(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池サブモジュールが、一列に並べられて電池封止材で封止され、各太陽電池サブモジュールの正負の極は、上記並び方向と直交する向きに対峙し、全ての太陽電池サブモジュールについて同じ極が同じ側に配され、上記並び方向の一端の太陽電池サブモジュールの正極から正出力リードが延び、他端の太陽電池サブモジュールの負極から負出力リードが延び、隣り合う太陽電池サブモジュールのうち一端側のものの負極と他端側のものの正極とが、渡りリードで直列接続された太陽電池モジュールにおいて、
上記渡りリードが、上記一端側の負極から延びる負渡りリードと、上記他端側の正極から延びる正渡りリードとに分離され、
上記正出力、負出力、負渡り、正渡りの各リードが、そのリードの連なる太陽電池サブモジュールのみの裏面と電池封止材との間に這うようにして配された封止材内配線部と、この封止材内配線部の先端から折曲して延び、電池封止材を貫通する貫通部とを有し、
正出力リードの貫通部の先端に正出力端子が接続され、負出力リードの貫通部の先端に負出力端子が接続され、負渡りリードの貫通部の先端にダイオードの負極を接続し、正渡りリードの貫通部の先端に上記ダイオードの正極を接続して、この負渡りリードと正渡りリードとが接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記電池封止材の裏面に接続部封止材が重ねられており、この接続部封止材内において上記各リードの貫通部と端子との接続がなさ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】
上記電池封止材の裏面には、上記複数の太陽電池サブモジュールに跨るようにして、端子ボックスが設けられており、この端子ボックス内において上記各リードの貫通部と端子との接続がなさ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４】
上記端子ボックスの周壁には、上記正出力、負出力の各端子及びダイオードが、端子ボックス内に突出するようにして固定されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
上記端子ボックスの内部に、接続部封止材が充填されていることを特徴とする請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
上記接続部封止材が、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項２または５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
上記電池封止材が、エチレンビニルアセテートであることを特徴とする請求項１〜６に何れかに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、複数の太陽電池サブモジュールを直列接続してなる太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開２００１−６８７１５号公報に記載の太陽電池サブモジュールは、同一平面上に並べられた２つの太陽電池サブモジュールを備えている。各サブモジュールには、上記並び方向と直交する向きに正極と負極が対峙して配されている。２つのサブモジュールについて同じ極が同じ側に配されている。一方のサブモジュールの負極と他方のサブモジュールの正極とは、モジュールを対角線状に横切る銅箔製の渡りリードによって接続されている。これによって、２つサブモジュールが直列接続されている。また、一方のサブモジュールの正極から銅箔製の正出力リードが、モジュールを横切るようにして負極の側へ延びている。したがって、正出力リードは、渡りリードと交差している。この交差部に絶縁テープが挟まれている。そして、正出力リードと、他方のサブモジュールの負極から延びる銅箔製の負出力リードとが、並行して外部に引き出されている。これによって、モジュール全体の正負の出力が取り出されている。
【０００３】
