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JP2010283314A - Solar panel - Google Patents

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JP2010283314A
JP2010283314A JP2009151532A JP2009151532A JP2010283314A JP 2010283314 A JP2010283314 A JP 2010283314A JP 2009151532 A JP2009151532 A JP 2009151532A JP 2009151532 A JP2009151532 A JP 2009151532A JP 2010283314 A JP2010283314 A JP 2010283314A
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Japan
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solar cell
cell panel
urethane resin
resin
base material
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Withdrawn
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JP2009151532A
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Japanese (ja)
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Noritoshi Yamaguchi
文紀 山口
Hiroshi Shinomiya
浩 四之宮
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Net Corp
Original Assignee
Net Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】従来の太陽電池パネルの構造と異なり、軽量で生産コストが低廉で、しかも太陽電池パネルの大きさに対する設計自由度の高く耐風圧性能にも優れ、水に浮く太陽電池パネルを提供することである。
【解決手段】ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂から選ばれた1種または2種以上の組み合わせからなる芯材を金属薄板で挟み込んで積層一体化した板状の基材上に、単又は複数枚の太陽電池素子をウレタン樹脂によって封入し、ウレタン樹脂側を受光面とすることを基本とし、ウレタン樹脂としてヒマシ油系ポリオールを含むもの、ウレタン樹脂としてヘキサメチレンジイソシアネートを含むもの、水素添加によって二重結合を含まない構造としたヒマシ油系ポリオールを含むものとすること、太陽電池素子の配列範囲内に、受光面から基材までの複数の貫通孔を設けた構造とすることである。
【選択図】図1
Provided is a solar cell panel that floats in water, unlike a conventional solar cell panel structure, is light in weight, low in production cost, has a high degree of design freedom with respect to the size of the solar cell panel, and is excellent in wind pressure resistance. That is.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A plate-like base material in which a core material composed of one or two or more combinations selected from polyolefin resins, polyurethane resins, and polyethylene terephthalate resins is sandwiched between thin metal plates and integrated. Single or multiple solar cell elements are encapsulated with urethane resin, and the urethane resin side is used as the light receiving surface, and those containing castor oil-based polyol as urethane resin, those containing hexamethylene diisocyanate as urethane resin, hydrogen It is to include a castor oil-based polyol having a structure that does not include a double bond by addition, and to have a structure in which a plurality of through holes from the light receiving surface to the substrate are provided in the arrangement range of the solar cell elements.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、太陽電池パネルの製造技術の分野に属するものである。特に、従来の太陽電池パネルに対して、軽量かつ生産コストが低廉で設計自由度が高く、しかも高い信頼性を実現できる太陽電池素子の封入技術に関するものである。  The present invention belongs to the field of solar cell panel manufacturing technology. In particular, the present invention relates to a solar cell element encapsulation technique that is lighter in weight, lower in production cost, has a high degree of design freedom, and can achieve high reliability.

太陽電池パネルとは、複数のシリコン等半導体からなる太陽電池素子を、樹脂等によって封入したものである。図14には、従来の太陽電池パネルの最も一般的な構造を示している。配線材2によって複数の太陽電池素子4を接続したストリング6を、ガラス基板8上に、EVA樹脂(エチレンビニルアセテート)10によって封入し、PET樹脂(ポリエチレンテレフタレート)シート12によって裏面をシールした構造である。この構造において、太陽光は矢印A側から入射する。
A solar cell panel is a solar cell element made of a plurality of semiconductors such as silicon and sealed with a resin or the like. FIG. 14 shows the most general structure of a conventional solar cell panel. A string 6 in which a plurality of solar cell elements 4 are connected by a wiring member 2 is sealed on a glass substrate 8 with EVA resin (ethylene vinyl acetate) 10 and the back surface is sealed with a PET resin (polyethylene terephthalate) sheet 12. is there. In this structure, sunlight enters from the arrow A side.

このような従来構造の太陽電池パネルは、例えば、特開平5−121772号公報等に開示されている。しかし、この従来構造の太陽電池パネルは1980年代から業界で一般的な構造であり、その基本構造のみに関する特許文献は存在していないのが現状である。  Such a conventional solar cell panel is disclosed, for example, in JP-A-5-121772. However, this conventional solar cell panel has been a common structure in the industry since the 1980s, and there is no patent document relating to only its basic structure.

この構造を作製するには、ガラス基板8上に架橋前のEVAシートを載せ、その上にストリング6を載せ、さらにその上に架橋前のEVAシートを載せ、最後にPETシート12でカバーした積層物を作る。次に、この積層物を加熱しながら真空ラミネートによって一体化する。真空ラミネート中に加熱されて流動化したEVA樹脂10によって、ストリング6全体が一体封入される。このようにして一体封入された積層物を再度加熱し、架橋処理を施すことによって完成となる。  In order to produce this structure, an EVA sheet before cross-linking is placed on a glass substrate 8, a string 6 is placed thereon, an EVA sheet before cross-linking is further placed thereon, and finally a laminate is covered with a PET sheet 12. Make things. Next, this laminate is integrated by vacuum lamination while heating. The entire string 6 is integrally enclosed by the EVA resin 10 heated and fluidized in the vacuum lamination. The laminate thus integrally enclosed is heated again to complete the crosslinking treatment.

架橋処理によってEVA樹脂10が完全に硬化し、太陽電池パネルとしての信頼性が得られることになる。さらに、端面からの水分の浸入などを防止するため、端面にはブチルゴム等のシール材14を充填し、アルミニウムなどのフレーム16を額縁状に取り付け、従来構造の太陽電池パネル18が完成する。フレーム16は、端面からの水分浸入を防止するとともに、太陽電池パネル18の取付具として機能している。なお、フレーム16には、ネジ止めのための取付用孔20が開設されている。これは、ガラス基板8への開孔にはクラックの発生といった信頼性上のリスクが伴うので、通常はガラス基板8には孔を設けられないからである。また、EVA樹脂10とガラス基板8やPET樹脂シート12との界面からも水分が浸入しやすいので、シール材14の充填によって端面を保護するためにも、フレーム16は不可欠な部材となっている。  The EVA resin 10 is completely cured by the crosslinking treatment, and the reliability as the solar cell panel is obtained. Furthermore, in order to prevent moisture from entering from the end face, the end face is filled with a sealing material 14 such as butyl rubber, and a frame 16 such as aluminum is attached in a frame shape to complete a solar cell panel 18 having a conventional structure. The frame 16 prevents moisture from entering from the end face and functions as a fixture for the solar cell panel 18. The frame 16 has a mounting hole 20 for screwing. This is because a hole in the glass substrate 8 involves a risk of reliability such as generation of a crack, and therefore, the glass substrate 8 cannot normally be provided with a hole. Further, since moisture easily enters from the interface between the EVA resin 10 and the glass substrate 8 or the PET resin sheet 12, the frame 16 is an indispensable member in order to protect the end surface by filling with the sealing material 14. .

さらに別の従来構造について、図15に示す。図例の太陽電池パネル28は、ポリカーボネートなどの透明樹脂製の容器22内に、シリコーン樹脂24によって、ストリング6の全体をポッティングしたものである。この構造において、太陽光は矢印A側から入射する。シリコーン樹脂を使用する理由は、太陽光に対しての耐久性に優れるからである。また、透明樹脂製の容器22側から太陽光を入射させる使用形態は、シリコーン樹脂24が外気に暴露されると、その自己粘着性から埃や汚れの付着を招くこと、シリコーン樹脂は透水性があるため、浸入した水分によって太陽電池素子4が腐食されるからである。ここで、ストリング6は、図14と同様、配線材2によって複数の太陽電池素子4を接続した構造である。この太陽電池パネル28を取り付ける際にも、図14と同様に、透明樹脂製の容器22の端部に設けられた取付用孔26にネジ等を挿通して固定する方法が採られる。この構造は、図14の構造よりも以前から業界内で一般化しており、この構造のみを開示する特許文献を、本発明者は発見できなかった。  Another conventional structure is shown in FIG. The illustrated solar cell panel 28 is obtained by potting the entire string 6 with a silicone resin 24 in a transparent resin container 22 such as polycarbonate. In this structure, sunlight enters from the arrow A side. The reason for using a silicone resin is that it is excellent in durability against sunlight. In addition, in the usage mode in which sunlight is incident from the transparent resin container 22 side, when the silicone resin 24 is exposed to the outside air, dust and dirt are attached due to its self-adhesiveness, and the silicone resin is water permeable. This is because the solar cell element 4 is corroded by the infiltrated moisture. Here, the string 6 has a structure in which a plurality of solar cell elements 4 are connected by the wiring member 2 as in FIG. When attaching this solar cell panel 28, the method of inserting and fixing a screw etc. to the attachment hole 26 provided in the edge part of the container 22 made of transparent resin is taken similarly to FIG. This structure has been generalized in the industry before the structure of FIG. 14, and the inventor could not find a patent document that discloses only this structure.

