特開 2024-101123 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】P2024101123

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/05 20140101AFI20240722BHJP

   H01L 31/048 20140101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 570

H01L31/04 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004867

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【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】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】中村 淳一

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F151DA10

5F151EA05

5F151EA19

5F151JA03

5F151JA04

5F151JA05

5F251DA10

5F251EA05

5F251EA19

5F251JA03

5F251JA04

5F251JA05

(57)【要約】

【課題】太陽電池セルを破損し難い太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る太陽電池モジュール１は、それぞれ裏面に縦横に配列して配設される複数の正電極１２および負電極１３を有し、一定の方向に端部を重ねて配置される複数の太陽電池セル１０と、編組線からなり、隣接する前記太陽電池セル１０の前記正電極１２と前記負電極１３をそれぞれ接続する複数のインターコネクタ２０と、前記正電極１２および前記負電極１３と前記インターコネクタ２０とを接合する導電性接着剤３０と、前記複数の太陽電池セル１０の表面側を覆う表面保護材４０と、前記複数の太陽電池セル１０の裏面側を覆う裏面保護材５０と、前記表面保護材４０と前記裏面保護材５０の間に充填され、前記複数の太陽電池セル１０を封止する封止材６０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ裏面に縦横に配列して配設される複数の正電極および負電極を有し、一定の方向に端部を重ねて配置される複数の太陽電池セルと、
編組線からなり、隣接する前記太陽電池セルの前記正電極と前記負電極をそれぞれ接続する複数のインターコネクタと、
前記正電極および前記負電極と前記インターコネクタとを接合する導電性接着剤と、
前記複数の太陽電池セルの表面側を覆う表面保護材と、
前記複数の太陽電池セルの裏面側を覆う裏面保護材と、
前記表面保護材と前記裏面保護材の間に充填され、前記複数の太陽電池セルを封止する封止材と、
を備える、太陽電池モジュール。

【請求項2】

前記導電性接着剤の高さは、前記インターコネクタの厚みよりも小さい、請求項１に記載の太陽電池モジュール。

【請求項3】

前記封止材は、前記正電極および前記負電極が存在しない領域において前記太陽電池セルと前記インターコネクタとの間に介在する、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。

【請求項4】

前記封止材は、前記太陽電池セルの端部と前記インターコネクタの間に介在する、請求項１または２に記載の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】

複数の太陽電池セルをインターコネクタ（配線材）で接続して形成される太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールが利用されている。また、太陽電池ストリングに用いられる太陽電池セルとして、インターコネクタによって太陽電池セルに入射する光を遮断しないよう、裏面に正負の電極を配設したバックコンタクト型の太陽電池セルも広く知られている。バックコンタクト型の太陽電池セルでは、正負の集電構造が互いに入り組んだ相補的な形状に形成されるため、集電構造の内部抵抗が高くなりやすい。このため、例えば特許文献１に記載されるように、裏面側に正負それぞれ複数の電極を分散して配置することにより、集電抵抗を低減した太陽電池セルが利用され得る。

【0003】

さらに、特許文献１には、太陽電池モジュールの単位面積当たりの光電変換効率を向上するために、太陽電池セルの端部を一定の方向に重ねた状態で接続するいわゆるシングリングを行うことも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０２１－０２０４６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バックコンタクト型の太陽電池セルを用いる場合、太陽電池セルとインターコネクタとの熱膨張率の違いにより、太陽電池セルに反りを生じさせ得る。太陽電池セルに正負それぞれ複数の電極を分散して配設すると、隣接する太陽電池セル間を接続するインターコネクタの長さも長くなるため、太陽電池セルの反りが大きくなりやすく、太陽電池セルに割れを生じさせるおそれもある。さらに、太陽電池セルをシングリング接続する場合、太陽電池セルの端縁にインターコネクタが強く圧接され、太陽電池セルに欠けを生じさせる可能性もある。

【0006】

このような実情に鑑みて、本発明は、太陽電池セルを破損し難い太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、それぞれ裏面に縦横に配列して配設される複数の正電極および負電極を有し、一定の方向に端部を重ねて配置される複数の太陽電池セルと、編組線からなり、隣接する前記太陽電池セルの前記正電極と前記負電極をそれぞれ接続する複数のインターコネクタと、前記正電極および前記負電極と前記インターコネクタとを接合する導電性接着剤と、前記複数の太陽電池セルの表面側を覆う表面保護材と、前記複数の太陽電池セルの裏面側を覆う裏面保護材と、前記表面保護材と前記裏面保護材の間に充填され、前記複数の太陽電池セルを封止する封止材と、を備える。

