特許 6433703 接続治具および該接続治具を備えた太陽光発電ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6433703

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】接続治具および該接続治具を備えた太陽光発電ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/20 20060101AFI20181126BHJP

   H01L 31/042 20140101ALI20181126BHJP

【ＦＩ】

   H01G9/20 203B

   H01L31/04 500

   H01G9/20 203Z

   H01G9/20 113B

   H01G9/20 115A

   H01G9/20 113A

【請求項の数】5

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-149164(P2014-149164)

(22)【出願日】2014年7月22日

(65)【公開番号】特開2016-25252(P2016-25252A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】岡 伸彦

(72)【発明者】

【氏名】古宮 良一

【審査官】 青木 千歌子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３４０７５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ９／２０

Ｈ０１Ｌ ３１／０４２

Ｈ０２Ｓ ４０／３４−４０／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光を受光する受光面とは反対側の面である裏面に電極が設けられた複数の太陽電池モジュールを電気的に接続する接続治具であって、
前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するように前記受光面に配置される導電性の受光面治具と、
前記太陽電池モジュールの端部に配置され、前記電極と前記導電性の受光面治具とを電気的に接続する導電性の裏面治具と、を少なくとも備え、
前記導電性の裏面治具が、前記導電性の受光面治具に連結されることにより、複数の前記太陽電池モジュールの電極間が電気的に接続されることを特徴とする接続治具。

【請求項2】

前記受光面に配置され、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸する絶縁性の受光面治具と、
前記太陽電池モジュールの端部に配置された絶縁性の裏面治具と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接続治具。

【請求項3】

前記導電性の受光面治具または前記絶縁性の受光面治具と、前記導電性の裏面治具または前記絶縁性の裏面治具とによって、前記太陽電池モジュールの前記端部が挟持されることを特徴とする請求項２に記載の接続治具。

【請求項4】

太陽光を受光する受光面とは反対側の面である裏面に電極が設けられた複数の太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールが取り付けられるフレーム部と、
前記太陽電池モジュールを電気的に接続しつつ、前記フレーム部に固定する請求項１から３のいずれか一項に記載の接続治具と、を備えることを特徴とする太陽光発電ユニット。

【請求項5】

前記フレーム部は、該フレーム部の内側に、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するガイド部を有し、
前記ガイド部は、前記太陽電池モジュールおよび前記接続治具を一端から挿入可能に形成されており、挿入された前記太陽電池モジュールおよび前記接続治具を所定の位置まで案内することを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電ユニット。

【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の治具に関し、より詳細には、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続しつつ固定する接続治具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池セルは、次世代のエネルギー源として期待が高まっており、その開発も進められている。

【0003】

太陽電池セルが基板上に形成された太陽電池モジュールを電気的に接続する場合、太陽電池モジュール間が配線などによって接続される。

【0004】

このような太陽電池モジュール間の配線を不要とするために、例えば特許文献１には、隣接する太陽電池モジュールを電気的に接続可能な固定部材（接続治具）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１９５５４０号公報（２０１２年１０月１１日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、外壁などに太陽電池モジュールを設置する際には、一列方向に複数枚の太陽電池モジュールを設置する必要や、同じ方向に向けて太陽電池モジュールを設置する必要などがあり、デザインなどの観点から太陽電池モジュールの配列などが制限される。一方、太陽電池モジュールの大きさなどの制限より、出力される電流が制限される。

【0007】

そのため、所望の電流を出力するためには、複数の太陽電池モジュールを直並列に組み合わせて接続する必要がある。

【0008】

しかしながら、従来の接続治具では、隣接する太陽電池モジュール間の接続しかできないため、隣接しない太陽電池モジュールを接続するためには外部配線を別途用いる必要がある。

【0009】

図３１の（ａ）は、従来の接続治具１０４を用いて太陽電池モジュール１０３ａ〜１０３ｅを接続した構成を示す下面図であり、図３１の（ｂ）は、図３１の（ａ）に示される太陽電池モジュール１０３ａ〜１０３ｅの電気的な接続関係を説明するための概念図であり、図３１の（ｃ）は、図３１の（ａ）に示されるＡ列における断面図であり、図３１の（ｄ）は、図３１の（ａ）に示されるＢ列における断面図である。

【0010】

図３１の（ａ）〜（ｄ）に示すように、例えば、一列方向に配列された太陽電池モジュール１０３ａ〜１０３ｅのうち、直列接続された太陽電池モジュール１０３ｃ・１０３ｄ・１０３ｅと、直列接続された太陽電池モジュール１０３ａ・１０３ｂとを並列接続する場合、接続治具１０４による接続以外に、外部配線１０５による接続が必要になる。具体的には、太陽電池モジュール１０３ａの正電極１６０と太陽電池モジュール１０３ｃの正電極１６０、並びに、太陽電池モジュール１０３ｂの負電極１６１と太陽電池モジュール１０３ｅの負電極１６１とを外部配線１０５によって接続する必要がある。

【0011】

このように、従来の接続治具では、隣接する太陽電池モジュール間の接続しかできないため、隣接しない太陽電池モジュール間を接続するためには外部配線を用いる必要があるという課題がある。

【0012】

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続を可能にする接続治具および該接続治具を備えた太陽光発電ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る接続治具は、太陽光を受光する受光面とは反対側の面である裏面に電極が設けられた複数の太陽電池モジュールを電気的に接続する接続治具であって、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するように前記受光面に配置される導電性の受光面治具と、前記太陽電池モジュールの端部に配置され、前記電極と前記導電性の受光面治具とを電気的に接続する導電性の裏面治具とを少なくとも備え、前記導電性の裏面治具が、前記導電性の受光面治具に連結されることにより、複数の前記太陽電池モジュールの電極間が電気的に接続されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一態様によれば、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続を可能にする接続治具および該接続治具を備えた太陽光発電ユニットを提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態１の太陽光発電ユニットの外観を示す下面図である。

【図2】図１に示される太陽電池モジュールの断面図である。

【図3】図２に示される太陽電池モジュールが有する色素増感太陽電池セルの層構造を説明するための断面図である。

【図4】図１に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【図5】（ａ）〜（ｄ）は、裏面治具の一例を示す概略図であり、上段が平面図であり、下段が断面図である。

【図6】（ａ）〜（ｇ）は、受光面治具の一例を示す概略図であり、上段が平面図であり、下段が断面図である。

【図7】図１に示される太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール間の接続状態を示す下面図である。

【図8】（ａ）は、図７に示されるＡ列における太陽光発電ユニットの断面図であり、（ｂ）は、図７に示されるＢ列における太陽光発電ユニットの断面図である。

【図9】太陽光発電ユニットから電流を取り出すための導電部材を示し、（ａ）は、導電部材の平面図であり、（ｂ）は、導電部材の断面図である。

【図10】図９の（ａ）および（ｂ）に示される導電部材の取り付け例を示す断面図である。

【図11】（ａ）は、太陽光発電ユニットの組み立て方法を説明するための下面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｐ-ｐ’端面図であり、（ｃ）は、（ａ）のｑ-ｑ’端面図である。

【図12】（ａ）は、図１１に示されるフレーム本体に太陽電池モジュールを挿入した状態を示す下面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示されるｒ−ｒ’端面図である。

