JP2000004035A

JP2000004035A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2000004035A
Application number: JP10169067A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamada; 武山田; Yosuke Nozaki; 洋介野崎; Nobuhiro Matsuzaki; 信博松崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電柱のような屈曲面を有する構造物に対して
も容易に設置できるようにした簡易構造の太陽電池モジ
ュールを提供する。【解決手段】太陽電池と、太陽電池を埋設するための
充填材と、前記太陽電池が表面側に設けられた裏面補強
板と、これらを密封する耐候性フィルムとからなる太陽
電池モジュールであって、略平板状をなす該太陽電池モ
ジュールの裏面に屈曲面を有する構造物に取り付けるた
めの突起を設けた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屈曲面を有する構
造物や略円柱面などに容易に取付け可能な太陽電池モジ
ュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のエネルギ需要の増加と石油や石炭
等の化石エネルギの埋蔵量の減少により、従来十分に活
用されていなかった太陽光エネルギを有効利用する太陽
電池の重要性が増している。この太陽電池は電力線が引
かれている場所、例えば一般の家庭や事業所等では建築
物の屋根や外壁などの比較的平坦な面に設置されてい
る。さらに太陽電池は電力線が引かれていないような場
所において特にその力を発揮することができ、例えば山
中の無線中継施設や人口希薄地帯の無線施設などの電力
用に用いられている。

【０００３】これら太陽電池は一般にその物理的、化学
的な保護のため、図１２に示すような強固な従来型のモ
ジュールにおさめられていた。図中２１は結晶太陽電
池、２２は金属フレーム、２３は強化ガラスで、この強
化ガラス２３により太陽電池２１の表面を保護してい
る。特に結晶型の太陽電池２１を用いた場合、結晶の割
れを防止するためにも図１２のような構造が用いられて
いた。

【０００４】また、別の構造のモジュールとして、プラ
スチックフィルム上や金属薄板上にアモルファスシリコ
ン太陽電池を形成し、これを耐候性フィルムで密封した
構造の太陽電池モジュールが作成されている。

【０００５】また、地上に設置場所が確保できない場合
には電柱などに設置して利用していた。図１３には従来
の電柱に設置した太陽電池モジュールの構造を示す。１
は電柱、２１は太陽電池、２２は太陽電池モジュール、
２４，２４′は支持体である。太陽電池モジュール２２
は取り付け部を分かりやすくするため、簡略化して１本
のみ表示してある。しかして、地上に設置場所がない場
合、図１３に示すように、太陽電池モジュール２２は各
々独立に互いに離間して電柱３の外周上に固定された略
リング状をなす支持体４，４′に固定されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図１２に示
すようなモジュールにおいては、構造が堅固であるため
に屈曲面があるような構造物上、例えば電柱１のような
曲面に保持させるためには、図１３に示したように、支
持体２４、２４′のような別に専用のフレームなどの構
造物を用意し、これを屈曲面を有する構造物に取り付
け、更にその上に太陽電池モジュール２２を取り付ける
必要が有り、この場合、取り付けにあたっては支持体２
４、２４′を介し１モジュールづつ独立して固定してお
り、経費が高くなる、手間がかかる、特に高所での設置
には手間がかかる、といった問題点があった。

【０００７】また、支持体２４、２４′の両端のみで太
陽電池モジュール２２を固定していたため、各々の太陽
電池モジュール２２には自立できるだけの強度を持たせ
る必要があり、よって支持体２４、２４′は頑丈で大き
く重く、このようなことから全体の重量が重くなる、運
搬が大変である等の問題点があった。

【０００８】また、屈曲面に対応させるために小形のモ
ジュールを沢山用意し、これを設置する必要があるた
め、モジュールの周辺部のフレームにより太陽電池２１
の有効設置面積が減少し、相対的に実効変換効率が悪く
なるという問題点があった。

