專利名稱：帶電力變換器的太陽能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將來自太陽能電池的輸出變換成電力的電力變換器設(shè)置在由太陽能電池及覆蓋材料構(gòu)成的有撓性的太陽能電池模塊上而一體化了的帶電力變換器的太陽能電池模塊。
背景技術(shù)：
迄今已知許多種有撓性的太陽能電池模塊。日本專利申請?zhí)亻_平8-114013號公報、特開2001-332752號公報公開了該具有代表性的太陽能電池模塊，它是利用互連器和激光刻片技術(shù)將在撓性基板上細(xì)小分割的太陽能電池串聯(lián)連接起來形成的。有撓性的太陽能電池模塊有以下優(yōu)點。
i)出廠時，能卷成滾筒狀搬運，所以在空間上緊湊，而且將光入射側(cè)卷在內(nèi)側(cè)，搬運過程中不會由于接觸事故等而使受光面?zhèn)仁艿綋p傷。因此，容易確保可靠性，容易搬運。
ii)卷成滾筒狀直接放在臺架上，通過將其展開，能容易地敷設(shè)大面積的太陽能電池，所以施工性好。
iii)施工前如果將受光面卷在滾筒的內(nèi)側(cè)，能遮擋光線入射到太陽能電池元件本身上，所以在施工結(jié)束之前，能使太陽能電池呈非發(fā)電狀態(tài)，所以作業(yè)安全性高。
另一方面，近年來，正在期望把一種安裝了被稱為MIC(ModuleIntegrated Converter)的用來變換太陽能電池所發(fā)生的電力的小型電力變換器(以下稱“電力變換器”)的帶電力變換器的太陽能電池模塊，作為中小規(guī)模的太陽能發(fā)電系統(tǒng)、或作為非常用電源。
帶電力變換器的太陽能電池模塊有以下優(yōu)點。
i)太陽能電池的串聯(lián)連接工序需要將布線從太陽能電池表面引回到背面，一個接一個地進行電氣連接。連接次數(shù)需要重復(fù)太陽能電池的串聯(lián)個數(shù)，這樣復(fù)雜的連接工序使得成本增加。另一方面，如果采用MIC，能采用進步顯著的IC化技術(shù)，具有批量生產(chǎn)效果，具有大幅度降低成本的可能性。
ii)將電力變換器安裝在內(nèi)部，制造成太陽能電池后，除了能隨意地變更任意的電壓輸出以外，還能取出交流輸出，能直接使用為一般家庭用制造的各種交流負(fù)載。
作為這樣的帶電力變換器的太陽能電池模塊的一例，特開平6-22472號公報、特開2002-111038號公報公開了具有代表性的實施方式。
本發(fā)明人研究了具有上述優(yōu)點的撓性的帶電力變換器的太陽能電池模塊的實現(xiàn)。可是，確認(rèn)了將現(xiàn)有的帶電力變換器的太陽能電池模塊技術(shù)簡單地延伸，難以形成帶電力變換器的撓性太陽能電池模塊。
具體地說，有以下問題。
如果考慮將特開2002-111038號公報中記載的背面加強板換成撓性片的太陽能電池模塊，則在太陽能電池模塊內(nèi)部，多個太陽能電池利用連接構(gòu)件進行串聯(lián)連接，串聯(lián)后的輸出端連接在電力變換器上，在這里太陽能電池發(fā)生的直流電被變換成交流電輸出?？墒牵绻@樣構(gòu)成，則首先，需要將多個太陽能電池之間依次串聯(lián)連接，有必要將布線從太陽能電池表面引回到背面，一個一個地進行電氣連接，連接次數(shù)需要重復(fù)太陽能電池的串聯(lián)個數(shù)，由于導(dǎo)入這樣復(fù)雜的連接工序，所以帶電力變換器的意義降低，難以降低太陽能電池模塊本身的成本。
特開平6-22472號公報中記載了不將太陽能電池串聯(lián)連接，而是全部并聯(lián)連接，用電力變換器進行升壓的結(jié)構(gòu)。可是，該結(jié)構(gòu)在小規(guī)模的系統(tǒng)中有效，但由于太陽能電池模塊的大面積化而產(chǎn)生另外的問題。即，由太陽能電池的大面積化引起的輸出電流增大，同時流過布線的電流量也增大，由此消費的布線損耗不能忽視。解決該問題的最終方法，如SINGLE CELL CONVERTER SYSTEM(SCCS)(Markus Wuest & Peter Toggweiler，1994，IEEE)中所述，考慮將一個電力變換器連接在一個太陽能電池上，取出輸出的方法?？墒?，將一個電力變換器設(shè)置在一個太陽能電池上，會大幅度地?fù)p失撓性。這是因為構(gòu)成電力變換器的IC部件難以具有撓性，而且，即使使用撓性的太陽能電池，但由于太陽能電池本身本質(zhì)上是用硅等硬質(zhì)材料形成的，所以即使薄膜化后具有撓性，但撓性也是有限度的，卷成滾筒時，太陽能電池抗彎曲應(yīng)力的程度縮小，有必要卷成滾筒狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種具有高撓性的成本低的帶電力變換器的太陽能電池模塊。
本發(fā)明人認(rèn)真地研究了上述課題，結(jié)果得到了以下的結(jié)構(gòu)是最佳結(jié)構(gòu)的結(jié)論。
