CN109950343B - 太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池模块，该太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方而不同。所述太阳能电池模块具备：密封层，由树脂形成，密封有发电元件；表面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧接合；及背面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧的相反侧接合。在所述太阳能电池模块中，车辆前后方向上的曲率越大的部分，则层叠所述表面层、所述密封层及所述背面层而成的部分的板厚形成得越薄。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块。
背景技术
以往，使用有通过位于太阳能电池单体的受光面侧的表面层和位于受光面的相反侧的背面层来夹持密封有太阳能电池单体的密封层而成的太阳能电池模块。在作为车辆的顶部而采用太阳能电池模块的情况下，从轻量化的观点出发，表面层等由树脂形成。另外，表面层、密封层、背面层的厚度被设为在车辆前后方向上恒定。
专利文献1：日本特开2015-023070号公报
然而，对于车辆的顶部，出于装饰性的考虑，车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方连续地变化。通常，由于曲率越大则弯曲刚性越高，因此在向车辆的顶部配设各层的厚度形成为恒定的太阳能电池模块的情况下，以在曲率最小的部位能够确保预定的弯曲刚性的恒定板厚形成有太阳能电池模块。换言之，在曲率相对较大的部位，太阳能电池模块的弯曲刚性过大，在轻量化方面存在有改善的余地。
发明内容
本发明考虑到上述实际情况，优选的实施例的一个目的在于，提供一种在车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方而不同的太阳能电池模块中确保预定的弯曲刚性并实现了轻量化的太阳能电池模块。
本发明的第一技术方案为一种太阳能电池模块，该太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方而不同，该太阳能电池模块具备：密封层，由树脂形成，密封有发电元件；表面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧接合；及背面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧的相反侧接合，车辆前后方向上的曲率越大的部分，则层叠所述表面层、所述密封层及所述背面层而成的部分的板厚形成得越薄。
根据该结构，对于由树脂形成的太阳能电池模块，在车辆前后方向上曲率越大的部分，则层叠表面层、密封层及背面层而成的部分的板厚形成得越薄。若该部分的板厚恒定，则曲率越大的部分，太阳能电池模块的弯曲刚性越高。因而，在太阳能电池模块中，车辆前后方向上的曲率相对越大的部分，则越减薄板厚，从而能够实现车辆前后方向上的弯曲刚性的均匀化。
通常，为了能够在车辆前后方向上曲率最小的部分确保预定的弯曲刚性，而将太阳能电池模块的板厚设定为恒定。但是，在本太阳能电池模块中，由于与在车辆前后方向上曲率最小的部分相比，曲率越大的部分，则越减薄板厚，因此能够在太阳能电池模块的整个区域确保预定的弯曲刚性并实现太阳能电池模块的轻量化。
本发明的第二技术方案的太阳能电池模块在第一技术方案的太阳能电池模块的基础上，所述太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率越大的部分，则所述表面层的板厚形成得越薄。
根据该结构，太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率越大的部分，则太阳能电池模块的表面层的板厚形成得越薄。
因而，相对于为了使太阳能电池模块整体确保预定的弯曲刚性而在太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率最小的部分设定的表面层的板厚，车辆前后方向上的曲率相对越大的部分，则可以越减薄表面层的板厚。
其结果是，与表面层的板厚在车辆前后方向上恒定的太阳能电池模块相比，由于在太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率相对较大的部分，表面层的板厚相对较薄，因此太阳光的透过率增大，能够提高太阳能电池模块整体的发电效率。
