特許 6803711 光起電装置

(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】6803711

(24)【登録日】2020年12月3日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】光起電装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/05 20140101AFI20201214BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 570

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-193252(P2016-193252)

(22)【出願日】2016年9月30日

(65)【公開番号】特開2018-56471(P2018-56471A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年7月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡山 祐太

(72)【発明者】

【氏名】川中 詳平

(72)【発明者】

【氏名】吉田 洋介

(72)【発明者】

【氏名】井塚 善之

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００８８７４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２４４０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７７１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８６３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０５４７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０４−３１／０７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

四角形の配置領域における第１の辺に沿って配置されるとともに、前記第１の辺に交差する第２の辺方向に配列された複数の光起電セルストリングを含む光起電セルストリング群と、
前記光起電セルストリング群の裏面側に絶縁性基材を介して設けられた端子部と、
前記光起電セルストリング群の第一端に接続され、前記第１の辺の外側を経由して前記光起電セルストリング群の裏面側に延伸し、前記端子部と接続される第１の配線と、
前記光起電セルストリング群の第二端に接続され、前記第１の辺と対向する第３の辺の外側を経由して前記光起電セルストリング群の裏面側に延伸し、前記端子部と接続される第２の配線と、を含み、
前記光起電セルストリング群が、
前記複数の光起電セルストリングの内、隣り合う二つの前記光起電セルストリングの端部を接続し、前記第２の辺又は該第２の辺に対向する第４の辺の外側に配置されたストリング間配線を含む、光起電装置。

【請求項2】

前記四角形は長方形であり、前記第１の辺は、前記長方形の長辺である、
請求項１に記載の光起電装置。

【請求項3】

前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第１の配線の長さと前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第２の配線の長さの和が、
前記第１の辺の外側に配置された前記第１の配線の長さと、前記第３の辺の外側に配置された前記第２の配線の長さとの和よりも短い、
請求項１又は２に記載の光起電装置。

【請求項4】

前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第１の配線の長さと前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第２の配線の長さの和が、前記第１の辺よりも短い
請求項１又は２に記載の光起電装置。

【請求項5】

前記光起電セルストリング群が含む光起電セルストリングの数は、３以上の奇数である、
請求項１乃至４のいずれかに記載の光起電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光起電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１の図１４には、長方形の配置領域における第１の辺に沿って複数の太陽電池が直列に接続された太陽電池セルストリングを複数開示しており、この複数の太陽電池セルストリングは、第１の辺に交差する第２の辺の方向に配列されている。複数の太陽電池セルストリングの内、隣り合う二つの太陽電池セルストリングは、ストリング間配線により接続されており、このストリング間配線は第２の辺、及び第２の辺と対向する辺に設けられている。複数の太陽電池セルストリング群の一端と他端は、それぞれ逆方向から第２の辺の外側に引き回された引き回し配線により、裏面側の端子部に接続されている。このような構成により、正極、負極の端子を一つの端子部に設ける構成を実現していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２４４０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の光起電装置では、小型化が難しかった。即ち、従来の光起電装置では、引き回し配線とストリング間配線とが同じ第２の辺の外側に配置されているため、これらの絶縁を確保するためには、引き回し配線とストリング間配線とを十分に距離を隔てて配置する必要があり、その結果として小型化が難しかった。

【0005】

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光起電装置の小型化を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示に係る光起電装置は、四角形の配置領域における第１の辺に沿って配置されるとともに、前記第１の辺に交差する第２の辺方向に配列された複数の光起電セルストリングを含む光起電セルストリング群と、前記光起電セルストリング群の裏面側に絶縁性基材を介して設けられた端子部と、前記光起電セルストリング群の第一端に接続され、前記第１の辺の外側を経由して前記光起電セルストリング群の裏面側に延伸し、前記端子部と接続される第１の配線と、前記光起電セルストリング群の第二端に接続され、前記第１の辺と対向する第３の辺の外側を経由して前記光起電セルストリング群の裏面側に延伸し、前記端子部と接続される第２の配線と、を含み、前記光起電セルストリング群が、前記複数の光起電セルストリングの内、隣り合う二つの前記光起電セルストリングの端部を接続し、前記第２の辺又は該第２の辺に対向する第４の辺の外側に配置されたストリング間配線を含む。

【0007】

（２）上記（１）における光起電装置では、前記四角形は長方形であり、前記第１の辺は、前記長方形の長辺であってもよい。

【0008】

（３）上記（１）〜（２）における光起電装置では、前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第１の配線の長さと前記第２の配線の長さの和が、前記第１の辺の外側に配置された前記第１の配線の長さと、前記第３の辺の外側に配置された前記第２の配線の長さとの和よりも短くてもよい。