即，本發(fā)明是i)一種帶電力變換器的太陽能電池模塊，由多個太陽能電池及覆蓋材料構(gòu)成，在該覆蓋材料的表面上有多個電力變換器，其特征在于上述太陽能電池之間利用互連器設(shè)置間隙，形成由電氣連接的兩個或更多個太陽能電池構(gòu)成的多個太陽能電池組，在上述間隙的延長線以外配置上述電力變換器，各電力變換器與一個太陽能電池組的輸出端連接，各電力變換器的輸出端全部并聯(lián)連接。
另外，在本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊中，ii)優(yōu)選地，“上述多個電力變換器是使從上述太陽能電池輸出的直流電壓升壓的直流-直流變換器”。
iii)優(yōu)選地，“把上述多個電力變換器的輸出端電氣連接的布線材料被埋入太陽能電池模塊的覆蓋材料中”。
iv)優(yōu)選地，“上述多個電力變換器被配置在太陽能電池模塊的覆蓋材料的光入射面?zhèn)鹊谋砻嫔稀薄?br> v)優(yōu)選地，“上述多個電力變換器被配置在上述太陽能電池的光入射面以外的覆蓋材料的表面上，而且，位于連接電力變換器的輸入端和太陽能電池組的輸出端的多條布線長度的總和為最短的位置上”。
vi)優(yōu)選地，“上述太陽能電池具有撓性”。
vii)優(yōu)選地，“上述太陽能電池的一個電極全部連接起來，構(gòu)成上述電力變換器的一條電源線”。
viii)優(yōu)選地，“上述太陽能電池是包含非晶態(tài)微晶硅型三層結(jié)構(gòu)的層疊型太陽能電池”。
如果采用上述的手段i，則由于由兩個以上的太陽能電池構(gòu)成的每個太陽能電池組中配置一個電力變換器，所以在同一輸出的太陽能電池模塊中，太陽能電池之間的間隙部增大。另外，這時由于在彎曲應(yīng)力集中的太陽能電池之間的間隙的延長線上不設(shè)置電力變換器，而將電力變換器配置在延長線以外，所以上述間隙部能具有非常高的撓性。其結(jié)果，能用上述間隙部吸收將帶電力變換器的太陽能電池模塊作成圓形時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。另外，由于還能減少每一個模塊的電力變換器的個數(shù)，所以不施加彎曲應(yīng)力的電力變換器在帶電力變換器的太陽能電池模塊中的占有率減少。因此，將帶電力變換器的太陽能電池模塊作成圓形時，電力變換器更不容易受彎曲應(yīng)力作用，能提高帶電力變換器的太陽能電池模塊的撓性。
如果采用上述的手段ii，則由于不需要為了進行系統(tǒng)頻率變換所必要的大容量的大型電容器，而是采用不需要同步運轉(zhuǎn)電路等復(fù)雜的控制系統(tǒng)的直流-直流變換器，所以更能使電力變換器小型化，其結(jié)果，電力變換器在帶電力變換器的太陽能電池模塊中的占有率減少，能提高帶電力變換器的太陽能電池模塊的撓性。
如果采用上述的手段iii，則由于連接電力變換器輸出端之間的布線不伸出電力變換器以外，所以將帶電力變換器的太陽能電池模塊作成圓形時，不用纏繞上述布線，能容易地弄圓。另外，由于只將電力變換器固定在太陽能電池模塊上，電力變換器輸出端之間的布線連接作業(yè)也就結(jié)束了，所以還有能減少作業(yè)工序的制造上的優(yōu)點。
如果采用上述的手段iv，則由于能平坦地構(gòu)成帶電力變換器的太陽能電池模塊的背面，所以能用粘接材料等容易地固定在設(shè)置面上。另外，將帶電力變換器的太陽能電池模塊卷成滾筒狀時，最好將太陽能電池的受光面作為內(nèi)側(cè)面卷成滾筒狀，但在采用本方法的情況下，電力變換器進入卷成了滾筒狀的帶電力變換器的太陽能電池模塊的內(nèi)側(cè)。因此，搬運時能有效地保護電力變換器免受接觸等外力的作用。
如果采用上述的手段v，則即使太陽能電池模塊大面積化，也能使從太陽能電池至電力變換器的布線中產(chǎn)生的電力耗損達到最低限度，能實現(xiàn)撓性和電力耗損低兩者兼得的帶電力變換器的太陽能電池模塊。
如果采用上述的手段vi，則如果太陽能電池本身也有撓性，就更能提高帶電力變換器的太陽能電池模塊的撓性。
如果采用上述的手段vii，則為了連接電力變換器的輸出端，另外只設(shè)置一條布線即可。其結(jié)果，能降低帶電力變換器的太陽能電池模塊內(nèi)的布線造成的剛性，更能提高帶電力變換器的太陽能電池模塊的撓性。另外，由于能減少布線構(gòu)件，所以能降低成本。
如果采用上述的手段viii，則能通過氣相生長形成太陽能電池，所以能容易地大面積化。


圖1是表示本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的電力變換器的配置位置的圖。
圖3是本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊的布線圖。
