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WO2011132748A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Publication number
WO2011132748A1
WO2011132748A1 PCT/JP2011/059859 JP2011059859W WO2011132748A1 WO 2011132748 A1 WO2011132748 A1 WO 2011132748A1 JP 2011059859 W JP2011059859 W JP 2011059859W WO 2011132748 A1 WO2011132748 A1 WO 2011132748A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
holding member
cell module
bypass diode
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/059859
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山下　満雄
幸貴 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to EP11772080.5A priority Critical patent/EP2562822B1/en
Priority to CN201180014280.6A priority patent/CN102812559B/zh
Priority to JP2012511703A priority patent/JP5031935B2/ja
Priority to US13/637,940 priority patent/US9601646B2/en
Publication of WO2011132748A1 publication Critical patent/WO2011132748A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H02S40/345—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes with cooling means associated with the electrical connection means, e.g. cooling means associated with or applied to the junction box
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/93—Interconnections
    • H10F77/933—Interconnections for devices having potential barriers
    • H10F77/935—Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
    • H10F77/939—Output lead wires or elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • the solar cell module In the solar cell module, if dust or the like accumulates on the light receiving surface of the solar cell element, the resistance in the solar cell element may increase and heat may be generated.
  • the solar cell module includes a bypass diode in order to reduce such heat generation. By this bypass diode, the current flowing through the solar cell element having a high resistance is bypassed.
  • bypass diode exceeds the standard temperature in a high temperature environment, there is a possibility that the bypass function cannot be exhibited or the heat generation of the solar cell element cannot be effectively reduced.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-13145 discloses a heat dissipating plate disposed at the bottom of a terminal box provided at the bottom of the solar cell panel in order to dissipate the heat generated by the bypass diode toward the solar cell panel. It has been proposed to place a bypass diode on the plate.
  • the heat of the bypass diode is a member such as a back surface protection member or a filler that is close to the bypass diode.
  • An object of the present invention is to provide a solar cell module in which the heat dissipation of the bypass diode is improved and the reliability is improved.
  • the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention is a solar cell panel which has a photoelectric conversion part inside, the holding member which is arrange
  • the said solar cell A heat sink disposed on the holding member apart from the panel, and a bypass diode attached to the heat sink so as to be separated from the solar cell panel and electrically connected to the photoelectric conversion unit; Is provided. And the attachment surface to the said heat sink of the said bypass diode is arrange
  • the bypass diode is separated from the solar cell panel, and the heat of the bypass diode is radiated to the holding member via the heat radiating plate separated from the solar cell panel. Is done. Therefore, since the heat is efficiently radiated to the outside through the holding member, the reliability in a high temperature environment can be improved.
  • the solar cell module 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention is shown, (a) is the top view seen from the light-receiving surface side, (b) is the top view seen from the non-light-receiving surface side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of the solar cell panel 2 in the solar cell module 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the terminal box 4 of the solar cell module 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention is shown, (a) is a disassembled perspective view of the terminal box 4, (b) is a top view.
  • the terminal box of 1 A of solar cell modules which concern on 2nd Embodiment of this invention is shown, It is sectional drawing which showed the cross section corresponded in the position of FIG.
  • the terminal box of the solar cell module 1B which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown, It is sectional drawing which showed the cross section corresponded in the position of FIG.
  • the terminal box of 1 C of solar cell modules which concern on 4th Embodiment of this invention is shown, It is sectional drawing which showed the cross section corresponded in the position of FIG. FIG.
  • FIG. 9 shows a heat dissipation plate in a terminal box of a solar cell module 1D according to a fifth embodiment of the present invention, where (a) shows a perspective view and (b) shows a cross section taken along line BB ′ of FIG. 8 (a).
  • FIG. The terminal box of the solar cell module 1E which concerns on 6th Embodiment of this invention is shown, It is sectional drawing which showed the cross section corresponded in the position of FIG.
  • the solar cell module 1 includes a solar cell panel 2, a holding member 3 that holds the periphery of the solar cell panel 2, and the solar cell panel 2.
  • a terminal box 4 bonded to the back surface and a bypass diode 14 are provided.
  • the solar cell panel 2 includes a light receiving surface 2a (one main surface of the translucent substrate 5) that mainly receives light and a non-light receiving surface 2b (back surface protection member) corresponding to the back surface of the light receiving surface 2a. 9 main surfaces).
  • the solar cell panel 2 is equipped with the translucent board
  • the translucent substrate 5 functions as a substrate of the solar cell module, and the filler 6 protects the periphery of the plurality of solar cell elements 8.
  • the plurality of solar cell elements 8 are electrically connected by inner leads 7.
  • the solar cell element 8 corresponds to a photoelectric conversion unit.
  • the solar cell panel 2 is derived from the back surface protection member 9 that protects the back surface of the solar cell module 1 and the hole 9a of the back surface protection member 9, and outputs for taking out the output obtained by the solar cell element 8 to the outside. And a lead 10.
  • the non-light-receiving surface 2b is not limited to a form that does not receive light at all.
  • the non-light-receiving surface 2b has, for example, a back surface protection member 9 and a filler 6 positioned between the solar cell element 8 and the back surface protection member 9 so as to have translucency such as ethylene vinyl acetate (EVA). It may be configured to receive a part of light incident from the non-light-receiving surface 2b side by forming with a simple material.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the solar cell element 8 for example, a flat plate member made of single crystal silicon, polycrystalline silicon or the like is used.
  • the adjacent silicon substrates may be electrically connected by the inner leads 7 as described above.
  • the output obtained by the solar cell element 8 is output by the output lead 10 passing through the hole 9 a of the back surface protection member 9.
  • the solar cell element 8 corresponding to the photoelectric conversion unit for example, a thin film solar cell made of amorphous silicon, a CIGS solar cell, a CdTe solar cell, a solar cell in which thin film amorphous silicon is formed on a crystalline silicon substrate, or the like may be used.
  • a thin film solar cell made of amorphous silicon, CIGS, and CdTe one obtained by appropriately stacking an amorphous silicon layer, a CIGS layer, or a CdTe layer with a transparent electrode or the like on a translucent substrate can be used.
  • a polycrystalline silicon substrate is used as the solar cell element 8.
  • the holding member 3 has a function of holding the solar cell panel 2.
  • the holding member 3 is disposed on the outer peripheral portion of the solar cell panel 2 and has a frame shape. As shown in FIG. 2, the holding member 3 is connected to the fitting portion 3 a into which the solar cell panel 2 is fitted and the fitting portion 3 a and is fixed to which the bypass diode 14 is fixed via the heat radiating plate 13. Part 3d.
  • the fixing portion 3d has a bottom surface 3c and an inner peripheral surface 3b facing the inner side of the solar cell panel 2.
  • the inner peripheral surface 3b is located inward from the end of the solar cell panel 2, and is disposed so that the bypass diode 14 faces the inner peripheral surface 3b.
  • the inner peripheral surface 3 b is perpendicular to the main surface of the solar cell panel 2.
  • Such a holding member 3 may be formed of a material having high thermal conductivity, and may be formed of aluminum or iron, for example. At this time, if the material of the holding member 3 is aluminum, it is manufactured by extrusion molding or the like. On the other hand, if the material of the holding member 3 is iron, it can be manufactured by roll forming an iron plate.
  • the holding member 3 is a frame-like body that holds the entire circumference of the outer peripheral portion of the solar cell panel 2, but the shape of the holding member 3 is not limited to this.
  • the holding member 3 can hold the solar cell panel 2, it may be a pair of rod-like bodies that hold at least a pair of opposing sides of the solar cell panel 2.
  • the terminal box 4 is arranged on a side surface of the box-shaped casing 11 whose upper surface is opened, a lid 12 that closes the upper surface of the casing 11 that is opened, and the casing 11. And a heat radiating plate 13.
  • a bypass diode 14 and a terminal 16 are housed inside the terminal box 4.
  • the bypass diode 14 is disposed on the first main surface 13a of the heat radiating plate 13 described later in the terminal box 4.
  • the terminal 16 electrically connects the output lead 10, the bypass diode 14, and the output cable 15.
