(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離を隔てて配置した複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、隣合う太陽電池セル間の領域に対応して、光を反射する反射部材を選択的に設けてあり、前記反射部材は１枚のシートに形成されており、前記シートの前記太陽電池セルが存在する領域に対応する部分は光透過性であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記複数の太陽電池セルは透明樹脂層内に埋め込まれており、前記透明樹脂層の一方の面にガラス板が設けられ、前記透明樹脂層の他方の面に前記シートが設けられている請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記複数の太陽電池セルは透明樹脂層内に埋め込まれており、前記透明樹脂層の一方の面にガラス板が設けられ、前記透明樹脂層の他方の面に前記シート、透明樹脂シート及びガラス板がこの順に設けられている請求項１記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールには、光を透過しないフィルムで裏面を被って太陽電池セルの表面側からのみの入射光を発電に利用する単面光入射型と、裏面に透明なフィルムを使用して太陽電池セルの表面及び裏面側からの入射光を何れも発電に利用する両面光入射型とがある。両型の太陽電池モジュールを同一条件で設置して、その起電力特性を調べると、単面光入射型の太陽電池モジュールに比べて、両面光入射型の太陽電池モジュールは５〜１０％程度の出力向上の結果が得られる。
【０００３】
図１２はこのような従来の両面光入射型の太陽電池モジュールの断面図である。図において１は、例えば結晶系半導体からなる基板に非晶質半導体層を形成し、結晶系基板と非晶質半導体層との間に半導体接合を構成し、表面側及び裏面側に透光性導電膜，集電極を形成して、表面及び裏面の両側からの光入射により光起電力を発生する両面光入射型の太陽電池セルである。
【０００４】
このような複数の太陽電池セル１が、隣合うセル同士で所定の距離を隔てて配置した状態で、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）層２内に埋め込まれている。また、ＥＶＡ層２の表面側には、強化ガラスからなるガラス板３が設けられ、ＥＶＡ層２の裏面側には、全面が透明または不透明である裏面フィルム４０が設けられている。この場合、裏面側からの入射光を発電に利用するときには、全面が透明な裏面フィルム４０を使用し、裏面側からの入射光を発電に利用しないときには、全面が不透明な裏面フィルム４０を使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１２における矢符は、全面が透明な裏面フィルム４０を使用した従来の太陽電池モジュールにおける入射光の経路を示している。太陽電池セル１が存在する領域に表面側または裏面側から入射された光（ＬX またはＬY ）は、その太陽電池セル１に入射されて起電力発生に寄与できるが、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に入射された光（ＬZ ）は、太陽電池セル１に入射することなくそのまま透明な裏面フィルム４０を通過していく。
【０００６】
よって、従来の太陽電池モジュールでは、隣合う太陽電池セル間の領域に入射される光を有効に利用できず、発電効率が悪くて出力電圧が低いという問題がある。
【０００７】
ところで、二重のガラス板を窓に用いる際に、その一方のガラス板に上述したような複数の両面光入射型の太陽電池セルを配置させた太陽電池付きの複層ガラスモジュールが商品化されている。このような複層ガラスモジュールにおいても、隣合う太陽電池セル間の領域に入射された光は複層ガラスモジュール内をそのまま通過するので、その光を有効に利用できず、太陽電池セルの面積分だけの光量しか起電力に変換できず、発電効率が悪い。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、隣合う太陽電池セル間の領域に入射した光を有効に利用でき、発電効率の向上を図ることができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る太陽電池モジュールは、距離を隔てて配置した複数の両面光入射型の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールにおいて、隣合う太陽電池セル間の領域に対応して、光を反射する反射部材を選択的に設けてあり、前記反射部材は１枚のシートに形成されており、前記シートの前記太陽電池セルが存在する領域に対応する部分は光透過性であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る太陽電池モジュールは、請求項１において、前記複数の太陽電池セルは透明樹脂層内に埋め込まれており、前記透明樹脂層の一方の面にガラス板が設けられ、前記透明樹脂層の他方の面に前記シートが設けられていることを特徴とする。
