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JP6172461B2 - 太陽電池モジュール及び太陽電池 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池に関する。
従来、特許文献1に記載されているような、配線材により電気的に接続された裏面接合型の太陽電池を備える太陽電池モジュールが知られている。裏面接合型の太陽電池では、受光面に電極を設ける必要が必ずしもない。従って、裏面接合型の太陽電池を備える太陽電池モジュールでは、改善された出力特性を実現し得る。
特開2009−266848号公報
近年、太陽電池モジュールの出力特性をさらに改善したいという要望がある。
本発明は、改善された出力特性を有する太陽電池モジュールを提供することを主な目的とする。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、配線材とを備えている。太陽電池は、一主面に第1及び第2の電極を有する。配線材は、太陽電池に電気的に接続されている。第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有する。第1の電極のフィンガー部は、第1のフィンガー部本体と、第1の幅広部と、第1の幅狭部とを含む。第1の幅広部は、第1のフィンガー部本体よりも幅広である。第1の幅広部は、配線材に電気的に接続されている。第1の幅狭部は、第1のフィンガー部本体よりも幅狭である。第2の電極のフィンガー部は、第2のフィンガー部本体と、第2の幅広部と、第2の幅狭部とを含む。第2の幅広部は、第2のフィンガー部本体よりも幅広である。第2の幅広部は、配線材に電気的に接続されている。第2の幅狭部は、第2のフィンガー部本体よりも幅狭である。第1の幅広部と第2の幅狭部とが他の方向において重なるように配されている。第2の幅広部と第1の幅狭部とが他の方向において重なるように配されている。
本発明に係る太陽電池は、一主面に第1及び第2の電極を有する。第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有する。第1の電極のフィンガー部は、第1のフィンガー部本体と、第1の幅広部と、第1の幅狭部とを含む。第1の幅広部は、第1のフィンガー部本体よりも幅広である。第1の幅広部は、配線材に電気的に接続されている。第1の幅狭部は、第1のフィンガー部本体よりも幅狭である。第2の電極のフィンガー部は、第2のフィンガー部本体と、第2の幅広部と、第2の幅狭部とを含む。第2の幅広部は、第2のフィンガー部本体よりも幅広である。第2の幅広部は、配線材に電気的に接続されている。第2の幅狭部は、第2のフィンガー部本体よりも幅狭である。第1の幅広部と第2の幅狭部とが他の方向において重なるように配されている。第2の幅広部と第1の幅狭部とが他の方向において重なるように配されている。
本発明によれば、改善された出力特性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
図1は、第1の実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図2は、第1の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図3は、第1の実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図4は、第2の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図5は、第2の実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図6は、第3の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図7は、第3の実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図8は、第4の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。 図9は、第4の実施形態における太陽電池ストリングの略図的裏面図である。 図10は、第5の実施形態における太陽電池の略図的裏面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
(第1の実施形態)
図1に示されるように、太陽電池モジュール1は、太陽電池ストリング10を備えている。太陽電池ストリング10は、受光面側に位置する第1の保護部材11と、裏面側に位置する第2の保護部材12との間に配されている。第1の保護部材11と第2の保護部材12との間には、充填材層13が設けられている。太陽電池ストリング10は、充填材層13によって封止されている。
第1の保護部材11は、例えば、ガラス基板、樹脂基板等の透光性を有する部材により構成することができる。第2の保護部材12は、例えば、樹脂シート、金属箔を介在させた樹脂シート、ガラス基板、樹脂基板等により構成することができる。充填材層13は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレン(PE)、ポリウレタン(PU)などの樹脂により構成することができる。
