特開 2022-103516 太陽電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103516

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/048 20140101AFI20220701BHJP

   H01L 31/0445 20140101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 560

H01L31/04 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020218204

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】593118128

【氏名又は名称】コアテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】特許業務法人森特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】光畑 共久

(72)【発明者】

【氏名】岡 裕史

(72)【発明者】

【氏名】原 芳治

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀和

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 友紀

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151AA05

5F151BA18

5F151JA03

5F151JA04

5F151JA05

(57)【要約】

【課題】
太陽電池モジュールが撓んだ状態や太陽電池モジュールに曲面が形成されるような状態でも発電することが可能であり、封止材が燃えにくい太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】
表面保護層と裏面保護層との間に配される柔軟な封止材と、封止材に包摂されたシート状の太陽電池セルとを有する太陽電池モジュールであり、封止材は、シリコーン樹脂を主成分とするものであり、表面保護層、及び封止材は、透光性の素材であり、封止材、及び太陽電池セルは、可撓性を備えるものである太陽電池モジュールである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面保護層と裏面保護層との間に配される柔軟な封止材と、
封止材に包摂されたシート状の太陽電池セルとを有する太陽電池モジュールであり、
封止材は、シリコーン樹脂を主成分とするものであり、
表面保護層、及び封止材は、透光性の素材であり、
封止材、及び太陽電池セルは、可撓性を備えるものである太陽電池モジュール。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、受光面に配される保護材と、受光面の反対側に配されるバックシートと、封止材と、封止材の間に配された太陽電池とを有する太陽電池モジュールが記載されている。

【0003】

封止材として、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、又はポリオレフィン等の合成樹脂が使用されることが記載されている。太陽電池は、単結晶シリコン基板を備えるものを使用するとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／００２８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の太陽電池モジュールでは、太陽電池セルが単結晶シリコンで形成される。単結晶シリコンは、金属シリコンを溶融、固化させて得たウェハーで構成される。単結晶シリコンを利用した太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールを曲げると、太陽電池セルが破損し、発電する機能が喪失してしまう。したがって、太陽電池モジュールが撓んだ状態や太陽電池モジュールに曲面が形成されるような状態では使用することができなかった。

【0006】

特許文献１の太陽電池モジュールでは、太陽電池セルと封止材であるＥＶＡとが接する構成である。万が一、太陽電池セルが短絡した場合には、発火により火災が生じる原因となる可能性がある。

【0007】

本発明は、太陽電池モジュールが撓んだ状態や太陽電池モジュールに曲面が形成されるような状態でも発電することが可能であり、封止材が燃えにくい太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

表面保護層と裏面保護層との間に配される柔軟な封止材と、封止材に包摂されたシート状の太陽電池セルとを有する太陽電池モジュールであり、封止材は、シリコーン樹脂を主成分とするものであり、表面保護層、及び封止材は、透光性の素材であり、封止材、及び太陽電池セルは、可撓性を備えるものである太陽電池モジュールにより上記の課題を解決する。この太陽電池モジュールにおいては、封止材は柔軟な素材から構成されており、太陽電子セルは可撓性を備えている。このため、太陽電池モジュールは曲げた状態でも使用することが可能である。また、太陽電池セルは、シリコーン樹脂を主成分とする封止材で封止されている。このため、万が一、電気回路に短絡が生じて太陽電セルが発火しにくい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、太陽電池モジュールが撓んだ状態や太陽電池モジュールに曲面が形成されるような状態でも発電することが可能であり、封止材が燃えにくい太陽電池モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図2】第２実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図3】第３実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図4】第４実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図5】第５実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図6】第６実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図7】第７実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図8】第８実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【図9】第９実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の太陽電池モジュールの実施形態について説明する。以下に示す各実施形態と使用例は、本発明の限られた例に過ぎず、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0012】

［第１実施形態］
図１に第１実施形態に係る太陽電池モジュール１を示す。本実施形態の太陽電池モジュール１は、フィルム状の表面保護層１１と、フィルム状の裏面保護層１２と、それらの間に介在する封止材１３と、封止材１３に包摂される太陽電池セル１４とを有する。

【0013】

封止材１３は、シリコーン樹脂を主成分とする。シリコーン樹脂は、硬化した状態では、炎に近づけても簡単には燃焼しない。このため、封止材として使用することで、着火、引火、又は延焼を防ぐ効果が得られる。シリコーン樹脂に対して、プラチナ、窒素、塩素、臭素などを含有する物質を配合してもよい。難燃性を有する物質を含有させることによって、封止材に自己消火性能を付与し、難燃性をさらに向上させることができる。

【0014】

太陽電池セル１４は、アモルファスシリコン層を含むものであり、太陽電池モジュールを曲げた状態でも破損しない。表面保護層及び裏面保護層は、フィルム状の合成樹脂材料で構成されている。また、封止材は、柔軟な素材で構成される。このため、太陽電池モジュール１は、全体として可撓性を備えている。このため、例えば、曲面部分や凹凸のある部分に太陽電池モジュールを固定して、発電を行うことができる。

