(57)【要約】【課題】発電効率の低下を抑制できる、太陽電池モジュールの提供。【解決手段】受光面板と、太陽電池セルと、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体を有し、前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、前記受光面板は化学強化ガラスであり、前記背面板は非化学強化ガラスであり、前記受光面板の板厚は前記背面板の板厚よりも小さい、太陽電池モジュール。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面板と、太陽電池セルと、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体を有し、
前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、
前記受光面板は化学強化ガラスであり、前記背面板は非化学強化ガラスであり、
前記受光面板の板厚は前記背面板の板厚よりも小さい、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池セルの厚さ方向中心面は、前記太陽電池モジュール本体の厚さ方向中心面を基準として、前記受光面側にずれている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記封止層は、前記受光面板と前記太陽電池セルとを接着する受光面側接着層と、前記太陽電池セルと前記背面板とを接着する背面側接着層とを有し、
前記受光面側接着層の厚さが、前記背面側接着層の厚さよりも厚い、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記化学強化ガラスは、アルミノシリケートガラスを化学強化処理したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記化学強化ガラスは、ソーダライムガラスを化学強化処理したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記化学強化ガラスは、リチウムシリケートガラスを化学強化処理したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記非化学強化ガラスは、物理強化ガラスである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記非化学強化ガラスは、未強化ガラスである、請求項１〜６のいずれか１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】
特許文献１は、結晶系太陽電池セルの受光面側に配された化学強化ガラスからなる第１のガラス基板（受光面板）と、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された化学強化ガラスからなる第２のガラス基板（背面板）と、第１および第２のガラス基板の間に結晶系太陽電池セルを封止する封止樹脂とを備えた太陽電池モジュールを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４７２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、受光面板の板厚と背面板の板厚との大小関係について言及がない。
【０００５】
従来の太陽電池モジュールは、ガラス基板の撓みにより太陽電池セルに微小クラックが生じる場合がある。そのため、太陽電池モジュールとしての発電効率が低下する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発電効率の低下を抑制できる、太陽電池モジュールの提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
受光面板と、太陽電池セルと、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体を有し、
前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、
前記受光面板は化学強化ガラスであり、前記背面板は非化学強化ガラスであり、
前記受光面板の板厚は前記背面板の板厚よりも小さい、太陽電池モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、発電効率の低下を抑制できる、太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの上面図である。
【図２】本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】変形例による太陽電池モジュールの断面図である。
【図４】図１に示す太陽電池モジュール本体の固定方法の変形例を示す上面図である。
【図５】図１に示す太陽電池モジュール本体の固定方法の別の変形例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの上面図である。図２は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの断面図である。太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１０と、太陽電池モジュール本体１０の外周部を保持するフレーム２０とを有する。
【００１２】
フレーム２０は、太陽電池モジュール本体１０の外周部を支持することで、太陽電池モジュール本体１０の変形を抑制する。フレーム２０は、内周面に溝２１を有する。溝２１の内部に、固定部材２２によって太陽電池モジュール本体１０の外周部が固定される。
【００１３】
太陽電池モジュール本体１０は、受光面板１１と、太陽電池セル１２と、背面板１５とを、受光面１０ａ側から背面１０ｂ側に向けてこの順で有すると共に、受光面板１１と背面板１５との間に封止層１６を有する。
【００１４】