以上のような従来構造の太陽電池パネルには次のような問題点があるものの、これといった代替構造がないため、長年にわたって業界内で定着している。  Although the conventional solar cell panel as described above has the following problems, since there is no such alternative structure, it has been established in the industry for many years.

先ず図14の構造については、真空ラミネートという手法を用いることによる生産性の問題と、ガラス基板を用いることによる重量の問題、さらにコストの問題等が主として指摘できる。
真空ラミネートという手法は、真空に減圧するチャンバー内にガラス基板/EVAシート/ストリング/EVAシート/PETシートの積層体をセットして加熱し、そのチャンバーを大気圧に開放するときの圧力を利用して一体封入するものである。したがって、必ずバッチ処理となることから、生産性のネックになってしまう。
First, with respect to the structure of FIG. 14, the problem of productivity by using a technique called vacuum lamination, the problem of weight by using a glass substrate, the problem of cost, etc. can be mainly pointed out.
The method of vacuum laminating uses the pressure when a laminated body of glass substrate / EVA sheet / string / EVA sheet / PET sheet is heated in a chamber that is depressurized to vacuum, and the chamber is opened to atmospheric pressure. In a single unit. Therefore, it becomes a bottleneck in productivity because it is always batch processing.

また、ガラス基板を使用するため、どうしても太陽電池パネルの重量が大きくなってしまう。重量を小さくするためにガラス基板を薄くすると、雹の落下などに対する耐衝撃性が低下するので好ましくない。しかし、戸建住宅の屋根などに設置する太陽電池パネルでは、このような重量が大きくなるということはさほど問題にならない。建材として建築物に組み込まれるからである。
一方、道路標識用の太陽電池など小型のものになると、太陽電池パネルの大きさの割にはガラス基板が相対的に厚くなり、重量の問題が無視できなくなる。ガラス基板の厚みは、雹の落下などに対する耐衝撃性によって決まるので、太陽電池パネルの大きさが小さくなっても、それに比例して薄くすることはできない。さらに、マンションのベランダなどに住民の好みによって少量の太陽電池パネルを設置する場合も、戸建住宅のように建材として設置することが出来ないので、その重量ゆえに取り扱いや落下に対する安全性が問題となる。
Moreover, since the glass substrate is used, the weight of the solar cell panel is inevitably increased. If the glass substrate is made thin in order to reduce the weight, the impact resistance against dropping of the heel or the like is lowered, which is not preferable. However, such a large weight is not a problem for solar panels installed on the roof of a detached house. This is because it is incorporated into a building as a building material.
On the other hand, when it becomes small things, such as a solar cell for road signs, a glass substrate will become relatively thick for the size of a solar cell panel, and the problem of weight cannot be ignored. Since the thickness of the glass substrate is determined by the impact resistance against dropping of the bag, etc., even if the size of the solar cell panel is reduced, it cannot be reduced proportionally. Furthermore, even if a small amount of solar panels are installed on the veranda of an apartment depending on the residents' preferences, it cannot be installed as a building material like a detached house. Become.

加えて、すでに述べたようにガラス基板とEVA樹脂、EVA樹脂とPETシートの界面からの水分の浸入を防ぐためにもフレームを設けなければならず、コストの面でもマイナスとなる。また、太陽電池パネルは板状なので、設置後の風圧荷重を考慮すると取付支柱などを太くしなければならず、この点もコスト上昇の要因となっている。  In addition, as already described, a frame must be provided in order to prevent moisture from entering from the interface between the glass substrate and EVA resin, and between the EVA resin and the PET sheet, which is negative in terms of cost. In addition, since the solar cell panel is plate-shaped, the installation struts and the like must be made thicker in consideration of the wind pressure load after installation, which also causes an increase in cost.

次に図15の構造については、透明樹脂製の容器を使用しなければならないことから、コストや設計自由度の点で問題となる。すなわち、透明樹脂製の容器は金型を使用する樹脂成形品であり、ストリングの大きさごとに、金型を製作しなければならない。図15の構造の太陽電池パネルは、現在主として道路標識用の電源として普及している。このような太陽電池パネルが使われる道路標識は、停止標識や山間部のカーブサイン、降雪地帯の路肩表示等などのLED式発光標識であり、その消費電力も大小さまざまである。消費電力の違いは太陽電池の面積(ストリングの大きさ)によって調整されるが、多様な消費電力のものに必要最低限の経済的な太陽電池の大きさで対応するには、それに対応するさまざまな大きさの透明樹脂製の容器を準備する必要がある。したがって、そのために多様な金型を製作する必要があり、生産コストの上昇を招いてしまう。  Next, the structure shown in FIG. 15 is problematic in terms of cost and design freedom because a transparent resin container must be used. That is, the transparent resin container is a resin molded product using a mold, and the mold must be manufactured for each string size. The solar cell panel having the structure shown in FIG. 15 is currently widely used as a power source for road signs. Such road signs using solar panels are LED light emitting signs such as stop signs, curve signs in mountainous areas, and display of shoulders in snowy areas, and their power consumption varies widely. The difference in power consumption is adjusted by the area of the solar cell (string size), but in order to cope with various types of power consumption with the minimum economical solar cell size, there are various corresponding It is necessary to prepare a transparent resin container of a large size. Therefore, it is necessary to manufacture various molds for that purpose, which leads to an increase in production cost.

さらに最近では、浄水場等への安全対策として、貯水槽の水面を保護する目的に、太陽電池を設置するという事例が増加しつつある。浄水場の貯水槽水面を太陽電池パネルで覆うことによって、危険物の投入といった妨害行為を防止しつつ、必要電力の一部を太陽電池で賄うという一石二鳥の効果を狙ったものである。しかし、太陽電池は重量物であることから、水面への浮遊設置は到底不可能であり、貯水槽水面を跨ぐフレームなどを設置し、その上に太陽電池を取り付けることが一般的である。したがって現状の設置構造では、工事費の増大を招いてしまう。太陽電池の水面への浮遊設置が可能であれば、このような余分なコストをかける必要はなくなるのである。  Furthermore, recently, as a safety measure for water purification plants and the like, cases of installing solar cells for the purpose of protecting the water surface of water storage tanks are increasing. By covering the water tank surface of the water purification plant with a solar cell panel, it aims at the effect of two birds with one stone to cover part of the required power with solar cells, while preventing disturbing acts such as throwing in dangerous goods. However, since the solar cell is heavy, it is impossible to float on the water surface, and it is common to install a frame over the water surface of the water storage tank and attach the solar cell on the frame. Therefore, the current installation structure causes an increase in construction costs. If the solar cell can be floated on the water surface, this extra cost is not necessary.

本発明は、このような従来構造の太陽電池パネルの諸問題を解決し、軽量で生産コストが低廉で、しかも太陽電池パネルの大きさに対する設計自由度が高く、耐風圧性能にも優れ、水面等への浮遊設置が可能な太陽電池パネルを提供するものである。  The present invention solves the problems of the solar cell panel having such a conventional structure, is light in weight and low in production cost, has a high degree of design freedom with respect to the size of the solar cell panel, has excellent wind pressure resistance, A solar cell panel that can be installed in a floating state is provided.

このような本発明は、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂から選ばれた1種または2種以上の組み合わせからなる芯材を金属薄板で挟み込んで積層一体化した板状の基材上に、単又は複数枚の太陽電池素子をウレタン樹脂によって封入し、ウレタン樹脂側を受光面とした太陽電池パネルとすることで、実現できる。  The present invention provides a plate-like base material in which a core material composed of one or two or more combinations selected from polyolefin resins, polyurethane resins, and polyethylene terephthalate resins is sandwiched between thin metal plates and integrated. It can be realized by encapsulating a single or a plurality of solar cell elements with urethane resin and forming a solar cell panel with the urethane resin side as a light receiving surface.

前記ウレタン樹脂が、ヒマシ油系ポリオールを含むものであると、耐水性に対して特に好ましい性能を得ることができる。  When the urethane resin contains a castor oil-based polyol, particularly preferable performance with respect to water resistance can be obtained.

