(57)【要約】【課題】軽量化を図りながらも、強度および信頼性を兼ね備え、かつ低コストに製造することができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】硬質基板と、硬質基板上に形成された配線と、配線上に電気的に接続された裏面電極型太陽電池セルと、裏面電極型太陽電池セル上に設置された封止材とを備えた太陽電池モジュールである。ここで、封止材上に受光面保護層を備え、受光面保護層は透明樹脂から形成されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質基板と、
前記硬質基板上に形成された配線と、
前記配線上に電気的に接続された裏面電極型太陽電池セルと、
前記裏面電極型太陽電池セル上に設置された封止材とを備えた、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記硬質基板はガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板であ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】
前記硬質基板の厚さは３ｍｍ以上４ｍｍ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。
【請求項４】
前記硬質基板の一部に前記硬質基板を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内周面を覆う接続用導電体と、
前記硬質基板の前記配線が形成されている側と反対側の表面に形成された電流取り出し用導電体とを備え、
前記配線と前記電流取り出し用導電体とが前記接続用導電体によって電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記封止材上に受光面保護層を備え、
前記受光面保護層は透明樹脂から形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記透明樹脂は、アクリル樹脂およびポリカーボネート樹脂の少なくとも一方であることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記硬質基板の前記配線が形成された側とは反対側の表面が外部に露出していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか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、軽量化を図りながらも、強度および信頼性を兼ね備え、かつ低コストに製造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、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題等からクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に、太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
従来の太陽電池セルにおいては、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の太陽光が入射する側の表面（受光面）にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによって受光面近傍にｐｎ接合を形成するとともに、受光面に一方の電極を配置し、受光面の反対側にある表面（裏面）に他方の電極を配置して製造されたものが主流となっている。
【０００４】
そして、上記の構成の太陽電池セルの複数をインターコネクタで電気的に接続することによって太陽電池構造体を形成し、その太陽電池構造体の複数を電気的に接続した後に樹脂等の封止材で封止することによって太陽電池モジュールを作製し、太陽光発電が行なわれている。
【０００５】
図９に、従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、従来の太陽電池モジュールは、シリコン基板６０１のテクスチャ構造が形成された受光面上に反射防止膜６０３とともに受光面側電極（図示せず）を形成し、裏面に裏面側電極６０２を形成した太陽電池セルをインターコネクタ６０９で接続した太陽電池構造体が透明樹脂等の封止材６０６中に封止された構成を有している。
【０００６】
そして、太陽電池構造体を封止した封止材６０６の受光面側の表面にはガラス基板６０５が設置されているとともに、裏面側の表面には可撓性の耐候性フィルム６０７が設置されており、その外周がアルミニウムの枠体６０８で取り囲まれている。
【０００７】
また、太陽電池構造体の両端のインターコネクタ６０９には、他の太陽電池構造体に接続されている導線６０４が設けられている。
【特許文献１】特開平６−６１５１８号公報
【特許文献２】特開２００６−８６３９０号公報
【特許文献３】特開２００１−３５８３５１号公報
【特許文献４】特開２００５−３４０３６２号公報
【特許文献５】特開平１−１７６９５７号公報
【非特許文献１】Kyotaro Nakamura et al, “DEVELOPMENT OF 20% EFFICIENCY MASS PRODUCTION SI SOLAR CELLS, 20th EUPVSEC, 6-10 Jun 2005, Barcelona, Spain”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュールの強度および太陽光の光透過率を保持する観点から、太陽電池モジュールの受光面側にガラス基板（厚さ：３．３ｍｍ程度）が設置されているため、太陽電池モジュールの重量が嵩み、割れやすく、かつガラス基板は太陽電池モジュールに占めるコスト比率が高いため低コストで太陽電池モジュールを製造することが困難であるという問題があった。
