JP2019021893A - ソーラーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】新規なソーラーモジュールを提供すること。
【解決手段】本発明は、封止層と、封止層内に埋め込まれた太陽電池と、封止層の上に形成されたパターン層とを含むソーラーモジュールであって、パターン層は、少なくとも１つのパターンユニットを含み、パターンユニットは、複数の互いに分離した色点を含み、また、入射光線を色点に通過させてその近傍の隙間を迂回することにより、太陽電池の色点に対応する部分にポアソン輝点が生じる、ソーラーモジュールを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池に関し、特にソーラーモジュールに関する。

現在、ソーラーモジュールは、スクリーン印刷でインクまたは釉薬をカバーグラスにコーティングすることにより、画像および色を示すことができる。

図１に示すように、従来のソーラーモジュール１は、封止層１０、封止層１０内に埋め込まれた複数の太陽電池１３、封止層１０の上下両側に積層された第１透光板１１と第２透光板、および第１透光板１１と封止層１０との間に形成されたパターン層１４、を含むソーラーモジュールである。

しかし、従来のソーラーモジュール１において、パターン層１４は複数のパターンユニット１４ａを含むが、そのパターンユニット１４ａは大きすぎて隙間がなく、入射光線がパターンユニット１４ａを透過できないため、太陽電池１３のパターンユニット１４ａに対応する部分が覆われることにより、太陽電池１３が漏電して発熱領域Ｈを形成することで、太陽電池１３の発電転換率が低下してしまい、深刻な場合、ソーラーモジュール１にホットスポット（Ｈｏｔ Ｓｐｏｔ）が発生し、ソーラーモジュール１が熱によって破損し、ひいては燃焼する可能性がある。

また、従来のソーラーモジュール１において、第１透光板１１の上下の表面はいずれも滑面（その粗さＲａが約０．０１未満）であるため、光線が全反射される現象が起きやすく、太陽電池に入る光線が減少してしまう。

したがって、如何にして従来技術の様々な問題点を解決するかは、重要な課題である。

前記の従来技術の問題点を解決するために、本発明は、第１表面および第１表面と反対する側にある第２表面を有する封止層と、封止層内に埋め込まれた複数の太陽電池と、封止層の第１表面の上に形成されたパターン層とを含むソーラーモジュールであって、パターン層は、少なくとも１つのパターンユニットを含み、パターンユニットは、複数の互いに分離した色点（ｃｏｌｏｒｓｐｏｔ）を含む、ソーラーモジュールを提供する。

本発明の前記ソーラーモジュールにおいて、色点の幅は、０．０３〜０．１０ｍｍの範囲であり、例えば、０．０５〜０．０８ｍｍの範囲である。

本発明の前記ソーラーモジュールは、封止層の第１表面およびパターン層に結合される第１透光板をさらに含む。第１透光板は、例えば、ガラス板である。第１透光板は、受光面および受光面と反対する側にある裏面を有し、裏面で封止層およびパターン層に接して配置され、また、受光面に粗面が形成されるか、あるいは、受光面および裏面の両方に粗面が形成される。粗面の粗さのＲａ値は、０．１を超えることが好ましい。

本発明の前記ソーラーモジュールは、封止層の第２表面に結合される第２透光板をさらに含む。第２透光板は、例えば、ガラス板である。

上記の内容から分かるように、本発明のソーラーモジュールにおいて、主に、パターンユニットが複数の互いに分離した色点を含むため、入射光線を前記色点に通過させてその近傍の隙間を迂回することにより、太陽電池の色点に対応する部分にポアソン輝点（ＰｏｉｓｓｏｎＬｉｇｈｔ Ｓｐｏｔ）が生じる。したがって、従来技術に比べて、太陽電池の色点に対応する部分に遮蔽領域が形成されないため、漏電および発熱領域の発生を防ぎ、さらに、ホットスポット現象も発生しないので、ソーラーモジュールの熱による破損または燃焼などの問題点を回避できる。

