JP2005209960A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールを野外に設置した場合、降雨時に太陽電池モジュールの受光面に雨水が溜まり、その後雨水が蒸発した後に塵やほこり、煤煙などの汚れが太陽電池モジュールの受光面部に付着してしまい、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題があった。
【解決手段】 角部を有する太陽電池パネルの各端部に枠体を装着してなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルの角部にこの太陽電池パネルを貫通する穴部を設けた、この穴部から雨水が排水できるようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は太陽電池モジュールに関し、特に降雨時にその受光面に吹き付けた雨水を排水できる太陽電池モジュールの構造に関するものである。

太陽電池素子は、たとえば単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製するが、そのため、太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また、野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などに対し保護する必要がある。

さらに太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるように、これら複数の太陽電池素子を電気的に接続し、太陽電池モジュールと成している。

この太陽電池モジュールは通常、透光性基板と裏面シートとの間に充填材で挟持された複数の太陽電池素子を、ラミネーターと呼ばれる装置で一体化し、これにより、太陽電池パネルを作製し、そして、この太陽電池パネルの外周の各辺をモジュール枠体に嵌めこんだ構造である。

このモジュール枠体は、太陽電池モジュールとして必要な機械的強度の確保に必要な他、太陽電池モジュールを野外に設置する場合の架台と太陽電池モジュールとを固定することに用いている。

このように太陽電池モジュールは太陽電池パネルをモジュール枠体の溝部に嵌め込んだ構造であるため、太陽電池パネルの受光面部とモジュール枠体との間には段差ができる。太陽電池モジュールを野外に設置した場合、この段差部のために降雨時に太陽電池モジュールの受光面に雨水が溜まり、その後雨水が蒸発した後に塵やほこり、煤煙などの汚れが太陽電池モジュールの受光面部に付着してしまい、太陽電池モジュール内の太陽電池素子に到達する光の量が減少し、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題があった。

上記の問題に関して、その対策としてモジュール枠体の一部に雨水を排水するための切欠部を設けることが考案されている。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
特開平９−２２８５９５号公報

しかしながら、上述のようなモジュール枠体の一部に雨水を排水するための切欠部を設けるという技術によれば、そのモジュール枠体の切欠部のために太陽電池モジュールの機械的強度が低下してしまい、太陽電池モジュールを野外に設置したときに積雪や強風などに対して十分な耐候性能が得られないという課題があった。

本発明の目的は、十分な強度、耐候性能を保持しかつ、降雨時にその受光面に吹き付けた雨水を排水できる太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、角部を有する太陽電池パネルの各端部に枠体を装着してなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルの角部にこの太陽電池パネルを貫通する穴部を設けたことを特徴とする。

また、本発明の他の太陽電池モジュールは、前記穴部を前記太陽電池モジュールの全ての角部または一部の角部に設けたことを特徴とする。

さらに、本発明の他の太陽電池モジュールは、前記穴部の形状は三角形状であることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールによれば、角部を有する太陽電池パネルの各端部に枠体を装着してなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルの角部にこの太陽電池パネルを貫通する穴部を設けたことにより、この太陽電池モジュールを野外に設置した場合、降雨時にこの穴部から雨水が太陽電池モジュールの下部に排水され、太陽電池パネルの受光面部とモジュール枠体との間にできる段差のために雨水が太陽電池モジュールの受光面に溜まることがない。

よって、雨水の溜まりによる塵やほこり、煤煙などの汚れが太陽電池モジュールの受光面部に付着することなく、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題も無くなる。

また、上記穴部を太陽電池モジュールの全ての角部に設けることにより、この太陽電池モジュールを一般住宅の切妻型や寄せ棟型などの屋根のような傾斜のある場所に設置する場合に、その方向を考える必要が無くなり、汎用性が広がりかつ降水量の多い場合にも対応できる。

また、上記穴部を太陽電池モジュールの一部の角部に設けることにより、この太陽電池モジュールを建物に設置する場合に、穴部が少ないことから太陽電池モジュール設置後の建物の外観を良好なものにすることができる。