前記ウレタン樹脂が、ヘキサメチレンジイソシアネートを含むものであると、耐光性に対して特に好ましい性能を得ることができる。  When the urethane resin contains hexamethylene diisocyanate, particularly preferable performance with respect to light resistance can be obtained.

前記ウレタン樹脂が、水素添加によって二重結合を含まない構造としたヒマシ油系ポリオールを含むものであると、耐水性と耐光性を両立できるものとして、好ましい性能を得ることができる。特に、ヘキサメチレンジイソシアネートとの組み合わせは、ポリオールとイソシアネートの両方が二重結合を含まないものになるので、極めて高い水準で耐水性と耐光性を両立させることができる。  When the urethane resin contains a castor oil-based polyol having a structure that does not contain a double bond by hydrogenation, preferable performance can be obtained as it can achieve both water resistance and light resistance. In particular, the combination with hexamethylene diisocyanate is such that both the polyol and the isocyanate do not contain a double bond, so that both water resistance and light resistance can be achieved at an extremely high level.

少なくとも太陽電池素子の配列範囲内に、受光面から基材までの複数の貫通孔を設けた構造とすると、太陽電池パネルに風が当たったときにその風が太陽電池パネルを通り抜けるので、太陽電池パネルの支持材への荷重負荷を軽くすることができる。  If the solar cell panel has a structure in which a plurality of through holes from the light receiving surface to the base material are provided at least within the arrangement range of the solar cell elements, the wind passes through the solar cell panel when the wind hits the solar cell panel. The load applied to the panel support material can be reduced.

ここで、ポリウレタン系樹脂とは、透明や不透明、着色や非着色を問わず、通常の2液硬化型ウレタン樹脂と発泡ウレタン樹脂を含むものの呼称として、またウレタン樹脂とは通常の2液硬化型ウレタン樹脂のうち、発泡ウレタン樹脂や不透明なものを除くものの呼称として用いている。  Here, the polyurethane-based resin is a name of an ordinary two-component curable urethane resin and a foamed urethane resin regardless of whether it is transparent or opaque, colored or non-colored, and the urethane resin is an ordinary two-component curable type. Among the urethane resins, it is used as a name for those excluding foamed urethane resins and opaque ones.

請求項1によれば、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂から選ばれた1種または2種以上の組み合わせからなる芯材を金属薄板で挟み込んで積層一体化した板状基材を用い、ウレタン樹脂のみで太陽電池素子を封入することができるので、軽量で低コストかつ設計自由度の高い太陽電池パネルを実現することができる。特にウレタン樹脂は、電機部品のモールドや床材として広く普及しており、非常に安価な材料である。さらに、芯材を金属薄板で挟み込んで積層一体化した板状基材を用いるので、水面に浮遊する太陽電池が実現できる。また、このような板状基材は道路の防音壁やビル非常階段の目隠し板、マンションベランダの化粧板などに多用されており、これらの板材に直接的に発電機能を付与することができる。
基板上にエポキシやアクリル樹脂等によって太陽電池素子を封入した太陽電池パネルは、従来から存在していた。しかし、エポキシ樹脂やアクリル樹脂では、その高い硬度や膨張収縮の影響が大きく、太陽電池素子の割れの発生といった物理的要因から、太陽電池パネルとしての長期信頼性を得るものは実現できなかった。したがって、これらの太陽電池パネルは、あくまで教材用や実験用といった用途に限定されていた。
一方、ウレタン樹脂によって太陽電池パネルを作製することは、これまで業界内では一切行われてこなかった。その理由としては、ウレタン樹脂は光照射によって黄変するとの危惧があり、物理的特性についても、エポキシ樹脂やアクリル樹脂に劣るとの定説があったからではないかと、本発明者は類推している。しかし、例え黄変したとしても、太陽電池の出力低下は約5%程度であってその影響が低いこと、ウレタン樹脂は硬度がコントロールしやすく、太陽電池素子の膨張収縮に追従させることで物理的要因の影響を受けないことが実現できることを知見した。具体的には、後述する構造の複数の本発明品について、耐湿試験や屋外暴露試験を行った結果、確かに黄変が見られたものもあるが、その出力はいずれも初期特性の95%以上を維持していた。このような信頼性試験の結果として、初期特性の95%以上が維持できれば、実用上はまったく問題ない。
According to claim 1, a plate-like base material obtained by laminating and integrating a core material composed of one or more kinds selected from polyolefin resin, polyurethane resin, and polyethylene terephthalate resin between thin metal plates is provided. Since the solar cell element can be encapsulated with only urethane resin, it is possible to realize a solar cell panel that is light in weight, low in cost, and high in design freedom. In particular, urethane resin is widely used as a mold and a flooring material for electric parts, and is a very inexpensive material. Furthermore, since a plate-like base material in which a core material is sandwiched between thin metal plates and integrated is used, a solar cell floating on the water surface can be realized. Such plate-like base materials are often used for soundproof walls on roads, blindfolds for building emergency staircases, decorative boards for condominium verandas, and the like, and can directly impart a power generation function to these plate materials.
Conventionally, a solar cell panel in which a solar cell element is encapsulated with epoxy, acrylic resin or the like on a substrate has existed. However, epoxy resins and acrylic resins are highly influenced by their high hardness and expansion / contraction, and it has not been possible to achieve long-term reliability as a solar cell panel due to physical factors such as the occurrence of cracks in the solar cell element. Therefore, these solar cell panels are limited to uses such as teaching materials and experiments.
On the other hand, production of solar cell panels with urethane resin has never been performed in the industry. The reason for this is that the urethane resin is feared to turn yellow by light irradiation, and the present inventor analogizes that the physical characteristics may be inferior to epoxy resins and acrylic resins. . However, even if yellowing occurs, the decrease in the output of the solar cell is about 5% and its effect is low, and the urethane resin is easy to control the hardness, and it can be physically controlled by following the expansion and contraction of the solar cell element. It was found that it was possible to realize that it was not affected by the factors. Specifically, as a result of performing a moisture resistance test and an outdoor exposure test on a plurality of the products of the present invention having the structure described later, there was certainly some yellowing, but the output was 95% of the initial characteristics. The above was maintained. As a result of such a reliability test, if 95% or more of the initial characteristics can be maintained, there is no practical problem.

なお、本発明で好ましいウレタン樹脂の硬度としては、A硬度(65℃)で40〜95、D硬度(20℃)で10〜80程度である。しかし、本発明の効果を得るための硬度としては、この範囲に限定されるものではない。  In addition, as hardness of urethane resin preferable by this invention, it is 40-95 in A hardness (65 degreeC), and is about 10-80 in D hardness (20 degreeC). However, the hardness for obtaining the effect of the present invention is not limited to this range.

請求項2によれば、高い耐水性を得ることができる。耐水性能は、屋外で使用される太陽電池にとっては、必要不可欠の性能である。請求項2の構成によって耐水性能が向上する理由は、本発明のウレタン原料となるヒマシ油系ポリオールの効果によるものである。ヒマシ油は、ヒマ(トウタイグサ科)という植物の種子から得られる油であるが、この油は、脂肪酸とグリセリンのエステルであり、脂肪酸の約90%がリシノレイン酸であるため、他の植物油脂とは異なった性状を示す。特に耐水性に優れる点が特徴としてあげられる。
具体的には、ヒマシ油系ポリウレタンは、ポリプロピレングリコール系、ポリエステル系、ポリブタジエン系のポリウレタンと比較すると、ポリプロピレングリコール系、ポリエステル系のポリオールに比べて耐水性や耐加水分解性、電気絶縁性に優れている。これらは、いずれも太陽電池に要求される信頼性特性である。また、ポリブタジエン系、ポリエステル系のポリオールに比べて低粘度であるため、生産性や作業性に優れている。
According to claim 2, high water resistance can be obtained. The water resistance is an indispensable performance for solar cells used outdoors. The reason why the water resistance performance is improved by the constitution of claim 2 is due to the effect of the castor oil-based polyol which is the urethane raw material of the present invention. Castor oil is an oil obtained from the seeds of a plant called Castor (Coleoptera). This oil is an ester of fatty acid and glycerin, and about 90% of the fatty acid is ricinoleic acid. Shows different properties. The feature is particularly excellent in water resistance.
Specifically, castor oil-based polyurethane is superior in water resistance, hydrolysis resistance, and electrical insulation compared to polypropylene glycol-based and polyester-based polyols compared to polypropylene glycol-based, polyester-based, and polybutadiene-based polyurethanes. ing. These are all the reliability characteristics required for solar cells. In addition, since it has a lower viscosity than polybutadiene-based and polyester-based polyols, it is excellent in productivity and workability.

