JP2003282911A - 太陽電池モジュールアレイ及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池モジュール同士の直並列接続作業時
に、太陽電池モジュールの信頼性を低下させることな
く、作業効率の向上を図ることができる太陽電池モジュ
ールアレイを提供する。 【解決手段】 正極、負極の出力端子を各２本ずつ有
し、且つ極性が同じ出力端子同士は取り出し電極で電気
的に導通している太陽電池モジュールを、支持体上に、
正極及び負極の出力端子の向きを揃えて縦方向にＮ行、
横方向にＭ列配置し、ｎ行ｍ列目（１≦ｎ≦Ｎ−１、１
≦ｍ≦Ｍ−１）に存在する太陽電池モジュールの１極性
の取り出し電極を、ｎ行ｍ＋１列目の反対極性の取り出
し電極、ｎ＋１行ｍ列目の１極性の取り出し電極、ｎ＋
１行ｍ＋１列目の反対極性の取り出し電極と一箇所で電
気接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルアレイ及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽エネルギーは無尽蔵且つクリーンな
エネルギーであるため、化石燃料の枯渇、環境問題の深
刻化に伴い、注目度が年々増してきている。現在、太陽
エネルギーを利用して発電する太陽光発電システムは、
一般住宅の屋根、高層ビルの壁面など多様な場所に施設
されている。

【０００３】一般的な太陽光発電システムには、複数の
太陽電池モジュールが設けられており、前記太陽電池モ
ジュール同士を直列接続及び又は、並列接続することで
太陽電池モジュールアレイを形成している。その例とな
る結線図を図１に示す。

【０００４】正極、負極の出力端子を各２本ずつ有する
太陽電池モジュール１０が、支持体（不図示）上に、正
極及び負極の出力端子の向きを揃えて、縦方向にＡ行、
横方向にＢ列配置されている。ここで、太陽電池モジュ
ール同士は、横方向に直列接続、縦方向に並列接続され
ている。

【０００５】太陽電池モジュール１０の各列間には並列
接続部材１１が１本設けられており、この並列接続部材
１１は一本の導電性部材１２に複数の枝線１３がリング
スリーブ１４にて電気接続された構成となっている。

【０００６】ｂ列目（１≦ｂ≦Ｂ−１）とｂ＋１列目に
存在する太陽電池モジュールの間に配された並列接続部
材の枝線には、ｂ列目とｂ＋１列目に存在する太陽電池
モジュールの出力端子１５がリングスリーブ１６にて電
気接続されており、太陽電池モジュール同士が直並列に
接続されている。

【０００７】さらに、太陽電池モジュールアレイには、
通常バイパスダイオード１７が設けられている。太陽電
池モジュールの一部に影がかかると、太陽光が当たらず
未発電状態の太陽電池モジュールに、前記未発電状態の
太陽電池モジュールと直列に電気接続されている発電状
態の太陽電池モジュールから逆バイアス電圧が印加さ
れ、太陽電池モジュールが破損する可能性が高い。しか
し、並列接続部材間にバイパスダイオードを設けること
で、バイパス電流が並列接続部材を通りバイパスダイオ
ードに流れる。その結果、未発電状態の太陽電池モジュ
ールに逆バイアス電圧が印加され未発電状態の太陽電池
モジュールが破損するのを防止することができる。

【０００８】なお、この際には未発電状態の太陽電池モ
ジュールの数により１つの太陽電池モジュールで発生す
る電流以上のバイパス電流が並列接続部材に流れ込むた
め、通常太陽電池モジュールの出力端子と比較して並列
接続部材の径を太くしておく必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、太陽電池モジ
ュールアレイに前記並列接続部材を設けることで、以下
のような問題が生じる。

【００１０】．並列接続部材は、複数の太陽電池モジ
ュールを並列接続する細長い部材であるため、一般的に
ロール状に巻かれた状態で現場に搬送される。前記並列
接続部材を太陽電池モジュール間に配置して、並列接続
部材と各太陽電池モジュールの出力端子を電気接続しよ
うとすると、カールした並列接続部材は、取り扱いが難
しいため、誤って太陽電池モジュールに接触して太陽電
池モジュール表面を傷つける場合がある。その結果、太
陽電池モジュールの信頼性及び出力特性の低下をまねく
恐れがある。また、作業者が太陽電池モジュールの表面
を傷つけないように慎重に作業すれば作業時間が長くな
り作業効率の低下をまねく。

【００１１】．並列接続部材は長いため、作業中に誤
って引っ掛ける可能性が高い。並列接続部材が機械的な
力を受けた場合、並列接続部材に電気接続されている全
ての太陽電池モジュールの出力端子にも機械的な力が加
わる。通常、並列接続部材は太陽電池モジュールの出力
端子よりも太いため、並列接続部材に機械的な力が加わ
ると太陽電池モジュールの出力端子に力が集中し、出力
端子が切断する可能性が高い。

【００１２】．並列接続部材にはあらかじめ太陽電池
モジュールの出力端子を電気接続するための枝線を設け
ておく必要がある。前記枝線は、各太陽電池モジュール
の出力端子の位置に合わせて設ける必要があり、作業に
時間を要する。

【００１３】本発明は、上述の問題点を解決するために
考案されたもので、太陽電池モジュール同士の直並列接
続作業時に、太陽電池モジュールの信頼性を低下させる
ことなく、作業効率の向上を図ることができる太陽電池
モジュールアレイを提供することを主たる目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を以下に示す。