【図13】組み立てた太陽光発電ユニットを示す下面図である。

【図14】実施形態２の太陽光発電ユニットの外観を示す下面図である。

【図15】図１４に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【図16】図１４に示される太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール間の接続状態を示す下面図である。

【図17】（ａ）は、図１６に示されるＡ列における太陽光発電ユニットの断面図であり、（ｂ）は、図１６に示されるＢ列における太陽光発電ユニットの断面図である。

【図18】実施形態３の太陽光発電ユニットの外観を示す下面図である。

【図19】図１８に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【図20】図１８に示される太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール間の接続状態を示す下面図である。

【図21】（ａ）は、図２０に示されるＡ列における太陽光発電ユニットの断面図であり、（ｂ）は、図２０に示されるＢ列における太陽光発電ユニットの断面図である。

【図22】実施形態４の太陽光発電ユニットの外観を示す下面図である。

【図23】図２２に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【図24】図２２に示される太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール間の接続状態を示す下面図である。

【図25】（ａ）は、図２４に示されるＡ列における太陽光発電ユニットの断面図であり、（ｂ）は、図２４に示されるＢ列における太陽光発電ユニットの断面図である。

【図26】図２５の（ｂ）に示される破線枠内を示す拡大図である。

【図27】実施形態５の太陽光発電ユニットの外観を示す下面図である。

【図28】図２７に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【図29】図２７に示される太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール間の接続状態を示す下面図である。

【図30】（ａ）は、図２９に示されるＡ列における太陽光発電ユニットの断面図であり、（ｂ）は、図２９に示されるＢ列における太陽光発電ユニットの断面図である。

【図31】（ａ）は、従来の接続治具を用いて太陽電池モジュールを接続した構成を示す下面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される太陽電池モジュールの電気的な接続関係を説明するための概念図であり、（ｃ）は、（ａ）に示されるＡ列における断面図であり、（ｄ）は、（ａ）に示されるＢ列における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔実施形態１〕
本発明の実施形態について、図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る接続治具を備えた太陽光発電ユニットの一例について説明する。

【0017】

＜太陽光発電ユニット１の構成＞
図１は、本実施形態の太陽光発電ユニット１の外観を示す下面図である。この太陽光発電ユニット１は、一方向に配列された複数の太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを接続治具４によって電気的に接続しつつ固定することにより、外部配線を用いることなく、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の直並列接続の自由な組み合わせを可能にしたものである。

【0018】

図１に示すように、太陽光発電ユニット１は、フレーム部２、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ、および接続治具４を備えている。

【0019】

［フレーム部２］
フレーム部２は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを支持する枠状部材である。フレーム部２は、フレーム本体２１および側壁板２２を備えている。

【0020】

（フレーム本体２１）
フレーム本体２１は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４が一方向から挿入可能に形成された、一端が開口した枠状部材である。フレーム本体２１には、その内側に太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸し、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４の配置位置を規定するガイド部２５（図１１の（ｃ）参照）を有している。なお、ガイド部２５の詳細については、後述する。

【0021】

（側壁板２２）
側壁板２２は、フレーム本体２１の開口した一端を閉塞する板状部材である。側壁板２２は、フレーム本体２１に挿入された太陽電池モジュール３および接続治具４の脱落を防ぐために、フレーム本体２１の一端を閉塞する。

【0022】

［太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ］
太陽電池モジュール３ａ〜３ｄは、光起電力効果により、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換して出力するものである。

【0023】

図２は、図１に示される太陽電池モジュール３ａの断面図であり、図３は、図２に示される太陽電池モジュール３ａが有する色素増感太陽電池セル５の層構造を説明するための断面図である。

【0024】

太陽電池モジュール３ａ〜３ｄはそれぞれ同一の構造を有している。そのため、ここでは、太陽電池モジュール３ａについてのみ説明し、太陽電池モジュール３ｂ〜３ｄについての説明は省略する。

【0025】

図２に示すように、太陽電池モジュール３ａは、色素増感太陽電池セル５、正電極６０、および負電極６１が、透光性基板５０上に透明導電層５１を介して形成されている。透光性基板５０と透明導電層５１とは、いわゆる透明電極基板を成すものである。

【0026】

太陽電池モジュール３ａは、太陽光を受光する受光面３２とは反対側の面である裏面３１に正電極６０および負電極６１が設けられた裏面電極型の太陽電池モジュールである。本実施形態では、太陽電池モジュール３ａは、透明導電層５１上に、４つの色素増感太陽電池セル５が直列接続されている。

【0027】

（色素増感太陽電池セル５）
色素増感太陽電池セル５は、光起電力効果により、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。図３に示すように、色素増感太陽電池セル５は、透光性基板５０上に透明導電層５１を介して形成されており、分離ライン５２、光電変換層５３、多孔性絶縁層５４、触媒層５５、対極導電層５６、封止材５７、キャリア輸送層５８、および支持基板５９を有している。

【0028】

（透光性基板５０）
透光性基板５０は、太陽電池モジュール３ａの受光面３２側に配置された光透過性の板状部材である。透光性基板５０を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、ソーダガラス、溶融石英ガラス、結晶石英ガラスなどのガラス基板、可撓性フィルムなどの耐熱性樹脂板などが挙げられる。

【0029】

可撓性フィルムを構成する材料としては、例えば、テトラアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フェノキシ樹脂、テフロン（登録商標）などが挙げられる。

【0030】

なお、透光性基板５０は、光電変換層５３に含まれる色素（増感色素）に感度を有する波長の光を透過させる材料からなることが好ましい。

【0031】

（透明導電層５１）
透明導電層５１は、透光性基板５０上に形成された、光透過性を有する導電層である。透光性基板５０と同様に、透明導電層５１は、少なくとも光電変換層５３に含まれる色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させる材料であればよく、必ずしもすべての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。

【0032】

光透過性の材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。

【0033】

（分離ライン５２）
分離ライン５２は、透明導電層５１を分離するものである。分離ライン５２により絶縁された片側に光電変換層５３を形成し、その反対側に対極導電層５６を電気的に接続することで色素増感太陽電池セル５が形成される。分離ライン５２は、例えば透明導電層５１をレーザースクライブにより予め切断しておくことで形成される。

【0034】

（光電変換層５３）
光電変換層５３は、酸化チタンなどの半導体粒子を含んだ溶液を塗布、乾燥あるいは焼成して作製した多孔質電極膜を、色素吸着溶液に浸漬させることにより色素を吸着させたものである。

【0035】

多孔質電極膜を構成する半導体材料としては、一般に光電変換材料に使用可能なものであれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛、リン化インジウム、銅−インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ_２）、ＣｕＡｌＯ_２、ＳｒＣｕ_２Ｏ_２などの化合物およびこれらの組み合せが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニオブが好ましく、光電変換効率、安定性および安全性の点から酸化チタンが特に好ましい。また、これらの半導体材料は、２種以上の混合物として用いることもできる。

【0036】

多孔質電極膜を構成する半導体材料は、安定性、結晶成長の容易さ、製造コストなどの観点から、微粒子からなる多結晶焼結体が好ましい。多孔質電極膜の光散乱性は、層形成に用いる半導体材料の粒子径（平均粒径）により調整することができる。

