(54)【考案の名称】バイパスダイオード

(73)【実用新案権者】パワード株式会社

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
この考案は、太陽電池モジュール、特に太陽電池モジュールの電池セルと並置して埋め込み可能とするに好適なバイパスダイオードに関する。

【従来の技術】

【0002】
一般に、太陽電池モジュールは、図8に示すように直列に接続された多数個の太陽電池セル13が表面に敷設されている。また、太陽電池モジュール11における本体の裏面側には、太陽電池モジュールにおける接続ボックス12が配設されている。この接続ボックス12は、内部にバイパス用整流素子としてのバイパスダイオードを収容しており、これらのバイパスダイオードを電池セル13の複数個のセル群の並列出力電圧と逆方向となるように接続し、逆バイアスされたセル群の電流をバイパスするようにしている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
また、太陽電池モジュールにおいて、各電池セルが大出力電流を流し得るようになり、バイパスダイオードも大電流が流されると、大電流が流れることになり、バイパスダイオードに高熱が発生するので、この高熱を放熱させるために、発生した高熱を放熱させるバイパスダイオードとして、チップのアノード電極、カソード電極を放熱板を介して端子ボックス内で端子に接続し、放熱板を介して放熱するようにしたバイパスダイオードが開示されている(例えば特許文献2参照)。
【0004】
また、バイパスダイオードが収容されている接続ボックスは、太陽電池セルの下面に設置されているが、ダイオードに高温環境下で大電流ON−OFFの繰り返し発生する状況下では、かなりの温度差となり、ダイオードの電極板は、温度差により膨張・収縮し、又ねじれ現象などにより、アノード電極、カソード電極と電極板の接合部が剥離し、電気的に切断されてしまうことが生じ、この剥離・切断を防止するために図9に示すように電極板23、24の一方に切り欠き凹部25を設けることが開示され、実施されている(例えば特許文献3参照)。
【0005】

【効果】

【0014】
この考案によれば、半導体チップとして、樹脂被覆したショットキーダイオードを使用しているので樹脂被覆により外部からの衝撃による破損を防止することができ、また、第1の電極板を、第2の電極板より厚さを大としているので、高電流及び高温による放熱を容易に行うことが出来、高温化による破壊を防止し、いつも安定に動作させることができる。
【0015】
また、ショットキーダイオードの一方の電極に接続される第2の電極板が第1の板部にコの字状の切り欠き部と、第1の板部と第3の板部との間にこれら板部の面に対し傾斜させた第2の板部に、切り欠き凹部を設けているので、第1の板部の切り欠き部、第2の板部の傾斜、および切り欠き凹部により、高温化などによる温度変化に対し剥離・断線などを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】この考案の一実施形態に係るバイパスダイオードの外観斜視図である。
【図2】同実施形態バイパスダイオードの概略側面図である。
【図3】同実施形態バイパスダイオードの第1の電極板の側面図である。
【図4】同実施形態バイパスダイオードの第2の電極板の平面図である。
【図5】同実施形態バイパスダイオードの第2の電極板の側面図である。
【図6】同実施形態バイパスダイオードの半導体チップの模式縦断面図である。
【図7】この考案の他の実施形態に係るバイパスダイオードを示す概略外観斜視図である。
【図8】従来の太陽電池モジュールにおけるバイパスダイオードの使用態様を示す図である。
【図9】太陽電池モジュールに使用される従来のバイパスダイオードの一例を示す図である。