  • the housing 11 accommodates the bypass diode 14, the output cable 15, the terminal 16, and the like inside. Further, a first through hole 11 a is provided on the side surface of the housing 11 so that the heat radiating plate 13 and the bypass diode 14 can be brought into contact with each other. On the bottom surface of the housing 11, a locking projection 11 b that locks the terminal 16 and a second through hole 11 c for drawing the output lead 10 into the housing 11 are provided.
  • Such a casing 11 is made of, for example, an insulating resin material.
  • the material of the housing 11 include modified polyphenylene ether resin (modified PPE resin), polyphenylene oxide resin (PPO resin), and ABS resin.
  • the resin material may be formed of a material obtained by mixing a black pigment, or the outer peripheral surface of the housing 11 may be made black.
  • the housing 11 is fixed to a predetermined position on the non-light-receiving surface side of the solar cell panel 2 using an adhesive material 20 such as silicone sealant on the back surface side.
  • an adhesive material 20 such as silicone sealant on the back surface side.
  • the height of the housing 11 may be lower than the bottom surface 3 c of the holding member 3 (the bottom surface 3 c of the fixing portion 3 d).
  • the lid 12 closes the opening on the upper surface of the housing 11.
  • a lid 12 can be formed of the same material as that of the housing 11.
  • the lid 12 is fixed to the housing 11 by adhesion, fitting, screwing, or the like.
  • the heat radiating plate 13 is a plate-like body arranged on the side surface of the housing 11.
  • the heat dissipation plate 13 is disposed on the holding member 3 so as to be separated from the solar cell panel 2.
  • a metal material such as stainless steel or aluminum is used.
  • the heat radiating plate 13 has a first main surface 13 a on which the bypass diode 14 is disposed and a second main surface 13 b fixed to the holding member 3.
  • the second main surface 13 b corresponds to the back surface of the first main surface 13 a of the heat radiating plate 13.
  • the first main surface 13a faces inward of the terminal box 4, and the second main surface 13b is exposed outward from the housing 11. More specifically, the second main surface 13 b is located outside the terminal box 4.
  • the second main surface 13b of the heat radiating plate 13 is fixed in contact with the holding member 3. However, if the entire surface of the second main surface 13b is in contact with the holding member 3, the heat dissipation can be improved.
  • the heat conductivity of the heat sink 13 may be larger than the heat conductivity of the housing 11. Thereby, the amount of heat transferred to the holding member 3 can be increased.
  • an adhesive material such as a silicone sealant may be disposed in the region of the first main surface 13a of the heat radiating plate 13 other than where the bypass diode 14 is attached in order to seal the inside of the housing 11. Thereby, the waterproofness of the terminal box 4 improves.
  • the bypass diode 14 is spaced apart from the solar cell panel 2, and is arrange
  • the bypass diode 14 is disposed so as to be positioned immediately above the holding member 3 (the inner peripheral surface 3b of the holding member 3) with the heat sink 13 interposed therebetween. More specifically, the bypass diode 14 is attached to the heat radiating plate 13 and has an attachment surface 14b disposed so as to face the holding member 3 (inner peripheral surface 3b of the holding member).
  • bypass diode 14 In the present embodiment in which the bypass diode 14 is separated from the solar cell panel 2, even if the solar cell panel 2 is bent due to an external load, the bypass diode 14 may be peeled off from the holding member 3 due to the deflection. Can be reduced.
  • the heat sink 13 should just be arrange
  • the heat radiating plate 13 is not directly thermally connected to the solar cell panel 2, but may be directly connected to the holding member 3. That is, the heat radiating plate 13 may be in direct contact with the holding member 3.
  • the heat dissipation plate 13 is provided via the resin layer 17 having a small thickness and having an adhesive action. You may arrange
  • the heat radiating plate 13 may not be fixed to the holding member 3.
  • the form not fixed here is, for example, a form in which the heat radiating plate 13 is only touching the holding member 3 and is not fixed by an adhesive.
  • the resin layer 17 will be described later.
  • the second main surface 13 b of the heat radiating plate 13 is disposed so as to be exposed from the housing 11. If it is such a form, even if it is a case where the heat sink 13 is arranged in the terminal box 4, the second main surface 13b of the heat sink 13 can be easily brought into contact with the holding member 3, The process of installing the terminal box 4 is facilitated.
  • casing 11 may be the form on which the outer peripheral surface of the housing
  • the function of the heat radiating plate 13 functioning as a buffer material that alleviates the rapid temperature rise of the bypass diode 14 is enhanced.
  • the second main surface 13b is disposed so as to protrude from the housing 11, whereby attachment to the holding member 3 can be facilitated.
  • the terminal box 4 can be miniaturized because the first main surface 13 a is disposed on the same surface as the inner surface of the housing 11.
  • the thickness of the heat sink 13 is larger than the thickness of the holding member 3.
  • the holding member 3 not only the heat sink 13 but also the heat conductivity of the holding member 3 may be increased.
  • the holding member 3 and the heat sink 13 can also increase the thermal diffusivity.
  • the thermal diffusivity represents the time change rate of the temperature distribution in the object. The larger the value of the thermal diffusivity, the faster the temperature change. That is, the bypass diode 14 is cooled in a shorter time when it is in contact with a member having a high thermal diffusivity. Therefore, the holding member 3 is made of aluminum (thermal diffusivity: 83.6 ⁇ 10 ⁇ 6 (m / s 2 )) or iron (thermal diffusivity: 10 to 17.5 ⁇ 10 ⁇ 6 (m / s 2 )). What is necessary is just to comprise.
  • the thermal diffusivity of the holding member 3 is higher than the thermal diffusivity of PET resin (thermal diffusivity: 0.093 ⁇ 10 ⁇ 6 (m / s 2 )) constituting the back surface protection member 9.
  • the heat of the bypass diode 14 can be dissipated by moving it in a wide range in the holding member 3 in a short time.
  • the bypass diode 14 is connected between adjacent output leads 10 so as to be in the opposite direction to the diode polarity of the solar cell element 8.
  • the shape of the bypass diode 14 can be, for example, a flat plate shape or a cylindrical shape. Further, the bypass diode 14 may have a connection terminal 14 a extending outside the bypass diode 14 so that the connection with the output lead 10 can be easily performed.
  • the rated current of the bypass diode 14 and the like may be appropriately determined in consideration of the size and the number of series of solar cell elements 8 of the solar cell module 1 to be used.
  • the bypass diode 14 is fixed to the first main surface 13 a of the heat sink 13 with screws 18.
  • the fixing method of the bypass diode 14 is not limited to this, and other fixing methods such as fitting can be adopted.
  • the bypass diode 14 generates heat and rises in temperature when a current flows. Furthermore, in a high temperature environment where a further increase in temperature is expected, the bypass diode 14 is liable to have problems such as a decrease in current capacity. Therefore, the heat radiation of the bypass diode 14 becomes more important particularly in a high temperature environment.
  • the distance D1 from the bypass diode 14 to the holding member 3 is smaller than the distance D2 from the bypass diode 14 to the solar cell panel 2.
  • the distance D1 here means the shortest distance from the bypass diode 14 to the holding member 3.
  • the distance D2 here means the shortest distance from the bypass diode 14 to the solar cell panel 2.
  • the shortest distance from the lower surface of the bypass diode 14 (the surface disposed to face the solar cell panel 2) to the non-light-receiving surface 2b of the solar cell panel 2 It is.
  • the terminal 16 is for mediating electrical connection between the bypass diode 14, the output lead 10, and the output cable 15, and is formed of, for example, a conductive metal plate.
  • a material of such a terminal 16 metal materials with low electrical resistance, such as copper, phosphor bronze, brass, iron, stainless steel, can be used, for example.
  • the resin layer 17 is disposed between the heat sink 13 and the holding member 3. Further, the resin layer 17 plays a role as an adhesive for adhering the heat sink 13 and the holding member 3 or as a buffer material between the heat sink 13 and the holding member 3. When the resin layer 17 is used for adhesion between the heat radiating plate 13 and the holding member 3, a material that adheres closely to the resin layer 17 and exhibits thermal conductivity can be used.
