特表 2025-500859 バックコンタクト型の太陽電池を用いた太陽光パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-15

(54)【発明の名称】バックコンタクト型の太陽電池を用いた太陽光パネル

(51)【国際特許分類】

   H10F 19/90 20250101AFI20250107BHJP

   H10F 19/80 20250101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 570

H01L31/04 560

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535517

(86)(22)【出願日】2022-12-14

(85)【翻訳文提出日】2024-08-13

(86)【国際出願番号】 EP2022085856

(87)【国際公開番号】W WO2023111020

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】2030125

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523310789

【氏名又は名称】ライトイヤー・レイヤー・イーペーセーオー・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヘンドリク・ニコラス・スリンゲルランド

【テーマコード（参考）】

5F251

【Ｆターム（参考）】

5F251AA01

5F251BA05

5F251DA10

5F251EA17

5F251FA30

5F251JA03

5F251JA04

5F251JA05

(57)【要約】

透明プレート、前記透明プレートに付着するバックコンタクト型の太陽電池、前記太陽電池に電気的及び機械的に接続され、前記太陽電池に面するメタライゼーションパターンを備えるバックコンタクトフォイル（３０２）、および前記バックコンタクトフォイルに取り付けられる積層体（２０２）を備えるソーラーパネルであって、前記バックコンタクトフォイルは、１つ以上のフラップ（１０４，３０４）を示し、前記フラップの端部は、前記積層体からよりも、前記透明プレートから、より離れていることを特徴とする、ソーラーパネル。バックコンタクトフォイルは、封止材内に埋め込まれる。フラップをバックコンタクトフォイルに加えることによって、フラップの端部が封止材の外に延在させることを可能にする。これは、例えば、フラップの端部に電気的に接触させるためのコネクタの使用が可能となる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明プレート、
前記透明プレートに付着するバックコンタクト型の太陽電池、
前記太陽電池に電気的及び機械的に接続され、前記太陽電池に面するメタライゼーションパターンを備えるバックコンタクトフォイル（１０２，３０２）、および
前記バックコンタクトフォイルに取り付けられる積層体（２０２）を備えるソーラーパネルであって、
前記バックコンタクトフォイルは、１つ以上のフラップ（１０４，３０４）を示し、前記フラップの端部は、前記積層体からよりも、前記透明プレートから、より離れていることを特徴とする、ソーラーパネル。

【請求項2】

前記ソーラーパネルは、少なくとも局所的に２つの方向に湾曲している、請求項１に記載のソーラーパネル。

【請求項3】

前記透明プレートは、ガラスプレートまたはポリカーボネートプレートである、請求項１または２に記載のソーラーパネル。

【請求項4】

前記積層体（２０２）は、１つ以上のガラス繊維層及び１つ以上の炭素繊維層の両方又はいずれか一方を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項5】

前記フラップ（１０４，３０４）上にコネクタがクランプされている、請求項１から４のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項6】

前記フラップ（１０４，３０４）のメタライゼーションがコネクタと接触するために使用される、請求項１から５のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項7】

前記フラップ（１０４，３０４）のメタライゼーションが、前記コネクタとの取り外し可能な接続をするために使用される、請求項６に記載のソーラーパネル。

【請求項8】

前記フラップ（１０４，３０４）は、前記積層体を越えて折られる、請求項１から７のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項9】

ワイヤまたはバスバーが、前記フラップ（１０４，３０４）のメタライゼーションにはんだ付けされる、請求項１から８のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項10】

前記積層体（２０２）は、繊維が前記バックコンタクトフォイル（１０２，３０２）を傷つけることを回避するための凹部（２０４）を示す、請求項１から９のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項11】

前記フラップ（１０４，３０４）のそれぞれは、折り線（１０６）で折られ、前記積層体は、凹部（２０４）を備え、前記凹部の位置において、前記積層体の周縁部は、前記各折り線（１０６）から距離を置いた位置にある、請求項８に記載のソーラーパネル。

【請求項12】

前記積層体（２０２）は、凹部（２０４）を示す、請求項１から９のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項13】