【０００９】さらに、プラスチックフィルム上や金属薄
板上にアモルファスシリコン太陽電池を形成し、これを
耐候性フィルムで密封した構造の太陽電池モジュールに
おいては、多くの屈曲面に対応でき、上記問題点の多く
が解決できるが、現状のアモルファスシリコン太陽電池
は効率が結晶型の太陽電池に比較して半分以下であり、
必要な電力を賄えないという問題点が有り、結晶型の太
陽電池を用いた屈曲面に対応できる太陽電池モジュール
が求められていた。

【００１０】この発明は上記のことに鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、屈曲面を有する構造物
に対しても容易に設置できる簡易構造の太陽電池モジュ
ールを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電池と、
太陽電池を埋設するための充填材と、表面側に前記太陽
電池が設けられた裏面補強板と、これらを密封する耐候
性フィルムとからなる太陽電池モジュールであって、該
太陽電池モジュールの裏面に突起を有する構成とし、上
記目的を達成している。

【００１２】また、上記構成において、突起が気体、液
体もしくは固体からなる流動体を内包する袋状であるこ
とを特徴としている。

【００１３】また、上記流動体に固化させることが可能
な原料を用いている。

【００１４】また、複数の太陽電池からなる密封された
列が耐候性フィルムもしくは裏面補強板の少なくとも一
方により接続されていることを特徴としている。

【００１５】さらに、太陽電池と、太陽電池を埋設する
ための充填材と、外側の表面保護板と、表面側に前記太
陽電池が設けられた裏面補強板と、これらを密封するフ
レームとを少なくとも構成要素とする太陽電池モジュー
ルであって、隣に設置される太陽電池モジュールに接続
するための接合治具を有する構成としたことに特徴を有
している。

【００１６】また、太陽電池と、太陽電池を埋設するた
めの充填材と、外側の表面保護板と、表面側に前記太陽
電池が設けられた裏面補強板と、これらを密封するフレ
ームとを少なくとも構成要素とする太陽電池モジュール
であって、設置すべき建造物に設置した受け部分に係合
する引っ掛け治具を有することを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施に形態】本発明の太陽電池モジュールにお
いては、太陽電池と、太陽電池を埋設するための充填材
と、裏面補強板と、これらを密封する耐候性フィルムと
からなり、さらにモジュールの裏面に突起を有してい
る。そのため、設置すべき建造物の屈曲面が例えば電柱
のように既知の場合には該屈曲面に対応した大きさの突
起を配列させることにより突起を介して太陽電池モジュ
ールを平らに保持できる。

【００１８】また、設置すべき建造物の屈曲面が未知の
場合には、気体、液体もしくは固体からなる流動体を内
包する変形可能な袋状の突起を用意し、変形可能な袋状
の突起が建造物の屈曲面に対応して変形し、太陽電池モ
ジュールを密着性良く平らに保持できる。

【００１９】さらに、前記流動体は、太陽電池モジュー
ルを屈曲面に設置後に固化させることにより、袋状の突
起が破れて流動体が流出してしまい密着性を損なうこと
を防止することが可能である。

【００２０】また、複数の太陽電池からなる密封された
列が、耐候性フィルムもしくは裏面補強板の少なくとも
一方により接続されていることにより、設置の工程が簡
略化できる。

【００２１】また、太陽電池として結晶シリコン太陽電
池を用いることにより変換効率の大きなモジュールとす
ることができ、必要とする電力を小面積で賄うことがで
きる。

【００２２】また、耐候性フィルムもしくは袋状突起の
一部からなる固定部を有することにより、モジュールの
固定が容易となり、別に設置のための部材を用意する必
要もない。

【００２３】また、後述する第２実施例として示した太
陽電池モジュール構造は、図１３に示した従来例の問題
点を解決するためになされたもので、設置するべき構造
物にあらかじめ設置した受け部分に係合する引っ掛け治
具を太陽電池モジュールに付加した構造としている。そ
のため、太陽電池モジュールを引っ掛けるだけで所定の
位置に半固定することができ、高所での危険な作業の量
を半減できる。