請求項3によれば、高い耐光性を得ることができる。イソシアネートはポリオールとともにウレタン樹脂の主原料であるが、ヘキサメチレンジイソシアネートは脂肪族イソシアネートであり、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネートとは異なり、黄変が起こりにくいという特性を有している。これは、その化学構造として二重結合を含んでいないという点が、寄与していると考えられる。  According to the third aspect, high light resistance can be obtained. Isocyanate is the main raw material of urethane resin together with polyol, but hexamethylene diisocyanate is an aliphatic isocyanate, and unlike aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, it has a characteristic that yellowing hardly occurs. . This is considered to be due to the fact that the chemical structure does not contain a double bond.

請求項4によれば、ポリオールとして、ヒマシ油の二重結合を水素添加によって除去しているので、ヒマシ油の有する高い耐水性に加えて、高い耐光性も併せて得ることができる。ウレタン樹脂が光照射や高温の影響などによって黄変するのは、二重結合がこれらの外部エネルギーによって切られるからである。したがって、二重結合がなければ、太陽光のような全波長にわたる強い光が照射されたとしても、黄変を防止することができる。特にヘキサメチレンジイソシアネートとの組み合わせは、ポリオールとイソシアネートの両方が二重結合を含まないものなるので、極めて高い水準で耐水性と耐光性を両立できるという効果が得られる。  According to the fourth aspect, since the double bond of castor oil is removed by hydrogenation as the polyol, high light resistance can be obtained in addition to the high water resistance of castor oil. The reason why the urethane resin turns yellow due to light irradiation or the influence of high temperature is that the double bond is cut by these external energies. Therefore, if there is no double bond, yellowing can be prevented even if intense light over all wavelengths such as sunlight is irradiated. In particular, the combination with hexamethylene diisocyanate has an effect that both water resistance and light resistance can be achieved at an extremely high level since both the polyol and isocyanate do not contain a double bond.

請求項5によれば、太陽電池パネル面に吹き付ける風が貫通孔を通り抜けることにより、太陽電池パネルを支える支柱などの構築部材への荷重負荷が低減し、結果として、太陽電池システムのトータルコストを大きく低減することができる。この効果は、太陽電池システム全体としては、太陽電池パネルの軽量化と等価的効果となって表れる。また、ほどよい硬度特性を有するウレタン樹脂を使用することから、この貫通孔は後加工でクラックの発生等なく開設することもできるので、想定風速が高い地域に設置する必要が生じた場合でも臨機応変に対応することができ、生産性の向上にも寄与できることになる。  According to the fifth aspect, the wind blown to the solar cell panel surface passes through the through hole, so that the load load on the construction member such as the column supporting the solar cell panel is reduced. As a result, the total cost of the solar cell system is reduced. It can be greatly reduced. This effect appears as an effect equivalent to the weight reduction of the solar cell panel as a whole of the solar cell system. In addition, since a urethane resin with reasonable hardness characteristics is used, this through hole can be opened without any cracks in post-processing, so even if it is necessary to install it in an area where the assumed wind speed is high It can respond to changes and contribute to productivity improvement.

図1には、本発明を実施するための基材の形態例を示す。図例は、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂から選ばれた1種または2種以上の組み合わせからなる芯材1aを金属薄板1bで挟み込んで積層一体化した板状の基材1である。金属薄板1bの表面には、太陽電池素子との接触による絶縁不良をより確実に防ぐために、ポリエステル系樹脂の焼付塗装などの保護コートを施すことも一考である。この保護コートは、本例以外にも種々のコーティングが可能であることは言うまでもない。  In FIG. 1, the example of the form of the base material for implementing this invention is shown. The illustrated example is a plate-like substrate 1 in which a core material 1a made of one or a combination of two or more selected from polyolefin resins, polyurethane resins, and polyethylene terephthalate resins is sandwiched between metal thin plates 1b and laminated together. It is. In order to more surely prevent insulation failure due to contact with the solar cell element on the surface of the metal thin plate 1b, it is also considered to apply a protective coating such as a baking coating of a polyester resin. It goes without saying that this protective coat can be applied in various ways other than this example.

図2には、本発明を実施するための最良の形態例を示す。図例は、基材1上に、複数枚の太陽電池素子3をウレタン樹脂5によって封入し、ウレタン樹脂5側を受光面とした太陽電池パネルである。複数枚の太陽電池素子3は、配線材7によって直列接続されてストリング9を構成し、配線材7の両端を取出電極11、13として、基材1の裏面側に取り出している。配線材7としては、半田コートの銅箔などが使用可能である。なお、裏面側への取り出しは、基材1の貫通孔21を介している。この貫通孔21の内部にも、ウレタン樹脂5が充填される構造となる。
p型のシリコンウェハーによる太陽電池素子3の場合、その表面側の取出電極11が負極、同裏面側の取出電極13が正極となる。太陽電池素子3の裏面側にもウレタン樹脂が回り込むよう、シリコーン樹脂などのパテ15によって、基材1と太陽電池素子3との間に隙間を設けている。なお図示しないが、取出電極11、13が短絡しないよう、基材1の表面には絶縁コートを施すとよい。
FIG. 2 shows the best mode for carrying out the present invention. The illustrated example is a solar cell panel in which a plurality of solar cell elements 3 are encapsulated with a urethane resin 5 on a substrate 1 and the urethane resin 5 side is a light receiving surface. The plurality of solar cell elements 3 are connected in series by the wiring material 7 to form a string 9, and both ends of the wiring material 7 are taken out to the back surface side of the substrate 1 as extraction electrodes 11 and 13. As the wiring member 7, a solder-coated copper foil or the like can be used. In addition, taking out to the back surface side is through the through-hole 21 of the base material 1. The inside of the through hole 21 is also filled with the urethane resin 5.
In the case of the solar cell element 3 using a p-type silicon wafer, the extraction electrode 11 on the front surface side is a negative electrode, and the extraction electrode 13 on the back surface side is a positive electrode. A gap is provided between the substrate 1 and the solar cell element 3 by a putty 15 such as a silicone resin so that the urethane resin also wraps around the back surface side of the solar cell element 3. Although not shown in the figure, an insulating coat may be applied to the surface of the substrate 1 so that the extraction electrodes 11 and 13 are not short-circuited.

図3は、生産性を高めるとともに生産コストを低減するため、図2のパテ15に代わって、下層のウレタン樹脂(下地層)17を設けた例である。なお図示しないが、取出電極11、13が短絡しないよう、基材1の表面には絶縁コートを施すとよい。この説明のため、先ずは図2の構造についての生産工程を、以下に説明する。  FIG. 3 shows an example in which a lower layer urethane resin (underlayer) 17 is provided in place of the putty 15 in FIG. 2 in order to increase productivity and reduce production costs. Although not shown, an insulating coat may be applied to the surface of the substrate 1 so that the extraction electrodes 11 and 13 are not short-circuited. For this description, first, the production process for the structure of FIG. 2 will be described below.

はじめに、基材1の所定位置にパテ15を配置し、次にストリング9をその上に配置して、取出電極11、13を基材1の裏面側に取り出しておく。この時に、パテ15の粘着力によってストリング9(各太陽電池素子3)が基材1との間に隙間を維持した状態で仮止めされる。次に、ポリオールとイソシアネートを混合して真空脱泡したウレタン樹脂原料を全面に滴下し、加工物全体を50℃程度に加熱する。この加熱によって滴下したウレタン樹脂原料の粘度が低下し、太陽電池素子3の裏面まで回り込む。その後、70℃〜100℃程度に全体を加熱し、ウレタン樹脂原料を反応硬化させ、ウレタン樹脂5によって封入された太陽電池パネルが完成する。  First, the putty 15 is disposed at a predetermined position of the base material 1, and then the string 9 is disposed thereon, and the extraction electrodes 11 and 13 are taken out to the back side of the base material 1. At this time, the string 9 (each solar cell element 3) is temporarily fixed by the adhesive force of the putty 15 while maintaining a gap between the string 9 and the base material 1. Next, a urethane resin raw material mixed with polyol and isocyanate and vacuum degassed is dropped on the entire surface, and the entire workpiece is heated to about 50 ° C. The viscosity of the urethane resin raw material dropped by this heating is lowered and goes around to the back surface of the solar cell element 3. Thereafter, the whole is heated to about 70 ° C. to 100 ° C., the urethane resin raw material is reacted and cured, and the solar cell panel enclosed with the urethane resin 5 is completed.