封止材の層が、前記太陽電池を前記透明プレートに付着させる、請求項１から１２のいずれか一項に記載のソーラーパネル。

【請求項14】

前記封止材は、ＥＶＡである、請求項１３に記載のソーラーパネル。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか一項に記載のソーラーパネルを備える、車両。

【請求項16】

前記車両のボンネット、ルーフ、及びトランクのうちの少なくとも１つの少なくとも一部が前記ソーラーパネルである、請求項１５に記載の車両。

【請求項17】

請求項１から１４のいずれか一項に記載のソーラーパネルを備えるヨットまたはボート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、透明パネルと、透明パネルに付着するバックコンタクト型の太陽電池と、太陽電池に電気的および機械的に接続され、太陽電池に面するメタライゼーションパターンを備えるバックコンタクトフォイルと、バックコンタクトフォイルに取り付けられる積層体と、を備える太陽光パネルに関する。

【0002】

本願発明は、さらに、そのようなパネルを備える車両、ヨット又ボートに関する。

【背景技術】

【0003】

太陽エネルギーは、一般的にシリコン太陽電池のような太陽電池によって生成される。以前の技術では、両面に金属電極を用いている一方で、現代の太陽電池、いわゆるバックコネクテッド型電池は、一面にだけ電極を示している。これらの電池の受光面には、現在金属トレース（ｍｅｔａｌ ｔｒａｃｅ）は完全になくなり、したがって、感光性シリコンの表面が増加した。

【0004】

これらのバックコネクテッド型電池は、一般に銅層であるパターン化されたメタライゼーション層で一面が覆われたポリマーフィルム（一般にＰＥＴ）であるバックコンタクトフォイルを用いて相互接続（直列化、並列化）され得る。したがって、バックコンタクトフォイルは、フレキシブルプリント基板に似ている。バックコンタクト型電池との電気的接触は、一般に高温で硬化する導電性接着剤またはペーストによって行われる。

【0005】

ソーラーパネルは、ガラスプレートと金属取付構造との間に太陽電池として設置される静的で、平らなソーラーパネルとして使用されるだけでなく、Ａｔｌａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（へルモント、オランダ）によって販売されるＬｉｇｈｔｙｅａｒ Ｏｎｅのような、例えば、ソーラーカーのルーフやボンネットとしても使用される。好ましくは、１キロメートル当たりの使用電力を下げるために、このような自動車は軽量であるべきであり、太陽電池による発電量を最適化するために、ソーラーパネルの面積をできるだけ大きくすべきである。そのため、完全なボンネット、ルーフ及びトランクの使用が必要不可欠である。一般に、ボンネット（ルーフ及びトランクも同様）は、少なくとも局所的に２つの方向に湾曲したガラスプレートを備え、例えば、国際公開第２０２０／０６４４７４号に記載されているような太陽電池の形態の太陽光発電装置が封入されている。ポリカーボネートプレートの使用もよく知られていることにも留意されたい。

【0006】

さらなる強度のために、積層体、好ましくは蘭国特許出願公開第２０２６９７２号明細書に記載されているような複合積層体が、透明パネルとは反対側を支持するために使用される。他の需要は、車両が安全で、十分に頑丈であることである。特に、車両のボンネットは、歩行者との衝撃に耐えるものでなければならない。複合積層体は、パネルを強化し、ガラスはＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）などの封止材を介して積層体に付着されているため、ガラスが破壊しても、すべての破片は、共に留まり（積層体に結合し）、したがって、例えば歩行者への被害を軽減することができる。

【0007】

先に述べたすべての要素は、ＥＶＡなどの封止材で互いに結合される。結合は、例えば１２０℃～１４０℃の高温で封止材を架橋することによって行われる。この温度では、導電性接着剤も太陽電池とバックコンタクトフォイルとの間に結合を形成する。すべての結合は、１回のセッションで行われることもあれば、複数回のセッションで行われ得ることもあることに留意されたい。