太陽電池ストリング10は、x方向(第1の方向)に沿って配された複数の太陽電池20を備えている。複数の太陽電池20は、配線材30によって電気的に接続されている。
太陽電池20は、第1及び第2の主面20a、20bを有する。太陽電池20は、第1の主面20aにおいて受光する。このため、第1の主面20aを受光面といい、第2の主面20bを裏面ということがある。太陽電池20は、受光面を構成している第1の主面20aにおいて受光したときにのみ発電するものであってもよいし、第1及び第2の主面20a、20bのいずれにおいて受光したときにも発電する両面受光型の太陽電池であってもよい。
なお、太陽電池20の種類は、特に限定されない。太陽電池20は、例えば、結晶性シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池により構成することができる。
図2に太陽電池20の略図的裏面図を示す。図2に示すように、太陽電池20は、第2の主面20b側に第1及び第2の電極21,22を有する。具体的には、太陽電池20は、光電変換部23と、光電変換部23の裏面側の主面の上に第1及び第2の電極21,22とを有する。第1及び第2の電極21,22のうちの一方が、電子を収集する電極であり、他方が正孔を収集する電極である。
第1及び第2の電極21,22のそれぞれは、くし歯状に設けられている。第1の電極21と第2の電極22とは、互いに間挿し合っている。具体的には、第1及び第2の電極21,22のそれぞれは、複数のフィンガー部21a、22aを有する。複数のフィンガー部21a、22aのそれぞれは、一の方向(x方向)に沿って延びている。複数のフィンガー部21a、22aは、一の方向(x方向)に対して垂直な他の方向(y方向)に沿って、相互に間隔をおいて交互に配列されている。
複数のフィンガー部21aは、バスバー部21bに電気的に接続されている。バスバー部21bは、複数のフィンガー部21aのx方向における一方側(x1側)に配されている。バスバー部21bは、太陽電池20のx方向におけるx1側端部において、y方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
同様に、複数のフィンガー部22aは、バスバー部22bに電気的に接続されている。バスバー部22bは、複数のフィンガー部22aのx方向における他方側(x2側)に配されている。バスバー部22bは、太陽電池20のx方向におけるx2側端部において、y方向の一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。
図3に示されるように、x方向において隣り合う太陽電池20の一方の太陽電池20の第1の電極21と、他方の太陽電池20の第2の電極22とが配線材30によって電気的に接続されている。詳細には、配線材30は、配線31を有する。配線31は、一の方向(x方向)に沿って延びる第1の線状部31aと、第1の線状部31aに電気的に接続されており、一の方向(x方向)に沿って延びる第2の線状部31bとを有する。第1の線状部31aが、x方向において隣り合う太陽電池20のx2側の太陽電池20の第1の電極21のフィンガー部21aに電気的に接続されている。第2の線状部31bが、x方向において隣り合う太陽電池20のx1側の太陽電池20の第2の電極22のフィンガー部22aに電気的に接続されている。
なお、配線材30と太陽電池20とは、図示しない接着層により接着されている。接着層は、例えば、半田、樹脂接着剤の硬化物、導電材を含む樹脂接着剤の硬化物により構成することができる。
複数のフィンガー部21aの少なくともひとつは、フィンガー部本体21a1と、配線31の第1の線状部31aが電気的に接続されている幅広部21a2と、幅狭部21a3とを含む。複数のフィンガー部21aのすべてがフィンガー部本体21a1、幅広部21a2及び幅狭部21a3を含んでいてもよいし、複数のフィンガー部21aには、フィンガー部本体21a1、幅広部21a2及び幅狭部21a3のすべてを含まないものが存在していてもよい。例えば、複数のフィンガー部21aには、フィンガー部本体21a1のみにより構成されているものが含まれていてもよい。
フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅は、実質的に一定である。幅広部21a2のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅よりも広い。幅広部21a2のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅の1.2倍〜1.8倍であることが好ましく、1.5倍〜1.75倍であることがより好ましい。
幅狭部21a3のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅よりも狭い。幅狭部21a3のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅の0.2倍〜0.8倍であることが好ましく、0.25倍〜0.5倍であることがより好ましい。
同様に、複数のフィンガー部22aの少なくともひとつは、フィンガー部本体22a1と、配線31の第2の線状部31bが電気的に接続されている幅広部22a2と、幅狭部22a3とを含む。複数のフィンガー部22aのすべてがフィンガー部本体22a1、幅広部22a2及び幅狭部22a3を含んでいてもよいし、複数のフィンガー部22aには、フィンガー部本体22a1、幅広部22a2及び幅狭部22a3のすべてを含まないものが存在していてもよい。例えば、複数のフィンガー部22aには、フィンガー部本体22a1のみにより構成されているものが含まれていてもよい。
