JPH0983006A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
太陽電池モジュールおよびその製造方法Info
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- JPH0983006A JPH0983006A JP7231093A JP23109395A JPH0983006A JP H0983006 A JPH0983006 A JP H0983006A JP 7231093 A JP7231093 A JP 7231093A JP 23109395 A JP23109395 A JP 23109395A JP H0983006 A JPH0983006 A JP H0983006A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】製造工程が簡易で、軽量で低コスト、かつ保守
点検が容易で、光電変換効率の高い太陽電池モジュール
およびその製造方法を提供する。 【構成】共通の支持基板上に、薄膜型（厚さ１０μｍ以
下）の太陽電池セルを配設し、その上に空隙が形成され
ないように集光構造体を接合もしくは成型により形成し
た一体構造の太陽電池モジュールおよびその製造方法。
点検が容易で、光電変換効率の高い太陽電池モジュール
およびその製造方法を提供する。 【構成】共通の支持基板上に、薄膜型（厚さ１０μｍ以
下）の太陽電池セルを配設し、その上に空隙が形成され
ないように集光構造体を接合もしくは成型により形成し
た一体構造の太陽電池モジュールおよびその製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高い光電変換効率を有
し、安価で信頼性の高い太陽電池モジュールおよびその
製造方法に関する。
し、安価で信頼性の高い太陽電池モジュールおよびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽電池における高光電変換効率
を実現する手段の一つとして、太陽光を集光することに
よって太陽電池の出力電圧の向上をはかる方式が検討さ
れている。太陽電池の出力電流は、集光倍率に比例して
増加する。これに加えて、出力電圧は、原理的に集光に
よる出力電流の増加に伴って対数的に増大する。したが
って、光電変換効率は、集光倍率を増加させることによ
り出力電圧の増加分だけ向上する。また、コスト面で
は、太陽電池セルの寸法が集光倍率に反比例して小さく
なるため、モジュールの中で太陽電池セルの占めるコス
トを削減することができる。ところが、こうした集光方
式のモジュールにおける集光機構として、太陽電池セル
が固定された基板上に、該基板とは分離した独立のレン
ズあるいは基板とは独立して作製されたレンズアレイ、
およびこれを支えて太陽の動きに追尾する機構が必要と
なる。また、図５に示すように、集光機構（集光レンズ
５）と太陽電池基板（支持基板２）は、それぞれ独立に
形成した後に組み立てられており、太陽電池セル１と集
光機構からなる太陽電池モジュールの体積は、非集光の
場合に比較して非常に大きくなる〔U.Blieske,A.Bett,
T.Duong,Ch.Schetter andO.V.Sulima,“Optimization o
f GaAs Solar Cells for Application in Concentrator
Modules”12th EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY
CONFERENCE,AMSTERDAM,（1994）p.1409〕。このため、
従来の集光型太陽電池モジュールは製造工程が多く、太
陽電池モジュールの構造自体も複雑で、かつ重量も大き
かった。また、太陽電池モジュールの構造が複雑なこと
から保守点検にかかる負担も大きいという問題があっ
た。
を実現する手段の一つとして、太陽光を集光することに
よって太陽電池の出力電圧の向上をはかる方式が検討さ
れている。太陽電池の出力電流は、集光倍率に比例して
増加する。これに加えて、出力電圧は、原理的に集光に
よる出力電流の増加に伴って対数的に増大する。したが
って、光電変換効率は、集光倍率を増加させることによ
り出力電圧の増加分だけ向上する。また、コスト面で
は、太陽電池セルの寸法が集光倍率に反比例して小さく
なるため、モジュールの中で太陽電池セルの占めるコス
トを削減することができる。ところが、こうした集光方
式のモジュールにおける集光機構として、太陽電池セル
が固定された基板上に、該基板とは分離した独立のレン
ズあるいは基板とは独立して作製されたレンズアレイ、
およびこれを支えて太陽の動きに追尾する機構が必要と
なる。また、図５に示すように、集光機構（集光レンズ
５）と太陽電池基板（支持基板２）は、それぞれ独立に
形成した後に組み立てられており、太陽電池セル１と集
光機構からなる太陽電池モジュールの体積は、非集光の
場合に比較して非常に大きくなる〔U.Blieske,A.Bett,
T.Duong,Ch.Schetter andO.V.Sulima,“Optimization o
f GaAs Solar Cells for Application in Concentrator
Modules”12th EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY
CONFERENCE,AMSTERDAM,（1994）p.1409〕。このため、
従来の集光型太陽電池モジュールは製造工程が多く、太
陽電池モジュールの構造自体も複雑で、かつ重量も大き
かった。また、太陽電池モジュールの構造が複雑なこと
から保守点検にかかる負担も大きいという問題があっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術においては、太陽電池セルが固定された基板と集光
用の構造を独立に形成するため、太陽電池モジュールの
構造や製造工程が複雑となり、太陽電池モジュールとし
ての価格が高くなり、かつ重さが大きくなるという問題
があった。また、太陽電池セルの製造にあたって、コス
トの中で最も大きな割合を占めるのは材料費であり、そ
のため太陽電池セルの製造コストを低減するためには、
材料の使用量を少なくすることが必要条件となる。とこ
ろが、太陽電池セルを薄くすることは、一般に半導体材
料が非常に脆く、クラックが発生し易くなることから、
従来構造の太陽電池セルの補強に要するコスト増加を抑
えることができないという問題があった。
技術においては、太陽電池セルが固定された基板と集光
用の構造を独立に形成するため、太陽電池モジュールの
構造や製造工程が複雑となり、太陽電池モジュールとし
ての価格が高くなり、かつ重さが大きくなるという問題
があった。また、太陽電池セルの製造にあたって、コス
トの中で最も大きな割合を占めるのは材料費であり、そ
のため太陽電池セルの製造コストを低減するためには、
材料の使用量を少なくすることが必要条件となる。とこ
ろが、太陽電池セルを薄くすることは、一般に半導体材
料が非常に脆く、クラックが発生し易くなることから、
従来構造の太陽電池セルの補強に要するコスト増加を抑
えることができないという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、製造工程が簡便で、軽量
