JPH0897457A

JPH0897457A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH0897457A
Application number: JP6257653A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Izumi; 孝幸泉
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】光電変換効率と耐候性並びに耐久性の改善が
図れる太陽電池モジュールを提供する。【構成】この太陽電池モジュール100 は断面放物線形
状の凹溝11を有する銅板製第二集電極10と、第二集電極
の各凹溝内の焦点ゾーンに配置されたフィラメント構造
体20と、上記凹溝内の空間部を充填し各フィラメント構
造体の光入射側を被覆する光透過性の保護部材30とでそ
の主要部が構成され、保護部材は空間部を充填する軟質
シリコーン樹脂から成る充填被覆層31とこの上にコーテ
ィングされた硬質シリコーン樹脂から成る被覆層32とで
構成されている。そして、上記凹溝が凹面鏡として作用
するため各フィラメント構造体に対する集光比が高くな
りその光電変換効率の改善が図れ、かつ、銅板製第二集
電極と上記保護部材の作用により耐候性並びに耐久性の
改善が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の太陽電池を集合し
て成る太陽電池モジュールに係り、特に、光電変換効率
を大幅に向上させることが可能で、かつ、耐候性、耐久
性にも優れた太陽電池モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池としては、平板状の単結
晶シリコン又は多結晶シリコン（結晶シリコン）を基板
として加工したもの、アモルファスシリコンをガラス等
の透明基板又は金属板等の導電性基板上に薄膜として製
膜したもの、化合物半導体を平板状又は薄膜状に加工し
その表裏に集電極を形成したもの等が知られている。

【０００３】そして、これ等従来の太陽電池は、そのい
ずれもが図６に示すように複数の半導体層ｄにより構成
された半導体接合層ｃの表裏面に一対の集電極ａ、ｂを
配置した構造になっているため、光入射側に設けられた
集電極ａ（表面電極）が半導体接合層ｃに入射される光
の一部を遮ってしまい、その分、光電変換効率の向上を
図る上において障害になる問題があった。また、この問
題を軽減しようとして上記集電極ａをより細く若しくは
集電極ａ間の間隔をより広げる方法も検討されたが、こ
のような構成にすると直列抵抗が大きくなりその光電変
換効率が低下するという問題を生じた。

【０００４】そこで、半導体接合層ｃの光入射面が上記
表面電極により覆われない構造の太陽電池として、特開
昭５９−１２５６７０号公報や特開昭６３−２３２４６
７号公報等に記載された太陽電池モジュールが開発され
ている。すなわち、この太陽電池モジュールは、図７〜
図８に示すように線状の第一集電極a'とこの長さ方向に
沿ってその外周面に設けられ光起電力能を有する半導体
接合層c'から成る複数のフィラメント構造体ｅと、これ
等フィラメント構造体ｅに対してその光入射側とは反対
側に配置されかつ各フィラメント構造体ｅの外周面の一
部と電気的に接続された第二集電極b'とでその主要部が
構成されるものであった。

【０００５】そして、上記第一集電極a'の外周面に半導
体接合層c'が形成され、かつ、第二集電極b'についても
フィラメント構造体ｅに対しその光入射側とは反対側に
配置されることから半導体接合層c'に入射される光が各
集電極a'、b'により制限を受けない構造になるため、上
述した従来の太陽電池に較べて光電変換効率の向上が図
れるものであった。

【０００６】尚、この太陽電池モジュールにおいては、
図７〜図８に示すように複数のフィラメント構造体ｅが
密に並べて配置された構造を採っている関係上、各フィ
ラメント構造体ｅの光入射側と反対側に位置する約半分
の半導体接合層c'への光入射量が制限されてしまうため
その光電変換効率の向上を図る上において未だ大きな改
善の余地を残していた。

【０００７】そこで、本発明者は、図９〜図１２に示す
ように少なくとも表面が光反射性と導電性を有する材料
により第二集電極b'を構成し、かつ、この第二集電極b'
の表面側には長さ方向に延びる断面略Ｖ字（図９〜１０
参照）若しくは略Ｕ字状（図１１〜１２参照）で溝幅が
上記フィラメント構造体ｅの太さより大きい複数の凹溝
b1を幅方向に亘って互いに平行に形成すると共に、各凹
溝b1内の焦点ゾーンにフィラメント構造体ｅを各凹溝b1
の長さ方向に沿ってそれぞれ配置した構造の太陽電池モ
ジュールを提案している（特願平６−９０３７３号明細
書参照）。

【０００８】そして、この太陽電池モジュールにおいて
は、第二集電極b'に設けられた断面略Ｖ字若しくは略Ｕ
字状の凹溝b1が凹面鏡として作用し、かつ、凹面鏡とし
て作用する凹溝b1内の焦点ゾーンにフィラメント構造体
ｅが配置されているため、各フィラメント構造体ｅの光
入射側に位置する半導体接合層への光入射と光入射側と
反対側に位置する半導体接合層への光入射とを略均等に
することが可能となり、従来の太陽電池モジュールに較
べてその光電変換効率の大幅な改善が図れるものであっ
た。

