(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール内で光を散乱させることによって、発電効率を向上させる技術を提供する。【解決手段】太陽電池セル１０は、両面で光を入射可能であり、かつ両面に表面側電極３０、裏面側電極３２が配置される。第１保護部材１２は、太陽電池セル１０の一方の面側に配置される。第１封止部材１４は、第１保護部材１２と太陽電池セル１０との間に配置される。第２保護部材１６は、太陽電池セル１０の他方の面側に配置される。第２封止部材１８は、第２保護部材１６と太陽電池セル１０との間に配置される。透過率は、第１保護部材１２、第１封止部材１４＞第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８＞第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８、第２保護部材１６である。また、第１封止部材１４の透過率は、第２封止部材１８の透過率よりも高い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面で光を入射可能であり、かつ前記両面に電極が配置された太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの一方の面側に配置された第１保護部材と、
前記第１保護部材と前記太陽電池セルとの間に配置された第１封止部材と、
前記太陽電池セルの他方の面側に配置された第２保護部材と、
前記第２保護部材と前記太陽電池セルとの間に配置された第２封止部材とを備え、
前記第１保護部材、前記第１封止部材の透過率が、前記第１保護部材、前記第１封止部材、前記第２封止部材の透過率よりも高く、
前記第１保護部材、前記第１封止部材、前記第２封止部材の透過率が、前記第１保護部材、前記第１封止部材、前記第２封止部材、前記第２保護部材の透過率よりも高く、
前記第１封止部材の透過率が、前記第２封止部材の透過率よりも高い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封止部材には、シリカ粒子が含ま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。
【請求項３】
透過率をＴと示し、反射率をＲと示した場合に、前記第１保護部材から前記第２保護部材へのＴ／（１−Ｒ）が、５％以上８５％以下であ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。
【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し、特に両面で光を入射可能な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では、両面で受光した際に発電を行う太陽電池の一方の面側に、第１の保護部材が配置され、他方の面側に、第２の保護部材が配置される。また、第１の保護部材と太陽電池との間に第１の封止部が配置され、第２の保護部材と太陽電池との間に第２の封止部が配置される。ここで、第２の封止部には、白色の顔料が含まれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第１３／０６９６８０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１の保護部材側から太陽電池の間に入射した光の一部は、第２の封止部で反射し、さらに第１の保護部材と空気との界面で再反射して、太陽電池に入射される。太陽電池の発電効率を向上するためには、第１の保護部材側から太陽電池の間に入射した光の一部を太陽電池の裏側にも導くことが有効である。そのためには、第２の封止部における散乱が必要であるが、第２の封止部に白色の顔料が含まれると、散乱が発生しにくい。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュール内で光を散乱させることによって、発電効率を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールは、両面で光を入射可能であり、かつ両面に電極が配置された太陽電池セルと、太陽電池セルの一方の面側に配置された第１保護部材と、第１保護部材と太陽電池セルとの間に配置された第１封止部材と、太陽電池セルの他方の面側に配置された第２保護部材と、第２保護部材と太陽電池セルとの間に配置された第２封止部材とを備える。第１保護部材、第１封止部材の透過率が、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材の透過率よりも高く、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材の透過率が、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材、第２保護部材の透過率よりも高く、第１封止部材の透過率が、第２封止部材の透過率よりも高い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽電池モジュール内で光を散乱させることによって、発電効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの比較対象となる太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの別の比較対象となる太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図４】図３の太陽電池モジュールに入射された光の経路を示す図である。