【0017】
以下、実施の形態により、この考案をさらに詳細に説明する。
図1は、この考案の一実施形態に係る太陽電池モジュール用のバイパスダイオードを示す外観斜視図、図2はこの実施形態バイパスダイオードの概略側面図である。この実施形態バイパスダイオード1は、半導体チップ(ダイオードチップ)2と、この半導体チップ2の下側のN層の電極が接続される第1の電極板3と、同半導体チップ2の上側の電極が接続される第2の電極板4とから構成されている。
【0018】
第1の電極板3は、長方形状をした銅材であり、一端上面に半導体チップ2を装着する点で従来のこの種バイパスダイオードのものと変わらないが、厚さを図3に示すように1.2mmとし、後述の第2の電極板よりも厚くしている点で本願考案の一つの特徴である。
【0019】
第2の電極板4は、図4の平面図、図5の側面図にも示すように、平面視して全長35.15mm、幅6mm、厚さ0.2mmの略長手状であり、同じく銅材の板体である。具体的には、平面視略コの字状でその3辺の短い1辺の先端より連接片4dを経て電極接続片4eに一体接続する第1の板部4aと、この第1の板部4aより所定角αで斜めに折り曲げられ、かつ側辺より切り欠き凹部5を設けた第2の板部4bと、この第2の板部4bより水平方向に折り曲げられ、前記第2の電極板3の底面と同面となるよう配置される第3の板部4cとを備えている。
【0020】
第2の電極板4の電極接続片4eは、2.3mm×2.3mmの方形であり、これより上方に向けた1mm×1mmの連接片4dを介して第1の板部4aに接続されている。この第1の板部4aは、コの字部分の幅を2mmとしている。第1の板部4aから第2の板部4bへの連接は、角度を垂直あるいは水平とせず、所定の傾斜角αとするのが望ましく、ここではα=120度としている。又、第1の電極板3,第2の電極板4の底面より、第2の電極板4の第1の板部4aの上面までの高さは2.45mmとしており、この点超薄型のバイパスダイオードであり、電池セルと並置する埋め込みをする場合に好適である。
【0021】
半導体チップ2は、バイパスダイオードとしては、これまではPN型ガラスパッシベーションタイプのものを使用していたが、この実施形態バイパスダイオードでは、図6の模式縦断面図に示すようにショットキータイプのダイオードチップ6を使用している。このダイオードチップ6は、n層6aと、n層6a下面のカソード電極6bと、n層6cと、p層6dと、アノード電極(ショットキー電極)6eと、アノード周囲のチップ上面に形成される保護膜6fとから構成されるものである。
【0022】
このダイオードチップ6は、第1の電極板3上にダイオードチップ6のカソード電極6bを接続すると共に、ダイオードチップ6の上面のアノード電極6eに第2の電極板4の第1の板部4aに連接片4dを経て連接される電極接続片4eが接続されている。
また、ダイオードチップ6は、周囲をエポキシ樹脂7で保護被覆し、外部からの物理的な衝撃に対しダイオードチップ6が破損されないように保護している。
以上のように、この実施形態バイパスダイオードは、第1の電極板3の板厚を第2の電極板4よりも大きくしているのでダイオードチップ6に流れる大電流による熱発生を第1の電極板3を通して放熱することができる。
【0023】
また、第2の電極板4の第1の板部4aのコの字状切り欠き、第2の板部4bの第1の板部4aに対する傾斜、及び側辺よりの切り欠き凹部5,さらに第1の板部4aに対する第3の板部4cの段差を設けることで、前後左右、上下に立体的にストレスレリーフを入れることにより、ダイオードチップ6への大電流高温による電極板の伸縮の影響を応力緩和することができ、ダイオードチップ6への電極板4の接続剥離・断線等の発生を回避できる。
【0024】
さらに、半導体チップ2として、ショットキーダイオードを使用することで、損失の少ないダイオードチップの通電により、大電流に対し、通常のベアチップダイオードを使用する場合に比し、発熱を少なくできる。
【0025】
これらの高温、高電流に対する耐力があるとの利点により、しかも端子ボックスに収納するタイプのバイパスダイオードでなく、高さ(厚さ)を非常に低くした小型部品として太陽電池モジュールの埋め込みタイプのバイパスダイオードに適用でき、従来の端子ボックス収納タイプのものに比し、低廉な価格で提供することが出来る。
【0026】
他の実施形態バイパスダイオードとして、図7に示すように上記実施形態バイパスダイオードのものに加えて、第1の電極板3と第2の電極板4のそれぞれ半導体チップ2が接続される端部と異なる端部の半田付け部に錫などによるメッキコーテング層8,9を施してもよい。またメッキコーテング層8,9に代えて錫板などの高導電部材を溶接により取付るようにしてもよい。このメッキコーテング層8,9より直接あるいはリード線で他の電池セル、バイパスダイオード、その他に容易に接続することができる。
【0027】
1 バイパスダイオード
2 半導体チップ
3 第1の電極板
4 第2の電極板
4a 第1の板部
4b 第2の板部
4c 第3の板部
4d、 連接片
4e 電極接続片
5 切り欠き凹部
6 ショトキーダイオード
6a カソード電極
6e アノード電極
7 エポキシ樹脂
8,9 メッキコーテング層


(57)【要約】

【課題】太陽電池モジュールの電池セルと並置して埋め込み可能で、高温下などによる電極線の剥離・切断等の発生しにくい、かつ安価なバイパスダイオードを提供する。【解決手段】半導体チップ2として樹脂被覆したショットキーダイオードを使用し、その下面電極を、第2の電極板4より厚みが大なる第1の電極板3に接続し、他方の上面電極を接続する第2の電極板4を、略コの字状に切り欠いた第1の板部4aと、この第1の板部4aより所定角で斜めに折り曲げかつ側辺より切り欠き凹部5を設けた第2の板部4bと、この第2の板部4bに前記第1の板部4aと同一平面となる角度をもって連接された第3の板部4cと、コの字状端に連接片4dを介して連接される電極連接片で構成する。


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