特許 7449156 太陽電池モジュール用裏面保護材及び太陽電池モジュール裏面保護材

(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】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール用裏面保護材及び太陽電池モジュール裏面保護材

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/049 20140101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 562

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020079120

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021174921

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-02-27

(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】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】中野 邦裕

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１３８８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０３１８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０７９８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６４９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４５６７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２４８７０９３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０４－３１／０５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層及び前記絶縁層の裏面に積層され、１μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有する金属層を備え、
前記金属層は、中央部と、前記中央部を間隔を空けて取り囲む外周部と、を有する、太陽電池モジュール用裏面保護材。

【請求項2】

前記金属層の前記外周部の外寸は前記絶縁層の外寸と等しい、請求項１に記載の裏面保護材。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の裏面保護材と、
前記裏面保護材の表側に、平面視で前記外周部と重複しないよう配置される複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルの表側を覆うよう配置される表面保護材と、
前記裏面保護材と前記表面保護材との間に充填される封止材と、
を備える、太陽電池モジュール。

【請求項4】

前記裏面保護材の外周を取り囲む枠体をさらに備え、
前記枠体は、平面視で、前記外周部と少なくとも部分的に重複し、前記中央部と重複しない、請求項３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用裏面保護材及び太陽電池モジュール裏面保護材に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の太陽電池セルと、太陽電池セルの表面側を覆う透明な表面保護材と、太陽電池セルの裏面側を覆う裏面保護材（バックシート）と、表面保護材と裏面保護材との間に充填される封止材と、を備える太陽電池モジュールが広く利用されている。太陽電池モジュール用裏面保護材の中には、防水性を向上するために金属層を有するものがある。金属層を有する裏面保護材を用いる場合、太陽電池セルの電極構造又は太陽電池セル間を接続するインターコネクタ等の導電性部材が裏面保護材に接触すると、裏面保護材を介して短絡又は地絡が発生する可能性がある。

【0003】

このような問題を防止する技術として、特許文献１には、外周部を囲む枠体を備える太陽電池モジュールにおいて、裏面保護材の平面サイズを小さくすることで、枠体に裏面保護材の端面が当接しないようにする構成が開示されている。この構成によって、万一太陽電池セルの電極構造等が裏面保護材の金属層に接触したとしても、枠体との間が絶縁されていことで、短絡及び地絡が生じない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１３８８９２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に記載の構成では、枠体が裏面保護材の裏面側に延出するフランジ状の部分を有するため、このフランジ部が裏面保護材に強く当接すると、裏面保護材の金属箔と枠体とが電気的に接触しまうおそれがある。裏面保護材を枠体のフランジ部よりもさらに内側に後退させれば、電気的な接触は防止できるが、太陽電池モジュールの封止性や、機械的強度が不十分となるおそれが生じる。そこで、本発明は、裏面保護材を介した短絡及び地絡を防止できる太陽電池モジュール用裏面保護材及び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】

【0006】

本発明の一態様に係る裏面保護材は、絶縁層及び前記絶縁層の裏面に積層される金属層を備え、前記金属層は、中央部と、前記中央部を間隔を空けて取り囲む外周部と、を有する。

【0007】

本発明の前記態様に係る裏面保護材において、前記金属層の前記外周部の外寸は前記絶縁層の外寸と等しくてもよい。

【0008】

本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、上述の裏面保護材と、前記裏面保護材の表側に、平面視で前記外周部と重複しないよう配置される複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルの表側を覆うよう配置される表面保護材と、前記裏面保護材と前記表面保護材との間に充填される封止材と、を備える。

【0009】

本発明の前記態様に係る太陽電池モジュールは、前記裏面保護材の外周を取り囲む枠体をさらに備え、前記枠体は、平面視で、前記外周部と少なくとも部分的に重複し、前記中央部と重複しなくてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る裏面保護材及び太陽電池モジュールは、裏面保護材を介しが短絡及び地絡を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式断面図である。

【図2】図１の太陽電池モジュールの模式裏面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付の図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、簡略化のために、部材の図示、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。

