JP2014232740A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の太陽電池モジュールを連結するためのケーブルを固定する部品なしに、信頼性の高い太陽電池モジュールの配線を実現する。【解決手段】太陽電池パネルと、太陽電池パネルを支持するための枠体を含む太陽電池モジュールであって、枠体に、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続するケーブルを掛止するための切欠きを設けることにより、簡素な構造で配線ケーブルを配置することができる生産性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールを複数接続した太陽電池アレイに関するものである。

近年、火力発電等による化石燃料の大量消費に起因する二酸化炭素の排出量増加や地球環境問題等により、二酸化炭素を排出せず、クリーンな電力を得ることができる太陽光発電システムが注目されている。太陽光発電システムは、太陽光から起電力を生成するために、太陽光発電を行う太陽電池セルを多数組み込んで一体化された太陽電池モジュールを組み合わせて所望の電力を得る構成としている。

通常、太陽電池モジュールは、透光性のガラス、または、プラスチック材からなる受光面保護板、シート状のエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等の太陽電池セル封止材、この太陽電池セル封止材の中に封止された、単結晶シリコンや多結晶シリコンやアモルファスシリコンや化合物半導体等の太陽電池セル、前記太陽電池セル封止材を裏面から保護するバックフィルムの積層体を一体化して枠体に組み込んだ構成とされている。また、太陽電池セルが生成する電力を取り出すための端子ボックスと、端子ボックスに接続される出力ケーブルとを備えている。

図９は、従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。太陽電池モジュール５０は、概略矩形平板状をなし太陽光を電力に変換する太陽電池パネル５１と、発生した電力を取り出す第１の出力ケーブル５２及び第２の出力ケーブル５３と、太陽電池パネル５１の裏面に設けられ、太陽電池パネル５１に内蔵される内部リード線と第１の出力ケーブル５２及び第２の出力ケーブル５３とを電気接続するための端子ボックス５４と、太陽電池パネル５０の外縁部を全周にわたって囲繞する矩形枠状の枠状フレーム５５と、枠状フレーム５５に取り付けられた補強フレーム５６と、太陽電池パネル５１と補強フレーム５６との間に配置され、太陽電池パネルのたわみを抑制する緩衝材５７とを有している。緩衝材５７は、太陽電池パネル５１裏面の補強フレーム５６のある位置に固着されている。また、緩衝材５７の近傍に、第１の出力ケーブル５２及び第２の出力ケーブル５３を保持するケーブル保持部５８を有している。

上述のような太陽電池モジュールにおける出力ケーブルの長さは、隣り合うモジュール同士の端子ボックス間を結ぶ経路長に基づいて決定されるが、とりうる可能性のある最長の経路に対応するためやメンテナンス時に太陽電池を移動させるような作業に対応するために、余裕のある長さに設定されており、余ったケーブルがたるんで、屋根などに接触しないように太陽電池モジュールに例えば、ケーブル保持部材５８のような部品や、クリップ、クランプなどを設置して固定していた。

ＷＯ２０１１／０３３６３８

しかしながら、前述のような構造では、太陽電池パネルの裏面に配線ケーブルを配置するためにケーブル保持部材やクリップやクランプなどの、配線を保持したり固定したりするための部品が必要であった。そのため、太陽電池モジュールの構造が複雑化し、コストアップの原因となっていた。

本発明は、上述の問題点を鑑みなされたものであり、簡素な構造でコスト削減ができ、信頼性の高い太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルを支持するための枠体を含む太陽電池モジュールであって、枠体に、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続するケーブルを掛止するための切欠きを設けてなる太陽電池モジュール。

また、本発明の太陽電池モジュールは、枠体はフランジを有し、切欠きは、太陽電池モジュールの角部であって、フランジに設けられてなるものを含む。

また、本発明の太陽電池モジュールは、切欠きは、Ｌ字状であるものを含む。

本発明の太陽電池アレイは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルを支持するための枠体を含む太陽電池モジュールを複数電気的に接続してなる太陽電池アレイであって、枠体に切欠きを設け、切欠きに、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続するためのケーブルを掛止してなるものである。

また、本発明の太陽電池アレイは、枠体はフランジを有し、太陽電池パネルとフランジの間に、フランジに沿ってケーブルを配してなるものを含む。

本発明により、簡素な構造で配線ケーブルを配置することができる生産性の高い太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイを提供することができる。

