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JP2010109045A - Light-collecting solar cell module - Google Patents

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JP2010109045A JP2008278000A JP2008278000A JP2010109045A JP 2010109045 A JP2010109045 A JP 2010109045A JP 2008278000 A JP2008278000 A JP 2008278000A JP 2008278000 A JP2008278000 A JP 2008278000A JP 2010109045 A JP2010109045 A JP 2010109045A
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solar cell
cell module
condensing lens
lens
concentrating
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JP2008278000A
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Yasuo Taima
恭雄 當間
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Konica Minolta Inc
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Abstract

【課題】集光レンズと太陽電池素子の位置合わせが容易で製造工程が簡略化でき、低コストな太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】表面保護材と裏面保護材の間に太陽電池セルを配置した集光型太陽電池モジュールにおいて、前記表面保護材と太陽電池セルの間に、表面保護材側からの入射光が太陽電池セルに集光するように集光レンズを設置したことを特徴とする集光型太陽電池モジュール。
【選択図】図3
Provided is a low-cost solar cell module in which a condenser lens and a solar cell element can be easily aligned, the manufacturing process can be simplified.
In a concentrating solar cell module in which solar cells are arranged between a front surface protective material and a back surface protective material, incident light from the front surface protective material side is irradiated between the surface protective material and the solar cells. A concentrating solar cell module, wherein a condensing lens is installed so as to condense on a battery cell.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、信頼性を向上させた太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell module with improved reliability.

近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽光発電装置が注目され、開発が進められている。太陽光発電の普及のためには、太陽光発電装置の高効率化、低コスト化が必要であり、現在様々な方式の太陽光発電装置の開発が進められている。   In recent years, solar power generation devices that directly convert sunlight into electrical energy have attracted attention and are being developed from the viewpoint of effective use of resources and prevention of environmental pollution. In order to spread solar power generation, it is necessary to increase the efficiency and cost of the solar power generation apparatus, and various types of solar power generation apparatuses are currently being developed.

高効率な太陽光発電装置として、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズの受光面積より小さい太陽電池素子からなる太陽電池モジュールに照射して電力を取り出すタイプの集光型太陽光発電装置が知られている。一般に集光型太陽光発電装置は、高効率なGaAs、InGaP等の高価な半導体からなる小面積の太陽電池セルと、その上に配置した大型の集光レンズを組み合わせた構成で、さらに高効率化を図るために太陽の動きに合わせて追尾する駆動装置を備えているため、高効率な反面製造コストが高いという欠点があった(例えば、特許文献1参照。)。そのため、低コストな集光型太陽光発電装置として、集光レンズを固定して太陽電池セルのみを移動させる方法(例えば特許文献2、3参照)や、集光レンズと太陽電池セルを一体化した太陽電池モジュール全体を移動させる方法(例えば特許文献4参照)が提案されているが、従来の如く集光倍率100倍以上を狙った装置では、集光レンズと太陽電池セル間に距離をとる必要があることや、放熱や駆動装置が必要であるため小型化、低コスト化には限界があった。
特開2004−153202号公報 特許3275684号公報 特開平11−125765号公報 特開2006−343435号公報
As a high-efficiency solar power generation device, a type of concentrating solar power generation that takes out the power by irradiating the solar cell module consisting of solar cell elements smaller than the light receiving area of the condensing lens with sunlight condensed by the condensing lens The device is known. In general, a concentrating solar power generation device is configured with a combination of a small-area solar cell made of an expensive semiconductor such as high-efficiency GaAs or InGaP and a large condensing lens disposed on the solar cell, further increasing the efficiency. In order to achieve this, a drive device that tracks the movement of the sun is provided. Therefore, there is a drawback that the manufacturing cost is high (for example, see Patent Document 1). Therefore, as a low-cost concentrating solar power generation apparatus, a method of fixing only the concentrating lens and moving only the solar cells (for example, see Patent Documents 2 and 3), or condensing the condensing lens and the solar cells. A method of moving the entire solar cell module (see, for example, Patent Document 4) has been proposed. However, in a conventional device aiming at a condensing magnification of 100 times or more, a distance is taken between the condensing lens and the solar cell. There is a limit to miniaturization and cost reduction because it is necessary and heat dissipation and a driving device are required.
JP 2004-153202 A Japanese Patent No. 3275684 JP-A-11-125765 JP 2006-343435 A

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大型の装置や高価な材料を用いない、高効率な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a condition, and it aims at providing the highly efficient solar cell module which does not use a large sized apparatus and expensive material.