このような図2の太陽電池パネルの製造に対して、図3のものは、先ず基材1の全面に下地層17となるウレタン樹脂原料を塗布し、その上にストリング9を配置するとともに、取出電極11、13を基材1の裏面側に取り出しておく。この状態で、ウレタン樹脂原料の持つ粘性と配線材7と裏面への取出電極11、13の剛性によって、ストリング9が仮止めされた状態となる。その後、ポリオールとイソシアネートを混合して真空脱泡したウレタン樹脂原料を全面に滴下し、70℃〜100℃程度に全体を加熱することでウレタン樹脂原料を反応硬化させ、ウレタン樹脂5によって封入された太陽電池パネルが完成する。下層のウレタン樹脂17と封入用のウレタン樹脂5は全く同一の材料でよく、完成後には、下層のウレタン樹脂17と封入用のウレタン樹脂5との境界は区別できないほど一体化する。ここでは説明の都合上、2層に分けて描いている。この場合は、太陽電池素子3の裏面側にウレタン樹脂原料を回り込ませる必要がないので、その粘度を低下させるための温度保持時間をとる必要はない。  In contrast to the manufacturing of the solar cell panel of FIG. 2, in FIG. 3, first, a urethane resin raw material to be the base layer 17 is applied to the entire surface of the base material 1, and the string 9 is disposed thereon, The extraction electrodes 11 and 13 are extracted on the back side of the substrate 1. In this state, the string 9 is temporarily fixed by the viscosity of the urethane resin raw material and the rigidity of the wiring member 7 and the extraction electrodes 11 and 13 on the back surface. Then, the urethane resin raw material which mixed the polyol and isocyanate and vacuum-defoamed was dripped on the whole surface, the urethane resin raw material was reaction-cured by heating the whole to about 70 to 100 degreeC, and was enclosed with the urethane resin 5 A solar panel is completed. The lower urethane resin 17 and the encapsulating urethane resin 5 may be the same material, and after completion, the boundary between the lower urethane resin 17 and the encapsulating urethane resin 5 is integrated so that it cannot be distinguished. Here, it is divided into two layers for convenience of explanation. In this case, since it is not necessary to wrap the urethane resin material around the back surface side of the solar cell element 3, there is no need to take a temperature holding time for reducing the viscosity.

以上のように、図3の構造は、パテ15のコストやそれを設ける手間、ウレタン樹脂原料を太陽電池素子3の裏面に回り込ませるための温度保持が不要となることから、生産性を高めてコストを低減することができる。なお、図3の構造において、下地層17の厚みは太陽電池素子3がウレタン樹脂原料で濡れる程度で十分であり、その使用量はごくわずかである。したがって、図2の構造と比較しても、使用するウレタン樹脂原料の量は、ほぼ同じである。  As described above, the structure of FIG. 3 increases the productivity because the cost of the putty 15 and the trouble of providing the putty 15 and the temperature holding for making the urethane resin raw material wrap around the back surface of the solar cell element 3 are unnecessary. Cost can be reduced. In the structure of FIG. 3, it is sufficient that the thickness of the underlayer 17 is such that the solar cell element 3 gets wet with the urethane resin raw material, and the amount used is very small. Therefore, even when compared with the structure of FIG. 2, the amount of the urethane resin raw material used is almost the same.

続いて、図4について説明する。図4は、図2や図3の太陽電池パネルを、受光面側から見た構造であり、4枚の太陽電池素子3を直列に配置したものである。また基材1の4隅には、取付用孔19を設けている。なお、この取付用孔19は、図2、図3では省略している。  Next, FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows the structure of the solar cell panel of FIGS. 2 and 3 as viewed from the light receiving surface side, in which four solar cell elements 3 are arranged in series. In addition, mounting holes 19 are provided at four corners of the substrate 1. This mounting hole 19 is omitted in FIGS.

図5は、基材1として、容器状の形状に曲げ加工を施したものを用いた例である。図例は、基材1として曲げ加工によって容器状としたものを用い、その内部に複数枚の太陽電池素子3をウレタン樹脂5によって封入し、ウレタン樹脂5側を受光面とした太陽電池パネルである。複数枚の太陽電池素子3は、配線材7によって直列接続されてストリング9を構成し、配線材7の両端を取出電極11、13として、基材1の裏面側に取り出している。なお、裏面側への取り出しは、基材1の貫通孔21を介している。
この貫通孔21の内部にも、ウレタン樹脂5が充填される構造となる。なお図示しないが、取出電極11、13が短絡しないよう、基材1の表面には絶縁コートを施すとよい。
この構造も図2のものと同様、太陽電池素子3の裏面側にもウレタン樹脂が回り込むよう、シリコーン樹脂などのパテ15によって、基材1と太陽電池素子3との間に隙間を設けている。
FIG. 5 shows an example in which the base material 1 is formed by bending a container shape. The illustrated example uses a solar cell panel in which a base material 1 is formed into a container shape by bending, and a plurality of solar cell elements 3 are sealed with urethane resin 5 inside thereof, and the urethane resin 5 side is a light receiving surface. is there. The plurality of solar cell elements 3 are connected in series by the wiring material 7 to form a string 9, and both ends of the wiring material 7 are taken out to the back surface side of the substrate 1 as extraction electrodes 11 and 13. In addition, taking out to the back surface side is through the through-hole 21 of the base material 1.
The inside of the through hole 21 is also filled with the urethane resin 5. Although not shown in the figure, an insulating coat may be applied to the surface of the substrate 1 so that the extraction electrodes 11 and 13 are not short-circuited.
In this structure as well as in FIG. 2, a gap is provided between the base material 1 and the solar cell element 3 by a putty 15 such as a silicone resin so that the urethane resin also wraps around the back surface side of the solar cell element 3. .

図6は、図3の構造に対して、基材1のみをアルミニウム製の容器としたものである。図3と同様、生産性を高めるとともに生産コストを低減するため、パテ15に代わって、下層のウレタン樹脂17を設けた例である。なお図示しないが、取出電極11、13が短絡しないよう、基材1の表面には絶縁コートを施すとよい。  FIG. 6 shows the structure of FIG. 3 in which only the base material 1 is an aluminum container. Similar to FIG. 3, in order to increase productivity and reduce production costs, an example in which a lower urethane resin 17 is provided in place of the putty 15. Although not shown, an insulating coat may be applied to the surface of the substrate 1 so that the extraction electrodes 11 and 13 are not short-circuited.

続いて図7は、本発明の太陽電池パネルの端面外観図の一例である。図2〜図6は、説明用の図として、取出電極11、13に特別な被覆を設けない構造として描いた。一般に太陽電池パネルは、水分の浸入を防止するために、取出電極の部分を通常はシリコーン樹脂などによってモールドするか、端子ボックスなどによって封入するといった方法が採られる。図7の構造についても同様に、端子ボックス23を介して、取出電極11、13を設けたものである。なお図7では、取出電極11、13は、被覆電線の例として描いているが、被覆電線と太陽電池素子から引き出される配線材は、端子ボックス23の内部で接続されている(接続部は図示せず)。  Next, FIG. 7 is an example of an end face external view of the solar cell panel of the present invention. 2 to 6 are illustrated as structures for which no special coating is provided on the extraction electrodes 11 and 13 as illustrations. In general, in order to prevent moisture from entering the solar cell panel, the extraction electrode is usually molded with a silicone resin or encapsulated with a terminal box or the like. Similarly, in the structure of FIG. 7, extraction electrodes 11 and 13 are provided via a terminal box 23. In FIG. 7, the extraction electrodes 11 and 13 are illustrated as an example of the covered electric wire, but the covered electric wire and the wiring material drawn from the solar cell element are connected inside the terminal box 23 (the connection portion is illustrated in FIG. 7). Not shown).

図8は、請求項5の構造例を示している。図例は、太陽電池素子3の配列範囲内に、受光面から基材までの複数の貫通孔25を設けたものである。このような構造とすると、太陽電池パネルに風が当たったときにその風が太陽電池パネルを通り抜けるので、太陽電池パネルの支持材への荷重負荷を軽くすることができる。太陽電池パネルが風の影響をより受けるのは、その面積が大きくなった場合である。したがって、本図は太陽電池素子3を4枚直列接続したストリング9を2並列に接続した構造であり、図4のものより大型のものである。  FIG. 8 shows a structural example of claim 5. In the illustrated example, a plurality of through holes 25 from the light receiving surface to the base material are provided in the arrangement range of the solar cell elements 3. With such a structure, when the wind hits the solar cell panel, the wind passes through the solar cell panel, so that the load applied to the support member of the solar cell panel can be reduced. The solar cell panel is more affected by the wind when the area becomes larger. Therefore, this figure shows a structure in which two strings 9 in which four solar cell elements 3 are connected in series are connected in parallel, which is larger than that shown in FIG.