【００１５】本発明の太陽電池モジュールアレイは、正
極、負極の出力端子を各２本ずつ有し、且つ極性が同じ
出力端子同士は取り出し電極で電気的に導通し、取り出
し電極には各々２つの取り出し部を有する太陽電池モジ
ュールからなり、前記太陽電池モジュールは、支持体上
に、正極及び負極の出力端子の向きを揃えて縦方向にＮ
行、横方向にＭ列配置されており、前記配置のｎ行ｍ列
目（１≦ｎ≦Ｎ−１、１≦ｍ≦Ｍ−１）に存在する太陽
電池モジュールの１極性の前記取り出し部が、ｎ行ｍ＋
１列目の反対極性の前記取り出し部、ｎ＋１行ｍ列目の
１極性の前記取り出し部、ｎ＋１行ｍ＋１列目の反対極
性の前記取り出し部と一箇所で電気接続されていること
を特徴とする。

【００１６】本発明の太陽電池モジュールアレイによれ
ば、従来必要とされていた並列接続部材を使うことなく
太陽電池モジュールの直並列接続を行なうことができ
る。これにより、太陽電池モジュール同士の直並列接続
作業時に、並列接続部材が太陽電池モジュールに接触し
て信頼性を低下させるといった問題が無くなり、また並
列接続部材が太陽電池モジュールに接触しないよう慎重
に作業を進める必要がなく、作業性の向上を図ることが
できる。

【００１７】さらに、並列接続部材が不要となるので、
各太陽電池モジュールの出力端子を並列接続部材に設け
た枝線にそれぞれ電気接続する必要がなく、その結果、
電気接続を行なう箇所が少なくなるため、リングスリー
ブ等、電気接続作業に必要な材料の削減を図ることがで
き且つ作業時間を短縮することができる。

【００１８】本発明の太陽電池モジュールアレイは、さ
らなる特徴として、「前記太陽電池モジュールは、前記
出力端子が接続された少なくとも１つの光起電力素子か
らなる光起電力素子群を有し、該光起電力素子群は各出
力端子の先端部を除き被覆材によって封止されているこ
と」、「前記光起電力素子は、少なくとも透明電極層、
光電変換層、裏面電極層を有し、同一極性を有する２本
の出力端子が透明電極層もしくは裏面電極層を介して電
気的に導通していること」、「前記被覆材が、前記光起
電力素子群の端部から少なくとも１０ｍｍはみ出してお
り、前記取り出し電極が、はみ出した被覆材の受光面側
に配されていること」、「前記取り出し電極が、前記光
起電力素子群の端部から少なくとも５ｍｍ離間している
こと」、「前記取り出し電極は太陽電池モジュールの設
置面に対して上方に立ち上げられ、該立ち上がり部にお
いて、取り出し電極同士が電気接続されていること」、
「前記出力端子及び取り出し電極が可撓性を有するこ
と」、「前記取り出し電極が、一本の導電性部材をコの
字に折り曲げてなること」、「前記取り出し電極が、被
覆されていない導電性部材からなること」、を包む。

【００１９】従来のバイパスダイオードを有する太陽電
池モジュールアレイでは電気接続されていた並列接続部
材がバイパス電流の主要な経路となっていたが、本発明
では、太陽電池モジュールの取り出し電極および光起電
力素子の一部がバイパス電流の主要経路となる。光起電
力素子の一部とは、透明電極層、裏面電極層等が挙げら
れるが、通常、光起電力素子に設けられた透明電極層、
裏面電極層等はバイパス電流が流れることを想定して設
計されておらず、前記光起電力素子の一部に、想定した
電流以上のバイパス電流が流れた場合、透明電極層もし
くは裏面電極層が発熱して破損する恐れがある。

【００２０】そこで、これを防止するためバイパス電流
に十分対応できる例えばコの字に折り曲げられた一本の
導電性部材からなる取り出し電極を、極性が同じ２本の
出力端子に予め電気接続することにより、出力端子間の
電気抵抗をより低くし、光起電力素子の一部に、想定し
た電流以上のバイパス電流が流れるのを防止し、発熱を
防止することができる。

【００２１】また、例えば前記取り出し電極が、被覆さ
れていない導電性部材からなり、太陽電池モジュールの
設置面である支持体に接触している場合、降雨直後に日
射があると、雨水を吸収して電気抵抗値が低下した支持
体を介して、電位の異なる取り出し電極間にリーク電流
が発生し、電気化学反応により取り出し電極が腐食す
る。しかし、図６に例示するように、被覆材４５を光起
電力素子５０の端部からはみ出すように、具体的には１
０ｍｍ以上はみ出すように形成し、更にはみ出し部の受
光面側に取り出し電極４４を配することで、被覆材４５
が絶縁シートの役割を果たし、取り出し電極４４と支持
体（不図示）の間にリーク電流を流れにくくすることが
できる。

【００２２】また、太陽電池モジュールに設けられた前
記取り出し電極が、光起電力素子群の端部から少なくと
も５ｍｍ離間していれば、太陽電池モジュールの取り出
し電極を立ち上げて支持体上に設置した時に、取り出し
電極が太陽電池モジュールの設置面から上方に浮き上が
った状態となる。これにより、太陽電池モジュールの受
光面に雨水が溜まっても、支持体と取り出し電極が雨水
を介して電気的に接触する可能性は低く、リーク電流が
発生しにくくなる。

【００２３】また、太陽電池モジュール間には取り出し
電極同士を電気接続するためのギャップを設けなくては
ならないが、取り出し電極を太陽電池モジュールの設置
面に対して上方に立ち上げて電気接続を行なうことで、
必要となる太陽電池モジュール間のギャップが小さく
り、面積当たりの発電効率向上を図ることができる。

【００２４】また、太陽電池モジュールに設けられた出
力端子及び取り出し電極が可撓性を有していると、太陽
電池モジュール同士が同一平面上に設置されていなくて
も、取り出し電極を曲げることで容易に電気接続するこ
とができる。

【００２５】さらに、取り出し電極が被覆されていない
導電性部材からなる場合、接続作業時に被覆材を剥く作
業が必要なく、リングスリーブ、半田等により容易に電
気接続を行なうことができる。