【０００９】ところで、図９〜図１２に示された太陽電
池モジュールを実際に適用しようとした場合、これ等太
陽電池モジュールに対してその運搬、設置工事等が可能
となるよう機械的強度や剛性等を付与することが望まし
く、また、設置された後において永年の使用に耐えられ
るよう耐候性（環境温度、湿度、風圧、砂埃、雨水、雪
等に対する耐性）や耐久性（振動、衝撃、曲げ等に対す
る耐性）等を付与することが望ましい。

【００１０】尚、図６に示された上述の平板状太陽電池
においては、同様の観点からその耐候性や耐久性を付与
する手段として、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すようなモ
ジュールパッケージ構造が既に開発されている。

【００１１】すなわち、図１３（Ａ）に示された『エン
キャップ』型においては、光入射側に配置されたガラス
等の透明板ｇとその反対側に配置されたガラス、金属等
の背面板ｈとの間に設けられたシリコーン樹脂等の透明
樹脂層ｉ内に太陽電池素子（セルストリングス）ｊを封
入した構造を有しており、図１３（Ｂ）に示された『サ
ブストレート』型においては、ＦＲＰ（ファイバー強化
樹脂）等の背面板ｈ上に設けられた透明樹脂層ｉ内に太
陽電池素子（セルストリングス）ｊを封入しかつ透明樹
脂層ｉの表面にハードコート樹脂ｋを被覆した構造を有
し、また、図１３（Ｃ）に示された『スーパーストレー
ト』型においては、光入射側に配置されたガラス等透明
板ｇの背面側に透明樹脂層ｉ［この透明樹脂層ｉは太陽
電池素子を間に挟んだ状態でＥＶＡ（エチレンビニルア
セテート）又はＰＶＢ（ポリビニルブチラール）シート
i1、i2を貼合わせたもので構成される］を設けこの透明
樹脂層ｉ内に太陽電池素子（セルストリングス）ｊを封
入すると共に透明樹脂層ｉの外表面にアルミ箔とフッ化
ビニルのサンドウィッチフィルム等から成る防湿フィル
ムｍを被覆した構造を有している。

【００１２】そこで、図９〜図１２に示された太陽電池
モジュールに対しこれ等のモジュールパッケージ構造を
そのまま適用する方法が考えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、平板状太陽電
池と図９〜図１２に示された太陽電池とはその構造が大
きく相違することから、平板状の太陽電池用に開発され
た上述のモジュールパッケージ構造を図９〜図１２に示
された太陽電池モジュールに適用することは構造的に難
があり、また、図９〜図１２に示された太陽電池モジュ
ールの特性を有効に活かせるモジュールパッケージ構造
が望まれる。

【００１４】すなわち、平板状の太陽電池に較べて図９
〜図１２に示された太陽電池モジュールは光入射側に凹
凸部が多数存在するため、平板状の太陽電池用に開発さ
れたモジュールパッケージ構造をそのまま適用すること
は現実的に困難である。

【００１５】また、図９〜図１２に示された太陽電池モ
ジュールにおいては、上記フィラメント構造体ｅと第二
集電極b'との接触部分が機械的に弱く、振動、曲げ、温
度変化、湿度に対して剥離、ずれ、腐食等が若干起こり
易い問題を有する。

【００１６】他方、図９〜図１２に示された太陽電池モ
ジュールにおいては、後述するように上記第二集電極b'
自体が金属板、ガラス板等で構成されているため、その
気密性が十分高く、かつ、適度な弾性と強度を具備する
ことから、これ等の特性を有効に活かせるモジュールパ
ッケージ構造が望まれる。

【００１７】本発明はこのような技術的背景を下にして
なされたもので、その課題とするところは、光電変換効
率を大幅に向上させることが可能で、かつ、耐候性、耐
久性にも優れた太陽電池モジュールを提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、導電性の線状材料より成る第一集電極とこの
長さ方向に沿ってその外周面に設けられ光起電力能を有
する半導体接合層とで構成された複数のフィラメント構
造体と、これ等フィラメント構造体に対してその光入射
側とは反対側に配置されかつ各フィラメント構造体の外
周面の一部と電気的に接続された第二集電極を備える太
陽電池モジュールを前提とし、少なくともその表面が光
反射性と導電性を有する材料により上記第二集電極を構
成し、この第二集電極の光入射側には長さ方向に延びる
断面略Ｖ字状若しくは略Ｕ字状で溝幅が上記フィラメン
ト構造体の太さより大きい複数の凹溝を幅方向に亘って
互いに平行に形成すると共に、各凹溝内の焦点ゾーンに
フィラメント構造体を各凹溝の長さ方向に沿ってそれぞ
れ配置し、かつ、各凹溝内の空間部を充填し各フィラメ
ント構造体の光入射側を被覆する光透過性の保護部材を
設けたことを特徴とするものである。