本发明的第三技术方案的太阳能电池模块在第二技术方案的太阳能电池模块的基础上，所述背面层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。
在该太阳能电池模块中，背面层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。因而，相对于为了使太阳能电池模块整体确保预定的弯曲刚性而在太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率最小的部分设定的板厚，车辆前后方向上的曲率相对越大的部分，则越减薄板厚，在该情况下，表面层的变化比例增大。即，由于在太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率相对较大的部分，表面层的板厚的相对的减小比例增大，因此太阳光的透过率进一步增大，能够进一步提高太阳能电池模块整体的发电效率。
本发明的第四技术方案的太阳能电池模块在第一技术方案～第三技术方案中的任一太阳能电池模块的基础上，所述表面层的弯曲刚性被设定为比所述背面层的弯曲刚性高。
在该太阳能电池模块中，表面层的弯曲刚性被设定为比背面层的弯曲刚性高。通常，从表面层侧向太阳能电池模块输入冲击载荷，发电元件破裂的原因在于，因冲击载荷的输入而导致发电元件较大地挠曲。为了减小该发电元件的挠曲量，只要提高表面层的刚性即可。在此，若与背面层相比提高表面层的弯曲刚性，则能够抑制太阳能电池模块整体的质量增加(实现轻量化)并抑制发电元件的破裂。
本发明的第五技术方案的太阳能电池模块在第一技术方案～第四技术方案中的任一太阳能电池模块的基础上，所述密封层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。
该太阳能电池模块中，密封层的板厚在车辆前后方向上恒定。因而，即使在伴随着太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率的增大而使太阳能电池模块的板厚减小的情况下，密封层的板厚也不会减小。即，与太阳能电池模块的车辆前后方向上的板厚恒定的结构相比，即使在伴随着太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率的增大而使板厚减小从而轻量化的情况下，也在车辆前后方向上将密封层的板厚维持为恒定，在车辆前后方向上将发电元件的保护功能维持为恒定。
由于将第一技术方案的太阳能电池模块设为上述结构，因此能够确保预定的弯曲刚性并实现轻量化。
由于将第二技术方案及第三技术方案的太阳能电池模块设为上述结构，因此能够提高发电效率。
由于将第四技术方案及第五技术方案的太阳能电池模块设为上述结构，因此发电元件的保护性能优异。
附图说明
根据以下附图对本发明优选的实施例进行详细说明，其中，
图1是说明本发明的第一实施方式所涉及的太阳能电池模块的车身安装状态的分解立体图。
图2是说明本发明的第一实施方式所涉及的太阳能电池模块的车身安装状态的俯视图。
图3A是本发明的第一实施方式所涉及的太阳能电池模块的沿车辆前后方向的纵向剖视图。
图3B是图3A的区域J的剖面放大图。
图3C是图3A的区域K的剖面放大图。
图4A是拱的载荷作用状态图。
图4B表示拱的剖面的应力作用状态图。
图4C是简支梁的载荷作用状态图。
图4D是简支梁的剖面的应力作用状态图。
图5A是本发明的第二实施方式所涉及的太阳能电池模块的沿车辆前后方向的纵向剖视图。
图5B是图5A的区域J的剖面放大图。
图5C是图5A的区域K的剖面放大图。
图6A是本发明的第三实施方式所涉及的太阳能电池模块的沿车辆前后方向的纵向剖视图。
图6B是图6A的区域J的剖面放大图。
图6C是图6A的区域K的剖面放大图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照图1～图4A、图4B、图4C、图4D说明本发明的第一实施方式所涉及的太阳能电池模块。此外，本实施方式所涉及的太阳能电池模块作为车身的顶部而被安装于车辆框架部件。另外，各附图为示意性的图，对于与本实施方式相关性较低的部分省略图示。而且，在各附图中，箭头FR表示车辆前方，箭头W表示车辆宽度方向，箭头UP表示车辆上方。
(结构)
如图1所示那样，本实施方式所涉及的汽车的太阳能电池模块10作为顶部而被安装于车身12。作为支撑太阳能电池模块10的部件，在车身12具备设于车辆宽度方向两端部并沿车辆前后方向延伸的一对顶部纵梁14A、14B。顶部纵梁14A、14B与前柱16A、16B等形成为一体。