また、集光レンズと太陽電池素子の位置合わせが容易で製造工程が簡略化でき、低コストな太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a low-cost solar cell module that can easily align the condenser lens and the solar cell element, simplify the manufacturing process, and reduce the cost.

本発明の上記課題は以下の構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

1.表面保護部材と裏面保護部材の間に太陽電池セルを配置した集光型太陽電池モジュールにおいて、前記表面保護部材と太陽電池セルの間に、表面保護部材側からの入射光が太陽電池セルに集光するように集光レンズを設置したことを特徴とする集光型太陽電池モジュール。   1. In the concentrating solar cell module in which solar cells are arranged between the surface protection member and the back surface protection member, incident light from the surface protection member side is collected between the surface protection member and the solar cell on the solar cell. A concentrating solar cell module, wherein a condensing lens is installed so as to emit light.

2.該集光レンズの焦点距離をx(mm)、該集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離をy(mm)とした時に、下記一般式1を満たすことを特徴とする前記1記載の集光型太陽電池モジュール。   2. 2. The above-described general formula 1 is satisfied, where x (mm) is the focal length of the condenser lens and y (mm) is the distance between the incident surface of the condenser lens and the solar battery cell. Concentrating solar cell module.

一般式1 0.3<y/x<1
3.該集光レンズが、複数のレンズが形成された集光レンズシートであることを特徴とする前記1または2記載の集光型太陽電池モジュール。
General formula 1 0.3 <y / x <1
3. 3. The concentrating solar cell module according to 1 or 2, wherein the condensing lens is a condensing lens sheet in which a plurality of lenses are formed.

4.該集光レンズが、複数のリニアフレネルレンズからなる集光レンズシートであることを特徴とする前記1〜3の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。   4). 4. The concentrating solar cell module according to any one of 1 to 3, wherein the condensing lens is a condensing lens sheet comprising a plurality of linear Fresnel lenses.

5.該集光レンズの焦点距離xが1mm以上10mm以下であることを特徴とする前記1〜4の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。   5. 5. The concentrating solar cell module according to claim 1, wherein a focal length x of the condensing lens is 1 mm or more and 10 mm or less.

6.該集光レンズの焦点距離xが1mm以上5mm以下、レンズピッチが10μm以上100μm以下であることを特徴とする前記1〜5の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。   6). 6. The concentrating solar cell module according to any one of 1 to 5, wherein a focal length x of the condensing lens is 1 mm or more and 5 mm or less, and a lens pitch is 10 μm or more and 100 μm or less.

7.該太陽電池セルが、CIS型の化合物半導体太陽電池セルであることを特徴とする前記1〜6の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。   7). The concentrating solar cell module according to any one of 1 to 6, wherein the solar cell is a CIS type compound semiconductor solar cell.

本発明によれば、非集光型の従来モジュールと同一の構成で、焦点距離の短い集光レンズを表面保護部材の下に設置することにより太陽電池セルへの集光を行い、低コストで高効率な太陽電池モジュールを得ることができる。さらに、集光レンズの焦点距離より手前に太陽電池セルを設置し、集光倍率を10〜50倍程度に設計することで、斜め光が入射した際にも集光による効率向上が得られ、1日の発電量が増大するという驚くべき効果も得られた。   According to the present invention, a condensing lens having a short focal length is installed under the surface protection member with the same configuration as the non-condensing type conventional module, thereby condensing the solar cells at low cost. A highly efficient solar cell module can be obtained. Furthermore, by installing a solar cell in front of the focal length of the condensing lens and designing the condensing magnification to about 10 to 50 times, efficiency improvement by condensing can be obtained even when oblique light is incident, The amazing effect of increasing the amount of power generation per day was also obtained.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、一般的な非集光型の太陽電池モジュール断面の一部であり、それぞれ隣接する太陽電池セル1を配線3で接続している様子を示した概略図である。このように接続された太陽電池セルは、封止材層2を介して光入射側の透明な表面保護部材41と裏面側の裏面保護部材42に挟持されている。   FIG. 1 is a schematic view showing a part of a cross section of a general non-condensing solar cell module, in which adjacent solar cells 1 are connected by wiring 3. The solar cells thus connected are sandwiched between the transparent surface protection member 41 on the light incident side and the back surface protection member 42 on the back surface side through the sealing material layer 2.