【００１９】そして、請求項１記載の発明に係る太陽電
池モジュールによれば、特願平６−９０３７３号明細書
に記載された太陽電池モジュールと同様に第二集電極に
設けられた断面略Ｖ字若しくは略Ｕ字状の凹溝が凹面鏡
として作用し、かつ、凹面鏡として作用する凹溝内の焦
点ゾーンにフィラメント構造体が配置されているため、
各フィラメント構造体の光入射側に位置する半導体接合
層への光入射と光入射側と反対側に位置する半導体接合
層への光入射とを略均等にすることが可能となり、従来
の太陽電池モジュールに較べてその光電変換効率の大幅
な改善を図ることが可能となる。

【００２０】また、この太陽電池モジュールにおいて
は、各凹溝内の空間部を充填し各フィラメント構造体の
光入射側を被覆する光透過性の保護部材が設けられてい
るため、各フィラメント構造体は凹溝内に充填された上
記保護部材の作用により強固に固定されることになる。
このため、この太陽電池モジュールに対し外部から振動
等が加わったり、あるいは、環境温度や湿度等が変化し
ても上記第二集電極との接触部分がずれたり剥離したり
することがない。更に、第二集電極は、後述するように
金属板、ガラス板等で構成されその気密性が高いため、
上記保護部材の作用と相俟って太陽電池モジュール内部
への水やガス等の侵入を防止することが可能となる。

【００２１】従って、機械的強度並びに気密性の大幅な
改善が図れるため、上記太陽電池モジュールに対し耐候
性並びに耐久性を付与することが可能となる。

【００２２】そして、この請求項１に係る発明において
上記半導体接合層を構成する半導体材料としては、従来
と同様に、アモルファスシリコン、結晶シリコン、及
び、化合物半導体等が挙げられ、また、この化合物半導
体としてIII-Ｖ族化合物半導体系のＧａＡｓ、ＩｎＰな
ど、II-ＶI族化合物半導体系のＣｄＴｅ、ＣｄＳなど、
Ｉ-III-ＶI₂ 族化合物半導体系のＣｕＩｎＳｅ₂、Ｃｕ
ＩｎＳ₂などを適用することが可能である。

【００２３】次に、上記線状材料としては、製造時にお
ける温度条件によって適宜選択され、例えば、アモルフ
ァスシリコン型の太陽電池モジュール等比較的低温条件
で適用される線状材料として、アルミニウム、ニッケ
ル、ステンレス、銅、銀等フィラメント状の一般金属、
金属繊維を集合した撚線、複合材料のワイヤー、あるい
はこれ等を他の材料でコーティング若しくはメッキした
もの等金属系線状体が適用でき、また、上記金属を他の
線状材料の外周面にコーティング若しくはメッキ等して
得られた線状体等も適用できる。一方、結晶シリコン型
の太陽電池モジュール等比較的高温条件で適用される線
状材料としては、炭素材料の線状体すなわち直径が５０
μｍ〜２００μｍ程度の太い炭素繊維、若しくは、通常
の炭素繊維を集合した撚線、炭素／炭素複合材料のワイ
ヤー、あるいは、これ等を他の材料、例えば、シリコン
又はシリコンカーバイド等でコーティングした炭素系線
状体等が適用できる。

【００２４】尚、線状材料の外周面に半導体層を製膜す
る方法としては公知のあらゆる半導体薄膜の製膜手段が
原理的に適用可能である。そして、どの様な半導体層を
どの位の品質と厚さで製膜するか、また、どの様に半導
体接合層を形成するのかによって異なるが、蒸着法、ス
パッタリング法、熱ＣＶＤ法、低温プラズマＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法、化学的析出法、電気化学的析出法、融液塗
布、ペーストの塗布乾燥焼結等の手段が例示できる。

【００２５】また、上記線状材料より成る第一集電極と
半導体接合層とで構成されるフィラメント構造体に対し
その光入射側とは反対側に配置される第二集電極につい
ては、少なくともその表面が光反射性と導電性を有しか
つ凹溝の形成が可能であると共にこの凹溝形状が保持さ
れる程度の剛性と水、ガス等が浸透しない気密性を具備
する材料でこれを構成することが望ましい。このような
材料としては、アルミニウム、銀、ステンレス、ニッケ
ル、銅合金等の金属板若しくは金属箔等が挙げられ、若
干その光反射性が劣る銅等の金属材料についてはこの表
面に銀あるいはアルミニウム等光反射性の高い適宜材料
をコーティング若しくはメッキしたものの適用も可能で
あり、更に、ガラス若しくはプラスチック等の表面に金
属膜を形成した材料の適用も可能である。また、第二集
電極を上記金属材料で構成した場合、この第二集電極は
良導電性部材であると同時に良好な熱伝導体としても機
能することから、温度上昇に伴う光発電効率の低下を防
止するため裏面側から空冷、あるいは水冷処理すること
も可能となる。このような作用は、特に集光して発電効
率を上げる集光型太陽電池モジュールを構成した場合に
有効である。