で低コスト、かつ保守点検が容易で、光電変換効率の高
い太陽電池モジュールの構造およびその製造方法を提供
することにある。
題点を解消するものであって、製造工程が簡便で、軽量
で低コスト、かつ保守点検が容易で、光電変換効率の高
い太陽電池モジュールの構造およびその製造方法を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、基本的
に、太陽電池セルが固定された基板と一体化する形で集
光構造体を形成し、太陽電池セルとして、通常の半導体
基板よりもはるかに薄い、おおよそ１０μｍ以下の厚さ
のセル構造体を用いることにより解決される。例えば、
図１に示すように、太陽電池セル１が固定された支持基
板２上に、複数の太陽電池セル１を配置し、光の入射す
る表面方向に向かって開口面積が大きくなるような末広
がり状の凹部を形成し、この凹部を構成する材料よりも
屈折率の大きい材料を用いて、上記凹部を埋めることに
より集光構造体４を形成する。ここで、凹部を構成した
領域（支持体３）と集光構造体４となる領域は、ガラス
もしくは樹脂材料を用い屈折率を選択して集光機能を実
現する。これにより、太陽電池セル１と集光構造体４と
が、完全に一体となった太陽電池モジュールを作製する
ことができる。さらに、図１に示すような太陽電池セル
１と集光構造体４とが一体となった太陽電池モジュール
構造では、集光構造体４が太陽電池セル１に密着してい
るため太陽電池セル１の補強構造ともなっており、特別
の補強工程や補強構造を付加することなく、容易に薄膜
太陽電池セルを適用することができる。
に、太陽電池セルが固定された基板と一体化する形で集
光構造体を形成し、太陽電池セルとして、通常の半導体
基板よりもはるかに薄い、おおよそ１０μｍ以下の厚さ
のセル構造体を用いることにより解決される。例えば、
図１に示すように、太陽電池セル１が固定された支持基
板２上に、複数の太陽電池セル１を配置し、光の入射す
る表面方向に向かって開口面積が大きくなるような末広
がり状の凹部を形成し、この凹部を構成する材料よりも
屈折率の大きい材料を用いて、上記凹部を埋めることに
より集光構造体４を形成する。ここで、凹部を構成した
領域（支持体３）と集光構造体４となる領域は、ガラス
もしくは樹脂材料を用い屈折率を選択して集光機能を実
現する。これにより、太陽電池セル１と集光構造体４と
が、完全に一体となった太陽電池モジュールを作製する
ことができる。さらに、図１に示すような太陽電池セル
１と集光構造体４とが一体となった太陽電池モジュール
構造では、集光構造体４が太陽電池セル１に密着してい
るため太陽電池セル１の補強構造ともなっており、特別
の補強工程や補強構造を付加することなく、容易に薄膜
太陽電池セルを適用することができる。
【０００６】上記本発明の目的を達成するために、本発
明は具体的に、特許請求の範囲に記載のような構成とす
るものである。すなわち、請求項１に記載のように、少
なくとも、支持基板上の所定位置に配設された複数の独
立した太陽電池セルと、該太陽電池セルに集光する機能
を有する集光構造体とを一体に成形して太陽電池モジュ
ールとするものである。また、本発明は請求項２に記載
のように、請求項１において、太陽電池セルと集光構造
体との一体化は、共通の支持基板上に太陽電池セルを配
設し、その上に空隙が形成されないように集光構造体を
接合もしくは成型により形成するものである。また、本
発明は請求項３に記載のように、請求項１または請求項
２において、支持基板は、ガラス材料、樹脂材料もしく
はセラミックスのうちから選ばれる少なくとも１種の材
料を用いて太陽電池モジュールとするものである。ま
た、本発明は請求項４に記載のように、請求項１または
請求項２において、太陽電池セルは、多結晶シリコン、
単結晶シリコンもしくはIII−Ｖ族化合物半導体材料の
うちから選ばれる少なくとも１種もしくは２種以上の材
料を用いて太陽電池モジュールとするものである。ま
た、本発明は請求項５に記載のように、請求項１または
請求項２において、集光構造体として、ガラス材料また
は樹脂材料、もしくはその両者を用いて太陽電池モジュ
ールとするものである。また、本発明は請求項６に記載
のように、請求項１または請求項２において、集光構造
体と太陽電池セルとの間は、空隙が形成されないように
樹脂材料からなる充填剤で接合して太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項７に記載のよ
うに、請求項１または請求項２において、集光構造体ま
たは太陽電池セル、もしくはその両者に、合成樹脂より
なる保護膜を被覆して太陽電池モジュールとするもので
ある。また、本発明は請求項８に記載のように、請求項
１または請求項２において、共通の支持基板上に、上部
に向かって開口部の面積が広くなる複数のテーパ状の凹
部を配設し、該凹部の底部に太陽電池セルを装着して、
該凹部を構成する材料よりも光学的屈折率の大きい材料
によって上記凹部を埋めることにより集光構造体を成形
して太陽電池モジュールとするものである。また、本発
明は請求項９に記載のように、請求項８において、テー
パ状の凹部を構成する材料および上記凹部を埋める材料
は、それぞれ屈折率が相違する合成樹脂材料を用い、光
が太陽電池セル上に集光する構造の太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項１０に記載の
ように、請求項８または請求項９において、太陽電池セ
ルは、該セルの厚さがおおよそ１０μｍ以下のものを用
いて太陽電池モジュールとするものである。また、本発
明は請求項１１に記載のように、太陽電池モジュールに
おいて、複数の集光構造体を２次元的に配設し、一体に
成形して集光機能を備えた保護カバーを作製し、入射光
を集光する上記保護カバーの裏面側に太陽電池セルを接
合した構造とするものである。また、本発明は請求項１
２に記載のように、請求項１１において、複数の太陽電
池セルを接合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セル
を含めて樹脂材料により被覆して保護膜を形成した構造
の太陽電池モジュールとするものである。また、本発明
は請求項１３に記載のように、請求項１１において、太
陽電池セルに放熱構造体を配設した太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項１４に記載の
ように、請求項１３において、複数の太陽電池セルを接
合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セルの放熱構造
体を除き樹脂材料により被覆して保護膜を形成して太陽
電池モジュールとするものである。また、本発明は請求
項１５に記載のように、請求項１ないし請求項１０のい
ずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する方法
において、支持基板上に、底部に太陽電池セルを装着す
るための凹部を有する支持体を一体に成形する工程と、
上記凹部の底部に太陽電池セルを装着する工程と、上記
装着した太陽電池セル上に、集光機能を有する集光構造
体を、空隙を作ることなく気密に密着成形する工程を、
少なくとも含む製造方法とするものである。 また、本