【００２６】また本発明は、上記本発明の太陽電池モジ
ュールアレイを製造する方法であって、太陽電池モジュ
ールの設置面となる支持体を形成する工程、太陽電池モ
ジュールに設けられた取り出し電極を立ち上げて、太陽
電池モジュールを支持体上に配置する工程、太陽電池モ
ジュールの取り出し電極同士を電気接続する工程、バイ
パスダイオードを設ける工程を含むことを特徴とする。

【００２７】本発明において、太陽電池モジュールの取
り出し電極は、バイパス電流の経路となるため出力端子
と比べて径が大きい。これは、バイパス電流が、１枚の
太陽電池モジュールの発電電流量よりはるかに大きくな
る可能性があるためである。よって取り出し電極を光起
電力素子に直接電気接続し、その後、被覆材にて封止す
ると、従来よりも太陽電池モジュールの電気接続部の凹
凸が大きくなるため封止しにくくなる。そこで、本発明
の太陽電池モジュールアレイの製造方法では、出力端子
を設けた光起電力素子を封止した後、封止部材からとび
だした出力端子に取り出し電極を電気接続することで、
太陽電池モジュールの封止をしやすくしている。

【００２８】本発明の太陽電池モジュールアレイの製造
方法は、さらなる特徴として、「前記太陽電池モジュー
ルに設けられた取り出し電極を立ち上げて、太陽電池モ
ジュールを支持体上に配置する工程と、前記太陽電池モ
ジュールの取り出し電極同士を電気接続する工程を交互
に行なうこと」、「前記太陽電池モジュールの取り出し
電極同士を電気接続する工程にリングスリーブを用いる
こと」、を含む。

【００２９】太陽電池モジュールをすべて支持体上に設
置した後に、太陽電池モジュールに設けられた取り出し
電極同士の電気接続作業を行なう場合、支持体と支持体
の間に作業者が入ることができる作業スペースを設ける
必要がある。その結果、太陽電池モジュールアレイに、
太陽電池モジュールが設置されていない非発電領域が増
加し、面積あたりの発電効率が低下するため好ましくな
い。つまり、太陽電池モジュールアレイの面積効率を高
めるためには、作業スペースを極力小さくする事が好ま
しい。

【００３０】そこで、本発明の太陽電池モジュールアレ
イの製造方法においては、太陽電池モジュール１行分の
電気接続が終わった時点で、直前に使用した作業スペー
スに太陽電池モジュールを配置し、その行の電気接続を
行なうという作業を交互に繰り返すといった様に、製造
時に太陽電池モジュールを支持体上に配置する工程と太
陽電池モジュールの取り出し電極同士を電気接続する工
程を交互に繰り返し行なうのがよい。

【００３１】具体的には、Ｎ行Ｍ列の太陽電池モジュー
ルアレイを製造する際に、まず支持体の端から２行だけ
太陽電池モジュールを設置し、１、２行目に設けられた
太陽電池モジュールの取り出し電極同士を電気接続す
る。

【００３２】次に、１、２行目に設けられた太陽電池モ
ジュールの電気接続作業を行なう際に作業スペースとな
っていた位置に３行目の太陽電池モジュールを設置し、
２、３行目に設けられた太陽電池モジュールの取り出し
電極同士を電気接続する。

【００３３】以下同じように、ｎ行目（１≦ｎ≦Ｎ）の
太陽電池モジュールを設置し、ｎ−１、ｎ行目に設けら
れた太陽電池モジュールの取り出し電極同士を電気接続
するという作業を最後の行まで繰り返し行なう。

【００３４】このように作業を端から順に行ない、１行
ずつ作業を終わらせていく事で、太陽電池モジュールを
設置する作業及び取り出し電極同士の電気接続作業は、
支持体上の太陽電池モジュールが設置されていない設置
予定領域に立って行なうことができるため、支持体間に
作業スペースを設ける必要がない。結果として面積当た
りの発電効率の向上を図る事ができる。

【００３５】また、太陽電池モジュールの取り出し電極
同士を電気接続する工程において、電気接続部にリング
スリーブを用いれば、複数の取り出し電極を容易に束ね
ることができるため作業性効率を高めることができる。

【００３６】また本発明の太陽電池モジュールは、少な
くとも１つの光起電力素子からなる光起電力素子群を有
し、前記光起電力素子群には、正極、負極の出力端子が
各２本ずつ設けられており、前記光起電力素子群は、各
出力端子の先端部を除き、被覆材によって封止されてお
り、同一極性を有する２本の出力端子の露出部が１本の
導電性部材からなる取り出し電極に電気接続されてお
り、前記取り出し電極が前記被覆材の受光面側に配され
ていることを特徴とする。

【００３７】さらに本発明の太陽電池モジュールの製造
方法は、少なくとも光起電力素子を１つ有する光起電力
素子群を形成する工程、前記光起電力素子群の正極及び
負極に出力端子を各２本ずつ設ける工程、出力端子が設
けられた光起電力素子群を、各出力端子の先端部を除
き、被覆材で封止する工程、光起電力素子群を封止した
後、同一極性を有する２本の出力端子の露出部に取り出
し電極を電気接続する工程を含むことを特徴とする。

【００３８】上記本発明による太陽電池モジュールを用
いることにより、前述した本発明の太陽電池モジュール
アレイを簡単に製造することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の太陽電池モジュー
ルアレイの好適な実施態様について詳細に説明するが、
本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

【００４０】本発明の一例を示す太陽電池モジュールを
受光面側から見た平面図を図２に、太陽電池モジュール
アレイの電気結線図を図３に示す。

【００４１】本例の太陽電池モジュールアレイを構成す
る太陽電池モジュール２０は、１枚の光起電力素子２１
からなる光起電力素子群を有しており、この光起電力素
子群には、正極、負極の出力端子２２が各２本ずつ設け
られている。前記光起電力素子群は、各出力端子の先端
部を除き、被覆材２３によって封止されており、その上
極性が同じ２本の出力端子の露出部が１本の導電性部材
からなる取り出し電極２４に電気接続されている。ま
た、正極及び負極の取り出し電極は、各々２つの取り出
し部２５を有する。

