JP5041264B2 - Solar cell element and solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池素子及びこの太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell element and a solar cell module using the solar cell element.
太陽光発電は、省エネルギーや環境への配慮から、一般家庭でも注目されており、太陽光発電設備を導入する際に補助もあることから、次第に個人住宅にも普及しつつある。個人住宅用の太陽光発電システムとしては、例えば、太陽電池モジュールを屋根に設置し、インバーターを介して既存の電力系統に系統連係して交流電源として利用するシステムがある。 Photovoltaic power generation is gaining attention in ordinary households due to energy conservation and environmental considerations, and is also becoming increasingly popular in private homes as it has assistance when introducing solar power generation facilities. As a solar power generation system for private houses, for example, there is a system in which a solar cell module is installed on a roof and linked to an existing power system via an inverter and used as an AC power source.
しかしながら、このようなシステムは150〜300万円と高価であるとともに、出力が数十W程度の手軽に試せる軽量な太陽電池モジュール(〜1kg)もあまりないのが現状であり、太陽光発電に興味があるだけではシステム導入になかなか踏み切れないというのが実情である。その他、各家庭で気軽に太陽光発電を利用できない理由は、例えば屋根に設置する場合は専門業者に依頼する必要があるからである。 However, such a system is expensive at 1.5 to 3 million yen, and there are not so many lightweight solar cell modules (up to 1 kg) that can be easily tested with an output of several tens of watts. The fact is that it is difficult to introduce a system if you are only interested. In addition, the reason why solar power generation cannot be easily used in each home is that, for example, when installing on a roof, it is necessary to ask a specialist.
従来、屋根に設置されていた衛星放送受信用アンテナが、昨今、ベランダ等に設置されることが多くなった。ベランダ等に設置する場合は、購入者自らがアンテナを設置し、設置角度等を調整するのが一般的である。太陽電池モジュールについても同様に、ベランダ等に簡単に設置することができ、かつ取り外しや可搬性に優れた太陽電池モジュールであれば、個人住宅でも手軽に太陽光発電を利用することが可能となろう。 Conventionally, satellite broadcast receiving antennas that have been installed on the roof have recently been installed on verandas and the like. When installing on a veranda or the like, it is common for the purchaser to install an antenna and adjust the installation angle and the like. Similarly, a solar cell module can be easily installed on a veranda, etc., and a solar cell module excellent in removal and portability can easily use solar power generation in a private house. Let's go.
このような太陽電池モジュールとして、例えば、図11に示すような太陽電池モジュール80が開発されている(その他、特許文献1にも同様な構造の太陽電池モジュールが開示されている)。図11に示すように、支持体41の表側に太陽電池素子70を形成するとともに、支持体41のほぼ重心位置に貫通孔48を設け、この貫通孔48から支持体41の裏側へと太陽電池素子70の正極及び負極を取り出すリード線45を配線する。太陽電池素子70としては、図10に示すような可撓性の絶縁性基板11上にSCAF構造の単位太陽電池33を直列接続したものが用いられている(その他、特許文献2など)。
しかしながら、図10に示すような構造の太陽電池素子70では、正極から負極へと一方向に直列接続されていることから(図中の矢印)、太陽電池素子70の正極及び負極の取り出し位置は、太陽電池素子を切断又は再配置しない限り、必然的に太陽電池素子70の直列接続方向の両端部となってしまう。
However, in the
よって、出力取り出しを太陽電池モジュール80のほぼ重心位置から行うためには、図11に示すように、2枚の太陽電池素子70を配置して、これら太陽電池素子70の両端部からリード線45を、これら太陽電池素子70の間を介して太陽電池モジュール80の重心位置まで引き回す必要がある。
Therefore, in order to take out the output from the substantially center of gravity position of the
太陽電池モジュール80の有効発電面積を高くするためには、この太陽電池素子70間のリード線45の配置スペースを極力狭くする必要があり、これにより、リード線45を配置する工程に時間がかかるとともに、配置に高い位置精度が必要となる。また、リード線45は太陽電池モジュール80の表面から見えるため、リード線45で太陽光が反射して眩しかったり、外観も良くない。反射を抑えるために濃色の被覆線付きリード線を使用したり、リード線そのものを着色すると、コスト高になってしまう。
In order to increase the effective power generation area of the
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、1つの基板上に形成された複数の単位太陽電池が少なくとも1列に配列されている太陽電池素子において、その電極取り出し位置が、単位太陽電池の列の端部となるのを回避することができる太陽電池素子及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a solar cell element in which a plurality of unit solar cells formed on one substrate are arranged in at least one row, and the electrode extraction position is the row of unit solar cells. It aims at providing the solar cell element which can avoid becoming an edge part of this, and a solar cell module using the same.