モジュール全体は、絶縁フィルムで覆われ、封止されている。この絶縁フィルムによって、上記各リードも封止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上掲公報の従来構造では、正出力リードと渡りリードとが交差しているため、この交差部に挟む絶縁テープがうまく貼られていなかったり、封止時にリードのねじれや位置ずれが起きたりすると、ショートするおそれがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、複数の太陽電池サブモジュールを直列接続してなる太陽電池モジュールに係る。上記複数の太陽電池サブモジュールは、一列に並べられて電池封止材で封止されている。各太陽電池サブモジュールの正負の極は、上記並び方向と直交する向きに対峙し、全ての太陽電池サブモジュールについて同じ極どうしが同じ側に配されている。上記並び方向の一端の太陽電池サブモジュールの正極から正出力リードが延び、他端の太陽電池サブモジュールの負極から負出力リードが延びている。隣り合う太陽電池サブモジュールのうち一端側のものの負極から負渡りリードが延び、他端側のものの正極から正渡りリードが延びている。（すなわち、これら隣り合うものどうしを直列接続するための渡りリードが、一端側の負渡りリードと他端側の正渡りリードとに分離されている。）上記正出力、負出力、負渡り、正渡りの各リードが、封止材内配線部と、その先に連なる貫通部とを有している。封止材内配線部は、そのリードの連なる太陽電池サブモジュールのみの裏面と電池封止材との間に這うようにして配されている。したがって、封止材内配線部が、他の太陽電池サブモジュールの裏面と電池封止材との間にまで進入することはない。貫通部は、封止材内配線部の先端から折曲して延び、電池封止材を貫通している。正出力リードの貫通部の先端に正出力端子が接続され、正出力が取り出されるようになっている。負出力リードの貫通部の先端に負出力端子が
接続され、負出力が取り出されるようになっている。そして、負渡りリードの貫通部の先端にダイオードの負極を接続し、正渡りリードの貫通部の先端に上記ダイオードの正極を接続して、この負渡りリードと正渡りリードとが接続されている。
【０００６】
上記電池封止材の裏面に接続部封止材が重ねられており、この接続部封止材内において上記各リードの貫通部と端子との接続がなされていることが望ましい。
【０００７】
上記電池封止材の裏面には、上記複数の太陽電池サブモジュールに跨るようにして、端子ボックスが設けられており、この端子ボックス内において上記各リードの貫通部と端子との接続がなされていることが望ましい。上記端子ボックスの周壁には、例えばインサート成形によって、上記正出力、負出力の各端子及びダイオードが端子ボックス内に突出するようにして固定されるようにするとよい。上記端子ボックスの内部には、接続部封止材を充填するとよい。
【０００８】
上記電池封止材は、エチレンビニルアセテートであることが望ましく、上記接続部封止材は、シリコーン樹脂であることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１を示したものである。この太陽電池モジュールＭ１は、建物の屋根に屋根材として設置されるものであり、図示しない導電性の屋根材本体の表側に四角形状のパネル１が収容されている。パネル１は、透明な表面ガラス板１０と、第１、第２太陽電池サブモジュール２１，２２と、封止層３０（電池封止材）とが、表側から順次積層されることによって構成されている。なお、図２において、各構成要素の厚さは誇張されている。
【００１０】
２つ（複数）の太陽電池サブモジュール２１，２２は、ガラス板１０の裏面に左右（一列）に並べられている。詳細な図示は省略するが、各太陽電池サブモジュール２１，２２は、マトリックス状に整列された多数の太陽電池素子を直列または直並列に接続してなり、全体として薄い四角形状をなしている。サブモジュール２１，２２は、ガラス板１０の裏面に直接成膜されているが、別体に製造した後、ガラス板１０に貼り付けてもよい。
【００１１】
左側（一端）の第１太陽電池サブモジュール２１の裏面には、上縁に沿って線状の負極２１Ｍが設けられ、下縁に沿って線状の正極２１Ｐが設けられている。すなわち、負極２１Ｍと正極２１Ｐが、上記並び方向（左右）と直交する向き（上下）に対峙して配されている。下側の正極２１Ｐの右端部には、銅箔からなるリボン状の正出力リード２３の基端（下端）が固着されている。正出力リード２３は、サブモジュール２１の裏面と封止層３０との間を這うようにして上に延び、その先端部が、サブモジュール２１の上下方向の中程で裏方向に折り曲げられて封止層３０を貫通している。正出力リード２３において、基端から折曲部までの部分を封止層内配線部２３ａ（封止材内配線部）と呼び、折曲部から先を貫通部２３ｂと呼ぶ。
【００１２】
同様に、上側の負極２１Ｍの右端部には、銅箔からなるリボン状の負渡りリード２４の基端（上端）が固着されている。負渡りリード２４は、サブモジュール２１と封止層３０との間を這うようにして下に延びる封止層内配線部２４ａ（封止材内配線部）と、上記正出力リード２３より少し上側で裏方向に折り曲げられて封止層３０を貫通する貫通部２４ｂとを有している。
【００１３】
右側（他端）の第２太陽電池サブモジュール２２の裏面には、上縁に沿って線状の負極２２Ｍが設けられ、下縁に沿って線状の正極２２Ｐが設けられている。（すなわち、２つ