図2は、一般的な集光型太陽電池の概念図である。集光レンズ51の焦点距離付近に太陽電池セル1を基材6上に設置し、100〜500倍に集光した光が小面積の太陽電池セルに当たるように、集光レンズと太陽電池セルの設置位置を制御している。この場合、太陽光の入射角が変化すると、太陽電池セルに光が当たらなくなってしまうため、追尾装置を用いて集光レンズまたは太陽電池セルを機械的に移動し、常に太陽電池セルに光が当たる様に制御している。   FIG. 2 is a conceptual diagram of a general concentrating solar cell. The solar cell 1 is installed on the substrate 6 in the vicinity of the focal length of the condensing lens 51, and the condensing lens and the solar cell are arranged so that the light condensed 100 to 500 times hits the solar cell of a small area. The installation position is controlled. In this case, if the incident angle of sunlight changes, the solar cell will not be exposed to light, so the condenser lens or the solar cell is moved mechanically using a tracking device, and the light is always applied to the solar cell. It is controlled to hit.

従って、一般的な集光型太陽電池では、集光レンズと太陽電池セルの一方または両方が動く構造となっており、製造工程が複雑であるとともに、追尾装置による高度な制御が必要である。   Therefore, a general concentrating solar cell has a structure in which one or both of the condensing lens and the solar cell move, and the manufacturing process is complicated, and advanced control by a tracking device is required.

図3に、本発明の集光型太陽電池モジュール断面図を示す。本発明においては、集光レンズを表面保護部材41の裏面に設置することを特徴とし、集光レンズと太陽電池セルが一体化した太陽電池モジュールであることを特徴とする。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of the concentrating solar cell module of the present invention. The present invention is characterized in that the condensing lens is installed on the back surface of the surface protection member 41, and is a solar cell module in which the condensing lens and solar cells are integrated.

本発明の集光型太陽電池モジュールは、従来の非集光型太陽電池モジュールと同程度の厚みであることが好ましく、図3に示したモジュール厚zが1mm以上100mm以下であることが好ましく、さらに1mm以上30mm以下であることが好ましい。   The concentrating solar cell module of the present invention is preferably about the same thickness as a conventional non-concentrating solar cell module, and the module thickness z shown in FIG. 3 is preferably 1 mm or more and 100 mm or less, Furthermore, it is preferable that they are 1 mm or more and 30 mm or less.

本発明において用いられる集光レンズは、凸レンズやフレネルレンズ等の一般的なレンズを用いることができるが、直線配列の太陽電池セルへスリット状に集光するシリンドリカルレンズが好ましく、さらに複数の集光レンズが連続的に形成されたレンズシートであることが好ましい。図3中に集光レンズシート52を用いた例を示した。   As the condensing lens used in the present invention, a general lens such as a convex lens or a Fresnel lens can be used. However, a cylindrical lens that condenses light in a slit shape on a linear array of solar cells is preferable. It is preferable that the lens is a lens sheet formed continuously. FIG. 3 shows an example using the condensing lens sheet 52.

また、本発明の集光型太陽電池モジュールの厚みは、従来の非集光型太陽電池モジュールと同程度とするためには、本発明に用いられる集光レンズの焦点距離は短いことが好ましく、焦点距離xが10mm以下であることが好ましく、1mm以上5mm以下であることがさらに好ましい。   Moreover, in order that the thickness of the concentrating solar cell module of the present invention is approximately the same as the conventional non-condensing solar cell module, the focal length of the condensing lens used in the present invention is preferably short, The focal length x is preferably 10 mm or less, and more preferably 1 mm or more and 5 mm or less.

