JPH0897458A

JPH0897458A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH0897458A
Application number: JP6257654A
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は箱型形状の裏
面保護板１と、この裏面保護板内に配置されかつ断面放
物線形状の凹溝11を有するアルミニウム箔製第二集電極
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、第二集電極の光入射側に配置
され第二集電極との間でフィラメント構造体を挟持する
平板ガラスから成る保護板30とでその主要部が構成され
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、フィラメント構造体が第二
集電極と保護板との間で挟持されるためその耐衝撃性等
が改善され耐候性並びに耐久性を向上できる。

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１１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１２
〜図１３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１２〜図１３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１４〜図１７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１４〜
１５参照）若しくは略Ｕ字状（図１６〜１７参照）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
池モジュールを既に提案している（特願平６−９０３７
３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１４〜図１７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１１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１８（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１８（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１８（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１８（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１４〜図１７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１４〜図１７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１４〜図１７
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１４〜図１７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１
４〜図１７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１４〜図１７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１４〜図１７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の一
部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、第二集電極を構成する材料の光反射性と導
電性を有する部位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、上記第二集電極の光入射側にこの第二集電極との間
で各フィラメント構造体を挟持する光透過性の保護板を
配置し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、第二集電極を
構成する材料の光反射性と導電性を有する部位に設けら
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、第二集電極の光入射側にこの第二集電極との間で各
フィラメント構造体を挟持する光透過性の保護板が配置
されているため、各フィラメント構造体は上記保護板と
第二集電極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、
上記保護板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、少なくとも表面の一部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全
体若しくは一部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、第二集電極を構成する材料の表面に断
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、第二集電極の光入射側に配置されこ
の第二集電極との間で各フィラメント構造体を挟持する
保護板の構成材料としては、光透過性と耐湿性等に優れ
た板状若しくは蒲鉾型柱状レンズ群形状のガラス、プラ
スチック等が適用できる。そして、第二集電極の凹溝内
に配置された各フィラメント構造体の上側へ上記保護板
を配置し、かつ、保護板側から第二集電極側へ向けて押
圧すると共に、上記保護板の側面部と第二集電極若しく
は以下に述べる裏面保護板との隙間にシール用のシリコ
ーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を充填して
保護板を固定することによりフィラメント構造体が保護
板と第二集電極との間で挟持される。尚、上記第二集電
極が折曲げ加工された金属箔等の材料で構成されている
場合、第二集電極は弾性力を具備しこの弾性力の作用に
より上記フィラメント構造体を保護板側へ付勢するため
フィラメント構造体をより強固に挟持できる利点を有す
る。但し、第二集電極を金属箔等で構成した場合には太
陽電池モジュールの機械的強度等を補う観点から第二集
電極の背面側すなわち光入射側とは反対側に、ガラス、
プラスチック、上述のＦＲＰ、金属板等から成る裏面保
護板を配置することが望ましい。また、第二集電極の凹
溝と上記保護板とで形成される空間部については太陽電
池モジュールの軽量化を図る観点からはシリコーン樹脂
等を充填しない方が好ましいが、太陽電池モジュールの
機械的強度及び耐候性等をより高める観点からは充填し
ても当然のことながらよい。ここで、上記保護板を蒲鉾
型柱状レンズ群で構成した場合、このレンズ効果により
集光比を高めることができるため光電変換効率を更に向
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
記保護板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各凹溝の合成
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
鉾型柱状レンズ群の曲率並びに凹面鏡として作用する凹
溝の曲率、保護板を構成する材料の屈折率並びにその厚
さ（すなわち保護板の厚さ）、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】また、上記凹溝内の空間部が樹脂等で充填
されずに空気により満たされている場合には、

【００３９】

【数３】で求めることが可能である。

【００４０】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。

【００４１】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、

【００４２】

【数４】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。

【００４３】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８に示す作図によ
る方法が適当である。

【００４４】すなわち、この図８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、

【００４５】

【数５】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。

【００４６】尚、図８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。

【００４７】また、上記蒲鉾型柱状レンズ群の各レンズ
が両面凸状でありかつ凹溝内の空間部が樹脂等で充填さ
れずに空気により満たされている場合等においても図９
に示す作図による方法が適当である。

【００４８】すなわち、この図９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
の空間部は屈折率ｎ₁の空気で満たされているとする
と、