発明は請求項１６に記載のように、請求項１５におい
て、共通の支持基板上に、上部に向かって開口面積が広
くなる複数のテーパ状の凹部を一体に成形する工程と、
上記テーパ状の凹部の底部に太陽電池セルを装着する工
程と、上記テーパ状の凹部に、集光機能を有する流動性
の集光構造体を流し込み、硬化して集光構造体を形成す
る工程と、上記硬化した集光構造体の表面を加工する工
程を、少なくとも含む製造方法とするものである。ま
た、本発明は請求項１７に記載のように、請求項１１な
いし請求項１４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュ
ールを製造する方法において、複数の集光構造体を２次
元的に配設し、一体に成形して集光機能を備えた保護カ
バーを作製する工程と、上記保護カバーの集光部に対応
する裏面側に太陽電池セル、もしくは太陽電池セルと放
熱部材を装着する工程と、上記太陽電池セルを装着した
保護カバーの裏面側の全面、もしくは太陽電池セルの放
熱部分を除き、樹脂材料からなる保護膜を形成する工程
を、少なくとも含む製造方法とするものである。
明は具体的に、特許請求の範囲に記載のような構成とす
るものである。すなわち、請求項１に記載のように、少
なくとも、支持基板上の所定位置に配設された複数の独
立した太陽電池セルと、該太陽電池セルに集光する機能
を有する集光構造体とを一体に成形して太陽電池モジュ
ールとするものである。また、本発明は請求項２に記載
のように、請求項１において、太陽電池セルと集光構造
体との一体化は、共通の支持基板上に太陽電池セルを配
設し、その上に空隙が形成されないように集光構造体を
接合もしくは成型により形成するものである。また、本
発明は請求項３に記載のように、請求項１または請求項
２において、支持基板は、ガラス材料、樹脂材料もしく
はセラミックスのうちから選ばれる少なくとも１種の材
料を用いて太陽電池モジュールとするものである。ま
た、本発明は請求項４に記載のように、請求項１または
請求項２において、太陽電池セルは、多結晶シリコン、
単結晶シリコンもしくはIII−Ｖ族化合物半導体材料の
うちから選ばれる少なくとも１種もしくは２種以上の材
料を用いて太陽電池モジュールとするものである。ま
た、本発明は請求項５に記載のように、請求項１または
請求項２において、集光構造体として、ガラス材料また
は樹脂材料、もしくはその両者を用いて太陽電池モジュ
ールとするものである。また、本発明は請求項６に記載
のように、請求項１または請求項２において、集光構造
体と太陽電池セルとの間は、空隙が形成されないように
樹脂材料からなる充填剤で接合して太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項７に記載のよ
うに、請求項１または請求項２において、集光構造体ま
たは太陽電池セル、もしくはその両者に、合成樹脂より
なる保護膜を被覆して太陽電池モジュールとするもので
ある。また、本発明は請求項８に記載のように、請求項
１または請求項２において、共通の支持基板上に、上部
に向かって開口部の面積が広くなる複数のテーパ状の凹
部を配設し、該凹部の底部に太陽電池セルを装着して、
該凹部を構成する材料よりも光学的屈折率の大きい材料
によって上記凹部を埋めることにより集光構造体を成形
して太陽電池モジュールとするものである。また、本発
明は請求項９に記載のように、請求項８において、テー
パ状の凹部を構成する材料および上記凹部を埋める材料
は、それぞれ屈折率が相違する合成樹脂材料を用い、光
が太陽電池セル上に集光する構造の太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項１０に記載の
ように、請求項８または請求項９において、太陽電池セ
ルは、該セルの厚さがおおよそ１０μｍ以下のものを用
いて太陽電池モジュールとするものである。また、本発
明は請求項１１に記載のように、太陽電池モジュールに
おいて、複数の集光構造体を２次元的に配設し、一体に
成形して集光機能を備えた保護カバーを作製し、入射光
を集光する上記保護カバーの裏面側に太陽電池セルを接
合した構造とするものである。また、本発明は請求項１
２に記載のように、請求項１１において、複数の太陽電
池セルを接合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セル
を含めて樹脂材料により被覆して保護膜を形成した構造
の太陽電池モジュールとするものである。また、本発明
は請求項１３に記載のように、請求項１１において、太
陽電池セルに放熱構造体を配設した太陽電池モジュール
とするものである。また、本発明は請求項１４に記載の
ように、請求項１３において、複数の太陽電池セルを接
合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セルの放熱構造
体を除き樹脂材料により被覆して保護膜を形成して太陽
電池モジュールとするものである。また、本発明は請求
項１５に記載のように、請求項１ないし請求項１０のい
ずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する方法
において、支持基板上に、底部に太陽電池セルを装着す
るための凹部を有する支持体を一体に成形する工程と、
上記凹部の底部に太陽電池セルを装着する工程と、上記
装着した太陽電池セル上に、集光機能を有する集光構造
体を、空隙を作ることなく気密に密着成形する工程を、
少なくとも含む製造方法とするものである。 また、本
発明は請求項１６に記載のように、請求項１５におい
て、共通の支持基板上に、上部に向かって開口面積が広
くなる複数のテーパ状の凹部を一体に成形する工程と、
上記テーパ状の凹部の底部に太陽電池セルを装着する工
程と、上記テーパ状の凹部に、集光機能を有する流動性
の集光構造体を流し込み、硬化して集光構造体を形成す
る工程と、上記硬化した集光構造体の表面を加工する工
程を、少なくとも含む製造方法とするものである。ま
た、本発明は請求項１７に記載のように、請求項１１な
いし請求項１４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュ
ールを製造する方法において、複数の集光構造体を２次
元的に配設し、一体に成形して集光機能を備えた保護カ
バーを作製する工程と、上記保護カバーの集光部に対応
する裏面側に太陽電池セル、もしくは太陽電池セルと放
熱部材を装着する工程と、上記太陽電池セルを装着した
保護カバーの裏面側の全面、もしくは太陽電池セルの放
熱部分を除き、樹脂材料からなる保護膜を形成する工程
を、少なくとも含む製造方法とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の太陽電池モジュールによれば、請求項
１に記載のように、少なくとも支持基板上の所定位置に
配設された複数の独立した太陽電池セルと、該太陽電池
セルに集光する機能を有する集光構造体とを一体に成形
した集光型太陽電池モジュールとするものである。この
ように、集光構造体と太陽電池セルを配設した支持基板
を、例えば樹脂あるいはガラス材料を用いて一体型の構
造とすることにより、従来の太陽電池セルが固定された
基板と集光構造体とを、それぞれ独立して形成して組み
立てた場合に比べ、太陽電池モジュールの構造および製