【0008】

ソーラーパネルと接触させるために、現在のワイヤは、バックコンタクトフォイルの銅層にはんだ付けされている。銅層へのはんだ付けは、ＰＥＴの溶融、ひいてはバックコンタクトフォイルの損傷の危険をもたらす。他のタイプの接続、例えば接着が好ましい。しかしながら、これは、応力によって接続部に亀裂をもたらすという欠点を有する。また、コネクタは封止材の中に埋め込まれることになるため、コネクタはほとんど使用できない。さらに、そのようなコネクタは、封止材に望ましくない高低差を生じさせる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本願発明は、これらの欠点を回避し、または、少なくとも軽減させることを意図している。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そのためにも、本願発明におけるパネルは、バックコンタクトフォイルが、１つまたは複数のフラップを示し、フラップの端部が積層体からよりも、透明プレートから、より離れていることを特徴とする。

【0011】

フラップの端部が、透明プレートから離れ、封止材の外に突き出ることによって、ポイント溶接、レーザー溶接、はんだ付け、またはコネクタを用いた接続が、太陽光プレートを封止（硬化）後に用いられる。

【0012】

一実施形態では、パネルは、少なくとも２つの方向に局所的に湾曲している。

【0013】

ソーラーパネルは、ガラスプレートと金属取付構造との間に太陽電池として設置される静的で、平らなソーラーパネルとして使用されるだけでなく、Ａｔｌａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（へルモント、オランダ）によって販売されるＬｉｇｈｔｙｅａｒ Ｏｎｅのような、例えば、ソーラーカーのルーフやボンネットとしても使用される。また、建材一体型太陽光発電システム（ＢＩＰＳ）でも、湾曲したパネルが用いられる。

【0014】

別の実施形態では、透明プレートは、ガラスプレートまたはポリカーボネートプレートである。

【0015】

透明プレート（赤外線及び可視光線に対して透明）は、好ましくは、ガラス、または安価なソリューションとしてはＰＣ（ポリカーボネート）から作られる。プレートが赤外線に対しても透明でなければならない理由は、例えばシリコン太陽電池のような高効率太陽電池が、一部の電力を赤外線スペクトルの光子から得ているからである。

【0016】

さらに別の実施形態では、積層体は、１つ以上のガラス繊維層及び１つ以上の炭素繊維層の両方又はいずれか一方を含む。

【0017】

１つ以上のガラス繊維層及び／又は１つ以上の炭素繊維層を含む積層体を用いると、ガラスに近い熱膨張係数を有する積層体を作ることができ、したがって、応力の蓄積を回避することができる。これは、蘭国特許出願公開第２０２６９７２号明細書に記載されている。

【0018】

別の実施形態では、フラップにコネクタがクランプされている。

【0019】

フラップ上にコネクタをクランプすることによって、バックコンタクトフォイルの銅とコネクタのワイヤ端部との間に確かな接続をさせることができる。

【0020】

さらなる実施形態では、フラップのメタライゼーションが、コネクタとの取り外し可能な接続をするために使用される。

【0021】

その接続は、固定接続でもよく、取り外し可能な接続であってもよい。これは例えば、屋根瓦のような交換可能な建材一体型太陽光発電システム（ＢＩＰＳ）に特に役に立つ。

【0022】

別の実施形態では、フラップは積層体を越えて折られる。

【0023】

本実施形態では、メタライゼーションは、透明プレートから最も離れているため、視認できるようになる。バックコンタクトフォイルを使用する場合、ＰＥＴの使用のときは難しいが、より柔軟なフォイルが使用を使用すれば、より簡単にはんだ付けすることを可能にする。

【0024】

ＰＥＴはかなり堅いので、ＰＥＴを形成（変形）させるには局所的な加熱が必要となり得る。しかしながら、より柔軟な他の材料を用いれば、場合によっては局所的な加熱なしで同様に使用可能であり得る。

【0025】

さらに別の実施形態では、ワイヤまたはバスバーがフラップのメタライゼーションにはんだ付けされる。

【0026】

ここで、バックコンタクトフォイルのメタライゼーション（銅）にはんだを使用して、取り外し不可能な接続が行われる。その接続は、その後の封止材を硬化させる前に、はんだ付けされ得る。

【0027】

さらに他の実施形態では、積層体は凹部を示す。これらの凹部は、繊維がバックコンタクトフォイルを傷つけることを回避することができる。様々な本実施形態では、積層体は、繊維がバックコンタクトフォイルを傷つけることを回避するために、凹部を示す。