【０００９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、軽量化を図りながらも、強度および信頼性を兼ね備え、かつ低コストに製造することができる太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、硬質基板と、硬質基板上に形成された配線と、配線上に電気的に接続された裏面電極型太陽電池セルと、裏面電極型太陽電池セル上に設置された封止材とを備えた太陽電池モジュールである。
【００１１】
ここで、本発明の太陽電池モジュールにおいて、硬質基板はガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、硬質基板の厚さは３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の太陽電池モジュールは、硬質基板の一部に硬質基板を厚さ方向に貫通する貫通孔と、貫通孔の内周面を覆う接続用導電体と、硬質基板の配線が形成されている側と反対側の表面に形成された電流取り出し用導電体とを備え、配線と電流取り出し用導電体とが接続用導電体によって電気的に接続されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいては、封止材上に受光面保護層を備え、受光面保護層は透明樹脂から形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、透明樹脂は、アクリル樹脂およびポリカーボネート樹脂の少なくとも一方であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の太陽電池モジュールにおいて、硬質基板の配線が形成された側とは反対側の表面が外部に露出していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、軽量化を図りながらも、強度および信頼性を兼ね備え、かつ低コストに製造することができる太陽電池モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、本明細書においては、太陽光が主に入射する側に配置される表面を受光面とし、受光面の反対側の表面を裏面として説明する。
【００１９】
図１に、本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、本発明の太陽電池モジュールは、たとえばｐ型またはｎ型のシリコン基板１０１の裏面にパッシベーション膜１０３が形成されており、パッシベーション膜１０３から露出しているシリコン基板１０１の裏面にｎ型領域１０４およびｐ型領域１０５がそれぞれ形成されている裏面電極型太陽電池セル１００を複数備えている。
【００２０】
裏面電極型太陽電池セル１００のシリコン基板１０１の裏面のｎ型領域１０４上にはｎ型用電極１０６が形成されているとともに、ｐ型領域１０５上にはｐ型用電極１０７が形成されており、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面にｎ型用電極１０６およびｐ型用電極１０７の双方が形成された構成となっている。また、この例においては、シリコン基板１０１の受光面にはテクスチャ構造が形成されており、テクスチャ構造が形成されたシリコン基板１０１の受光面には反射防止膜１０２が形成されている。
【００２１】
また、裏面電極型太陽電池セル１００の裏面側には絶縁性の硬質基板１１１が設置されており、硬質基板１１１の裏面電極型太陽電池セル１００側の表面上にはｎ型用配線１０９とｐ型用配線１１０とが設置されている。
【００２２】
そして、硬質基板１１１上に設置されたｎ型用配線１０９には裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６が電気的に接続されており、硬質基板１１１上に設置されたｐ型用配線１１０には裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７が電気的に接続されている。
【００２３】
また、複数の隣接する裏面電極型太陽電池セル１００のうち一方の裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６と他方の裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７とが電気的に接続されることにより、隣接する裏面電極型太陽電池セル１００が直列に接続されて、太陽電池構造体が構成されている。
【００２４】
また、上記の太陽電池構造体の受光面側には裏面電極型太陽電池セル１００を封止するようにして封止材１１３が設置されており、封止材１１３上には受光面保護層１１２が設置されている。さらに、硬質基板１１１、受光面保護層１１２および封止材１１３の外周には枠体１１４が嵌め込まれている。
【００２５】
ここで、硬質基板１１１としては、ガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板を用いることが好ましい。ガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板としてはたとえば従来から公知のものを用いることができる。
【００２６】
また、硬質基板１１１の厚さＤは、３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。硬質基板１１１の厚さＤが３ｍｍ以上４ｍｍ以下である場合には、本発明の太陽電池モジュールを軽量化することができるとともに、従来の太陽電池モジュールと同等程度の強度を担保することができる傾向にある。
【００２７】
また、受光面保護層１１２としては、アクリル樹脂および／またはポリカーボネート樹脂などの透明樹脂を用いることが好ましい。アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂としてはたとえば従来から公知のものを用いることができる。また、受光面保護層１１２としてアクリル樹脂および／またはポリカーボネート樹脂を用いる場合には、アクリル樹脂およびポリカーボネート樹脂はそれぞれ単独で用いてもよく、アクリル樹脂とポリカーボネート樹脂とを混合して用いてもよい。
【００２８】
また、封止材１１３としては、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの絶縁性の透明樹脂を用いることが好ましい。ＥＶＡとしてはたとえば従来から公知のものを用いることができる。