請求項３に係る太陽電池モジュールは、請求項１において、前記複数の太陽電池セルは透明樹脂層内に埋め込まれており、前記透明樹脂層の一方の面にガラス板が設けられ、前記透明樹脂層の他方の面に前記シート、透明樹脂シート及びガラス板がこの順に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールでは、隣合う太陽電池セル間の領域（太陽電池セルが存在しない領域）に対応して、反射部材を選択的に設ける。隣合う太陽電池セル間の領域に表面側から入射した光は、その反射部材で反射した後、太陽電池セルへ入射する。この結果、従来例では有効利用できていなかった、隣合う太陽電池セル間の領域に入射される光を、有効に利用できることになり、発電効率が向上する。
【００１４】
また、反射部材は１枚のシートに形成されており、シートの太陽電池セルが存在する領域に対応する部分は透明であるので、太陽電池セルが存在する領域に裏面側から入射した光が太陽電池セルへ入射されることが妨げられない。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。まず、本発明の太陽電池モジュールについて、以下の第１〜第３の実施の形態で説明する。
【００１９】
（第１実施の形態）
図１は本発明の第１実施の形態による太陽電池モジュールの断面図、図２は同じくその分解図である。図において１は、両面光入射型の太陽電池セルであり、複数の両面光入射型の太陽電池セル１（厚さ：０．１〜０．７ｍｍ）が、隣合うセル同士で所定の距離（１ｍｍ以上）を隔てて、配置した状態で、ＥＶＡ層２（厚さ：０．２〜３．０ｍｍ）内に埋め込まれている。また、ＥＶＡ層２の表面側には、例えば白板強化ガラス（厚さ：３．２ｍｍ）からなるガラス板３が設けられ、ＥＶＡ層２の裏面側には、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）製の裏面シート４が設けられている。
【００２０】
この裏面シート４は、太陽電池セル１が存在する領域に対応した透明な光透過部分４ａと、太陽電池セル１が存在しない領域に対応した白色の光反射部分４ｂとを有する。よって、裏面シート４の各光透過部分４ａの面積は、各太陽電池セル１の面積に略一致する。このような裏面シート４を作製する方法としては、全体が透明なシート材に対して光反射部分４ｂとなる領域に白色塗料をパターン印刷する方法、または、全面が白色のシート材に対して光透過部分４ａとなる領域を選択的に打ち抜く方法等が可能である。
【００２１】
図３は、両面光入射型の太陽電池セル１の一例を示す断面図である。図３において、１１は単結晶シリコン，多結晶シリコン等の結晶系半導体からなるｎ型の結晶系シリコン基板である。結晶系シリコン基板１１の一方の主面（表面）上には、ｉ型の非晶質シリコン層１２，ｐ型の非晶質シリコン層１３がこの順に積層され、更にその上に、例えばＩＴＯからなる透光性導電膜１４及びＡｇからなる櫛形状の集電極１５が形成されている。結晶系シリコン基板１１の他方の主面（裏面）上には、ｉ型の非晶質シリコン層１６，ｎ型の非晶質シリコン層１７がこの順に積層され、更にその上に、例えばＩＴＯからなる透光性導電膜１８及びＡｇからなる櫛形状の集電極１９が形成されている。
【００２２】
このような太陽電池モジュールを製造する場合、図２に示すように、ガラス板３と、ＥＶＡ層２となるＥＶＡシート２ａと、複数の両面光入射型の太陽電池セル１と、ＥＶＡ層２となるＥＶＡシート２ｂと、光透過部分４ａ及び光反射部分４ｂを有する裏面シート４とを、各太陽電池セル１の位置が各光透過部分４ａに合致するように位置合わせを行って積層した後、その積層体に加熱圧着処理（温度：約１５０℃，時間：３０〜６０分）を施して一体化させる。
【００２３】
次に、この第１実施の形態における入射光の進み方について、図１を参照して説明する。太陽電池セル１が存在する領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬA ）は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。
【００２４】
一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬB ）は、裏面シート４の光反射部分４ｂで表面側に反射され、その後、ガラスと空気との屈折率の違いにより、ガラス板３と空気との界面で全反射されて太陽電池セル１内にその表面側から入射される。また、裏面シート４の光反射部分４ｂで反射された後に、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される光もある。