  • the resin layer 17 is used as the adhesive, for example, a silicone sealant or polyurethane is used as the resin material of the resin layer 17. With these materials, changes in physical properties and changes in shape are less likely to occur for long-term outdoor use of the solar cell module 1. Further, if an adhesive material that becomes an elastic body after being bonded is used as the resin layer 17, the adhesion can be maintained even when a load is applied to the solar cell module 1 or thermal expansion / contraction occurs. Can do.
  • the thermal conductivity of the resin layer 17 can be increased. Thereby, it becomes easy to transmit heat to the holding member 3, and heat dissipation can be improved.
  • metal particles include aluminum (thermal conductivity: 234 W / m ⁇ K), copper (thermal conductivity: 393 W / m ⁇ K), silver (thermal conductivity: 429 W / m ⁇ K), or these A metal alloy or the like is used.
  • Ceramic particles examples include aluminum nitride (thermal conductivity: 200 W / m ⁇ K), alumina (thermal conductivity: 32 W / m ⁇ K), zirconia (thermal conductivity: 4 W / m ⁇ K), boron nitride. (Thermal conductivity: 36 W / m ⁇ K) or the like is used.
  • the size of the metal particles or ceramic particles may be, for example, in the range of 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m in diameter from the viewpoint of improving the thermal conductivity of the resin layer 17 and moldability and adhesiveness of the resin.
  • the content of the metal particles or ceramic particles with respect to the resin material is 5% or more and 40% by volume ratio with respect to the resin material from the viewpoint of improvement in the thermal conductivity of the resin layer 17 and moldability and adhesiveness of the resin. It may be the following.
  • the resin layer 17 includes both metal particles and ceramic particles, the total content of the metal particles and ceramic particles may be 5% or more and 40% or less by volume ratio with respect to the resin material.
  • the resin layer 17 is used as a buffer material
  • a resin layer that has been processed into a sheet shape in advance may be used.
  • a rubber or synthetic resin binder having elasticity after curing may be used in which a heat conductive filler is kneaded and an adhesive layer is provided on both main surfaces of the substrate processed into a sheet shape.
  • silicone rubber, acrylic rubber, polyethylene rubber, fluorine rubber, or the like can be used as the binder of the substrate, and graphite, mica, alumina, or the like can be used as the heat conductive filler.
  • a silicone sealant or polyurethane can be used as the adhesive layer.
  • the potting agent 19 is placed in the casing 11 from the viewpoint of reducing the occurrence of mold or rust due to long-term use of the solar cell module 1 inside the casing 11. 11 may be filled. At this time, the potting agent 19 electrically connects the terminal 16 and the output lead 10, electrically connects the terminal 16 and the bypass diode 14, and electrically connects the terminal 16 and the output cable 15. It is preferable to cover each of the connected parts. As such a potting agent 19, an epoxy resin or the like that hardly changes in physical properties with time after curing can be suitably used.
  • the bypass diode 14 is disposed away from the solar cell panel 2, and the heat of the bypass diode 14 is radiated to the holding member 3 through the heat radiating plate 13. Therefore, the heat is efficiently radiated to the outside through the holding member 3, and the influence of heat on the back surface protection member 9 and the filler 6 of the solar cell panel 2 can be reduced. As a result, in this embodiment, the reliability in a high temperature environment can be improved.
  • a solar cell module 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 A of solar cell modules differ in the structure between the bypass diode 14 and the holding member 3 from the solar cell module 1 which concerns on 1st Embodiment.
  • the solar cell module 1 ⁇ / b> A according to the second embodiment has a configuration in which double insulation is provided between the energization part of the bypass diode 14 and the holding member 3.
  • double insulation refers to insulation composed of both basic insulation and additional insulation.
  • Basic insulation is insulation that provides basic protection against electric shock
  • additional insulation is independent insulation provided in addition to basic insulation to provide protection against electric shock when the basic insulation breaks down. That is.
  • bypass diode 14 in the present embodiment is a package diode in which an energized portion is covered with an epoxy resin.
  • the solar cell module 1 ⁇ / b> A according to the second embodiment has a second main surface 13 b of the heat radiating plate 13 and the resin layer 17 compared to the solar cell module 1 according to the first embodiment. It further has an insulating layer 21 disposed therebetween. And the main surface of the insulating layer 21 arrange
  • the insulating layer 21 is not particularly limited as long as it has insulating properties, and for example, a layer processed into a sheet formed by kneading a binder and a heat conductive filler can be used.
  • insulating rubber or synthetic resin such as silicone rubber, acrylic rubber, polyethylene rubber, and fluorine rubber can be used as the binder, and boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), it can be used obtained by kneading having an insulating property such as alumina (Al 2 O 3).
  • the outer edge of the main surface of the insulating layer 21 is the outer edge of the second main surface 13 b of the heat sink 13. It may be larger by about 1 to 4 mm.
  • the resin layer 17 covers the heat radiating plate 13 and the insulating layer 21 exposed to the outside of the housing 11 for insulation.
  • a silicone sealant or the like can be used as such a resin layer 17, a silicone sealant or the like.
  • the first insulator is an epoxy resin that covers the periphery of the current-carrying portion of the bypass diode 14, and the second insulator is the insulating layer. 21 and the resin layer 17.
  • a solar cell module 1B according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the solar cell module 1B is different from the solar cell module 1A according to the second embodiment in the form in which the insulating layer 21 and the heat dissipation plate 13 are in contact with each other.
  • the insulating layer 21 is in contact with the heat radiating plate 13 inside the first through hole 11 a of the housing 11.
  • the insulating layer 21 only needs to have insulating properties, and for example, a layer that is rich in elasticity, easily deforms, and returns to its original shape can be used.
  • a layer that is rich in elasticity, easily deforms, and returns to its original shape can be used.
  • the insulating layer 21 what knead
  • the binder an insulating rubber such as silicone rubber, acrylic rubber, polyethylene rubber, or fluorine rubber or a synthetic resin can be used.
  • the heat conductive filler an insulating material such as alumina is kneaded. Can be used.
  • the insulating layer 21 is in contact with the heat sink 13 inside the first through hole 11a, so that the heat sink 13 is less likely to come into contact with moisture on the outside of the terminal box 4, and the insulation is improved and double insulation is achieved. It can be carried out. Further, since the thickness of the insulating layer 21 can be increased, the thermal contact between the terminal box 4 and the holding member 3 is made following the bending of the holding member 3 that occurs when a load is applied to the solar cell module 1B. Can be maintained.
  • a solar cell module 1C according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the solar cell module 1 ⁇ / b> C is different from the solar cell module 1 according to the first embodiment in the arrangement form of the insulating layer 21.
  • the insulating layer 21 is formed between the first heat radiating plate 13c and the second heat radiating plate 13d inside the first through hole 11a. Sandwiched between them.
  • the heat sink 13 includes a first heat sink 13c disposed on the bypass diode 14 side and a second heat sink 13d disposed on the holding member 3 side.
  • the insulating layer 21 is arrange
  • the insulating layer 21 can be a sheet processed by kneading a binder and a heat conductive filler.
  • insulating rubber or synthetic resin such as silicone rubber, acrylic rubber, polyethylene rubber, and fluorine rubber can be used as the binder, and an insulating material such as alumina is kneaded as the thermally conductive filler. Can be used.
  • the insulating layer 21 is sandwiched between the first heat radiating plate 13c and the second heat radiating plate 13d inside the first through hole 11a, the deterioration of the insulating layer 21 is reduced, and double insulation is achieved. Reliability can be increased.
  • a solar cell module 1D according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the solar cell module 1D is different from the solar cell module 1 according to the first embodiment in the configuration of the heat sink 13.
  • a composite material having insulating properties and high thermal conductivity is used as the heat sink 13.
  • Such a heat radiating plate 13 is, for example, a composite material in which a resin base material is reinforced with a reinforcing material having insulating properties and high thermal conductivity. By using such a heat sink 13, it is possible to combine cooling performance and double insulation.
  • long fibers 22 arranged in the direction from the first main surface 13a to the second main surface 13b are used as reinforcing materials.
  • silicone resin, epoxy resin, or polyphenylene sulfide resin (PPS) is used as the base material 23, and boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), or alumina (Al 2 O 3 ) is used as the long fiber 22.