続いて、図8の構造の太陽電池パネルの設置形態の例を、図9〜図11を用いて説明する。図9は、図8の太陽電池パネルを取り付けるための取付具27の例である。この取付具27は、金属などの額縁状の枠の4隅に、取付孔29を開設した取付ステー31を設けた例である。図10は、図9の開口部33に、請求項5の太陽電池パネル35をはめ込み、取付孔29を介して太陽電池パネル35と取付具27をネジ止めしたものである。また、取付金具37を、取付孔29を介して太陽電池パネル35と取付具27とともに、一体締結している。図11は、図10で示したものを支柱等(図示せず)に取り付けた状態を表している。太陽電池パネルは、通常は太陽光線をより効率的に受け止めるため、図のように南向けに傾斜させて設置する。このような取付形態においては、風が太陽電池パネルに当たったとき、その面積全面で風を受け止めるため、取付金具37の根元部分Bに大きな負荷がかかってしまう。しかし本発明では、図のように風(図中点線矢印で表示)が太陽電池パネル35を通り抜けるため、取付金具37の根元部分Bに大きな負荷がかかることがない。したがって、支柱などの構造部材を細くできることから、太陽電池システム全体としてのコストダウンに寄与することができる。  Then, the example of the installation mode of the solar cell panel of the structure of FIG. 8 is demonstrated using FIGS. 9-11. FIG. 9 is an example of a fixture 27 for attaching the solar cell panel of FIG. This attachment 27 is an example in which attachment stays 31 having attachment holes 29 are provided at four corners of a frame such as metal. FIG. 10 is a view in which the solar cell panel 35 of claim 5 is fitted into the opening 33 of FIG. 9 and the solar cell panel 35 and the fixture 27 are screwed through the attachment holes 29. Further, the mounting bracket 37 is integrally fastened together with the solar cell panel 35 and the mounting tool 27 through the mounting hole 29. FIG. 11 shows a state in which the one shown in FIG. 10 is attached to a column or the like (not shown). Solar cell panels are usually installed with an inclination toward the south as shown in the figure in order to receive sunlight more efficiently. In such an attachment form, when wind hits the solar cell panel, the wind is received over the entire area, so that a large load is applied to the root portion B of the mounting bracket 37. However, in the present invention, since the wind (indicated by the dotted line arrow in the figure) passes through the solar cell panel 35 as shown in the figure, a large load is not applied to the root portion B of the mounting bracket 37. Therefore, since structural members, such as a support | pillar, can be made thin, it can contribute to the cost reduction as the whole solar cell system.

以下、具体的に実施例について説明する。
(実施例1)
請求項1の実施例として、ポリオレフィン系樹脂の芯材1aを厚さ0.2mmの2枚のアルミニウム薄板1bで挟み込み、3mmの厚さに積層一体化して60mm・75mmの大きさとした板状の基材1(積水樹脂プラメタル(株)製「プラメタル」)と、8mm×52mmにカットした単結晶太陽電池素子を半田コート銅箔によって7直列に接続したストリングを用い、図2の構造の道路標識用太陽電池パネルを作製した。用いたウレタン樹脂原料は、水酸基価300(KOHmg/g)のポリエステルポリオール100重量部(日本ポリウレタン工業株式会社製)、NCO含有量29%のジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業株式会社製ミリオネートシリーズ)をNCOインデックス=1.05として74重量部、これに適量の触媒と消泡剤を混合し、真空脱泡したものである。硬化条件は70℃で30分とした。その後24時間養生し、完全硬化を確認した。この太陽電池パネルに、80℃85%〜−40℃の温湿度サイクル試験10サイクルと80℃85%の耐湿試験1000時間を連続して施した。その結果、ウレタン樹脂が若干黄変したものの、太陽電池パネルとしての電気特性は初期値の95%以上を維持していた。
Hereinafter, specific examples will be described.
Example 1
As an embodiment of claim 1, a polyolefin resin core material 1 a is sandwiched between two aluminum thin plates 1 b having a thickness of 0.2 mm, and is laminated and integrated into a thickness of 3 mm to have a size of 60 mm and 75 mm. A road sign having the structure of FIG. 2 using a base material 1 (“Plametal” manufactured by Sekisui Jushi Plastic Metal Co., Ltd.) and a string in which single crystal solar cell elements cut to 8 mm × 52 mm are connected in series by solder coated copper foil. A solar cell panel was prepared. The urethane resin raw material used was 100 parts by weight of a polyester polyol having a hydroxyl value of 300 (KOHmg / g) (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) and diphenylmethane diisocyanate having an NCO content of 29% (Millionate series manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). An NCO index = 1.05 is 74 parts by weight, and an appropriate amount of a catalyst and an antifoaming agent are mixed and vacuum degassed. The curing condition was 30 ° C. for 30 minutes. Thereafter, curing was performed for 24 hours, and complete curing was confirmed. This solar cell panel was subjected to 10 cycles of a temperature and humidity cycle test of 80 ° C. to 85% to −40 ° C. and a humidity resistance test of 1000 hours for 80 ° C. and 85%. As a result, although the urethane resin was slightly yellowed, the electrical characteristics as a solar cell panel maintained 95% or more of the initial value.

(実施例2)
請求項2の実施例として、ポリオレフィン系樹脂の芯材1aを厚さ0.2mmの2枚のアルミニウム薄板1bで挟み込み、3mmの厚さに積層一体化して180mm・320mmの大きさとした板状の基材1(積水樹脂プラメタル(株)製「プラメタル」)と、15mm×78mmにカットした単結晶太陽電池素子を半田コート銅箔によって2列構成の34直列に接続したストリングを用い、図2の構造の道路標識用太陽電池パネルを作製した。用いたウレタン樹脂原料は、水酸基価220〜240(KOHmg/g)のヒマシ油系ポリオール100重量部(伊藤製油株式会社製URIC−Fシリーズ)、NCO含有量29%のジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業株式会社製ミリオネートシリーズ)をNCOインデックス=1.05として60重量部、これに適量の触媒と消泡剤を混合し、真空脱泡したものである。硬化条件は70℃で60分とした。その後24時間養生し、完全硬化を確認した。この太陽電池パネルに、80℃85%〜−40℃の温湿度サイクル試験10サイクルと80℃85%の耐湿試験1000時間を連続して施した。その結果、ウレタン樹脂が若干黄変したものの、太陽電池パネルとしての電気特性は初期値の95%以上を維持していた。
(Example 2)
As an embodiment of claim 2, a polyolefin resin core 1a is sandwiched between two aluminum thin plates 1b having a thickness of 0.2 mm, and is laminated and integrated into a thickness of 3 mm so as to have a size of 180 mm / 320 mm. 2 using a string in which the base material 1 (“Plametal” manufactured by Sekisui Plastic Plametal Co., Ltd.) and a single crystal solar cell element cut into 15 mm × 78 mm are connected in series in 34 rows of two rows by solder-coated copper foil. A solar cell panel for road sign having a structure was prepared. The urethane resin raw material used was 100 parts by weight of castor oil-based polyol having a hydroxyl value of 220 to 240 (KOHmg / g) (URIC-F series manufactured by Ito Oil Co., Ltd.), diphenylmethane diisocyanate having an NCO content of 29% (Nippon Polyurethane Industrial Co., Ltd.) Company Millionate series) was NCO index = 1.05, 60 parts by weight, and an appropriate amount of catalyst and antifoaming agent were mixed and vacuum degassed. Curing conditions were 70 ° C. for 60 minutes. Thereafter, curing was performed for 24 hours, and complete curing was confirmed. This solar cell panel was subjected to 10 cycles of a temperature and humidity cycle test of 80 ° C. to 85% to −40 ° C. and a humidity resistance test of 1000 hours for 80 ° C. and 85%. As a result, although the urethane resin was slightly yellowed, the electrical characteristics as a solar cell panel maintained 95% or more of the initial value.