フィンガー部本体22a1のy方向に沿った幅は、実質的に一定である。幅広部22a2のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体22a1のy方向に沿った幅よりも広い。幅広部22a2のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体22a1のy方向に沿った幅の1.2倍〜1.8倍であることが好ましく、1.5倍〜1.75倍であることがより好ましい。
幅狭部22a3のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体22a1のy方向に沿った幅よりも狭い。幅狭部22a3のy方向に沿った幅は、フィンガー部本体22a1のy方向に沿った幅の0.2倍〜0.8倍であることが好ましく、0.25倍〜0.5倍であることがより好ましい。
フィンガー部本体21a1のy方向に沿った幅及びフィンガー部22a1のy方向に沿った幅の合計と、幅広部21a2のy方向に沿った幅及び幅狭部22a3のy方向に沿った幅の合計と、幅狭部21a3のy方向に沿った幅及び幅広部22a2のy方向に沿った幅の合計とが、実質的に等しいことが好ましい。
幅広部21a2と幅狭部22a3とが他の方向(y方向)において重なるように配されている。また、幅狭部21a3と幅広部22a2とが他の方向(y方向)において重なるように配されている。具体的には、幅広部21a2がフィンガー部21aのx1側の先端に設けられている。即ち、幅広部21a2は、フィンガー部21aのバスバー部21bに対する接続部に設けられている。幅狭部22a3は、フィンガー部22aのx1側の先端に設けられている。幅広部22a2がフィンガー部22aのx2側の先端に設けられている。即ち、幅広部22a2は、フィンガー部22aのバスバー部22bに対する接続部に設けられている。幅狭部21a3は、フィンガー部21aのx2側の先端に設けられている。
ところで、太陽電池モジュール1では、太陽電池20に光が照射されると、光電変換部23において正孔や電子などのキャリアが生成する。そのキャリアが第1または第2の電極21,22により収集され、太陽電池モジュール1から電力として取り出される。このため、太陽電池モジュール1の出力特性を改善するためには、キャリアの再結合による消失を抑制することにより太陽電池20の光電変換効率を改善することが必要となる。
キャリアの再結合を抑制するためには、光電変換部23において生じたキャリアが第1または第2の電極21,22に収集するまでに光電変換部23中を移動しなければならない距離を短くする必要がある。このため、フィンガー部21a、22aを細くすることが好ましい。しかしながら、フィンガー部を細くすると、配線とフィンガー部とを接続することが困難となる。例えば配線が他導電型のフィンガー部と接触してしまうと、短絡が生じるため、光電変換効率が低くなってしまう。従って、フィンガー部を十分に細くすることは、実際上困難である。
それに対して、太陽電池モジュール1では、フィンガー部21a、22aに、フィンガー部本体21a1,22a1よりも太い幅広部21a2,22a2が設けられており、この幅広部21a2,22a2において配線材30と電気的に接続されている。このため、フィンガー部本体21a1,22a1を細くした場合であっても、フィンガー部21a、22aと配線31とを確実に電気的に接続することが容易である。また、幅広部21a2,22a2に対応して幅狭部21a3,22a3が設けられている。つまり、収集するキャリアの少ないフィンガー部21a,22aの先端部は、細くされ、幅狭部21a3,22a3とされる。これにより、隣り合うフィンガー部本体21a1,22a1の間の間隔を広くすることなく、面積当たりのフィンガー部21a,22aの本数を多くすることができる。従って、改善された出力特性を実現することができる。
フィンガー部本体21a1,22a1を細くしつつ、フィンガー部21a、22aと配線31との電気的接続を容易にする観点からは、幅広部21a2,22a2の幅は、フィンガー部本体21a1,22a1の幅の1.2倍以上であることが好ましく、1.5倍以上であることがより好ましい。但し、フィンガー部本体21a1,22a1の幅に対して、幅狭部21a3,22a3の幅が小さすぎると、十分にキャリアを収集できない場合がある。従って、幅広部21a2,22a2の幅は、フィンガー部本体21a1,22a1の幅の1.8倍以下であることが好ましく、1.75倍以下であることがより好ましい。
また、太陽電池モジュール1では、幅広部21a2,22a2が、電力が集中しやすい、フィンガー部21a、22aのバスバー部21b、22bとの接続部に設けられている。従って、電極21,22の電気抵抗に起因するキャリアの収集ロスを抑制することができる。その結果、さらに改善された出力特性を実現することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2及び第3の実施形態)