【００２６】尚、第二集電極の表面に断面略Ｖ字若しく
は略Ｕ字状の凹溝を形成する方法としては、第二集電極
を構成する金属板等の表面に上記凹溝を直接研削若しく
は刻設して形成してもよいし、あるいは、金属箔等を金
型プレス加工して上記凹溝を形成してもよくその方法は
任意である。

【００２７】また、上記フィラメント構造体とこの第二
集電極とを接合する手段として、例えば、第二集電極の
凹溝内に銀等の金属ペーストを塗布しこの第二集電極に
対し上記フィラメント構造体を加熱・圧着して接合させ
たり、導電性接着剤を用いた方法等が挙げられる。

【００２８】次に、フィラメント構造体が配置された凹
溝内の空間部を充填しかつ各フィラメント構造体の光入
射側を被覆する保護部材の構成材料としては、上記空間
部への充填が可能なよう充填時に流動性を有すると共に
紫外線による光透過率の低下が少ないＰＶＢ樹脂（ポリ
ビニルブチラール）や耐湿性に優れたＥＶＡ（エチレン
ビニルアセテート）等が挙げられ、また、シリコーン樹
脂等の適用も可能である。また、これ等樹脂単体から成
る充填被覆層のみで上記保護部材を構成してもよいが、
機械的強度を補強する観点からこの充填被覆層上に硬質
シリコーンコーティング層を設けたりガラス板等を配置
して保護部材を構成する構造が望ましい。この場合、太
陽電池モジュールの軽量化を図る観点から上記第二集電
極が金属板やガラス板等の剛性を有する材料で構成され
ているときには前者のコーティング層を、金属箔等剛性
を有さない材料のときは後者のガラス板等を適用するこ
とが望ましい。また、光透過性の保護部材を蒲鉾型柱状
レンズ群で構成した場合、このレンズ効果で集光比を高
めることができ更に光電変換効率を向上させることが可
能となる。請求項２に係る発明はこの様な技術的理由か
らなされている。

【００２９】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る太陽電池モジュールを前提とし、上
記保護部材が蒲鉾型柱状レンズ群を構成し、かつ、個々
のレンズがその中心軸面を各凹溝の中心軸面に合わせて
設置されていると共に、各凹溝内のレンズと凹溝の合成
焦点ゾーンに各フィラメント構造体がそれぞれ配置され
ていることを特徴とするものである。

【００３０】そして、この請求項２に係る太陽電池モジ
ュールにおいては、蒲鉾型柱状レンズ群の個々のレンズ
がその中心軸面を各凹溝の中心軸面に合わせて設置さ
れ、かつ、各凹溝内のレンズと凹溝の合成焦点ゾーンに
各フィラメント構造体がそれぞれ配置されるように、蒲
鉾型柱状レンズ群における各レンズの曲率並びに凹面鏡
として作用する凹溝の曲率、保護部材を構成する材料の
屈折率並びにその厚さ（すなわち保護部材の厚さ）、及
び、第二集電極における上記凹溝の深さ寸法等が適宜設
定される。

【００３１】また、請求項２に係る太陽電池モジュール
においては光入射側に蒲鉾型柱状レンズ群が配置される
構造になるため、第二集電極に形成される凹溝について
その頂角が緩やかなＶ字溝、曲率が小さい円あるいは放
物線形状の略Ｕ字溝でこれを構成することが可能とな
る。

【００３２】尚、上記レンズ及び凹溝の中心軸面とは、
この中心軸面を中心にしてレンズ及び凹溝の幅方向断面
形状がそれぞれ左右対象となる面を意味する。

【００３３】ここで、蒲鉾型柱状レンズ群における各レ
ンズと各凹溝の合成焦点ゾーンは計算若しくは作図によ
り簡単に決定することが可能である。

【００３４】例えば、凹溝の断面形状が略Ｕ字状（断面
形状が円又は放物線等）の場合蒲鉾型柱状レンズ群における各レンズの焦点距離：ｆ₁ 蒲鉾型柱状レンズ群における各レンズの曲率半径：Ｒ₁ 蒲鉾型柱状レンズ群における各レンズの屈折率：ｎ凹溝の焦点距離：ｆ₂ 凹溝の曲率半径：Ｒ₂ 蒲鉾型柱状レンズ群における各レンズの中心Ｏと凹溝底
部Ｏ’との距離：ｄとすると、合成焦点ゾーン（凹溝底部からの距離）ｆ
は、

【００３５】

【数１】で求めることができる。

【００３６】また、蒲鉾型柱状レンズ群の曲面側の断面
及び凹溝断面が円の一部でその曲率が十分小さいと共
に、蒲鉾型柱状レンズ群が均一の屈折率を有する材料で
構成されかつこの材料にて凹溝内の空間部が充填されて
いる場合には、