のサブモジュール２１，２２の正極２１Ｐ，２２Ｍは、互いに同じ側に配され、負極２１Ｍ，２２Ｍは互いに同じ側に配されている。）正極２２Ｐの左端部には、銅箔からなるリボン状の正渡りリード２５の基端（下端）が固着されている。正渡りリード２５は、サブモジュール２２と封止層３０との間を這うようにして上に延びる封止層内配線部２５ａ（封止材内配線部）と、裏方向に折り曲げられて封止層３０を貫通する貫通部２５ｂとを有している。また、負極２２Ｍの左端部には、銅箔からなるリボン状の負出力リード２６の基端（上端）が固着されている。負出力リード２６は、サブモジュール２２と封止層３０との間を這うようにして下に延びる封止層内配線部２６ａ（封止材内配線部）と、上記正渡りリード２５より少し上で裏方向に折り曲げられて封止層３０を貫通する貫通部２６ｂとを有している。
【００１４】
封止層３０は、太陽電池サブモジュール２１，２２を直接覆う第１封止層３１と、この第１封止層３１を覆う第２封止層３２とを有している。第１封止層３１は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂で形成され、第２封止層３２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成されている。
【００１５】
さらに、太陽電池モジュールＭ１のパネル１には、端子ボックス４０が設けられている。端子ボックス４０は、第２封止層３２の裏面の中央部に、第１、第２太陽電池サブモジュール２１，２２に跨るようにして配されている。端子ボックス４０は、第２封止層３２の側に開口された四角形状の周壁４１と、この周壁４１の裏側開口を塞ぐ蓋体４２とを有している。
【００１６】
周壁４１は、絶縁樹脂からなり、この樹脂に、金属導体板からなる３つの端子４３〜４５がインサート成形されている。すなわち、周壁４１の下側の壁部には、Ｌ字形状の正出力端子４３が埋設されている。この正出力端子４３の一部が、端子ボックス４０の内部に突出されている。また、端子ボックス４０内の中間部には、渡り端子４４が左右に延びるように配されており、この渡り端子４４の右端部が、周壁４１の右側の壁部に埋設され、支持されている。さらに、周壁４１の上側の壁部には、Ｌ字形状の負出力端子４５が埋設され、この負出力端子４５の一部が、端子ボックス４０の内部に突出されている。
【００１７】
この端子ボックス４０の内部に、上記各リード２３〜２６の貫通部２３ｂ〜２６ｂの先端が臨んでいる。そして、負渡りリード２４の貫通部２４ｂと正渡りリード２５の貫通部２５ｂとが、共に渡り端子４４に固着されている。これによって、渡りリード２４，２５どうしが、渡り端子４４を介して電気的に接続され、ひいては、第１、第２太陽電池サブモジュール２１，２２が直列接続されている。
【００１８】
また、正出力リード２３の貫通部２３ｂが、正出力端子４３に固着されている。これによって、モジュールＭ１全体の正出力が、リード２３及び端子４３を経て、端子４３から延びる正出力ケーブル４６により取り出されるようになっている。同様に、負出力リード２６の貫通部２６ｂが、負出力端子４５に固着されている。これによって、モジュールＭ１全体の負出力が、リード２６及び端子４５を経て、端子４５から延びる負出力ケーブル４７により取り出されるようになっている。
【００１９】
端子ボックス４０の内部には、シリコーン樹脂４９（接続部封止材）が充填されている。これによって、各リード２３〜２６の貫通部２３ｂ〜２６ｂと端子４３〜４５との接続部がシリコーン樹脂４９内に埋められている。
【００２０】
太陽電池モジュールＭ１の製造方法を説明する。
先ず、図３に示すように、ガラス板１０の裏面に第１、第２太陽電池サブモジュール２１，２２を成膜する。そして、これらサブモジュール２１，２２の正負の極２１Ｐ，２１
Ｍ，２２Ｐ，２２Ｍにリード２３〜２６の基端をハンダ付けする。
【００２１】
続いて、図４に示すように、サブモジュール２１，２２の裏面上に、第１封止層３１となるべきＥＶＡ樹脂シート３１’と、第２封止層３２となるべきＰＥＴ樹脂シート３２’とを順次被せる。これらシート３１’，３２’の中程の４つの位置には、リード取出し穴３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄを予め開穿しておく。そして、シート３１’，３２’を被せる際、正出力リード２３の先端部を折り曲げ、穴３１ａ，３２ａに通す。同様にして、負渡りリード２４の先端部を折り曲げて穴３１ｂ，３２ｂに通し、正渡りリード２５の先端部を折り曲げて穴３１ｃ，３２ｃに通し、負出力リード２６の先端部を折り曲げて穴３１ｄ，３２ｄに通す。これによって、各リード２３〜２６の折曲部より基端側が封止層内配線部２３ａ〜２６ａとなり、折曲部より先端側が貫通部２３ｂ〜２６ｂとなる。
【００２２】
次に、樹脂シート３１’，３２’に熱と圧力を加えることにより、封止層３０を形成する。これによって、太陽電池サブモジュール２１，２２を封止でき、耐水性を確保できる。また、上記穴３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄを埋めることができる。