  • BN boron nitride
  • AlN aluminum nitride
  • Al 2 O 3 alumina
  • casing 11 is good to use.
  • the heat sink 13 in the present embodiment can also realize double insulation between the holding member 3 and the bypass diode 14. By using such a composite material for the heat sink 13, a thermal conductivity of 1 to 10 [W / m ⁇ K] can be obtained.
  • the structure of the heat sink 13 is not restricted to this.
  • short fibers may be used as the reinforcing material.
  • polyphenylene sulfide resin (PPS) or epoxy resin is used as the resin base material of the heat sink 13, and boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), or alumina (Al 2 O 3 ) filler is used as the reinforcing material.
  • PPS polyphenylene sulfide resin
  • BN boron nitride
  • AlN aluminum nitride
  • Al 2 O 3 alumina filler
  • the filling amount of the filler in the base material can be, for example, 40 volume% to 60 volume%.
  • the heat dissipation plate 13 using such a composite material can obtain a thermal conductivity of 1 to 3 [W / m ⁇ K].
  • a solar cell module 1E according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the solar cell module 1E is different from the solar cell module 1 according to the first embodiment in the configuration between the bypass diode 14 and the holding member 3.
  • the insulating tape 24 is disposed between the heat dissipation plate 13 and the bypass diode 14.
  • the material of the screw 18 that fixes the bypass diode 14 may be resin.
  • the first main surface 13a of the heat sink 13 and the inner surface of the housing 11 are on the same plane.
  • the insulating tape 24 is arrange
  • the material of the screw 18 can be appropriately selected from those having insulating properties, heat resistance, and weather resistance, such as polycarbonate, polyphenylene sulfide, and polypropylene. Further, a composite material having high thermal conductivity may be used.
  • the insulating tape 24 has a base material and an adhesive material. Epoxy, polyester, PTFE (polytetrafluoroethylene), polyimide, or glass cloth is used as the base material, and thermosetting rubber or the like is used as the adhesive material. Thermosetting silicone, acrylic or non-heated rubber can be used. The thickness of the insulating tape 24 can be 0.02 mm to 0.3 mm.
  • the terminal box 4 can be downsized.
  • a solar cell module 1F according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
  • the solar cell module 1F is different from the solar cell module 1 according to the first embodiment in the material of the heat sink 13.
  • the material of the heat radiating plate 13 is an insulating material.
  • the material of the heat sink 13 is aluminum nitride.
  • the insulating material used as the material of the heat sink 13 include silicon carbide in addition to aluminum nitride.
  • a solar cell module which can apply this invention, it is not restricted to the thing of the superstrate structure demonstrated in the above-mentioned 1st Embodiment to 6th Embodiment, Various things, such as a glass package structure and a substrate structure, are carried out. Applicable to structures.
  • Solar cell module 2 Solar cell panel 2a: Light receiving surface 2b: Non-light receiving surface 3: Holding member 3a: Fitting portion 3b: Inner peripheral surface 3c: Bottom surface 3d: Fixed portion 4: Terminal box 5: Translucent substrate 6: Filler 7: Inner lead 8: Solar cell element 9: Back surface protection member 9a: Hole 10: Output lead 11: Housing 11a: First through hole 11b: Locking protrusion 11c: 2nd through-hole 12: Cover body 13: Heat sink 13a: 1st main surface 13b: 2nd main surface 13c: 1st heat sink 13d: 2nd heat sink 14: Bypass diode 14a: Connection terminal 14b: Mounting surface 15: output cable 16: terminal 17: resin layer 18: screw 19: potting agent 20: adhesive 21: insulating layer 22: long fiber 23: base material 24: insulating tape

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　バイパスダイオードの放熱性を高めて、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供する。内部に光電変換部を有する太陽電池パネル２と、該太陽電池パネルの外周部に配置され、太陽電池パネル２を保持する保持部材３と、太陽電池パネル２から離間して保持部材３に配置されている放熱板１３と、太陽電池パネル２から離間するように放熱板１３に取り付けられているとともに光電変換部と電気的に接続されるバイパスダイオード１４とを備えている。バイパスダイオード１４の放熱板１３への取付面１４ｂは、保持部材３と対向するように配置されている。

Description

太陽電池モジュール
　本発明は太陽電池モジュールに関するものである。
　太陽電池モジュールは、太陽電池素子の受光面上にゴミ等が堆積すると、太陽電池素子内の抵抗が高まって発熱することがある。太陽電池モジュールは、このような発熱を低減するために、バイパスダイオードを備える。このバイパスダイオードにより、抵抗が高くなった太陽電池素子に流れる電流を迂回させる。
　しかしながら、バイパスダイオードは、高温環境下において規格温度以上になると、バイパス機能を発揮できなくなったり、有効に太陽電池素子の発熱を低減できなくなったりする可能性があった。
　そこで、特開２００６－１３１４５号公報には、バイパスダイオードの発熱を太陽電池パネルに向けて放熱するために、太陽電池パネルの下部に設けられた端子ボックスの底部に放熱板を配置し、この放熱板の上にバイパスダイオードを配置することが提案されている。