上記の目的を達成するために、本発明に係る太陽電池素子は、1つの基板と、この1つの基板上に形成された複数の単位太陽電池とを含んでなる太陽電池素子であって、前記複数の単位太陽電池は少なくとも1列に配列されており、このうち少なくとも1列は、一列に配列された複数の単位太陽電池が2方向に向かって直列接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a solar cell element according to the present invention is a solar cell element comprising one substrate and a plurality of unit solar cells formed on the one substrate, The plurality of unit solar cells are arranged in at least one row, and at least one of the unit solar cells is characterized in that the plurality of unit solar cells arranged in one row are connected in series in two directions.
このように、一列に配列された複数の単位太陽電池を2方向に向かって直列接続することで、正極又は負極となる電極の取り出し位置を、この2方向の直列接続の間とすることができる。したがって、電極の取り出し位置が単位太陽電池の列の端部となるのを回避することが可能となる。 In this way, by connecting a plurality of unit solar cells arranged in a row in series in two directions, a position where an electrode serving as a positive electrode or a negative electrode is taken out can be set between these two series connections. . Therefore, it is possible to avoid the electrode extraction position from becoming the end of the row of unit solar cells.
前記2方向に向かって直列接続されている一列の単位太陽電池のうち、1つの単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方に接続されていることが好ましい。この2方向の直列接続の両方に接続されている単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方の出力を取り出すための正極又は負極を有していることが好ましく、この正極又は負極は受光面とは反対側の面にあることが好ましい。 Of the unit solar cells in a row connected in series toward the two directions, one unit solar cell is preferably connected to both of the serial connections in the two directions. The unit solar cells connected to both of these two-direction series connections preferably have a positive electrode or a negative electrode for taking out the outputs of both of the two-way series connections. It is preferable that it exists in the surface on the opposite side to a surface.
前記太陽電池素子は、1つの可撓性の絶縁性基板と、この基板上に形成された第一電極層と、この第一電極層上に形成された光電変換層と、この光電変換層上に形成された透明な第二電極層と、これら層とは反対側の前記基板上に形成された第三電極層と、この第三電極層と前記第一電極層とを電気的に接続するための前記基板を貫通する直列接続用孔と、前記第三電極層と前記第二電極層とを電気的に接続するための前記基板、前記第一電極層及び前記光電変換層を貫通する集電用孔とを含んでなることが好ましく、前記第一電極層、前記光電変換層及び前記第二電極層が、前記直列接続用孔及び前記集電用孔を少なくとも1つずつ含むように分割され、この分割された第一電極層、光電変換層及び第二電極層が前記単位太陽電池を構成しているとともに、前記第三電極層が、前記直列接続用孔及び前記集電用孔を少なくとも1つ含むように分割され、これにより単位太陽電池がその両隣の単位太陽電池と直列接続していることが好ましい。 The solar cell element includes one flexible insulating substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer, and a photoelectric conversion layer on the photoelectric conversion layer. A transparent second electrode layer formed on the substrate, a third electrode layer formed on the substrate opposite to the layers, and the third electrode layer and the first electrode layer are electrically connected to each other. A series connection hole penetrating the substrate, and a substrate penetrating the substrate, the first electrode layer, and the photoelectric conversion layer for electrically connecting the third electrode layer and the second electrode layer. Preferably, the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer are divided so as to include at least one of the series connection hole and the current collection hole. The divided first electrode layer, photoelectric conversion layer and second electrode layer constitute the unit solar cell. And the third electrode layer is divided so as to include at least one of the series connection hole and the current collection hole, whereby the unit solar cell is connected in series with the adjacent unit solar cells. Is preferred.