圖4是本發(fā)明的實施例1中記載的ETFE表面上有直流-直流變換器的太陽能電池模塊的示意圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施例1中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器的配置位置的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施例1中記載的太陽能電池模塊的圖5中的6-6斷面的層疊前的層疊結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是本發(fā)明的實施例1中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊的布線圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施例1中記載的帶直流-直流變換器的太陽能電池模塊中，設(shè)置電力變換器及接線盒之前的太陽能電池模塊的圖。
圖9A、9B和9C是表示本發(fā)明的實施例1中記載的并聯(lián)連接的非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池的圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施例1中記載的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器部的設(shè)置部分的放大圖。
圖11是本發(fā)明的實施例1中記載的直流-直流變換器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖12是本發(fā)明的實施例1中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的接線盒的設(shè)置部分的放大圖。
圖13是本發(fā)明的實施例2中記載的ETFE表面上有直流-直流變換器的太陽能電池模塊的示意圖。
圖14是表示本發(fā)明的實施例2中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器的配置位置的圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施例2中記載的太陽能電池模塊的圖14中的15-15斷面的層疊前的覆蓋結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是本發(fā)明的實施例2中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊的布線圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施例2中記載的帶電力變換器的太陽能電池模塊中，設(shè)置直流-直流變換器及接線盒之前的太陽能電池模塊的圖。
圖18A、18B和18C是表示本發(fā)明的實施例2中記載的并聯(lián)連接的非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池的圖。
圖19是本發(fā)明的實施例2中記載的直流-直流變換器的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下用

本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊的實施方式。另外，本發(fā)明不限于該實施方式。
圖1是表示本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。101表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，102表示太陽能電池，103表示電力變換器，104表示并列連接線，105表示太陽能電池模塊輸出線，106表示接線盒。
圖2是表示電力變換器的配置位置的圖。201是帶電力變換器的太陽能電池模塊，202是太陽能電池，203是電力變換器，204是并列連接線，205是太陽能電池之間的間隙的延長線，206是端子構(gòu)件。
圖3是本發(fā)明的太陽能電池模塊的布線圖。301是帶電力變換器的太陽能電池模塊，302是太陽能電池，303是電力變換器，304是接線盒，305是并列連接線，306是太陽能電池輸出線，307是太陽能電池模塊輸出線，308是太陽能電池組。
本實施方式的太陽能電池模塊由多個太陽能電池及覆蓋材料構(gòu)成，該覆蓋材料的表面上有多個電力變換器。該太陽能電池之間利用互連器設(shè)置間隙，形成由電氣連接的兩個以上的太陽能電池構(gòu)成的多個太陽能電池組，將該電力變換器配置在上述間隙的延長線以外，各電力變換器與一個太陽能電池組的輸出端連接，各電力變換器的輸出端全部并聯(lián)連接。上述電力變換器通過將并聯(lián)連接的太陽能電池組的輸出升壓，降低布線耗損。而且，各電力變換器的輸出端之間利用并列連接線連接，上述并列連接線從設(shè)置在端部的接線盒利用太陽能電池輸出線取出。
本實施方式避開在外力作用下容易變形的太陽能電池之間的間隙的延長線，配置電力變換器。因此太陽能電池模塊即使受外力作用，也不容易產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，所以電力變換器和太陽能電池模塊的表面之間不容易發(fā)生剝離，能大幅度降低損害水密性及絕緣性的可能性。