図4は、焦点距離xと集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yおよび入射光の入射角を示す概念図である。図4(a)は入射光が太陽電池モジュールに入射角0度で入射されたとき、図4(b)は入射角θで斜めから入射されたときの入射状態を表す。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the focal length x, the distance y between the incident surface of the condenser lens and the solar battery cell, and the incident angle of incident light. 4A shows an incident state when incident light is incident on the solar cell module at an incident angle of 0 degrees, and FIG. 4B shows an incident state when incident light is incident obliquely at an incident angle θ.

また、本発明においては、該焦点距離xと集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yが、0.3<y/x<1の範囲内にあることが好ましく、さらに0.45<y/x<0.95の範囲内にあることがより好ましい。   In the present invention, the focal length x and the distance y between the incident surface of the condenser lens and the solar battery cell are preferably in the range of 0.3 <y / x <1, and further 0.45 < More preferably, it is in the range of y / x <0.95.

本発明において上記の位置に太陽電池セルを設置することにより、集光倍率を調整することができ、好ましい集光倍率は2〜50倍である。さらに太陽電池セルを集光レンズの焦点距離より手前に配置し、さらに太陽電池セルの表面積を集光レンズと同等程度にすることにより、斜めの入射光が太陽電池セルに高照度で当たるため、同面積の太陽電池セルの非集光型太陽電池モジュールよりも光変換効率を高くすることができる。   In the present invention, the light collection magnification can be adjusted by installing the solar cells at the above positions, and the preferred light collection magnification is 2 to 50 times. Furthermore, by placing the solar cell in front of the focal length of the condensing lens and making the surface area of the solar cell equivalent to that of the condensing lens, oblique incident light hits the solar cell with high illuminance, Photoconversion efficiency can be made higher than that of a non-condensing solar cell module of solar cells having the same area.

本発明の集光型太陽電池モジュールにおいては、集光レンズと太陽電池セル間の封止材層により集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yを調整することができる。   In the concentrating solar cell module of the present invention, the distance y between the incident surface of the condensing lens and the solar cell can be adjusted by the sealing material layer between the condensing lens and the solar cell.

封止材料としては、一般的に透明封止材として用いられるエチレン−ビニルアセテート(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル樹脂等が好ましく、特に透光性と接着性が高いEVAが好ましい。さらに、前記集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yを調整するために2種以上の異なる樹脂を積層した封止フィルムを使用することができ、本発明においては、2枚のEVAフィルムの間にポリエステル樹脂フィルムを挟むことにより前記集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yを所定の距離に調整することが好ましい。   As the sealing material, ethylene-vinyl acetate (EVA) and polyvinyl butyral (PVB), silicone resin, urethane resin, acrylic resin, fluorine resin, ionomer resin, ethylene-acrylic acid, which are generally used as transparent sealing materials A copolymer, an ethylene-methacrylic acid copolymer, a polyethylene resin, a polypropylene resin, an acid-modified polyolefin resin, an epoxy resin, a polyester resin, and the like are preferable, and EVA having particularly high translucency and adhesiveness is preferable. Furthermore, in order to adjust the distance y between the incident surface of the condenser lens and the solar battery cell, a sealing film in which two or more different resins are laminated can be used. In the present invention, two EVA films are used. It is preferable to adjust the distance y between the incident surface of the condensing lens and the solar battery cell to a predetermined distance by sandwiching a polyester resin film therebetween.

本発明において好ましい集光レンズは、短焦点のリニアフレネルレンズが連続して形成されたレンズシートであり、このような構造の集光レンズシートを低コストで作製することが好ましい。   A condensing lens preferable in the present invention is a lens sheet in which short-focus linear Fresnel lenses are continuously formed, and it is preferable to produce a condensing lens sheet having such a structure at low cost.

該集光レンズシートは、透明樹脂フィルムの表面にフレネルレンズ構造の微細な凹凸を形成することにより作製できる。   The condensing lens sheet can be produced by forming fine irregularities of the Fresnel lens structure on the surface of the transparent resin film.

本発明において用いられる焦点距離が10mm以下のフレネルレンズは、レンズピッチを鋳型に作製し、UV硬化性の樹脂を鋳型に押し付けて硬化後剥離することにより形成することが好ましい。すなわち、ロール状の鋳型を用いてUV硬化樹脂に10μm以上100μm以下のレンズピッチを転写することにより焦点距離が1mm以上5mm以下であるレンズシートを形成することが好ましい。   The Fresnel lens having a focal length of 10 mm or less used in the present invention is preferably formed by producing a lens pitch as a mold, pressing a UV curable resin against the mold, and then peeling off after curing. That is, it is preferable to form a lens sheet having a focal length of 1 mm or more and 5 mm or less by transferring a lens pitch of 10 μm or more and 100 μm or less to a UV curable resin using a roll-shaped mold.

