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JP-2026077299-A - 太陽電池モジュール

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Abstract

【課題】モジュール端部からの水蒸気透過率性能を確保することができる太陽電池モジュールを提供する。 【解決手段】太陽電池モジュール１は、封止材６で封止された太陽電池ユニットを囲うように表面板２の端部と背面板３の端部との間に配置され、太陽電池ユニットの厚み方向において太陽電池ユニットが配置される空間を確保するスペーサ７と、表面板２の端部とスペーサ７との隙間を封止するブチルゴム８、および、背面板３の端部とスペーサ７との隙間を封止するブチルゴム９と、スペーサ７と封止材６との間に介在（スペーサ７の内側に位置）するように表面板２と背面板３との間に配置され、封止材６からスペーサ７への押圧力を（弾性的に）緩和ないし吸収可能な発泡ゴム１０と、を備える。 【選択図】図２

Inventors

  • 岩本 昭一
  • 田上 隆三
  • 森川 良太
  • 奥田 祐也
  • 岩崎 真也
  • 日向 慎太朗
  • 牛尾 裕貴

Assignees

  • トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (5)

  1. 少なくとも一つの太陽電池セルを含む太陽電池ユニットと、 前記太陽電池ユニットを封止する太陽電池封止材と、 前記太陽電池封止材における前記太陽電池ユニットの受光面側に配置された表面板と、 前記太陽電池封止材における前記受光面側と反対側に配置された背面板と、 前記太陽電池封止材で封止された前記太陽電池ユニットを囲うように前記表面板の端部と前記背面板の端部との間に配置され、前記太陽電池ユニットの厚み方向において前記太陽電池ユニットが配置される空間を確保するスペーサと、 前記表面板の端部と前記スペーサとの隙間を封止する表面板側封止材、および、前記背面板の端部と前記スペーサとの隙間を封止する背面板側封止材と、 前記スペーサと前記太陽電池封止材との間に介在するように前記表面板と前記背面板との間に配置され、前記太陽電池封止材から前記スペーサへの押圧力を緩和ないし吸収可能な発泡ゴムと、を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、 前記表面板側封止材は、前記スペーサの前記表面板の端部に対向する上面に設けられた凹部に装着され、前記背面板側封止材は、前記スペーサの前記背面板の端部に対向する下面に設けられた凹部に装着されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  3. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、 前記スペーサと前記太陽電池封止材との間に前記発泡ゴムが設けられていない箇所において、前記スペーサは、前記太陽電池封止材に接触する可動スペーサ部と、前記可動スペーサ部における前記太陽電池封止材側と反対側に設けられ、前記可動スペーサ部が移動可能な空間と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールであって、 前記空間に、前記可動スペーサ部を前記太陽電池封止材側へ向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  5. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、 前記スペーサと前記太陽電池封止材との間に前記発泡ゴムが設けられていない箇所において、前記スペーサは、前記太陽電池封止材に接触する部分に、前記太陽電池封止材側に開口し、前記太陽電池封止材の一部が侵入可能な空間を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。 下記特許文献１には、モジュール端部にガラス製、樹脂製、または金属製のスペーサが設けられた太陽電池モジュールが開示されている。この太陽電池モジュールは、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池セルアレイと、太陽電池セルアレイの非受光面側に位置する第１板状部材と、太陽電池セルアレイの受光面側に位置する透光性の第２板状部材と、太陽電池セルアレイを囲うように第１板状部材と第２板状部材との間に位置し、太陽電池セルアレイの厚み方向において太陽電池セルアレイが配置される空間を確保する枠状スペーサ部材と、第１板状部材と第２板状部材との間に位置し、第１板状部材、第２板状部材および枠状スペーサ部材に密着するとともに太陽電池セルアレイを内部に封止する透光性樹脂封止層とを備える。このため、モジュール端部からの水分の流入を防止でき、また、製造過程における太陽電池セルの割れや欠けの発生を防止できると記載されている。 特開２０１２－２１２９４８号公報 本実施形態に係る太陽電池モジュールを車両に既設のルーフ基材に搭載した状態を模式的に示す平面図であり、太陽電池モジュールの端部を模式的に示す拡大断面図を含む。