以下，詳細(xì)地說明各部分。
關(guān)于本發(fā)明的太陽能電池，不特別限定其種類。例如，能舉出非晶態(tài)微晶硅層疊型太陽能電池、晶體硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、銅銦硒化物太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池等?？墒潜∧は盗械奶柲茈姵刈詈糜袚闲浴Ｌ貏e是在有撓性的導(dǎo)電性基板上形成了作為光變換構(gòu)件的半導(dǎo)體活性層等的太陽能電池也容易大面積化，太陽能電池對彎曲應(yīng)力的可靠性也高，所以是優(yōu)選的，包括非晶態(tài)微晶硅型三層結(jié)構(gòu)的層疊型太陽能電池特別優(yōu)選。
它是一種將連接在一個電力變換器的輸入端上的多個太陽能電池電氣連接起來的結(jié)構(gòu)。各太陽能電池的電氣連接，可以根據(jù)需要，以不提高成本的程度進行2～4級的串聯(lián)，但由于成本的原因，最好是完全沒有串聯(lián)的并聯(lián)連接。
采用覆蓋材料的目的在于保護太陽能電池免受外部污染、以及防止來自外部的傷害等，提高太陽能電池的耐氣候性。因此，要求覆蓋材料具有透明性、耐氣候性及耐污染性。作為能滿足這樣的要求的適用的材料，能舉出氟樹脂、丙烯樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、硅樹脂、玻璃等。作為用這些材料進行覆蓋的方法，能舉出薄膜化后進行層疊的方法、通過涂敷進行設(shè)置的方法、以及配置黏合劑進行粘接的方法。隨著用途的不同，可以只設(shè)置在太陽能電池表面上，也可以設(shè)置在表面及背面兩側(cè)上。
端子構(gòu)件是與太陽能電池的集電電極進行電氣連接，形成正或負(fù)的取出電極的構(gòu)件。非受光面?zhèn)鹊亩俗訕?gòu)件通過激光焊接、導(dǎo)電性黏合劑、釬焊等，成為導(dǎo)電性低電阻，而且機械性上牢固地安裝在導(dǎo)電性基板或太陽能電池的背面電極上。受光面?zhèn)鹊亩俗訕?gòu)件通過導(dǎo)電性黏合劑等，采用熱壓接等方法安裝在集電電極上。另外，在本說明書中，根據(jù)太陽能電池安裝端子構(gòu)件的位置，將端子構(gòu)件區(qū)分為“受光面端子構(gòu)件”、“非受光面端子構(gòu)件”。
該端子構(gòu)件所要求的電氣性能、材料等與上述集電電極大致相同，但其形狀最好能保證太陽能電池的平坦性，而且呈電阻低的箔狀物。另外，這樣進行與電力變換器的連接利用引出線，采用激光焊接、導(dǎo)電性黏合劑、釬焊等方法，安裝受光面端子構(gòu)件或非受光面端子構(gòu)件，使電力變換器的輸入端子和端子構(gòu)件延伸出來，將它連接在電力變換器的輸入端子上。
為了構(gòu)成本實施方式的太陽能電池模塊，把全部連接在各太陽能電池組上的電力變換器輸出并聯(lián)連接的并列連接線是必要的。進行這些連接用的構(gòu)件是并列連接線。在本實施方式的太陽能電池中雖然使用了兩條，但在導(dǎo)電性基板作為電源線之一的公用線進行連接的情況下，本構(gòu)件也可以為一條。具體地說，本構(gòu)件雖然可以使用通用的絕緣電線、絕緣電纜等，但更優(yōu)選地，將并列連接線埋入太陽能電池模塊的覆蓋材料中，沒有絕緣覆蓋的裸導(dǎo)線等能維持太陽能電池模塊的平坦性，能使覆蓋材料薄。作為裸導(dǎo)線，最好是銅箔、銅線、銅股線、銅帶等。
電力變換器的種類中，有將直流輸出變換成不同的電壓輸出的直流-直流變換器、以及將直流變換成交流的轉(zhuǎn)換器，但在本發(fā)明中，最好是直流-直流變換器。這是因為為了獲得系統(tǒng)中連接的交流，需要大容量的電容器，所以不適合小型。雖然也可以由進行升壓的升壓電路、以及控制電力變換的啟動/停止、太陽能電池的工作點的最佳化、運轉(zhuǎn)模式等的控制電路、通信電路、輸入輸出端子等構(gòu)成，將其輸出連接到直接負(fù)載上，但最好將多臺直流-直流變換器的輸出向一個倒相器輸入，由負(fù)載使用變換了的交流電力，或進行系統(tǒng)聯(lián)結(jié)。
作為升壓電路，不管絕緣、非絕緣，都能使用眾所周知的公用的各種電路結(jié)構(gòu)?？刂齐娐穫溆欣鏑PU、PWM波形控制電路、最佳功率點跟蹤控制電路、控制電源生成電路、頻率和電壓基準(zhǔn)發(fā)生器、以及開關(guān)控制電路等。另外，控制電路也可以通過通信線等從外部操作，將控制電路的一部分功能配置在直流-直流變換裝置以外，也能一并控制多個電力變換裝置。
可是，本實施方式的電力變換器是直流-直流變換裝置，為了盡可能地簡化結(jié)構(gòu)，謀求降低成本和提高可靠性，作為控制電路，最好至少有控制電源生成電路、規(guī)定開關(guān)頻率的開關(guān)基準(zhǔn)波形生成電路、以及能用固定占空比(duty)驅(qū)動開關(guān)元件的開關(guān)元件驅(qū)動電路。