上記の集光レンズシートは、図3に示すように表面側保護部材の裏面に接触するように配置されるか、表面保護部材の裏面側にレンズ形状が加工されていることが好ましい。   The condensing lens sheet is preferably disposed so as to be in contact with the back surface of the front surface side protection member as shown in FIG. 3, or the lens shape is preferably processed on the back surface side of the front surface protection member.

本発明に用いられる太陽電池セル1は、内部にPN接合やPIN接合等の半導体接合を有する、単結晶シリコンや多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン半導体材料、GaAsやCuInSe等の化合物系半導体材料、色素増感系等の有機系材料など一般的な太陽電池材料を用いることができるが、本発明の太陽電池モジュール構成においては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、GaAs、CuInSe等の結晶材料を用いた太陽電池セルが好ましく用いられる。   The solar cell 1 used in the present invention has a semiconductor junction such as a PN junction or a PIN junction inside, a silicon semiconductor material such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, or amorphous silicon, or a compound semiconductor material such as GaAs or CuInSe. A general solar cell material such as an organic material such as a dye-sensitized system can be used. In the solar cell module configuration of the present invention, a crystal material such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, GaAs, or CuInSe is used. The solar cell used is preferably used.

本発明においては、特にCu−In−Ga−Seからなる化合物半導体材料の薄膜を用いたCIS型太陽電池セルを用いることが、集光による高効率化の点と生産性の点で好ましい。すなわち、図5に示すような、基板6上に形成したCIS型太陽電池1を表面保護部材41と裏面保護部材42の間に封止する太陽電池モジュールにおいて、フレネルレンズ構造1単位巾aを1個の太陽電池セル巾bと同一巾で形成した集光レンズシート52を、太陽電池セルを形成した基板に重ねて封止することにより、集光型太陽電池モジュールが容易に形成できる。   In the present invention, it is particularly preferable to use a CIS type solar battery cell using a thin film of a compound semiconductor material made of Cu—In—Ga—Se in terms of high efficiency by light collection and productivity. That is, as shown in FIG. 5, in a solar cell module in which the CIS type solar cell 1 formed on the substrate 6 is sealed between the front surface protection member 41 and the back surface protection member 42, the Fresnel lens structure 1 unit width a is 1 A concentrating solar cell module can be easily formed by stacking and concentrating the condensing lens sheet 52 formed with the same width as the individual solar cell width b on the substrate on which the solar cells are formed.

表面電極11は、透明導電膜が好ましく用いられ、特にSnO、ITO、IWO、ZnO等の透光性導電酸化物を含む透明導電膜が好ましい。裏面電極12は、銀やアルミ、銅、ニッケル、モリブデン、錫、金等、もしくはこれらの合金等の導電性材料を含んだもので形成され、特にモリブデン、もしくはモリブデン化合物が好ましい。なお、電極は導電性材料を含んだ単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。 The surface electrode 11 is preferably a transparent conductive film, and particularly a transparent conductive film containing a light-transmitting conductive oxide such as SnO 2 , ITO, IWO, ZnO or the like. The back electrode 12 is formed of a conductive material such as silver, aluminum, copper, nickel, molybdenum, tin, gold, or an alloy thereof, and molybdenum or a molybdenum compound is particularly preferable. Note that the electrode may have a single layer structure containing a conductive material or a multilayer structure.

光入射側の表面保護部材41は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、0.1〜10mmが一般的であり、0.3〜5mmが好ましい。ガラス基板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。また、太陽電池モジュールを軽量化するために樹脂材料を用いることもできる。   The surface protective member 41 on the light incident side is usually a glass substrate such as silicate glass. As for the thickness of a glass substrate, 0.1-10 mm is common, and 0.3-5 mm is preferable. The glass substrate may generally be chemically or thermally strengthened. A resin material can also be used to reduce the weight of the solar cell module.