(実施例3)
請求項3の実施例として、ポリオレフィン系樹脂の芯材1aを厚さ0.2mmの2枚のアルミニウム薄板1bで挟み込み、3mmの厚さに積層一体化して110mm・175mmの大きさとした板状の基材1(積水樹脂プラメタル(株)製「プラメタル」)を、深さ3mmの容器状に曲げ加工したものと、8mm×51mmにカットした単結晶太陽電池素子を半田コート銅箔によって2列構成の36直列に接続したストリングを用い、図5の構造の道路標識用太陽電池パネルを作製した。用いたウレタン樹脂原料は、水酸基価200〜250(KOHmg/g)のポリエステルポリオール100重量部(日本ポリウレタン工業株式会社製)、NCO含有量21%のヘキサメチレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製コロネートシリーズ)をNCOインデックス=1.05として85重量部、これに適量の触媒と消泡剤を混合し、真空脱泡したものである。硬化条件は70℃で30分とした。その後24時間養生し、完全硬化を確認した。この太陽電池パネルに、80℃85%〜−40℃の温湿度サイクル試験10サイクルと80℃85%の耐湿試験1000時間を連続して施した。その結果、実施例1や実施例2よりもウレタン樹脂の黄変は少なく、太陽電池パネルとしての電気特性は初期値の95%以上を維持していた。
(Example 3)
As an embodiment of claim 3, a polyolefin resin core 1 a is sandwiched between two aluminum thin plates 1 b having a thickness of 0.2 mm, and is laminated and integrated into a thickness of 3 mm to have a size of 110 mm and 175 mm. Base material 1 ("Plametal" manufactured by Sekisui Plastic Plametal Co., Ltd.) is bent into a 3mm deep container and single crystal solar cell elements cut to 8mm x 51mm are composed of two rows of solder-coated copper foil Thus, a road sign solar battery panel having the structure shown in FIG. 5 was produced. The urethane resin raw material used is 100 parts by weight of a polyester polyol having a hydroxyl value of 200 to 250 (KOHmg / g) (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.), hexamethylene diisocyanate having an NCO content of 21% (coronate series manufactured by Nippon Polyurethane Industry). NCO index = 1.05, 85 parts by weight, an appropriate amount of a catalyst and an antifoaming agent were mixed and vacuum degassed. The curing condition was 30 ° C. for 30 minutes. Thereafter, curing was performed for 24 hours, and complete curing was confirmed. This solar cell panel was subjected to 10 cycles of a temperature and humidity cycle test of 80 ° C. to 85% to −40 ° C. and a humidity resistance test of 1000 hours for 80 ° C. and 85%. As a result, the yellowing of the urethane resin was less than in Example 1 and Example 2, and the electrical characteristics as a solar cell panel maintained 95% or more of the initial value.

(実施例4)
請求項4の実施例として、ポリエチレンテレフタレート系樹脂の芯材1aを厚さ0.2mmの2枚のアルミニウム薄板1bで挟み込み、4mmの厚さに積層一体化して240mm・450mmの大きさとした板状の基材1と、51mm×51mmにカットした単結晶太陽電池素子を半田コート銅箔によって4列構成の32直列に接続したストリングを用い、図2の構造のソーラー街路灯用太陽電池パネルを作製した。用いたウレタン樹脂原料は、水酸基価110〜120(KOHmg/g)で水素添加によって二重結合を除去したヒマシ油系ポリオール100重量部(伊藤製油株式会社製URIC−Yシリーズ)、NCO含有量21%のヘキサメチレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製コロネートシリーズ)をNCOインデックス=1.05として40重量部、これに適量の触媒と消泡剤を混合し、真空脱泡したものである。硬化条件は80℃で60分とした。その後24時間養生し、完全硬化を確認した。この太陽電池パネルに、80℃85%〜−40℃の温湿度サイクル試験10サイクルと80℃85%の耐湿試験1000時間を連続して施した。その結果、ウレタン樹脂の黄変はまったく見られず、太陽電池パネルとしての電気特性は初期値の95%以上を維持していた。また、1000時間の屋外暴露試験でも黄変は見られなかった。
Example 4
As an embodiment of claim 4, a polyethylene terephthalate resin core material 1a is sandwiched between two aluminum thin plates 1b having a thickness of 0.2 mm, and is laminated and integrated to a thickness of 4 mm to have a size of 240 mm / 450 mm. The solar cell panel for a solar street light having the structure shown in FIG. 2 is prepared using a string in which a single crystal solar cell element cut into 51 mm × 51 mm is connected in series of 32 in a four-row configuration with a solder-coated copper foil. did. The urethane resin raw material used was a castor oil-based polyol 100 parts by weight (URIC-Y series manufactured by Ito Oil Co., Ltd.) having a hydroxyl value of 110 to 120 (KOHmg / g) and removing double bonds by hydrogenation, an NCO content of 21 % Hexamethylene diisocyanate (Coronate series manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) with an NCO index = 1.05, 40 parts by weight, an appropriate amount of a catalyst and an antifoaming agent were mixed, and vacuum degassed. The curing conditions were 80 ° C. and 60 minutes. Thereafter, curing was performed for 24 hours, and complete curing was confirmed. This solar cell panel was subjected to 10 cycles of a temperature and humidity cycle test of 80 ° C. to 85% to −40 ° C. and a humidity resistance test of 1000 hours for 80 ° C. and 85%. As a result, no yellowing of the urethane resin was observed, and the electrical characteristics of the solar cell panel maintained 95% or more of the initial value. Moreover, yellowing was not seen in the outdoor exposure test for 1000 hours.

(実施例5)
以上の実施例1〜4の太陽電池パネルとそれぞれ同じ構造と同じウレタン樹脂原料を用い、太陽電池素子の配置を間引き、その間引いた部分に2個ずつの貫通孔を設けた太陽電池パネルを作製し、実施例1〜4で行った温湿度サイクル試験と耐湿試験を行った。なお、貫通孔は、ウレタン樹脂の完全硬化後の後加工として設けた。その結果、初期特性の95%以上を維持しており、貫通孔の開設部分からの水分浸入など、太陽電池パネルの特性に影響を及ぼす作用は確認されなかった。
(Example 5)
Using the same urethane resin raw material with the same structure as the solar cell panels of Examples 1 to 4 above, the solar cell panel is thinned out, and a solar cell panel in which two through holes are provided in the thinned portion is manufactured. Then, the temperature and humidity cycle test and the moisture resistance test performed in Examples 1 to 4 were performed. In addition, the through hole was provided as a post-processing after complete curing of the urethane resin. As a result, 95% or more of the initial characteristics was maintained, and no effect on the characteristics of the solar cell panel such as moisture intrusion from the opening portion of the through hole was confirmed.

(実施例6)
請求項4の別の実施例として、ポリオレフィン系樹脂の芯材1aを厚さ0.2mmの2枚のアルミニウム薄板1bで挟み込み、4mmの厚さに積層一体化して1220mm・1220mmの大きさとした板状の基材1(積水樹脂プラメタル(株)製「プラメタル」)と、156mm×156mmの多結晶太陽電池素子3を半田コート銅箔によって5列構成の35直列に接続したストリング9を用い、図12の構造の太陽電池付道路用防音パネルを作製した。「プラメタル」は、防音壁などに用いられる規格品であり、図12の実施例は、その一部をウレタン樹脂5による封入部としたものである。用いたウレタン樹脂原料は、水酸基価110〜120(KOHmg/g)で水素添加によって二重結合を除去したヒマシ油系ポリオール100重量部(伊藤製油株式会社製URIC−Yシリーズ)、NCO含有量21%のヘキサメチレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製コロネートシリーズ)をNCOインデックス=1.05として40重量部、これに適量の触媒と消泡剤を混合し、真空脱泡したものである。硬化条件は80℃で60分とした。その後24時間養生し、完全硬化を確認した。この太陽電池パネルに、80℃85%〜−40℃の温湿度サイクル試験10サイクルと80℃85%の耐湿試験1000時間を連続して施した。その結果、ウレタン樹脂の黄変はまったく見られず、太陽電池パネルとしての電気特性は初期値の95%以上を維持していた。また、1000時間の屋外暴露試験でも黄変は見られなかった。
(Example 6)
As another embodiment of claim 4, a polyolefin resin core material 1a is sandwiched between two aluminum thin plates 1b having a thickness of 0.2 mm, and is laminated and integrated to a thickness of 4 mm to have a size of 1220 mm and 1220 mm. A string 9 in which 35 base-shaped base materials 1 ("Plametal" manufactured by Sekisui Jushi Plastic Metal Co., Ltd.) and 156 mm x 156 mm polycrystalline solar cell elements 3 are connected in series in 35 rows of 5 layers by solder-coated copper foil, A soundproof panel for road with solar cell having a structure of 12 was produced. “Plametal” is a standard product used for soundproof walls and the like, and the embodiment of FIG. The urethane resin raw material used was a castor oil-based polyol 100 parts by weight (URIC-Y series manufactured by Ito Oil Co., Ltd.) having a hydroxyl value of 110 to 120 (KOHmg / g) and removing double bonds by hydrogenation, an NCO content of 21 % Hexamethylene diisocyanate (Coronate series manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) with an NCO index = 1.05, 40 parts by weight, an appropriate amount of a catalyst and an antifoaming agent were mixed, and vacuum degassed. The curing conditions were 80 ° C. and 60 minutes. Thereafter, curing was performed for 24 hours, and complete curing was confirmed. This solar cell panel was subjected to 10 cycles of a temperature and humidity cycle test of 80 ° C. to 85% to −40 ° C. and a humidity resistance test of 1000 hours for 80 ° C. and 85%. As a result, no yellowing of the urethane resin was observed, and the electrical characteristics of the solar cell panel maintained 95% or more of the initial value. Moreover, yellowing was not seen in the outdoor exposure test for 1000 hours.