【００４９】

【数６】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。

【００５０】尚、これ等作図についてはコンピュータに
よる作図が容易である。

【００５１】ここで、上述した計算若しくは作図により
求めた合成焦点ゾーンは上記凹溝の断面形状が略Ｕ字状
（断面形状が円又は放物線等）の例であるが、凹溝の断
面形状が略Ｖ字状の場合も同様である。但し、図１０に
示すような作図により合成焦点ゾーンを求める方法が適
当である。

【００５２】すなわち、この図１０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
内の空間部は屈折率ｎ₁の空気で満たされているとする
と、上記数式（６）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。

【００５３】この図１０において蒲鉾レンズの最外縁部
に入射した平行光線が断面略Ｖ字状の凹溝のＭａ−Ｍ
ａ’部で反射されて中心軸面Ｏ₁Ｏ₂を横切る点Ｆより下
の部分ＦＯ₂が合成焦点ゾーンｆとなる。

【００５４】

【作用】請求項１に係る発明によれば、第二集電極を構
成する材料の光反射性と導電性を有する部位に設けられ
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。

【００５５】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。

【００５６】また、この太陽電池モジュールにおいて
は、第二集電極の光入射側にこの第二集電極との間で各
フィラメント構造体を挟持する光透過性の保護板が配置
されているため、各フィラメント構造体は上記保護板と
第二集電極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板の作用
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。

【００５７】次に、請求項２に係る発明によれば、保護
板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。

【００５８】

【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。

【００５９】［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Ｆ
ＲＰから成る箱型形状の裏面保護板１と、この裏面保護
板１内に配置されかつ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
有すると共に各凹溝１１の底面部には高さ０．６ｍｍの
帯状突起部１２を有する長さ１８ｍｍ、幅２５ｍｍのア
ルミニウム箔（０．２ｍｍ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１３を介して上記第二集電極１
０の帯状突起部１２に各々接合された４本のフィラメン
ト構造体２０と、上記第二集電極１０の光入射側に配置
され第二集電極１０との間で各フィラメント構造体２０
を挟持する平板ガラスから成る保護板３０とでその主要
部が構成され、かつ、この保護板３０の側面部と上記裏
面保護板１との隙間にはこの隙間をシールするシリコー
ン樹脂から成るシール材４０が充填されている。

【００６０】まず、上記第二集電極１０は金型プレス加
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個有するアルミ
ニウム箔により構成され、かつ、各凹溝１１の底面部に
は帯状突起部１２が長さ方向に沿って設けられている。

【００６１】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１．２ｍｍ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。

【００６２】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。

【００６３】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２．
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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】そして、上述した裏面保護板１内に配置さ
れかつ凹溝１１を４個有しその底面部に帯状突起部１２
を有するアルミニウム箔の上記凹溝１１内の帯状突起部
１２にその長さ方向に沿って銀ペースト１３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１３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の帯
状突起部１２とを電気的に接続させた。

【００６９】次に、上記フィラメント構造体２０の上側
から平板ガラスから成る保護板３０を配置し、かつ、保
護板３０側から第二集電極１０側へ向けて押圧すると共
に、この保護板３０の側面部と上記裏面保護板１との隙
間にシリコーン樹脂から成るシール材４０を充填し、実
効面積が約６ｃｍ²の実施例１に係る太陽電池モジュー
ルを得た。

【００７０】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、上記アルミニウム箔を第二電極（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１０．４％を示した。

【００７１】また、この太陽電池モジュールは、第二集
電極１０の光入射側にこの第二集電極１０との間で各フ
ィラメント構造体２０を挟持する保護板３０が配置され
ているため、各フィラメント構造体２０は上記保護板３
０と第二集電極１０の作用により強固に固定されてい
る。

【００７２】更に、この太陽電池モジュールの光入射側
には上述の平板ガラスから成る保護板３０を備えその反
対側にはアルミニウム箔から成る第二集電極１０やＦＲ
Ｐから成る裏面保護板１を備えているため機械的強度に
優れ、かつ、シール材４０と保護板３０並びに裏面保護
板１等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。

【００７３】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。

【００７４】［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
より形成された第二集電極１０の凹溝１１の断面形状が
略Ｖ字状である点を除き実施例１に係る太陽電池モジュ
ールと略同一である。

【００７５】尚、この太陽電池モジュール２００の光電
変換効率は９．３％であった。

【００７６】［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に示すように蒲鉾型柱状レンズ
群形状を有する保護板３０が適用されている点と、第二
集電極１０に設けられた凹溝１１の数と各凹溝に配置さ
れたフィラメント構造体２０の数が３個である点を除き
実施例１に係る太陽電池モジュールと略同一である。