さらに、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記穴部の形状は三角形状であることようにしたことで、加工が簡単で高品質のものを低いコストで加工できる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図を用いて説明する。

図１は本発明に係る太陽電池パネルの構造を示すものである。

同図において、１は透光性基板、２は受光面側充填材、３は太陽電池素子、４は裏面側充填材、５は裏面シート、６は接続タブである。

透光性基板１としては、ガラス材やポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材からなる基板が用いられる。

ガラス板については、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられる。一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。

他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用される。

受光面側封止材２および裏面側封止材４は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、このエチレン−酢酸ビニル共重合体をＥＶＡと略記する）から成り、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。

これらは受光面側封止材２および裏面側封止材４は、ラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことで、融着して他の部材と一体化する。

ＥＶＡについては、酸化チタンや顔料等を含有させ、白色等に着色させてもよい。しかし、本発明に係る受光面側封止材２においては、着色化させることで、太陽電池素子３に入射する光量が減少し、発電効率が低下する傾向にあることで、その点で、透明化するのが望ましい。

また、裏面側封止材４に用いるＥＶＡは透明化もしくは着色化のいずれでもよい。着色化させる場合、太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて、酸化チタンや顔料等を含有させ、白色等に着色させる。

太陽電池素子３については、上述のように厚み０．３〜０．４ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなる。

このようなシリコン基板の内部にはＰＮ接合が形成されると共に、その受光面と裏面には電極が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設ける。

かかる太陽電池素子３の大きさは、多結晶シリコン太陽電池であれば、１辺の寸法が約１００〜１５０ｍｍ程度であるものが多い。

接続タブ６は、太陽電池素子３同士を電気的に接続するもので、通常、厚さ０．１ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断し、太陽電池素子３の電極上にハンダ付けして用いる。

裏面シート５については、水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。

さらに図２は本発明に係る太陽電池パネルの形状の一例を示す図である。

図２において、符号１、３、６は図１と同様にそれぞれ透光性基板、太陽電池素子、接続タブを示す。

本発明に係る太陽電池モジュールの形状の例として略矩形若しくは略正方形である場合は、その太陽電池パネルの形状を図２に示すような略矩形状若しくは略正方形状の角部分を三角形状に切り取った形状にする。

このような形状の太陽電池パネルは、略矩形状若しくは略正方形状の太陽電池パネルの角部分を切り取ることやラミネート前の透光性基板１や受光面側充填材２、裏面側充填材４、裏面シート５をこのような形状に予めしておくことで作製される。

太陽電池パネルを作製するに当っては、上記のような透光性部１材上に受光面側充填材２を置く。そして、この受光面側充填材２上に接続６を接続した太陽電池素子３を置き、さらにその上に裏面側充填材４、裏面シート５を順次積層する。

このような積層状態にして、ラミネーターにセットし、減圧下で押圧ながら１００〜２００℃で、たとえば１５分〜１時間加熱し、これらをラミネートし一体化する。

つぎに上記構成の太陽電池パネルを用いた本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、そのモジュール枠体を説明する。

図３は本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、その角部分の斜視図であり、太陽電池パネルとモジュール枠体の状態を示す。

同図において、１０はモジュール枠体、１１は他辺に付けられるモジュール枠体、１２は太陽電池パネル、１３はビス穴、１４は枠貫通孔、１５はビス(又はネジ)である。

モジュール枠体１０および他辺に付けられるモジュール枠体１１は、太陽電池モジュールに必要な強度などを考慮してアルミニウムやＳＵＳなどの金属材や、合成樹脂材などにより成す。例えばアルミニウム金属材の押し出し成形で造る。そして枠貫通孔１４は機械加工で作製する。さらにモジュール枠体１０および他辺に付けられるモジュール枠体１１の表面に対し、耐候性能向上のためアルマイト処理やクリヤ塗装などが施すのが望ましい。

また太陽電池パネル１２は、上記のように略矩形状若しくは略正方形状の角部分を三角形状に切り取ったものであって、モジュール枠体１０およびモジュール枠体１１に設けられたコの字状の嵌合部に嵌めこまれる。