【0037】

多孔質電極膜に吸着して光増感剤として機能する色素としては、種々の可視光領域および／または赤外光領域に吸収をもつ有機色素、金属錯体色素などが挙げられ、これらの色素を１種または２種以上を選択的に用いることができる。

【0038】

有機色素としては、例えば、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、ペリレン系色素、インジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素などが挙げられる。

【0039】

有機色素の吸光係数は、一般的に、遷移金属に分子が配位結合した形態をとる金属錯体色素に比べて大きい。

【0040】

金属錯体色素としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｇａ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｒｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｃ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｒｈなどの金属に分子が配位結合した形態のものが挙げられ、これらの中でも、フタロシアニン系色素、ルテニウム系色素が好ましく、ルテニウム系金属錯体色素が特に好ましい。

【0041】

例えば、次式（１）で表されるＳｏｌａｒｏｎｉｘ社製のＮ７１９、次式（２）で表されるＳｏｌａｒｏｎｉｘ社製のＢｌａｃｋ Ｄｙｅなどのルテニウム系金属錯体色素を用いることができる。

【0042】

【化1】

【0043】

【化2】

【0044】

また、多孔質電極膜に色素を強固に吸着させるためには、色素分子中にカルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基などのインターロック基を有するものが好ましい。これらの中でも、カルボン酸基およびカルボン酸無水基が特に好ましい。なお、インターロック基は、励起状態の色素と多孔質電極膜の伝導帯との間の電子移動を容易にする電気的結合を提供するものである。

【0045】

（多孔性絶縁層５４）
多孔性絶縁層５４は、微粒子状の絶縁物を溶剤に分散し、エチルセルロースなどの高分子化合物を混合させたペーストを光電変換層５３上に塗布、乾燥または焼成することによって形成されたものである。多孔性絶縁層５４の材料としてはガラスや、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、チタン酸ストロンチウムなどの伝導帯準位の高い材料が用いられる。

【0046】

（触媒層５５）
触媒層５５は、多孔性絶縁層５４上に形成されたものである。この触媒層５５を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、白金、カーボンが好ましい。カーボンの形態としては、カーボンブラック、グラファイト、ガラス炭素、アモルファス炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンホイスカー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどが好ましい。

【0047】

（対極導電層５６）
対極導電層５６は、蒸着法などにより、触媒層５５上に形成された導電層である。対極導電層５６を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物、チタン、タングステン、金、銀、銅、ニッケルなどの金属材料が挙げられる。膜強度を考慮するとチタンが好ましい。

【0048】

（封止材５７）
封止材５７は、電解液の揮発と電池（セル）内部への水などの浸入を防止するものである。また、封止材５７は、透光性基板５０に作用する落下物や応力（衝撃）の吸収、長期にわたる使用時において透光性基板５０に作用するたわみなどを吸収する。

【0049】

封止材５７を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂、ガラスフリットなどが好ましく、これらは２種類以上を２層以上にして用いることもできる。酸化還元性電解質の溶剤としてニトリル系溶剤、カーボネート系溶剤を使用する場合には、シリコーン樹脂やホットメルト樹脂（例えば、アイオノマー樹脂）、ポリイソブチレン系樹脂、ガラスフリットが特に好ましい。封止材５７は、透明導電層５１に塗布され、封止材５７に支持基板５９が貼り合わされる。

【0050】

（キャリア輸送層５８）
キャリア輸送層５８は、封止材５７の内側の透明導電層５１と支持基板５９との間に注入された、イオンを輸送可能な導電性材料である。このようなキャリア輸送材料は、イオンを輸送できる導電性材料で構成され、好適な材料として、例えば、液体電解質、固体電解質、ゲル電解質、溶融塩ゲル電解質などが挙げられる。

【0051】

液体電解質は、酸化還元種を含む液状物であればよく、一般に電池や太陽電池などにおいて使用可能なものであれば特に限定されない。具体的には、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤とからなるもの、酸化還元種とこれを溶解可能な溶融塩とからなるもの、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤と溶融塩とからなるものが挙げられる。

【0052】

酸化還元種としては、例えば、Ｉ^―／Ｉ^３−系、Ｂｒ^２−／Ｂｒ^３−系、Ｆｅ^２＋／Ｆｅ^３＋系、キノン／ハイドロキノン系などが挙げられる。

【0053】

また、酸化還元種の溶媒としては、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、水、非プロトン極性物質などが挙げられる。これらの中でも、カーボネート化合物やニトリル化合物が特に好ましい。これらの溶媒は２種類以上を混合して用いることもできる。

【0054】

固体電解質は、電子、ホール、イオンを輸送できる導電性材料で、太陽電池の電解質として用いることができ、流動性がないものであればよい。具体的には、ポリカルバゾールなどのホール輸送材、テトラニトロフロオルレノンなどの電子輸送材、ポリロールなどの導電性ポリマー、液体電解質を高分子化合物により固体化した高分子電解質、ヨウ化銅、チオシアン酸銅などのｐ型半導体、溶融塩を含む液体電解質を微粒子により固体化した電解質などが挙げられる。

【0055】

ゲル電解質は、通常、電解質とゲル化剤とからなる。ゲル化剤としては、例えば、架橋ポリアクリル樹脂誘導体や架橋ポリアクリロニトリル誘導体、ポリアルキレンオキシド誘導体、シリコーン樹脂類、側鎖に含窒素複素環式四級化合物塩構造を有するポリマーなどの高分子ゲル化剤などが挙げられる。

【0056】

溶融塩ゲル電解質は、通常、上記のようなゲル電解質と常温型溶融塩とからなる。常温型溶融塩としては、例えば、ピリジニウム塩類、イミダゾリウム塩類などの含窒素複素環式四級アンモニウム塩化合物類などが挙げられる。

【0057】

電解質には、必要に応じて添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、t-ブチルピリジン（ＴＢＰ）などの含窒素芳香族化合物、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＤＭＰＩＩ）、メチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＭＰＩＩ）、エチルメチルイミダゾールアイオダイド（ＥＭＩＩ）、エチルイミダゾールアイオダイド（ＥＩＩ）、ヘキシルメチルイミダゾールアイオダイド（ＨＭＩＩ）などのイミダゾール塩が挙げられる。

【0058】

（支持基板５９）
支持基板５９は、キャリア輸送材料の揮発と電池（セル）内部への水などの浸入とを防止するものである。支持基板５９を構成する材料は、一般に太陽電池に使用可能であれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、溶融石英ガラス、結晶石英ガラスなどが挙げられる。支持基板５９には図示しない注入口が形成されており、この注入口よりキャリア輸送材料を注入することができる。

【0059】

なお、本実施形態では、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄは、色素増感太陽電池セル５が４つ形成された構成であるが、セルの種類および数は限定されない。例えば、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄは、色素増感太陽電池セル５に代えて、シリコーン単結晶セル、シリコーン多結晶セル、アモルファスシリコーンセル、化合物半導体セル（ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＣＩＳ（Ｃｕ Ｉｎ Ｓｅ）系など）、有機薄膜太陽電池が１つまたは２つ以上形成された構成であってもよい。