前記2方向に向かって直列接続されている一列の複数の単位太陽電池のうちの1つの単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方に接続されており、この両方に接続されている単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方の出力を取り出すための正極を有しているとともに、両隣の単位太陽電池とそれぞれ直列接続するために前記直列接続用孔を少なくとも2つ有していることが好ましい。 One unit solar cell among a plurality of unit solar cells in a row connected in series toward the two directions is connected to both of the serial connections in the two directions, and the units connected to both units The solar cell has a positive electrode for taking out both outputs in series connection in the two directions, and has at least two series connection holes for connecting in series with the adjacent unit solar cells. Preferably it is.
前記2方向に向かって直列接続されている一列の複数の単位太陽電池のうちの1つの単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方に接続されており、この両方に接続されている単位太陽電池は、前記2方向の直列接続の両方の出力を取り出すための負極を有しているとともに、両隣の単位太陽電池とそれぞれ直列接続するために前記集電用孔を少なくとも2つ有していることが好ましい。 One unit solar cell among a plurality of unit solar cells in a row connected in series toward the two directions is connected to both of the serial connections in the two directions, and the units connected to both units The solar cell has a negative electrode for taking out both outputs of the serial connection in the two directions, and has at least two current collecting holes for series connection with the adjacent unit solar cells. Preferably it is.
また、本発明は、別の態様として、太陽電池モジュールであって、この太陽電池モジュールは、上記の太陽電池素子を用いていることを特徴とする。また、太陽電池モジュールは、支持体と、この支持体上に形成された絶縁性接着樹脂と、この絶縁性接着樹脂に埋設された太陽電池素子とを含んでなり、前記支持体には貫通孔が設けられており、この貫通孔を介して前記太陽電池素子の出力が前記支持体の反対側に取り出される。前記貫通孔は、前記支持体の概ね重心位置にあることが好ましい。前記支持体は、前記貫通孔を2つ以上有することが好ましい。 Moreover, this invention is a solar cell module as another aspect, Comprising: This solar cell module uses said solar cell element, It is characterized by the above-mentioned. The solar cell module includes a support, an insulating adhesive resin formed on the support, and a solar cell element embedded in the insulating adhesive resin, and the support has a through hole. The output of the solar cell element is taken out to the opposite side of the support through the through hole. It is preferable that the through hole is substantially at the center of gravity of the support. The support preferably has two or more through holes.
上述したように、本発明によれば、1つの基板上に形成された複数の単位太陽電池が少なくとも1列に配列されている太陽電池素子において、その電極取り出し位置が、単位太陽電池の列の端部となるのを回避することができる太陽電池素子及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。 As described above, according to the present invention, in a solar cell element in which a plurality of unit solar cells formed on one substrate are arranged in at least one row, the electrode extraction position is the row of unit solar cells. It is possible to provide a solar cell element that can avoid the end portion and a solar cell module using the solar cell element.
(太陽電池素子)
図1は、本発明に係る太陽電池素子の一実施形態を示す模式図であって、(a)はその受光面側を示す平面図、(b)はその裏面側を示す底面図、(c)はC−C’線に沿った断面図である。
(Solar cell element)
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a solar cell element according to the present invention, in which (a) is a plan view showing the light receiving surface side, (b) is a bottom view showing the back surface side, ) Is a cross-sectional view along the line CC ′.