また、本発明のソーラーモジュールは、第１透光板が粗面を有することにより、全反射の比率を減少させ、太陽電池の発電転換率を高めることができる。

従来のソーラーモジュールの断面模式図である。 本発明のソーラーモジュールの断面模式図である。 本発明のソーラーモジュールを使用する際の断面模式図である。

以下、本発明の実施形態を具体的な実施態様によって説明する。当業者は、本発明の明細書の記載内容に基づいて、本発明のほかの利点および効果を容易に理解できる。

ただし、本発明の図面に示されている構造、割合、サイズは、いずれも本発明の実施可能な範囲を限定する限定条件ではなく、本発明の明細書の開示内容と合わせて当業者に理解・閲読させるためのものであるため、技術的に実質的な意味がなく、本発明の生じる効果および達成できる目的を損なわない範囲であれば、任意の構造の修飾、割合関係の変更、またはサイズの調整は、本発明に開示されている技術内容に含まれる範囲に入るべきである。また、本発明の明細書における「上」および「その」などの用語は、本発明の実施可能な範囲を限定するためのものではなく、説明の便利だけのために使用され、技術内容が実質的に変更されない範囲であれば、その相対関係の変更または調整は、本発明の実施可能な範囲とするべきである。

図２は、本発明のソーラーモジュール２の断面模式図である。前記ソーラーモジュール２は、封止層２０と、第１透光板２１と、第２透光板２２と、複数の太陽電池２３と、パターン層２４とを含む。

前記封止層２０は、第１表面２０ａおよび第１表面２０ａと反対する側にある第２表面２０ｂを有する。

本発明の実施態様において、前記封止層２０を形成する材料としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ。ＥＶＡとも略す）共重合体、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはポリオレフィン（Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ。ＰＯとも略す）が挙げられるが、上記の例に限定されない。

前記太陽電池２３は、前記封止層内２０に埋め込まれる。前記太陽電池２３は、複数の回路２３０にはんだ付けするように、互いに直列に電気的な接続を示す。前記回路２３０は、導電性銅箔（一般的には、リボン（Ｒｉｂｂｏｎ）とも呼ばれる）から製造される。

前記パターン層２４は、前記封止層２０の第１表面２０ａの上に形成され、複数のパターンユニット２４ａを含む。前記パターンユニット２４ａは、複数の互いに分離した色点２４０を含む。

本発明の実施態様において、前記パターン層２４を形成する材料としては、釉薬顔料である。また、一つの色点２４０の幅ｄは、０．０３〜０．１０ｍｍの範囲であり、そのうち、０．０５〜０．０８ｍｍの範囲を選択してもよく、０．０５ｍｍであることが好ましい。また、一つのパターンユニット２４ａは、複数の互いに分離した色点２４０からなる。

前記第１透光板２１は、前記封止層２０の第１表面２０ａと前記パターン層２４に結合される。

本発明の実施態様において、前記第１透光板２１はガラス板であり、前記第１透光板２１の両表面（受光面および受光面と反対する側にある裏面）に粗面２１ａと粗面２１ｂが形成されており、また、粗面２１ａと粗面２１ｂの粗さのＲａ値は０．１を超える。具体的に、前記第１透光板２１に、化学エッチングにより粗面処理を行う。例えば、希釈されたフッ化水素酸溶液を用いて、ガラス板の表面にスプレーコーティングすることでガラス材料を直接にエッチングし、水で洗浄することにより、粗さのＲａ値が０．１を超えるように制御することに有利である。

また、前記第１透光板２１は、その粗面２１ａにより、前記封止層２０の第１表面２０ａと前記パターン層２４に結合される。

また、前記第１透光板２１の粗面２１ａと粗面２１ｂは、第１透光板２１の表面の全面を粗化することを選択してもよく、または、必要に応じて、第１透光板２１の表面の一部を粗化してもよい。

前記第２透光板２２はガラス板であり、前記封止層２０の第２表面２０ｂに結合される。

本発明のソーラーモジュール２の製作過程は、まず、エッチング液で第１透光板２１の表面を粗化し、水で洗浄してエッチング液を除去し、第１透光板２１を乾燥した後、色点２４０を示すように転写またはスプレーコーティングによって第１透光板２１の下側の粗面２１ａに釉薬を形成し、少なくとも５００℃以上の高温で焼結する。そして、前記第１透光板２１の下側の粗面２１ａおよび前記パターン層２４ならびに第２透光板２２の上に封止材を形成し、直列に接続する太陽電池２３を前記封止材で覆う。最後、前記封止材を熱硬化させて、封止層２０を形成することにより、ソーラーモジュール２の製作を完成する。