【0060】

（正電極６０・負電極６１）
正電極６０・負電極６１は、色素増感太陽電池セル５からの出力を集めるための集電電極である。正電極６０・負電極６１は、太陽電池モジュール３ａの封止材５７の外側の透明導電層５１上に、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向と直交する方向にそれぞれ延設されている。換言すると、正電極６０・負電極６１は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に対して略直交する太陽電池モジュール３ａの２辺のうち、該配列方向上流側の一辺に沿って正電極６０が延設されており、該配列方向に下流側の一辺に沿って負電極６１が延設されている。

【0061】

＜接続治具４＞
接続治具４は、複数の太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを電気的に接続しつつ固定するものである。接続治具４は、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の治具を組み合わせることにより、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄのうち、隣接する太陽電池モジュール間の電気的接続のみならず、隣接しない太陽電池モジュール間の電気的接続を可能としている。

【0062】

図４は、図１に示される太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの電気的な接続関係を説明するための概念図である。図４に示すように、太陽光発電ユニット１では、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄのうち、太陽電池モジュール３ａと太陽電池モジュール３ｂとが並列接続され、太陽電池モジュール３ａおよび太陽電池モジュール３ｂの負電極６１側に、太陽電池モジュール３ｃと太陽電池モジュール３ｄとが直列接続されている。

【0063】

このような電気的接続を可能とするために、接続治具４は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの裏面３１に設けられた正電極６０・負電極６１に接触して配置され、且つ、太陽電池モジュール３の端部に係合する裏面治具４１、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの受光面３２に配置され、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸する受光面治具４２、および裏面治具４１と受光面治具４２とをフレーム部２に固定する固定治具４３を有している。

【0064】

（裏面治具４１）
裏面治具４１は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの正電極６０・負電極６１に接触して配置され、且つ、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの端部（太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向において互いに対向する太陽電池モジュール３の両端部）に係合する治具である。

【0065】

図５の（ａ）〜図５の（ｄ）は、裏面治具４１の一例を示す概略図であり、上段が平面図であり、下段が断面図である。

【0066】

図５の（ａ）〜図５の（ｄ）に示すように、接続治具４は、裏面治具４１として、導電性を有する導電性裏面治具（導電性の裏面治具）４１ａ・４１ｂと、導電性を有しない絶縁性裏面治具（絶縁性の裏面治具）４１ｃ・４１ｄとを含んでいる。

【0067】

導電性を有する導電性裏面治具４１ａ・４１ｂは、正電極６０・負電極６１と後述する導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃとを電気的に接続するものである。この導電性裏面治具４１ａ・４１ｂは、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを電気的に接続し、且つ、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄをフレーム部２に固定するために用いられる。一方、導電性を有しない絶縁性裏面治具４１ｃ・４１ｄは、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄをフレーム部２に固定するために用いられる。

【0068】

導電性裏面治具４１ａ・４１ｂおよび絶縁性裏面治具４１ｃ・４１ｄは、正電極６０または負電極６１、並びに、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの端部に係合可能な形状を有しており、これにより太陽電池モジュール３の端部をフレーム部２に係止する。

【0069】

導電性裏面治具４１ａと絶縁性裏面治具４１ｃとは同一形状であり、導電性の有無のみが異なっている。同様に、導電性裏面治具４１ｂと絶縁性裏面治具４１ｄとは同一形状であり、導電性の有無のみが異なっている。

【0070】

また、導電性裏面治具４１ａ・４１ｂ、および絶縁性裏面治具４１ｃ・４１ｄには、固定治具４３を挿入可能な貫通孔４ａが１つ形成されている。

【0071】

なお、裏面治具４１の形状は上述のものに限定されず、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ、フレーム部２、受光面治具４２の形状などに応じて適宜変更可能である。

【0072】

（受光面治具４２）
受光面治具４２は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向と略平行に延伸するように、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの受光面３２に配置（延設）される治具である。

【0073】

図６の（ａ）〜図６の（ｇ）は、受光面治具４２の一例を示す概略図であり、上段が平面図であり、下段が断面図である。

【0074】

図６の（ａ）〜図６の（ｇ）に示すように、接続治具４は、受光面治具４２として、導電性を有する導電性受光面治具（導電性の受光面治具）４２ａ〜４２ｃと、導電性を有しない絶縁性受光面治具（絶縁性の受光面治具）４２ｄ〜４２ｇとを含んでいる。

【0075】

導電性を有する導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃは、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを電気的に接続し、且つ、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄをフレーム部２に固定するために用いられる。一方、導電性を有しない絶縁性受光面治具４２ｄ〜４２ｇは、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄをフレーム部２に固定するために用いられる。

【0076】

導電性受光面治具４２ｃと絶縁性受光面治具４２ｄとは同一形状であり、導電性の有無のみが異なっている。同様に、導電性受光面治具４２ｂと絶縁性受光面治具４２ｅとは同一形状であり、導電性の有無のみが異なっている。

【0077】

導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃ、および絶縁性受光面治具４２ｄ〜４２ｆには、固定治具４３を挿入可能な貫通孔４ａが１つまたは２つ形成されている。

【0078】

なお、受光面治具４２の形状は上述のものに限定されず、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ、フレーム部２、裏面治具４１の形状などに応じて適宜変更可能である。

【0079】

（固定治具４３）
固定治具４３は、裏面治具４１と受光面治具４２とをフレーム部２に固定するものである。固定治具４３は、裏面治具４１と受光面治具４２とに形成された貫通孔４ａに挿入されて、フレーム本体２１に締結される。これにより、固定治具４３によって、裏面治具４１と受光面治具４２とがフレーム本体２１（フレーム部２）に固定される。

【0080】

このように、接続治具４は、導電性裏面治具４１ａ・４１ｂ、絶縁性裏面治具４１ｃ・４１ｄ、導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃ、絶縁性受光面治具４２ｄ〜４２ｇを含み、必要に応じてこれらの治具を組み合わせることにより、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の直並列接続の自由な組み合わせを可能としている。

【0081】

図７は、図１に示される太陽光発電ユニット１における太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の接続状態を示す下面図であり、図８の（ａ）は、図７に示されるＡ列における太陽光発電ユニット１の断面図であり、図８の（ｂ）は、図７に示されるＢ列における太陽光発電ユニット１の断面図である。なお、図７では、フレーム部２を省略して図示している。

【0082】

図７および図８に示すように、太陽光発電ユニット１では、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続をＡ列Ｂ列の２系列に分けて接続している。すなわち、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向と直交する方向に延設された正電極６０および負電極６１の両端部に、接続治具４がそれぞれ接続されている。

【0083】

太陽光発電ユニット１では、裏面治具４１として、導電性裏面治具４１ａ、導電性裏面治具４１ｂ、絶縁性裏面治具４１ｃが用いられ、受光面治具４２として、導電性受光面治具４２ａ、絶縁性受光面治具４２ｆが用いられている。

【0084】

具体的には、太陽光発電ユニット１のＡ列において、太陽電池モジュール３ａの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0085】

一方、太陽光発電ユニット１のＢ列において、太陽電池モジュール３ａの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ａの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0086】

また、太陽光発電ユニット１のＢ列において、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１と太陽電池モジュール３ｃの正電極６０とが、導電性裏面治具４１ｂによって接続されている。