【0028】

もし積層体がガラス繊維または炭素繊維含む場合、積層体の端部において延在するとき、繊維はバックコンタクトフォイルを傷つけ得る。炭素繊維には、導電性があり、ショートを引き起こし得るので、炭素繊維に関係するときに特に有害である。凹部を有する積層体を製造することによって、バックコンタクトフォイルが曲がる位置から例えば１センチメートルの距離を積層体の周縁部と離し、損傷ひいてはショートの可能性が大幅に軽減される。そこで、任意に本実施形態では、凹部の位置において、積層体の周縁部は、バックコンタクトフォイルが曲がる位置、すなわちフラップが折られる折り線から距離を置いた位置にある。

【0029】

さらに別の実施形態では、封止材の層が、太陽電池を透明プレートに付着させる。

【0030】

一般に硬化エラストマーポリマーである封止材は、太陽電池を透明プレートに付着させる。

【0031】

さらなる実施形態では、封止材は、ＥＶＡである。

【0032】

ＥＶＡ（エチレンと酢酸ビニルの共重合体）は、透明で、耐紫外線性があり、封止材に適していることでよく知られている。硬化温度は１２０℃から１４０℃である。

【0033】

一態様では、車両が、前述したうちのいずれかのソーラーパネルを備える。

【0034】

ソーラーパネルは、推進力の一部が太陽電池によって生成される、いわゆるソーラーカーに使用することができ、もしくはオーディオ、エアコンなどの補助機能に必要なエネルギーの少なくとも一部をソーラーパネルが生成する車両に使用することができる。

【0035】

別の実施形態では、パネルは、車両のボンネット、ルーフ、及びトランクのうちの少なくとも１つの少なくとも一部である。

【0036】

ルーフ、トランク及びボンネットは、最も効率よく太陽エネルギーを生成できる場所である。しかしながら、サイドパネルを使用することもよく知られている。

【0037】

別の態様では、ヨットまたはボートが、前述したうちのいずれかのソーラーパネルを備える。

【0038】

ここで、本発明は、同一の参照符号が対応する特徴を示す図を用いて説明される。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】図１は、本願発明におけるバックコンタクトフォイルの底面図を模式的に示している。

【図2】図２は、本願発明におけるバックコンタクトフォイルと積層体との挟み込みを模式的に示している。

【図3】図３は、ソーラーパネルの断面図を模式的に示している。

【図4】図４は、本願発明におけるバックコンタクトフォイルの別の形態を模式的に示している。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１は、本願発明におけるバックコンタクトフォイル１０２の底面図、すなわち透明プレートから最も離れている面の図を模式的に示している。

【0041】

バックコンタクトフォイル（もしくはｂａｃｋ－ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｉｌ：ＢＣＦ）１０２は、概ね四角形で、上部にパターン化された導電層、一般に５０～１００μｍの厚さの銅層を有する、例えばＰＥＴのような基材フィルムである。フォイルは、折り線１０６に沿って（透明プレートから遠ざかる方へ）下向きに折られ得るフラップ１０４を示す。フラップは、１つの銅製トラック（ｔｒａｃｋ）を備え、または、複数のトラックを備えてもよい。

【0042】

ポリイミドやポリエステルフィルムなど、ＰＥＴ以外の基材を使用することもできることに留意されたい。導電層には通常銅が使用されるが、アルミニウム、ニッケル、金、銀などの（合金の）使用も知られている。

【0043】

図２は、本願発明におけるバックコンタクトフォイル１０２と積層体２０２との挟み込みを模式的に示している。

【0044】

図２は、底面からの図を示しているが、積層体２０２は、ＢＣＦ１０２上に配置されている。フラップ１０４は、下向き（読者に向かって）に折られている。積層体２０２は、ＢＣＦと積層体との間の距離を局所的に増加させ、それによって、積層体の繊維（ガラス繊維又は炭素繊維）のいずれかがＢＣＦのフラップに孔をあけるのを回避するための凹部２０４を示す。特に、炭素繊維は導電性があり、ひいてはショートを引き起こす可能性があるため、他の問題を引き起こし得る。

