JP2010525601A

JP2010525601A - セラミックのサポートスラブを備えた光電池モジュール又は光電池パネル

Info

Publication number: JP2010525601A
Application number: JP2010505018A
Authority: JP
Inventors: ステファニ，フランコ
Original assignee: システムソチエタペルアツィオニ
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2010-07-22
Also published as: AU2007352245A1; WO2008132764A1; US20100116313A1; CA2682355A1; EP2137768A1; MX2009010901A; CN101669213A

Abstract

光電池モジュール（１）は、電気的に相互接続して光活性面（２）を規定する複数の光電池セル（１００）を含む。光電池セル（１００）は、電気的に絶縁している前面の被覆層（３ａ）及び背面の被覆層（３ｂ）の間に密封されている。前面の被覆層（３ａ）は、光電池セル（１００）のための機械的保護機能を有する前面の被覆部材（４）によって前面を被覆されている。背面の被覆層（３ｂ）は、支持部材によって背面を支持されている。支持部材は限られた厚さのセラミックのスラブである。
【選択図】図１

Description

本発明は光電池モジュール又は光電池パネルに関する。現在の資源の枯渇並びに化石燃料の確認済みの気象変化性に関する懸念によって決められた、エネルギー生産源を多様化させる要求に応えて、最近数十年間では、光電池技術の斬新的開発が行なわれている。

様々な技術が光電池モジュールとして知られている：市場で最も頻繁に登場するのは、それらの安さ及び相対的信頼性によれば、単結晶質又は多結晶質の材料で形成されたセルによって構成されるモジュールである。

これらのセルは、元素の周期表の第ＩＩＩ又は第Ｖ属に属する原子を特別にドープされていて、ｐｎ接合を形成している、半導体材料（大抵はケイ素）で形成されたシートで構成されている。ケイ素の一部分上の太陽エネルギー反射による性能の損失を減らすために、このシートは、太陽光に曝される面（ｎ層）に反射防止コーティングの処理が施されている。

セルは、組み合わせて通常使用される；これらの場合には、セルの電気的に相互接続した格子が成立し、モジュールの光活性面を規定している。

モジュールは様々な積層された層を含むが、セル格子はこれらの中で１つだけである。

第一に、正確な機能を確保するために、セルは、誘電体材料からなる２つの層間で絶縁されなければならない。一般に、封止樹脂のシートが使用される。ほとんどの場合には、ＥＶＡ（エチル−ビニルアセテート）である。

一般に、封止されたセル格子のための前面ガラス保護が行なわれる。モジュールの前側は、本明細書の残りの部分においても、太陽光に曝されやすい側であるものとみなす。したがって、モジュールの前部は、ｎ型のドープされたケイ素の層に対応している側である。一方で、背部は、ドープされたケイ素のｐ型層に対応する。保護ガラスは、光の良好な透過を保証するだけでなく、デバイスのセルの機械的な保護を確保している。

最後に、封止された格子に対して後方に、機能を補助しているデバイスを主として有する後部クロージャーがある。後部クロージャーを形成するのに使われる材料は、経費節減、機械抵抗及び低い熱膨張率の明白な要求を満たさなければならず、また、恐らくは電気絶縁体であるべきである。さらに、この材料は、大型スラブの形状で容易に入手できなければならない。後部クロージャーの製造のための先行技術に一般的に使われる材料は、色付きの又は無色の強化ガラス、及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ、市場ではテドラー（Ｔｅｄｌａｒ）（登録商標）として知られている）である。

しかし、ＥＶＡ樹脂の透明度、及び格子を形成しているセルの中又はその周辺に、被覆されていない空間が存在する可能性を考慮して、後部クロージャーが実装モジュールに見られる。

ガラス又はＰＶＦパネルの場合には、特に、建築に通常使われる材料に関する全体的な美観の均一性の欠如を考慮すると、実装パネルは好ましくないことがある。

本発明の主な目的は、建築設計に通常使われる他の材料に合わせて設置されたときに均質になる後部クロージャーを有する光電池モジュールを提供することによって、先行技術の欠点を防ぐことである。

本発明のさらなる目的は、構造や構成によって、大きいクラッド面において、構造的なベアリングモジュールを用いるのに特に適している光電池モジュールを生み出すことである。

本発明の利点は、大きな露出面を表す本発明の光電池モジュールの製造の容易さ及び安さに関する。

本発明のさらなる利点は、その安さ、その機械的及び電気的抵抗並びに本発明の光電池パネルの後部クロージャーの低い熱膨張率に関する。

本発明の他の特性及び利点は、次の添付図面の非限定的な実施例によって単に説明されている本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から、更によく分かるであろう。

本発明の光電池モジュールの分解斜視図である。本発明による光電池モジュールの切断面の概略図である。

図面に関して、１は、その全体として本発明による光電池モジュールを示す。

光電池パネル１は、電気的に相互接続されて光活性面２を規定する複数の光電池セル１００を含む。好ましくは、格子状に相互接続した光電池セル１００の電気的相互接続は、導体材料から形成されたグリッドを用いて実現され、各セルは、通称リボンとして知られる金属コネクタによって隣のセルと接続されている。