【0008】

上述の太陽電池モジュールにおいて、前記導電性接着剤の高さは、前記インターコネクタの厚みよりも小さくてもよい。

【0009】

上述の太陽電池モジュールにおいて、前記封止材は、前記正電極および前記負電極が存在しない領域において前記太陽電池セルと前記インターコネクタとの間に介在してもよい。

【0010】

上述の太陽電池モジュールにおいて、前記封止材は、前記太陽電池セルの端部と前記インターコネクタの間に介在してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルを破損し難い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの裏面図である。

【図2】図１の太陽電池モジュールのＸ－Ｘ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の裏面図である。図２は、太陽電池モジュール１の断面図である。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。

【0014】

太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池セル１０と、隣接する太陽電池セル１０を接続する複数のインターコネクタ２０と、太陽電池セル１０とインターコネクタ２０を接合する導電性接着剤３０と、複数の太陽電池セル１０の表面側を覆う表面保護材４０と、複数の太陽電池セル１０の裏面側を覆う裏面保護材５０と、表面保護材４０と裏面保護材５０の間に充填され、複数の太陽電池セル１０を封止する封止材６０と、を備える。

【0015】

太陽電池セル１０は、一定の方向に端部を重ねて配置（シングリング）される。互いに端部が重ねられた太陽電池セル１０同士は、インターコネクタ２０によって接続される。これにより、複数の太陽電池セル１０を一列に連接した太陽電池ストリングが形成される。太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池ストリングを含み得る。

【0016】

太陽電池セル１０は、半導体基板１１と、それぞれ半導体基板１１の裏面に縦横に配列して配設される複数の正電極１２および負電極１３と、を有する。半導体基板１１は、互いに異なる導電型を有し、裏面に相補的な形状に形成される２つの半導体層と、各半導体層に積層される集電パターンと、を有する構成とされ得る。正電極１２および負電極１３は、集電パターンと一体に形成されるランド部であってもよいが、半導体基板１１の集電パターンにさらに積層されるパッド電極として形成されることが好ましく、裏面側に突出するような十分に高さを有することがより好ましい。

【0017】

図１に示すように、正電極１２および負電極１３は、それぞれ太陽電池セル１０の接続方向（図１における上下方向）に電極１２，１３が並ぶ複数の列を形成し、太陽電池セル１０の接続方向に垂直な方向に正電極１２の列と負電極１３の列が交互に配置されるよう配設されることが好ましい。これにより、隣接する２つの太陽電池セル１０の一方の一列に並んだ複数の正電極１２と他方の一列に並んだ複数の負電極１３とを１つのインターコネクタ２０によって接続することができる。このため、太陽電池セル１０は、交互に反対向きに配置され得る。図１にさらに示すように、正電極１２と負電極１３は、短絡を防止しやすいよう、太陽電池セル１０の接続方向の位置をずらして交互に配置されることが好ましい。

【0018】

インターコネクタ２０は、隣接する太陽電池セル１０の一方の正電極１２と他方の負電極１３とを接続する。これにより、複数の太陽電池セル１０を電気的に直列に接続した太陽電池ストリングを形成する。インターコネクタ２０は、直線上に並んだ電極１２，１３に接合される。このため、隣接する２つの太陽電池セル１０を接続するために、太陽電池セル１０の正電極１２または負電極１３の列数と等しい数のインターコネクタ２０が用いられる。

【0019】

インターコネクタ２０は、可撓性および弾性を有する編組線からなり、外力や温度変化により太陽電池セル１０に作用し得る応力を緩和する。具体的には、編組線からなるインターコネクタ２０は、長さ方向に僅かに伸縮が可能であり、インターコネクタ２０を形成する材料と太陽電池セル１０の半導体基板１１との熱膨張率の違いを吸収することで、太陽電池セル１０に作用し得る曲げ応力を緩和する。また、インターコネクタ２０の厚み方向の弾性は、インターコネクタ２０が半導体基板１１の端縁、電極１２，１３の積層部等に局所的に圧接されて半導体基板１１に割れや欠けを生じさせることを抑制する。

【0020】

導電性接着剤３０は、正電極１２および負電極１３とインターコネクタ２０とを接合する。このため、導電性接着剤３０は、導電性粒子とそのバインダを含む。バインダは、熱プレスにより太陽電池セル１０にインターコネクタ２０を接続できるよう、熱硬化性を有することが好ましい。このような導電性接着剤３０は、編組線からなるインターコネクタの内部の隙間に浸透し難いため、比較的少量でインターコネクタ２０を電極１２，１３に接続することができる。また、インターコネクタ２０の内部に導電性接着剤３０が浸透しないことにより、インターコネクタ２０の可撓性および弾性が保持されるため、インターコネクタ２０に作用する張力を緩和して電極１２，１３からのインターコネクタ２０の剥離を抑制したり、インターコネクタ２０太陽電池セル１０を圧迫して太陽電池セル１０に割れを生じさせること防止できる。