【0087】

さらに、太陽光発電ユニット１のＢ列において、太陽電池モジュール３ｃの負電極６１と太陽電池モジュール３ｄの正電極６０とが、導電性裏面治具４１ｂによって接続されている。

【0088】

このように、太陽光発電ユニット１では、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続を、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の裏面治具４１および受光面治具４２を組み合わせて行っている。これにより、外部配線を用いることなく、図４に示す太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続、すなわち、太陽電池モジュール３ａと太陽電池モジュール３ｂとを並列接続し、且つ、太陽電池モジュール３ａおよび太陽電池モジュール３ｂの負電極６１側に、太陽電池モジュール３ｃと太陽電池モジュール３ｄとをこの順で直列接続した電気的接続が可能となる。

【0089】

図９は、太陽光発電ユニット１から電流を取り出すための導電部材４４を示し、図９の（ａ）は、導電部材４４の平面図であり、図９の（ｂ）は、導電部材４４の断面図である。

【0090】

太陽光発電ユニット１から電流を取り出すための構成として、例えば、図９の（ａ）および（ｂ）に示す導電部材４４を用いてもよい。導電部材４４は、導電性を有する部材からなり、一端に固定治具４３を挿入可能な挿入孔４４ａを有している。

【0091】

図１０は、図９の（ａ）および（ｂ）に示される導電部材４４の取り付け例を示す断面図である。図１０では、太陽光発電ユニット１のＢ列における太陽電池モジュール３ｄの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａに導電部材４４を取り付けた一例を示している。

【0092】

図１０に示すように、導電部材４４は、太陽電池モジュール３ｄの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａに当接するように取り付けられる。例えば、導電部材４４は、導電性裏面治具４１ａの貫通孔４ａに対して同軸上に挿入孔４４ａが位置するように導電性裏面治具４１ａ上に配置されることにより、固定治具４３によって導電性裏面治具４１ａと共にフレーム本体２１に固定される。

【0093】

＜色素増感太陽電池セル５の製造方法＞
次に、色素増感太陽電池セル５の製造方法について説明する。色素増感太陽電池セル５は、例えば以下の方法により製造することができる。

【0094】

まず、透光性基板５０上に透明導電層５１を形成して、透明電極基板を作製する。透光性基板５０上に透明導電層５１を形成して透明電極基板を作製する方法は、特に限定されず、例えば公知のスプレー法、スパッタ法などが挙げられる。なお、透明電極基板として、市販されている透明導電層付ガラス基板などを用いてもよい。

【0095】

次に、準備した透明電極基板の透明導電層５１に対して、分離ライン５２をレーザースクライブ法などにより所定の位置に形成する。

【0096】

次に、透明導電層５１上に光電変換層５３の材料を積層する。透明導電層５１上に膜状の光電変換層５３の材料を積層する方法としては、特に限定されず、公知の方法が挙げられる。例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法などにより、半導体粒子を含有するペーストを透明導電層５１上に塗布した後、焼成する方法が挙げられる。

【0097】

ここで、酸化チタンを用いて、光電変換層５３を形成する方法について、具体的に説明する。

【0098】

まず、チタンイソプロポキシド（キシダ化学株式会社製）１２５ｍＬを、ｐＨ調整剤である０．１Ｍの硝酸水溶液（キシダ化学株式会社製）７５０ｍＬに滴下して加水分解をさせ、８０℃で８時間加熱することにより、チタンイソプロポキシドの加水分解反応を進行させ、ゾル液を調製する。その後、得られたゾル液をチタン製オートクレーブ中で２３０℃で１１時間加熱して、酸化チタン粒子を成長させ、超音波分散を３０分間行うことにより、平均粒径（平均一次粒径）１５ｎｍの酸化チタン粒子を含むコロイド溶液を調製する。次いで、得られたコロイド溶液に２倍容量のエタノールを加え、これを回転数５０００ｒｐｍで遠心分離することにより、酸化チタン粒子を得る。次いで、得られた酸化チタン粒子を洗浄した後、エチルセルロースとテルピネオールとを無水エタノールに溶解させたものを加え、攪拌することにより酸化チタン粒子を分散させる。その後、混合液を真空条件下で加熱してエタノールを蒸発させ、酸化チタンペーストを得る。最終的な組成として、例えば、酸化チタン固体濃度２０ｗｔ％、エチルセルロース１０ｗｔ％、テルピネオール６４ｗｔ％となるように濃度を調整する。半導体粒子を含有する（懸濁させた）ペーストを調製するために用いる溶剤としては、上記以外にエチレングリコールモノメチルエーテルなどのグライム系溶剤、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤、イソプロピルアルコール／トルエンなどの混合溶剤、水などが挙げられる。次いで、上記の方法により半導体粒子を含有するペーストを透明導電層５１上に塗布し、焼成して多孔性半導体層を得る。乾燥および焼成は、使用する支持体や半導体粒子の種類により、温度、時間、雰囲気などの条件を適宜調整する必要がある。焼成は、例えば、大気雰囲気下または不活性ガス雰囲気下、５０〜８００℃程度の範囲内で、１０秒〜１２時間程度で行うことができる。この乾燥および焼成は、単一の温度で１回または温度を変化させて２回以上行うことができる。

【0099】

次に、このようにして形成した光電変換層５３上に膜状の多孔性絶縁層５４を形成する。多孔性絶縁層５４を形成する方法としては、特に限定されず、公知の方法が挙げられる。例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法などにより、半導体粒子を含有するペーストを光電変換層５３上に塗布した後、焼成する方法が挙げられる。

【0100】

次に、スパッタ法などにより、触媒層５５および対極導電層５６を形成する。触媒層５５を形成する方法としては、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ法など公知の形成方法が挙げられる。また、対極導電層５６を形成する方法としては、蒸着法、印刷法などが挙げられる。

【0101】

次に、光電変換層５３に色素を吸着させる。光電変換層５３に色素を吸着させる方法としては、例えば透明導電層５１上に形成された光電変換層５３を、色素を溶解した溶液（色素吸着用溶液）に浸漬する方法が挙げられる。これにより、色素が吸着された光電変換層５３が形成される。

【0102】

次に、透明導電層５１上に形成された積層体の周囲に封止材５７を塗布し、支持基板５９を貼り合せる。

【0103】

最後に、真空注入法などにより、支持基板５９に予め設けていた注入口からキャリア輸送材料を注入して、紫外線硬化樹脂などを用いて注入口を封止する。これにより、キャリア輸送材料が充填された、色素増感太陽電池セル５を製造することができる。

【0104】

＜太陽光発電ユニット１の組み立て方法＞
図１１の（ａ）は、太陽光発電ユニット１の組み立て方法を説明するための下面図であり、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）のｐ−ｐ’端面図であり、図１１の（ｃ）は、図１１の（ａ）のｑ−ｑ’端面図である。なお、図１１の（ｂ）および（ｃ）では、フレーム部２の底面を覆う底面カバー部２３の断面図も併せて図示している。

【0105】

図１１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、フレーム本体２１は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に沿って、互いに平行に延伸する２つの内壁部２４を有している。内壁部２４の間隔は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの幅（すなわち、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向と直交する方向の長さ）に設定されている。