受光面板１１は、太陽電池セル１２を基準として、受光面１０ａ側に配される板のことである。受光面板１１は、太陽光に対して透光性を有する。受光面板１１を透過した光が、太陽電池セル１２に取り込まれる。受光面板１１の受光面には反射防止膜が形成されてもよい。受光面板１１における光反射が低減でき、太陽光の取り込み効率が向上できる。受光面板１１の受光面には、反射防止膜に加えて、防眩膜が形成されてもよい。
【００１５】
太陽電池セル１２は、受光面板１１と背面板１５との間に配設され、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池セル１２は、シリコン系、化合物系、有機系などのいずれでもよい。太陽電池セル１２は１つの太陽電池モジュール本体１０に複数備えられてよく、複数の太陽電池セル１２は直列や並列に接続される。
【００１６】
背面板１５は、太陽電池セル１２を基準として、背面１０ｂ側に配される板のことである。背面板１５は、防水性などを有する。背面板１５は、透光性を有しても有しなくてもよい。
【００１７】
封止層１６は、受光面板１１と背面板１５との間において、太陽電池セル１２を封止する。封止層１６は、受光面板１１を透過した光が太陽電池セル１２に取り込まれるように、透光性を有する。封止層１６は、例えば、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）などの熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂により形成される。
【００１８】
封止層１６は、例えば受光面側接着層１７と、背面側接着層１８とで構成される。受光面側接着層１７は、受光面板１１と太陽電池セル１２とを接着する。背面側接着層１８は、太陽電池セル１２と背面板１５とを接着する。
【００１９】
接着は、受光面側接着層１７と背面側接着層１８との間に太陽電池セル１２を配し、熱処理することにより行われる。受光面側接着層１７と背面側接着層１８とは、異なる材料で形成されてもよいが、熱処理によって一体化できるように同じ材料で形成されてよい。
【００２０】
尚、受光面側接着層１７と背面側接着層１８とが異なる材料で形成される場合、受光面側接着層１７が透光性を有していればよく、背面側接着層１８は透光性を有しなくてもよい。
【００２１】
ところで、受光面板１１と背面板１５とは、封止層１６を介して接着されている。受光面板１１および背面板１５はガラス板であり、これら２枚のガラス板の曲げ剛性に比べて封止層１６の曲げ剛性は無視できるほど小さい。従って、これら２枚のガラス板の曲げ剛性が、太陽電池モジュール本体１０の曲げ剛性を支配している。
【００２２】
各ガラス板の曲げ剛性は、各ガラス板の断面２次モーメントに比例し、各ガラス板の板厚の３乗に比例する。そのため、２枚のガラス板の板厚の合計が同じ場合、２枚のガラス板が同じ板厚の場合よりも、２枚のガラス板が異なる板厚の場合の方が、断面２次モーメントの合計が大きく、太陽電池モジュール本体１０の曲げ剛性が高い。
【００２３】
本実施形態の受光面板１１の板厚は、背面板１５の板厚よりも小さい。２枚のガラス板が異なる板厚であるため、２枚のガラス板の板厚の合計が同じであって且つ２枚のガラス板が同じ板厚である場合よりも、太陽電池モジュール本体１０の変形を抑制でき、太陽電池セル１２の微小クラックの発生を抑制でき、発電効率の低下を抑制できる。
【００２４】
受光面板１１は、背面板１５よりも薄いので、破損を抑制するため、化学強化ガラスとする。化学強化ガラスは、ガラス板を化学強化処理したものである。化学強化処理の方法としては、例えばイオン交換法などがある。イオン交換法は、ガラスを処理液（例えば硝酸カリウム溶融塩）に浸漬し、ガラスに含まれるイオン半径の小さなイオン（例えばＮａイオン）をイオン半径の大きなイオン（例えばＫイオン）に交換することで、ガラス表面に圧縮応力を生じさせる。圧縮応力はガラスの表面全体に均一に生じ、ガラスの表面全体に均一な深さの圧縮応力層が形成される。
【００２５】
ガラス表面の圧縮応力（以下、表面圧縮応力ＣＳという）の大きさ、ガラス表面に形成される圧縮応力層の深さＤＯＬは、それぞれ、ガラス組成、化学強化処理時間、および化学強化処理温度により調整できる。表面圧縮応力ＣＳは、例えば２００〜９００ＭＰａであり、好ましくは６００〜８５０ＭＰａである。圧縮応力層の深さＤＯＬは、例えば７〜１００μｍであり、好ましくは１８〜２５μｍである。
【００２６】
化学強化ガラスは、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、リチウムシリケートガラスを化学強化処理したものである。
【００２７】
アルミノシリケートガラスとは、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７７％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１８％、Ｎａ２Ｏを８〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜６％、ＭｇＯを０〜１５％、Ｂ２Ｏ３を０〜８％、ＣａＯを０〜５％、ＳｒＯを０〜１％、ＢａＯを０〜１％、ＺｒＯ２を０〜４％含有するガラスである。
【００２８】
ソーダライムガラスとは、酸化物基準の質量百分率表示でＳｉＯ２を６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を２〜１２％、ＭｇＯを２〜１１％、ＣａＯを０〜１０％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜３％、Ｎａ２Ｏを１０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＺｒＯ２を０〜４％含有するガラスである。
【００２９】
リチウムシリケートガラスとは、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６１〜７２％、Ａｌ２Ｏ３を８〜１７％、Ｌｉ２Ｏを６〜１８％、Ｎａ２Ｏを２〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＭｇＯを０〜６％、ＣａＯを０〜６％、ＴｉＯ２を０〜４％、ＺｒＯ２を０〜２．５％含有し、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｒ２Ｏが１５〜２５％、Ｌｉ２Ｏの含有量とＲ２Ｏの比Ｌｉ２Ｏ／Ｒ２Ｏが０．３５〜０．８、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が０〜９％であるガラスである。
