JP2009194114A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス基板上に太陽電池デバイスが形成された太陽電池サブモジュール2と、受光面側封止材31と、背面側封止材32と、受光面側封止材31と太陽電池サブモジュール2の間、及び太陽電池サブモジュール2の端部近傍における受光面側封止材31と背面側封止材32の間に充填される充填材4とからなり、太陽電池サブモジュール2が、受光面側において、充填材4により受光面側封止材31と接着すると共に、背面側において背面側封止材32と直接接着して、受光面側封止材31と背面側封止材32の間に接着保持され、充填材4が、太陽電池サブモジュール2の端部から受光面側封止材31及び背面側封止材32の端部に向かって徐々に薄く充填されると共に、受光面側封止材31と背面側封止材32とが周縁部において直接接着された太陽電池モジュール1。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2では、EVA樹脂からなるシートで太陽電池セルを挟み込むと共に端部を含む全面にスペーサを配設してラミネートした太陽電池モジュールが提案されている。
また、特許文献3では、樹脂フィルムを太陽電池素子の表面保護シートとして用い、周端部をスペーサで密封した太陽電池モジュールが提案されている。
また、特許文献4では、受光面側フィルムと、受光面側充填材と、裏面側充填材と、裏面側フィルムとを重ねるように順次配設し、前記受光面側フィルムと前記裏面側フィルムの周縁部とを熱融着した太陽電池モジュールが提案されている。
また、特許文献5では、太陽電池セルの受光面側にフロントカバーが、その反対面側にバックカバーが配され、各カバーと太陽電池セルとの間に充填樹脂層が設けられ、前記太陽電池モジュールの周辺部でフロントカバーとバックカバーとが接合された太陽電池モジュールが提案されている。
また、特許文献2及び特許文献3記載の太陽電池モジュールでは、いずれも、側端面にスペーサを配設することで外部からの湿分浸入を防いでいるが、スペーサを用いる分、余計なコストや製造工程を要することになるし、太陽電池セル(太陽電池素子)を覆うシートとスペーサとの密着性を高める手段を講じないと、シートとスペーサとの間から湿分が浸入してしまうという問題がある。
また、特許文献4及び特許文献5記載の太陽電池モジュールでは、いずれも、太陽電池セル(太陽電池素子)を充填材(充填樹脂層)により挟み込んだ構造をとっているため、太陽電池モジュールが厚くなる上、充填材(充填樹脂層)を多く使う分、コストがかかる。一方で、充填材(充填樹脂層)の量を減らした場合には、太陽電池モジュール全体の機械的強度や耐久性を保つことができないという問題を生じる。
これにより、太陽電池モジュールの側端面において充填材が露出することがないし、受光面側封止材と背面側封止材とが接着した部分を含め、太陽電池サブモジュールの側端面から太陽電池モジュールの側端面まで一定の距離があるため、湿分が浸入しにくく、高い耐湿性が得られる。
また、周縁部分に受光面側封止材と背面側封止材とが接着した部分が所定の長さだけ設けられていることに加えて、受光面側封止材と背面側封止材とが樹脂材料からなることから、使用時に落としたりしても破損しにくい。
これにより、太陽電池デバイスの一部に影がかかっても、発電が可能である。
フッ素樹脂は、太陽光等による光分解作用や、気温の変化による膨張収縮作用等に対して高い耐候性を持ち合わせている。
これにより、太陽電池モジュールの耐候性をより高めることができるし、表面に傷がつきにくい。
なお、EVAとは、エチレン酢酸ビニル共重合体のことであり、比重が小さいために軽量な上、高い柔軟性と弾力性を持ち合わせる。
これにより、太陽電池サブモジュールと、受光面側封止材及び背面側封止材とがしっかりと接着される。また、太陽電池モジュールを軽量化できると共に、使用時における衝撃を吸収することができる。
これにより、クッション性が得られる他、美観もよく、手触りもよい。
これにより、太陽電池モジュールを取り扱う際に角部分で怪我するのを防ぐことができ、安全である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、太陽光等を受光して発電する太陽電池サブモジュール2と、この太陽電池サブモジュール2全体を封止する封止材3とからなる。
そして、図2に示すように、封止材3に設けられた取付孔33を介して、太陽電池サブモジュール2で発生した電力を外部に出力するためのリボンワイヤ22に、外部負荷と電気的に接続した外部導線5を取り付けることで、太陽電池サブモジュール2で発生した電力を外部負荷に導出することができる。
この封止材3は、図3及び図4に示すように、太陽電池モジュール1の受光面側を覆う受光面側封止材31と、受光面とは反対側の面(以下、「背面」という。)を覆う背面側封止材32とからなる。
なお、背面側封止材32を、太陽電池サブモジュール2ないし受光面側封止材31と接着させる方法は、他に、熱融着によるものとしてもよい。熱融着は、背面側封止材32を加熱することにより、その表面を溶融させた上、接着させる太陽電池サブモジュール2ないし受光面側封止材32に圧接させてから冷却することで接着させることができる。
これにより、ラミネート処理が施された太陽電池モジュール1は、図3及び図4に示すように、受光面側封止材31と太陽電池サブモジュール2の間に充填された充填材4が、太陽電池サブモジュール2の端部から外部に向かって徐々に薄くなっていくように隙間なく充填される。また、受光面側封止材31と背面側封止材32とは、周縁部Sにおいて、背面側封止材32の表面に塗布された接着剤、ないしは熱融着によって一体的に接着している。