【0106】

また、フレーム本体２１は、内壁部２４の間に、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸し、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４の配置位置を規定するガイド部２５を有している。

【0107】

［ガイド部２５］
ガイド部２５は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４の配置位置を規定するものである。ガイド部２５は、フレーム本体２１の内側に、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸している。また、ガイド部２５は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４を一端（フレーム本体２１の開口した一端）から挿入可能なように形成され、挿入された太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４を所定の配置位置まで案内する。

【0108】

ガイド部２５は、裏面側ガイド部材２６、受光面側ガイド部材２７、およびガイド溝２８から構成されている。

【0109】

（裏面側ガイド部材２６）
裏面側ガイド部材２６は、フレーム本体２１に挿入された太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを裏面３１側から支持するものある。２つの裏面側ガイド部材２６は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に沿って、フレーム本体２１の面内方向に互いに略平行に設けられている。

【0110】

各裏面側ガイド部材２６は、該裏面側ガイド部材２６と近接する側の内壁部２４との間に裏面治具４１が挿入可能なように、内壁部２４から裏面治具４１の幅に応じた間隔をあけて設けられている。また、各裏面側ガイド部材２６は、該裏面側ガイド部材２６間に太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの色素増感太陽電池セル５が挿入可能なように、互いに間隔をあけて設けられている。

【0111】

（受光面側ガイド部材２７）
受光面側ガイド部材２７は、フレーム本体２１に挿入された太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを受光面３２側から支持するものである。２つの受光面側ガイド部材２７は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に沿って、フレーム本体２１の面内方向に互いに略平行に設けられている。

【0112】

各受光面側ガイド部材２７は、各裏面側ガイド部材２６と対向して設けられており、互いに対向する裏面側ガイド部材２６と受光面側ガイド部材２７との間に太陽電池モジュール３ａ〜３ｄが挟持される。また、各受光面側ガイド部材２７は、該受光面側ガイド部材２７と近接する側の内壁部２４との間に受光面治具４２が挿入可能なように、内壁部２４から受光面治具４２の幅に応じた間隔をあけて設けられている。

【0113】

（ガイド溝２８）
ガイド溝２８は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸して互いに略平行に設けられた、受光面治具４２を挿入するための凹部である。ガイド溝２８は、受光面側ガイド部材２７と、該受光面側ガイド部材２７に対向するフレーム本体２１の内壁部２４との間を連結するように設けられている。このガイド溝２８の幅は、受光面治具４２が挿入可能なように、受光面治具４２の幅に応じて設定されている。

【0114】

太陽光発電ユニット１の組み立ては、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４を、ガイド部２５の一端から順次挿入することで行われる（挿入工程）。まず、フレーム本体２１のＡ列に絶縁性裏面治具４１ｃと絶縁性受光面治具４２ｆとをガイド部２５の一端から挿入すると共に、フレーム本体２１のＢ列に導電性裏面治具４１ａと導電性受光面治具４２ａとをガイド部２５の一端から挿入し、所定の配置位置まで移動させる。

【0115】

次に、太陽電池モジュール３ａをガイド部２５の一端から挿入し、Ａ列の絶縁性裏面治具４１ｃとＢ列の導電性裏面治具４１ａとに太陽電池モジュール３ａの正電極６０が接触するように配置する。

【0116】

図１２の（ａ）は、フレーム本体２１に太陽電池モジュール３ａを挿入した状態を示す下面図であり、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）に示されるｒ−ｒ’端面図である。

【0117】

図１２の（ａ）および（ｂ）に示すように、フレーム本体２１に挿入された太陽電池モジュール３ａは、裏面側ガイド部材２６によって裏面３１が支持され、受光面側ガイド部材２７によって受光面３２が支持され、内壁部２４によって２つの側面（太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向と直交する方向に対向する側面）が支持された状態となる。

【0118】

このようにして、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４をガイド部２５の一端から順次挿入することにより、挿入された太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４を所定の配置位置に案内して配置すると共に（受光面治具配置工程、裏面治具配置工程）、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間を電気的に接続することができる（接続工程）。そのため、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４をフレーム本体２１に設置する際の位置合わせ作業などを大幅に軽減することができる。

【0119】

図１３は、組み立てた太陽光発電ユニット１を示す下面図である。図１３に示すように、所定の配置位置に配置された太陽電池モジュール３ａ〜３ｄおよび接続治具４は、固定治具４３によってフレーム本体２１に固定される。そして、フレーム本体２１の開口した一端を側壁板２２によって閉塞することにより、太陽光発電ユニット１を組み立てることができる。

【0120】

＜太陽光発電ユニット１の効果＞
以上のように、本実施形態の太陽光発電ユニット１は、太陽光を受光する受光面３２とは反対側の面である裏面３１に正電極６０および負電極６１が設けられた複数の太陽電池モジュール３ａ〜３ｄと、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄが取り付けられるフレーム部２と、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄを電気的に接続しつつ、フレーム部２に固定する接続治具４とを備えている。

【0121】

接続治具４は、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの配列方向に延伸するように受光面３２に配置される導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃと、太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの端部に配置され、正電極６０および負電極６１と導電性受光面治具４２ａとを電気的に接続する導電性裏面治具４１ａ・４１ｂとを少なくとも含み、導電性裏面治具４１ａ・４１ｂが、導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃに連結されることにより、複数の太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの正電極６０・負電極６１間が電気的に接続される。

【0122】

そのため、導電性裏面治具４１ａ・４１ｂおよび導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃを組み合わせることによって、任意の太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの正電極６０・負電極６１間を電気的に接続することができるので、隣接する太陽電池モジュール間の電気的接続のみならず、隣接しない太陽電池モジュール間の電気的接続が可能となる。

【0123】

したがって、本実施形態によれば、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続を可能にする太陽光発電ユニット１を実現することができる。

【0124】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１４〜図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0125】

図１４は、本実施形態の太陽光発電ユニット１１の外観を示す下面図であり、図１５は、図１４に示される太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【0126】

図１４および図１５に示すように、太陽光発電ユニット１１では、一方向に配列された４つの太陽電池モジュール３ａ〜３ｄのうち、太陽電池モジュール３ａと太陽電池モジュール３ｃとが直列接続されており、また、太陽電池モジュール３ｂと太陽電池モジュール３ｄとが直列接続されている。さらに、直列接続された太陽電池モジュール３ａ・３ｃと、直列接続された太陽電池モジュール３ｂ・３ｄとが並列接続されている。

【0127】

図１６は、図１４に示される太陽光発電ユニット１１における太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の接続状態を示す下面図であり、図１７の（ａ）は、図１６に示されるＡ列における太陽光発電ユニット１１の断面図であり、図１７の（ｂ）は、図１６に示されるＢ列における太陽光発電ユニット１１の断面図である。なお、図１６では、フレーム部２を省略して図示している。

【0128】

図１５に示すような太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続を実現するために、太陽光発電ユニット１１では、図１６および図１７に示すように、裏面治具４１として、導電性裏面治具４１ａ、絶縁性裏面治具４１ｃが用いられ、受光面治具４２として、導電性受光面治具４２ａ、絶縁性受光面治具４２ｆ、絶縁性受光面治具４２ｇが用いられている。