本実施形態に係る太陽電池モジュールの端部を模式的に示す拡大断面図（図１のＡ－Ａ線に沿って切断した断面を模式的に示す断面図）である。変形形態１に係る太陽電池モジュールの端部を模式的に示す拡大断面図である。変形形態２に係る太陽電池モジュールの端部を模式的に示す拡大断面図である。 以下、本発明の実施形態について、図１から図４の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の一態様であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１を車両１１に既設のルーフ基材に搭載した状態を模式的に示す平面図である。本実施形態に係る太陽電池モジュール１をルーフ基材に搭載することで、車両１１のルーフ１２を構成している。太陽電池モジュール１は、湾曲した板状の形状を有している。そのため、同様に湾曲した車両１１のルーフ基材の形状に応じて、ルーフ基材に搭載することができる。 太陽電池モジュール１は、タンデム型の構造を有し、ルーフ１２の最上層（すなわち、図１の向きで最も手前の層）に、透光性を有するガラス製の表面板２を有する。太陽電池モジュール１に日光等の光が照射されると、その照射光は表面板２を透過し、太陽電池モジュール１の内部に到達する。これによって、太陽電池モジュール１の正極と負極の間に起電力が生じ、発電した電力を車両１１などに供給することができる。 なお、太陽電池モジュール１は、薄くて軽量である。この特性を活かし、図１に例示した車両１１のルーフ基材以外にも、建物の屋根などの様々なものに太陽電池モジュール１を搭載することができる。 図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１の端部を模式的に示す拡大断面図、すなわち、図１のＡ－Ａ線に沿って切断した断面を模式的に示す断面図である。なお、太陽電池モジュール１は、車両搭載用のものであり、車両１１のルーフ基材の形状に対応して湾曲しているものであるが、断面図では、説明の便宜のため、平板状に示している。太陽電池モジュール１は、表面板２と、背面板３と、表面板２と背面板３との間に、表面板２側から順に配置された第１および第２の太陽電池ユニット（太陽電池セルアレイとも呼ぶ）４、５と、第１および第２の太陽電池ユニット４、５を封止する封止材６等を備えている。背面板３も、表面板２と同様にガラス製である。言い換えれば、太陽電池モジュール１は、表面板２と背面板３との間で、第１の太陽電池ユニット４と第２の太陽電池ユニット５が上下に配置（積層）され、それらが封止材６により封止されて接合されている。 第１の太陽電池ユニット４は、略矩形状の複数の第１の太陽電池セル４０を有しており、複数の第１の太陽電池セル４０は、平面視において互いに若干離間し且つマトリクス状に配置されている。本実施形態では、第１の太陽電池ユニット４は、（車長方向に比べて車幅方向に長い）帯状の複数の（例えば四つの）第１の太陽電池セル４０を有しており、複数の第１の太陽電池セル４０は、その短手方向（車長方向）に並列に配置されている（図１を併せて参照）。各第１の太陽電池セル４０は、ペロブスカイト素子、電極等を有し、太陽電池モジュール１の湾曲した形状に応じて湾曲している。ペロブスカイト素子は、灰チタン石を原料とする発電素子であり、可撓性を有する。 第２の太陽電池ユニット５は、略矩形状の複数の第２の太陽電池セルであるシリコンセル５０を有しており、複数のシリコンセル５０は、複数の第１の太陽電池セル４０と上下で対向するように、平面視において互いに若干離間し且つマトリクス状に配置されている。本実施形態では、第２の太陽電池ユニット５は、第１の太陽電池セル４０の長手方向（車幅方向）に沿って配列された複数の（例えば六つの）シリコンセル５０を有する（合計で６×４＝２４個）（図１を併せて参照）。各シリコンセル５０は、シリコン素子、電極等を有し、太陽電池モジュール１の湾曲した形状に応じて湾曲している。シリコン素子も発電素子の一種であり、シリコン素子は、単結晶であっても多結晶であってもよい。 既述の通り、照射光は、表面板２を透過した後、太陽電池モジュール１の内部に到達する。この照射光が最初にペロブスカイト素子に到達すると、その照射光の波長域によって、その照射光は、ペロブスカイト素子に吸収され、またはペロブスカイト素子を透過してシリコン素子に吸収される。具体的には、可視光のような所定の値より短い波長域の光であれば、ペロブスカイト素子に吸収され、赤外光のような所定の値より長い波長域の光であれば、ペロブスカイト素子を透過してシリコン素子に吸収される。すなわち、吸収する波長の長さが異なる発電素子を積層することで、広いスペクトル範囲の波長の光を吸収することができ、高い変換効率で照射光のエネルギーを電気エネルギーに変換することができる。 なお、各ペロブスカイト素子（第１の太陽電池セル４０）および各シリコン素子（シリコンセル５０）はそれぞれ、インターコネクタ（不図示）によって電気的に接続されており、インターコネクタを介して第１および第２の太陽電池ユニット４、５全体に電流が流れる。 なお、太陽電池モジュール１の発電部である太陽電池ユニットの構成は、図示した構成に限定されない。例えば、本実施形態では、第１および第２の太陽電池ユニット４、５を上下に配置したタンデム型の構造を例示しているが、単一の太陽電池ユニット（例えば、複数のシリコンセルからなる太陽電池ユニット）で発電部を構成しても良い。