【００３７】

【数２】で求めることも可能である。

【００３８】尚、これ等の式で求められた合成焦点距離
は近似的なものであり、実際にはレンズの収差、レンズ
や凹溝の製作上の誤差等により焦点は点でなく広がりを
もったゾーンとなる。すなわち、合成焦点ゾーンとな
る。

【００３９】一方、この様な計算によらず簡単な作図に
よって幾何光学的に合成焦点ゾーンを求めることも可能
である。この場合、ある物質１から別の物質２へ光が入
射するときの光の屈折率ｎ₁₂、入射角θ₁、屈折角θ
₂は、

【００４０】

【数３】の関係にあることを用いて、ある入射光の屈折角を求め
て作図する。

【００４１】例えば、蒲鉾型柱状レンズ群における各レ
ンズあるいは凹溝の曲率が大きい場合、凹溝断面形状が
円でなく放物線等である場合、凹溝内の空間部が樹脂等
で充填されている場合等においては図５に示す作図によ
る方法が適当である。

【００４２】すなわち、この図５において蒲鉾型柱状レ
ンズ群は屈折率ｎ₂のガラスで構成され、かつ、凹溝内
の空間部には屈折率ｎ₃の樹脂が充填されているとする
と、

【００４３】

【数４】を用いて作図により合成焦点ゾーンｆを求めることがで
きる。

【００４４】尚、図５において軸方向に沿って伸びる中
心軸線Ｏ₁及び中心軸線Ｏ₂を結ぶことにより形成される
面（Ｏ₁Ｏ₂）は、蒲鉾型柱状レンズ群におけるレンズ及
び凹溝の中心軸面を示している。また、この作図につい
てはコンピュータによる作図が容易である。

【００４５】

【作用】請求項１に係る発明によれば、第二集電極に設
けられた断面略Ｖ字若しくは略Ｕ字状の凹溝が凹面鏡と
して作用し、かつ、凹面鏡として作用する凹溝内の焦点
ゾーンにフィラメント構造体が配置されているため、各
フィラメント構造体の光入射側に位置する半導体接合層
への光入射と光入射側と反対側に位置する半導体接合層
への光入射とを略均等にすることが可能となる。

【００４６】従って、フィラメント構造体が密に配置さ
れた従来の太陽電池モジュールに較べて光電変換効率を
大幅に向上させることが可能となる。

【００４７】また、この太陽電池モジュールにおいて
は、各凹溝内の空間部を充填し各フィラメント構造体の
光入射側を被覆する光透過性の保護部材が設けられてい
るため、各フィラメント構造体は凹溝内に充填された上
記保護部材の作用により強固に固定される。このため、
この太陽電池モジュールに対し外部から振動等が加わっ
たり、あるいは、環境温度や湿度等が変化しても上記第
二集電極との接触部分がずれたり剥離したりすることが
なく、また、第二集電極の高気密性と上記保護部材の作
用と相俟って太陽電池モジュール内部への水やガス等の
侵入を防止することが可能となる。

【００４８】次に、請求項２に係る発明によれば、保護
部材が蒲鉾型柱状レンズ群を構成し、かつ、個々のレン
ズがその中心軸面を各凹溝の中心軸面に合わせて設置さ
れていると共に、各凹溝内のレンズと凹溝の合成焦点ゾ
ーンに各フィラメント構造体がそれぞれ配置されている
ため、フィラメント構造体に照射される光の集光比が高
くなり太陽電池モジュールの光電変換効率を更に改善す
ることが可能となる。

【００４９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれ等実施例により限定されるもの
ではない。

【００５０】［実施例１］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール１００は、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように研
削加工にて幅方向に亘り繰返し形成された断面が放物線
形状の凹溝１１を４個有する長さ１８ｍｍ、幅２５ｍｍ
の銀メッキされた銅板（１ｍｍ厚さ）製第二集電極１０
と、第二集電極１０の各凹溝１１内にその長さ方向に沿
って配置されかつ銀ペースト１２を介して上記第二集電
極１０に各々接合された４本のフィラメント構造体２０
と、上記凹溝１１内の空間部を充填し各フィラメント構
造体２０の光入射側を被覆する光透過性の保護部材３０
とでその主要部が構成され、かつ、上記保護部材３０
は、上記空間部を充填する軟質シリコーン樹脂から成る
充填被覆層３１とこの充填被覆層３１上にコーティング
された硬質シリコーン樹脂から成る被覆層３２とで構成
されている。

【００５１】まず、上記第二集電極１０は研削加工にて
形成された開口幅（溝幅）６ｍｍで深さが約１．５ｍｍ
の断面放物線形状の凹溝１１を４個有する銅板により構
成され、かつ、各凹溝１１の底面部には突起部１３が長
さ方向に沿って設けられていると共に表面は研摩並びに
銀メッキ処理が施されている。