　しかしながら、特開２００６－１３１４５号公報に記載の太陽電池モジュールでは、端子ボックスの底部に敷設する放熱板が小さいと、バイパスダイオードの熱がこのバイパスダイオードに近接する裏面保護部材または充填材等の部材に集中する場合があった。
　本発明の一の目的は、バイパスダイオードの放熱性を高めて、信頼性を向上させた太陽電池モジュールを提供することである。
　本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールは、内部に光電変換部を有する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの外周部に配置され、前記太陽電池パネルを保持する保持部材と、前記太陽電池パネルから離間して前記保持部材に配置されている放熱板と、前記太陽電池パネルから離間するように前記放熱板に取り付けられているとともに前記光電変換部と電気的に接続されているバイパスダイオードとを備える。そして、前記バイパスダイオードの前記放熱板への取付面は、前記保持部材と対向するように配置されている。
　本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールによれば、パイパスダイオードが太陽電池パネルから離間しているとともに、バイパスダイオードの熱が太陽電池パネルと離間している放熱板を介して保持部材に放熱される。そのため、上記熱が保持部材を介して効率良く外部に放熱されるため、高温環境下における信頼性を高めることができる。
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１を示すものであり、（ａ）は受光面側から見た平面図、（ｂ）は非受光面側から見た平面図である。 図１（ｂ）におけるＡ－Ａ’線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１における太陽電池パネル２の積層構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１の端子ボックス４を示すものであり、（ａ）は端子ボックス４の分解斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａの端子ボックスを示すものであり、図２の位置に相当する断面を示した断面図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂの端子ボックスを示すものであり、図２の位置に相当する断面を示した断面図である。 本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃの端子ボックスを示すものであり、図２の位置に相当する断面を示した断面図である。 本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄの端子ボックス中の放熱板を示すものであり、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は図８（ａ）のＢ－Ｂ’断面を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅの端子ボックスを示すものであり、図２の位置に相当する断面を示した断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、添付図面を参照しつつ説明する。
　≪第１実施形態≫
　本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１について、図１乃至図４を用いて説明する。
　本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１は、図１および図２に示すように、太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２の周囲を保持する保持部材３と、太陽電池パネル２の裏面に接着される端子ボックス４と、バイパスダイオード１４と、を備えている。
　＜太陽電池パネル＞
　太陽電池パネル２は、図３に示すように、主として光を受光する受光面２ａ（透光性基板５の一主面）と該受光面２ａの裏面に相当する非受光面２ｂ（裏面保護部材９の一主面）とを有している。そして、太陽電池パネル２は、受光面２ａ側から順に、透光性基板５と、熱硬化性樹脂よりなる一対の充填材６と、複数の太陽電池素子８とを備える。透光性基板５は、太陽電池モジュールの基板として機能し、充填材６は、複数の太陽電池素子８の周囲を保護する。複数の太陽電池素子８は、インナーリード７で電気的に接続されている。なお、本実施形態では、太陽電池素子８が光電変換部に相当する。
　さらに、太陽電池パネル２は、太陽電池モジュール１の裏面を保護する裏面保護部材９と、裏面保護部材９の孔９ａより導出され、太陽電池素子８で得られた出力を外部に取り出すための出力リード１０と、を備えている。なお、非受光面２ｂは、全く光を受けない形態に限らない。非受光面２ｂは、例えば、裏面保護部材９および太陽電池素子８と裏面保護部材９との間に位置する充填材６を、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のような透光性を有するような材質で形成することにより、非受光面２ｂ側から入射される光の一部を受ける形態であってもよい。
　太陽電池素子８としては、例えば、単結晶シリコンや多結晶シリコン等からなる平板状の部材が用いられる。このようなシリコン基板を用いる場合は、上述したように、インナーリード７で隣接するシリコン基板同士を電気的に接続すればよい。太陽電池素子８で得られた出力は、裏面保護部材９の孔９ａ内を通る出力リード１０で出力される。
　また、光電変換部に相当する太陽電池素子８には、例えばアモルファスシリコンよりなる薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスシリコンを形成した太陽電池等を用いてもよい。例えば、アモルファスシリコン、ＣＩＧＳおよびＣｄＴｅよりなる太陽電池としては、透光性基板上に、アモルファスシリコン層、ＣＩＧＳ層またはＣｄＴｅ層を透明電極等と組み合わせて適宜積層したものが利用できる。なお、本実施形態では、太陽電池素子８として、多結晶シリコン基板が用いられる。
　＜保持部材＞
　保持部材３は、太陽電池パネル２を保持する機能を有する、保持部材３は、太陽電池パネル２の外周部に配置され、枠状である。この保持部材３は、図２に示すように、太陽電池パネル２が嵌合する嵌合部３ａと、嵌合部３ａに接続されるとともにバイパスダイオード１４が放熱板１３を介して固定される固定部３ｄとを備える。固定部３ｄは、底面３ｃと、太陽電池パネル２の内側に面する内周面３ｂとを有する。内周面３ｂは、太陽電池パネル２の端部よりも内方に位置するとともに、バイパスダイオード１４が対向するように配置される。また、この内周面３ｂは、太陽電池パネル２の主面に対して垂直である。
　このような保持部材３は、熱伝導率が高い材質で形成されてもよく、例えばアルミニウムまたは鉄で形成されてもよい。このとき、保持部材３の材質がアルミニウムであれば、押し出し成形等で製造される。一方で、保持部材３の材質が鉄であれば、鉄板をロール成形するなどして製造することができる。
　なお、本実施形態において、保持部材３は、太陽電池パネル２の外周部の全周を保持する枠状体であるが、保持部材３の形状はこれに限らない。例えば、保持部材３は、太陽電池パネル２を保持できれば、少なくとも太陽電池パネル２の対向する一対の辺の部分を保持する、一対の棒状体であってもよい。
　＜端子ボックス＞
　端子ボックス４は、図４に示すように、上面が開口した箱状の筐体１１と、この筐体１１の開口した上面を塞ぐ蓋体１２と、この筐体１１の一側面に配置される放熱板１３と、を有している。端子ボックス４の内部には、バイパスダイオード１４とターミナル１６とが収納される。バイパスダイオード１４は、端子ボックス４内において、後述する放熱板１３の第１主面１３ａに配置されている。ターミナル１６は、出力リード１０、バイパスダイオード１４および出力ケーブル１５間を電気的に接続する。
　筐体１１は、バイパスダイオード１４、出力ケーブル１５およびターミナル１６等を内部に収納するものである。また、筐体１１の側面には、放熱板１３とバイパスダイオード１４とを接触可能にするための第１貫通孔１１ａが設けられている。筐体１１の底面には、ターミナル１６を係止する係止突起１１ｂと、出力リード１０を筐体１１内に引き込むための第２貫通孔１１ｃと、が設けられている。
　このような筐体１１は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。筐体１１の材質としては、具体的には、例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ樹脂）やポリフェニレンオキサイド樹脂（ＰＰＯ樹脂）、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。また、紫外線などに対する耐光性を向上するという観点から、このような樹脂材料に黒色の顔料を混ぜた材料で形成されたり、筐体１１の外周面を黒色にしたりしてもよい。
　また、筐体１１は、裏面側において、太陽電池パネル２の非受光面側の所定の位置にシリコーンシーラントなどの接着材２０を用いて固定される。なお、筐体２の大きさや形状は、取り付けられる太陽電池モジュール１の大きさに応じて適宜決定すればよい。端子ボックス４を保護する観点からは、筐体１１の高さが保持部材３の底面３ｃ（固定部３ｄの底面３ｃ）よりも低くてもよい。
　蓋体１２は、筐体１１の上面の開口部を閉塞するものである。このような蓋体１２は、筐体１１と同様の材料で形成することができる。また、蓋体１２は、筐体１１に対して、接着、嵌合またはネジ止め等で固定される。
　放熱板１３は、筐体１１の側面に配置される板状体である。この放熱板１３は、太陽電池パネル２から離間して、保持部材３に配置されている。このような放熱板１３の材質としては、長期間にわたり雨水や湿気に暴露されることに対する耐久性を有するとともに、効率よく保持部材３に熱伝導するという観点から、耐食性および高い熱伝導率を有する金属材料であるステンレスやアルミニウムなどが用いられる。
　この放熱板１３は、バイパスダイオード１４が配置されている第１主面１３ａと、保持部材３に固定されている第２主面１３ｂとを有している。なお、本実施形態では、放熱板１３の第１主面１３ａの裏面に相当するのが第２主面１３ｂである。第１主面１３ａは端子ボックス４の内方に面しており、第２主面１３ｂは、筐体１１から外方へ露出している。より具体的には、第２主面１３ｂは、端子ボックス４の外方に位置している。