また、太陽電池ユニットを構成する太陽電池セルとしては、特に限定されず、従来から公知の任意の太陽電池セルを用いることが可能である。 本実施形態は、太陽電池モジュール１の端部の構造に特徴があり、その太陽電池モジュール１の端部の全周に、水侵入を防止する（水蒸気透過率性能を確保する）とともに封止材はみ出しを防止するための構造が配備されている。 詳しくは、第１および第２の太陽電池ユニット４、５の受光面側（入射光側）に配置された表面板２の端部（周縁）と、第１および第２の太陽電池ユニット４、５の受光面側と反対側（反受光面側）に配置された背面板３の端部（周縁）との間に、それぞれ概ね枠状に形成された（言い換えれば、枠状部材からなる）スペーサ７、ブチルゴム８、９、および発泡ゴム１０が介装されている。 スペーサ７、ブチルゴム８、およびブチルゴム９はそれぞれ、太陽電池モジュール１の４つの端部に配置された縁部分が隣接する縁部分と接続されてなる囲い形状を有しており、内部に所定の空間を画定している。スペーサ７、ブチルゴム８、およびブチルゴム９の外形は、表面板２および背面板３とほぼ同サイズとなるように構成されている。 スペーサ７は、本実施形態では断面形状が略矩形状を有している。スペーサ７は、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の厚み方向において所定の大きさの厚みを有しており、第１および第２の太陽電池ユニット４、５（の外側）を囲うように表面板２の端部（周縁）と背面板３の端部（周縁）との間に配置され、表面板２と背面板３とを上記厚み方向に離間させ、上記厚み方向において第１および第２の太陽電池ユニット４、５が配置される空間を確保する役割を果たしている。 また、スペーサ７は、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の幅方向（厚み方向に直交する方向）において所定の大きさの幅を有しており、その表面板２の端部に対向する上面の端部（周縁）および背面板３に対向する下面の端部（周縁）にそれぞれ、上記幅方向において所定の大きさの幅を有する段差からなる（環状の）凹部７２、７３が形成されている。 スペーサ７の材質としては、例えば、後述するラミネート工程において加えられる熱に耐え得る程度の耐熱性を有する材質が利用可能であり、例えば、アルミニウムが好適であるが、これに限定されるものではない。 ブチルゴム８、およびブチルゴム９はそれぞれ、本実施形態では断面形状が扁平な略矩形状（つまり、薄くて幅広のシート状）を有しており、スペーサ７の上面に設けられた上記凹部７２、およびスペーサ７の下面に設けられた上記凹部７３に収容（装着）され、スペーサ７と表面板２の端部との間、およびスペーサ７と背面板３の端部との間に介装されている。ブチルゴム８は、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の厚み方向において所定の大きさの厚みを有しており、水通路の断面積（幅方向で見た面積）を最小にしつつ、スペーサ７（の上面）と表面板２の端部（の下面）に弾性的に密着し、スペーサ７と表面板２の端部との隙間（の全周）を封止する役割を果たしている。同様に、ブチルゴム９は、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の厚み方向において所定の大きさの厚みを有しており、水通路の断面積（幅方向で見た面積）を最小にしつつ、スペーサ７（の下面）と背面板３の端部（の上面）に弾性的に密着し、スペーサ７と背面板３の端部との隙間（の全周）を封止する役割を果たしている。 また、ブチルゴム８、およびブチルゴム９はそれぞれ、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の幅方向において所定の大きさの幅を有しており、スペーサ７と表面板２の端部との間の水通路（封止部）の経路長（幅方向の長さ）およびスペーサ７と背面板３の端部との間の水通路の経路長を確保している。 なお、本実施形態では、スペーサ７の上下に配置する封止材として、ブチルゴムを使用しているが、例えば、後述するラミネート工程において加えられる熱に耐え得る程度の耐熱性を有する材質の部材であれば、ブチルゴム以外の部材を用いても良い。 また、上記実施形態では、スペーサ７の外端部（周縁）にブチルゴム８、９を収容する凹部７２、７３が形成されているが、スペーサ７の内端部や中央部に凹部を形成しても良い。また、スペーサ７の複数の箇所（例えば、外端部と内端部の両側）に凹部を形成し、各凹部に封止材としてのブチルゴムを（分割して）収容するようにしても良い。 発泡ゴム１０は、スペーサ７などと同様、基本的に囲い形状を有しており、内部に所定の空間を画定している。発泡ゴム１０は、本実施形態では断面形状が略矩形状を有している。発泡ゴム１０は、太陽電池モジュール１（第１および第２の太陽電池ユニット４、５）の厚み方向においてスペーサ７とほぼ同じ厚みを有しており、スペーサ７と封止材６との間に介在する（換言すれば、スペーサ７の内側に隣接して位置する）ように表面板２と背面板３との間に配置されている（図１を併せて参照）。 また、発泡ゴム１０は、太陽電池モジュール１