第1の実施形態では、y方向に沿ってフィンガー部21a、22aのひとつおきに幅広部21a2,22a2が設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図4〜図7に示されるように、実質的にすべてのフィンガー部21a、22aに幅広部21a2,22a2が設けられていてもよい。その場合、図4及び図5に示すように、幅広部21a2,22a2は、フィンガー部本体21a1,22a1からy方向の一方側にのみ膨出した形状を有していてもよい。また、図6及び図7に示すように、幅広部21a2,22a2は、フィンガー部本体21a1,22a1からy方向の両側に膨出した形状を有していてもよい。
(第4の実施形態)
第3の実施形態では、フィンガー部21aとフィンガー部22aとの両方に幅広部21a2,22a2及び幅狭部21a3,22a3が設けられている例について説明した。それに対して、第4の実施形態では、フィンガー部21aに幅広部21a2が設けられている一方、フィンガー部22aには、幅広部が設けられていない。フィンガー部22aに幅狭部22a3が設けられている一方、フィンガー部21aには幅狭部が設けられていない。幅広部21a2が設けられており、幅狭部が設けられていないフィンガー部21aが属する第1の電極21が少数キャリアを収集する電極である。幅狭部22a3が設けられており、幅広部が設けられていないフィンガー部22aが属する第2の電極22が多数キャリアを収集する電極である。このように、少数キャリアを収集する第1の電極21に幅広部21a2を設け、幅狭部を設けないようにすることにより、少数キャリアの再結合による消失を抑制することができる。その結果、改善された光電変換効率を実現することができる。
(第5の実施形態)
第1〜第3の実施形態では、第1及び第2の電極21,22がバスバー部21b、22bを有する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図10に示されるように、第1及び第2の電極21,22のそれぞれがフィンガー部21a、22aのみにより構成されていてもよい。
尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、幅広部及び幅狭部のそれぞれは、フィンガー部の先端部や基端部ではなく、途中部に設けられていてもよい。
配線材は、幅広部のみならずバスバー部にも直接電気的に接続されていてもよい。
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
1…太陽電池モジュール
20…太陽電池
21…第1の電極
22…第2の電極
21a、22a…フィンガー部
21a1、22a1…フィンガー部本体
21a2,22a2…幅広部
21a3、22a3…幅狭部
21b、22b…バスバー部
23…光電変換部
30…配線材

Claims (6)

  1. 一主面に第1及び第2の電極を有する太陽電池と、
    前記太陽電池に電気的に接続されている配線材と、
    を備え、
    前記第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、前記一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有し、
    前記第1の電極のフィンガー部は、
    第1のフィンガー部本体と、
    前記第1のフィンガー部本体の1.2倍〜1.8倍の幅を有し、前記配線材に電気的に接続されている第1の幅広部と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅狭である第1の幅狭部と、
    を含み、
    前記第2の電極のフィンガー部は、
    第2のフィンガー部本体と、
    前記第2のフィンガー部本体の1.2倍〜1.8倍の幅を有し、前記配線材に電気的に接続されている第2の幅広部と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅狭である第2の幅狭部と、
    を含み、
    前記第1の幅広部と前記第2の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていると共に、前記第2の幅広部と前記第1の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていて、
    前記第1のフィンガー部本体の幅及び前記第2のフィンガー部本体の幅の合計と、前記第1の幅広部の幅及び前記第2の幅狭部の幅の合計と、前記第1の幅狭部の幅及び前記第2の幅広部の幅の合計とが、実質的に等しい、太陽電池モジュール。
  2. 請求項1に記載の太陽電池モジュールであって、
    前記幅広部が前記第1の電極のフィンガー部の前記一の方向の一方側部分に配されており、前記幅狭部が他方側部分に配されている。
  3. 一主面に第1及び第2の電極を有する太陽電池と、
    前記太陽電池に電気的に接続されている配線材と、
    を備え、
    前記第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、前記一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有し、
    前記第1の電極は、前記フィンガー部の前記一の方向の一方側に配されたバスバー部を有し、
    前記第2の電極は、前記フィンガー部の前記一の方向の他方側に配されたバスバー部を有し、
    前記第1の電極のフィンガー部は、