光入射側透明保護部材として用いられる樹脂材料は、太陽電池セルの受光面側が透光性のものであれば、特に限定されるものではなく、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ABS,フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体から成るものでも良く、または前記樹脂の2種類以上から成るものでもよいし、2種類以上の樹脂板を貼り合わせたものでもよい。   The resin material used as the light incident side transparent protective member is not particularly limited as long as the light receiving surface side of the solar cell is translucent. For example, polycarbonate, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, Polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyphenylene sulfide, polyamide, polyurethane, polymethacrylate, polyacrylonitrile, ABS, phenol resin, melamine resin, formaldehyde resin, urea resin, unsaturated polyester resin, It may be composed of an epoxy resin, natural rubber or a derivative thereof, or may be composed of two or more kinds of the above resins, or may be composed of two or more kinds of resin plates bonded together.

裏面保護部材42は、上記光入射側透明の表面保護部材41と同様の材料が使用可能であるが、さらに、モジュール全体の質量を軽くするため、比較的軟らかいフィルム状のポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムやフッ素樹脂フィルム等の樹脂フィルム、シリカやアルミナ等の金属酸化物の蒸着膜が形成された樹脂フィルム、アルミ箔等の金属フィルム、もしくはこれらの積層フィルムなどの材料を用いて構成することができる。   The back surface protection member 42 can be made of the same material as the light incident side transparent surface protection member 41. However, in order to further reduce the mass of the entire module, a relatively soft film-like polyethylene terephthalate (PET) is used. It can be composed of a material such as a film, a resin film such as a fluororesin film, a resin film on which a metal oxide vapor deposition film such as silica or alumina is formed, a metal film such as an aluminum foil, or a laminated film thereof. it can.

また、裏面側保護部材42には、凹凸構造を設けたり、熱伝導性の高い金属等からなるフィルムや放熱フィンを貼付したりして、集光による太陽電池セルの加熱を抑制する機能を付与することもできる。   In addition, the back surface side protection member 42 is provided with a function of suppressing heating of the solar battery cell due to light collection by providing a concavo-convex structure, attaching a film made of a metal having high thermal conductivity, or a radiation fin. You can also

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, the aspect of this invention is not limited to this.

(実施例1)
<太陽電池モジュールの作製>
図1または図3に示すように、ガラス板(厚さ3mm)よりなる光入射側透明保護部材41またはガラス板にあらかじめ集光レンズシートを貼り合わせた表面保護部材と、アルミ箔を2枚のPETフィルムで挟んだ厚さ1mmの裏面側保護部材42との間に太陽電池セル1を4つ直列に接続した状態で封止して太陽電池モジュールNo.1〜4を製造した。太陽電池セルは、10cm角の大きさで、厚みが150μmの単結晶シリコンウエハを用い、表面および裏面にアルミ電極をつけたものを用いた。この際、封止材料として厚さ0.5mmのEVAフィルムの間にPETフィルムを挟んだ物を用い、集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yが表1記載の値となるように調整した。なお、封止は、真空ラミネータで、真空下、温度150℃で、加熱圧着することにより行った。
Example 1
<Production of solar cell module>
As shown in FIG. 1 or FIG. 3, a light incident side transparent protective member 41 made of a glass plate (thickness 3 mm) or a surface protective member in which a condensing lens sheet is previously bonded to a glass plate, and two pieces of aluminum foil Four solar cells 1 are connected in series with the back side protection member 42 having a thickness of 1 mm sandwiched between PET films, and solar cell module No. 1-4 were produced. As the solar cell, a single crystal silicon wafer having a size of 10 cm square and a thickness of 150 μm was used, and an aluminum electrode was attached to the front and back surfaces. At this time, a sealing material using a PET film sandwiched between 0.5 mm thick EVA films was used so that the distance y between the incident surface of the condensing lens and the solar battery cell would be the value shown in Table 1. It was adjusted. Sealing was performed by thermocompression bonding with a vacuum laminator at a temperature of 150 ° C. under vacuum.