【００２９】
以上のような構成の本発明の太陽電池モジュールにおいては、たとえばガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板からなる硬質基板１１１を用いるとともに、たとえばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる軽量の受光面保護層１１２を用いているために、太陽電池モジュールの軽量化を図ることが可能になる。
【００３０】
また、たとえばアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる受光面保護層１１２は、従来のガラス基板と同程度の光透過率を有するため、太陽電池モジュールの光電変換特性も従来と同等程度とすることができる。
【００３１】
さらには、可撓性の耐候性フィルムと比べて剛性の高い硬質基板１１１を用いることによってガラス基板の代わりに受光面保護層１１２を用いた場合でも太陽電池モジュールの強度を担保して信頼性を担保することができ、さらには高価なガラス基板を用いる必要がないため、より低い製造コストで太陽電池モジュールを製造することが可能になる。
【００３２】
上記の構成を有する本発明の太陽電池モジュールは、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、たとえば図２の模式的平面図に示すようなシリコン基板１０１の裏面に櫛形状のｐ型用電極１０７と、櫛形状のｎ型用電極１０６とを備えた裏面電極型太陽電池セル１００を用意する。
【００３３】
次に、たとえば図３の模式的平面図に示すような構成を有する硬質基板１１１を用意する。ここで、硬質基板１１１上のｐ型用配線１１０は裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７の形状に合わせて形成されており、硬質基板１１１上のｎ型用電極１０９は、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０７の形状に合わせて形成されている。また、硬質基板１１１上のｐ型用配線１１０とｎ型用配線１０９とは接続用配線１１８によって電気的に接続されており、これにより、隣り合う裏面電極型太陽電池セル１００が直列に電気的に接続されることを可能にしている。
【００３４】
そして、図２に示す構成の裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７を硬質基板１１１のｐ型用配線１１０上に設置して接続し、ｎ型用電極１０６を硬質基板１１１のｎ型用配線１０９上に設置して接続する。これにより、たとえば図４の模式的平面図に示す構成の太陽電池構造体が形成される。なお、図４には、太陽電池構造体を受光面側から見たときの平面図が模式的に示されている。図４に示す太陽電池構造体は、裏面電極型太陽電池セル１００が縦６列および横４列の２４枚の裏面電極型太陽電池セル１００が直列に電気的に接続された構成となっている。
【００３５】
図５に、図４に示す太陽電池構造体において、硬質基板１１１上に裏面電極型太陽電池セル１００を設置する方法の一例を示す模式的な断面図を示す。ここで、裏面電極型太陽電池セル１００のｎ型用電極１０６は硬質基板１１１のｎ型用配線１０９上に設置されており、裏面電極型太陽電池セル１００のｐ型用電極１０７は硬質基板１１１のｐ型用電極１１０上に設置された構成となっている。
【００３６】
その後、上記の構成を有する太陽電池構造体は、硬質基板１１１上の裏面電極型太陽電池セル１００を封止するようにして封止材１１３が設置され、その封止材１１３上に上記のような受光面保護層１１２が設置されて本発明の太陽電池モジュールが完成する。
【００３７】
図６に、本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な拡大断面図を示す。図６に示す太陽電池構造体は、硬質基板１１１に貫通孔１１１ａが形成されており、その貫通孔１１１ａの内周面を覆うようにして接続用導電体１７３が形成されている点に特徴がある。
【００３８】
ここで、貫通孔１１１ａは、硬質基板１１１の一部に硬質基板１１１を厚さ方向に貫通するように形成されている。そして、貫通孔１１１ａから、硬質基板１１１上のｐ型用配線１１０の表面の一部が露出している。
【００３９】
図７に、図６に示す構成の太陽電池構造体を用いた本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図を示す。ここで、図７に示す本発明の太陽電池モジュールにおいては、貫通孔１１１ａの内周面を覆うようにして接続用導電体１７３が形成されており、硬質基板１１１の裏面にｐ型用電流取り出し用導電体１７１およびｎ型用電流取り出し用導電体１７２が形成されている。そして、貫通孔１１１ａの内部の接続用導電体１７３によって、硬質基板１１１のｎ型用配線１０９とｎ型用電流取り出し用導電体１７２とが電気的に接続されており、硬質基板１１１のｐ型用配線１０７とｐ型用電流取り出し用導電体１７１とが電気的に接続されている。また、硬質基板１１１の裏面には端子ボックス１７０が設置されており、端子ボックス１７０のプラス側の出力端子にｐ型用電流取り出し用導電体１７１が電気的に接続され、マイナス側の出力端子にｎ型用電流取り出し用導電体１７２が電気的に接続されている。
【００４０】
このような構成の本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽光の入射により裏面電極型太陽電池セル１００で発生した電流が接続用導電体１７３を通って硬質基板１１１の裏面のｐ型用電流取り出し用導電体１７１およびｎ型用電流取り出し用導電体１７２から太陽電池モジュールの外部に取り出すことができる。
【００４１】
図８に、本発明の太陽電池モジュールの他の一例の模式的な断面図を示す。ここでは、端子ボックス１７０が硬質基板１１１の裏面ではなく枠体１１４に取り付けられている点に特徴がある。ここで、ｐ型用電流取り出し用導電体１７１およびｎ型用電流取り出し用導電体１７２はそれぞれ枠体１１４を貫通するようにして設置されている。