モジュール枠体１０およびモジュール枠体１１については、太陽電池パネル１２を所定の位置に嵌めこんだ後その端部において互いに当接させ、この部分をビス１５により固定させる。このビス止めは、モジュール枠体１１に設けた枠貫通孔１４と、モジュール枠体１０に設けたビス穴１３を合わせ、そしてビス１５で止めている。

図４は本発明に係る略矩形若しくは略正方形の太陽電池モジュールの受光面側の外観を示す図である。

図４において、２０は太陽電池パネル、２１はモジュール枠体、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは太陽電池パネルの角部分に設けられた三角形状の穴部、２３は太陽電池パネル内の太陽電池素子を示す。

本発明に係る略矩形若しくは略正方形の太陽電池モジュールは、太陽電池パネル２０が略矩形状若しくは略正方形状の角部分を三角形状に切り取った形状をしているため、太陽電池モジュールの角部分には太陽電池パネル２０の最上面と最底面を貫通する三角形状の穴部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが形成される。

このため、この太陽電池モジュールを野外に設置した場合、降雨時にこの三角形状の穴部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄから雨水が太陽電池モジュールの下部に排水され、太陽電池パネル２０の受光面部とモジュール枠体２１との間にできる段差のために雨水が太陽電池モジュールの受光面に溜まることがない。よって雨水の溜まりによる塵やほこり、煤煙などの汚れが太陽電池モジュールの受光面部に付着することなく、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題も無くなる。

さらに、本発明に係る太陽電池モジュールの三角形状の穴部は図４に示すように太陽電池モジュールの各角部の４カ所に設けた場合、このような太陽電池モジュールを一般住宅の切妻型や寄せ棟型などの屋根のような傾斜のある場所に設置する場合に、その方向を考える必要が無くなり、汎用性が広がりかつ降水量の多い雨にも対応できる。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明に係る矩形若しくは正方形の太陽電池モジュールの三角形状の穴部の配置位置の例を示すものである。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、２５はモジュール枠体、２６は太陽電池パネル、２７は太陽電池パネルの角部分に設けられた三角形状の穴部を示す。

図５（ａ）のように三角形状の穴部２７を太陽電池パネルの一辺の両端に二つ設けたものでは、この三角形状の穴部２７のある側を屋根の傾斜の下側にすることにより、降水量の多い雨にも対応でき、また穴部が少ないことから、太陽電池モジュール設置後の建物の外観を良好なものにすることができる。

図５（ｂ）のように三角形状の穴部２７を太陽電池パネルの対角線の両端に二つ設けたものでは、傾斜のある屋根などの場所に設置する場合に、その方向を考える必要が無くなり、汎用性が広がり、また穴部が少ないことから、太陽電池モジュール設置後の建物の外観を良好なものにすることができる。

また、図５（ｃ）のように三角形状の穴部２７を太陽電池パネルの角部分の一カ所に設けることにより、この太陽電池モジュールを建物に設置する場合に、穴部が少ないことから太陽電池モジュール設置後の建物の外観を良好なものにすることができる。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）のような太陽電池モジュールは、その略矩形状若しくは略正方形状の太陽電池パネルの角部分を切り取ることや太陽電池パネル作製時においてラミネート前の透光性基板や受光面側充填材、裏面側充填材、裏面シートをこのような形状に予めしておくことで作製可能である。

また、三角形状の穴部２７の大きさは太陽電池モジュールの大きさやパネル部における太陽電池素子のない部分の大きさ、一枚の太陽電池モジュールに設けられる三角形状の穴部２７の個数などを考慮して最適に決定すればよい。

例えば、一般住宅の屋根用に設置されるような大きさ１３００×１０００（ｍｍ）、出力１６０Ｗ程度の太陽電池モジュールにおいて、その太陽電池パネルの角部分４つにこの三角形状の穴部を設ける場合は、直角部を挟む２辺の長さが各５０ｍｍ程度、斜辺の長さが７１ｍｍ程度のものである。