另外，在顶部纵梁14A、14B间，从车辆前方侧起依次配设有沿车辆宽度方向延伸的前窗眉(Front Header Member)18和后窗眉(Rear Header Member)22。
如图3A～图3C所示那样，太阳能电池模块10具备：表面层30，具有透光性；密封层34，配置于表面层30的车辆下方侧，密封发电元件(太阳能电池单体)32；及背面层36，从车辆下方侧支撑密封层34。换言之，在密封层34的发电元件32的受光面侧层叠有表面层30、且在发电元件32的受光面的相反侧层叠有背面层36而形成太阳能电池模块10。层叠这些表面层30、密封层34、背面层36而成的太阳能电池模块10形成为，车辆前后方向上的曲率从车辆前方侧向车辆后方侧而与车辆的顶部形状相对应地单调减小。
如图2所示那样，太阳能电池模块10在俯视时仅表面层30具有向密封层34、背面层36的外周部突出的周缘部39，并经由周缘部39而安装于前窗眉18、后窗眉22、顶部纵梁14A、14B。
此外，在图3A中，位于太阳能电池模块10的车辆前方侧端部、车辆后方侧端部的表面层30的周缘部39、位于密封层34的外周部并与表面层30的下表面接合的背面层36的凸部等省略图示。
如图2所示那样，表面层30由俯视时大致矩形的树脂板形成。树脂板由透明且耐候性优异的聚碳酸酯(PC)形成。由于由聚碳酸酯形成的树脂板(PC板)的耐候性优异并且轻量，因此优选作为搭载于车辆的太阳能电池模块10的表面层30。此外，本实施方式中的“树脂”指的是具有透光性的材料。
另外，如图3A所示那样，表面层30形成为，曲率半径方向上的厚度(以下，称作“板厚”)从车辆前方向车辆后方而增大。即，形成为，表面层30的车辆前后方向上的曲率越大的部分，则板厚越薄。例如，在太阳能电池模块10中车辆前后方向上的曲率相对较大的车辆前方侧端部附近(参照图3A，区域J)的表面层30的板厚A2(参照图3B)形成为比车辆前后方向上的曲率相对较小的车辆后方侧端部附近(参照图3A，区域K)的表面层30的板厚A1(参照图3C)薄。
如图2及图3A～图3C所示那样，密封层34由多个发电元件32和密封发电元件32的密封材料38构成。多个发电元件32规则地配置于密封层34内，并由密封材料38密封。发电元件32是硅系电池单体等公知的发电元件。密封材料38是通过在透明且具有弹性、粘接性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中混合硅烷偶联剂且形成为薄膜状而成的。
此外，如图3A所示那样，密封层34的板厚从车辆前方至车辆后方为止形成为恒定。即，无论是曲率相对较大的车辆前方侧端部附近(参照图3A，区域J)还是曲率相对较小的车辆后方侧端部附近(参照图3A，区域K)，密封层34的板厚B都恒定(参照图3B，图3C)。
背面层36由背面板构成。为了防止因在表面层30采用PC而导致的太阳能电池模块10的弯曲，背面板36与表面层30相同，由PC形成。
背面层36形成为，板厚从车辆前方向车辆后方而增大。即，形成为，背面层36的车辆前后方向上的曲率越大的部分，则板厚越薄。例如，在太阳能电池模块10中，车辆前后方向上的曲率相对较大的车辆前方侧端部附近(参照图3A，区域J)的背面层36的板厚C2(参照图3B)形成为比车辆前后方向上的曲率相对较小的车辆后方侧端部附近(参照图3A，区域K)的背面层36的板厚C1(参照图3C)薄。
这样，太阳能电池模块10形成为，与车辆前后方向上的曲率从车辆前方侧端部向车辆后方侧端部而单调减小相对应地，表面层30和背面层36的板厚单调增大。另一方面，密封层34的板厚从车辆前方侧端部至车辆后方侧端部为止恒定。即，太阳能电池模块10形成为，与车辆前后方向上的曲率从车辆前方侧端部向车辆后方侧端部而单调减小相对应地，以确保预定的弯曲刚性的方式设定的太阳能电池模块10的板厚单调增大。
由此，太阳能电池模块10构成为，能够使车辆前后方向上的弯曲刚性均匀化而在各位置确保预定的弯曲刚性。即，构成为，能够在车辆前后方向的各位置将板厚设为最小限度而确保预定的弯曲刚性。
(作用)
对如上构成的太阳能电池模块10的作用进行说明。
如图1及图3A、图3B、图3C所示那样，太阳能电池模块10作为车辆的顶部而被载置于车身12，以与车辆的顶部形状相对应地使车辆前后方向上的曲率在车辆侧视时从车辆前方向车辆后方连续地变化的方式设为流线型形状。换言之，太阳能电池模块10形成为，车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方而单调减小。