【００３０】
受光面板１１の板厚は、例えば０．５〜２ｍｍであり、好ましくは０．８〜１．５ｍｍである。
【００３１】
背面板１５は、受光面板１１よりも厚いので、非化学強化ガラスとする。非化学強化ガラスは、例えば物理強化ガラス、または未強化ガラスである。
【００３２】
物理強化ガラスは、ガラス板を熱強化処理したものである。熱強化処理は、均一に加熱したガラス板を軟化点付近の温度から急冷し、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせる。圧縮応力はガラスの表面全体に均一に生じ、ガラスの表面全体に均一な深さの圧縮応力層が形成される。熱強化処理は、化学強化処理に比べて、板厚の厚いガラス板の強化に適している。
【００３３】
未強化ガラスは、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷したものである。成形方法としては、フロート法、フュージョン法などが挙げられる。未強化ガラスは、配線用の穴の加工性の点で優れている。
【００３４】
背面板１５の板厚は、例えば１〜４ｍｍであり、好ましくは１〜２．５ｍｍである。
【００３５】
ところで、太陽電池モジュールは、受光面１０ａを上に向けて、建物の屋根などに設置される。受光面１０ａの上を流れる風によって、受光面１０ａが冷却される。
【００３６】
そこで、太陽電池セル１２の厚さ方向中心面１２ｃは、太陽電池モジュール本体１０の厚さ方向中心面１０ｃを基準として、受光面１０ａ側にずれていてよい。太陽電池セル１２と受光面１０ａとの距離が近く、太陽電池セル１２で生じた熱が受光面１０ａから放熱しやすい。
【００３７】
太陽電池セル１２の厚さ方向中心面１２ｃは、受光面側接着層１７と、背面側接着層１８との境界と一致してよい。受光面側接着層１７の厚さと、背面側接着層１８の厚さとは、同じであってよい。受光面側接着層１７および背面側接着層１８の材料として同一の接着シートが使用でき、材料コストや管理コストなどが低減できる。
【００３８】
図３は、変形例による太陽電池モジュールの断面図である。太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１０Ａと、太陽電池モジュール本体１０Ａの外周部を支持するフレーム２０Ａとを有する。
【００３９】
太陽電池モジュール本体１０Ａは、受光面板１１Ａと、太陽電池セル１２Ａと、背面板１５Ａとを、受光面１０Ａａ側から背面１０Ａｂ側に向けてこの順で有すると共に、受光面板１１Ａと背面板１５Ａとの間に封止層１６Ａを有する。封止層１６Ａは、受光面側接着層１７Ａと背面側接着層１８Ａとで構成される。
【００４０】
受光面板１１Ａと背面板１５Ａとは、封止層１６Ａを介して接着されている。受光面板１１Ａおよび背面板１５Ａはガラス板であり、これら２枚のガラス板の曲げ剛性に比べて封止層１６Ａの曲げ剛性は無視できるほど小さい。従って、これら２枚のガラス板の曲げ剛性が、太陽電池モジュール本体１０Ａの曲げ剛性を支配している。
【００４１】
受光面板１１Ａの板厚は背面板１５Ａの板厚よりも小さい。２枚のガラス板が異なる板厚であるため、２枚のガラス板の板厚の合計が同じであって且つ２枚のガラス板が同じ板厚である場合よりも、太陽電池モジュール本体１０Ａの変形を抑制でき、太陽電池セル１２Ａの微小クラックの発生を抑制でき、発電効率の低下を抑制できる。
【００４２】
受光面板１１Ａは、背面板１５Ａよりも薄いので、破損を抑制するため、化学強化ガラスとする。一方、背面板１５Ａは、受光面板１１Ａよりも厚いので、非化学強化ガラスとする。
【００４３】
ところで、太陽電池モジュール本体１０Ａの撓み変形時に、太陽電池モジュール本体１０Ａの厚さ方向中心面１０Ａｃは、引張応力と圧縮応力とが打ち消し合う中立面となる。この中立面付近では、応力がほとんど生じない。
【００４４】
そこで、受光面側接着層１７Ａの厚さＴ１が背面側接着層１８Ａの厚さＴ２よりも大きくてもよい。Ｔ１とＴ２とが同じ場合よりも、太陽電池セル１２Ａの厚さ方向中心面１２Ａｃが中立面に近く（図３では中立面と一致）、太陽電池セル１２Ａにかかる応力が低減できる。
【００４５】
受光面側接着層１７Ａの厚さＴ１と背面側接着層１８Ａの厚さＴ２との差（Ｔ１−Ｔ２＞０）は、背面板１５Ａの厚さＴ４と受光面板１１Ａの厚さＴ３との差（Ｔ４−Ｔ３＞０）の２倍よりも小さくてよい。
【００４６】
受光面側接着層１７Ａの材料、および背面側接着層１８Ａの材料として、材料コストや管理コストなどを低減するため、同一の接着シートが用いられてもよい。この場合、受光面側接着層１７Ａを形成する接着シートの枚数は、背面側接着層１８Ａを形成する接着シートの枚数よりも多い。尚、背面側接着層１８Ａを形成する接着シートの枚数は、単数でも複数でもよい。
【００４７】
以上、太陽電池モジュールの実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【００４８】
例えば、太陽電池モジュール本体１０の固定方法として、図１ではフレーム２０で太陽電池モジュール本体１０の外周部を固定する方法を用いるが、図５に示すように金具３０で太陽電池モジュール本体１０の四隅のみを固定する方法や、図６に示すように金属製の止め具４０で太陽電池モジュール本体１０の各辺の所定箇所を部分的に固定する方法もある。図３に示す太陽電池モジュール本体１０Ａの固定方法について同様である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  太陽電池モジュール本体
１０ａ  受光面
１０ｂ  背面
１０ｃ  厚さ方向中心面
１１  受光面板
１２  太陽電池セル
１２ｃ  厚さ方向中心面
１５  背面板
１６  封止層
１７  受光面側接着層
１８  背面側接着層
２０  フレーム
【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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