另外，作為主電路，最好有利用上述開關(guān)元件驅(qū)動電路進行通/斷的開關(guān)元件、以及以規(guī)定的匝數(shù)比作成的開關(guān)變壓器。
在用上述固定占空比驅(qū)動開關(guān)元件的多個直流-直流變換裝置并聯(lián)連接的系統(tǒng)中，通過改變后級倒相器的輸入電壓，能改變直流-直流變換裝置的輸入電壓，由此能變動太陽能電池單元的工作點。
另外，對直流-直流變換裝置進行一芯片IC化，在太陽能電池模塊的制造工序中通過對表面布線構(gòu)件及導(dǎo)電性基板進行電氣連接，能簡化將直流-直流變換裝置連接在太陽能電池上的一系列作業(yè)。
另外，為了有效地輸入來自太陽能電池組的輸出，直流-直流變換裝置最好設(shè)置在連接構(gòu)成太陽能電池組的各太陽能電池的輸出端和電力變換器的輸入端的多條布線長度的總和為最小的位置，以使布線損失小。
另外，直流-直流變換裝置的外殼材料根據(jù)其使用條件，要求具有耐熱性、耐濕性、耐水性、電氣絕緣性、耐寒性、耐油性、耐氣候性、耐沖擊性、防水性等性能。另外，為了牢固地固定在太陽能電池的覆蓋材料上，最好是與黏合劑的粘接性好的材料。
如果考慮到上述的要素，作為外殼材料，在塑料中例如有聚碳酸酯、聚酰胺、聚縮醛、變性PPO(PPE)、聚酯、聚芳酯、不飽和聚酯、苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯、尼龍等的樹脂、工程塑料等。另外，還能使用ABS樹脂、聚丙烯、聚氯乙烯等熱塑性塑料。
另外，為了提高耐紫外線性能，作為顏料，最好將使用碳黑的、或吸收紫外線的樹脂涂料涂敷在表面上。

本發(fā)明的太陽能電池輸出線是將太陽能電池和電力變換器連接起來的布線材料，不具有覆蓋材料的裸導(dǎo)線最好。這是因為被埋入覆蓋材料中，能使覆蓋材料薄。由于用裸導(dǎo)線，所以能在任意的場所進行電氣連接，電機連接作業(yè)性好。另外，不限定單芯還是多芯。另外，在與太陽能電池層疊成一體的情況下，由于使用具有柔軟性的薄銅箔，所以能降低層疊不良。
本發(fā)明的太陽能電池模塊輸出線是將電力從接線盒取出到太陽能電池模塊外部用的布線材料。在該布線中，如果考慮防止電蝕等腐蝕，最好是覆蓋了絕緣材料的覆蓋導(dǎo)線。由于使用覆蓋導(dǎo)線，所以覆蓋材料及固定構(gòu)件中能使用導(dǎo)電性的材料等多種多樣的材料。另外，也不限定單芯還是多芯材料。也可以用單芯材料構(gòu)成，以使延伸到太陽能電池模塊外部的電力輸出線為一條。
另外，連接構(gòu)件最好設(shè)置在電纜上。對太陽能電池模塊進行設(shè)置施工，在預(yù)先知道進行電氣連接所需要的電力輸出線的長度的情況下，如果設(shè)置連接構(gòu)件，則電氣連接作業(yè)也能有效化。
本發(fā)明中的接線盒是為了將太陽能電池中發(fā)生的電力取出到外部，將太陽能電池模塊輸出線和并列連接線電氣連接起來，使該電氣連接部具有耐氣候性用的箱體。例如，包圍著電氣連接部設(shè)置框體，使填充劑流入其中，取得絕緣。由于該填充材料與太陽能電池模塊的覆蓋材料有粘接力，所以能發(fā)揮使接線盒固定用的黏合劑的作用。另外，在填充劑有耐氣候性的情況下，也不需要設(shè)置蓋，能降低該部分成本。
以下用實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定這些實施例。
(實施例1)本實施例是有包括利用由乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)構(gòu)成的覆蓋材料覆蓋的多個非晶態(tài)微晶硅型三層結(jié)構(gòu)的層疊型太陽能電池、將直流-直流變換器設(shè)置在ETFE表面上的太陽能電池模塊的例子。
圖4表示在本實施例的ETFE表面上有直流-直流變換器的太陽能電池模塊的示意圖。401表示帶直流-直流變換器的太陽能電池模塊，402表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，403表示直流-直流電力變換器，404表示并列連接線，405表示太陽能電池模塊輸出線，406表示接線盒。
由于非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池有撓性，所以能將太陽能電池模塊總體作成有撓性的太陽能電池模塊。
每兩個直流-直流變換器403與并聯(lián)連接的太陽能電池組的輸出端連接，各直流-直流變換器輸出端連接在并列連接線404上，它進入接線盒406，從接線盒取出太陽能電池模塊的輸出線405。
圖5是表示本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器的配置位置的圖。501表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，502表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，503表示直流-直流電力變換器，504表示并列連接線，505表示太陽能電池之間的間隙的延長線。由于延長線以外，例如即使在外力加在帶電力變換器的太陽能電池模塊上的情況下，也不容易變形，所以能容易地保證直流-直流變換器和太陽能電池模塊表面之間的水密性及絕緣性。