【００５２】一方、上記凹溝１１内にそれぞれ配置され
た各フィラメント構造体２０は、約４ｃｍに切断された
直径１．０ｍｍのステンレス線材から成る第一集電極２
１と、この第一集電極２１の外周面に製膜された厚さ約
３００Åの第III 型半導体（ｐ型アモルファスシリコ
ン）層２２と、この第III 型半導体層２２の外周面に製
膜された厚さ約０．５μｍの第Ｉ型半導体（ｉ型アモル
ファスシリコン）層２３と、この第Ｉ型半導体層２３の
外周面に製膜された厚さ約２００Åの第II型半導体（ｎ
型微結晶シリコン）層２４と、この第II型半導体層２４
の外周面に製膜された厚さ約０．２μｍのＳｎＯ₂から
成る透明導電性膜２５とでその主要部が構成されてい
る。

【００５３】そして、この太陽電池モジュールは以下の
ような工程を経て製造されたものである。

【００５４】まず、プラズマＣＶＤ装置内に上記第一集
電極を構成するステンレス線材を１５本配置した。尚、
上記ステンレス線材は約１２ｃｍに切断された直径１．
０ｍｍの線材で構成され、この線材を約７ｍｍの間隔を
開けてプラズマＣＶＤ装置内の治具に１５本並列に配置
しかつ固定した。

【００５５】そして、プラズマＣＶＤ装置の真空チャン
バー内を１×１０^-6Ｔｏｒｒにパージした後、上記治具
の両端及び裏面から伝熱ヒータで加熱してステンレス線
材を約２００℃に保つと共に、上記原料ガス導入管から
原料ガスとしてＢ₂Ｈ₆ガスが１％混合されたＳｉＨ₄ガ
スを圧力：０．２Ｔｏｒｒ、流量：約２５ｓｃｃｍで導
入し、電力：１０Ｗの条件で低温プラズマをステンレス
線材に接触させてその外周面に膜厚約３００Åのｐ型ア
モルファスシリコン（第III 型半導体）層２２をほぼ均
一に製膜した。

【００５６】次に、原料ガスとして１００％ＳｉＨ₄ガ
スを同様に導入して上記ｐ型アモルファスシリコン層２
２上に膜厚約０．５μｍのｉ型アモルファスシリコン
（第Ｉ型半導体）層２３を製膜し、かつ同様にして原料
ガスとしてＰＨ₃が０．１％混合されたＳｉＨ₄：Ｈ₂
＝５０：１のガスを圧力０．０７Ｔｏｒｒで導入し、電
力５０Ｗの条件で低温プラズマを接触させてｉ型アモル
ファスシリコン層２３上に膜厚約２００Åのｎ型微結晶
シリコン（第II型半導体）層２４を製膜した。

【００５７】次いで、その外周面にｐ型アモルファスシ
リコン層２２、ｉ型アモルファスシリコン層２３、及
び、ｎ型微結晶シリコン層２４が製膜された各ステンレ
ス線材を治具ごとスパッタリング装置に装着し、表面と
裏面からＳｎＯ₂をスパッタリングして上記ｎ型微結晶
シリコン層２４の外周面に厚さ約０．２μｍの透明導電
性膜２５を製膜しフィラメント構造体２０を製造した。

【００５８】次に、長さ略１２ｃｍの各フィラメント構
造体２０についてその中央部分の約４ｃｍを残して両端
側を切断し、かつ、上記中央部分の両端表面をそれぞれ
約１ｃｍの長さだけカッターの刃で擦った後、苛性ソー
ダ水溶液に両端部を浸漬しかつ洗浄して上記ステンレス
線材を露出させた。

【００５９】そして、研削加工にて形成された開口幅６
ｍｍで深さが約１．５ｍｍの凹溝１１を４個有しその底
面部に突起部１３を有すると共に表面が研摩並びに銀メ
ッキ処理された銅板の上記凹溝１１内の突起部１３にそ
の長さ方向に沿って銀ペーストを細帯状に塗布し、かつ
上述した工程で得られた４本のフィラメント構造体２０
を上記銀ペースト上に乗せると共に、治具を用いて上か
ら少し荷重をかけながら２５０℃に加熱して４本の各フ
ィラメント構造体２０の透明導電性膜２５の表面の一部
と第二集電極１０の凹溝１１の突起部１３とを電気的に
接続させた。

【００６０】次に、上記フィラメント構造体２０が配置
された上記凹溝１１内へ溶液状態にある軟質シリコーン
樹脂を流し込み、かつこれを硬化させて厚さ約３ｍｍの
充填被覆層３１を形成すると共に、この充填被覆層３１
上に厚さ約０．５ｍｍの硬質シリコーン樹脂をコーティ
ングして被覆層３２を形成し、実効面積が約５ｃｍ²の
実施例１に係る太陽電池モジュールを得た。