セル及びリボンの全体は、前面の被覆層３ａ及び背面の被覆層３ｂの間に閉じ込められる。さらに、前面の被覆層３ａは、前面の被覆部材４によって前面を被覆されている。一方で、背面の被覆層３ｂは、支持部材によって背面を支えられている。

絶縁体の機能は光電池セル１００の格子を電気的に絶縁することであるから、被覆層３ａ、３ｂは絶縁体から形成されている。しかし、腐食の危険をなくすために、被覆層３ａ、３ｂが光電池セルを封止することも重要である。また、層３ａ、３ｂは、前面の被覆部材４及び支持部材に対する接着剤としても有利に機能する。

最後に、重要なこととしては、光子がデバイスの前面に接触したときに、光活性面２へ到達するための障害に直面しないように、光子に対して透過性であるために、少なくとも前面の被覆層３ａは透明であるべきである。

上記の要求を満たすために、不活性接着剤で形成された被覆層３ａ、３ｂが有利に使用され、好ましくはＥＶＡ（ビニル−エチルアセテート）で形成されている。ＥＶＡは、１５０／１６０℃の温度にされると重合するモノマーであり、内部にセル格子を封止し、そしてモジュールを形成している部材間で上記の接着作用を発揮する。重合後、ＥＶＡは透明である。好ましくは、被覆層３ａ、３ｂの内部で気泡が形成されるのを防ぐために、重合は密封環境で行なわれる。被覆層３ａ、３ｂの厚さは、好ましい実施形態では約０．５ミリメートルである。

前面の被覆層３ａは、その裏側の光電池セル１００を機械的に保護するという機能を有する前面の被覆部材４によって、前面を被覆されている。一般に、前面の被覆部材４は、良好な機械抵抗及び優良な光透過率を確保できなければならない強化ガラスから形成される。好ましくは、前面の被覆部材４の厚さは、３．２〜８ミリメートルの間に含まれる。

支持部材は、限られた厚さのセラミックのスラブ５によって有利に構成される。スラブがセラミック材料から形成されているという事実は、建築業界の他の通常使われる材料と合わせてスラブが使われるときに、均質の効果を達成する外観をそれに与える。さらに、スラブの限られた厚さは、全体的には、デバイスが不便ではなく、輸送及び取り付けを促進することを意味する。好ましくは、セラミックのスラブ５は、３ミリメートル以下で、１．５ミリメートル以上の厚さを有する。好ましくは、セラミックのスラブ５は、セラミック粉末のプレスによって得られるスラブ状の本体を焼成することによって得られる、ガラス化セラミック粉末で形成されている。パネルの電気接続を通すために、少なくとも２つの孔５ａが、セラミックのスラブ５内に形成され得る。ガラス化セラミックは、そのための優良な材料である。それが、安さ、環境条件に対する電気抵抗だけなく、必要な低い熱膨張率を有するという要求を十分に満たすからである。

さらに、セラミックのスラブ５の主要な寸法、及びその結果としての全光電池モジュール１の寸法は、非常に大型でさえも可能であり、スラブの広範な表面積を作り出す。好ましくは、セラミックのスラブ５の主要な寸法は、長さ３メートル×幅１メートルである。

ケイ素ウエハーで形成された活性部材を備えたテドラー（Ｔｅｄｌａｒ）（登録商標）ガラスを用いて大規模なパネルを製造することが通常困難であることを考慮すると、得られた多数の面は、先行技術に対する利点を示すものである。

Claims

電気的に相互接続されて光活性面（２）を規定する複数の光電池セル（１００）を含み、光電池セル（１００）は、電気的に絶縁している前面の被覆層（３ａ）及び背面の被覆層（３ｂ）の間に閉じ込められており、前面の被覆層（３ａ）は、光電池セル（１００）のための機械的保護機能を有する前面の被覆部材（４）によって前面を被覆されていて、背面の被覆層（３ｂ）は、限られた厚さのセラミックのスラブ（５）である支持部材によって背面を支持されている、光電池モジュール（１）。
セラミックのスラブ（５）が、３ミリメートル以下の厚さを有する、請求項１に記載の光電池モジュール（１）。
セラミックのスラブ（５）が、１．５ミリメートル以上の厚さである、請求項２に記載の光電池モジュール（１）。
セラミック粉末をプレスすることにより得られたスラブ状の製品を焼成することにより形成されたガラス化セラミック材料から、セラミックのスラブ（５）が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電池モジュール（１）。
セラミックのスラブ（５）が、連続製造ラインでセラミック粉末をプレスすることにより得られる、請求項４に記載の光電池モジュール。
セラミックのスラブ（５）が、大きな表面積になる主要な寸法を有する、請求項５に記載の光電池モジュール（１）。
セラミックのスラブ（５）の主要な寸法が、１メートル×３メートルである、請求項６に記載の光電池モジュール（１）。
前面の被覆層（３ａ）及び背面の被覆層（３ｂ）が不活性接着剤を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電池モジュール（１）。
前面の被覆層（３ａ）及び背面の被覆層（３ｂ）がビニル−エチルアセテートを含む、請求項７に記載の光電池モジュール（１）。