【００２３】
しかも、各リード２３〜２６の封止層内配線部２３ａ〜２６ａは、互いに他の配線部と交差するところが無いので、上記封止層３０の形成時にリード２３〜２６どうしが接触してショートするおそれが無い。これによって、歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
次いで、図１に示すように、封止層３０の裏面中央に端子ボックス４０の周壁４１を配置する。そして、正出力リード２３の貫通部２３ｂを正出力端子４３にハンダ付けする。同様に、渡りリード２４，２５の貫通部２４ｂ，２５ｂを渡り端子４４にそれぞれハンダ付けし、負出力リード２６の貫通部２６ｂを負出力端子４５にハンダ付けする。
【００２５】
その後、図２に示すように、周壁４１内にシリコーン樹脂４９を充填する。これによって、貫通部２３ｂ〜２６ｂと端子４３〜４５の接続部を封止でき、これら接続部の耐水性を確保でき、劣化を防止できる。また、周壁４１を封止層３０に接着することができる。そして、蓋体４２を取り付けてパネル１を完成させる。このパネル１を上記屋根材本体のパネル収容凹部に収容することによって、太陽電池モジュールＭ１が出来上がる。出来上がったモジュールＭ１は、建物の屋根に屋根材として葺設され、電力供給を行う。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態を図５にしたがって説明する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。なお、同図は、概略構成図であり、封止層３０、シリコーン樹脂４９等の図示は省略してある。
【００２７】
第２実施形態の屋根用太陽電池モジュールＭ２は、左右一列に並べられた４つの太陽電池サブモジュールを有している。すなわち、左端（一端）の第１太陽電池サブモジュール２１と右端（他端）の第２太陽電池サブモジュール２２との間に、２つの中間太陽電池サブモジュール５１，５２が配されている。これら中間太陽電池サブモジュール５１，５２には、両端の第１、第２太陽電池サブモジュール２１，２２と同じように、上縁に沿って負極５１Ｍ，５２Ｍが配され、下縁に沿って正極５１Ｐ，５２Ｐが配されている。
【００２８】
第１太陽電池サブモジュール２１寄りの中間太陽電池サブモジュール５１の正極５１Ｐから正渡りリード５３が上に延び、負極５１Ｍから負渡りリード５４が下に延びている。同様に、第２太陽電池サブモジュール２２寄りの中間太陽電池サブモジュール５２の正極５２Ｐから正渡りリード５５が上に延び、負極５２Ｍから負渡りリード５６が下に延びている。
【００２９】
各渡りリード５３〜５６は、そのリード５３〜５６の連なるサブモジュール５１，５２
のみの裏面と封止層３０との間に這うようにして配された封止層内配線部５３ａ〜５６ａ（封止材内配線部）と、折曲されて封止層３０を貫通する貫通部５３ｂ〜５６ｂとを有している。
【００３０】
太陽電池モジュールＭ２の端子ボックス４０は、左右に細長く延び、４つの太陽電池サブモジュール２１，５１，５２，２２に跨っている。この端子ボックス４０内には、上記第１実施形態の１つの渡り端子４４に代えて、３つの渡り端子４４Ａ〜４４Ｃが左右に離れて収容されている。なお、図が簡略化されているが、これら渡り端子４４Ａ〜４４Ｃ及び出力端子４３，４５は、インサート成形によって端子ボックス４０の内部に突出するようにして周壁４１に固定されている。
【００３１】
左側の渡り端子４４Ａの左上の端部には、第１太陽電池サブモジュール２１の負渡りリード２４の貫通部２４ｂが固着されている。また、同端子４４Ａの右下の端部には、中間太陽電池サブモジュール５１の正渡りリード５３の貫通部５３ｂが固着されている。これによって、サブモジュール２１，５１どうしが直列接続されている。
【００３２】
中央の渡り端子４４Ｂの左上の端部には、中間太陽電池サブモジュール５１の負渡りリード５４の貫通部５４ｂが固着されている。また、同端子４４Ｂの右下の端部には、中間太陽電池サブモジュール５２の正渡りリード５５の貫通部５５ｂが固着されている。これによって、サブモジュール５１，５２どうしが直列接続されている。
【００３３】
右側の渡り端子４４Ｃの左上の端部には、中間太陽電池サブモジュール５２の負渡りリード５６の貫通部５６ｂが固着されている。また、同端子４４Ｃの右下の端部には、第２太陽電池サブモジュール２２の正渡りリード２５の貫通部２５ｂが固着されている。これによって、サブモジュール５２，２２どうしが直列接続されている。ひいては、太陽電池モジュールＭ２を構成する全てのサブモジュール２１，５１，５２，２２が直列接続されている。そして、太陽電池モジュールＭ２全体の正出力が、第１太陽電池サブモジュール２１の正出力リード２３、及び４つのサブモジュール２１，５１，５２，２２を横切る細長板形状の正出力端子４３、並びに正出力ケーブル４６を経て取り出され、全体の負出力が、第２太陽電池サブモジュール２２の負出力リード２６、及び小片状の負出力端子４５、並びに負出力ケーブル４７を経て取り出されるようになっている。