【００４２】前記被覆材２３は、光起電力素子群の端部
からはみ出すように設けられており、前記取り出し電極
２４は、はみ出した被覆材の受光面上に配されている。

【００４３】本例の太陽電池モジュールの製造方法は、
光起電力素子群を形成する工程、光起電力素子群の正極
及び負極に出力端子２２を各２本ずつ設ける工程、出力
端子２２が設けられた光起電力素子群を、各出力端子の
先端部を除き、被覆材２３で封止する工程、光起電力素
子群を封止した後、極性が同じ２本の出力端子の露出部
に取り出し電極２４を電気接続する工程を含む。

【００４４】前記太陽電池モジュール２０は、不図示の
支持体上に、正極及び負極の出力端子の向きを揃えて縦
方向にＮ行、横方向にＭ列配置されている。

【００４５】前記配置のｎ行ｍ列目（１≦ｎ≦Ｎ−１、
１≦ｍ≦Ｍ−１）に存在する太陽電池モジュールの１極
性（本例では正極）の取り出し部が、ｎ行ｍ＋１列目の
反対極性（本例では負極）の取り出し部、ｎ＋１行ｍ列
目の１極性の取り出し部、ｎ＋１行ｍ＋１列目の反対極
性の取り出し部と一箇所で電気接続されている。

【００４６】また、各列に１個バイパスダイオード２６
が設けられており、影がかかり未発電状態となった太陽
電池モジュールに逆バイアス電流が流れるのを防止して
いる。

【００４７】本例の太陽電池モジュールアレイは、まず
前記太陽電池モジュールを施工する現場に搬送し、あら
かじめ形成した支持体上に、太陽電池モジュールの取り
出し電極を立ち上げて配置し、取り出し電極同士を電気
接続することで太陽電池モジュールの直並列接続を行な
い、最後にバイパスダイオードを設けるという手順で作
製される。

【００４８】以下に、本発明を構成する構成要件を更に
詳しく記載する。

【００４９】〔光起電力素子群〕本発明において、光起
電力素子群とは、光起電力素子単体あるいは２枚以上の
光起電力素子の直列接続体又は並列接続体を意味する。

【００５０】本発明の光起電力素子群を構成する光起電
力素子は、少なくとも基材、光電変換層、透明電極層、
裏面反射層、及び裏面電極層を有する。前記光起電力素
子群の端部とは、前記光起電力素子群を構成する光起電
力素子において、出力端子を取り付ける光起電力素子を
構成する基材と透明電極層と光電変換層と裏面反射層と
裏面電極層等の積層体の出力端子側端面部を意味し、光
起電力素子に設けられたバスバー電極及び出力端子の端
部を意味しているわけではない。

【００５１】以下に、更に光電変換層、透明電極層、裏
面反射層、及び裏面電極層に関する説明を記載する。

【００５２】（光電変換層）光電変換層は光を電気に変
える機能を有する。この光電変換層の材料としてはＳ
ｉ、Ｃ、Ｇｅ等のＶ族元素、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ等のＩＶ
族元素合金、ＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、
ＩｎＰ、ＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＺｎＳｅ、
ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ等のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物、ＣｕＩｎＳｅ等のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ
族化合物が挙げられるがこれに限られるものではない。

【００５３】光電変換層は、少なくとも一組のｐｎ接
合、ｐｉｎ接合、ヘテロ接合あるいはショットキー障壁
を形成する。また、光電変換層の好適な形成方法として
は、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＶＨＦプラズマＣＶ
Ｄ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法等の各種化学気相成長法が
挙げられる。

【００５４】（透明電極層）透明電極層は、光を透過す
る光入射側の電極であると共に、その膜厚を最適化する
ことによって反射防止膜としての役割も果たす。

【００５５】透明電極層は、光電変換層の吸収可能な波
長領域において高い透過率を有すること、電気抵抗が低
いことが必要とされ、その材料として、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｎ
Ｏ₂、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）、ＺｎＯ、ＣｄＯ、
Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｍｏ
Ｏ₃、Ｎａ_xＷＯ₃等の導電性酸化物あるいはこれらを混
合したものが好適に用いられる。

【００５６】透明電極層の形成方法として、微量の酸素
を含有するスパッタ用ガスによりスパッタ形成する方法
が好適に用いられる。

【００５７】（裏面反射層）裏面反射層は、光電変換層
で吸収しきれなかった光を再度光電変換層に反射する光
反射層としての機能を有する。

【００５８】裏面反射層の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ等の金属又はステンレス等の合金
が挙げられるが、中でもＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の反
射率の高い金属が特に好ましい。

【００５９】（裏面電極層）裏面電極層は、光電変換層
の非受光面側で発生した電荷を集電する集電電極として
の機能を有する。具体的な材料として、Ａｌ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属が挙げられるがこれ
に限られるものではない。裏面電極層を形成する方法と
して、化学気相成長法、スパッタ法等が好適に用いられ
る。また、裏面電極層として、外部から加えられた力に
よって各層が破損しないように支持する支持基板として
の機能を有する導電性基板が好適に用いられる。導電性
基板の具体的な材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ等
の金属又はこれらの合金の薄膜およびその複合体が挙げ
られるがこれに限られるものではない。

【００６０】（基材）基材は、外部から加えられた機械
的な力によって光起電力素子を構成する各層が破損しな
いように支持する支持基板としての機能を有する。基材
の具体的な材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍ
ｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ等の金属
又はこれらの合金の薄膜およびその複合体、ガラス等が
挙げられるがこれに限られるものではない。

【００６１】〔出力端子〕出力端子は、光起電力素子群
で発生した電力を外部に取り出す配線材であり、本発明
の太陽電池モジュールには、正極及び負極について各２
本ずつ出力端子が形成されている。前記出力端子は、太
陽電池モジュールを構成する光起電力素子の正極電極及
び負極電極に電気接続されている。その接続方法とし
て、銀ペースト、導電性テープ、半田、スポット溶接等
が好適に用いられる。