本発明のソーラーモジュール２を使用するとき、図３に示すように、太陽光の照射下で、第１透光板２１を粗化処理すると共に色点のサイズを制御するため、入射光線Ｌは、多角度から入射し、前記色点２４０に通過させてその近傍の隙間を迂回して、前記太陽電池２３の前記色点２４０に対応する部分に異なる形、異なる位置のポアソン輝点の積分効果Ｐを示させ、すなわち、少しの入射光線Ｌは前記色点２４０の下方にある前記太陽電池２３に照射する（言い換えれば、色点２４０で遮蔽される太陽電池２３に少しの入射光線Ｌを到達させる）。したがって、従来技術に比べて、前記太陽電池２３の前記パターンユニット２４ａに対応する部分に遮蔽領域が形成されないため、漏電および発熱領域の発生を防ぎ、さらに、ホットスポット現象も発生しないので、前記ソーラーモジュール２の熱による破損または燃焼などの問題点を回避できる。

また、本発明のソーラーモジュール２は、第１透光板２１が粗面２１ａと粗面２１ｂを有することにより、全反射の比率を減少させ、太陽電池２３の発電転換率を高めることができる。

また、前記第１透光板２１のガラス材を直接に粗化処理して得られた粗面２１ａと粗面２１ｂにより、入射光線Ｌの経路は多角度から入射できるので、色点の下方に異なる形、異なる位置のポアソン輝点の積分効果を示す。ゆえに、前記太陽電池２３に、一部の遮蔽領域が形成されることがない。

また、本発明のソーラーモジュール２は、ポアソン輝点の積分効果の原理を利用するため、前記第１透光板２１の粗さのＲａ値が０．２５を超える場合、前記第１透光板２１は、その太陽に向かう表面のみを粗化して上側の粗面２１ｂを得ることができる。この場合は、前記第１透光板２１は滑面で前記パターン層２４および前記封止層２０の第１表面２０ａに接することができる。

上記のように、本発明のソーラーモジュール２は、前記パターンユニット２４ａが複数の互いに分離した色点２４０を含むことにより、入射光線を前記パターンユニット２４ａに通過させることができるため、漏電および発熱領域の発生を防ぎ、また、前記第１透光板２１の表面の粗化により、前記太陽電池２３の発電転換率を高めながら、画像の発色および発電転換率の競合などの問題を解決できる。

上記の実施態様は、本発明の原理およびその効果を例示的に説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱していない限り、上記の実施態様を変更できる。したがって、本発明の権利範囲は、添付の「特許請求の範囲」に記載されるとおりである。

１、２…ソーラーモジュール
１０、２０…封止層
１１、２１…第１透光板
１２、２２…第２透光板
１３、２３…太陽電池
１４、２４…パターン層
１４ａ、２４ａ…パターンユニット
２０ａ…第１表面
２０ｂ…第２表面
２１ａ、２１ｂ…粗面
２３０…回路
２４０…色点
ｄ…幅
Ｈ…発熱領域
Ｌ…入射光線
Ｐ…ポアソン輝点の積分効果

Claims (10)

1. 第１表面および前記第１表面と反対する側にある第２表面を有する封止層と、
   前記封止層内に埋め込まれた複数の太陽電池と、
   前記封止層の前記第１表面の上に形成されたパターン層と
   を含むソーラーモジュールであって、
   前記パターン層は、少なくとも１つのパターンユニットを含み、
   前記パターンユニットは、複数の互いに分離した色点を含む、ソーラーモジュール。
2. 前記色点の幅が０．０３〜０．１０ｍｍの範囲である、請求項１に記載のソーラーモジュール。
3. 前記色点の幅が０．０５〜０．０８ｍｍの範囲である、請求項２に記載のソーラーモジュール。
4. 前記封止層の前記第２表面に結合される第２透光板をさらに含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
5. 前記封止層の第１表面および前記パターン層に結合される第１透光板をさらに含み、
   前記第１透光板は、受光面および前記受光面と反対する側にある裏面を有し、
   前記裏面で前記封止層および前記パターン層に接して配置される請求項１に記載のソーラーモジュール。
6. 前記第１透光板は、その受光面に粗面が形成されるか、または、その受光面および裏面の両方に粗面が形成される、請求項５に記載のソーラーモジュール。
7. 前記粗面の粗さのＲａ値が０．１を超える、請求項６に記載のソーラーモジュール。
8. 前記粗面は、前記第１透光板の表面の一部または全面に形成される、請求項６に記載の表ソーラーモジュール。
9. 前記粗面により、入射光線が多角度から前記パターン層に入射し、色点の下方にポアソン輝点を生成させ、色点で遮蔽される太陽電池に入射光線を到達させる、請求項６に記載のソーラーモジュール。
10. 前記複数の太陽電池は、互いに直列に接続する、請求項１に記載のソーラーモジュール。