【００４２】
以上のような構成の本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュールの受光面にたとえばアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる受光面保護層１１２を用い、太陽電池モジュールの裏面に硬質基板１１１を用いることによって、たとえば以下のような利点を有すると考えられる。
【００４３】
１）従来の太陽電池モジュールの構造では、受光面側のガラス基板によって、太陽電池モジュールの強度が保たれていたが、本発明の太陽電池モジュールにおいては、たとえばガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板のような硬質基板を用いることにより、ガラス基板により太陽電池モジュールの強度を保つ必要がなくなる。このように、本発明の太陽電池モジュールにおいては、ガラス基板を用いることのデメリットであった太陽電池モジュール全体の重量の増加、ガラス基板自体の割れやすさおよび太陽電池モジュールの製造コストの低減を図ることができる。なお、現在の太陽電池モジュールと同等程度の強度を保つためには、硬質基板の厚さは３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。また、硬質基板自体に強度があり、それが裏面電極型太陽電池セルと密着しているため、裏面電極型太陽電池セルの割れを防ぐこともできる傾向にある。さらに、太陽電池モジュールの製造上の都合などにより、受光面保護層の代わりにガラス基板を用いた場合でも、本発明の太陽電池モジュールでは、硬質基板で太陽電池モジュールの強度が十分に確保されているため、ガラス基板の薄型化が可能となるため、太陽電池モジュールの軽量化、光透過率の向上および製造コストの低減を図ることができる。
【００４４】
２）本発明の太陽電池モジュールにおいては、硬質基板の裏面（硬質基板の配線が形成された側とは反対側の表面）が外部に露出しているが、たとえばガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板のように耐湿性を有している硬質基板を用いた場合には、可撓性の耐候性フィルムが不要となるため、太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。
【００４５】
３）本発明の太陽電池モジュールにおいて、たとえばガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板のように加工性に優れた硬質基板を用いた場合には、硬質基板の任意の箇所に貫通孔を設け、その貫通孔を外部に電流を取り出すための導線を外部に引き出すための孔として用いることも可能である。
【００４６】
４）本発明の太陽電池モジュールにおいて、ガラス基板を用いる代わりに、たとえばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂のような透明樹脂からなる受光面保護層を用いることにより、太陽電池モジュールの軽量化と、太陽電池モジュールの曲げ強さを向上させることができる（現行のガラス基板と同程度の光透過率を維持するためには、受光面保護層としてアクリル樹脂を用いた場合には厚さ１．３ｍｍ程度、ポリカーボネート樹脂を用いた場合には厚さ０．７ｍｍ程度であり、双方の材料ともにこれらの厚さで十分な強度を有している）。また、受光面保護層の厚さを変えることにより、容易に光透過性および強度を調整することも可能となる。
【００４７】
今回開示された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した説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、軽量化を図りながらも、強度および信頼性を兼ね備え、かつ低コストに製造することができる太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールに用いられる裏面電極型太陽電池セルの一例の模式的な平面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールに用いられる硬質基板の一例の模式的な平面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池構造体の一例を受光面側から見たときの模式的な平面図である。
【図５】図４に示す太陽電池構造体の硬質基板上に裏面電極型太陽電池セルを設置する方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池構造体の一例の模式的な拡大断面図である。
【図７】図６に示す構成の太陽電池構造体を用いた本発明の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【図８】本発明の太陽電池モジュールの他の一例の模式的な断面図である。
【図９】従来の太陽電池モジュールの一例の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  裏面電極型太陽電池セル、１０１，６０１  シリコン基板、１０２，６０３  反射防止膜、１０３  パッシベーション膜、１０４  ｎ型領域、１０５  ｐ型領域、１０６  ｎ型用電極、１０７  ｐ型用電極、１０９  ｎ型用配線、１１０  ｐ型用配線、１１１  硬質基板、１１１ａ  貫通孔、１１２  受光面保護層、１１３，６０６  封止材、１１４，６０８  枠体、１１８  接続用配線、１７０  端子ボックス、１７１  ｐ型用電流取り出し用導電体、１７２  ｎ型用電流取り出し用導電体、１７３  接続用導電体、６０２  裏面側電極、６０４  導線、６０５  ガラス基板、６０７  耐候性フィルム、６０９  インターコネクタ。
【図１】
2009266958.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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