【0129】

具体的には、太陽光発電ユニット１１のＡ列において、太陽電池モジュール３ａの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ａの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0130】

また、太陽光発電ユニット１１のＡ列において、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｄの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｃの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0131】

一方、太陽光発電ユニット１１のＢ列において、太陽電池モジュール３ａの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0132】

また、太陽光発電ユニット１１のＢ列において、太陽電池モジュール３ｃの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｄの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｄの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0133】

このように、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の裏面治具４１および受光面治具４２を組み合わせることにより、図１５に示す太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続を実現することができる。また、接続治具４によって、隣接する太陽電池モジュール間の電気的接続のみならず、隣接しない太陽電池モジュール間の電気的接続を実現することができる。

【0134】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１８〜図２１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0135】

図１８は、本実施形態の太陽光発電ユニット１２の外観を示す下面図であり、図１９は、図１８に示される太陽電池モジュール３ａ〜３ｅの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【0136】

図１８および図１９に示すように、太陽光発電ユニット１２では、一方向に配列された５つの太陽電池モジュール３ａ〜３ｅのうち、太陽電池モジュール３ａと、太陽電池モジュール３ｃと、太陽電池モジュール３ｅとが直列接続されている。また、太陽電池モジュール３ｂと、太陽電池モジュール３ｄとが直列接続されている。さらに、直列接続された太陽電池モジュール３ａ・３ｃ・３ｅと、直列接続された太陽電池モジュール３ｂ・３ｄとが並列接続されている。

【0137】

図２０は、図１８に示される太陽光発電ユニット１２における太陽電池モジュール３ａ〜３ｅ間の接続状態を示す下面図であり、図２１の（ａ）は、図２０に示されるＡ列における太陽光発電ユニット１２の断面図であり、図２１の（ｂ）は、図２０に示されるＢ列における太陽光発電ユニット１２の断面図である。なお、図２０では、フレーム部２を省略して図示している。

【0138】

図１９に示すような太陽電池モジュール３ａ〜３ｅ間の電気的接続を実現するために、太陽光発電ユニット１２では、図２０および図２１に示すように、裏面治具４１として、導電性裏面治具４１ａ、絶縁性裏面治具４１ｃが用いられ、受光面治具４２として、導電性受光面治具４２ａ、絶縁性受光面治具４２ｆ、絶縁性受光面治具４２ｇが用いられている。

【0139】

具体的には、太陽光発電ユニット１２のＡ列において、太陽電池モジュール３ａの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ａの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0140】

また、太陽光発電ユニット１２のＡ列において、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｄの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｃの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0141】

さらに、太陽光発電ユニット１２のＡ列において、太陽電池モジュール３ｄの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｅの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｅの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0142】

一方、太陽光発電ユニット１２のＢ列において、太陽電池モジュール３ａの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0143】

また、太陽光発電ユニット１２のＢ列において、太陽電池モジュール３ｃの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｅの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｄの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ａによって接続されている。

【0144】

このように、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の裏面治具４１および受光面治具４２を組み合わせることにより、図１９に示す太陽電池モジュール３ａ〜３ｅ間の電気的接続を実現することができる。

【0145】

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図２２〜図２５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0146】

図２２は、本実施形態の太陽光発電ユニット１３の外観を示す下面図であり、図２３は、図２２に示される太陽電池モジュール３ａ〜３ｃの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【0147】

図２２および図２３に示すように、太陽光発電ユニット１３では、一方向に配列された３つの太陽電池モジュール３ａ〜３ｃのそれぞれが並列接続されている。

【0148】

図２４は、図２２に示される太陽光発電ユニット１３における太陽電池モジュール３ａ〜３ｃ間の接続状態を示す下面図であり、図２５の（ａ）は、図２４に示されるＡ列における太陽光発電ユニット１３の断面図であり、図２５の（ｂ）は、図２４に示されるＢ列における太陽光発電ユニット１３の断面図である。なお、図２４では、フレーム部２を省略して図示している。

【0149】

図２３に示すような太陽電池モジュール３ａ〜３ｃ間の電気的接続を実現するために、太陽光発電ユニット１３では、図２４および図２５に示すように、裏面治具４１として、導電性裏面治具４１ａ、絶縁性裏面治具４１ｃが用いられ、受光面治具４２として、導電性受光面治具４２ｂ、導電性受光面治具４２ｃ、絶縁性受光面治具４２ｅが用いられている。

【0150】

具体的には、太陽光発電ユニット１３のＡ列において、太陽電池モジュール３ａの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ａの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｂと、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃとによって接続されている。

【0151】

一方、太陽光発電ユニット１３のＢ列において、太陽電池モジュール３ａの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃと、太陽電池モジュール３ｃの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｂとによって接続されている。

【0152】

このように、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の裏面治具４１および受光面治具４２を組み合わせることにより、図２３に示す太陽電池モジュール３ａ〜３ｃ間の電気的接続を実現することができる。

【0153】

図２６は、図２５の（ｂ）に示される破線枠内を示す拡大図である。図２６に示すように、導電性受光面治具４２ｂおよび導電性受光面治具４２ｃは、互いに係合するように、連結部分の厚みが小さく形成されている。換言すると、導電性受光面治具４２ｂおよび導電性受光面治具４２ｃでは、互いに接触する部分の厚みが、接触していない部分の厚みに対して小さく形成されている。

【0154】

導電性受光面治具４２ｂおよび導電性受光面治具４２ｃの厚みを（ａ）、導電性受光面治具４２ｂの導電性受光面治具４２ｃとの連結部分の厚みを（ｂ）、導電性受光面治具４２ｃの導電性受光面治具４２ｂとの連結部分の厚みを（ｃ）とした場合、（ａ）（ｂ）（ｃ）は、（ａ）＞（ｂ）,（ａ）＞（ｃ）,（ａ）＝（ｂ）＋（ｃ）であり、好ましくは、（ｂ）＝（ｃ）＝（ａ）／２であることが好ましい。

【0155】

厚みを（ｂ）＝（ｃ）＝（ａ）／２とすることにより、導電性受光面治具４２ｂおよび導電性受光面治具４２ｃを上下反転させて使用する場合、同じ形状のものを共通して使用することが可能となる。

【0156】

〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図２７〜図３０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【0157】

図２７は、本実施形態の太陽光発電ユニット１４の外観を示す下面図であり、図２８は、図２７に示される太陽電池モジュール３ａ〜３ｄの電気的な接続関係を説明するための概念図である。

【0158】

図２７および図２８に示すように、太陽光発電ユニット１４では、一方向に配列された４つの太陽電池モジュール３ａ〜３ｄのそれぞれが並列接続されている。

【0159】

図２９は、図２７に示される太陽光発電ユニット１４における太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の接続状態を示す下面図であり、図３０の（ａ）は、図２９に示されるＡ列における太陽光発電ユニット１４の断面図であり、図３０の（ｂ）は、図２９に示されるＢ列における太陽光発電ユニット１４の断面図である。なお、図２９では、フレーム部２を省略して図示している。

【0160】

図２８に示すような太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続を実現するために、太陽光発電ユニット１４では、図２９および図３０に示すように、裏面治具４１として、導電性裏面治具４１ａ、絶縁性裏面治具４１ｃが用いられ、受光面治具４２として、導電性受光面治具４２ｂ、導電性受光面治具４２ｃ、絶縁性受光面治具４２ｅが用いられている。