【００６２】また、出力端子の材料として、被覆されて
いない銅線、銅箔、銀メッキ銅箔、すずメッキ銅箔等が
挙げられる。

【００６３】前記出力端子は、導電性の部材を所望の長
さに切り出して作製するが、その際、出力端子の切断面
に発生したバリを除去することが好ましい。バリを有す
る出力端子が電気接続された光起電力素子は、被覆材で
封止する際に、被覆材が前記出力端子のバリによって破
れ封止性能が低下するため信頼性の低下をまねく可能性
が高い。

【００６４】なお、光起電力素子群を構成する光起電力
素子の正極電極、負極電極を予め長く形成し、隣接する
光起電力素子と電気接続しない正極電極、負極電極を出
力端子として使用する事も可能である事は言うまでもな
い。

【００６５】〔取り出し電極〕本発明の取り出し電極
は、極性が同じ２本の正極、負極の出力端子ごとに１本
の取り出し電極が電気接続され、各取り出し電極には各
々２つの取り出し部が設けられている。

【００６６】前述した出力端子は、光起電力素子群で発
生した電力を外部に取り出す際に生じる電力損失が無視
できる程度の抵抗値で形成されている。これに対して、
取り出し電極は、太陽電池モジュールアレイ施工後に太
陽電池モジュールアレイを構成する太陽電池モジュール
の一部に影がかかると発生するバイパス電流を、バイパ
スダイオードに逃がすためのバイパス電線としても機能
する。バイパス電流は通常出力端子が想定する電流より
はるかに大きい電流が流れる。よって、取り出し電極
は、バイパス電流により光起電力素子の発熱や破損が起
きない程度の抵抗値を有する。そのため、通常は出力端
子の断面積より大きく設定する。

【００６７】例えば、図３に示す太陽電池モジュールア
レイにおいて、ｍ列目に設けられたバイパスダイオード
に流れるバイパス電流は、ｍ列目（１≦ｍ≦Ｍ）の全て
の太陽電池モジュールに影がかかり未発電状態となった
時に、太陽電池モジュールアレイの最適動作電流と等し
くなり、最大となる。よって本発明において、取り出し
電極の径は、太陽電池モジュールアレイの最適動作電流
が流れてもいいように決める必要がある。具体的には、
導電部の断面積が２ｍｍ²以上２５０ｍｍ²以下の単線又
はより線が好適に用いられる。本発明において、太陽電
池モジュールの最適動作電流に応じて取り出し電極の断
面積が表１に記載の条件を満たしていれば更に好まし
い。

【００６８】

【表１】

【００６９】取り出し電極の具体的な材料として、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン等で表面被覆された電線又はケーブル線、ある
いは被覆されていない銅線、銀メッキ銅線、すずメッキ
銅線等が挙げられるがこれに限られるものではない。

【００７０】〔支持体〕支持体は、太陽電池モジュール
を設置するための架台及び太陽電池モジュールに機械的
な強度を持たせるための補強板としての機能を有する。

【００７１】支持体は耐候性及び長期信頼性に優れたも
のが好ましく、その材料としてコンクリートブロック、
亜鉛メッキ鋼板、フッ素樹脂や塩化ビニル等の耐候性物
質を有した鋼板、ステンレス鋼板等が好適に用いられ
る。太陽電池モジュールを支持体に固定する手段とし
て、接着剤、両面テープ、ネジ止め等が好適に用いられ
るがこれに限定されるものではない。

【００７２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００７３】（実施例１）本実施例の太陽電池モジュー
ルアレイを受光面側から見た平面図を図４（ａ）に、図
４（ａ）中の破線で囲まれた部分の斜視図を図４（ｂ）
に、図４（ａ）中の矢印方向から見た側面図を図４
（ｃ）に示す。また、本実施例の太陽電池モジュールア
レイの電気結線図を図５に示す。また、本実施例の太陽
電池モジュールアレイを構成する太陽電池モジュールを
図６に示す。

【００７４】図７（ａ）は本実施例の光起電力素子５０
の上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＡ−Ａ’面にお
ける断面図、図７（ｃ）は光起電力素子５０の底面図で
ある。

【００７５】前記光起電力素子５０は、受光面側より樹
脂層５１、透明電極層５２、光電変換層５３、裏面反射
層５４、裏面電極層５５という構成になっており、樹脂
層５１はアクリルウレタン系の樹脂、透明電極層５２は
ＩＴＯ、光電変換層５３はＰ−Ｉ−Ｎ型の非晶質シリコ
ン、裏面反射層５４はＺｎＯ及びＡｌ、裏面電極層５５
はステンレスによりそれぞれ構成されている。また、透
明電極層５２の受光面には銀メッキ銅箔からなる電極５
６、裏面電極層５５の非受光面には銅箔からなる電極５
７が設けられている。

【００７６】本例の太陽電池モジュール４０（図６）
は、前記光起電力素子５０を２枚直列接続した光起電力
素子群を有する。前記光起電力素子群の正極側の電極４
２及び負極側の電極４３には、絶縁被覆されていないφ
０．８ｍｍの銅線からなる出力端子４４が各２本ずつ半
田４７により電気接続されている。

【００７７】前記光起電力素子群の受光面側にはエチレ
ン−テトラフルオロエチレンフィルム（ＥＴＦＥ）とＥ
ＶＡシートの積層体が、非受光面側にはＥＶＡシートが
それぞれ設けられており、これらのシートからなる被覆
材４５によって光起電力素子群は封止されている。

【００７８】前記被覆材４５は、光起電力素子群を構成
する光起電力素子の基材端面から１０ｍｍ程度はみ出す
よう設けられており（図６（ａ）参照）、前記被覆材か
ら各出力端子４４の先端部が１５ｍｍ程度突出してい
る。