【００２５】
また、太陽電池セル１が存在する領域に裏面側から裏面シート４の光透過部分４ａを介して入射される入射光（破線矢符ＬC ）は、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００２６】
このように、太陽電池セル１が存在する領域への入射光だけでなく、隣合う太陽電池セル１，１間への入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。
【００２７】
（第２実施の形態）
図４は本発明の第２実施の形態による太陽電池モジュールの断面図、図５は同じくその分解図である。図４，５において図１，２と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第２実施の形態では、太陽電池モジュールの裏面側にも表面側と同様に、ガラス板６を設けている。なお、２４は、上述の第１実施の形態における裏面シート４と同様の反射シートであり、反射シート２４の裏面にＥＶＡシート５，例えば白板強化ガラス（厚さ：３．２ｍｍ）からなるガラス板６がこの順に設けられている。他の構成は、上述の第１実施の形態と同様である。
【００２８】
このような太陽電池モジュールを製造する場合、図５に示すように、ガラス板３と、ＥＶＡ層２となるＥＶＡシート２ａと、複数の両面光入射型の太陽電池セル１と、ＥＶＡ層２となるＥＶＡシート２ｂと、光透過部分４ａ及び光反射部分４ｂを有する反射シート２４と、ＥＶＡシート５と、ガラス板６とを、各太陽電池セル１の位置が各光透過部分４ａに合致するように位置合わせを行って積層した後、その積層体に加熱圧着処理（温度：約１５０℃，時間：３０〜６０分）を施して一体化させる。
【００２９】
次に、この第２実施の形態における入射光の進み方について、図４を参照して説明する。太陽電池セル１が存在する領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬD ）は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬE ）は、反射シート２４の光反射部分４ｂで表面側に反射され、その後、ガラス板３の空気との界面で全反射されて太陽電池セル１内にその表面側から入射される。また、裏面シート４の光反射部分４ｂで反射された後に、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される光もある。
【００３０】
また、太陽電池セル１が存在する領域に裏面側からガラス板６及び反射シート２４の光透過部分４ａを介して入射される入射光（破線矢符ＬF ）は、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に裏面側からガラス板６を介して入射される入射光（破線矢符ＬG ）は、反射シート２４の光反射部分４ｂで裏面側に反射され、その後、ガラス板６と空気との界面で全反射されて太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００３１】
このように、太陽電池セル１が存在する領域への入射光だけでなく、隣合う太陽電池セル１，１間への入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。また、太陽電池セル１，１間への裏面側からの入射光についても、太陽電池セル１へ入射できるようにしたので、第１実施の形態に比べて、入射光の有効利用をより高めることが可能である。
【００３２】
（第３実施の形態）
図６は本発明の第３実施の形態による太陽電池モジュールの断面図、図７は同じくその分解図である。図６，７において図１，２，４，５と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第３実施の形態では、複数の太陽電池セル１を反射シート３４に嵌め込んだ構成をなしている。つまり、反射シート３４の複数の各空白部分３４ｃに各太陽電池セル１が位置決めされている。このような反射シート３４は、全面が白色のシート材に対して各太陽電池セル１に対応する部分を打ち抜いて作製できる。また、７は、この太陽電池セル１及び反射シート３４と表面側のガラス板３との間に介装されたＥＶＡシートである。
【００３３】
このような太陽電池モジュールを製造する場合、図７に示すように、ガラス板３と、ＥＶＡシート７と、複数の両面光入射型の太陽電池セル１と、光反射部分４ｂ及び空白部分３４ｃを有する反射シート３４と、ＥＶＡシート５と、ガラス板６とを、各太陽電池セル１が反射シート３４との各空白部分４ｃに嵌め込まれるように位置合わせを行って積層した後、その積層体に加熱圧着処理（温度：約１５０℃，時間：３０〜６０分）を施して一体化させる。