    第1のフィンガー部本体と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅広であり、前記配線材に電気的に接続されている第1の幅広部と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅狭である第1の幅狭部と、
    を含み、
    前記第2の電極のフィンガー部は、
    第2のフィンガー部本体と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅広であり、前記配線材に電気的に接続されている第2の幅広部と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅狭である第2の幅狭部と、
    を含み、
    前記第1の幅広部と前記第2の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていると共に、前記第2の幅広部と前記第1の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていて、
    前記第1のフィンガー部本体の幅及び前記第2のフィンガー部本体の幅の合計と、前記第1の幅広部の幅及び前記第2の幅狭部の幅の合計と、前記第1の幅狭部の幅及び前記第2の幅広部の幅の合計とが、実質的に等しい、太陽電池モジュール
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
    前記第1及び第2の電極のそれぞれは、前記フィンガー部を複数有し、
    前記第1の電極の複数のフィンガー部の少なくともひとつが前記第1の幅広部と前記第1の幅狭部とを有し、
    前記第2の電極の複数のフィンガー部の少なくともひとつが前記第2の幅広部と前記第2の幅狭部とを有する。
  5. 一主面に第1及び第2の電極を備え、
    前記第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、前記一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有し、
    前記第1の電極のフィンガー部は、
    第1のフィンガー部本体と、
    前記第1のフィンガー部本体の1.2倍〜1.8倍の幅を有し、前記配線材に電気的に接続されている第1の幅広部と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅狭である第1の幅狭部と、
    を含み、
    前記第2の電極のフィンガー部は、
    第2のフィンガー部本体と、
    前記第2のフィンガー部本体の1.2倍〜1.8倍の幅を有し、前記配線材に電気的に接続されている第2の幅広部と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅狭である第2の幅狭部と、
    を含み、
    前記第1の幅広部と前記第2の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていると共に、前記第2の幅広部と前記第1の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていて、
    前記第1のフィンガー部本体の幅及び前記第2のフィンガー部本体の幅の合計と、前記第1の幅広部の幅及び前記第2の幅狭部の幅の合計と、前記第1の幅狭部の幅及び前記第2の幅広部の幅の合計とが、実質的に等しい、太陽電池。
  6. 一主面に第1及び第2の電極を備え、
    前記第1及び第2の電極は、一の方向に沿って延び、前記一の方向に対して垂直な他の方向に沿って交互に配列されたフィンガー部を有し、
    前記第1の電極は、前記フィンガー部の前記一の方向の一方側に配されたバスバー部を有し、
    前記第2の電極は、前記フィンガー部の前記一の方向の他方側に配されたバスバー部を有し、
    前記第1の電極のフィンガー部は、
    第1のフィンガー部本体と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅広であり、前記配線材に電気的に接続されている第1の幅広部と、
    前記第1のフィンガー部本体よりも幅狭である第1の幅狭部と、
    を含み、
    前記第2の電極のフィンガー部は、
    第2のフィンガー部本体と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅広であり、前記配線材に電気的に接続されている第2の幅広部と、
    前記第2のフィンガー部本体よりも幅狭である第2の幅狭部と、
    を含み、
    前記第1の幅広部と前記第2の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていると共に、前記第2の幅広部と前記第1の幅狭部とが前記他の方向に交互に並んで離間配置されていて、
    前記第1のフィンガー部本体の幅及び前記第2のフィンガー部本体の幅の合計と、前記第1の幅広部の幅及び前記第2の幅狭部の幅の合計と、前記第1の幅狭部の幅及び前記第2の幅広部の幅の合計とが、実質的に等しい、太陽電池。
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