【００７９】極性が同じ２本の出力端子の封止されてい
ない領域には、絶縁されていないφ１．６ｍｍの銅線か
らなる１本の導電性部材を、コの字に折り曲げて形成さ
れた取り出し電極４６がリングスリーブ４８を用いて図
６（ａ）のように電気接続されている。ここで、前記取
り出し電極が、光起電力素子群の端部から５ｍｍ外側に
位置しており、且つ被覆材のはみ出し部の受光面上に位
置していることを特徴とする。取り出し電極４６を被覆
材４５の受光面上に配置することで、取り出し電極が支
持体に直接触れることがなくなり、正極、負極の取り出
し電極間に雨水等の水分を介して流れるリーク電流の発
生を抑制できる。

【００８０】また、取り出し電極４６を光起電力素子の
基材端部から５ｍｍ外側の被覆材の面上に設ければ、施
工時に取り出し電極を立ち上げる時に取り出し電極を曲
げる必要が無く、容易に取り出し電極を立ち上げる作業
を行なうことができる。その結果、取り出し電極が太陽
電池モジュールの設置面（支持体）から上方に離れた状
態で固定されるため、降雨時に太陽電池モジュール設置
面に水滴が溜まっても取り出し電極は水滴に接触せず、
取り出し電極からリーク電流が発生するのを防止でき
る。

【００８１】前記太陽電池モジュール４０は、図４に示
すように空洞コンクリートブロックからなる支持体３１
上に、正極及び負極の出力端子の向きを揃えて配置され
ており、各太陽電池モジュールは、エポキシ系の弾性接
着剤にてコンクリートブロックに密着固定されている。
また、前記太陽電池モジュールに設けられた取り出し電
極４６は、支持体３１の設置面に対して垂直方向に立ち
上げられている。

【００８２】本例の太陽電池モジュールアレイには、太
陽電池モジュールが東西に４０列（東から順に１列目、
２列目、・・・４０列目）、南北に４行（南から順に１
行目、２行目、３行目、４行目）配置されており、ｎ行
ｍ列目（４行目、４０列目を除く）に存在する太陽電池
モジュールの正極側の取り出し電極が、ｎ行ｍ＋１列目
の負極側の取り出し電極、ｎ＋１行ｍ列目の正極側の取
り出し電極、ｎ＋１行ｍ＋１列目の負極側の取り出し電
極と一箇所でリングスリーブ３２にて電気接続されてい
る。

【００８３】また、バイパスダイオード３４は、図５に
示すように各列に１個設けられており、４行目の各太陽
電池モジュールに設けられた正極と負極の取り出し電極
間に、バイパスダイオードに取付けられた２本の電線が
リングスリーブにて電気接続されている。

【００８４】上記のように電気接続することで、従来必
要とされた並列接続部材を省略することができ、施工時
に太陽電池モジュール表面に並列接続部材が接触して傷
が付くといったアクシデントが発生するのを防止でき
る。また、施工時に電気接続作業を行なうべき箇所も減
少するため作業時間を大幅に短縮することができる。

【００８５】（実施例２）本実施例の太陽電池モジュー
ルの製造方法を以下に説明する。なお、ここに特記しな
い点に関しては、実施例１と同様である。

【００８６】本例の太陽電池モジュールの製造方法は、
２枚の光起電力素子を直列接続し光起電力素子群を形成
する工程、前記光起電力素子群の正極電極及び負極電極
に出力端子を各２本ずつ設ける工程、出力端子を有する
光起電力素子群を、出力端子の先端部を除き、被覆材に
て封止する工程、光起電力素子群を封止後、極性が同じ
２本の出力端子の露出部に取り出し電極を電気接続する
工程を順次有する。

【００８７】２枚の光起電力素子を直列接続する作業
は、間隔を５ｍｍ設けて２枚の光起電力素子を配置し、
一方の光起電力素子の受光面に設けられた電極を、もう
一方の非受光面に設けられた電極に半田により電気接続
することで行なわれる。

【００８８】２枚の光起電力素子を直列接続した光起電
力素子群の正極電極及び負極電極に出力端子を各２本ず
つ設ける作業も半田を用いて行なわれる。前記出力端子
は、長さ４０ｍｍ、φ０．８ｍｍの被覆されていない銅
線である。

【００８９】光起電力素子群を被覆材にて封止する作業
は、一重真空方式のラミネート装置を用いて行なわれ
る。積層方法は、ラミネート装置にＥＶＡ（４６０μ
ｍ）フィルム、ＥＶＡフィルムの上に太陽電池モジュー
ル（受光面が上向き）、太陽電池モジュールの受光面に
ＥＴＦＥ（５０μｍ）／ＥＶＡ（４６０μｍ）フィルム
を配置し、排気速度１０⁴（Ｐａ／ｓｅｃ）、真空度６
７０（Ｐａ）で３０分間排気後、１６０℃の熱風オーブ
ンにラミネート装置を投入し、５０分間真空加熱する。
その後、ラミネート装置を熱風オーブンから取り出し、
常温で冷却すれば封止完了である。

【００９０】積層前のＥＶＡフィルム及びＥＴＦＥ／Ｅ
ＶＡフィルムの大きさは、光起電力素子群の端部から５
ｍｍ程度はみ出すものであるが、前記はみ出し部は積層
後に１０ｍｍ程度にまで広がる。

【００９１】最後に、極性が同じ２つの出力端子の露出
部に、φ１．６ｍｍのコの字状に折り曲げられた被覆さ
れていない銅線からなる取り出し電極をリングスリーブ
にて電気接続する。その際、取り出し電極が被覆材の受
光面上にくるようにする。これは、施工後に取り出し電
極が支持体に接触しリーク電流が発生するのを防止する
ためである。