図1に示すように、太陽電池素子10aは、絶縁性基板11の受光面上に第一電極層12が形成され、また基板11の裏面上には第三電極層15が形成されている。さらに第三電極層15上には第四電極層16が積層されている。第三電極層15と第四電極層16は電気的に接続されている。第一電極層12と第三電極層15は、直列接続用孔18内にも形成されており、これにより電気的に接続されている。一方、集電用孔17内には、第一電極層12と第三電極層15は形成されておらず、電気的に接続されていない。
As shown in FIG. 1, in the
第一電極層12の上には光電変換層13と第二電極層14が積層されている。第二電極層14は、第一電極層12及び光電変換層13の中心部に形成されており、第一電極層12及び光電変換層13の両端部に形成されている直列接続用孔18の近傍には形成されていない。集電用孔17内には、光電変換層13と第二電極層14が形成されており、第二電極層14は光電変換層13により第一電極層12と絶縁されている。また、集電用孔17内では第二電極層14上に第四電極層16が形成されており、これにより電気的に接続されている。
A
基板11の受光面における線状除去部19aは、第一電極層12、光電変換層13及び第二電極層14が除去された部分である。この線状除去部19aを挟んで相対する第一電極層12、光電変換層13及び第二電極層14は各々電気的に分離されている。そして、この線状除去部19aで分離された第一電極層12、光電変換層13及び第二電極層14が、単位太陽電池(以下、単位セルと略す)を構成する。
The
また、基板11の裏面における線状除去部19bは、第三電極層15及び第四電極層16が除去された部分である。この線状除去部19bを挟んで相対する第三電極層15及び第四電極層16は各々電気的に分離されている。
Further, the
複数の単位セルのうち、中央に位置している単位セル31は、線状除去部19a側の両端部において、それぞれ直列接続用孔18が設けられている。そして、これら両端部の直列接続用孔18の間に集電用孔17が設けられている。また、この単位セル31の裏面では、直列接続用孔18と集電用孔17との間に線状除去部19bが形成され、これにより第三電極層15及び第四電極層16は3つに分離されている。
Among the plurality of unit cells, the
一方、複数の単位セルのうち、両側に位置している単位セル33a、33bは、中央の単位セル31側の端部に集電用孔17が設けられており、その反対側の端部に直列接続用孔18が設けられている。また、この単位セル33a、33bは、集電用孔17と直列接続用孔18との間に線状除去部19bが形成され、これにより第三電極層15及び第四電極層16は2つに分離されている。
On the other hand, among the plurality of unit cells, the
このような構成によれば、一方の側の単位セル33aの第二電極層14は、集電用孔17を介して第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じ、さらに、直列接続用孔18を介して隣接する中央の単位セル31の第一電極層12と電気的に通じることとなる。また、中央の単位セル31の第二電極層14は、集電用孔17を介して第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じることとなる。よって、これらは、一方の側の単位セル33aから中央の単位セル33の方向に向かって直列接続されている。
According to such a configuration, the
また、他方の側の単位セル33bの第二電極層14も、上記と同様に、集電用孔17を介して第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じ、さらに、直列接続用孔18を介して隣接する中央の単位セル31の第一電極層12と電気的に通じることとなる。よって、これらは、他方の側の単位セル33bから中央の単位セル31の方向に向かって直列接続されている。
Further, the
このような単位セル33a、31、33bの接続状態を等価回路に書き直した図を、図3(a)に示す。図3(a)に示すように、太陽電池素子10aを構成する単位セル33a、31、33bは、両側の単位セル33a、33bから中央の単位セル31へと2方向に向かって直列接続されている。よって、2方向の直列接続の両方に接続されている中央の単位セル31から、出力を取り出すことができる。
FIG. 3A shows a diagram in which the connection state of
一方、図3(c)に、図10の従来の太陽電池素子70の等価回路図を示す。図3(c)に示すように、従来の太陽電池素子70を構成する単位セル33e〜33hは、一端の単位セル33eから他端の単位セル33hへと1方向に向かって直列接続されている。したがって、必然的に両端の単位セル33e、33hから出力を取り出すこととなる。
On the other hand, FIG. 3C shows an equivalent circuit diagram of the conventional
なお、2方向の直列接続の両方に接続している単位セル31は、その裏面の3つに分離された第三電極層15及び第四電極層16のうち中央の電極層が、2方向の直列接続の両方の出力取り出し用正極となる。また、この2方向の直列接続の両方に接続している単位セル31は、第二電極層14の表面積(すなわち発電面積)が、他の単位セル33の2倍となっている。
Note that the