【図５】図３の太陽電池モジュールに入射された赤外光の経路を示す図である。
【図６】図３の太陽電池モジュールに対する実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例を具体的に説明する前に、基礎となった知見を説明する。本発明の実施例は、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールに関する。ここでの太陽電池セルは、両面で光を入射可能であり、両面で発電するタイプである。一方、これまでの太陽電池モジュールの第１の保護部材、第１の封止部（以下、封止部を「封止部材」という）は透明であり、第１の保護部材からの光の入射が可能であるが、第２の封止部材は白色であるので、第２の保護部材からの光の入射は不可能である。
【００１０】
このような状況下において、発電効率を向上させるためには、隣接した太陽電池セル間に入射した光を第２の封止部材において散乱させることが必要になる。光を散乱させると、太陽電池セルの第２の保護部材側の面からも光が入射される。本実施例では、隣接した太陽電池セル間に入射した光を第２の封止部において散乱させることを目的とする。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの比較対象となる太陽電池モジュール２００の構成を示す断面図である。以下では、太陽電池モジュール２００を「第１比較例」と呼ぶことがある。太陽電池モジュール２００は、太陽電池セル２１０と総称される第１太陽電池セル２１０ａ、第２太陽電池セル２１０ｂ、第１保護部材２１２、第１封止部材２１４、第２保護部材２１６、第２封止部材２１８を含む。ここで、第１保護部材２１２側が前述の表面側に相当し、第２保護部材２１６側が前述の裏面側に相当する。また、第１太陽電池セル２１０ａは、第１表面側電極２３０ａ、第１裏面側電極２３２ａを含み、第２太陽電池セル２１０ｂは、第２表面側電極２３０ｂ、第２裏面側電極２３２ｂを含む。ここで、第１表面側電極２３０ａ、第２表面側電極２３０ｂは、表面側電極２３０と総称され、第１裏面側電極２３２ａ、第２裏面側電極２３２ｂは、裏面側電極２３２と総称される。さらに、太陽電池モジュール２００は、タブ線２４０と総称される第１タブ線２４０ａ、第２タブ線２４０ｂ、第３タブ線２４０ｃを含む。
【００１２】
太陽電池セル２１０は、入射する光を吸収して光起電力を発生し、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）またはインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料によって形成される。太陽電池セル２１０の構造は、特に限定されないが、ここでは、一例として、結晶シリコンとアモルファスシリコンとが積層されているとする。特に、太陽電池セル２１０は、両面で光を入射可能であり、両面で発電する。そのため、太陽電池セル２１０の表面側には、表面側電極２３０が配置され、太陽電池セル２１０の裏面側には、裏面側電極２３２が配置される。
【００１３】
太陽電池セル２１０の表面側と裏面側には、図示しないフィンガー電極が配置される。フィンガー電極は、受光により発電された電力を収集する電極である。フィンガー電極は、面上に形成される電極であるので、入射される光を遮らないように細く形成される。フィンガー電極は、発電した電力を効率的に集電できるように、面上に所定の間隔で複数配置される。また、太陽電池セル２１０の両面には、フィンガー電極に加えて、バスバー電極も配置される。バスバー電極が、表面側電極２３０、裏面側電極２３２に相当する。バスバー電極は、複数のフィンガー電極を互いに接続するための電極である。バスバー電極は、入射する光を遮らない程度に細く形成するとともに、複数のフィンガー電極から集電した電力を効率的に流せるよう、ある程度太く形成される。バスバー電極は、複数のフィンガー電極に交差するように面上に複数配置される。さらに、隣接した太陽電池セル２１０のそれぞれに設けられたバスバー電極は、タブ線２４０によって接続される。例えば、第１太陽電池セル２１０ａに設けられた第１表面側電極２３０ａと、第２太陽電池セル２１０ｂに設けられた第２裏面側電極２３２ｂは、第２タブ線２４０ｂによって接続される。
【００１４】