【００９２】取り出し電極の径が、出力端子の径より大
きいのは、太陽電池モジュールの一部に影ができた時に
バイパスダイオードに流れるバイパス電流が、１枚の太
陽電池モジュールが発電する電流量よりはるかに大きく
なる可能性があるためである。つまり、バイパス電流の
経路となる太陽電池モジュールの取り出し電極は、径を
大きくする必要がある。このような径の大きい取り出し
電極を光起電力素子に直接電気接続し被覆材にて封止す
ると、太陽電池モジュールの電気接続部の凹凸が大きく
なるため封止しにくくなる。そこで、本例では、出力端
子を設けた光起電力素子を被覆材にて封止した後に、被
覆材からとびだした出力端子に取り出し電極を電気接続
することで、太陽電池モジュールの封止をしやすくして
いる。

【００９３】（実施例３）本実施例の太陽電池モジュー
ルアレイの製造方法を以下に説明する。なお、ここに特
記しない点に関しては、実施例１と同様である。

【００９４】本実施例の太陽電池モジュールアレイ製造
時の作業手順を示す図を図８乃至図１０に示す。

【００９５】本例では、太陽電池モジュール６０を南北
に６枚、東西に１０枚並べて形成される、６行１０列の
太陽電池モジュールアレイの製造方法について説明す
る。

【００９６】太陽電池モジュールアレイを製造する際
は、まず初めに設置予定地の整地を行ない、整地した土
地に複数の空洞コンクリートブロックを並べて支持体６
１を形成する。

【００９７】支持体６１を形成し終えたら、図８に示す
ように支持体の北側に、１行目の太陽電池モジュールを
１０枚、１行目の太陽電池モジュールのすぐ南側に２行
目の太陽電池モジュールを１０枚設置する。太陽電池モ
ジュールの設置作業は、太陽電池モジュールの非受光面
にエポキシ系の弾性接着剤を塗布する工程、太陽電池モ
ジュールに設けられた取り出し電極を立ち上げる工程、
空洞コンクリートブロックからなる支持体上に太陽電池
モジュールを密着固定する工程からなる。

【００９８】１、２行目の太陽電池モジュールを設置
後、１行目のｍ列目（１≦ｍ≦９）に存在する太陽電池
モジュールの１極性の取り出し部を、１行ｍ＋１列目の
反対極性の取り出し部、２行ｍ列目の１極性の取り出し
部、２行ｍ＋１列目の反対極性の取り出し部と一箇所で
電気接続する作業を行なう。前記１、２行目の電気接続
作業は、図８に示すように支持体６１上の作業エリア６
２にて行なう。

【００９９】１、２行目に設けられた太陽電池モジュー
ル同士の電気接続作業を終えた後、図８の作業エリア６
２に３行目の太陽電池モジュール１０枚を設置し、２行
目のｍ列目に存在する太陽電池モジュールの１極性の取
り出し部を、２行ｍ＋１列目の反対極性の取り出し部、
３行ｍ列目の１極性の取り出し部、３行ｍ＋１列目の反
対極性の取り出し部と一箇所で電気接続する作業を行な
う（図９参照）。

【０１００】その後、同じように前工程では作業エリア
だった支持体上の領域に、太陽電池モジュールを１行設
置して、太陽電池モジュール同士の電気接続作業を行な
うという工程を繰り返し、最後の行である６行目の太陽
電池モジュールまで電気接続を行なう。６行目の設置作
業及び電気接続作業が終了したら、１行目に設けられた
各太陽電池モジュールの未接続の正極及び負極の取り出
し部間に、バイパスダイオード６３に取付けられた電線
を電気接続する（図１０参照）。

【０１０１】前述した取り出し電極同士の電気接続と前
述した取り出し電極とバイパスダイオードに取付けられ
た電線との電気接続は、すべてリングスリーブを用いて
行なう。

【０１０２】本例では、まず太陽電池モジュールを北端
から２行分だけ設置して、前記太陽電池モジュール同士
の電気接続作業を行ない、その後、直前に使用した作業
スペースに太陽電池モジュールを１行設置して太陽電池
モジュール同士の電気接続作業を行なうといったよう
に、太陽電池モジュールを支持体上に配置する工程と太
陽電池モジュールの取り出し電極同士を電気接続する工
程を交互に行なう。その結果、北から南に向かって１行
ずつ順番に作業を終えることができ、且つ、作業は支持
体上の太陽電池モジュール設置予定領域で行なうことが
できるため、施工後に太陽電池モジュールアレイに作業
スペースが残らず、面積あたりの発電効率向上を図るこ
とができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の太陽電池モ
ジュールアレイによれば、従来必要とされていた並列接
続部材を使うことなく太陽電池モジュールの直並列接続
を行なうことができる。これにより、太陽電池モジュー
ル同士の直並列接続作業時に、並列接続部材が太陽電池
モジュールに接触して信頼性を低下させるといった問題
が無くなり、また並列接続部材が太陽電池モジュールに
接触しないよう慎重に作業を進める必要がなく、作業性
の向上を図ることができる。

【０１０４】さらに、並列接続部材が不要となるので、
各太陽電池モジュールの出力端子を並列接続部材に設け
た枝線にそれぞれ電気接続する必要がなく、その結果、
電気接続を行なう箇所が少なくなるため、リングスリー
ブ等、電気接続作業に必要な材料の削減を図ることがで
き且つ作業時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な太陽電池モジュールアレイの電気回路
図である。