【0009】

（４）上記（１）〜（２）における光起電装置では、前記光起電セルストリング群の裏面に位置する前記第１の配線の長さと前記第２の配線の長さの和が、前記第１の辺よりも短くてもよい。

【0010】

（５）上記（１）〜（４）における光起電装置では、前記光起電セルストリング群が含む光起電セルストリングの数は、３以上の奇数であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本実施形態に係る光起電装置の光起電セルストリングの概略を示す裏面側から見た斜視図である。

【図2】図２は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面図である。

【図3】図３は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面図である。

【図4】図４は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面図である。

【図5】図５は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面図である。

【図6】図６は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面側から見た分解斜視図である。

【図7】図７は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面側から見た斜視図である。

【図8】図８は本実施形態に係る光起電装置の概略を示す表面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

【0013】

図１は、本実施形態に係る光起電装置の光起電セルストリングの概略を示す裏面側からみた斜視図である。本実施形態においては、第１の光起電セルストリング１１が、６つの太陽電池セル（１Ａ〜１Ｆ）を含む。各太陽電池セルは受光面と裏面とを有している。受光面には第１の光起電セルストリング１１の伸びる方向に２本の受光面側バスバー電極が形成されている。また、裏面には第１の光起電セルストリング１１の伸びる方向に２本の裏面側バスバー電極が形成されている。受光面側バスバー電極および裏面側バスバー電極はそれぞれ、負極、正極として作用する。

【0014】

第１の光起電セルストリング１１内の隣接する太陽電池セルは第１のストリング配線３１により直列接続される。すなわち、一の太陽電池セルの受光面側バスバー電極（負極）は、隣接する太陽電池セルの裏面側バスバー電極（正極）と接続される。これにより、第１の光起電セルストリング１１内の複数の太陽電池セルは第１のストリング配線３１により直列接続されている。

【0015】

第１の光起電セルストリング１１の一端に設けられた第１の太陽電池セル１Ａは、後述する端子部の正極に電気的に接続される。第１の光起電セルストリング１１の他端に設けられた第６の太陽電池セル１Ｆは、他の光起電セルストリングなどを介して、後述する端子部の負極に電気的に接続される。

【0016】

図２は、本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面図である。図８は、本実施形態に係る光起電装置の概略を示す表面図である。

【0017】

図２、８に示すように、光起電装置１００は、第１の光起電セルストリング１１と、第２の光起電セルストリング１２と、第３の光起電セルストリング１３とを有している。この第２の光起電セルストリング１２と第３の光起電セルストリング１３は、上述した第１の光起電セルストリング１１と同様に、複数の太陽電池セルと、この複数の太陽電池セルを直列接続する第２のストリング配線３２、第３のストリング配線３３とを含む。なお、図２、８においては、便宜上、第１のストリング配線３１、第２のストリング配線３２、第３のストリング配線３３のそれぞれを１本の線で表示しているが、図１に示すように、各ストリング配線が、２本の受光面側バスバー電極と裏面側バスバー電極とからなる構成としてもよく、各ストリング配線を構成するバスバー電極の本数は、本図面に限定されない。

【0018】

これら第１の光起電セルストリング１１、第２の光起電セルストリング１２、第３の光起電セルストリング１３は、四角形の配置領域２０に配置されており、この四角形における第１の辺２１に沿って配置されている。また、第１の光起電セルストリング１１、第２の光起電セルストリング１２、第３の光起電セルストリング１３は、第１の辺２１に交差する第２の辺２２方向に配列されている。

【0019】

第１の光起電セルストリング１１と第２の光起電セルストリング１２は、第２の辺２２の外側に配置された第１のストリング間配線４１により電気的に接続されている。また、第２の光起電セルストリング１２と第３の光起電セルストリング１３とは、第２の辺２２に対向する第４の辺２４の外側に配置された第２のストリング間配線４２により電気的に接続されている。

【0020】

このようにして、複数の光起電セルストリングが電気的に接続された光起電セルストリング群５０が構成されている。なお、四角形の配置領域２０は、この光起電セルストリング群５０に外接する四角形の内、面積が最小の四角形であり、例えば正方形、長方形、平行四辺形などを含む。本実施形態における配置領域２０は、光起電セルストリング群５０に外接する長方形である。

【0021】

この光起電セルストリング群５０は第一端５１と第二端５２とを有している。本実施形態においては、第一端５１が、第１の光起電セルストリング１１に含まれる第１の太陽電池セル１Ａから引き出された第１のストリング配線３１の端部であり、第二端５２が、第３の光起電セルストリング１３に含まれる第７の太陽電池セル３Ｆから引き出された第３のストリング配線３３の端部である。