第１保護部材２１２は、太陽電池セル２１０の一方の面側に配置される。前述のごとく、第１保護部材２１２が配置されている方が表面側である。第１保護部材２１２は、太陽電池セル２１０を外部環境から保護するとともに、太陽電池セル２１０に吸収させるべき光を透過する。第１保護部材２１２は、例えば、ガラス基板である。なお、第１保護部材２１２は、ガラス基板の他に、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、フッ化ポリエチレンであってもよい。
【００１５】
第１封止部材２１４は、第１保護部材２１２と太陽電池セル２１０との間に配置される。第１封止部材２１４は、太陽電池セル２１０への水分の浸入等を防ぐとともに、太陽電池モジュール２００全体の強度を向上させる保護材である。第１封止部材２１４は、太陽光を十分に透過可能な透明性を有する透明樹脂である。第１封止部材２１４は、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）や、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料によって形成される。ここでは、ＥＶＡであるとする。
【００１６】
第２保護部材２１６は、太陽電池セル２１０の他方の面側に配置される。前述のごとく、第２保護部材２１６が配置されている方が裏面側である。第２保護部材２１６は、表面側から入射された光を反射させるために白色に着色される。例えば、第２保護部材２１６は、白色のＰＥＴフィルムによって構成される。第２封止部材２１８は、第２保護部材２１６と太陽電池セル２１０との間に配置される。第２封止部材２１８は、第１封止部材２１４と同様に構成される。このように、太陽電池セル２１０では、第１保護部材２１２、第１封止部材２１４、太陽電池セル２１０、第２封止部材２１８、第２保護部材２１６の順に配置される。
【００１７】
入射光２５０は、第１保護部材２１２、第１封止部材２１４を透過するとともに、第１太陽電池セル２１０ａと第２太陽電池セル２１０ｂとの間を透過して、第２封止部材２１８に到達する。さらに、入射光２５０は、第２封止部材２１８も透過して第２保護部材２１６で反射される。反射光は、第１保護部材２１２において再度反射されて、第２太陽電池セル２１０ｂの表面に導かれる。
【００１８】
図２は、本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの別の比較対象となる太陽電池モジュール３００の構成を示す断面図である。以下では、太陽電池モジュール３００を「第２比較例」と呼ぶことがある。太陽電池モジュール３００は、太陽電池セル３１０と総称される第１太陽電池セル３１０ａ、第２太陽電池セル３１０ｂ、第１保護部材３１２、第１封止部材３１４、第２保護部材３１６、第２封止部材３１８を含む。また、第１太陽電池セル３１０ａは、第１表面側電極３３０ａ、第１裏面側電極３３２ａを含み、第２太陽電池セル３１０ｂは、第２表面側電極３３０ｂ、第２裏面側電極３３２ｂを含む。第１表面側電極３３０ａ、第２表面側電極３３０ｂは、表面側電極３３０と総称され、第１裏面側電極３３２ａ、第２裏面側電極３３２ｂは、裏面側電極３３２と総称される。さらに、太陽電池モジュール３００は、タブ線３４０と総称される第１タブ線３４０ａ、第２タブ線３４０ｂ、第３タブ線３４０ｃを含む。
【００１９】
ここで、太陽電池セル３１０は太陽電池セル２１０に対応し、第１保護部材３１２は第１保護部材２１２に対応し、第１封止部材３１４は第１封止部材２１４に対応し、第２保護部材３１６は第２保護部材２１６に対応する。また、表面側電極３３０は表面側電極２３０に対応し、裏面側電極３３２は裏面側電極２３２に対応する。以下では、図１との差異を中心に説明する。第２封止部材３１８は、第２保護部材３１６と同様に白色に着色される。例えば、第２封止部材３１８は、白色ＥＶＡによって構成される。
【００２０】
入射光３５０は、第１保護部材３１２、第１封止部材３１４を透過すると、第２封止部材３１８に到達する。さらに、入射光３５０は、第２封止部材３１８で反射される。反射光は、第１保護部材３１２において再度反射されて、第２太陽電池セル３１０ｂの表面に導かれる。
【００２１】
図３は、本発明の実施例に係る太陽電池モジュール１００の構成を示す断面図である。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０と総称される第１太陽電池セル１０ａ、第２太陽電池セル１０ｂ、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２保護部材１６、第２封止部材１８を含む。また、第２封止部材１８は、入射光散乱粒子２０を含む。さらに、第１太陽電池セル１０ａは、第１表面側電極３０ａ、第１裏面側電極３２ａを含み、第２太陽電池セル１０ｂは、第２表面側電極３０ｂ、第２裏面側電極３２ｂを含む。第１表面側電極３０ａ、第２表面側電極３０ｂは、表面側電極３０と総称され、第１裏面側電極３２ａ、第２裏面側電極３２ｂは、裏面側電極３２と総称される。さらに、太陽電池モジュール１００は、タブ線４０と総称される第１タブ線４０ａ、第２タブ線４０ｂ、第３タブ線４０ｃを含む。
【００２２】