　また、放熱板１３の第２主面１３ｂは、少なくとも一部が保持部材３と接触して固定されていればよい。但し、第２主面１３ｂの全面が保持部材３と接触している形態であれば、放熱性を高めることができる。
　また、放熱板１３の熱伝導率は、筐体１１の熱伝導率よりも大きくてもよい。これにより、保持部材３へ移動する熱量を高めることができる。
　また、放熱板１３の第１主面１３ａのうちバイパスダイオード１４が取り付けられている以外の領域は、筐体１１内を密閉すべく、シリコーンシーラント等の接着材を配してもよい。これにより、端子ボックス４の防水性が向上する。
　そして、本実施形態では、図２に示すように、バイパスダイオード１４が、太陽電池パネル２から離間して、放熱板１３を挟んで保持部材３に対応する位置に配置されている。換言すれば、本実施形態では、バイパスダイオード１４が、放熱板１３を介して保持部材３（保持部材３の内周面３ｂ）の直上に位置するように配置されている。より具体的には、バイパスダイオード１４は、放熱板１３に取り付けられるとともに、保持部材３（保持部材の内周面３ｂ）と対向するように配置される取付面１４ｂを有している。
　ここで、伝熱の現象において、熱の流れにくさを表す熱抵抗Ｒは、Ｒ（熱抵抗）＝Ｌ（距離）÷λ（熱伝導率）÷Ａ（面積）で示される。そのため、本実施形態によれば、バイパスダイオード１４と保持部材３との間の距離を小さくして熱抵抗を低減することができるため、放熱性を高めることができる。加えて、バイパスダイオード１４が太陽電池パネル２と非接触の状態で、離間するように配置されているため、バイパスダイオードの熱が太陽電池パネル２に直に伝達されるのを低減することができる。また、バイパスダイオード１４が太陽電池パネル２と離間している本実施形態では、外部からの荷重により太陽電池パネル２に撓みが生じても、この撓みによってバイパスダイオード１４が保持部材３から剥がれる虞を低減できる。
　なお、放熱板１３は、保持部材３に効率良く熱を放熱（伝導）できるように配置されていればよい。換言すれば、放熱板１３は、太陽電池パネル２とは熱的に直接接続されておらず、保持部材３と熱的に直接接続されていればよい。すなわち、放熱板１３は、保持部材３に直に接触させてもよい。一方で、接触面の微視的な凹凸によって生じやすい見かけの接触面積と実際の接触面積との差を低減するために、接着作用を有する厚みが小さい樹脂層１７を介して、放熱板１３を保持部材３に配置してもよい。また、放熱板１３は、保持部材３に接着して固定させてもよく、一方で、保持部材３に対して固定させない形態であってもよい。ここでいう固定させない形態とは、例えば、放熱板１３が保持部材３に触れているだけであって接着剤によって固定されていない形態である。なお、樹脂層１７については後述する。
　また、本実施形態では、図２に示すように、放熱板１３の第２主面１３ｂが筐体１１から露出するように配置されている。このような形態であれば、端子ボックス４内に放熱板１３を配した場合であっても、放熱板１３の第２主面１３ｂを保持部材３に対して容易に接触させることができるため、端子ボックス４を設置する工程が容易になる。なお、ここでいう第２主面１３ｂが筐体１１から露出するとは、筐体１１の外周面と第２主面１３ｂとが、同一面上に配置されている形態であってもよい。また、本実施形態のように、放熱板１３の厚みは、筐体１１の厚みよりも大きくてもよい。これにより、放熱板１３の熱容量が大きくなることから、放熱板１３がバイパスダイオード１４の急激な温度上昇を緩和する緩衝材として機能する作用が高まる。さらに、このとき、第２主面１３ｂが筐体１１から突出して配置されることにより、保持部材３への取付けを容易にすることができる。またさらに、このとき、第１主面１３ａが筐体１１の内面と同一面上に配置されていることで、端子ボックス４を小型化することができる。
　また、本実施形態では、放熱板１３の厚みは、保持部材３の厚みよりも大きい。このような構成により、放熱板１３の熱容量が大きくなることから、放熱板１３がバイパスダイオード１４の急激な温度上昇を緩和する緩衝材としての機能が高まる。
　本実施形態では、放熱板１３だけでなく、保持部材３の熱伝導率も高くしてもよい。このとき、保持部材３および放熱板１３は熱拡散率も高くすることができる。熱拡散率とは、物体中の温度分布の時間変化速度の大小を表すものであり、熱拡散率の値が大きいほど温度変化が早い。すなわち、バイパスダイオード１４は、熱拡散率の大きい部材と接触しているほうが、短時間で冷却される。そのため、保持部材３をアルミニウム（熱拡散率：８３．６×１０－６（ｍ／ｓ２））または鉄（熱拡散率：１０～１７．５×１０－６（ｍ／ｓ２））で構成すればよい。この場合、保持部材３の熱拡散率が裏面保護部材９を構成するようなＰＥＴ樹脂（熱拡散率：０．０９３×１０－６（ｍ／ｓ２））の熱拡散率に比べて高い。これにより、バイパスダイオード１４の熱を保持部材３中において、短時間で広範囲に移動させて放熱することができる。
　バイパスダイオード１４は、隣接する出力リード１０の間に太陽電池素子８のダイオード極性に対して逆方向になるように接続される。バイパスダイオード１４の形状は、例えば、平板状や円柱形状とすることができる。また、バイパスダイオード１４は、出力リード１０との接続が行い易いようにバイパスダイオード１４の外部に接続端子１４ａが延出しているものであってもよい。このバイパスダイオード１４の定格電流などは、使用する太陽電池モジュール１の太陽電池素子８の大きさや直列数等を考慮して適宜決定すれば良い。また、本実施形態において、バイパスダイオード１４は、放熱板１３の第１主面１３ａにネジ１８で固定されている。このバイパスダイオード１４の固定方法は、これに限らず、嵌合など他の固定方法を採用することができる。
　次に、バイパスダイオード１４が発熱する仕組みとバイパスダイオード１４における放熱が必要な理由とについて説明する。
　例えば、太陽電池モジュール１の全ての太陽電池素子８に対して光が照射されている場合には、バイパスダイオード１４に電流は流れない。しかしながら、ある特定の太陽電池素子８に影が生じて発電が不十分になった場合には、太陽電池素子８の内部に抵抗成分が生じ、電流が流れにくくなり、ひいては熱が発生する（いわゆるホットスポットが生じる）。このとき、影が生じた太陽電池素子８の電位差が、バイパスダイオード１４の両端における電位差よりも大きくなるため、バイパスダイオード１４に電流が流れるようになる。その結果、バイパスダイオード１４は、影が生じた太陽電池素子８に流れる電流を低減させて、太陽電池素子８の発熱をする。一方で、バイパスダイオード１４は、電流が流れることによって、発熱して温度が上昇する。さらに、さらなる温度の上昇が予想される高温環境下では、バイパスダイオード１４は、電流容量が低下する等の不具合が生じやすい。よって、バイパスダイオード１４の放熱は、特に高温環境下において、より重要となる。
　また、本実施形態では、バイパスダイオード１４から保持部材３までの距離Ｄ１は、バイパスダイオード１４から太陽電池パネル２までの距離Ｄ２よりも小さい。このような構成により、熱抵抗を小さくすることができる。
　なお、ここでいう距離Ｄ１は、バイパスダイオード１４から保持部材３までの最短の距離をいう。本実施形態においては、例えば、図２に示すように、バイパスダイオード１４の取付面１４ｂから保持部材３の内周面３ｂまでの最短の距離である。また、ここでいう距離Ｄ２は、バイパスダイオード１４から太陽電池パネル２までの最短の距離をいう。本実施形態においては、例えば、図２に示すように、バイパスダイオード１４の下面（太陽電池パネル２に対向するよう配置されている面）から太陽電池パネル２の非受光面２ｂまでの最短の距離である。
　ターミナル１６は、バイパスダイオード１４と出力リード１０と出力ケーブル１５との電気的接続を仲介するためものであり、例えば、導電性の金属板で形成される。このようなターミナル１６の材質としては、例えば銅、りん青銅、黄銅、鉄、ステンレスなどの電気抵抗の低い金属材料を用いることができる。
　樹脂層１７は、放熱板１３と保持部材３との間に配置される。また、樹脂層１７は、放熱板１３と保持部材３とを接着させるための接着材としての役割、または放熱板１３と保持部材３との間の緩衝材としての役割を担う。放熱板１３と保持部材３との接着に樹脂層１７を用いる場合は、樹脂層１７には密着して熱伝導性を発揮するものを用いることができる。
　接着材として樹脂層１７を用いる場合は、樹脂層１７の樹脂材料として、例えばシリコーンシーラント、ポリウレタンなどが用いられる。これらの材料であれば、太陽電池モジュール１の長期に渡る屋外使用に対して物性変化や形状変化が発生しにくい。また、樹脂層１７として、接着した後に弾性体となる接着材を用いれば、太陽電池モジュール１に荷重が負荷された場合、または熱膨張・収縮が生じた場合であっても接着を維持することができる。
　さらに、樹脂層１７として、例えば、樹脂材料に熱伝導率の高い金属粒子やセラミック粒子を含有させた材料を用いれば、樹脂層１７の熱伝導率を高めることができる。これにより、保持部材３に熱を伝達しやすくなり、放熱性を高めることができる。このような金属粒子としては、例えばアルミニウム（熱伝導率：２３４Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（熱伝導率：３９３Ｗ／ｍ・Ｋ）、銀（熱伝導率：４２９Ｗ／ｍ・Ｋ）またはこれらの金属の合金等が用いられる。また、セラミック粒子としては、例えば窒化アルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミナ（熱伝導率：３２Ｗ／ｍ・Ｋ）、ジルコニア（熱伝導率：４Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒化ホウ素（熱伝導率：３６Ｗ／ｍ・Ｋ）等が用いられる。セラミック粒子を用いた場合には、保持部材３と樹脂層１７との良好な絶縁性を確保できる。金属粒子またはセラミック粒子の大きさは、樹脂層１７の熱伝導率の向上、樹脂の成形性および接着性という観点から、例えば、直径が０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲であってもよい。また、金属粒子またはセラミック粒子の樹脂材料に対する含有率は、樹脂層１７の熱伝導率の向上、および樹脂の成形性および接着性という観点から、樹脂材料に対して体積比で５％以上４０％以下であってもよい。なお、樹脂層１７が金属粒子およびセラミックス粒子の両方を含む場合は、金属粒子とセラミックス粒子の合計の含有率が、樹脂材料に対して体積比で５％以上４０％以下であってもよい。