【００６１】このようにして得られた太陽電池モジュー
ルについて、各フィラメント構造体２０の端部から露出
しているステンレス線材を導線で並列に接続して第一電
極２１とし、上記銅板を第二電極（第二集電極１０）と
してＡＭ−１照光下で光電変換効率を測定したところ１
０．３％を示した。

【００６２】また、この太陽電池モジュールはフィラメ
ント構造体２０が配置された上記凹溝１１内に充填被覆
層３１を設けているため、各フィラメント構造体２０は
凹溝１１内に充填された上記充填被覆層３１の作用によ
り強固に固定されている。

【００６３】更に、この太陽電池モジュールの光入射側
には硬質シリコーン樹脂から成る被覆層３２を備えその
反対側には銅板から成る第二集電極１０を備えているた
め機械的強度に優れ、かつ、被覆層３２と第二集電極１
０の作用により太陽電池モジュール内部へ水やガス等が
侵入する恐れも少ない。

【００６４】このため、この実施例に係る太陽電池モジ
ュールの耐候性並びに耐久性試験を行ったところ、これ
等特性が大幅に改善されていることが確認できた。

【００６５】［実施例２］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール２００は、図２に示すように金型プレス加工に
より幅方向に亘り繰返し形成された断面が放物線形状の
凹溝１１を４個有する長さ１８ｍｍ、幅２５ｍｍのアル
ミニウム箔（０．２ｍｍ厚さ）にて上記第二集電極１０
が構成されている点と、上記保護部材３０が軟質シリコ
ーン樹脂から成る充填被覆層３１とこの充填被覆層３１
上に配置された平板ガラスから成る被覆板３３とで構成
されている点を除き実施例１に係る太陽電池モジュール
と略同一である。尚、図２中、４０はシリコーン樹脂か
ら成るシール材である。

【００６６】そして、この太陽電池モジュール２００に
おいては、上記平板ガラスから成る被覆板３３の剛性に
より太陽電池モジュールの機械的強度が保持され、か
つ、この被覆板３３の作用により砂塵等に対する耐性が
向上していると共に、アルミニウム箔から成る第二集電
極１０の作用により裏面側からの水、空気等の侵入を防
止できる特性を有している。

【００６７】尚、この太陽電池モジュールの光電変換効
率は実施例１に係る太陽電池モジュールと略同一であっ
た。

【００６８】［実施例３］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール３００は、図３に示すように研削加工にて幅方
向に亘り繰返し形成された断面が略Ｖ字形状の凹溝１１
を４個有する長さ１８ｍｍ、幅５０ｍｍの銀メッキされ
た銅板（１ｍｍ厚さ）にて上記第二集電極１０が構成さ
れている点と、上記保護部材３０が軟質シリコーン樹脂
から成り蒲鉾型柱状レンズ群形状を有する充填被覆層３
４とこの充填被覆層３４上にコーティングされた硬質シ
リコーン樹脂から成る被覆層３５とで構成されている点
を除き実施例１に係る太陽電池モジュールと略同一であ
る。尚、上記蒲鉾型柱状レンズ群における個々のレンズ
はその中心軸面を各凹溝１１の中心軸面に合わせて設置
されており、かつ、上記フィラメント構造体２０は凹面
鏡として機能する上記凹溝１１と蒲鉾型柱状レンズ群形
状を有する充填被覆層３４の合成焦点ゾーンにそれぞれ
配置されている。

【００６９】そして、この実施例に係る太陽電池モジュ
ール３００は、実施例１に係る太陽電池モジュールと同
様の耐候性並びに耐久性を有していると共に、上記蒲鉾
型柱状レンズ群形状を有する充填被覆層３４の作用によ
り集光比が３．８と高くなりその光電変換効率は実施例
１に係る太陽電池モジュールより良好であった。

【００７０】尚、この実施例においては充填被覆層３４
が蒲鉾型柱状レンズ群形状に加工されているが、この充
填被覆層３４上にコーティングされる被覆層３５を蒲鉾
型柱状レンズ群形状に加工しても同様の効果を得ること
ができる。

【００７１】［実施例４］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール４００は、図４に示すように金型プレス加工に
より幅方向に亘り繰返し形成された断面が放物線形状の
凹溝１１を４個有する長さ１８ｍｍ、幅６０ｍｍのアル
ミニウム箔（０．２ｍｍ厚さ）にて上記第二集電極１０
が構成されている点と、上記保護部材３０が軟質シリコ
ーン樹脂から成る充填被覆層３１とこの充填被覆層３１
上に配置され蒲鉾型柱状レンズ群形状に加工された型板
ガラスから成る被覆板３６とで構成されている点を除き
実施例２に係る太陽電池モジュールと略同一である。
尚、上記蒲鉾型柱状レンズ群における個々のレンズはそ
の中心軸面を各凹溝１１の中心軸面に合わせて設置され
ており、かつ、上記フィラメント構造体２０は凹面鏡と
して機能する上記凹溝１１と蒲鉾型柱状レンズ群形状に
加工された型板ガラスから成る被覆板３６の合成焦点ゾ
ーンにそれぞれ配置されている。また、図４中、４０は
シリコーン樹脂から成るシール材である。