【００３４】
次に、この第３実施の形態における入射光の進み方について、図６を参照して説明する。太陽電池セル１が存在する領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬH ）は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に表面側からガラス板３を介して入射される入射光（実線矢符ＬI ）は、反射シート３４の光反射部分４ｂで表面側に反射され、その後、ガラス板３の空気との界面で全反射されて太陽電池セル１内にその表面側から入射される。
【００３５】
また、太陽電池セル１が存在する領域に裏面側からガラス板６を介して入射される入射光（破線矢符ＬJ ）は、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に裏面側からガラス板６を介して入射される入射光（破線矢符ＬK ）は、反射シート３４の光反射部分４ｂで裏面側に反射され、その後、ガラス板６と空気との界面で全反射されて太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００３６】
このように、太陽電池セル１が存在する領域への入射光だけでなく、隣合う太陽電池セル１，１間への入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。また、太陽電池セル１，１間への裏面側からの入射光についても、太陽電池セル１へ入射できるようにしたので、第２実施の形態と同様に、第１実施の形態に比べて、入射光の有効利用をより高めることが可能である。
【００３７】
上述したような構成の本発明の太陽電池モジュールと、太陽電池セル１，１間が透明である従来の太陽電池モジュールとを作製してそれらの起電力特性を調べた。何れの太陽電池モジュールにあっても、隣合う太陽電池セル１，１間の距離を２ｍｍ、各太陽電池セル１の大きさを１００ｍｍ×１００ｍｍとし、本発明の太陽電池モジュールでは太陽電池セル１，１間に光反射部分４ｂが存する裏面シート４または反射シート２４，３４を使用し、従来の太陽電池モジュールでは全面が透明である裏面フィルム４０を使用した。起電力を測定した結果、本発明の太陽電池モジュールでは従来の太陽電池モジュールに比べて、約２％の出力向上を確認できた。
【００３８】
なお、上述の各実施の形態では、ガラス板３，６として白板強化ガラスを使用したが、厚さ３ｍｍ以上の強化ガラス、フロートガラス、及び、ＰＣ（ポリカーボネート）板等の透明プラスチック板等も使用できる。また、ＥＶＡに代えて、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール），シリコーン等の他の透明樹脂を用いても良い。更に、裏面シート４または反射シート２４，３４の材料として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）を使用することも可能である。
【００３９】
次に、参考の形態の太陽電池付きの複層ガラスモジュールについて、以下の第１、第２の参考の形態で説明する。
【００４０】
（第１の参考の形態）
図８は第１の参考の形態による複層ガラスモジュールの断面図である。この複層ガラスモジュールは建物の壁面に設置されており、屋外側に設けられた第１ガラス板２１と、この第１ガラス板２１から適長離れた屋内側に設けられた第２ガラス板２２と、第１ガラス板２１の屋内側の表面に配設された複数の両面光入射型の太陽電池セル１とを有する。この屋内側に設ける第２ガラス板２２は、光を反射し、しかも透光性を有する熱反射ガラスである。各太陽電池セル１は、例えば図３に示すような構成をなし、これらの複数の太陽電池セル１が、隣合うセル同士で所定の距離を隔てて配置した状態で、第１ガラス板２１の屋内側の表面に設けられている。
【００４１】
この第１の参考の形態における入射光の進み方について、図８の拡大図である図９を参照して説明する。太陽電池セル１が存在する領域に屋外から第１ガラス板２１を介して入射される入射光（実線矢符ＬM ）は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に屋外から第１ガラス板２１を介して入射される入射光（実線矢符ＬN ）は、その間隙を通過した後、第２ガラス板２２で反射されて、太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。また、太陽電池セル１が存在する領域に屋内から第２ガラス板２２を介して入射される入射光（実線矢符ＬR ）は、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００４２】