　また、樹脂層１７は、緩衝材として用いる場合であれば、予めシート状に加工されたものを用いても良い。例えば、硬化後に弾性を有するゴムまたは合成樹脂のバインダに、熱伝導性フィラーを混練し、シート状に加工した基体の両方の主面に接着剤層を設けたものを用いても良い。例えば、基体のバインダとしてはシリコーンゴムやアクリルゴム、ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどを用いることができ、熱伝導性フィラーとしては黒鉛、雲母、アルミナなどを用いることができる。また、接着剤層としては、例えばシリコーンシーラントやポリウレタンを用いることができる。このような樹脂層１７を放熱板１３と保持部材３とに対してそれぞれ密着させて配置することで放熱板１３と保持部材３との接触面積を大きくすれば、効率良くバイパスダイオード１４からの熱を保持部材３に伝達させることができる。また、このような緩衝作用を有する樹脂層１７は、比較的、弾性変形しやすいため、保持部材３や放熱板１３における熱による変形を吸収することができる。
　さらに、本実施形態では、図２に示すように、筐体１１の内部に太陽電池モジュール１の長期間の使用によってカビや錆などが発生することを低減する観点から、ポッティング剤１９を筐体１１内に充填してもよい。このとき、ポッティング剤１９によって、ターミナル１６と出力リード１０とを電気的に接続する部分、ターミナル１６とバイパスダイオード１４とを電気的に接続する部分、およびターミナル１６と出力ケーブル１５とを電気的に接続する部分のそれぞれを覆うことが好ましい。このようなポッティング剤１９としては、硬化後に経時的な物性変化が少ないエポキシ樹脂などを好適に用いることができる。
　以上のように、本実施形態では、パイパスダイオード１４が太陽電池パネル２から離間して配置され、バイパスダイオード１４の熱が放熱板１３を介して保持部材３に放熱される。そのため、上記熱が保持部材３を介して効率良く外部に放熱されるとともに、太陽電池パネル２の裏面保護部材９や充填材６への熱の影響を緩和することができる。その結果、本実施形態では、高温環境下における信頼性を高めることができる。
　≪第２実施形態≫
　本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａについて、図５を用いて説明する。太陽電池モジュール１Ａは、バイパスダイオード１４と保持部材３との間の構成において、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。具体的には、第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａは、バイパスダイオード１４の通電部と保持部材３との間に二重絶縁を施した構成を有する。
　ここでいう二重絶縁とは、基礎絶縁と付加絶縁の双方から成る絶縁のことである。なお、基礎絶縁とは感電に対する基本的な保護を与える絶縁のことであり、付加絶縁とは、基礎絶縁が破壊した場合の感電に対する保護を与えるため、基礎絶縁に追加して設けられる独立した絶縁のことである。
　なお本実施形態におけるバイパスダイオード１４は、通電部をエポキシ樹脂で被覆したパッケージダイオードである。
　図５に示すように、第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａは、上記第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と比較して、放熱板１３の第２主面１３ｂと樹脂層１７との間に配置された絶縁層２１をさらに有している。そして、放熱板１３の第２主面１３ｂと対向するように配置される絶縁層２１の主面は、放熱板１３の第２主面１３ｂよりも大きい。そして、放熱板１３および絶縁層２１のうち筐体１１の外側に露出した部分が樹脂層１７で覆われている。
　ここで絶縁層２１は、絶縁性を有するものであればよく、例えば、バインダと熱伝導性フィラーとを混練してなるシート状に加工されたものを用いることができる。ここで、バインダとしてはシリコーンゴムやアクリルゴム、ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性のゴムまたは合成樹脂を用いることができ、熱伝導性フィラーとしては窒化ホウ素（ＢＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁性を有するものを混練したものを用いることができる。なお、放熱板１３と保持部材３との間の沿面距離を大きくしてトラッキングを防止する観点から、このような絶縁層２１の主面の外縁は、放熱板１３の第２主面１３ｂの外縁よりも１～４ｍｍ程度大きくしてもよい。
　このような絶縁層２１を備えることにより、放熱板１３と保持部材３との間を接着剤で直接接着した場合に生じる、放熱板１３と保持部材３との間のピンホールを通る通電を防止して、絶縁を良好に保つことができる。
　さらに、本実施形態においては、樹脂層１７によって、筐体１１の外側に露出した放熱板１３および絶縁層２１を覆うことで絶縁を行っている。このような樹脂層１７としてはシリコーンシーラントなどを用いることができる。
　以上で説明したように、本実施形態においては、二重絶縁のうち、１つ目の絶縁物はバイパスダイオード１４の通電部の周囲を覆うエポキシ樹脂であり、２つ目の絶縁物は絶縁層２１および樹脂層１７である。
　このような構成により、端子ボックス４と保持部材３との間の二重絶縁を行うことができ、放熱性を高めつつ信頼性を高めることができる。
　≪第３実施形態≫
　本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂについて、図６を用いて説明する。太陽電池モジュール１Ｂは、絶縁層２１と放熱板１３とが接触する形態において、第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａと異なる。具体的には、第３実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂでは、絶縁層２１が筐体１１の第１貫通孔１１ａの内側で放熱板１３と接触している。
　絶縁層２１は、第２実施形態と同様に、絶縁性を有するものであればよく、例えば、弾力に富み、変形しやすく元に戻る特性を有するものを用いることができる。また、絶縁層２１としては、例えば、バインダと熱伝導性フィラーとを混練しシート状に加工されたものを用いることができる。このとき、バインダとしては、シリコーンゴムやアクリルゴム、ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性のゴムまたは合成樹脂を用いることができ、熱伝導性フィラーとしては、アルミナなどの絶縁性を有するものを混練したものを用いることができる。
　このように絶縁層２１が第１貫通孔１１ａの内側で放熱板１３と接触することにより、放熱板１３が端子ボックス４の外側の水分と接触しにくくなり、絶縁性を高めて二重絶縁を行うことができる。また絶縁層２１の厚みを大きくすることができることから、太陽電池モジュール１Ｂに荷重が加わったときに生じる保持部材３の撓みに追従して、端子ボックス４と保持部材３の間の熱的接触を維持することができる。
　≪第４実施形態≫
　本発明の第４の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃについて、図７を用いて説明する。太陽電池モジュール１Ｃは、絶縁層２１の配置形態において、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。具体的には、第４実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃでは、二重絶縁を行うために、絶縁層２１が第１貫通孔１１ａの内側で第１放熱板１３ｃと第２放熱板１３ｄとの間に挟持されている。
　すなわち、放熱板１３は、バイパスダイオード１４側に配置された第１放熱板１３ｃと、保持部材３側に配置された第２放熱板１３ｄとを有している。そして、絶縁層２１が、第１貫通孔１１ａ内に配置されているとともに第１放熱板１３ｃと第２放熱板１３ｄとの間に配置されている。なお、図７に示すように、絶縁層２１の厚みは、筐体１１の厚みよりも小さい。
　このような第１放熱板１３ｃおよび第２放熱板１３ｄは、第１実施形態と同様に、ステンレスやアルミニウムを用いることができる。また絶縁層２１は第２実施形態と同様に、バインダと熱伝導性フィラーとを混練してなるシート状に加工されたものを用いることができる。このとき、バインダとしてはシリコーンゴムやアクリルゴム、ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性のゴムまたは合成樹脂を用いることができ、熱伝導性フィラーとしてはアルミナなどの絶縁性を有するものを混練したものを用いることができる。
このように第１貫通孔１１ａの内側で第１放熱板１３ｃと第２放熱板１３ｄとの間に絶縁層２１が挟持されていることにより、絶縁層２１の劣化を低減し、二重絶縁の信頼性を高めることができる。
　≪第５実施形態≫
　本発明の第５の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄについて、図８を用いて説明する。太陽電池モジュール１Ｄは、放熱板１３の構成において、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。具体的には、第５実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄでは、放熱板１３として、絶縁性と高い熱伝導性を有する複合材料を用いている。
　このような放熱板１３は、例えば、樹脂の母材を絶縁性と高い熱伝導性とを有する強化材料で強化した複合材料である。このような放熱板１３を用いることにより、冷却性能および二重絶縁を兼ね備えることができる。
　本実施形態においては、図８に示すように、放熱板１３の熱伝導率を高めるために、強化材料として第１主面１３ａから第２主面１３ｂの方向へ配列した長繊維２２を用いている。このとき、母材２３としてはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用い、長繊維２２としては窒化ホウ素（ＢＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。なお、長繊維２２としては、筐体１１よりも高い熱伝導率を有するものを用いるとよい。
