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<<   作成日時 : 2009/06/14 21:08   >>

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 太陽電池は英語では”solar cell”ということは以前にも書きましたが、そのとき”photovoltaic cell”という言い方もあるということを書き忘れました。日本語に訳せば光電変換セルということになりますが、略してPVセルと呼ばれることもあります。いずれにしてもセルは電池という意味で使われます。

 ただ今回取り上げるモジュールに対してセルと言うときは少し意味が違います。この場合、セルは太陽電池素子のことを意味します。太陽電池として動作する最小単位のことです。このセルを複数接続して1つのケースに入れたものがモジュールです。

 ただ時計や電卓、最近は携帯電話にも使われていますが、このような小型機器に取り付けた太陽電池はセルなのかモジュールなのか少し微妙です。また1チップを単独でパッケージに入れたものも同様です。まあこれらはセルと呼んで良いように思います。
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 一方電力用の場合は住宅の屋根の上には畳1枚くらいの大きさのものが並べられています。これは多数のセルでできているわけですが、多数のセルを並べて一まとまりとして取り扱えるものをまず作り、それをさらに並べたものです。このような一まとまりにしたものがモジュールです。ところが同じようなものを指す用語としてパネルとかアレイとかストリングなどといういろいろな語があってとまどうことがあります。

 ここではこれらの区別をまとめておきたいと思いますが、本来きっちりと定められたものではないので、異論はあるかもしれません。

 これらを示すわかりやすい特許図面があるので、それを見ながら進めます。図Aは住宅用太陽光発電システムを示す図です(特開平11-274544号(特許3451335号)より)。ここで太陽電池モジュールは21です。このモジュールを複数並べたものを太陽電池アレイ20と呼びます。22はこの特許では架台となっています。この複数のモジュールを並べて支えるものを架台といったり、周囲を囲うフレームといったり、これもいろいろです。

 図Bは1つの太陽電池モジュールの構造を示しています。27が個々の太陽電池セルでこれをたくさん並べて結線し、密封してあります。通常は1つのモジュールからは一対の出力コード28a、28bが出ています。

 このモジュールの構造が図Cです。複数のセルを直列に数珠繋ぎのようにし、これを透明な樹脂層2と5で挟み、太陽光に向ける表面はガラス1を被せ、裏面は樹脂板6で覆います。この樹脂板の裏に端子ボックス8を取り付け、端のセルからの配線を出力リード7a、7bに接続します。
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 さて、以上のモジュールは単結晶(または多結晶)シリコンの太陽電池が想定されています。セルの接続部分の構造を別の特許の図面でもう少し詳細に示したのが図Dです(特開平11-312820号(特許3754208号)より)。上の(A)が側面図、下の(B)が平面図です。

 p型結晶基板11表面にn型層12があり、その上に多数の平行なフィンガー電極13Aとそれに垂直なバスバー電極13Bが設けられています。基板裏面には裏面電極14があります。バスバー電極と隣の裏面電極を金属箔の接続タブ2でつなぎ、これを図Cのように多数連ねます。この連ねたものをストリングと呼ぶことがあります。

 パネルというのは大体モジュールと同じように使われると思いますが、アレイになったものをパネルと行っている場合もあり、あまりはっきりしません。

  特開平11-274544号の方に記されている数値例をみると、1つのモジュールでは26V、5Aの130Wを発電するようにするとありますから、1セル当たり0.6V程度とすれば45個くらいのセルを並べていることになります。さらにこのモジュールを8台直列にして電圧を200Vに上げ、それを3つ並列にしてアレイを形成しています。これで200V×15A=3kWの電力が晴天時に得られるシステムになります。住宅用ではこの3kWというのが、標準的なようです。

 薄膜太陽電池の場合はモジュールの構造が違います。薄膜型の場合は集積型として、もともと1基板内で単位セルを複数直列接続したものを作り込むことができます。フレキシブル基板で連続成膜ができれば成膜装置を巨大化しなくても、必要数のセルを集積することができます。そうなれば1モジュール1基板とすることも可能で、モジュール内の接続配線は不要になります。

 太陽電池モジュールについては大体以上ですが、上記のようにいろいろな名称が登場し、場合によっては同じ言葉で違うものを意味している場合がありますので注意が必要です。この点は特許分類にも言えますが、この点については後に触れることにします。

 また発電装置については太陽電池のデバイスとは離れたいろいろな技術が必要とされます。これについても後に立ち返ることにします。以上でシリコン系太陽電池についてはひとまず終わりにし、次回以降はその他の太陽電池について順に紹介していくことにします。
 



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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
太陽電池が普及してほしいですね
長田ドーム
2009/06/14 21:19

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