さらに、図６は本発明に係る台形の太陽電池モジュールを示しさらに、図７は本発明に係る三角形の太陽電池モジュールを示す。

図６、図７において３０はモジュール枠体、３１は太陽電池パネル、３２は三角形状の穴部を示す。

図６に示した台形の太陽電池モジュールでは、台形の太陽電池パネルの対角線の両端２カ所に三角形状の穴部を設けたものである。

図６のこの三角形状の穴部の個数は必要に応じ１個や３個又は４個に変更することが可能である。

図７に示した三角形の太陽電池モジュールでは、三角形の太陽電池パネルの１辺の両端２カ所に三角形状の穴部を設けたものである。

図７のこの三角形状の穴部の個数は必要に応じ１個や３個に変更することが可能である。

図６、図７のような太陽電池モジュールは、その台形状や三角形状の太陽電池パネルの角部分を切り取ることや太陽電池パネル作製時においてラミネート前の透光性基板や受光面側充填材、裏面側充填材、裏面シートをこのような形状に予めしておくことで作製可能である。

このような台形状又は三角形状にモジュール枠体を配置した太陽電池モジュールで、この太陽電池パネル部の角部分に太陽電池パネルの最上面と最底面を貫通する三角形状の穴部を設けた場合においても、この様な太陽電池モジュールを野外に設置した場合、降雨時にこの穴部から雨水が太陽電池モジュールの下部に排水され、太陽電池パネルの受光面部とモジュール枠体との間にできる段差のために雨水が太陽電池モジュールの受光面に溜まることがない。よって雨水の溜まりによる塵やほこり、煤煙などの汚れが太陽電池モジュールの受光面部に付着することなく、太陽電池モジュールの出力が低下するという問題も無くなる。

さらに穴部の形状については、上記に述べた実施例では、三角形状について述べたが、三角形状以外の形状でもよい。

また、図８は太陽電池パネルの角部に設けられる穴部の形状を四角形にしたものの太陽電池モジュールを示したものであり、さらに、図９は同じく円形にしたものの太陽電池モジュールを示したものである。

図８、図９において、４０は太陽電池パネル、４１はモジュール枠体、４２は排水用の穴部、４３は太陽電池素子を示す。

このような、穴部４２を四角形や円形にしたものでも、上述の効果を奏することは言うまでもない。

図８、図９のような太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの角部分を四角形や円形に切り取ることや太陽電池パネル作製時においてラミネート前の透光性基板や受光面側充填材、裏面側充填材、裏面シートの角部をこのような形状に予めしておくことで作製可能である。

このように本発明に係る穴部の形状は任意のものが作製可能であるが、三角形状のものがその作製時に工数が係らず最適である。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等は、なんら差し支えない。

例えば、太陽電池パネルについては上記述べた実施例の形状以外に、角部を有する太陽電池パネルなら本発明が適用できる。

また、太陽電池素子については、単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、これに代えて薄膜系太陽電池などでもよい。

本発明に係る太陽電池パネルの構造を示す図である。 本発明に係る太陽電池パネルの形状の一例を示す図である。 本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、その角部分の斜視図である。 本発明に係る略矩形若しくは略正方形の太陽電池モジュールの受光面側の外観を示す図である。 本発明に係る略矩形状若しくは略正方形状の太陽電池モジュールの三角形状の穴部の配置位置の例を示すものである。 本発明に係る台形の太陽電池モジュールを示す。 本発明に係る三角形の太陽電池モジュールを示す。 本発明に係る太陽電池パネルの角部に設けられる穴部の形状を四角形にしたものの太陽電池モジュールの例を示す。 本発明に係る太陽電池パネルの角部に設けられる穴部の形状を円形にしたものの太陽電池モジュールの例を示す。

符号の説明

１；透光性基板
２；受光面側充填材
３、２３、４３；太陽電池素子
４；裏面側充填材
５；裏面シート
６；接続タブ
１０、１１、２１、２５、３０、４１；モジュール枠体
１２、２０、２６、３１、４０；太陽電池パネル
１３；ビス穴
１４；枠貫通孔
１５；ビス
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２７、３２、４２；穴部

Claims (3)

1. 角部を有する太陽電池パネルの各端部に枠体を装着してなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルの角部にこの太陽電池パネルを貫通する穴部を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記穴部を前記太陽電池モジュールの全ての角部または一部の角部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記穴部の形状は三角形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。

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