本発明の太陽電池アレイを示す平面図である。 本発明の太陽電池モジュールの部分断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図である。 本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図である。 本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図である。 比較例の太陽電池モジュールの角部を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態である太陽電池モジュールを示す図である。 本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す図である。 従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本発明の太陽電池アレイを示す平面図である。同図は、太陽電池アレイの一部を受光面と反対側の下側から見たものである。太陽電池アレイ１は、複数の太陽電池モジュールをケーブルで電気的に接続することにより構成される。図１においては太陽電池モジュール１０と太陽電池モジュール１０ａが電気的に接続されている。

太陽電池モジュール１０は、受光面に配列された太陽電池セルによって発電を行う太陽電池パネル１１と、太陽電池パネルの各辺に嵌めこまれた枠体１２および枠体１３を有し、枠体１２にはフランジ１７が設けられている。太陽電池パネル１１の受光面とは反対側の面には、端子ボックス１４が取り付けられており、受光面側に配列された太陽電池セルと電気的に接続している。端子ボックス１４のプラス端子１５には、ケーブル１８ａの一端に設けられたコネクタ１９ａが接続されている。また、端子ボックス１４のマイナス端子１６には、ケーブル１８ｂの一端に設けられたコネクタ１９ｂが接続されている。

太陽電池アレイ１において、太陽電池モジュール１０と太陽電池モジュール１０ａは、太陽電池モジュールの枠体１２の長手方向に電気的に接続される。また、枠体１３の長手方向は、太陽電池モジュール１０と太陽電池モジュール１０ａの電気的な接続方向と直交する方向であり、枠体１３をまたぐようにケーブルが配置される。

太陽電池モジュール１０の４つの各角部おいて、枠体１２のフランジ１７に切欠き２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが設けられている。端子ボックス１４からのびたケーブル１８ａは、切欠き２０ａに掛止されるとともに、切欠き２０ａを通って枠体１２のフランジ１７と太陽電池パネル１１の間に、フランジ上を這うように配線される。ケーブル１８ａの、端子ボックス１４とは逆側の端部にはコネクタ１９ｃが取り付けられてなり、コネクタ１９ｃは隣接する太陽電池モジュール１０ａから延びるケーブル１８ｃの端部のコネクタ１９ｄと接続する。コネクタ１９ｃとコネクタ１９ｄの接続部は、フランジ１７と太陽電池パネル１１の間にある。

ケーブル１８ｃは切欠き２０ｂと２０ｅに掛止されるとともに、切欠き２０ｂと２０ｅを通って隣の太陽電池モジュール１０ａの端子ボックス１４ａまで配線される。ケーブル１８ｃのコネクタ１９eは、端子ボックス１４ａのマイナス端子１６ａに接続される。太陽電池モジュール１０と１０ａの境界部において、ケーブル１８ｃはフランジの下側を通り、また、枠体１３の下側を通るように配線される。

ケーブル１８ｂは、太陽電池モジュールの他の角部の切欠き２０ｃに掛止されるとともに、切欠き２０ｃを通って右隣の太陽電池モジュール（図示せず）の端子ボックスに接続される。また、太陽電池モジュール１０ａに設けられた端子ボックス１４ａのプラス端子１５ａにはケーブル１８ｄのコネクタ１９ｆが接続される。ケーブル１８ｄは、切欠き２０ｆに掛止されるとともに、切欠き２０ｆを通って、枠体１２のフランジ１７と太陽電池パネル１１の間に配線される。

ケーブル１８ｄのコネクタ１９ｇは、ケーブル１８ｅのコネクタ１９ｈと接続されている。ケーブル１８ｅは切欠き２０ｈに掛止されるともに、切欠き２０ｈを通ってさらに左隣の太陽電池モジュール（図示せず）の端子ボックスと接続される。

切欠きをフランジに設けたことにより、フランジ上を這わせたケーブルを切欠きで掛止することができ、クリップやクランプなどの配線用部材を使用しなくても、ケーブルの位置が安定する。

また、切欠きが太陽電池モジュールの角部にあることにより、ケーブルは、隣の太陽電池モジュールとの境界部において、枠体の下側を経由して隣の太陽電池モジュールの枠体の切欠きに掛止することができるので、隣接する太陽電池モジュールの境界部分の配線が容易になり、施工の際の作業性が向上する。

太陽電池パネルの裏側に設置された端子ボックスの端子に接続されたケーブルを枠体のフランジに設けられた切欠きに掛止することにより、ケーブルを固定するためのクリップやクランプを設けなくてもケーブルを適切に配線することができるので、コストダウンが図れるとともに、施工の際の作業性が向上する。

また、施工後点検や、パネルの交換の際には、太陽電池モジュールの位置を変えなければならない場合があるが、その際ケーブルを取り外したり、位置を変えなければならない場合がある。本発明においては、切欠きは太陽電池モジュールの枠部に設けられているので、手が届きやすく切欠きからケーブルを外すだけで、フランジ上に這わせていたケーブルが自由になるので、パネルの交換や施工後点検をする際の作業性が向上する。従来例のケーブル保持部はパネルの中央付近にあり、手が届きにくく作業性に劣る。