【００３４】
この太陽電池モジュールＭ２においても、各リード２３〜２６，５３〜５６の封止層内配線部２３ａ〜２６ａ，５３ａ〜５６ａどうしが、互いに他と交差するところが無いので、封止作業時に接触してショートするおそれが無く、歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変を行うことができる。
例えば、隣り合う２つ太陽電池サブモジュールのうち一端側の負渡りリードと他端側の正渡りリードとを接続する渡り接続手段として、金属導体板からなる渡り端子４４，４４Ａ〜４４Ｃに代えて、ダイオード（逆流阻止素子）を用いてもよい。すなわち、ダイオードの正極を正渡りリードの貫通部の先端に接続し、上記ダイオードの負極を負渡りリードの貫通部の先端に接続する。これによって、逆流を防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正出力、負出力、渡りの各リードの封止材内配線部が、互いに他の封止材内配線部と交差しないようにすることができる。これによって、封止作業時に接触するなどしてショートするおそれを無くすことができ、歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
各リードの貫通部と端子との接続が、端子ボックスや接続部封止材内でなされるようにすることによって、接続部の耐水性を向上させることができ、劣化を防止することができる。特に、接続部封止材をシリコーン樹脂にすることによって、耐水性を確実に向上できる。また、電池封止材をエチレンビニルアセテートにすることによって、太陽電池サブモジュールやリードの封止材内配線部の耐水性を向上させることができる。
正出力、負出力の各端子及びダイオードを端子ボックスの周壁に固定しておくことによって、接続作業を容易化できる。
正負の渡りリードをダイオードで接続することによって、逆流を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールのパネルを、端子ボックス内にシリコーン樹脂を充填する前の状態で示す裏面図である。
【図２】  図１のII−II線に沿う上記太陽電池モジュールのパネルの断面図である。
【図３】  上記太陽電池モジュールのパネルを、太陽電池サブモジュールにリード接続後、封止層用シートを被せる前の状態で示す裏面図である。
【図４】  上記太陽電池モジュールのパネルを、封止層用シート被装後、加熱・加圧前の状態で示す裏面図である。
【図５】  本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールのパネルの概略構成を示す裏面図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２  太陽電池モジュール
２１  第１太陽電池サブモジュール（一端の太陽電池サブモジュール）
２２  第２太陽電池サブモジュール（他端の太陽電池サブモジュール）
２１Ｐ，２２Ｐ  正極
２１Ｍ，２２Ｍ  負極
２３  正出力リード
２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ  封止層内配線部（封止材内配線部）
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ  貫通部
２４  負渡りリード
２５  正渡りリード
２６  負出力リード
３０  封止層（電池封止材）
３１  エチレンビニルアセテートからなる第１封止層
４０  端子ボックス
４１  周壁
４３  正出力端子
４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ  渡り端子
４５  負出力端子
４９  シリコーン樹脂（接続部封止材）
５１，５２  中間太陽電池サブモジュール
５１Ｐ，５２Ｐ  正極
５１Ｍ，５２Ｍ  負極
５３，５５  正渡りリード
５４，５６  負渡りリード
５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ  封止層内配線部（封止材内配線部）
５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ，５６ｂ  貫通部
【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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