造工程を著しく簡易化することができ、低コストの光電
変換効率に優れた集光型の太陽電池モジュールを実現で
きる効果がある。また、本発明は請求項２に記載のよう
に、請求項１において、太陽電池セルと集光構造体との
一体化は、共通の支持基板上に太陽電池セルを配設し、
その上に空隙が形成されないように集光構造体を接合も
しくは成型により行うので、集光構造体が太陽電池セル
に密着しているため太陽電池セルの補強構造ともなって
おり、特別の補強手段あるいは補強構造を付加すること
なく薄膜太陽電池セルを適用することができるので、安
価な太陽電池モジュールを実現できる効果がある。ま
た、本発明は請求項３に記載のように、請求項１または
請求項２において、支持基板は、ガラス材料、樹脂材料
もしくはセラミックスのうちから選ばれる少なくとも１
種の材料を用いることができるので、広範囲の汎用材料
の中から最適なものを選択することができ、低コストで
高性能の太陽電池モジュールを構成することができる。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項１また
は請求項２において、太陽電池セルは、多結晶シリコ
ン、単結晶シリコンもしくはIII−Ｖ族化合物半導体材
料のうちから選ばれる少なくとも１種もしくは２種以上
の材料を用いて太陽電池モジュールとするものであり、
高い光電変換効率を有する太陽電池モジュールを実現で
きる効果がある。また、本発明は請求項５に記載のよう
に、請求項１または請求項２において、集光構造体とし
て、ガラス材料または樹脂材料、もしくはその両者を用
いて太陽電池モジュールとするものであり、高い集光機
能を有する集光構造体が得られる。また、本発明は請求
項６に記載のように、請求項１または請求項２におい
て、集光構造体と太陽電池セルとの間は、空隙が形成さ
れないように樹脂材料からなる充填剤で接合して太陽電
池モジュールとするものであり、このような構造とする
ことにより、集光効率が良く、光電変換効率の高い太陽
電池モジュールを実現できる効果がある。また、本発明
は請求項７に記載のように、請求項１または請求項２に
おいて、集光構造体または太陽電池セル、もしくはその
両者に、合成樹脂よりなる保護膜を被覆して太陽電池モ
ジュールとするものである。このような構造とすること
により、集光構造体、太陽電池セルおよび太陽電池モジ
ュールを強固に補強して保護することができ、脆い太陽
電池セルなどにクラック等の発生を効果的に抑制するこ
とができ、太陽電池モジュールの寿命をいっそう長くす
ることが可能となる。また、本発明は請求項８に記載の
ように、請求項１または請求項２において、共通の支持
基板上に、上部に向かって開口部の面積が広くなる複数
のテーパ状の凹部を配設し、該凹部の底部に太陽電池セ
ルを装着して、該凹部を構成する材料よりも光学的屈折
率の大きい材料によって上記凹部を埋めることにより集
光構造体を成形して太陽電池モジュールとするものであ
る。このような構造とすることにより、簡易な工程で、
高性能の集光構造体を極めて容易に作製することがで
き、低コストの太陽電池モジュールを実現することがで
きる。また、本発明は請求項９に記載のように、請求項
８において、テーパ状の凹部を構成する材料および上記
凹部を埋める材料は、それぞれ屈折率が相違する合成樹
脂材料を用い、光が太陽電池セル上に集光する構造の太
陽電池モジュールとするものであり、簡易な工程で、高
性能の集光構造体を極めて安価に作製することができ
る。また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項
８または請求項９において、太陽電池セルは、該セルの
厚さがおおよそ１０μｍ以下の薄膜構造のセルを用いて
太陽電池モジュールとするものであり、太陽電池セルを
構成する材料の使用量を大幅に削減して、太陽電池セル
の製造コストにおいて、最も大きい割合を占める材料費
の大幅な低減をはかり、太陽電池モジュールを軽量、か
つ安価に構成できる効果がある。また、本発明は請求項
１１に記載のように、太陽電池モジュールにおいて、複
数の集光構造体を２次元的に配設し、一体に成形して集
光機能を備えた保護カバーを作製し、入射光を集光する
上記保護カバーの裏面側に太陽電池セルを接合した構造
とするものである。このような構造とすることにより、
支持基板と集光構造体とを容易に一体化できると共に、
上記保護カバーの裏面側、すなわち支持基板の裏面側に
太陽電池セルを接合できる構造となり、製造工程が簡略
化されると共に、製造コストの低減がはかられる。ま
た、本発明は請求項１２に記載のように、請求項１１に
おいて、複数の太陽電池セルを接合した保護カバーの裏
面側を、太陽電池セルを含めて樹脂材料により被覆して
保護膜を形成した構造の太陽電池モジュールとするもの
であって、太陽電池セルを樹脂材料からなる保護膜で補
強することにより、太陽電池モジュールの寿命の延長を
はかることができる。また、本発明は請求項１３に記載
のように、請求項１１において、太陽電池セルに放熱構
造体を配設した太陽電池モジュールとするものであり、
太陽電池セルに冷却機構を付加することにより、光電変
換効率を高いレベルで維持することができる。また、本
発明は請求項１４に記載のように、請求項１３におい
て、複数の太陽電池セルを接合した保護カバーの裏面側
を、太陽電池セルの放熱構造体を除き樹脂材料により被
覆して保護膜を形成し、太陽電池セルを補強することに
より寿命の延長をはかることができる。また、本発明は
請求項１５に記載のように、請求項１ないし請求項１０
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する
方法において、支持基板上に、底部に太陽電池セルを装
着するための凹部を有する支持体を一体に成形する工程
と、上記凹部の底部に太陽電池セルを装着する工程と、
上記装着した太陽電池セル上に、集光機能を有する集光
構造体を、空隙を作ることなく気密に密着成形する工程
を用いることにより、支持基板と集光構造体と太陽電池
セルとを容易に一体成形することができ、従来の太陽電
池セルが固定された基板と集光構造体とを、それぞれ独
立して形成して組み立てていた場合に比べ、太陽電池モ
ジュールの製造工程の簡易化が可能となり、光電変換効
率に優れた集光型の太陽電池モジュールを安価に製造す
ることができる。また、本発明は請求項１６に記載のよ
うに、請求項１５において、共通の支持基板上に、上部
に向かって開口面積が広くなる複数のテーパ状の凹部を
一体に成形する工程と、上記テーパ状の凹部の底部に太
陽電池セルを装着する工程と、上記テーパ状の凹部に、
集光機能を有する流動性の集光構造体を流し込み、硬化
して集光構造体を形成する工程と、上記硬化した集光構
造体の表面を加工する工程を用いることにより、支持基
板と集光構造体と太陽電池セルとを容易に一体成形で
き、太陽電池モジュールの製造工程を著しく簡易化でき
るので、光電変換効率に優れた低コストの集光型の太陽
電池モジュールの作製が可能となる。また、本発明は請
求項１７に記載のように、請求項１１ないし請求項１４
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する
方法において、複数の集光構造体を２次元的に配設し、
一体に成形して集光機能を備えた保護カバーを作製する