この構造は、図13に示すように、ウレタン樹脂5と基材1との境界部Aが外気に晒されることになる。このような構造では、一般的には「剥がし」の力が加わり、信頼性に劣ることが多い。しかし本実施例では、基材1としてアルミニウム薄板の表面にポリエステル系の焼付塗装を施したものを使用したので、ウレタン樹脂5との密着性に優れ、高い信頼性を保持することができたものと思われる。特に、ポリエステル系の焼付塗装とウレタン樹脂との相性は優れているので、この組み合わせは、高い信頼性を維持することに寄与できる。  In this structure, as shown in FIG. 13, the boundary portion A between the urethane resin 5 and the substrate 1 is exposed to the outside air. In such a structure, generally, a “peeling” force is applied, and the reliability is often inferior. However, in this example, since the base 1 is made of a surface of an aluminum thin plate that has been baked with a polyester, it has excellent adhesion to the urethane resin 5 and can maintain high reliability. I think that the. In particular, since the compatibility between the polyester-based baking coating and the urethane resin is excellent, this combination can contribute to maintaining high reliability.

以上の実施例1〜6に示す太陽電池パネルは、いずれも1を若干下回る比重となり、いずれの構造においても、水面に浮遊することを確認した。さらに、一旦水に沈めても、ゆっくりと浮き上がることも確認した。  Each of the solar cell panels shown in Examples 1 to 6 had a specific gravity slightly lower than 1, and it was confirmed that the solar cell panels floated on the water surface in any structure. In addition, it was confirmed that even if it was submerged in water, it floated slowly.

以上のように、本発明の太陽電池パネルは、道路標識やソーラー街路灯、その他種々の小型〜中型の太陽電池用途に幅広く応用展開することができ、かつ、ガラス板や金型を使用する必要がなく、生産性や材料コストを大幅に低減することができる。したがって、これまで価格や形状設計の自由度の制限から太陽電池が利用できなかった分野にも、幅広く展開することができる。また、貫通孔を設けることによって耐風圧設計が行いやすく、この点でも太陽電池の利用分野を広げることに寄与できるものである。これより、省エネルギーの機運が高まる昨今において、本発明の産業上の利用可能性は非常に大きい。  As described above, the solar cell panel of the present invention can be widely applied to road signs, solar street lights, and other various small to medium solar cell applications, and it is necessary to use glass plates and molds. Therefore, productivity and material cost can be greatly reduced. Therefore, it can be widely deployed in fields where solar cells could not be used due to restrictions on price and shape design. Further, by providing a through hole, it is easy to design the wind pressure resistance, and this point can also contribute to expanding the field of use of solar cells. Thus, in recent years when the energy saving momentum is increasing, the industrial applicability of the present invention is very large.

本発明の太陽電池パネルに用いる基材の断面構造例の説明図Explanatory drawing of the cross-section of the base material used for the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの断面構造例の説明図Explanatory drawing of the cross-sectional structure example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの断面構造例の説明図Explanatory drawing of the cross-sectional structure example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの受光面側構造例の説明図Explanatory drawing of the light-receiving surface side structural example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの断面構造例の説明図Explanatory drawing of the cross-sectional structure example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの断面構造例の説明図Explanatory drawing of the cross-sectional structure example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの端面外観例の説明図Explanatory drawing of the end face external appearance example of the solar cell panel of the present invention 本発明の太陽電池パネルの受光面側構造例の説明図Explanatory drawing of the light-receiving surface side structural example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの取付具の例の説明図Explanatory drawing of the example of the fixture of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの取付態様例の説明図Explanatory drawing of the example of the attachment aspect of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルを風が通り抜ける様子を表す説明図Explanatory drawing showing a mode that a wind passes through the solar cell panel of the present invention 本発明の太陽電池パネルの全体構造例の説明図Explanatory drawing of the whole structural example of the solar cell panel of this invention 本発明の太陽電池パネルの信頼性を説明するための構造図Structural diagram for explaining the reliability of the solar cell panel of the present invention 従来の太陽電池パネルの断面構造の説明図Explanatory drawing of the sectional structure of a conventional solar cell panel 従来の太陽電池パネルの断面構造の説明図Explanatory drawing of the sectional structure of a conventional solar cell panel

1a 芯材
1b 金属薄板
1 基材
2,7 配線材
3,4 太陽電池素子
5 ウレタン樹脂
6,9 ストリング
8 ガラス基板
10 EVA樹脂
11,13 取出電極
12 PET樹脂シート
14 シール材
15 パテ
16 フレーム
17 下層のウレタン樹脂(下地層)
18,28 従来構造の太陽電池パネル
19,20,26,29 取付用孔
21,25 貫通孔
22 透明樹脂製の容器
23 端子ボックス
24 シリコーン樹脂
27 取付具
31 取付ステー
33 開口部
35 請求項5の太陽電池パネル
37 取付金具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Core material 1b Metal thin plate 1 Base material 2,7 Wiring material 3,4 Solar cell element 5 Urethane resin 6,9 String 8 Glass substrate 10 EVA resin 11,13 Extraction electrode 12 PET resin sheet 14 Sealing material 15 Putty 16 Frame 17 Lower layer urethane resin (underlayer)
18, 28 Solar panel 19, 20, 26, 29 having a conventional structure Mounting hole 21, 25 Through hole 22 Transparent resin container 23 Terminal box 24 Silicone resin 27 Mounting tool 31 Mounting stay 33 Opening 35 Solar panel 37 mounting bracket

Claims (5)

ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂から選ばれた1種または2種以上の組み合わせからなる芯材を金属薄板で挟み込んで積層一体化した板状の基材上に、単又は複数枚の太陽電池素子をウレタン樹脂によって封入し、ウレタン樹脂側を受光面とした太陽電池パネル。  Single or multiple sheets on a plate-like base material obtained by laminating and integrating a core material composed of one or more kinds selected from polyolefin resin, polyurethane resin, and polyethylene terephthalate resin between thin metal plates A solar cell panel in which the solar cell element is encapsulated with urethane resin and the urethane resin side is the light receiving surface. ウレタン樹脂が、ヒマシ油系ポリオールを含むものである、請求項1記載の太陽電池パネル。  The solar cell panel according to claim 1, wherein the urethane resin contains a castor oil-based polyol. ウレタン樹脂が、ヘキサメチレンジイソシアネートを含むものである、請求項1又は2記載の太陽電池パネル。  The solar cell panel according to claim 1 or 2, wherein the urethane resin contains hexamethylene diisocyanate. ウレタン樹脂が、水素添加によって二重結合を含まない構造としたヒマシ油系ポリオールを含むものである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池パネル。  The solar cell panel according to any one of claims 1 to 3, wherein the urethane resin contains a castor oil-based polyol having a structure containing no double bond by hydrogenation. 少なくとも太陽電池素子の配列範囲内に、受光面から基材までの複数の貫通孔を設けた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池パネル。  The solar cell panel of any one of Claims 1-4 which provided the several through-hole from the light-receiving surface to a base material at least in the arrangement | sequence range of a solar cell element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020027104A1 (en) * 2018-07-30 2020-02-06 出光興産株式会社 Photoelectric conversion module

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