【0022】

光起電セルストリング群５０の裏面側には絶縁性基材８０が設けられており、この絶縁性基材８０の更に裏面側には端子部６０が設けられている。端子部６０は正極６０Ａと負極６０Ｂとを有している。光起電セルストリング群５０の第一端５１は、第１の配線７１によって、端子部６０の正極６０Ａに電気的に接続され、第二端５２は、第２の配線７２によって、端子部６０の負極６０Ｂに電気的に接続される。ここで、第１の配線７１は、長方形の配置領域２０における第１の辺２１の外側を経由して、絶縁性基材８０の裏面側、即ち光起電セルストリング群５０の裏面側に延伸している。第２の配線７２は、第１の辺２１と対向する第３の辺２３の外側を経由して、絶縁性基材８０の裏面側に延伸している。

【0023】

図６は、本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面側から見た分解斜視図である。図７は、本実施形態に係る光起電装置の概略を示す裏面側から見た斜視図である。

【0024】

光起電セルストリング群５０の裏面側には、上述した絶縁性基材８０が配置されており、第１の配線７１及び第２の配線７２が、絶縁性基材８０の裏面側に引き回されている。この絶縁性基材８０の存在により、第１の配線７１及び第２の配線７２と、光起電セルストリング群５０の裏面側配線との絶縁を図っている。なお、本実施形態に係る光起電装置１００では光起電セルストリング群５０の裏面側には、上述した絶縁性基材８０が配置されているが、第１の配線７１及び第２の配線７２として絶縁部材でコートされた配線を用いてもよい。

【0025】

絶縁性基材８０、及び第１の配線７１、第２の配線７２の更に裏面側には、第１の絶縁性シート８１が設けられており、第１の絶縁性シート８１の略中央部には貫通孔８１Ａが設けられている。絶縁性基材８０の裏面側において、第１の配線７１、第２の配線７２の端部は裏面側に折り曲げられている。この折り曲げられた端部が第１の絶縁性シート８１に設けられた貫通孔８１Ａに差し込まれ、図７に示すように、第１の絶縁性シート８１の裏面側に設けられた端子部６０に接続される。図７においては、図６に示した２枚の第１の絶縁シー８１と第２の絶縁シート８２とが、光起電セルストリング群５０を挟み込んだ状態にて、１枚の第１の絶縁シート８１として一体化されている。

【0026】

光起電セルストリング群５０の表面側には第２の絶縁性シート８２とガラス基材８３が設けられ、光起電セルストリング群５０の表裏面が絶縁材料で覆われる構成となっている。

【0027】

このような構成により、第１の配線７１、第２の配線７２、第１のストリング間配線４１、及び第２のストリング間配線４２を、それぞれ長方形の配置領域２０における異なる辺の外側に配置することができる。即ち、第１の配線７１は長方形の配置領域２０における第１の辺２１の外側、第２の配線７２は第１の辺２１と対向する第３の辺２３の外側、第１のストリング間配線４１は第２の辺２２の外側、第２のストリング間配線４２は第２の辺２２に対向する第４の辺２４の外側に配置することができる。その結果として、各配線間の距離を確保しやすい構成となり、光起電装置１００の小型化を実現することができる。

【0028】

なお、本実施形態においては第１の辺２１、第３の辺２３が長方形の配置領域２０における長辺であり、第２の辺２２、第４の辺２４が短辺である構成としているが、図３に示すように、その逆の構成としても構わない。図３に示す構成においては、９本の光起電セルストリングを長方形の配置領域２０における短辺である第１の辺２１に沿って配置し、長辺である第２の辺２２の方向に配列している。このような構成においても、光起電セルストリング群５０の第一端５１を裏面側に引き回す第１の配線７１を第１の辺２１の外側に配置し、第二端５２を裏面側に引き回す第２の配線７２を第１の辺２１に対向する第３の辺２３の外側に配置し、隣り合う二つの光起電セルストリングの端部を接続する複数のストリング間配線４４を、第２の辺２２の外側、又は第２の辺２２と対向する第４の辺２４の外側に配置することにより、各配線を長方形の配置領域２０における異なる辺の外側に配置することができる。

【0029】

ただし、裏面側の一か所に端子部６０を設ける構成において、太陽電池セルの信頼性向上のためには、図２に示したように、第１の配線７１、第２の配線７２を配置する第１の辺２１、第３の辺２３を、長方形の配置領域２０における長辺とする構成が望ましい。裏面側に設けられた端子部６０に第１の配線７１、第２の配線７２を接続するためには、これら第１の配線７１、第２の配線７２を太陽電池セルの裏面側にも配置する必要がある。しかし、これら第１の配線７１、第２の配線７２を太陽電池セルの裏面側に配置すると、第１の配線７１、第２の配線７２の厚みに応じた応力が太陽電池セルに加わる恐れがある。そのため、第１の配線７１、第２の配線７２を長方形の配置領域２０における長辺側に設けることにより、太陽電池セルの裏面側に位置する第１の配線７１、第２の配線７２の長さを短くすることができ、太陽電池セルの信頼性を向上させることができる。また、光起電セルストリングの本数を少なくすることができ、ストリング間配線の本数を少なくすることができるため、製造効率の観点からも望ましい。