【0013】

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の模式断面図である。図２は、太陽電池モジュール１の模式裏面図である。

【0014】

太陽電池モジュール１は、裏面保護材１０と、裏面保護材１０の表側に配置される複数の太陽電池セル２０と、複数の太陽電池セル２０の表側を覆うよう配置される表面保護材３０と、裏面保護材１０と表面保護材３０との間に充填される封止材４０と、裏面保護材１０の外周を取り囲む枠体５０と、を備える。

【0015】

裏面保護材１０は、それ自体が本発明に係る太陽電池モジュール用裏面保護材の一実施形態である。裏面保護材１０は、絶縁層１１と、絶縁層１１の表面に積層される金属層１２と、金属層１２の表面に積層される保護層１３と、を備える構成とすることができる。

【0016】

絶縁層１１、金属層１２の外周部１２２及び保護層１３の外寸は互いに等しいことが好ましい。つまり、絶縁層１１、金属層１２及び保護層１３の端面が連続することが好ましい。特に、裏面保護材１０の外縁部に金属層１２の外周部１２２が存在することにより、枠体５０が裏面保護材１０に圧接される場合に裏面保護材１０の破断を防止できる。

【0017】

絶縁層１１は、主に金属層１２と太陽電池セル２０との絶縁性を担保する層である。絶縁層１１は、板状又はシート状の材料から形成することができる。具体的には、絶縁層１１は、例えば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から形成することができる。絶縁層１１の厚みとしては、例えば２０μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。

【0018】

金属層１２は、主に防水性を担保する層である。これにより、太陽電池セル２０の水分による劣化を防止できる。また、金属層１２は、太陽電池セル２０を透過又は太陽電池セル２０の間を通過した光を反射して太陽電池セル２０に戻すことで、光電変換効率を向上する機能を果たし得る。

【0019】

金属層１２は、中央部１２１と、中央部１２１を間隔を空けて取り囲む外周部１２２と、を有する。金属層１２の材質としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等を挙げることができ、特にアルミニウムが好適である。金属層１２の厚みとしては、例えば１μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

【0020】

中央部１２１と外周部１２２との間隔としては、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。中央部１２１と外周部１２２との間隔を前記下限以上とすることによって、中央部１２１と外周部１２２との絶縁を確実にすることができる。中央部１２１と外周部１２２との間隔を前記上限以下とすることによって、裏面保護材１０のバリア性の低下を抑制することができる。

【0021】

外周部１２２は、裏面保護材１０の枠体５０が取り付けられる部分の強度を向上する。外周部１２２の幅としては、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。外周部１２２の幅を必要最小限度とすることによって、短絡及び地絡を防止する効果を極大化することができる。

【0022】

保護層１３は、主に金属層１２を保護する層である。保護層１３は、板状又はシート状の材料から形成することができる。具体的には、保護層１３は、例えば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から形成することができる。保護層１３の厚みとしては、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

【0023】

保護層１３と絶縁層１１とは、金属層１２の中央部１２１と外周部１２２との隙間において一体に接続されていることが好ましい。これにより、金属層１２が中央部１２１と外周部１２２とに分断されていることによる裏面保護材１０の機械的強度及び防水性の低下を抑制できる。

【0024】

裏面保護材１０は、金属層１２の中央部１２１が存在する領域内に、複数の太陽電池セル２０の電力を出力するための配線２１を引き出すスリット又は開口１４を有してもよい。

【0025】

以上のような絶縁層１１、金属層１２及び保護層１３を備える裏面保護材１０は、例として、例えばトムソン刃による打ち抜き等で形成した金属層１２を絶縁層１１と保護層１３とによって挟み込んで熱圧着することにより形成することができる。また、裏面保護材１０は、絶縁層１１及び保護層１３の一方にパターン蒸着等によって金属層１２を積層してから、絶縁層１１及び保護層１３の他方を熱圧着することにより形成してもよい。