ここで、太陽電池セル１０は太陽電池セル２１０に対応し、第１保護部材１２は第１保護部材２１２に対応し、第１封止部材１４は第１封止部材２１４に対応し、第２保護部材１６は第２保護部材２１６に対応し、第２封止部材１８は第２封止部材２１８に対応する。また、表面側電極３０は表面側電極２３０に対応し、裏面側電極３２は裏面側電極２３２に対応し、タブ線４０はタブ線２４０に対応する。以下では、図１との差異を中心に説明する。
【００２３】
第２封止部材１８は、第２封止部材２１８と同様に構成されるが、内部に入射光散乱粒子２０が分散して含まれる。ここで、分散とは、第２封止部材１８の全体に一様に含まれていることに相当し、それはランダムに含まれているともいえる。また、入射光散乱粒子２０は、例えば、シリカ粒子である。そのため、第２封止部材１８は、第２封止部材２１８と比較して白濁化しており、第２封止部材１８の透過率は第２封止部材２１８の透過率より高いといえる。
【００２４】
図４は、太陽電池モジュール１００に入射された光の経路を示す。入射光５０は、第１保護部材１２側から入射され、第１封止部材１４を介して第２封止部材１８に到達する。第１経路６０では、入射光散乱粒子２０によって第２封止部材１８中で複数回散乱されて、第１太陽電池セル１０ａの裏面側に再入射される。第２経路６２では、入射光散乱粒子２０によって第２封止部材１８中で散乱されてから、第２保護部材１６で再反射されて、第２太陽電池セル１０ｂの裏面側に再入射される。第３経路６４では、入射光散乱粒子２０によって第２封止部材１８中で散乱されてから、第１保護部材１２で再反射されて、第２太陽電池セル１０ｂの表面側に再入射される。このように、入射光散乱粒子２０が含まれることによって、第２封止部材１８中での１回以上の散乱がさまざまなパターンでなされる。そのため、太陽電池セル１０に再入射される機会が増加する。
【００２５】
図５は、太陽電池モジュール１００に入射された赤外光の経路を示す。入射赤外光５２は、第１保護部材１２側から入射され、第１封止部材１４、太陽電池セル１０を透過する。第４経路６６では、入射光散乱粒子２０によって第２封止部材１８中で散乱され、第２太陽電池セル１０ｂの裏面側に再入射される。第５経路６８では、入射光散乱粒子２０によって第２封止部材１８中で散乱されてから、第２保護部材１６で再反射されて、第２太陽電池セル１０ｂの裏面側に再入射される。
【００２６】
以下では、太陽電池モジュール１００、太陽電池モジュール２００、太陽電池モジュール３００の特性を実験により比較する。第１比較例である太陽電池モジュール２００において、第１保護部材２１２には３．２ｍｍのガラス基板が使用され、第１封止部材２１４および第２封止部材２１８には０．６ｍｍの透明ＥＶＡが使用され、第２保護部材２１６には、０．１１ｍｍの白色ＰＥＴフィルムが使用される。一方、第２比較例である太陽電池モジュール３００において、第１保護部材３１２、第１封止部材３１４、第２保護部材３１６は、第１保護部材２１２、第１封止部材２１４、第２保護部材２１６と同様である。また、第２封止部材３１８には、０．６ｍｍの白色ＥＶＡが使用される。
【００２７】
太陽電池モジュール１００（以下、「実施例」ともいう）における第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２保護部材１６は、第１保護部材２１２、第１封止部材２１４、第２保護部材２１６と同様である。また、第２封止部材１８には、０．６ｍｍの厚みを有する白濁ＥＶＡが使用される。ここで、白濁ＥＶＡでは、ＥＶＡに、粒径ｄ＝１μｍのシリカ粒子が１Ｖｏｌ％混入されている。なお、１Ｖｏｌ％の粒子体積占有率は、０．９５×１０７の粒子個数密度に相当する。
【００２８】
測定は、第１比較例、第２比較例、実施例の表面側のそれぞれに対して、ソーラシミュレータ光を照射することによって行われる。その結果、第１比較例と第２比較例との出力は同等であったが、実施例の出力は、第２比較例の出力に対して０．３％増加する。また、出力の測定に加えて、透過率も測定される。ここでは、太陽電池モジュール１００に対して、第１保護部材１２、第１封止部材１４の透過率、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８の透過率、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８、第２保護部材１６の透過率が測定される。つまり、第１保護部材１２側から層を順に加えていった場合の透過率が測定される。太陽電池モジュール２００、太陽電池モジュール３００に対しても同様である。
【００２９】