【0045】

図３は、透明プレート４０１、透明プレート４０１に付着するバックコンタクト型の太陽電池３０１、太陽電池３０１に電気的及び機械的に接続され、太陽電池３０１に面するメタライゼーションパターンを備えるバックコンタクトフォイル１０２、及びバックコンタクトフォイル１０２に取り付けられる積層体２０２を有するソーラーパネル１００の断面を示す。バックコンタクトフォイル１０２は、フラップ１０４を示し、フラップ１０４の端部が積層体２０２からよりも、透明プレート４０１から、より離されている。

【0046】

本実施形態では、フラップ１０４は、折り線１０６に沿って、透明プレート４０１から遠ざかる方へ折られる。折り線１０６は、鋭い折り目として示されている。実際には、より漸進的に折られてもよい。積層体２０２は、ＢＣＦ１０２と積層体２０２との間の距離を局所的に、少なくともフラップ１０４の折り線１０６の位置において増加させ、それによって積層体の繊維（ガラス繊維又は炭素繊維）のいずれかがＢＣＦ１０２のフラップ１０４に孔をあけるのを回避するための凹部２０４を示す。したがって、凹部２０４の位置では、図２にも示されるように、積層体２０２の周縁部は、それぞれの折り線１０６から距離を置いた位置にある。

【0047】

凹部２０４は、積層体２０２の製造中に積層体２０２に形成されてもよく、または例えば、積層体２０２に凹部２０４を切り込むことによって製造後に形成されてもよい。

【0048】

図３のソーラーパネル１００は平らであるが、代替の実施形態では、ソーラーパネル１００は、１つ以上の方向に湾曲していてもよい。

【0049】

図４は、本願発明におけるバックコンタクトフォイルの代替の形態を模式的に示している。

【0050】

ここで、フラップ３０４は、ＢＣＦ３０２から延在していないが、ＢＣＦの側部に平行に配置されている。その結果として、フラップは、それほど鋭く折る必要がなく、例えばＰＥＴの剛性はそれほど重要ではない。わずかな曲げが、線３０６から始まり、フラップ３０４の端部まで延びる。フラップの端部は、多かれ少なかれＢＣＦ３０２及び積層体（この図には図示されていない）に平行であることが好ましく、コネクタはその上にクランプされ得る。

【0051】

図１，２，３及び４において、フラップはＢＣＦの２つの対する側部に形成されているが、フラップは、４つの側部のうち、１つ，２つ又は３つの側部に形成されてもよく、互いに向かい合う必要はないことに留意されたい。

【0052】

ＢＣＦは、一面がメタライゼーションされる（通常はこの場合である）だけでなく、両面のメタライゼーションも知られている。これは、両面メタライゼーション用のコネクタの使用を可能にする。

【0053】

ＢＣＦの外周にフラップを位置させることが最も便利であるが、ＢＣＦの中央に位置するフラップでさえも考えられ得る。ただし、これは積層体に切込みが入ることとなる。

【0054】

ソーラーパネルの異なる要素は、ＥＶＡのような封止材の硬化層によって封入される。透明プレートは、ガラス、ポリカーボネート、被覆ポリカーボネート、プレキシガラス（登録商標）、アクリルなどの（平らな又は湾曲した）プレートであってもよい。

【0055】

太陽電池の電極とＢＣＦとの間の電気的接触は、例えば、（硬化性の）導電性接着剤または、はんだ付けによって行われるが、レーザー溶接が使用されることも知られている。

【0056】

フラップと、ワイヤ及びバスバーの両方又はいずれか一方との間の電気的接触は、一般に、（硬化性の）導電性接着剤、はんだ付け又はコネクタによって行われるが、スポット溶接、レーザー溶接及びその他の技術によっても行われてもよい。

【0057】

多くのタイプの太陽電池が知られており、ほとんどはシリコン（単結晶及び多結晶）をベースとしているが、ガリウム、テルル化カドミウム、銅インジウム－ジセレニド、ペロブスカイト、多接合型等で構成されるＰＶ電池もまた知られており、その他多くのものも続くと期待されている。

【符号の説明】

【0058】

バックコンタクトフォイル（ＢＣＦ） １０２，３０２
フラップ １０４，３０４
折り線 １０６
積層体 ２０２
ソーラーパネル １００
透明プレート ４０１
バックコンタクト型の太陽電池 ３０１
凹部 ２０４
線 ３０６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】