【図２】本発明の実施形態例に係わる太陽電池モジュー
ルを受光面側から見た平面図である。

【図３】本発明の実施形態例に係わる太陽電池モジュー
ルアレイの電気回路図である。

【図４】本発明の第１の実施例に係わる太陽電池モジュ
ールアレイを説明するための図である。

【図５】本発明の第１の実施例に係わる太陽電池モジュ
ールアレイの電気回路図である。

【図６】本発明の第１の実施例に係わる太陽電池モジュ
ールを説明するための図である。

【図７】本発明の第１の実施例に係わる光起電力素子を
説明するための図である。

【図８】本発明の第３の実施例に係わる太陽電池モジュ
ールアレイの製造方法を説明するための図である。

【図９】本発明の第３の実施例に係わる太陽電池モジュ
ールアレイの製造方法を説明するための図である。

【図１０】本発明の第３の実施例に係わる太陽電池モジ
ュールアレイの製造方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１０、２０、４０、６０ 太陽電池モジュール １１ 並列接続部材 １２ 導電性部材 １３ 枝線 １４、１６、３２、４８ リングスリーブ １５、２２、４４ 出力端子 １７、２６、３４、６３ バイパスダイオード ２１、４１、５０ 光起電力素子 ２３、４５ 被覆材 ２４、４６ 取り出し電極 ２５ 取り出し部 ３１、６１ 支持体 ４２、４３、５６、５７ 電極 ４７ 半田 ５１ 樹脂層 ５２ 透明電極層 ５３ 光電変換層 ５４ 裏面反射層 ５５ 裏面電極層 ６２ 作業スペース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸山 誠紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 牧田 英久 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松下 正明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA03 BA11 DA04 EA03 EA17 FA04 GA02 JA03 JA04 JA05 JA07 JA08 JA09

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極、負極の出力端子を各２本ずつ有
   し、且つ極性が同じ出力端子同士は取り出し電極で電気
   的に導通し、取り出し電極には各々２つの取り出し部を
   有する太陽電池モジュールからなり、前記太陽電池モジ
   ュールは、支持体上に、正極及び負極の出力端子の向き
   を揃えて縦方向にＮ行、横方向にＭ列配置されており、
   前記配置のｎ行ｍ列目（１≦ｎ≦Ｎ−１、１≦ｍ≦Ｍ−
   １）に存在する太陽電池モジュールの１極性の前記取り
   出し部が、ｎ行ｍ＋１列目の反対極性の前記取り出し
   部、ｎ＋１行ｍ列目の１極性の前記取り出し部、ｎ＋１
   行ｍ＋１列目の反対極性の前記取り出し部と一箇所で電
   気接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール
   アレイ。
2. 【請求項２】 前記太陽電池モジュールは、前記出力端
   子が接続された少なくとも１つの光起電力素子からなる
   光起電力素子群を有し、該光起電力素子群は各出力端子
   の先端部を除き被覆材によって封止されていることを特
   徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールアレイ。
3. 【請求項３】 前記光起電力素子は、少なくとも透明電
   極層、光電変換層、裏面電極層を有し、同一極性を有す
   る２本の出力端子が透明電極層もしくは裏面電極層を介
   して電気的に導通していることを特徴とする請求項２に
   記載の太陽電池モジュールアレイ。
4. 【請求項４】 前記被覆材が、前記光起電力素子群の端
   部から少なくとも１０ｍｍはみ出しており、前記取り出
   し電極が、はみ出した被覆材の受光面側に配されている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽電池モジ
   ュールアレイ。
5. 【請求項５】 前記取り出し電極が、前記光起電力素子
   群の端部から少なくとも５ｍｍ離間していることを特徴
   とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池
   モジュールアレイ。
6. 【請求項６】 前記取り出し電極は太陽電池モジュール
   の設置面に対して上方に立ち上げられ、該立ち上がり部
   において、取り出し電極同士が電気接続されていること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太
   陽電池モジュールアレイ。
7. 【請求項７】 前記出力端子及び取り出し電極が可撓性
   を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一
   項に記載の太陽電池モジュールアレイ。
8. 【請求項８】 前記取り出し電極が、一本の導電性部材
   をコの字に折り曲げてなることを特徴とする請求項１乃
   至７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールアレ
   イ。
9. 【請求項９】 前記取り出し電極が、被覆されていない
   導電性部材からなることを特徴とする請求項１乃至８の
   いずれか一項に記載の太陽電池モジュールアレイ。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか一項に記載
    の太陽電池モジュールアレイを製造する方法であって、 太陽電池モジュールの設置面となる支持体を形成する工
    程、太陽電池モジュールに設けられた取り出し電極を立
    ち上げて、太陽電池モジュールを支持体上に配置する工
    程、太陽電池モジュールの取り出し電極同士を電気接続
    する工程、バイパスダイオードを設ける工程を含むこと
    を特徴とする太陽電池モジュールアレイの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記太陽電池モジュールに設けられた
    取り出し電極を立ち上げて、太陽電池モジュールを支持
    体上に配置する工程と、前記太陽電池モジュールの取り
    出し電極同士を電気接続する工程を交互に行なうことを
    特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュールアレ
    イの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記太陽電池モジュールの取り出し電
    極同士を電気接続する工程にリングスリーブを用いるこ
    とを特徴とする請求項１０又は１１に記載の太陽電池モ
    ジュールアレイの製造方法。
13. 【請求項１３】 少なくとも１つの光起電力素子からな
    る光起電力素子群を有し、前記光起電力素子群には、正
    極、負極の出力端子が各２本ずつ設けられており、前記
    光起電力素子群は、各出力端子の先端部を除き、被覆材
    によって封止されており、同一極性を有する２本の出力
    端子の露出部が１本の導電性部材からなる取り出し電極
    に電気接続されており、前記取り出し電極が前記被覆材
    の受光面側に配されていることを特徴とする太陽電池モ
    ジュール。
14. 【請求項１４】 少なくとも光起電力素子を１つ有する
    光起電力素子群を形成する工程、前記光起電力素子群の
    正極及び負極に出力端子を各２本ずつ設ける工程、出力
    端子が設けられた光起電力素子群を、各出力端子の先端
    部を除き、被覆材で封止する工程、光起電力素子群を封
    止した後、同一極性を有する２本の出力端子の露出部に
    取り出し電極を電気接続する工程を含むことを特徴とす
    る太陽電池モジュールの製造方法。