工程と、上記保護カバーの集光部に対応する裏面側に太
陽電池セル、もしくは太陽電池セルと放熱部材を装着す
る工程と、上記太陽電池セルを装着した保護カバーの裏
面側の全面、もしくは太陽電池セルの放熱部分を除き、
樹脂材料からなる保護膜を形成する工程を用いることに
より、支持基板と集光構造体とを容易に一体化できると
共に、上記保護カバーの裏面側、すなわち支持基板の裏
面側に、太陽電池セルを容易に接合することができ製造
コストの低減がはかられる。また、太陽電池セルに冷却
機構を付加する構造としているので、光電変換効率を高
いレベルで維持することができる。
１に記載のように、少なくとも支持基板上の所定位置に
配設された複数の独立した太陽電池セルと、該太陽電池
セルに集光する機能を有する集光構造体とを一体に成形
した集光型太陽電池モジュールとするものである。この
ように、集光構造体と太陽電池セルを配設した支持基板
を、例えば樹脂あるいはガラス材料を用いて一体型の構
造とすることにより、従来の太陽電池セルが固定された
基板と集光構造体とを、それぞれ独立して形成して組み
立てた場合に比べ、太陽電池モジュールの構造および製
造工程を著しく簡易化することができ、低コストの光電
変換効率に優れた集光型の太陽電池モジュールを実現で
きる効果がある。また、本発明は請求項２に記載のよう
に、請求項１において、太陽電池セルと集光構造体との
一体化は、共通の支持基板上に太陽電池セルを配設し、
その上に空隙が形成されないように集光構造体を接合も
しくは成型により行うので、集光構造体が太陽電池セル
に密着しているため太陽電池セルの補強構造ともなって
おり、特別の補強手段あるいは補強構造を付加すること
なく薄膜太陽電池セルを適用することができるので、安
価な太陽電池モジュールを実現できる効果がある。ま
た、本発明は請求項３に記載のように、請求項１または
請求項２において、支持基板は、ガラス材料、樹脂材料
もしくはセラミックスのうちから選ばれる少なくとも１
種の材料を用いることができるので、広範囲の汎用材料
の中から最適なものを選択することができ、低コストで
高性能の太陽電池モジュールを構成することができる。
また、本発明は請求項４に記載のように、請求項１また
は請求項２において、太陽電池セルは、多結晶シリコ
ン、単結晶シリコンもしくはIII−Ｖ族化合物半導体材
料のうちから選ばれる少なくとも１種もしくは２種以上
の材料を用いて太陽電池モジュールとするものであり、
高い光電変換効率を有する太陽電池モジュールを実現で
きる効果がある。また、本発明は請求項５に記載のよう
に、請求項１または請求項２において、集光構造体とし
て、ガラス材料または樹脂材料、もしくはその両者を用
いて太陽電池モジュールとするものであり、高い集光機
能を有する集光構造体が得られる。また、本発明は請求
項６に記載のように、請求項１または請求項２におい
て、集光構造体と太陽電池セルとの間は、空隙が形成さ
れないように樹脂材料からなる充填剤で接合して太陽電
池モジュールとするものであり、このような構造とする
ことにより、集光効率が良く、光電変換効率の高い太陽
電池モジュールを実現できる効果がある。また、本発明
は請求項７に記載のように、請求項１または請求項２に
おいて、集光構造体または太陽電池セル、もしくはその
両者に、合成樹脂よりなる保護膜を被覆して太陽電池モ
ジュールとするものである。このような構造とすること
により、集光構造体、太陽電池セルおよび太陽電池モジ
ュールを強固に補強して保護することができ、脆い太陽
電池セルなどにクラック等の発生を効果的に抑制するこ
とができ、太陽電池モジュールの寿命をいっそう長くす
ることが可能となる。また、本発明は請求項８に記載の
ように、請求項１または請求項２において、共通の支持
基板上に、上部に向かって開口部の面積が広くなる複数
のテーパ状の凹部を配設し、該凹部の底部に太陽電池セ
ルを装着して、該凹部を構成する材料よりも光学的屈折
率の大きい材料によって上記凹部を埋めることにより集
光構造体を成形して太陽電池モジュールとするものであ
る。このような構造とすることにより、簡易な工程で、
高性能の集光構造体を極めて容易に作製することがで
き、低コストの太陽電池モジュールを実現することがで
きる。また、本発明は請求項９に記載のように、請求項
８において、テーパ状の凹部を構成する材料および上記
凹部を埋める材料は、それぞれ屈折率が相違する合成樹
脂材料を用い、光が太陽電池セル上に集光する構造の太
陽電池モジュールとするものであり、簡易な工程で、高
性能の集光構造体を極めて安価に作製することができ
る。また、本発明は請求項１０に記載のように、請求項
８または請求項９において、太陽電池セルは、該セルの
厚さがおおよそ１０μｍ以下の薄膜構造のセルを用いて
太陽電池モジュールとするものであり、太陽電池セルを
構成する材料の使用量を大幅に削減して、太陽電池セル
の製造コストにおいて、最も大きい割合を占める材料費
の大幅な低減をはかり、太陽電池モジュールを軽量、か
つ安価に構成できる効果がある。また、本発明は請求項
１１に記載のように、太陽電池モジュールにおいて、複
数の集光構造体を２次元的に配設し、一体に成形して集
光機能を備えた保護カバーを作製し、入射光を集光する
上記保護カバーの裏面側に太陽電池セルを接合した構造
とするものである。このような構造とすることにより、
支持基板と集光構造体とを容易に一体化できると共に、
上記保護カバーの裏面側、すなわち支持基板の裏面側に
太陽電池セルを接合できる構造となり、製造工程が簡略
化されると共に、製造コストの低減がはかられる。ま
た、本発明は請求項１２に記載のように、請求項１１に
おいて、複数の太陽電池セルを接合した保護カバーの裏
面側を、太陽電池セルを含めて樹脂材料により被覆して
保護膜を形成した構造の太陽電池モジュールとするもの
であって、太陽電池セルを樹脂材料からなる保護膜で補
強することにより、太陽電池モジュールの寿命の延長を
はかることができる。また、本発明は請求項１３に記載
のように、請求項１１において、太陽電池セルに放熱構
造体を配設した太陽電池モジュールとするものであり、
太陽電池セルに冷却機構を付加することにより、光電変
換効率を高いレベルで維持することができる。また、本
発明は請求項１４に記載のように、請求項１３におい
て、複数の太陽電池セルを接合した保護カバーの裏面側
を、太陽電池セルの放熱構造体を除き樹脂材料により被
覆して保護膜を形成し、太陽電池セルを補強することに
より寿命の延長をはかることができる。また、本発明は
請求項１５に記載のように、請求項１ないし請求項１０
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する
方法において、支持基板上に、底部に太陽電池セルを装
着するための凹部を有する支持体を一体に成形する工程
と、上記凹部の底部に太陽電池セルを装着する工程と、
上記装着した太陽電池セル上に、集光機能を有する集光
構造体を、空隙を作ることなく気密に密着成形する工程
を用いることにより、支持基板と集光構造体と太陽電池
セルとを容易に一体成形することができ、従来の太陽電
池セルが固定された基板と集光構造体とを、それぞれ独
立して形成して組み立てていた場合に比べ、太陽電池モ
ジュールの製造工程の簡易化が可能となり、光電変換効
率に優れた集光型の太陽電池モジュールを安価に製造す
ることができる。また、本発明は請求項１６に記載のよ