図2は、本発明に係る太陽電池素子の別の実施形態を示す模式図であって、(a)はその受光面側を示す平面図、(b)はその裏面側を示す底面図、(c)はC−C’線に沿った断面図である。なお、図1と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the solar cell element according to the present invention, wherein (a) is a plan view showing the light receiving surface side, (b) is a bottom view showing the back surface side, c) is a sectional view taken along line CC ′. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図2に示す太陽電池素子10bでは、複数の単位セルのうち、中央に位置している単位セル32は、線状除去部19a側の両端部において、それぞれ集電用孔17が設けられている。そして、これら両端部の集電用孔17の間に直列接続用孔18が設けられている。一方、両側に位置している単位セル33c、33dは、中央の単位セル32側の端部に直列接続用孔18が設けられており、その反対側の端部に集電用孔17が設けられている。
In the
このような構成によれば、一方の側の単位セル33cの第一電極層12は、直列接続用孔18を介して隣接する中央の単位セル32の第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じ、さらに、集電用孔17を介して単位セル32の第二電極層14と電気的に通じることとなる。また、中央の単位セル32の第二電極層14は、直列接続用孔18を介して第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じることとなる。よって、これらは、中央の単位セル32から一方の側の単位セル33cの方向に向かって直列接続されている。
According to such a configuration, the
また、他方の側の単位セル33dの第一電極層12も、上記と同様に、直列接続用孔18を介して隣接する中央の単位セル32の第三電極層15及び第四電極層16と電気的に通じることなる。よって、これらは、中央の単位セル32から他方の側の単位セル33dの方向に向かって直列接続されている。
Also, the
このような単位セル33c、32、33dの接続状態を等価回路に書き直した図を、図3(b)に示す。図3(b)に示すように、太陽電池素子10bを構成する単位セル33c、32、33dは、中央の単位セル32から両側の単位セル33c、33dへと2方向に向かって直列接続されている。よって、2方向の直列接続の両方に接続されている中央の単位セル32から、出力を取り出すことができる。
FIG. 3B shows a diagram in which the connection state of
2方向の直列接続の両方に接続している単位セル32は、その裏面の3つに分離された第三電極層15及び第四電極層16のうち中央の電極層が、2方向の直列接続の両方の出力取り出し用負極となる。また、この2方向の直列接続の両方に接続している単位セル32も、第二電極層14の表面積(すなわち発電面積)が、他の単位セル33の2倍となっている。
The
なお、図1及び図2では、1方向の直列接続を構成する単位セル33を1つずつしか示していないが、どちらも同様の構成の単位セル33を複数設けて直列接続させることができる。どちらか一方の側の単位セルを多く設けることもできるが、同数の単位セルを設けることが好ましい。これにより太陽電子素子10の中央に電極の取り出し位置を配置することができる。
1 and FIG. 2 show only one
また、図1及び図2では、単位セルの直列接続方向と直交する幅方向において、集電用孔17を8つ、直列接続用孔18を2つ設けているが、これらの数に限定されるものではなく、太陽電池素子10の用途に合わせて適宜選択できる。
1 and 2, eight current collecting holes 17 and two
(太陽電池素子の製造方法)
本発明に係る太陽電池素子10は、以下の手順により製造することができる。先ず、電気絶縁性でフレキシブルな樹脂からなるフィルム基板11に、例えばパンチ等を用いて、直列接続用孔17(例えば直径1.5mm)をあける。次に、基板11の片面(受光面)上に、第一電極層12として例えばスパッタ等により銀(Ag)を製膜し、その反対側の面(裏面)上には、第三電極層15として、同じく銀を製膜する。直列接続用孔17の内壁上で第一電極層12と第三電極層15は重なり、電気的に導通する。
(Method for manufacturing solar cell element)
The
第一及び第三電極層12、15としては、銀以外に、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)等の金属をスパッタ又は電子ビーム蒸着等により製膜してもよい。また、金属酸化膜と金属との多層膜をこれら電極層としてもよい。電極層の厚さは、50〜1000nmが好ましい。 As the first and third electrode layers 12 and 15, in addition to silver, a metal such as aluminum (Al), copper (Cu), or titanium (Ti) may be formed by sputtering or electron beam evaporation. A multilayer film of a metal oxide film and a metal may be used as these electrode layers. The thickness of the electrode layer is preferably 50 to 1000 nm.