【0015】

表面保護層１１、及び封止材１３は、透光性の素材で構成されている。太陽電池モジュール１に光が照射されると、当該光は、表面保護層１１及び封止材１３により遮られることなく、表面保護層１１及び封止材１３を透過して、太陽電池セル１４に達する。太陽電池セル１４によって、前記光のエネルギーは電気に変換される。

【0016】

表面保護層は、透光性と可撓性を備えているものであればよい。本実施形態の太陽電池モジュールでは、四フッ化エチレン-エチレン共重合体（ETFE）を主成分として含有するフィルムを使用している。表面保護層としては、その他、四フッ化エチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、若しくは三フッ化塩化エチレン（ECTFE）などのフッ素系合成樹脂；ポリエチレンテレフタレート（PET）；又はポリエチレン（PE）などの合成樹脂を主たる成分として使用することができる。

【0017】

裏面保護層は、可撓性を備えているものであればよい。本実施形態の太陽電池モジュール１では、表面保護層１１と同様の素材で、裏面保護層１２を構成している。裏面保護層として、ETFE、PFA、若しくはECTFEなどのフッ素系合成樹脂、PET、又はPEなどの合成樹脂を主たる成分として使用することができる。裏面保護層は、透光性を有するものであってもよいし、透光性を有しないものであってもよい。

【0018】

封止材は、透光性を備えており、シリコーン樹脂を主成分とする。シリコーン樹脂としては、硬化した状態でゴムのような弾性を有するシリコーンゴムを好適に使用することができる。シリコーン樹脂は、紫外線で硬化するもの、加熱により硬化するもの、湿気により硬化するものなど、任意の硬化方法により硬化するものを使用することができる。これらのシリコーン樹脂は、何れも公知のものを使用することができる。

【0019】

太陽電池モジュールの製造方法は、特に限定されないが、例えば次のようにして製造することができる。シリコーン樹脂は、未硬化の状態で表面保護層１１と裏面保護層１２との間に適用し、シリコーン樹脂の中に太陽電池セルが包摂された状態で硬化させる。これによって、図１に示したように、表面保護層１１と裏面保護層１２との間に充填された封止材１３の中に太陽電池セル１４が包摂された太陽電池モジュール１を製造できる。

【0020】

［第２実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｂは、図２に示したように、上記の太陽電池モジュール１の受光面側に接着剤層１５を介して硬質樹脂からなる表面保護層１１ｂを固定した構成である。接着剤層１５は、硬化した状態で柔軟性を有するものを使用している。表面保護層１１ｂの厚みは、特に限定されないが、例えば、５～５０ｍｍである。表面保護層１１ｂ、及び接着剤層１５は、透光性を有するものを使用している。日光などの光は、表面保護層１１ｂ、接着剤層１５、上記の第１実施形態に係る表面保護層１１と同様の構成を有する保護層１６、及び封止材１３を経て、太陽電池セル１４に入射する。本実施形態の太陽電池モジュール１ｂは、硬質樹脂からなる表面保護層１１ｂを備えるので、受光面側が損傷しにくい。太陽電池モジュール１ｂの上を人や車両が通過する用途に使用することができる。なお、図２においては、図１の太陽電池モジュール１と同様の構成については、同じ符号を使用した（図３ないし図９において同じ。）。

【0021】

［第３実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｃは、図３に示したように、上記の太陽電池モジュール１ｂから保護層１６を省略した構成を有する。すなわち、接着剤層１５と封止材１３とが直接に接する。その他の点は、上記の太陽電池モジュール１ｂと同様である。

【0022】

［第４実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｄは、図４に示したように、上記の太陽電池モジュール１の受光面と反対側の面に接着剤層１５ｄを介して、裏面保護層１２ｄを固定した構成である。接着剤層１５ｄは、上記の太陽電池モジュール１の裏面保護層１２と同様の構成を有する保護層１６ｄに対して積層される。接着剤層１５ｄは、上記の接着剤層１５と同様の構成を有する。接着剤層１５ｄは、硬化した状態において透光性を有するものであってもよいし、透光性を有しないものであってもよい。裏面保護層１２ｄは、硬質樹脂又は鋼板などの素材で構成される。裏面保護層の厚みは、特に限定されないが、例えば、５～５０ｍｍである。本実施形態の太陽電池モジュール１ｄは、受光面の反対側に硬質な裏面保護層１２ｄを有するので、受光面の反対側が損傷しにくい。

【0023】

［第５実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｅは、図５に示したように、上記の太陽電池モジュール１ｄから保護層１６ｄを省略した構成を有する。すなわち、接着剤層１５ｄと封止材１３とが直接に接する。その他の点は、上記の太陽電池モジュール１ｄと同様である。

【0024】

［第６実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｆは、図６に示したように、フィルム状の第１保護層１６１ｆと、フィルム状の第２保護層１６２ｆと、それらの間に介在する封止材１３と、封止材１３に包摂される太陽電池セル１４と、第１保護層１６１ｆに第１接着剤層１５１ｆを介して積層される表面保護層１１ｆと、第２保護層１６２ｆに第２接着剤層１５２ｆを介して積層される裏面保護層１２ｆとを有する。