うに、請求項１５において、共通の支持基板上に、上部
に向かって開口面積が広くなる複数のテーパ状の凹部を
一体に成形する工程と、上記テーパ状の凹部の底部に太
陽電池セルを装着する工程と、上記テーパ状の凹部に、
集光機能を有する流動性の集光構造体を流し込み、硬化
して集光構造体を形成する工程と、上記硬化した集光構
造体の表面を加工する工程を用いることにより、支持基
板と集光構造体と太陽電池セルとを容易に一体成形で
き、太陽電池モジュールの製造工程を著しく簡易化でき
るので、光電変換効率に優れた低コストの集光型の太陽
電池モジュールの作製が可能となる。また、本発明は請
求項１７に記載のように、請求項１１ないし請求項１４
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する
方法において、複数の集光構造体を２次元的に配設し、
一体に成形して集光機能を備えた保護カバーを作製する
工程と、上記保護カバーの集光部に対応する裏面側に太
陽電池セル、もしくは太陽電池セルと放熱部材を装着す
る工程と、上記太陽電池セルを装着した保護カバーの裏
面側の全面、もしくは太陽電池セルの放熱部分を除き、
樹脂材料からなる保護膜を形成する工程を用いることに
より、支持基板と集光構造体とを容易に一体化できると
共に、上記保護カバーの裏面側、すなわち支持基板の裏
面側に、太陽電池セルを容易に接合することができ製造
コストの低減がはかられる。また、太陽電池セルに冷却
機構を付加する構造としているので、光電変換効率を高
いレベルで維持することができる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。 〈実施例１〉図１は、本実施例で例示する太陽電池モジ
ュールの構造を示す模式図である。図において、ガラス
基板で構成される支持基板２上に、上方に向かって開い
た凹型形状（凹部）を有するポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）からなる支持体３を一体成型により形成す
る。この凹型形状の底部の平坦部に、受光部を上にして
太陽電池セル１を固定する。太陽電池セル１としては、
砒化ガリウムからなる太陽電池セル１を用いた。集光構
造体４は、凹部に埋めるかたちでポリスチレンを流し込
み、その表面を加工してレンズを構成する。集光構造体
４の加工方法として、表面張力を利用する方法あるいは
型を用いて成型する方法が考えられる。型による成型は
簡単な凸レンズあるいはフレネルレンズのいずれであっ
ても良い。また、上記支持基板２はガラス以外の材料、
例えば樹脂材料あるいはセラミックスを用いることもで
きる。太陽電池セルは、砒化ガリウムにかぎらず単結晶
または多結晶シリコン、もしくはアルミニウム−ガリウ
ム砒素、インジウム燐あるいはガリウム−インジウム燐
等のIII−Ｖ族化合物半導体を構成材料とするものであ
っても本発明の太陽電池モジュールに適用することがで
きる。また、支持体３と集光構造体４の材料の組合せに
ついても上記のものに限らず、支持体３を構成する材料
の屈折率が、集光構造体４を構成する材料の屈折率より
も大きくなるように設定すればよい。例えば、支持体
３、集光構造体４の材料として、いずれにもＰＭＭＡを
用い、重合度を変化させることにより屈折率を調整する
こともできる。この場合、比較的低屈折率が要求される
支持体３には重合度の低いＰＭＭＡ、高屈折率が要求さ
れる集光構造体４には重合度の高いＰＭＭＡを用いれば
よい。このように、集光構造体４を構成する材料の屈折
率が支持体３を構成する材料の屈折率よりも大きくなる
ようにし、屈折率の異なる材料の組合せだけで集光構造
体４を形成することができ、太陽電池セル１との一体化
を容易に実現することができる。
さらに詳細に説明する。 〈実施例１〉図１は、本実施例で例示する太陽電池モジ
ュールの構造を示す模式図である。図において、ガラス
基板で構成される支持基板２上に、上方に向かって開い
た凹型形状（凹部）を有するポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）からなる支持体３を一体成型により形成す
る。この凹型形状の底部の平坦部に、受光部を上にして
太陽電池セル１を固定する。太陽電池セル１としては、
砒化ガリウムからなる太陽電池セル１を用いた。集光構
造体４は、凹部に埋めるかたちでポリスチレンを流し込
み、その表面を加工してレンズを構成する。集光構造体
４の加工方法として、表面張力を利用する方法あるいは
型を用いて成型する方法が考えられる。型による成型は
簡単な凸レンズあるいはフレネルレンズのいずれであっ
ても良い。また、上記支持基板２はガラス以外の材料、
例えば樹脂材料あるいはセラミックスを用いることもで
きる。太陽電池セルは、砒化ガリウムにかぎらず単結晶
または多結晶シリコン、もしくはアルミニウム−ガリウ
ム砒素、インジウム燐あるいはガリウム−インジウム燐
等のIII−Ｖ族化合物半導体を構成材料とするものであ
っても本発明の太陽電池モジュールに適用することがで
きる。また、支持体３と集光構造体４の材料の組合せに
ついても上記のものに限らず、支持体３を構成する材料
の屈折率が、集光構造体４を構成する材料の屈折率より
も大きくなるように設定すればよい。例えば、支持体
３、集光構造体４の材料として、いずれにもＰＭＭＡを
用い、重合度を変化させることにより屈折率を調整する
こともできる。この場合、比較的低屈折率が要求される
支持体３には重合度の低いＰＭＭＡ、高屈折率が要求さ
れる集光構造体４には重合度の高いＰＭＭＡを用いれば
よい。このように、集光構造体４を構成する材料の屈折
率が支持体３を構成する材料の屈折率よりも大きくなる
ようにし、屈折率の異なる材料の組合せだけで集光構造
体４を形成することができ、太陽電池セル１との一体化
を容易に実現することができる。
【０００９】〈実施例２〉図２は、本実施例で例示する
太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。実施例
１と同様にして、光の入射する表面方向に向かって開口
面積が大きくなるような凹型構造（凹部）を有する支持
体３を形成し、この支持体３よりも屈折率の大きい材料
を用いて、上記凹部を埋めることによって集光構造体４
のレンズを形成し、集光機能を備えた保護カバーを構成
する。この保護カバーに入射光が集光される保護カバー
の裏面側に受光部が接するように太陽電池セルを貼り付
け、そのセルの裏面に、熱伝導性の良い、例えば、銅等
の金属からなる放熱板を取り付けることによって太陽電
池モジュールを構成する。ここで用いる支持基板、太陽
電池セル、支持体あるいは集光構造体は実施例１と同様
である。本実施例のような構造にすると、集光により太
陽電池セル１への入射光が増加するが、その分セルの温
度も上昇するので光電変換効率が低下する。そのため、
太陽電池セル１の裏面に放熱構造体６を取付けてセルの
温度上昇を抑え、光電変換効率の低下を防止するもので
ある。
太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。実施例
１と同様にして、光の入射する表面方向に向かって開口
面積が大きくなるような凹型構造（凹部）を有する支持
体３を形成し、この支持体３よりも屈折率の大きい材料