（第２の参考の形態）
図１０は第２の参考の形態による複層ガラスモジュールの断面図である。図１０において図８と同一部分には同一番号を付して、それらの説明を省略する。第２の参考の形態では、第１の参考の形態と異なり、屋内側の第２ガラス板２２は普通のガラス板であるが、その第１ガラス２１に対向する表面において、太陽電池１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に対応して、光を反射するための反射加工が選択的に施されている。第２ガラス板２２のこの光反射加工部２２ａ以外の領域は光が透過される。
【００４３】
この第２の参考の形態における入射光の進み方について、図１０の拡大図である図１１を参照して説明する。太陽電池セル１が存在する領域に屋外から第１ガラス板２１を介して入射される入射光（実線矢符ＬS ）は、そのまま太陽電池セル１内にその表面側から入射される。一方、太陽電池セル１が存在しない領域、つまり、隣合う太陽電池セル１，１間の領域に屋外から第１ガラス板２１を介して入射される入射光（実線矢符ＬT ）は、その間隙を通過した後、第２ガラス板２２の光反射加工部２２ａで反射されて、太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。また、同じく太陽電池セル１が存在しない領域に屋外から第１ガラス板２１を介して入射される入射光（実線矢符ＬU ）は、その間隙を通過した後、第２ガラス板２２の光反射加工部２２ａで反射された後、第１ガラス板２１と空気との界面で再び反射されて、太陽電池セル１内にその表面側から入射される。また、太陽電池セル１が存在する領域に屋内から第２ガラス板２２を介して入射される入射光（実線矢符ＬW ）は、そのまま太陽電池セル１内にその裏面側から入射される。
【００４４】
このように、第１、第２の参考の形態の何れも、太陽電池セル１が存在する領域への屋内及び屋外からの入射光だけでなく、隣合う太陽電池セル１，１間への屋外からの入射光も起電力発生に寄与できるので、光電変換効率が向上する。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の太陽電池モジュールでは、隣合う太陽電池セル間の領域に対応して、光反射部分を有するシートを設けるようにしたので、隣合う太陽電池セル間に入射した光を、この光反射部分で反射させて、太陽電池セル内に入射させるようにでき、両面入射による起電力の向上に加えて、光電変換効率の向上を図れて、発電量を更に増加できる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の太陽電池モジュール（第１実施の形態）の断面図である。
【図２】  本発明の太陽電池モジュール（第１実施の形態）の分解図である。
【図３】  両面入射型の太陽電池セルの構成図である。
【図４】  本発明の太陽電池モジュール（第２実施の形態）の断面図である。
【図５】  本発明の太陽電池モジュール（第２実施の形態）の分解図である。
【図６】  本発明の太陽電池モジュール（第３実施の形態）の断面図である。
【図７】  本発明の太陽電池モジュール（第３実施の形態）の分解図である。
【図８】  太陽電池付きの複層ガラスモジュール（第１の参考の形態）の断面図である。
【図９】  太陽電池付きの複層ガラスモジュール（第１の参考の形態）の拡大断面図である。
【図１０】  太陽電池付きの複層ガラスモジュール（第２の参考の形態）の断面図である。
【図１１】  太陽電池付きの複層ガラスモジュール（第２の参考の形態）の拡大断面図である。
【図１２】  従来の太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池セル
３，６  ガラス板
４  裏面シート
４ａ  光透過部分
４ｂ  光反射部分
２１  第１ガラス板
２２  第２ガラス板
２２ａ  光反射加工部
２４，３４  反射シート  ２４ｃ  空白部分
【図１】
0003738129.tif 000002
【図２】
0003738129.tif 000003
【図３】
0003738129.tif 000004
【図４】
0003738129.tif 000005
【図５】
0003738129.tif 000006
【図６】
0003738129.tif 000007
【図７】
0003738129.tif 000008
【図８】
0003738129.tif 000009
【図９】
0003738129.tif 000010
【図１０】
0003738129.tif 000011
【図１１】
0003738129.tif 000012
【図１２】
0003738129.tif 000013