そして、図5に示すように、所定の幅を備えるリボンワイヤ22のみを露出させる取付孔33を介して、外部導線5がハンダ6によってリボンワイヤ22に取り付けられ、太陽電池サブモジュール2から外部負荷へ電力が導出される。
その他、熱溶融した状態で接着可能な接着剤を表面に塗布したPET(ポリエチレンテレフタラート)フィルムを用いることもできる。
これらの材料からなる受光面側封止材31と背面側封止材32とを、ラミネート処理の際に、加熱及び加圧することにより、周縁部Sにおいて接着した封止材3とすることができる。
この充填材4は、太陽電池サブモジュール2と受光面側封止材31との間に挟み込んだ状態で加熱しながらプレスすることで溶けて広がり、その隙間を埋めると共に、太陽電池サブモジュール2と封止材3とを接着することができる。
この充填材4の材料としては、例えば、シート状のEVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)を用いることができる。
このp型CIS光吸収層2Cは、セレン化/硫化法や多元同時蒸着法により製膜されている。
また、このリボンワイヤ22は、図5に示すように、外部導線5の太さないしは直径に応じて、外部導線5をリボンワイヤ22にハンダ6によって取り付けた際に、外部導線5がリボンワイヤ22からはみ出さないだけの横幅を有している。
太陽電池モジュール1は、受光面側封止材31、充填材4、太陽電池サブモジュール2、及び背面側封止材32を積層させてラミネート処理を施す工程と、封止材3(背面側封止材32)に取付孔33を設ける工程を経て製造される。
そして、ラミネート処理装置内に、上記の通り積層した各部材を設置し、当該ラミネート処理装置内を減圧すると共に充填材4の軟化点以上に加熱する。さらに、上記各部材を積層した状態でプレスすることにより、熱溶融した充填材4が、受光面側封止材31と太陽電池サブモジュール2の間、及び、太陽電池サブモジュール2の端部近傍の受光面側封止材31と背面側封止材32の間に隙間なく広がると共に、各部材間が充填材4により一体的に接着される。また、太陽電池サブモジュール2と背面側封止材32の間は、封止材3として熱融着可能な樹脂材料を用いた場合には、背面側封止材32の表面が熱により溶融して両部材を接着し、封止材3の表面に接着剤を塗布した場合には、熱により溶融した接着剤を介して両部材が接着される。
以上のように各部材が接着した状態で温度を低下させると、充填材4が硬化してラミネート処理が完了する。
また、取付孔32の形成の仕方は、例えば、封止材3の融点以上に加熱した鏝等を当接させ、当該位置の封止材3を融解する。
これにより取付孔33が設けられ、図5に示すように、この取付孔33を介して、外部導線5をハンダ6によってリボンワイヤ22に取り付けることで、太陽電池サブモジュール2から外部負荷へ電力を供給することができる。
これにより、角部分が丸みを帯びて、取り扱う際に角部分で怪我するのを防ぐことができ、安全である。
2 太陽電池サブモジュール
21 基体
22 リボンワイヤ
2A ガラス基板
2B 金属裏面電極層
2C p型CIS系光吸収層
2D 高抵抗バッファ層
2E n型窓層(透明導電膜層)
3 封止材
31 受光面側封止材
32 背面側封止材
33 取付孔
4 充填材
5 外部導線
6 ハンダ
7 太陽電池モジュール
8 封止材
S 周縁部
Claims (5)
- ガラス基板上に太陽電池デバイスが形成された太陽電池サブモジュールと、
所定の樹脂材料からなり、上記太陽電池サブモジュールの受光面側を被覆する受光面側封止材と、
所定の樹脂材料からなり、上記太陽電池サブモジュールの受光面の反対側である背面側を被覆する背面側封止材と、
上記受光面側封止材と上記太陽電池サブモジュールの間、及び上記太陽電池サブモジュールの端部近傍における上記受光面側封止材と上記背面側封止材の間に充填される充填材と、からなる太陽電池モジュールであって、
上記受光面側封止材と上記背面側封止材の平面のサイズは、上記太陽電池サブモジュールの平面のサイズより大きく、
上記太陽電池サブモジュールが、受光面側において、上記充填材により上記受光面側封止材と接着すると共に、背面側において、上記背面側封止材の表面に塗布された接着剤ないしは熱融着により上記背面側封止材と直接接着して、上記受光面側封止材と上記背面側封止材の間に接着保持され、
上記充填材が、上記太陽電池サブモジュールの端部から上記受光面側封止材及び上記背面側封止材の端部に向かって徐々に薄く充填されると共に、上記受光面側封止材と上記背面側封止材とが、周縁部において直接接着されることにより、上記太陽電池サブモジュールが封止されている、
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 上記太陽電池デバイスは、CIS系薄膜太陽電池デバイスである、
請求項1記載の太陽電池モジュール。 - 上記充填材は、EVAからなる、
請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。 - 上記受光面側封止材ないし上記背面側封止材は、表面にエンボス加工が施されている、
請求項1乃至3いずれかの項に記載の太陽電池モジュール。 - 上記受光面側封止材と上記背面側封止材の縁辺は、角部が丸みを帯びた面取り状に形成されている、
請求項1乃至4いずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
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