通常，拱的弯曲刚性比简支梁的弯曲刚性高。这是因为，在拱40的情况下(参照图4A)，当拱的中央受到向下载荷时，如图4B所示，均匀的压缩应力作用于剖面上，相对于此，在简支梁42的情况下(参照图4C)，当简支梁的中央受到向下载荷时，如图4D所示，拉伸应力作用于比剖面的中性轴靠下侧的部分。
另外，若拱的板厚恒定，则曲率越大的部分，拱的弯曲刚性越高。
因此，在太阳能电池模块10中，在车辆前后方向上的曲率相对较大的部分，使板厚(层叠表面层30、密封层34及背面层36而成的板厚)变薄。尤其是相对于为了在太阳能电池模块10的曲率最小的部分确保预定的弯曲刚性而设定的板厚，曲率相对越大的部分，板厚越薄。由此，与由为了在曲率最小的部分确保预定的弯曲刚性而设定的恒定的板厚形成的太阳能电池模块(以下，有时称作“板厚恒定的太阳能电池模块”)相比，能够减轻太阳能电池模块10的质量。
即，通过在太阳能电池模块10中使车辆前后方向上的曲率相对较大的部分的板厚小于曲率相对较小的部分的板厚，能够使太阳能电池模块10在车辆前后方向的整个区域确保预定的弯曲刚性并实现轻量化。
尤其是在表面层30中，通过与曲率最小的部分相比减小曲率相对较大的部分的板厚，与表面层的板厚在车辆前后方向上恒定的结构相比，能够增大太阳光的透过率，能够增大太阳能电池模块10的发电效率。
另外，通过在车辆前后方向上将密封层34的板厚设为恒定，即使太阳能电池模块10的板厚在车辆前后方向上发生变化，密封层34对发电元件32的保护性能也被维持为恒定。
[第二实施方式]
参照图5A、图5B、图5C说明本发明的第二实施方式所涉及的太阳能电池模块。此外，对于与第一实施方式相同的结构要素标注相同的附图标记，省略其详细的说明。另外，由于与第一实施方式不同的内容仅为表面层30和背面层36的形状，因此仅说明该部分。
太阳能电池模块50中，车辆前后方向上的曲率越大的部分，则表面层30的板厚形成得越薄。另一方面，密封层34和背面层36在车辆前后方向上形成为恒定的板厚。
即，仅调整表面层30的板厚，使得车辆前后方向上的曲率相对越大的部分，则太阳能电池模块50的层叠表面层30、密封层34及背面层36而成的部分的板厚变得越薄。因而，在太阳能电池模块50中，在为了与车辆前后方向上的曲率相对应地确保预定的弯曲刚性而形成为最小限度的板厚的情况下，仅通过表面层30的板厚的变化来应对。即，与如第一实施方式的太阳能电池模块10那样通过使表面层30和背面层36的板厚变化来调整板厚的结构相比，表面层30的板厚的变化程度较大。其结果是，表面层30的板厚在车辆前后方向上的曲率相对较大的部分被进一步削减，表面层30中的太阳光的透过率提高。
其结果是，太阳能电池模块50既能够确保预定的弯曲刚性又能够实现轻量化，并且能够进一步提高发电效率。
[第三实施方式]
参照图6A、图6B、图6C说明本发明的第三实施方式所涉及的太阳能电池模块。此外，对于与第一实施方式相同的结构要素标注相同的附图标记，省略其详细的说明。另外，由于与第一实施方式不同的内容仅为表面层30和背面层36的形状，因此仅说明该部分。
(结构)
太阳能电池模块60中，车辆前后方向上的曲率越大的部分，则背面层36的板厚形成得越薄。另一方面，表面层30和密封层34在车辆前后方向上形成为恒定的板厚。
即，在太阳能电池模块60中，仅调整背面层36的板厚，使得车辆前后方向上的曲率相对越大的部分，则层叠表面层30、密封层34及背面层36而成的部分的板厚变得越薄。因而，在太阳能电池模块60中，在为了与车辆前后方向上的曲率相对应地确保预定的弯曲刚性而形成为最小限度的板厚的情况下，仅通过背面层36的板厚的减小来应对。
另外，在太阳能电池模块60中，在背面层36的板厚最大的车辆后方侧端部，表面层30的板厚被设定为比背面层36的板厚厚。由于表面层30的板厚在车辆前后方向上恒定，因此在太阳能电池模块60的车辆前后方向上的整个区域，表面层30的板厚形成为比背面层36的板厚厚。例如，无论是在太阳能电池模块10的车辆前方侧端部附近(参照图6A，区域J)还是在车辆后方侧端部附近(参照图6A，区域K)，表面层30的板厚A1都被设定为比背面层36的板厚C3、C1厚(参照图6B、图6C)。
在此，由于表面层30和背面层36均由聚碳酸酯(PC)形成，因此板厚相对较大的表面层30的弯曲刚性比背面层36的弯曲刚性高。
(作用)
在太阳能电池模块60中，车辆前后方向上的曲率越大的部分，则板厚(层叠表面层30、密封层34及背面层36而成的部分的板厚)越薄。尤其是相对于为了在曲率最小的部分确保预定的弯曲刚性而设定的板厚，曲率相对越大的部分，则板厚越薄。由此，与板厚恒定的太阳能电池模块相比，能够减轻太阳能电池模块60的质量(使太阳能电池模块60轻量化)。