圖6是表示本實施例的太陽能電池模塊的圖5中的X-X’斷面的層疊前的層疊結(jié)構(gòu)的圖。601表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，602表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，603表示并列連接線，604表示ETFE，605表示EVA，606表示PET。
并列連接線603由銅箔構(gòu)成，由于與太陽能電池602一起用作為覆蓋材料的EVA封裝，所以能具有絕緣性和耐氣侯性。另外，由于直流-直流變換器之間的連接布線不伸出太陽能電池模塊以外，所以不會發(fā)生鉤掛現(xiàn)象，容易卷成滾筒狀，施工時等情況下能大幅度降低斷線的可能性。
圖7是本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊的布線圖。701表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，702表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，703表示電力變換器，704表示接線盒，705表示并列連接線，706表示太陽能電池輸出線，707表示太陽能電池模塊輸出線。
圖8是表示本實施例的帶直流-直流變換器的太陽能電池模塊中，設(shè)置電力變換器及接線盒之前的太陽能電池模塊的圖。801表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，802表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，803表示太陽能電池輸出線，804表示并列連接線，805表示并列連接線的分支線，806表示覆蓋材料，807表示受光面?zhèn)雀采w材料604及605的開口部。覆蓋材料的一部分被取出到覆蓋材料表面上，由于表面是ETFE，將布線材料從覆蓋材料引出后即使直接進行層疊，也不會與布線材料粘接，所以能提高電氣連接的作業(yè)性。
圖9A至9C是表示本實施例的并聯(lián)連接的非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池的圖。圖9A是俯視圖。圖9B是從側(cè)面看到的太陽能電池的正極輸出線配置部剖面圖，圖9C是從側(cè)面看到的太陽能電池的負(fù)極輸出線配置部剖面圖，左側(cè)是表面(受光面)。901表示太陽能電池，902表示太陽能電池正極端子構(gòu)件，903表示太陽能電池負(fù)極端子構(gòu)件，904表示互連器，905表示焊錫部，906表示太陽能電池正極輸出線，907表示太陽能電池負(fù)極輸出線，908表示PET絕緣帶。
太陽能電池的正極端子構(gòu)件902及負(fù)極端子構(gòu)件903配置在短邊側(cè)兩端，所以成為用由銅箔制的太陽能電池正極輸出線906及太陽能電池負(fù)極輸出線907取出的結(jié)構(gòu)。絕緣帶908配置在太陽能電池正極輸出線906和太陽能電池背面之間，成為防止短路的結(jié)構(gòu)。太陽能電池之間利用互連器904進行并聯(lián)連接。太陽能電池的端子構(gòu)件902及903和銅箔制的太陽能電池輸出線906及907通過焊接進行連接。
圖10是表示本實施例的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器部的設(shè)置部分被放大了的圖。1001表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1002表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1003表示并列連接線，1004表示直流-直流電力變換器的框體，1005表示直流-直流電力變換器的填充材料，1006表示覆蓋材料，1007表示太陽能電池正極端子構(gòu)件，1008表示互連器。
在太陽能電池的光入射有效區(qū)以外、太陽能電池之間的間隙的延長線以外，與并聯(lián)連接的兩個太陽能電池的間隙相鄰地配置直流-直流變換器。這是因為考慮到該位置的太陽能電池和電力變換器之間的布線損耗在間隙的延長線上逐漸減少。
在本實施例中，對形成了直流-直流變換電路的印刷基板進行了來自太陽能電池的輸出線及來自并列連接線的分支線的電氣連接后，設(shè)置框體，使硅填充材料流入其中，使其硬化。由于該硅填充材料有耐氣候性，所以成為沒有蓋的結(jié)構(gòu)。
圖11是本實施例的優(yōu)選的直流-直流變換器的電路結(jié)構(gòu)圖。1101是直流-直流變換電路，1102是變壓器，1103是整流電路，1104是開關(guān)元件，1105是脈沖發(fā)生和柵驅(qū)動電路，1106是控制電源部，1107是非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池。