図６は、太陽電池モジュール１００に対する実験結果を示す。図示のごとく、第１比較例、第２比較例、実施例に対して、３種類の透過率が測定されている。実施例に対して、第１保護部材１２、第１封止部材１４の透過率が、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８の透過率よりも高い。この関係は、第１比較例、第２比較例においても成立する。また、実施例に対して、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８の透過率が、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８、第２保護部材１６の透過率よりも高い。特に、第２保護部材１６が白色であるので、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８、第２保護部材１６の透過率は「０」である。この関係は、第１比較例でも成立するが、第２比較例では成立しない。第２比較例においては、第２封止部材３１８と第２保護部材３１６とがいずれも白色であるからである。さらに、実施例に対して、第１封止部材１４の透過率は、第２封止部材１８の透過率よりも高い。この関係は、第１比較例では成立しない。第１比較例においては、第１封止部材３１４と第２封止部材３１８とがいずれも透明であるからである。
【００３０】
このような太陽電池モジュール１００について、透過率「Ｔ」は、６８％であり、反射率「Ｒ」は、１３．６％である。そのため、Ｔ／（１−Ｒ）は、７８．７％になる。よって、太陽電池モジュール１００に対するＴ／（１−Ｒ）は５％以上８５％以下である。
【００３１】
本発明の実施例によれば、第１保護部材、第１封止部材の透過率が、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材の透過率よりも高いので、第１保護部材から入射された光を第２封止部材に到達させることができる。また、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材の透過率が、第１保護部材、第１封止部材、第２封止部材、第２保護部材の透過率よりも高いので、第２封止部材に到達した光が第２保護部材を透過してしまうことを抑制できる。また、第１封止部材の透過率が、第２封止部材の透過率よりも高いので、第２封止部材を白濁にできる。
【００３２】
両面で光を入射可能である太陽電池セルの裏面側に配置された第２封止部材に、シリカ粒子を分散して含めるので、シリカ粒子の光散乱現象を発現させることができる。また、シリカ粒子の光散乱現象が発現するので、隣接した太陽電池セルの間に入射した光を太陽電池セルへ導光できる。また、隣接した太陽電池セルの間に入射した光が太陽電池セルへ導光されるので、発電効率を向上できる。そのため、太陽電池モジュール内で光を散乱させることによって、発電効率を向上させることができる。
【００３３】
また、第２封止部材には、シリカ粒子が分散して含まれるので、シリカ粒子を局所的に集めるといった手順を不要にできる。また、第２封止部材には、シリカ散乱粒子が分散して含まれるので、シリカ粒子が含まれた第２封止部材のシートを製造に使用できる。これにより、製造工程を簡易にできる。また、製造工程が簡易になるので、発電効率を向上させながら、製造難度の増加を抑制できる。
【００３４】
本実施例の概要は、次の通りである。本発明のある態様の太陽電池モジュール１００は、両面で光を入射可能であり、かつ両面に表面側電極３０、裏面側電極３２が配置された太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の一方の面側に配置された第１保護部材１２と、第１保護部材１２と太陽電池セル１０との間に配置された第１封止部材１４と、太陽電池セル１０の他方の面側に配置された第２保護部材１６と、第２保護部材１６と太陽電池セル１０との間に配置された第２封止部材１８とを備える。第１保護部材１２、第１封止部材１４の透過率が、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８の透過率よりも高く、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８の透過率が、第１保護部材１２、第１封止部材１４、第２封止部材１８、第２保護部材１６の透過率よりも高く、第１封止部材１４の透過率が、第２封止部材１８の透過率よりも高い。
【００３５】
第２封止部材１８には、シリカ粒子が含まれていてもよい。
【００３６】
透過率をＴと示し、反射率をＲと示した場合に、第１保護部材１２から第２保護部材１６へのＴ／（１−Ｒ）が、５％以上８５％以下であってもよい。
【００３７】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３８】
本発明の実施例において、入射光散乱粒子２０として、シリカ粒子が使用される。しかしながらこれに限らず例えば、シリカ粒子以外の粒子が使用されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  太陽電池セル、  １２  第１保護部材、  １４  第１封止部材、  １６  第２保護部材、  １８  第２封止部材、  ２０  入射光散乱粒子、  ３０  表面側電極（電極）、  ３２  裏面側電極（電極）、  ４０  タブ線、１００  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】
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【図６】
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