<太陽電池モジュールの評価>
上記で作製した太陽電池モジュールに、AM1.5にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、25℃、照射強度1000mW/cmの擬似太陽光を照射し、太陽電池の開放電圧[V]、および、1cm当たりの公称最大出力動作電流[A]および公称最大出力動作電圧[V]を測定し、これらの積から公称最大出力[W](JIS C8911−1998)を求め、これを各モジュールの出力とした。さらに、集光レンズを用いないで作製したモジュール1の出力を100として他の水準の出力を算出した。
<Evaluation of solar cell module>
The solar cell module produced above was irradiated with pseudo-sunlight at 25 ° C. and an irradiation intensity of 1000 mW / cm 2 by a solar simulator whose spectrum was adjusted to AM 1.5, and the open voltage [V] of the solar cell and 1 cm 2. The nominal maximum output operating current [A] and the nominal maximum output operating voltage [V] are measured, and the nominal maximum output [W] (JIS C8911-1998) is obtained from these products, and this is used as the output of each module. . Furthermore, the output of the module 1 produced without using the condenser lens was calculated as 100, and the output of another level was calculated.

Figure 2010109045
Figure 2010109045

本発明の集光型太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールとほぼ同等の厚さでありながら、優れた出力水準を示すことが分かる。   It can be seen that the concentrating solar cell module of the present invention exhibits an excellent output level while being approximately the same thickness as a conventional solar cell module.

(実施例2)
<太陽電池モジュールの作製>
図5に示すように、ソーダガラス基板6上にMoからなる裏面電極12を形成した後にCu−Ga/Inプリカーサ膜を形成し、セレン化法によりCIS型半導体層を形成した。その後、Zn(O,S,OH)、ZnO:B透明導電膜層を表面電極11として形成し、パターニングにより2mm幅の単位セルが50個直列接続したCIS型太陽電池セルを作製した。このCIS型太陽電池セルを図5に示すように、2mm幅のフレネルレンズ構造を形成した集光レンズシート52を貼り合わせた3mm厚のガラス板41と、アルミ箔を2枚のPETフィルムで挟んだ厚さ1mmの裏面側保護部材42との間に封止して太陽電池モジュールNo.5〜11を作製した。この際、封止材料として厚さ0.5mmのEVAフィルムの間にPETフィルムを挟んだ物を用い、集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yが表2記載の値となるように調整した。なお、封止は、真空ラミネータで、真空下、温度150℃で、加熱圧着することにより行った。
(Example 2)
<Production of solar cell module>
As shown in FIG. 5, after forming the back electrode 12 which consists of Mo on the soda glass substrate 6, the Cu-Ga / In precursor film | membrane was formed, and the CIS type semiconductor layer was formed by the selenization method. Thereafter, a Zn (O, S, OH) x , ZnO: B transparent conductive film layer was formed as the surface electrode 11, and CIS type solar cells in which 50 unit cells having a width of 2 mm were connected in series by patterning were produced. As shown in FIG. 5, this CIS type solar battery cell is sandwiched between a 3 mm thick glass plate 41 with a condensing lens sheet 52 having a 2 mm wide Fresnel lens structure and an aluminum foil sandwiched between two PET films. The solar cell module No. is sealed between the back side protective member 42 having a thickness of 1 mm. 5-11 were produced. At this time, as a sealing material, a PET film sandwiched between 0.5 mm thick EVA films was used, and the distance y between the incident surface of the condensing lens and the solar battery cell was a value shown in Table 2. It was adjusted. Sealing was performed by thermocompression bonding with a vacuum laminator at a temperature of 150 ° C. under vacuum.

<太陽電池モジュールの評価>
上記で作製した太陽電池モジュールに、AM1.5にスペクトル調整したソーラーシミュレータによって、25℃、照射強度1000mW/cmの擬似太陽光を照射し、太陽電池の開放電圧[V]、および、1cm当たりの公称最大出力動作電流[A]および公称最大出力動作電圧[V]を測定し、これらの積から公称最大出力[W](JIS C8911−1998)を求め、これを各モジュールの出力とした。
<Evaluation of solar cell module>
The solar cell module produced above was irradiated with pseudo-sunlight at 25 ° C. and an irradiation intensity of 1000 mW / cm 2 by a solar simulator whose spectrum was adjusted to AM 1.5, and the open voltage [V] of the solar cell and 1 cm 2. The nominal maximum output operating current [A] and the nominal maximum output operating voltage [V] are measured, and the nominal maximum output [W] (JIS C8911-1998) is obtained from these products, and this is used as the output of each module. .