圖12是本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的接線盒的設(shè)置部分被放大了的圖。1201表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1202表示太陽能電池，1203表示并列連接線，1204表示太陽能電池模塊輸出線，1205表示接線盒的框體，1206表示接線盒的填充材料，1207表示覆蓋材料。接線盒設(shè)置在帶電力變換器的太陽能電池模塊的受光面?zhèn)榷瞬?，?cè)面上有插入太陽能電池模塊輸出線的插入口。將框體1205配置在ETFE表面的規(guī)定位置上，將太陽能電池模塊輸出線1204和并列連接線1203電氣連接后，成為使硅填充材料1206流入的結(jié)構(gòu)。該硅填充材料有耐氣侯性，所以不設(shè)置蓋。
因此，能提供撓性大成本低的帶電力變換器的太陽能電池模塊。
(實施例2)本實施例是設(shè)置了包括利用由ETFE、EVA及PET構(gòu)成的覆蓋材料覆蓋的多個非晶態(tài)微晶硅型三層結(jié)構(gòu)的層疊型太陽能電池、以及將直流-直流變換器設(shè)置在ETFE表面上的太陽能電池模塊的例子。本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊成為直流-直流變換器的接地線與太陽能電池的負(fù)極共用的結(jié)構(gòu)。
圖13表示在本實施例的ETFE表面上有直流-直流變換器的太陽能電池模塊的示意圖。1301表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1302表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1303表示直流-直流變換器，1304表示并列連接線，1305表示太陽能電池模塊輸出線，1306表示接線盒，1307表示接地線。
圖14是表示本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊中配置的直流-直流變換器的配置位置的圖。1401表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1402表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1403表示直流-直流變換器，1404表示并列連接線，1405表示太陽能電池之間的間隙的延長線。由于延長線以外，例如即使在外力加在帶電力變換器的太陽能電池模塊上的情況下，也不容易變形，所以能容易地保證直流-直流變換器和太陽能電池模塊表面之間的水密性及絕緣性。
圖15是表示本實施例的太陽能電池模塊的圖14中的Y-Y’斷面的層疊前的覆蓋結(jié)構(gòu)的圖。1501表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1502表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1503表示并列連接線，1504表示ETFE，1505表示EVA，1506表示PET。
圖16表示本實施例的帶電力變換器的太陽能電池模塊的布線圖。1601表示帶電力變換器的太陽能電池模塊，1602表示非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1603表示直流-直流變換器，1604表示接線盒，1605表示并列連接線，1606表示太陽能電池輸出線，1607表示太陽能電池模塊輸出線，1608表示接地線。
并聯(lián)連接的太陽能電池的輸出線1606與直流-直流變換器1603連接，在直流-直流變換器中被升壓了的輸出利用并列連接線1605和接地線1608，被導(dǎo)入接線盒1604中，由太陽能電池模塊輸出線1607取出到外部。
圖17是表示本實施例的帶直流-直流變換器的太陽能電池模塊中，設(shè)置電力變換器及接線盒之前的太陽能電池模塊的圖。1701是帶電力變換器的太陽能電池模塊，1702是非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池，1703是太陽能電池輸出線，1704是并列連接線，1705是并列連接線的分支線，1706是覆蓋材料，1707是受光面?zhèn)雀采w材料1504及1505的開口部，1708是接地線。
圖18A至18C是表示本實施例的并聯(lián)連接的非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池的圖。圖18A是俯視圖。圖18B是從側(cè)面看到的太陽能電池的正極輸出線配置部剖面圖，圖18C是從側(cè)面看到的太陽能電池的負(fù)極輸出線配置部剖面圖，左側(cè)是表面(受光面)。1801表示太陽能電池，1802表示太陽能電池正極端子構(gòu)件，1803表示太陽能電池負(fù)極端子構(gòu)件，1804表示互連器，1805表示焊錫部，1806表示太陽能電池正極輸出線，1807表示太陽能電池負(fù)極輸出線，1808表示絕緣帶。將每兩個并聯(lián)連接的太陽能電池的輸出端連接在直流-直流變換器上，將太陽能電池的負(fù)極作為直流-直流變換器的接地線用，所以只有帶電力變換器的太陽能電池模塊內(nèi)的太陽能電池的負(fù)極全部用互連器進行電氣連接。