【0026】

複数の太陽電池セル２０は、平面視で金属層１２の外周部１２２と重複しないよう外周部１２２の内側に、好ましくは中央部１２１に内包されるよう配置される。複数の太陽電池セル２０は、それぞれ一定数の太陽電池セル２０を一列に並べて電気的に接続した複数のストリングを形成した状態で配設され得る。太陽電池セル２０は、表裏に電極が設けられた両面電極型太陽電池セルであってもよく、裏面に極性が異なる電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルであってもよい。太陽電池セル２０同士は、導電性を有するインターコネクタ２２によって接続され得る。

【0027】

表面保護材３０は、封止材４０を介して太陽電池セル２０の表面を覆うことにより、太陽電池セル２０を保護する。表面保護材３０は、板状又はシート状の材料から形成することができ、透光性及び対候性に優れることが好ましい。具体的には、表面保護材３０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３０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。

【0028】

封止材４０は、太陽電池セル２０を封止して保護するもので、主に太陽電池セル２０に水分が接触することを防止する。このため、封止材４０は、太陽電池セル２０の受光側の面と表面保護材３０との間、太陽電池セル２０の裏側の面と裏面保護材１０との間に介在する。

【0029】

封止材４０は、太陽電池セル２０と裏面保護材１０及び表面保護材３０とを接着すると共に、太陽電池セル２０の周囲の隙間をなくすことで、太陽電池セル２０を保護する。このため、封止材４０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、又は、シリコーン樹脂等の透光性を有する熱可塑性樹脂が好適に用いられる。

【0030】

封止材４０は、２枚の熱可塑性樹脂製シートから形成することができる。具体的には、裏面保護材１０、封止材４０の裏側部分を形成する第１のシート、複数の太陽電池セル２０（複数のストリング）、封止材４０の表側部分を形成する第２のシート及び表面保護材３０をこの順番に積層し、この積層体を熱プレスすることによって第１のシートと第２のシートとを溶融一体化させることで、裏面保護材１０、太陽電池セル２０及び表面保護材３０を接着する封止材４０を形成することができる。

【0031】

枠体５０は、太陽電池モジュール１の強度を向上する補強材であると共に、太陽電池モジュール１を例えば建築物、車両等に設置するための構造材となる。枠体５０は、裏面保護材１０の外側を囲む外枠部５１と、外枠部５１から裏面保護材１０の裏面側に延びるフランジ部５２と、を有する構造とすることができる。

【0032】

外枠部５１は、枠体５０を裏面保護材１０に対して平面方向に位置決めする。フランジ部５２は、枠体５０を裏面保護材１０に対して法線方向に位置決めする。フランジ部５２は、平面視で、裏面保護材１０に対して堅固に固定するために金属層１２の外周部１２２と少なくとも部分的に重複し、且つ中央部１２１を介して太陽電池セル２０と電気的に接続されないために中央部１２１とは重複しないことが好ましい。

【0033】

以上の構成を有する太陽電池モジュール１は、裏面保護材１０が互いに分離された中央部１２１と外周部１２２とを有する金属層１２を備えるため、何らかの原因で太陽電池セル２０等が中央部１２１に接触したとしても、枠体５０を介してグランド等に接続され得る外周部１２２と太陽電池セル２０との絶縁が保たれる。このため、太陽電池モジュール１は、短絡及び地絡が生じにくい。

【0034】

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、種々の変更及び変形が可能である。

【0035】

例として、本発明に係る裏面保護材において、保護層は省略可能である。また、本発明に係る裏面保護材は、上述した実施形態の構成要素以外の構成要素を備えてもよい。例として、本発明に係る裏面保護材は、強度を向上するための補強材等をさらに備えてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ 太陽電池モジュール
１０ 裏面保護材
１１ 絶縁層
１２ 金属層
１３ 保護層
１４ スリット又は開口
２０ 太陽電池セル
２１ 配線
２２ インターコネクタ
３０ 表面保護材
４０ 封止材
５０ 枠体
５１ 外枠部
５２ フランジ部
１２１ 中央部
１２２ 外周部

【図1】

【図2】