を用いて、上記凹部を埋めることによって集光構造体４
のレンズを形成し、集光機能を備えた保護カバーを構成
する。この保護カバーに入射光が集光される保護カバー
の裏面側に受光部が接するように太陽電池セルを貼り付
け、そのセルの裏面に、熱伝導性の良い、例えば、銅等
の金属からなる放熱板を取り付けることによって太陽電
池モジュールを構成する。ここで用いる支持基板、太陽
電池セル、支持体あるいは集光構造体は実施例１と同様
である。本実施例のような構造にすると、集光により太
陽電池セル１への入射光が増加するが、その分セルの温
度も上昇するので光電変換効率が低下する。そのため、
太陽電池セル１の裏面に放熱構造体６を取付けてセルの
温度上昇を抑え、光電変換効率の低下を防止するもので
ある。
【００１０】〈実施例３〉図３は、本実施例で例示する
太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。図にお
いて、光の入射する表面方向に向かって開口面積が大き
くなるような凹型構造（凹部）を有する支持体３を形成
し、この支持体３よりも屈折率の大きい材料を用いて、
上記凹部を埋めることによって集光構造体４を形成して
集光機能を備えた保護カバーを構成する。そして、入射
光が集光される保護カバーの裏面側に受光部が接するよ
うに太陽電池セルを貼り付け、太陽電池セルの裏面を含
む保護カバーの裏面全面をアクリル樹脂等で被覆してセ
ル裏面保護膜７を形成する。裏面保護層７は、太陽電池
セルの周囲を完全に覆うことになるので、セルの損傷を
防止し、水分、塩分あるいは酸類が大気中からセルに付
着してセルの特性が劣化するのを防止することができ
る。ここで用いる太陽電池セル、支持体あるいは集光構
造体は実施例１と同様である。本実施例および実施例２
に示すように、集光機能を備えた保護カバーをまず形成
し、その裏面に太陽電池セルを貼り付ける構成であるの
で、セルと集光構造体とを別々に形成することができ、
製作の自由度が大きい。また、プロセスも個々に最適な
条件で行うことができるにで製作が容易となる。
太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。図にお
いて、光の入射する表面方向に向かって開口面積が大き
くなるような凹型構造（凹部）を有する支持体３を形成
し、この支持体３よりも屈折率の大きい材料を用いて、
上記凹部を埋めることによって集光構造体４を形成して
集光機能を備えた保護カバーを構成する。そして、入射
光が集光される保護カバーの裏面側に受光部が接するよ
うに太陽電池セルを貼り付け、太陽電池セルの裏面を含
む保護カバーの裏面全面をアクリル樹脂等で被覆してセ
ル裏面保護膜７を形成する。裏面保護層７は、太陽電池
セルの周囲を完全に覆うことになるので、セルの損傷を
防止し、水分、塩分あるいは酸類が大気中からセルに付
着してセルの特性が劣化するのを防止することができ
る。ここで用いる太陽電池セル、支持体あるいは集光構
造体は実施例１と同様である。本実施例および実施例２
に示すように、集光機能を備えた保護カバーをまず形成
し、その裏面に太陽電池セルを貼り付ける構成であるの
で、セルと集光構造体とを別々に形成することができ、
製作の自由度が大きい。また、プロセスも個々に最適な
条件で行うことができるにで製作が容易となる。
【００１１】〈実施例４〉図４は、実施例１から実施例
３で説明した支持基板２と集光構造体４を一体成型によ
り形成した凹部形状（凹部）を有するポリメチルメタク
リレートからなる支持体を平面マトリクス状に成形した
場合の外観を示す斜視図である。このように、平面マト
リクス状の太陽電池セルおよび集光構造体を一体成型に
より形成することにより、太陽電池モジュールの構造お
よび製造工程が簡易となる。ここで用いる太陽電池セ
ル、支持基板および集光構造体は実施例１と同様であ
る。
３で説明した支持基板２と集光構造体４を一体成型によ
り形成した凹部形状（凹部）を有するポリメチルメタク
リレートからなる支持体を平面マトリクス状に成形した
場合の外観を示す斜視図である。このように、平面マト
リクス状の太陽電池セルおよび集光構造体を一体成型に
より形成することにより、太陽電池モジュールの構造お
よび製造工程が簡易となる。ここで用いる太陽電池セ
ル、支持基板および集光構造体は実施例１と同様であ
る。
【００１２】〈実施例５〉エピタキシャルリフトオフ法
あるいはCLEFT法等の薄膜化技術を用いて、１０μｍ以
下の薄膜型の太陽電池セルを形成し、集光構造体４の底
部に配設して太陽電池モジュールを作製した。なお、支
持基板および集光構造体は実施例１と同様である。薄膜
型太陽電池セルとして、例えば、III−Ｖ族化合物半導
体の代表的なものであるＧａＡｓの場合、その吸収係数
の関係から最低５μｍもあれば、ほとんどの光を吸収し
てしまう。これ以上の厚さの材料は、コストに跳ね返る
だけであり、ただの支持基板としての役割しかない。し
たがって、太陽電池セルとして有効に活用できる最低限
の材料さえあればよい。太陽電池セルと集光構造部が一
体化した本発明の太陽電池モジュール構造では、集光構
造がセルに密着しており、セルの補強構造の役割も果た
している。したがって、余分な支持基板を必要とせず、
太陽電池セルの薄膜部のみを用いることができる。吸収
係数は材料や、その不純物濃度等により個体差があるの
で、ここではそれらを鑑みておおよそ１０μｍ以下とし
た。太陽電池セル特性に寄与しない高価な基板部分を必
要としないので、大幅な低コスト化が実現できる。
あるいはCLEFT法等の薄膜化技術を用いて、１０μｍ以
下の薄膜型の太陽電池セルを形成し、集光構造体４の底
部に配設して太陽電池モジュールを作製した。なお、支
持基板および集光構造体は実施例１と同様である。薄膜
型太陽電池セルとして、例えば、III−Ｖ族化合物半導
体の代表的なものであるＧａＡｓの場合、その吸収係数
の関係から最低５μｍもあれば、ほとんどの光を吸収し
てしまう。これ以上の厚さの材料は、コストに跳ね返る
だけであり、ただの支持基板としての役割しかない。し
たがって、太陽電池セルとして有効に活用できる最低限
の材料さえあればよい。太陽電池セルと集光構造部が一
体化した本発明の太陽電池モジュール構造では、集光構
造がセルに密着しており、セルの補強構造の役割も果た
している。したがって、余分な支持基板を必要とせず、
太陽電池セルの薄膜部のみを用いることができる。吸収
係数は材料や、その不純物濃度等により個体差があるの
で、ここではそれらを鑑みておおよそ１０μｍ以下とし
た。太陽電池セル特性に寄与しない高価な基板部分を必
要としないので、大幅な低コスト化が実現できる。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の太
陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、樹脂材
料もしくはガラス材料を用い、共通の支持基板上に太陽
電池セルを配設し、その上に空隙が形成されないように
集光構造体を接合もしくは成型により一体に形成した構
造が簡易な太陽電池モジュールであり、さらに薄膜型の
安価な太陽電池セルを用いることにより低コストで光電
変換効率の高い集光型の太陽電池モジュールを容易に実
現することができる。
陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、樹脂材