【0025】

本実施形態の太陽電池モジュール１ｆにおける第１保護層１６１ｆは、上記の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１の表面保護層１１と同様の構成であり、第２保護層１６２ｆは、上記の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１の裏面保護層１２と同様の構成である。本実施形態の太陽電池モジュール１ｆにおける表面保護層１１ｆは、上記の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１ｂの表面保護層１１ｂと同様の構成であり、裏面保護層１２ｆは、第４実施形態に係る太陽電池モジュール１ｄの裏面保護層１２ｄと同様の構成である。本実施形態の太陽電池モジュール１ｆにおける第１接着剤層１５１ｆは、上記の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１ｂの接着剤層１５と同様の構成を有する。本実施形態の太陽電池モジュール１ｆにおける第２接着剤層１５２ｆは、上記の第４実施形態に係る太陽電池モジュール１ｄの接着剤層１５ｄと同様の構成を有する。本実施形態の太陽電池モジュール１ｆでは、受光面に硬質な表面保護層を備えており、受光面の反対側に硬質な裏面保護層を有するので、受光面及び受光面の反対側が、損傷しにくい。

【0026】

［第７実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｇは、図７に示したように、上記の太陽電池モジュール１ｆから第１保護層１６１ｆと第２保護層１６２ｆを省略した構成を有する。すなわち、第１接着剤層１５１ｆと封止材１３とが直接に接し、第２接着剤層１５２ｆと封止材１３とが直接に接する。その他の点は、上記の太陽電池モジュール１ｆと同様である。

【0027】

［第８実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｈは、図８に示したように、第１保護層１６１ｈ及び第２保護層１６２ｈとの間に介在する第１封止材１３１ｈと、第１封止材１３１ｈに包摂される第１太陽電池セル１４１ｈと；第２保護層１６２ｈ及び第３保護層１６３ｈとの間に介在する第２封止材１３２ｈと、第２封止材１３２ｈに包摂される第２太陽電池セル１４２ｈと；第１保護層１６１ｈに第１接着剤層１５１ｆを介して積層される表面保護層１１ｆと；第３保護層１６３ｈに第２接着剤層１５２ｆを介して積層される裏面保護層１２ｆとを有する。

【0028】

第１保護層１６１ｈ、第２保護層１６２ｈ、及び第３保護層１６３ｈは、上記の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１の表面保護層１１と同様の構成を有する。第２保護層１６２ｈについては、透光性を有しない合成樹脂層又は鋼板などの金属板で構成してもよい。第１封止材１３１ｈ、第２封止材１３２ｈ、第１太陽電池セル１４１ｈ、及び第２太陽電池セル１４２ｈは、上記の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１の封止材１３、及び太陽電池セル１４と同様の構成を有する。第１接着剤層１５１ｈ、及び第２接着剤層１５２ｈは、上記の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１ｂの接着剤層１５と同様の構成を有する。

【0029】

本実施形態の太陽電池モジュール１ｈでは、一方の面に硬質な表面保護層を備えており、他方の面に硬質な裏面保護層を有するので、太陽電池モジュールの両表面が損傷しにくい。第１太陽電池セル１４１ｈは一方の面に受光面を向けて配置されており、第２太陽電池セル１４２ｈは他方の面に受光面を向けて配置されており、各構成部材は透光性を有するので、第１太陽電池セル１４１ｈと第２太陽電池セル１４２ｈとの両方で太陽光発電を行うことができる。

【0030】

［第９実施形態］
本実施形態の太陽電池モジュール１ｉは、図９に示したように、上記の太陽電池モジュール１ｈから第１保護層１６１ｈ及び第３保護層１６２ｈを省略した構成を有する。すなわち、第１接着剤層１５１ｆと第１封止材１３１ｈとが直接に接し、第２接着剤層１５２ｆと第２封止材１３２ｈとが直接に接する。その他の点は、上記の太陽電池モジュール１ｈと同様である。

【0031】

上記の実施形態に係る太陽電池モジュールは、何れも、封止材が燃えにくく、火災が発生するリスクを低減することができる。また、上記の実施形態に係る太陽電池モジュールは、曲げられた後でも発電する能力を喪失しない。例えば、硬質樹脂から構成される表面保護層又は裏面保護層を曲面を有する形状としても、発電する能力を喪失しない。

【符号の説明】

【0032】

１ 太陽電池モジュール（第１実施形態）
１１ 表面保護層
１２ 裏面保護層
１３ 封止材
１４ 太陽電池セル
１ｂ 太陽電池モジュール（第２実施形態）
１１ｂ 表面保護層
１ｃ 太陽電池モジュール（第３実施形態）
１ｄ 太陽電池モジュール（第４実施形態）
１２ｄ 裏面保護層
１ｅ 太陽電池モジュール（第５実施形態）
１ｆ 太陽電池モジュール（第６実施形態）
１１ｆ 表面保護層
１２ｆ 裏面保護層
１ｇ 太陽電池モジュール（第７実施形態）
１ｈ 太陽電池モジュール（第８実施形態）
１ｉ 太陽電池モジュール（第９実施形態）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】