【００７２】そして、この実施例に係る太陽電池モジュ
ール４００は、実施例２に係る太陽電池モジュールと同
様の耐候性並びに耐久性を有していると共に、上記蒲鉾
型柱状レンズ群形状を有する被覆板３６の作用により集
光比が４．７と高くなりその光電変換効率は実施例２に
係る太陽電池モジュールより良好であった。

【００７３】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、第二集電
極に設けられた断面略Ｖ字若しくは略Ｕ字状の凹溝が凹
面鏡として作用し、かつ、凹面鏡として作用する凹溝内
の焦点ゾーンにフィラメント構造体が配置されているた
め、各フィラメント構造体の光入射側に位置する半導体
接合層への光入射と光入射側と反対側に位置する半導体
接合層への光入射とを略均等にすることが可能となる。
従って、フィラメント構造体が密に配置された従来例に
係る太陽電池モジュールに較べて光電変換効率を大幅に
向上できる効果を有している。

【００７４】また、この太陽電池モジュールにおいて
は、各凹溝内の空間部を充填し各フィラメント構造体の
光入射側を被覆する光透過性の保護部材が設けられてい
るため、各フィラメント構造体は凹溝内に充填された上
記保護部材の作用により強固に固定される。このため、
この太陽電池モジュールに対し外部から振動等が加わっ
たり、あるいは、環境温度や湿度等が変化しても上記第
二集電極との接触部分がずれたり剥離したりすることが
なく、また、第二集電極の高気密性と上記保護部材の作
用と相俟って太陽電池モジュール内部への水やガス等の
侵入を防止することが可能となる。従って、太陽電池モ
ジュールの耐候性並びに耐久性の改善も図れる効果を有
している。

【００７５】次に、請求項２に係る発明によれば、保護
部材が蒲鉾型柱状レンズ群を構成し、かつ、個々のレン
ズがその中心軸面を各凹溝の中心軸面に合わせて設置さ
れていると共に、各凹溝内のレンズと凹溝の合成焦点ゾ
ーンに各フィラメント構造体がそれぞれ配置されている
ため、フィラメント構造体に照射される光の集光比を高
めることが可能となる。従って、太陽電池モジュールの
光電変換効率を更に改善できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は実施例１に係る太陽電池モジュー
ルの断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の部分拡大図。

【図２】実施例２に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図３】実施例３に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図４】実施例４に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図５】作図により合成焦点ゾーンを求める方法を示す
説明図。

【図６】従来例に係る太陽電池の概略構成断面図。

【図７】従来例に係る太陽電池モジュールの概略斜視
図。

【図８】図７の縦断面図。

【図９】改良型太陽電池モジュールの断面図。

【図１０】改良型太陽電池モジュールの概略斜視図。

【図１１】改良型太陽電池モジュールの断面図。

【図１２】改良型太陽電池モジュールの概略斜視図。

【図１３】図１３（Ａ）は従来例に係る『エンキャッ
プ』型の平板状太陽電池モジュールの断面図、図１３
（Ｂ）は従来例に係る『サブストレート』型の平板状太
陽電池モジュールの断面図、図１３（Ｃ）は従来例に係
る『スーパーストレート』型の平板状太陽電池モジュー
ルの断面図。

【符号の説明】

１０第二集電極１１凹溝２０フィラメント構造体２１第一集電極３０保護部材３１充填被覆層３２被覆層１００太陽電池モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の線状材料より成る第一集電極とこ
の長さ方向に沿ってその外周面に設けられ光起電力能を
有する半導体接合層とで構成された複数のフィラメント
構造体と、これ等フィラメント構造体に対してその光入
射側とは反対側に配置されかつ各フィラメント構造体の
外周面の一部と電気的に接続された第二集電極を備える
太陽電池モジュールにおいて、少なくともその表面が光反射性と導電性を有する材料に
より上記第二集電極を構成し、この第二集電極の光入射
側には長さ方向に延びる断面略Ｖ字状若しくは略Ｕ字状
で溝幅が上記フィラメント構造体の太さより大きい複数
の凹溝を幅方向に亘って互いに平行に形成すると共に、
各凹溝内の焦点ゾーンにフィラメント構造体を各凹溝の
長さ方向に沿ってそれぞれ配置し、かつ、各凹溝内の空
間部を充填し各フィラメント構造体の光入射側を被覆す
る光透過性の保護部材を設けたことを特徴とする太陽電
池モジュール。
【請求項２】上記保護部材が蒲鉾型柱状レンズ群を構成
し、かつ、個々のレンズがその中心軸面を各凹溝の中心
軸面に合わせて設置されていると共に、各凹溝内のレン
ズと凹溝の合成焦点ゾーンに各フィラメント構造体がそ
れぞれ配置されていることを特徴とする請求項１記載の
太陽電池モジュール。