また、フランジ上を這うように配線されたケーブルとケーブルの接続部がフランジと太陽電池パネルの間にあり、各ケーブルはフランジの両端で掛止されているので、接続部の位置が安定しており、コネクタが外れる可能性が小さくなる。

図２は、本発明の太陽電池モジュールの部分断面図である。太陽電池モジュール１０において、太陽電池パネル１１の端部は、枠体１２に嵌合されている。枠体１２は、太陽電池モジュール１０の内側に向かって延びたフランジ１７を有している。フランジ１７は太陽電池パネルの下方にあって、太陽電池パネル１１とフランジ１７の間にケーブル１８が通っている。すなわち、ケーブル１８はフランジ１７と太陽電池パネル１１の間に配置されている。フランジ１７と太陽電池パネル１１の間にケーブル１８を収めることにより、ケーブルが弛んで屋根などに接触することを防ぐことができる。

図３は、本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図である。太陽電池パネル１１の各辺に枠体１２および１３が嵌められており、枠体１２のフランジ１７に切欠き２０が形成されている。切欠き２０は、フランジ１７の短辺方向の切欠き２２と、長辺方向の切欠き２３ならなる。短辺方向の切欠き２２によって、フランジ１７と枠体１３の間に、通すべきケーブルの直径よりも少し大きい幅の隙間が形成されている。また、フランジ１７の長辺方向に、切欠き２３が切欠き２２に連通して形成されている。切欠き２３の幅は切欠きに通すケーブルの直径に対応する幅に形成されている。また、切欠き２３の奥は半円形状に形成されている。

太陽電池モジュール角部の切欠きが短辺方向の切欠き２２と長辺方向の切欠き２３からなるＬ字状の切欠き２０であるので、ケーブルを切欠き２２に挿入して、フランジ１７の方向に導くと切欠き２３にケーブルが挟まって掛止するので、簡単にケーブルを固定することができる。

また、メンテナンス等で太陽電池モジュールを移動させる場合において、掛止されているケーブルを切欠きから外すだけでケーブルを開放できるので作業性が向上する。

図４は、本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図であり、図１の切欠き２０ａ周辺を示す斜視図である。端子ボックス１４に接続されたケーブル１８ａは、切欠き２２ａと枠体１３との間から挿入され、切欠き２３ａの奥まで押しこまれることにより、掛止される。さらに、切欠き２０ａに掛止されたケーブル１８ａは、切欠き２０ａに経由してフランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通るように配置される。

図５は、本発明の太陽電池モジュールの角部の斜視図であり。図１の切欠き２０ｂおよび２０ｅ周辺を示す斜視図である。ケーブル１８ｃは、フランジ１７と太陽電池パネル１１との間に通っているが、切欠き２０ｂに掛止されるとともに、切欠き２０ｂを経由して、フランジ１７の外側を通り、太陽電池モジュール１０の枠体１３および太陽電池モジュール１０ａの枠体１３上を通って切欠き２０ｅに掛止されるとともに、切欠き２０ｅを経由して、端子ボックス１４ａの方へ配線される。切欠き２０ｂ、２０ｅによりケーブル１８ｃが掛止されるので、ケーブルの位置が安定する。そのため、施工の際の作業性が良く、また、ケーブルの不具合が起こりにくい。

切欠きで掛止する方法は、メンテナンス等で太陽電池を移動させるときにおいても、切欠きからケーブルを外すだけで、ケーブルを開放できるので作業効率が高くなる。
（比較例）
図６は、比較例の太陽電池モジュールの角部を示す説明図であり、切欠きがない場合の配線の状態を示す説明図である。角部の切欠きがない場合、ケーブル３８は、隣の太陽電池モジュール境界で枠体３３を越えるために、筺体をフランジ３７の幅からはずれた場所を通す必要がある。また、掛止するところがないので、クリップなどを使わずに、ケーブルを定まった場所に配置することが難しくなる。
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照しつつ説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態である太陽電池モジュールを示す図である。枠体の形状と配線以外の構成は図１に示した太陽電池モジュールと同様である。

枠体２４の両端に切欠き２０ａおよび２０ｂを形成するとともに、枠体２４の中央部付近に切欠き２１ａおよび２１ｂを形成する。切欠き２１ａおよび２１ｂは、ケーブル１８ａよりも少し大きな幅を有し、奥部は半円状の形状切欠きである。