フィルム基板11としては、ポリイミドや、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アラミド等の樹脂を用いることができる。フィルム基板11の厚さは、例えば50μmである。
As the
上記の製膜をした後、基板11の受光面において、線状除去部19aの位置に対応する第一電極層12を、レーザ加工して除去する。そして、パンチを用いて今度は集電孔17をあける。次に、受光面側に、光電変換層13として、プラズマCVDによりアモルファスシリコン(α−Si)層を製膜する。α−Si層は、p型、i型、n型の順か、n型、i型、p型の順に積層する。また、p−i−n接続又はn−i−p接続を複数含んでもよい。
After the above film formation, the
さらに、受光面側に、第二電極層14として、透明電極層を製膜する。なお、単位セルが形成されない基板11の周辺部分や、直列接続用孔18が形成されている光電変換層13の両側部分にはマスクをかけて、これら部分に製膜しないようにする。透明電極層としては、インジウムスズオキシド(ITO)や、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等の酸化物導電層を用いることができる。
Further, a transparent electrode layer is formed as the
次に、裏面側に、第四電極層16として、銀電極を製膜する。第四電極層16の製膜により、集電用孔17の内壁上で第二電極層14と第四電極層16とが重なり、電気的に導通する。そして、受光面側では、線状除去部19aの位置に対応する第二電極層14を、レーザ加工により除去する。裏面側では、線状除去部19bの位置に対応する第三電極層15と第四電極層16とをレーザ加工により同時に除去する。
Next, a silver electrode is formed as the
以上の手順によって、本発明に係る太陽電池素子10が形成される。なお、第三電極層15と第四電極層16は、電気的には同一の電位であるので、説明の便宜上、併せて一層の接続電極層として扱うこともある。
The
(太陽電池モジュール)
図4及び図5は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す模式図であり、(a)はその受光面側を示す平面図、(b)はB−B’線における断面図、(c)はC−C’線における断面図であり、(d)はその内部において太陽電池素子の配置を示す平面図である。
(Solar cell module)
4 and 5 are schematic views showing an embodiment of the solar cell module according to the present invention, wherein (a) is a plan view showing the light receiving surface side, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB ′. (C) is sectional drawing in CC 'line, (d) is a top view which shows arrangement | positioning of a solar cell element in the inside.
図4に示すように、太陽電池モジュール40は、支持板41の受光面上に、絶縁性接着樹脂42、太陽電池素子10、絶縁性接着樹脂42、透光性樹脂43の順に積層された構造となっている。本実施形態では、太陽電池素子10として、図1の太陽電池素子10aと図2の太陽電池素子10bとが1枚ずつ用いられている。
As shown in FIG. 4, the
支持体41としては、両面に着色塗料が塗布されたガルバニウム鋼板を用いることが好ましい。その他、一定の強度があり太陽電池素子を支持できるものとして、アルミニウム等の金属板や、プラスチック、セラミックス等の板も用いることができる。なお、支持体41の寸法は、例えば、420mm×330mm×0.4mmである。この寸法の支持体41を上記のガルバニウム鋼板で作製すると、その重量は約0.46kgとなり非常に軽量である。また、支持板41を上記寸法とする場合、2枚の太陽電池素子10a、10bの各寸法は、例えば400mm×150mmとすることができる。
As the
絶縁性接着樹脂42としては、エチレン・ビニルアセテート共重合体(EVA)や、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリイソブチレン(PIB)、シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。絶縁性接着樹脂42は、例えば、太陽電池素子10の両面に各500μmの厚さで形成される。
As the insulating
透光性樹脂43としては、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)や、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)等の透光性を有する樹脂を用いることが好ましい。また、透光性樹脂43は、可撓性であることが好ましい。透光性樹脂43は、例えば、25μmの厚さで形成される。
As the
また、2枚の太陽電池素子10a、10bの両端にある単位セル同士は、受光面とは反対側の面(電極層)で、リード線45cを介して電気的に接続されている。これにより、図5(d)に2つの矢印で示すように、太陽電池素子10bの中央の単位セル32から両端のリード線45cを介して太陽電池素子10aの中央の単位セル31へと接続する、2つの直列接続が形成される。
The unit cells at both ends of the two
さらに、太陽電池素子10a、10bの各中央の単位セル31、32には、受光面とは反対側の面の出力取り出し用の電極層にリード線45a、45bが電気的に接続されている。この単位セル31、32は太陽電池素子10a、10bの各中央にあるので、リード線45a、45bは、この単位セル31、32の一部分の距離を介するだけで、支持体41のほぼ重心位置にある貫通孔48a、48bまで配置することができる。
Furthermore,