【0161】

具体的には、太陽光発電ユニット１４のＡ列において、太陽電池モジュール３ａの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｄの正電極６０に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ａの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｂと、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃと、太陽電池モジュール３ｃの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃとによって接続されている。

【0162】

一方、太陽光発電ユニット１４のＢ列において、太陽電池モジュール３ａの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｂの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｃの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａと、太陽電池モジュール３ｄの負電極６１に接触する導電性裏面治具４１ａとが、太陽電池モジュール３ｂの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃと、太陽電池モジュール３ｃの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｃと、太陽電池モジュール３ｄの受光面３２に延設された導電性受光面治具４２ｂとによって接続されている。

【0163】

このように、形状および／または導電性の有無が異なる複数種類の裏面治具４１および受光面治具４２を組み合わせることにより、図２８に示す太陽電池モジュール３ａ〜３ｄ間の電気的接続を実現することができる。

【0164】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る接続治具は、太陽光を受光する受光面とは反対側の面である裏面に電極（正電極６０・負電極６１）が設けられた複数の太陽電池モジュールを電気的に接続する接続治具であって、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するように前記受光面に配置される導電性の受光面治具（導電性受光面治具４２ａ〜４２ｃ）と、前記太陽電池モジュールの端部に配置され、前記電極と前記導電性の受光面治具とを電気的に接続する導電性の裏面治具（導電性裏面治具４１ａ・４１ｂ）と、を少なくとも備え、前記導電性の裏面治具が、前記導電性の受光面治具に連結されることにより、複数の前記太陽電池モジュールの電極間が電気的に接続されることを特徴としている。

【0165】

上記の構成では、導電性の受光面治具と電極とを電気的に接続する導電性の裏面治具が、導電性の受光面治具に連結されることにより、複数の太陽電池モジュールの電極間が電気的に接続される。

【0166】

そのため、導電性の裏面治具および導電性の受光面治具を組み合わせることによって、任意の太陽電池モジュールの電極間を電気的に接続することが可能となるので、隣接する太陽電池モジュール間の電気的接続のみならず、隣接しない太陽電池モジュール間の電気的接続が可能となる。

【0167】

したがって、上記の構成によれば、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続を可能にする接続治具を実現することができる。

【0168】

また、本発明の態様２に係る接続治具は、上記態様１において、前記受光面に配置され、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸する絶縁性の受光面治具と、前記太陽電池モジュールの端部に配置された絶縁性の裏面治具と、をさらに備える構成であってもよい。

【0169】

上記の構成によれば、導電性を有する受光面治具および裏面治具と、導電性を有しない絶縁性の受光面治具および裏面治具とを組み合わせて使用することにより、太陽電池モジュールを固定しつつ、太陽電池モジュール間の直並列接続を自由に変更することが可能となる。

【0170】

また、本発明の態様３に係る接続治具は、上記態様１または２において、前記受光面治具と前記裏面治具とによって、前記太陽電池モジュールの前記端部が挟持される構成であってもよい。

【0171】

上記の構成によれば、受光面治具と裏面治具とによって、太陽電池モジュールの端部が挟持されるため、接続治具によって、太陽電池モジュールを電気的に接続しつつ、固定することができる。

【0172】

本発明の態様４に係る太陽光発電ユニットは、太陽光を受光する受光面とは反対側の面である裏面に電極が設けられた複数の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールが取り付けられるフレーム部と、前記太陽電池モジュールを電気的に接続しつつ、前記フレーム部に固定する本発明に係る上記態様１から３のいずれかの接続治具と、を備えることを特徴としている。

【0173】

上記の構成によれば、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続が可能な太陽光発電ユニットを実現することができる。

【0174】

また、本発明の態様５に係る太陽光発電ユニットは、上記態様４において、前記フレーム部は、該フレーム部の内側に、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するガイド部を有し、前記ガイド部は、前記太陽電池モジュールおよび前記接続治具を一端から挿入可能に形成されており、挿入された前記太陽電池モジュールおよび前記接続治具を所定の位置まで案内する構成であってもよい。

【0175】

上記の構成では、太陽電池モジュールおよび接続治具をフレームに取り付ける際、太陽電池モジュールおよび接続治具をガイド部の一端から順次挿入することにより、太陽電池モジュールおよび接続治具が所定の位置まで案内することができる。

【0176】

したがって、上記の構成によれば、太陽電池モジュールおよび接続治具をフレームに取り付ける際の位置合わせ作業などを大幅に軽減することができる。

【0177】

本発明の態様６に係る太陽光発電ユニットの組み立て方法は、上記態様４の太陽光発電ユニットを組み立てる方法であって、前記太陽電池モジュールの配列方向に延伸するように、前記導電性の受光面治具を前記太陽電池モジュールの受光面に配置する受光面治具配置工程と、前記電極と前記導電性の受光面治具とを電気的に接続する前記導電性の裏面治具を、前記太陽電池モジュールの端部に配置する裏面治具配置工程と、前記導電性の裏面治具を前記導電性の受光面治具に連結して、複数の前記太陽電池モジュールの電極間を電気的に接続する接続工程と、を含むことを特徴としている。

【0178】

上記の方法によれば、外部配線を用いることなく、隣接しない太陽電池モジュール間の直並列接続が可能な太陽光発電ユニットを得ることができる。

【0179】

本発明の態様７に係る太陽光発電ユニットの組み立て方法は、上記態様５の太陽光発電ユニットを組み立てる方法であって、前記太陽電池モジュールおよび前記接続治具を、前記ガイド部の一端から順次挿入して前記所定の位置まで案内する挿入工程を含むことを特徴としている。

【0180】

上記の方法によれば、太陽電池モジュールおよび接続治具を、ガイド部の一端から順次挿入する挿入工程を含むため、太陽電池モジュールおよび接続治具をフレームに取り付ける際の位置合わせ作業などを大幅に軽減することができる。

【0181】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0182】

本発明は、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電ユニットに関する分野に好適に用いることができ、特に、一列方向に配置された複数の太陽電池モジュールを直並列接続する場合に好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0183】

１，１１〜１４ 太陽光発電ユニット
２ フレーム部
３ａ〜３ｅ 太陽電池モジュール
４ 接続治具
２１ フレーム本体（フレーム部）
２２ 側壁板（フレーム部）
２５ ガイド部
２６ 裏面側ガイド部材（ガイド部）
２７ 受光面側ガイド部材（ガイド部）
２８ ガイド溝（ガイド部）
３１ 裏面
３２ 受光面
４１ 裏面治具（接続治具）
４２ 受光面治具（接続治具）
４１ａ・４１ｂ 導電性裏面治具（接続治具、導電性の裏面治具）
４１ｃ・４１ｄ 絶縁性裏面治具（接続治具、絶縁性の裏面治具）
４２ａ〜４２ｃ 導電性受光面治具（接続治具、導電性の受光面治具）
４２ｄ〜４２ｇ 絶縁性受光面治具（接続治具、絶縁性の受光面治具）
４３ 固定治具（接続治具）
６０ 正電極（電極）
６１ 負電極（電極）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】