端子ボックス１４に接続されたケーブル１８ａは、切欠き２０ａに掛止されるとともに、切欠き２０aを経由して、枠体２４のフランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通り、切欠き２１ａを経由してフランジ１７の下側を通っている。そして、ケーブル１８ａのコネクタ１９ｃは、フランジ１７の下面で隣の太陽電池モジュールの端子ボックスに接続するケーブル１８ｃのコネクタ１９ｄと接続する。ケーブル１８ｃは切欠き２１ｂを経由して、枠体２４のフランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通り、切欠き２０ｂを経由して隣の太陽電池モジュールの端子ボックスに接続する。

枠体２４に切欠き２０ａ、２０ｂ、２１ａおよび２１ｂの４つの切欠きでケーブル１８ａおよび１８ｃを掛止しているので、ケーブルをフランジ１７に沿って確実に配線でき、ケーブルのずれを防止することができる。

また、コネクタ１９ｃ近傍でケーブル１８ａが掛止されるとともに、コネクタ１９ｄ近傍でケーブル１８ｃが掛止されるので、コネクタを接続部の位置が切欠き２１ａと切欠き２１ｂの間にあり、コネクタ接続部の位置が安定するので、コネクタが外れる可能性が少なくなる。

また、ケーブルのコネクタ１９ｃおよび、１９ｄがフランジ１７の下面で接続しているので、外側から配線のチェックを行うことができるので、保守作業が簡便になる。
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照しつつ説明する。

図８は、本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す図である。枠体の形状と配線以外の構成は図１に示した太陽電池モジュールと同様である。

枠体２５の両端に切欠き２０ａおよび２０ｂが形成されている。さらに、枠体２５の中央部付近に切欠き２１ａおよび２１ｂを形成されている。また、切欠き２０ａと切欠き２１ａの間に切欠き２１ｃ、２１ｄが設けられている。また、切欠き２０ｂと切欠き２１ｂの間に切欠き２１ｅおよび切欠き２１ｆが形成されている。切欠き２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄは、それぞれケーブル１８ａよりも少し大きな幅を有し、切欠きの奥部は半円状に形成されている。

端子ボックス１４に接続されたケーブル１８ａは、切欠き２０ａに掛止されるとともに、切欠き２０aを経由して、枠体２５のフランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通る。そして、切欠き２１ｃを経由して一旦、フランジ１７の下面に通った後、切欠き２１ｄを経由してフランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通り、切欠き２１ａを経由して再びフランジ１７の下面を通る。そして、フランジ１７の下面で、ケーブル１８ａのコネクタ１９ｃはケーブル１８ｃのコネクタ１９ｄと接続する。

ケーブル１８ｃは、切欠き２１ｂを通って、フランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通り、切欠き２１ｅを経由して、再度フランジ下面を通り、切欠き２１ｆで、フランジ１７と太陽電池パネル１１の間を通る。そして、切欠き２０ｂを経由して隣の太陽電池モジュールの配電隣の太陽電池モジュールの端子ボックスに接続する。

本例では、ケーブル１８ａおよび１８ｃが枠体２５の切欠き２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、および２１ｆで掛止されているので、ケーブルの位置が安定する。また、太陽電池モジュールが大きくなって、太陽電池モジュールの一辺の長さが長くなっても、適度な間隔で切欠きを入れることにより、より確実に枠体２５に沿って配線することが可能になる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 太陽電池アレイ
１０、１０ａ 太陽電池モジュール
１１ 太陽電池パネル
１２、１３、２４、２５ 枠体
１４、１４ａ 端子ボックス
１５、１５ａ プラス端子
１６、１６ａ マイナス端子
１７ フランジ
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ ケーブル
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈ コネクタ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ 切欠き
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ 切欠き
２２ 切欠き
２３ 切欠き

Claims (5)

1. 太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルを支持するための枠体を含む太陽電池モジュールであって、
   前記枠体に、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続するケーブルを掛止するための切欠きを設けてなる太陽電池モジュール。
2. 前記枠体はフランジを有し、
   前記切欠きは、前記太陽電池モジュールの角部であって、前記フランジに設けられてなる請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記切欠きは、Ｌ字状である請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルを支持するための枠体を含む太陽電池モジュールを複数電気的に接続してなる太陽電池アレイであって、
   前記枠体に切欠きを設け、
   該切欠きに、複数の太陽電池モジュールを電気的に接続するためのケーブルを掛止してなる太陽電池アレイ。
5. 前記枠体はフランジを有し、
   前記太陽電池パネルと前記フランジの間に、前記フランジに沿って前記ケーブルを配してなる請求項４に記載の太陽電池アレイ。