　本実施形態のように、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間を、高熱伝導率の長繊維２２で連続的に接続していることにより、保持部材３とバイパスダイオード１４との間の熱抵抗を低減して高い熱流束で接続することができる。そのため、長繊維２２で第１主面１３ａと第２主面１３ｂの間を接続することによって熱伝導率をより効果的に高めることができる。また、本実施形態における放熱板１３は母材および強化材料の両方が絶縁材料の複合材料であることから、保持部材３とバイパスダイオード１４との間の二重絶縁も実現することができる。放熱板１３にこのような複合材料を用いることにより、１～１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］の熱伝導率を得ることができる。
　なお、本実施形態においては、強化材料として長繊維を用いた放熱板１３を例示したが、放熱板１３の構造はこれに限らない。例えば、強化材料として短繊維を用いてもよい。この場合も、放熱板１３の樹脂の母材として、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）やエポキシ樹脂を用い、強化材料として窒化ホウ素（ＢＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のフィラーを用いることができる。このとき、母材中のフィラーの充填量は、例えば４０容量％～６０容量％とすることができる。また、このような複合材料を用いた放熱板１３により、１～３［Ｗ／ｍ・Ｋ］の熱伝導率を得ることができる。
　≪第６実施形態≫
　本発明の第６の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅについて、図９を用いて説明する。太陽電池モジュール１Ｅは、バイパスダイオード１４と保持部材３との間の構成において、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。具体的には、第６実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅでは、図９に示すように、絶縁テープ２４が放熱板１３とバイパスダイオード１４との間に配置されている。さらに、バイパスダイオード１４を固定するネジ１８の材質が樹脂であってもよい。
　本実施形態においては、放熱板１３の第１主面１３ａと筐体１１の内面とは同一平面上にある。そして、図９に示すように、絶縁テープ２４は、放熱板１３の第１主面１３ａおよびその周辺に位置する筐体１１の第１貫通孔１１ａ付近の内面を覆うように配置されている。このような構成により、絶縁性が高まる。
　ネジ１８の材質は、例えば、ポリカボネートやポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレンなど絶縁性と耐熱性、耐侯性とを有するものの中から適宜選択することができる。さらに熱伝導性の高い複合材料を用いても良い。
　また、絶縁テープ２４は基材と粘着材とを有しており、基材としてはエポキシやポリエステル、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やポリイミドまたはガラスクロスを用い、粘着材としては熱硬化型ゴムや熱硬化型シリコーン、アクリルまたは非加熱型ゴムを用いることができる。また、絶縁テープ２４の厚さは０．０２ｍｍ～０．３ｍｍとすることができる。
　本実施形態においては、このような薄い絶縁テープ２４を用いて絶縁することができることから、熱抵抗を低減してバイパスダイオード１４から放熱板１３への熱流束を維持しつつ、二重絶縁をすることができる。加えて、端子ボックス４の小型化が図れる。
　≪第７実施形態≫
　本発明の第７の実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｆについて、説明する。太陽電池モジュール１Fは、放熱板１３の材質において、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１と異なる。具体的には、第７実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｆでは、放熱板１３の材質が絶縁性を有する物質である。より具体的には、放熱板１３の材質が窒化アルミニウムである。放熱板１３の材質として用いられる絶縁性を有する物質としては、窒化アルミニウム以外には、炭化ケイ素などがある。
　このような形態においては、放熱板１３が絶縁性と高い熱伝導率をもつことから、バイパスダイオード１４を冷却しつつ、二重絶縁を好適に実現することができる。
　なお、本発明を適用できる太陽電池モジュールとしては、上述の第１実施形態から第６実施形態で説明したスーパーストレート構造のものに限られるものではなく、ガラスパッケージ構造、サブストレート構造などの種々の構造のものに適用可能である。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：太陽電池モジュール
２：太陽電池パネル
２ａ：受光面
２ｂ：非受光面
３：保持部材
３ａ：嵌合部
３ｂ：内周面
３ｃ：底面
３ｄ：固定部
４：端子ボックス
５：透光性基板
６：充填材
７：インナーリード
８：太陽電池素子
９：裏面保護部材
９ａ：孔
１０：出力リード
１１：筐体
１１ａ：第１貫通孔
１１ｂ：係止突起
１１ｃ：第２貫通孔
１２：蓋体
１３：放熱板
１３ａ：第１主面
１３ｂ：第２主面
１３ｃ：第１放熱板
１３ｄ：第２放熱板
１４：バイパスダイオード
１４ａ：接続端子
１４ｂ：取付面
１５：出力ケーブル
１６：ターミナル
１７：樹脂層
１８：ネジ
１９：ポッティング剤
２０：接着材
２１：絶縁層
２２：長繊維
２３：母材
２４：絶縁テープ

Claims (15)

  1. 　内部に光電変換部を有する太陽電池パネルと、
    該太陽電池パネルの外周部に配置され、前記太陽電池パネルを保持する保持部材と、
    前記太陽電池パネルから離間して前記保持部材に配置されている放熱板と、
    前記太陽電池パネルから離間するように前記放熱板に取り付けられているとともに前記光電変換部と電気的に接続されているバイパスダイオードとを備え、
    前記バイパスダイオードの前記放熱板への取付面は、前記保持部材と対向するように配置されている、太陽電池モジュール。
  2. 　前記保持部材は、前記太陽電池パネルが嵌合する嵌合部と、該嵌合部と接続されるとともに前記バイパスダイオードが固定される固定部とを有しており、
    該固定部は、前記太陽電池パネルの端部よりも内方に位置するとともに前記バイパスダイオードが対向するように配置される内周面を有している、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 　前記バイパスダイオードを収納する筐体をさらに備え、
    前記放熱板は、前記バイパスダイオードが配置されている第１主面と、前記保持部材に固定されている第２主面とを有しており、該第２主面が前記筐体から露出している、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　前記放熱板は、前記第２主面の全面が前記保持部材の前記内周面と接触している、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　前記放熱板の熱伝導率は、前記筐体の熱伝導率よりも大きい、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  6. 　前記放熱板と前記保持部材との間に配置される樹脂層をさらに備え、
    該樹脂層は、樹脂材料と、金属粒子およびセラミックス粒子の少なくともいずれか一方とを含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  7. 　前記放熱板の厚みは、前記筐体の厚みよりも大きい、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  8. 　前記バイパスダイオードから前記保持部材までの距離Ｄ１は、前記バイパスダイオードから前記太陽電池パネルまでの距離Ｄ２よりも小さい、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  9. 　前記放熱板と前記保持部材との間に配置される絶縁層をさらに備えている、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  10. 　前記放熱板のうち前記筐体の外側に位置する部分と前記絶縁層とを覆うように配置された樹脂層をさらに備えている、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  11. 　前記筐体は、前記保持部材の前記内周面に対向する開口部を有する第１貫通孔を有しており、前記絶縁層は、前記筐体の前記第１貫通孔内で前記放熱板と接触している、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  12. 　前記放熱板は、樹脂材料と、窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよびアルミナの少なくともいずれか一方を含む熱導電性フィラーと、を含有している、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  13. 　前記熱導電性フィラーは、前記放熱板の前記第１主面と前記第２主面とを接続する繊維である、請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
  14. 　前記バイパスダイオードと前記放熱板との間に配置される絶縁テープをさらに備える、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  15. 　内部に光電変換部を有する太陽電池パネルと、
    該太陽電池パネルの外周部に配置され、前記太陽電池パネルを保持する保持部材と、
    前記太陽電池パネルと熱的に接続されておらず、前記保持部材と熱的に接続されている放熱板と、
    前記光電変換部に電気的に接続されるバイパスダイオードとを備え、
    該バイパスダイオードは、前記放熱板に取り付けられて前記保持部材と対向するように配置されている取付面を有している、太陽電池モジュール。
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