料もしくはガラス材料を用い、共通の支持基板上に太陽
電池セルを配設し、その上に空隙が形成されないように
集光構造体を接合もしくは成型により一体に形成した構
造が簡易な太陽電池モジュールであり、さらに薄膜型の
安価な太陽電池セルを用いることにより低コストで光電
変換効率の高い集光型の太陽電池モジュールを容易に実
現することができる。
【図１】本発明の実施例１で例示した太陽電池モジュー
ルの構造を示す模式図。
ルの構造を示す模式図。
【図２】本発明の実施例２で例示した太陽電池モジュー
ルの構造を示す模式図。
ルの構造を示す模式図。
【図３】本発明の実施例３で例示した太陽電池モジュー
ルの構造を示す模式図。
ルの構造を示す模式図。
【図４】本発明の実施例４で例示した支持基板と集光構
造体とを平面マトリクス状に一体成型した場合の外観を
示す斜視図。
造体とを平面マトリクス状に一体成型した場合の外観を
示す斜視図。
【図５】従来の集光型太陽電池モジュールの構成を示す
説明図。
説明図。
１…太陽電池セル ２…支持基板 ３…支持体 ４…集光構造体 ５…集光レンズ ６…放熱構造体 ７…セル裏面保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 克 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 綿引 誠次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 北谷 健 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (17)
- 【請求項１】少なくとも、支持基板上の所定位置に配設
された複数の独立した太陽電池セルと、該太陽電池セル
に集光する機能を有する集光構造体とを一体に成形して
なることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項２】請求項１において、太陽電池セルと集光構
造体との一体化は、共通の支持基板上に太陽電池セルを
配設し、その上に空隙が形成されないように集光構造体
を接合もしくは成型により形成してなることを特徴とす
る太陽電池モジュール。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、支持基
板は、ガラス材料、樹脂材料もしくはセラミックスのう
ちから選ばれる少なくとも１種の材料からなることを特
徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項４】請求項１または請求項２において、太陽電
池セルは、多結晶シリコン、単結晶シリコンもしくはII
I−Ｖ族化合物半導体材料のうちから選ばれる少なくと
も１種もしくは２種以上の材料からなることを特徴とす
る太陽電池モジュール。 - 【請求項５】請求項１または請求項２において、集光構
造体として、ガラス材料または樹脂材料、もしくはその
両者を用いることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項６】請求項１または請求項２において、集光構
造体と太陽電池セルとの間は、空隙が形成されないよう
に樹脂材料からなる充填剤で接合してなることを特徴と
する太陽電池モジュール。 - 【請求項７】請求項１または請求項２において、集光構
造体または太陽電池セル、もしくはその両者に、合成樹
脂よりなる保護膜を被覆してなることを特徴とする太陽
電池モジュール。 - 【請求項８】請求項１または請求項２において、共通の
支持基板上に、上部に向かって開口部の面積が広くなる
複数のテーパ状の凹部を配設し、該凹部の底部に太陽電
池セルを装着して、該凹部を構成する材料よりも光学的
屈折率の大きい材料によって上記凹部を埋めることによ
り集光構造体を成形することを特徴とする太陽電池モジ
ュール。 - 【請求項９】請求項８において、テーパ状の凹部を構成
する材料および上記凹部を埋める材料は、それぞれ屈折
率が異なる合成樹脂材料を用い、光が太陽電池セル上に
集光する構造としてなることを特徴とする太陽電池モジ
ュール。 - 【請求項１０】請求項８または請求項９において、太陽
電池セルは、該セルの厚さが１０μｍ以下であることを
特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項１１】太陽電池モジュールにおいて、複数の集
光構造体を２次元的に配設し、一体に成形して集光機能
を備えた保護カバーを作製し、入射光を集光する上記保
護カバーの裏面側に太陽電池セルを接合した構造とする
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項１２】請求項１１において、複数の太陽電池セ
ルを接合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セルを含
めて樹脂材料により被覆して保護膜を形成したことを特
徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項１３】請求項１１において、太陽電池セルに放
熱構造体を配設したことを特徴とする太陽電池モジュー
ル。 - 【請求項１４】請求項１３において、複数の太陽電池セ
ルを接合した保護カバーの裏面側を、太陽電池セルの放
熱構造体を除き樹脂材料により被覆して保護膜を形成し
たことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項１５】請求項１ないし請求項１０のいずれか１
項に記載の太陽電池モジュールを製造する方法におい
て、 支持基板上に、底部に太陽電池セルを装着するための凹
部を有する支持体を一体に成形する工程と、 上記凹部の底部に太陽電池セルを装着する工程と、 上記装着した太陽電池セル上に、集光機能を有する集光
構造体を、空隙を作ることなく気密に密着成形する工程
を、少なくとも含むことを特徴とする太陽電池モジュー
ルの製造方法。 - 【請求項１６】請求項１５において、 共通の支持基板上に、上部に向かって開口面積が広くな
る複数のテーパ状の凹部を一体に成形する工程と、 上記テーパ状の凹部の底部に太陽電池セルを装着する工
程と、 上記テーパ状の凹部に、集光機能を有する流動性の集光
構造体を流し込み、硬化して集光構造体を形成する工程
と、 上記硬化した集光構造体の表面を加工する工程を、少な
くとも含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造
方法。 - 【請求項１７】請求項１１ないし請求項１４のいずれか
１項に記載の太陽電池モジュールを製造する方法におい
て、 複数の集光構造体を２次元的に配設し、一体に成形して
集光機能を備えた保護カバーを作製する工程と、 上記保護カバーの集光部に対応する裏面側に太陽電池セ
ル、もしくは太陽電池セルと放熱構造体を装着する工程
と、 上記太陽電池セルを装着した保護カバーの裏面側の全
面、もしくは太陽電池セルの放熱構造体を除き、樹脂材
料からなる保護膜を形成する工程を、少なくとも含むこ
とを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
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