リード線45a、45bは、支持板41に設けられた貫通孔48a、48bを通って、支持体41の受光面裏側まで延びている。そして、リード線45a、45bは出力ケーブル46a、46bに電気的に接続されている。これにより、太陽電池素子10で発電された電力を、出力ケーブル46で取り出すことができる。
The
なお、貫通孔48には、円筒形状の治具44を取り付けることが好ましい。治具44は、支持体41から抜けるのを防ぐために、その先端が傘形状をしており、この傘形状の部分が支持体41と絶縁性接着樹脂42の間に固定されている。傘形状の中心部は、円筒形状の部分と同様に穴があいており、貫通孔48を塞ぐものではない。治具44は、導電性の金属または絶縁性のプラスチック等の材料で形成されることが好ましい。なお、治具44が導電性材料で形成される場合は、リード線45を絶縁被覆する必要がある。
A cylindrical jig 44 is preferably attached to the through hole 48. In order to prevent the jig 44 from being detached from the
このように、本実施形態の太陽電池モジュール40は、複数の単位セルが2方向に向かって直列接続している太陽電子素子10a、10bを2枚で1組として使用しているので、電極の取り出し位置が太陽電池モジュール40の端部になるのを避けることができる。したがって、リード線45a、45bを支持体41のほぼ重心位置にある貫通孔48に通す際、これらリード線45a、45bを2枚の太陽電池素子10a、10bの間に配置しなくてもよくなるので、これに起因していた発電面積の低下やリード線配置工程の複雑化を解消することができる。
Thus, since the
図6及び図7は、本発明に係る太陽電池モジュールの別の実施形態を示す模式図であり、(a)はその受光面側を示す平面図、(b)はB−B’線における断面図、(c)はC−C’線における断面図であり、(d)はその内部において太陽電池素子の配置を示す平面図である。なお、図4及び図5と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 6 and 7 are schematic views showing another embodiment of the solar cell module according to the present invention, in which (a) is a plan view showing the light receiving surface side, and (b) is a cross section taken along the line BB ′. (C) is sectional drawing in CC 'line, (d) is a top view which shows arrangement | positioning of a solar cell element in the inside. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to FIG.4 and FIG.5, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図6及び図7に示す太陽電池モジュール50では、図4及び図5に示す2枚の太陽電池素子10a、10bが1組となった複数の単位セルの構成と同様の構成が1枚の基板に形成された太陽電池素子10cを用いている。すなわち、この太陽電池素子10cは、1枚の基板上に複数の単位セルが2列に配列されており、どちらの列も複数の単位セルが2方向に向かって直列接続されており、一方の列には、正極の取り出し電極を有する単位セル31がその中央に形成されており、他方の列には、負極の取り出し電極を有する単位セル32がその中央に形成されている。
In the
この太陽電池セル10cは、列の間では電気的に接続されていない。よって、図4及び図5と同様に、受光面とは反対側の面において、リード線45cを用いて両端同士の単位セル33を電気的に接続することで、図7(d)に2つの矢印で示すように、一方の列の中央の単位セル32から両端のリード線45cを介して他方の列の中央の単位セル31へと接続する、2つの直列接続が形成される。
The
さらに、太陽電池素子10cの各列中央の単位セル31、32には、図4及び図5と同様に、受光面とは反対側の面において、出力取り出し用の電極にリード線45a、45bを電気的に接続し、これを支持体41のほぼ重心位置にある貫通孔48a、48bまで配置する。本実施形態の太陽電池モジュール50では、1枚の太陽電池素子10cを用いているので、リード線45a、45b、45cは完全に受光側から見えなくなり、リード線に起因していた太陽光の反射を完全に解消することができるとともに、太陽電池モジュールの外観も著しく向上する。
Further, in the
なお、このような1枚の基板に複数の単位セルが2列に配列された太陽電池素子10cを製造する方法としては、例えば、2列分の第一、第二、第三及び第四電極層並びに光電変換層を基板に形成した後、レーザ加工によって2列の間の層を基板から除去する。これにより、2列の間を電気的に分離することができる。
In addition, as a method of manufacturing the
図8及び図9は、本発明に係る太陽電池モジュールの更に別の実施形態を示す模式図であり、(a)はその受光面側を示す平面図、(b)はB−B’線における断面図、(c)はC−C’線における断面図であり、(d)はその内部において太陽電池素子の配置を示す平面図である。なお、図6及び図7と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 8 and 9 are schematic views showing still another embodiment of the solar cell module according to the present invention, wherein (a) is a plan view showing the light receiving surface side, and (b) is taken along the line BB ′. Sectional drawing, (c) is sectional drawing in CC 'line, (d) is a top view which shows arrangement | positioning of a solar cell element in the inside. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to FIG.6 and FIG.7, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図8及び図9に示す太陽電池モジュール60は、図6及び図7と同様に1枚の太陽電池素子を用いているが、この太陽電池素子10dは、リード線45cを用いて列の間を電気的に接続する代わりに、裏面の電極層で2列を直列接続するものである。図9(d)には、裏面の第三電極層15及び第四電極層16を破線で示している。図9(d)に示すように、2列に配置された複数の単位セルのうち、各列両端の単位セルのさらに端側の第三電極層15及び第四電極層16のみ、列間が分離されておらず一体となっている。これにより、図中の2つの矢印で示すように、一方の列の中央の単位セル32から両端の裏面電極層を介して他方の列の中央の単位セル31へと接続する、2つの直列接続が形成される。
The
このように本実施形態の太陽電池モジュール60は、さらにリード線45cも不要となるので、低コスト化を図ることができる。なお、このような2列の間を両端の裏面電極層で直接的に直列接続した太陽電池素子10dを製造する方法としては、例えば、レーザ加工により2列の間の層を除去する際、裏面は両側の最端の電極層のみを残すように除去すればよい。
Thus, since the
10 太陽電池素子
11 絶縁性基板
12 第一電極層
13 光電変換層
14 第二電極層
15 第三電極層
16 第四電極層
17 集電用孔
18 直列接続用孔
19 線状除去部
31〜33 単位太陽電池
40、50、60 太陽電池モジュール
41 支持体
42 絶縁性接着樹脂
43 透光性樹脂
44 治具
45 リード線
46 出力ケーブル
48 貫通孔
70 太陽電池素子
80 太陽電池モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記太陽電池素子が、1つの可撓性の絶縁性基板と、この基板上に形成された第一電極層と、この第一電極層上に形成された光電変換層と、この光電変換層上に形成された透明な第二電極層と、これら層とは反対側の前記基板上に形成された第三電極層と、この第三電極層と前記第一電極層とを電気的に接続するための前記基板を貫通する直列接続用孔と、前記第三電極層と前記第二電極層とを電気的に接続するための前記基板、前記第一電極層及び前記光電変換層を貫通する集電用孔とを含んでなり、
前記第一電極層、前記光電変換層及び前記第二電極層が、前記直列接続用孔及び前記集電用孔を少なくとも1つずつ含むように分割され、この分割された第一電極層、光電変換層及び第二電極層が前記単位太陽電池を構成しているとともに、
前記第三電極層が、前記直列接続用孔及び前記集電用孔を少なくとも1つ含むように分割され、これにより単位太陽電池がその両隣の単位太陽電池と直列接続している太陽電池素子。 A solar cell element comprising one substrate and a plurality of unit solar cells formed on the one substrate, wherein the plurality of unit solar cells are arranged in at least one row, of which at least In one row, a plurality of unit solar cells arranged in a row are connected in series in two directions,
The solar cell element includes one flexible insulating substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer, and on the photoelectric conversion layer. A transparent second electrode layer formed on the substrate, a third electrode layer formed on the substrate opposite to the layers, and the third electrode layer and the first electrode layer are electrically connected to each other. A series connection hole penetrating the substrate, and a substrate penetrating the substrate, the first electrode layer, and the photoelectric conversion layer for electrically connecting the third electrode layer and the second electrode layer. Comprising electrical holes,
The first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer are divided so as to include at least one of the series connection holes and the current collection holes. The conversion layer and the second electrode layer constitute the unit solar cell,
The solar cell element in which the third electrode layer is divided so as to include at least one of the series connection hole and the current collection hole, whereby the unit solar cell is connected in series with the adjacent unit solar cells.
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