圖19是表示本實施例中優(yōu)選的直流-直流變換器的電路結(jié)構(gòu)圖。1901是直流-直流變換電路，1902是變壓器，1903是整流電路，1904是開關(guān)元件，1905是脈沖發(fā)生和柵驅(qū)動電路，1906是控制電源部，1907是非晶態(tài)微晶層疊型太陽能電池。由于將直流-直流變換器的接地線與太陽能電池的負(fù)極共用，所以經(jīng)過了整流電路的接地線與太陽能電池的負(fù)極輸出線連接。
如果采用本實施例，則用互連器連接所有的太陽能電池的負(fù)極，由互連器-太陽能電池的負(fù)極-互連器...這樣的路線，形成電力變換器的一個電極的輸出電氣布線線路。因此，并聯(lián)連接電力變換器之間、取出輸出的并列連接線一條即可，能比實施例1減少并列連接線的布線材料。總之，由于并列連接線為一條，所以帶電力變換器的太陽能電池模塊的剛性降低，撓性提高。另外，由于一條并列連接線即可，所以與直流-直流變換器的并列連接線連接的電極也能減少，所以能小型化。與此相伴隨，在帶電力變換器的太陽能電池模塊中占有的直流-直流變換器的設(shè)置面積也能減少，更能提高撓性。
如上所述，如果采用本發(fā)明的帶電力變換器的太陽能電池模塊，則由于不將電力變換器設(shè)置在彎曲應(yīng)力集中的太陽能電池之間的延長線上，而是配置在延長線以外，所以能用上述間隙部吸收卷帶電力變換器的太陽能電池模塊時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。另外，由于還能減少每一個模塊的電力變換器的個數(shù)，所以不施加彎曲應(yīng)力的電力變換器在帶電力變換器的太陽能電池模塊中的占有率減少。因此，卷太陽能電池模塊時電力變換器更不容易受彎曲應(yīng)力的作用，能提高帶電力變換器的太陽能電池模塊的撓性。
權(quán)利要求
1.一種帶電力變換器的太陽能電池模塊，由多個太陽能電池及覆蓋材料構(gòu)成，在該覆蓋材料的表面上有多個電力變換器，其特征在于上述太陽能電池之間利用互連器設(shè)置間隙，形成由電氣連接的兩個或更多個太陽能電池構(gòu)成的多個太陽能電池組，在上述間隙的延長線以外配置上述電力變換器，各電力變換器與一個太陽能電池組的輸出端連接，各電力變換器的輸出端全部并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述多個電力變換器是使從上述太陽能電池輸出的直流電壓升壓的直流-直流變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于把上述多個電力變換器的輸出端電氣連接的布線材料埋入到太陽能電池模塊的覆蓋材料中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述多個電力變換器被配置在太陽能電池模塊的覆蓋材料的光入射面?zhèn)鹊谋砻嫔稀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述多個電力變換器被配置在上述太陽能電池的光入射面以外的覆蓋材料的表面上，而且，位于連接電力變換器的輸入端和太陽能電池組的輸出端的多條布線長度的總和為最短的位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述太陽能電池具有撓性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述太陽能電池的一個電極全部連接起來，構(gòu)成上述電力變換器的一條電源線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電力變換器的太陽能電池模塊，其特征在于上述太陽能電池是包含非晶態(tài)微晶硅型三層結(jié)構(gòu)的層疊型太陽能電池。
全文摘要
提供一種帶電力變換器的太陽能電池模塊，由多個太陽能電池及覆蓋材料構(gòu)成，在該覆蓋材料的表面上有多個電力變換器，其特征在于太陽能電池(102)之間利用互連器設(shè)置間隙，形成由電氣連接的兩個以上太陽能電池構(gòu)成的多個太陽能電池組，在上述間隙的延長線以外配置電力變換器(103)，各電力變換器與一個太陽能電池組的輸出端連接，各電力變換器的輸出端全部并聯(lián)連接。
文檔編號H01L31/042GK1551377SQ20041003295
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者松下正明, 片岡一郎, 牧田英久, 向井隆昭, 糸山誠紀(jì), 久, 昭, 紀(jì), 郎 申請人:佳能株式會社