【0021】

導電性接着剤３０の高さは、インターコネクタ２０の厚みよりも小さいことが好ましく、インターコネクタ２０の厚みの７０％以下であることがより好ましい。これにより、硬化した導電性接着剤３０が太陽電池セル１０に押圧されて太陽電池セル１０に割れを生じさせることを防止できる。なお、「導電性接着剤３０の高さ」および「インターコネクタ２０の厚み」とは、それぞれの電極１２，１３上における導電性接着剤３０またはインターコネクタ２０の半導体基板１１に垂直な方向の最大高さの平均値を意味する。

【0022】

表面保護材４０は、封止材６０を介して太陽電池セル１０の表面を覆うことにより、太陽電池セル１０を保護する。表面保護材４０は、板状またはシート状の材料から形成することができ、透光性、耐傷性および耐候性に優れることが好ましい。具体的には、表面保護材４０の材質としては、例えばアクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂等の透明樹脂、ガラスなどを挙げることができる。また、表面保護材４０の表面は、光の反射を抑制するために、凹凸状に加工されたり、反射防止コーティング層で被覆されてもよい。

【0023】

裏面保護材５０は、封止材６０を介して、太陽電池セル１０の裏面を覆うことによって、太陽電池セル１０を保護する。裏面保護材５０は、表面保護材４０と同様に、板状またはシート状の材料から形成することができ、遮水性に優れることが好ましい。具体的には、裏面保護材５０は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート等の樹脂、ガラスなどからなる板状の材料、或いはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系樹脂、含フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂フィルムによって形成することができる。また、裏面保護材５０として、樹脂フィルムとアルミニウム箔等の金属箔との積層体を用いてもよい。

【0024】

封止材６０は、太陽電池セル１０を保護するために、太陽電池セル１０の受光側の面と表面保護材４０との間、太陽電池セル１０の裏側の面と裏面保護材５０との間、および太陽電池セル１０同士の隙間に充填される。封止材６０は、太陽電池ストリングと表面保護材４０および裏面保護材５０とを接着すると共に、太陽電池ストリングの周囲の隙間をなくすことで、太陽電池セル１０に水分等が接触することを防止する。さらに、封止材６０は、電極１２，１３が存在しない領域において太陽電池セル１０とインターコネクタ２０との間に介在するよう充填されることが好ましい。封止材６０により太陽電池セル１０の電極１２，１３以外の部分をインターコネクタ２０から隔離することによって、封止材６０の弾性によりインターコネクタ２０が太陽電池セル１０に作用させる応力をさらに低減できる。特に、封止材６０が裏側の太陽電池セル１０の端部とインターコネクタ２０との間に介在するよう充填されることによって、太陽電池セル１０の端縁にインターコネクタ２０が圧接されることに起因する太陽電池セル１０の割れや欠けを防止できる。

【0025】

封止材６０としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／α－オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、または、シリコーン樹脂等の透光性を有する樹脂が好適に用いられる。封止材６０は、製造段階では太陽電池セル１０の隙間に浸入する熱可塑性を有し、最終製品において熱可塑性を喪失するにより太陽電池モジュール１の温度が上昇しても形状を保持できる材料から形成されることが好ましい。つまり、封止材６０は、熱可塑性樹脂を主体とし、この熱可塑性樹脂の軟化点よりも高い温度で活性化し、熱可塑性樹脂を架橋して硬化させる架橋剤を含有する樹脂組成物によって形成されることが好ましい。

【0026】

以上のように、太陽電池モジュール１は、太陽電池セル１０を弾性および可撓性を有する編組線からなるインターコネクタ２０によって接続する。このため、太陽電池モジュール１では、外力、温度変化等によって太陽電池セル１０に作用し得る応力が緩和されるので、太陽電池モジュール１の製造時（特に封止材６０による封止時）および太陽電池モジュール１の使用時に太陽電池セル１０が破損し難い。つまり、太陽電池モジュール１は、製造時の歩留まりが高く、使用時の長期信頼性に優れる。また、太陽電池モジュール１では、導電性接着剤によりインターコネクタ２０を電極１２，１３に接合するため、インターコネクタ２０の弾性および可撓性を損なわないため、太陽電池セル１０に作用し得る応力を確実に低減できる。

【0027】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例として、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、インターコネクタによる太陽電池セルの短絡を防止するために、太陽電池セルに電極が存在しない領域に積層される絶縁層を設けてもよく、太陽電池セルとインターコネクタの間に別部材である絶縁シートを配設してもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 太陽電池モジュール
１０ 太陽電池セル
１１ 半導体基板
１２ 正電極
１３ 負電極
２０ インターコネクタ
３０ 導電性接着剤
４０ 表面保護材
５０ 裏面保護材
６０ 封止材

【図1】

【図2】