即，通过在太阳能电池模块10中使曲率相对较大的部分的板厚小于曲率相对较小的部分的板厚，能够使太阳能电池模块10在车辆前后方向上的整个区域确保预定的弯曲刚性并实现轻量化。
另外，为了防止因从外部(车辆上方)向太阳能电池模块60输入冲击载荷而损伤发电元件32，抑制因冲击载荷而产生的发电元件32的挠曲是很重要的。为了实现太阳能电池模块60的轻量化并抑制发电元件32的挠曲，需要提高表面层30的刚性。
由于太阳能电池模块60的表面层30和背面层36由相同材料(聚碳酸酯)形成，且在车辆前后方向上的整个区域内，表面层30的板厚比背面层36的板厚大，因此表面层30的弯曲刚性比背面层36的弯曲刚性高。
因而，即使在从车辆上方对设置于车辆的顶部的太阳能电池模块60输入了冲击载荷的情况下，也能够抑制表面层30的弯曲变形，能够防止或者抑制发电元件32的损伤(破裂)等。即，能够实现太阳能电池模块60的耐冲击性的提高。
尤其是由于在太阳能电池模块60中，仅通过背面层36的板厚的变化来应对板厚的调整，因此表面层30及密封层34的板厚在车辆前后方向上被保持为恒定。因而，太阳能电池模块60与表面层30、密封层34的板厚向车辆前方减小的结构相比，耐冲击性更加优异。
这样，由于在太阳能电池模块60中构成为，在曲率最小的车辆后方侧端部将表面层30的板厚设定为比背面层36的板厚厚，且仅使背面层36的板厚向车辆前方逐渐减小，因此太阳能电池模块60能够确保预定的弯曲刚性并实现轻量化，并且能够实现耐冲击性的提高。
(变形例)
此外，由于在太阳能电池模块60中，由相同的树脂来形成表面层30和背面层36，因此根据板厚的大小关系而使表面层30的弯曲刚性设定为比背面层36的弯曲刚性高，但是并不局限于此。例如，也可以通过由不同的树脂来形成表面层30和背面层36而将表面层30的弯曲刚性设定为比背面层36的弯曲刚性高。
另外，即使在第一实施方式、第二实施方式的太阳能电池模块10、40中，只要表面层30的板厚比背面层36的板厚厚，则也能够起到与本实施方式相同的作用。
[其他]
在一系列的实施方式中，将顶部形状构成为车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方单调减小，但是并不局限于此。只要是顶部的车辆前后方向上的曲率发生变化的结构即可应用。另外，与顶部形状无关，只要是与车辆前后方向上的曲率相应地调整太阳能电池模块的板厚的结构即可应用。
另外，在一系列的实施方式中，将密封层34的板厚设为恒定，但是也可以构成为使板厚与车辆前后方向上的曲率相应地发生变化。

Claims (6)

1.一种太阳能电池模块，所述太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率从车辆前方向车辆后方而不同，
所述太阳能电池模块具备：
密封层，由树脂形成，密封有发电元件；
表面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧接合；及
背面层，由树脂形成，与所述密封层中的所述发电元件的受光面侧的相反侧接合，
车辆前后方向上的曲率越大的部分，则层叠所述表面层、所述密封层及所述背面层而成的部分的板厚形成得越薄，
所述太阳能电池模块形成为，与车辆前后方向上的曲率从车辆前方侧端部向车辆后方侧端部而单调减小相对应地，以确保预定的弯曲刚性的方式设定的所述太阳能电池模块的板厚单调增大。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，
所述太阳能电池模块的车辆前后方向上的曲率越大的部分，则所述表面层的板厚形成得越薄。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中，
所述背面层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池模块，其中，
所述表面层的弯曲刚性被设定为比所述背面层的弯曲刚性高。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池模块，其中，
所述密封层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。
6.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其中，
所述密封层的板厚在车辆前后方向上形成为恒定。
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