縁層３５は、上側塗膜１４の表面である上塗膜面５２に設けられる。また、絶縁層３５における配線１２は、上側塗膜１４に接する。
【０１２９】
上側塗膜１４は、金属基板１５および配線１２間を絶縁し、金属基板１５および配線１２間に高電圧が印加された場合においても、金属基板１５および配線１２間における放電の発生を防ぐ。
【０１３０】
また、上側塗膜１４は、たとえばハンダ部Ｓおよび金属基板１５間の沿面放電の発生を防ぐ。具体的には、たとえば、上側塗膜１４は、経路Ｗ３のように沿面放電による放電電流が流れることを防ぐ。
【０１３１】
［製造方法］
次に、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置における装置下部の製造手順の一例を定めたフローチャートである。図１０は、図９に示す手順を示す装置下部１０の断面図である。
【０１３２】
図９および図１０を参照して、まず、金属基板１５における基板上面５０に上側塗膜１４を形成し、基板下面５１に下側塗膜１６を形成する（ステップＳ２１）。より詳細には、たとえば電着塗装により、上側塗膜１４および下側塗膜１６を形成する。この場合、上側塗膜１４および下側塗膜１６は、たとえば同じ期間に形成される。
【０１３３】
なお、上側塗膜１４および下側塗膜１６は、紛体塗装により形成されてもよい。また、たとえば、上側塗膜１４は、アルマイトの層が形成された基板上面５０の表面に形成されてもよい。
【０１３４】
次に、上側塗膜１４における上塗膜面５２に導電性ペーストを用いて配線１２を形成する（ステップＳ２２）。より詳細には、たとえば、上塗膜面５２に導電性ペーストを用いて配線パターンを描き、焼成することにより配線１２を形成する。
【０１３５】
次に、配線１２を覆うように絶縁材料で絶縁層３５を形成する。当該絶縁材料は、たとえば上側塗膜１４と同じ材料である。絶縁層３５は、たとえば電着塗装により形成される。なお、絶縁層３５は、紛体塗装により形成されてもよい。
【０１３６】
ここで、絶縁層３５には、配線１２の一部が露出するように上向きの開口部を形成する。具体的には、図１０に示すように、絶縁層３５に形成した開口部ＯＡにおいて、配線１２Ａの一部が露出する。また、絶縁層３５に形成した開口部ＯＢにおいて、配線１２Ｂの一部が露出する。
【０１３７】
次に、配線１２と発電素子１９とを電気的に接続する（ステップＳ２４）。より詳細には、パッケージ電極２０Ａと素子電極４２Ａとを接続し、パッケージ電極２０Ｂと素子電極４２Ｂとを接続することにより、発電素子１９をパッケージ１８に実装する。
【０１３８】
そして、発電素子１９が実装されたパッケージ１８のパッケージ電極２０Ａと開口部ＯＡにおいて露出している配線１２Ａの部分とを接続する。また、パッケージ１８のパッケージ電極２０Ｂと開口部ＯＢにおいて露出している配線１２Ｂの部分とを接続する。
【０１３９】
なお、パッケージ電極２０Ａと配線１２Ａとの接続、およびパッケージ電極２０Ｂと配線１２Ｂとの接続は、たとえばリフロープロセスにおいて行われる。
【０１４０】
次に、パッケージ１８内に硬化性の透明樹脂４５を注入し、パッケージ１８にボールレンズ１７を取り付ける（ステップＳ２５）。
【０１４１】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置では、配線１２は、導電性ペーストを用いて形成され、上側塗膜１４と接している。
【０１４２】
このような構成により、上側塗膜１４の表面である上塗膜面５２に導電性ペーストのパターンを描くことで、フレキシブルプリント基板を用いることなく配線１２を形成することができるため、フレキシブルプリント基板の製作に必要な金型等のコストが発生せず、たとえば少量生産の場合において製造コストを抑えることができる。
【０１４３】
また、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法では、金属基板１５における基板上面５０に絶縁材料の塗膜である上側塗膜１４を形成する。上側塗膜１４の表面に、導電性ペーストを用いて配線１２を形成する。配線１２と発電素子１９とを電気的に接続する。
【０１４４】
このように、金属基板１５における基板上面５０に絶縁材料の塗膜を形成することにより、配線１２および金属基板１５間を絶縁するとともに、たとえば、配線１２から絶縁体の表面を伝って金属基板１５へ放電電流が流れる沿面放電を防ぐ太陽光発電装置を製造することができる。
【０１４５】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法では、耐圧性の高い太陽光発電装置を得ることができる。
【０１４６】
また、上側塗膜１４における上塗膜面５２に導電性ペーストのパターンを描くことで、フレキシブルプリント基板を用いることなく配線１２を形成することができるため、フレキシブルプリント基板の製作に必要な金型等のコストが発生せず、たとえば少量生産の場合において製造コストを抑えることができる。
【０１４７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る太陽光発電装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１４８】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１４９】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１５０】
［付記］
金属基板と、
前記金属基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた発電素子と、
前記発電素子の上に設けられた、太陽光を前記発電素子へ収束させるためのレンズと、
前記絶縁層において設けられ、前記発電素子と電気的に接続された配線とを備え、
前記絶縁層側の前記金属基板の表面には、絶縁材料の塗膜が形成されている太陽光発電装置。
【符号の説明】
【０１５１】
１０  装置下部
１２  配線
１２Ａ  配線
１２Ｂ  配線
１４  上側塗膜
１５  金属基板
１６  下側塗膜
１７  ボールレンズ
１８  パッケージ
１９  発電素子
２０  パッケージ電極
２０Ａ  パッケージ電極
２０Ｂ  パッケージ電極
２５  集光部
２６  フレネルレンズ
３０  発電部
３１  ＦＰＣ
３５  絶縁層
３６  上側絶縁部
３６Ａ  上側絶縁部
３６Ｂ  上側絶縁部
３７  下側絶縁部
３７Ａ  下側絶縁部
３７Ｂ  下側絶縁部
３８  ベース部
４０  絶縁上面
４１  絶縁下面
４２  素子電極
４２Ａ  素子電極
４２Ｂ  素子電極
４５  透明樹脂
５０  基板上面
５１  基板下面
５２  上塗膜面
１０１  太陽光発電装置
Ｓ  ハンダ部
ＳＡ  ハンダ部
ＳＢ  ハンダ部
【図１】
2016018892.tif 000003
【図２】
2016018892.tif 000004
【図３】
2016018892.tif 000005
【図４】
2016018892.tif 000006
【図５】
2016018892.tif 000007
【図６】
2016018892.tif 000008
【図７】
2016018892.tif 000009
【図８】
2016018892.tif 000010
【図９】
2016018892.tif 000011
【図１０】
2016018892.tif 000012