さらに、ソーラーシミュレータの光を太陽電池モジュールに照射する入射角を表2記載の様に変化させて同様の測定を行い、集光レンズを用いないで作製したモジュール5の入射角0度の出力を100として他の水準の出力を算出した。   Furthermore, the incident angle at which the solar simulator module is irradiated with light from the solar simulator is changed as shown in Table 2, and the same measurement is performed. The output of the module 5 produced without using the condenser lens is output at 0 degree. Other levels of output were calculated as 100.

結果を表2に記載する。   The results are listed in Table 2.

Figure 2010109045
Figure 2010109045

本発明のCIS型の集光型太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと比較して、光の入射角が広い範囲に亘って高い出力水準を示すことが分かる。   It can be seen that the CIS-type concentrating solar cell module of the present invention exhibits a high output level over a wide range of incident angles of light as compared with the conventional solar cell module.

一般的な非集光型の太陽電池モジュール断面の一部である。It is a part of a general non-condensing solar cell module cross section. 一般的な集光型太陽電池の概念図である。It is a conceptual diagram of a general concentrating solar cell. 本発明の集光型太陽電池モジュール断面図を示す。The concentrating solar cell module sectional drawing of this invention is shown. 焦点距離xと集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離yおよび入射光の入射角を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the focal distance x, the incident surface of a condensing lens, the distance y of a photovoltaic cell, and the incident angle of incident light. 本発明のCIS型の集光型太陽電池モジュールを示す。The CIS type concentrating solar cell module of the present invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽電池セル
2 封止材層
3 配線
6 基材
11 表面電極
12 裏面電極
41 表面保護部材
42 裏面保護部材
51 集光レンズ
52 集光レンズシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Sealing material layer 3 Wiring 6 Base material 11 Front surface electrode 12 Back surface electrode 41 Surface protection member 42 Back surface protection member 51 Condensing lens 52 Condensing lens sheet

Claims (7)

表面保護部材と裏面保護部材の間に太陽電池セルを配置した集光型太陽電池モジュールにおいて、前記表面保護部材と太陽電池セルの間に、表面保護部材側からの入射光が太陽電池セルに集光するように集光レンズを設置したことを特徴とする集光型太陽電池モジュール。 In the concentrating solar cell module in which solar cells are arranged between the surface protection member and the back surface protection member, incident light from the surface protection member side is collected between the surface protection member and the solar cell on the solar cell. A concentrating solar cell module, wherein a condensing lens is installed so as to emit light. 該集光レンズの焦点距離をx(mm)、該集光レンズの入射面と太陽電池セルの距離をy(mm)とした時に、下記一般式1を満たすことを特徴とする請求項1記載の集光型太陽電池モジュール。
一般式1 0.3<y/x<1
The following general formula 1 is satisfied, where x (mm) is the focal length of the condenser lens and y (mm) is the distance between the incident surface of the condenser lens and the solar battery cell. Concentrating solar cell module.
General formula 1 0.3 <y / x <1
該集光レンズが、複数のレンズが形成された集光レンズシートであることを特徴とする請求項1または2記載の集光型太陽電池モジュール。 3. The concentrating solar cell module according to claim 1, wherein the condensing lens is a condensing lens sheet on which a plurality of lenses are formed. 該集光レンズが、複数のリニアフレネルレンズからなる集光レンズシートであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。 The concentrating solar cell module according to claim 1, wherein the condensing lens is a condensing lens sheet including a plurality of linear Fresnel lenses. 該集光レンズの焦点距離xが1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。 The concentrating solar cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein a focal length x of the condensing lens is 1 mm or more and 10 mm or less. 該集光レンズの焦点距離xが1mm以上5mm以下、レンズピッチが10μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。 6. The concentrating solar cell module according to claim 1, wherein a focal length x of the condensing lens is 1 mm to 5 mm and a lens pitch is 10 μm to 100 μm. 該太陽電池セルが、CIS型の化合物半導体太陽電池セルであることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項記載の集光型太陽電池モジュール。 The concentrating solar cell module according to claim 1, wherein the solar cell is a CIS type compound semiconductor solar cell.
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