【0030】

更に、図２に示すような構成を採用することにより、光起電セルストリング群５０が含む光起電セルストリング数が３以上の奇数である場合の欠点を克服することができ、光起電装置１００の設計自由度を高めることができる。即ち、光起電セルストリング群５０が含む光起電セルストリング数が３以上の奇数である場合、光起電セルストリング群５０の第一端５１、第二端５２が、長方形の配置領域２０における対角部に生じてしまうため、裏面側の一か所に配置された端子部６０と接続するためには、第１の配線７１、第２の配線７２の長さが長くなってしまう。第１の配線７１、第２の配線７２の長さが長くなると、長方形の配置領域２０における各辺の外側においては第１の配線７１、第２の配線７２がストリング間配線と近接するリスクが高まり、また、太陽電池セルの裏面側においては太陽電池セルに応力を加えてしまうリスクが高まる。しかし、図２に示した実施例の構成とすることにより、光起電セルストリング群５０が含む光起電セルストリング数が３以上の奇数である場合においても、各配線を長方形の配置領域２０における異なる辺の外側に配置する構成と、太陽電池セルの裏面側に位置する第１の配線７１、第２の配線７２の長さを短くする構成とを両立させることができる。

【0031】

なお、図４に示すように、裏面側における第１の配線７１、第２の配線７２を長方形の配置領域２０における第１の辺２１に対して斜め方向に延伸させ、端子部６０に接続させる構成としてもよい。ただし、上述した太陽電池セルの信頼性向上の理由により、裏面側に位置する第１の配線７１、第２の配線７２の長さの和が、長方形の配置領域２０の長辺よりも短い構成であることが望ましい。あるいは、第１の辺２１の外側に位置する第１の配線７１の長さと第３の辺２３の外側に位置する第２の配線７２の長さとの和よりも、太陽電池セルの裏面側に位置する第１の配線７１、第２の配線７２の長さの和が短い構成とすることが望ましい。

【0032】

なお、図５に示すように、光起電セルストリング群５０が含む光起電セルストリング数が偶数であっても構わない。図５に示す実施例では、図２に示した実施例の構成に加え、光起電セルストリング群５０が更に第４の光起電セルストリング１４を含んでいる。第１の光起電セルストリング１１と第２の光起電セルストリング１２とは第１のストリング間配線４１により接続されている。第２の光起電セルストリング１２と第３の光起電セルストリング１３とは第２のストリング間配線４２により接続されている。第３の光起電セルストリング１３と第４の光起電セルストリング１４とは第３のストリング間配線４３により接続されている。

【0033】

このように光起電セルストリング数が偶数の場合、光起電セルストリング群５０の第一端５１と第二端５２とは、それぞれ第４の辺２４側から、第１の配線７１、第２の配線７２によって裏面側に引き回され、端子部６０に接続される。第１の配線７１は第１の辺２１の外側に配置され、第２の配線７２は第１の辺２１に対向する第３の辺２３の外側に配置される。

【0034】

一方、第１のストリング間配線４１と第３のストリング間配線４３は第２の辺２２の外側に配置され、第２のストリング間配線４２は第４の辺２４の外側に配置される。このような構成により、各配線を異なる辺の外側に配置することができる。

【符号の説明】

【0035】

１Ａ 第１の太陽電池セル、１Ｂ 第２の太陽電池セル、１Ｃ 第３の太陽電池セル、１Ｄ 第４の太陽電池セル、１Ｅ 第５の太陽電池セル、１Ｆ 第６の太陽電池セル、３Ｆ 第７の太陽電池セル、１１ 第１の光起電セルストリング、１２ 第２の光起電セルストリング、１３ 第３の光起電セルストリング、１４ 第４の光起電セルストリング、２０ 配置領域、２１ 第１の辺、２２ 第２の辺、２３ 第３の辺、２４ 第４の辺、３１ 第１のストリング配線、３２ 第２のストリング配線、３３ 第３のストリング配線、４１ 第１のストリング間配線、４２ 第２のストリング間配線、４３ 第３のストリング間配線、４４ 複数のストリング間配線、５０ 光起電セルストリング群、５１ 第一端、５２ 第二端、６０ 端子部、６０Ａ 正極、６０Ｂ 負極、７１ 第１の配線、７２ 第２の配線、８０ 絶縁性基材、８１ 第１の絶縁性シート、８１Ａ 貫通孔、８２ 第２の絶縁性シート、８３ ガラス基材、１００ 光起電装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】