【００７７】尚、この太陽電池モジュール３００の光電
変換効率はフィラメント構造体２０の数が１個少ないに
も拘らず実施例１に係る太陽電池モジュール１００より
良好であった。

【００７８】［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に示すように蒲鉾型柱状レンズ
群形状を有する保護板３０の配置の仕方が表裏逆である
点と、第二集電極１０の凹溝１１の断面形状が略Ｖ字状
である点を除き実施例３に係る太陽電池モジュールと略
同一である。

【００７９】尚、この太陽電池モジュール４００の光電
変換効率は実施例３に係る太陽電池モジュール３００と
略同一であった。

【００８０】また、この太陽電池モジュール４００にお
いては光入射側の表面形状が平坦であるため実施例３に
係る太陽電池モジュール３００よりその取扱い性が良好
であった。

【００８１】［実施例５］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール５００は、図５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（２ｍｍ厚さ）にて上記第二集電極１０が構成さ
れている点と、箱型形状の裏面保護板１が用いられてい
ない点を除き実施例１に係る太陽電池モジュールと略同
一である。

【００８２】尚、この太陽電池モジュール５００の光電
変換効率は実施例１に係る太陽電池モジュール１００と
略同一であった。

【００８３】［実施例６］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール６００は、図６に示すように蒲鉾型柱状レンズ
群形状を有する保護板３０が適用されている点と、第二
集電極１０に設けられた凹溝１１の数と各凹溝に配置さ
れたフィラメント構造体２０の数が３個である点を除き
実施例５に係る太陽電池モジュールと略同一である。

【００８４】尚、この太陽電池モジュール６００の光電
変換効率はフィラメント構造体２０の数が１個少ないに
も拘らず実施例５に係る太陽電池モジュール５００より
良好であった。

【００８５】［実施例７］この実施例に係る太陽電池モ
ジュール７００は、図７に示すように表面に３個の断面
略放物線形状の凹溝１１を有するガラス板５０と、上記
凹溝１１内に蒸着法にて設けられたアルミニウム製薄膜
から成る第二集電極１０と、この第二集電極１０上にそ
れぞれ配置されたフィラメント構造体２０と、上記第二
集電極１０の光入射側に配置され第二集電極１０との間
で各フィラメント構造体２０を挟持する平板ガラスから
成る保護板３０とでその主要部が構成され、かつ、上記
ガラス板５０と保護板３０とで形成される空間部にはポ
リエチレンビニルアセテートから成る透明接着剤６０が
充填されている。

【００８６】尚、上記フィラメント構造体２０は実施例
１において適用されたフィラメント構造体と同一であ
る。

【００８７】そして、この太陽電池モジュール７００
は、実施例１〜６に係る太陽電池モジュールに較べてそ
の光電変換効率が若干低いものの、上記第二集電極１０
がガラス板５０に対し間欠的に設けられているため光透
過性を有し、シースルー型の太陽電池モジュールとして
機能するものであった。

【００８８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、第二集電
極を構成する材料の光反射性と導電性を有する部位に設
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。

【００８９】また、この太陽電池モジュールにおいて
は、第二集電極の光入射側にこの第二集電極との間で各
フィラメント構造体を挟持する光透過性の保護板が配置
されているため、各フィラメント構造体は上記保護板と
第二集電極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板の作用
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。

【００９０】次に、請求項２に係る発明によれば、保護
板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】実施例５に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図６】実施例６に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図７】実施例７に係る太陽電池モジュールの断面図。

【図８】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９】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１０】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１１】従来例に係る太陽電池の概略構成断面図。

【図１２】従来例に係る太陽電池モジュールの概略斜視
図。

【図１３】図１２の縦断面図。

【図１４】改良型太陽電池モジュールの断面図。

【図１５】改良型太陽電池モジュールの概略斜視図。

【図１６】改良型太陽電池モジュールの断面図。

【図１７】改良型太陽電池モジュールの概略斜視図。

【図１８】図１８（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１８
（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１８（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】

１裏面保護板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保護板１００太陽電池モジュール

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の一部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、第二集電極を構成
する材料の光反射性と導電性を有する部位には長さ方向
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、上記第二集電極の光入射側に
この第二集電極との間で各フィラメント構造体を挟持す
る光透過性の保護板を配置したことを特徴とする太陽電
池モジュール。
【請求項２】上記保護板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
ズと各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。