【００２４】また、この実施例においては、隣に設置さ
れる太陽電池モジュールと互いに接続された構造として
いる。そのため、例えば上下２ヵ所でモジュールを固定
したとしても、隣り合うモジュールが固定されるため、
実質的に４周全体でモジュールを支えあうこととなり個
々のモジュールに必ずしも大きい強度は必要としない。
そのため、モジュールは薄く細いフレームで十分強度を
保つことができ、軽量化による作業量の軽減と、運搬の
軽減、さらには経費の軽減に寄与できる。

【００２５】また、あらかじめ隣に設置される太陽電池
モジュールと互いに接続された構造となっていなくと
も、隣に設置される太陽電池モジュールとに接続するた
めの接続治具を有する構造としてもよい。この場合設置
時に隣のモジュールと組み合わせるなどの手間はかかる
が、１モジュールづつで運搬ができ、また、前記モジュ
ールと同様、薄く細いフレームで十分強度を保つことが
できる。

【００２６】さらに、前記構造において、特に設置すべ
き建造物の形状が既知の場合には、あらかじめ太陽電池
モジュールと設置すべき構造物との間を埋める部材を作
成しておき、太陽電池モジュール裏面に配設した構造と
することもできる。これにより、太陽電池モジュールの
設置強度はさらに向上する。

【００２７】以下、屈曲面を有する構造物として電柱の
側面を例に本発明の構成を説明する。なお、屈曲面を有
する構造物が何であろうと、本発明の主旨を逸脱しない
限り適用可能であることは勿論である。

【００２８】

【実施例１】図１は本発明による太陽電池モジュールの
第１実施例である。図中１は例えば略円柱状をなす電柱
であり、この電柱１の外周面にはその外周全体にわたっ
て、縦方向に帯状をなす太陽電池モジュール２が多面体
状に連結され設置されている。３は太陽電池モジュール
２にその長さ方向に沿って一列状に間隔を介して設けら
れた結晶太陽電池である。この結晶太陽電池３は環境保
全及びコストの面から結晶シリコン太陽電池が望ましい
が、効率の高いＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物半導体太
陽電池を用いることも可能である。

【００２９】また、これら太陽電池列は１列づつ分離さ
れて別のモジュールとなっていてもよいが、設置工程の
簡略化を考慮すれば１列づつ密封されたモジュールが、
詳しくは後述する耐候性フィルムもしくは裏面補強板の
両方もしくは少なくとも一方により接続されているほう
が良い。さらに好ましくは、屈曲性のある耐候性フィル
ムのみで接続されていれば、運搬時には平らなモジュー
ルとして運搬でき、これを設置場所の構造物の外形形状
に合わせて変形させるほうが良い。

【００３０】図２は図１におけるＡの位置での断面構造
の一例で、３枚の太陽電池モジュール２が耐候性フィル
ムにより一体化されている。すなわち、（ａ）は屈曲面
に接触させる前、（ｂ）は屈曲面である電柱１に設置し
た状態である。図中、４は表面側に前記太陽電池が設け
られた裏面補強板、５は外表面の耐候性フィルム、６は
充填材、７は裏面補強板４の裏面に設けられた袋状突起
である。

【００３１】すなわち、（ａ）図に示すように、結晶太
陽電池３は裏面補強板４上に整列され、必要な状態に電
極間が接続されている。裏面補強板４は結晶太陽電池３
が応力により割れないような強度であればよく、プラス
チック板でもステンレスなどの鉄板でもよい。ただし強
度を必要以上に大きくとり過ぎると全体の重量が大きく
なり、運搬、設置に不便であるため、必要な強度が得ら
れ、かつ可能な限り軽量となるように材料や厚さを選択
する必要がある。

【００３２】裏面補強板４上に整列された結晶太陽電池
３は耐候性フィルム５でシールされた充填材６により保
護されている。耐候性フィルム５としてはポリフッ化ビ
ニリデンや４フッ化エチレンとエチレンの共重合体をは
じめとしたフッ素系高分子が、また、充填材６としては
エチレン一酢酸ビニル共重合体いわゆるＥＶＡやシリコ
ン樹脂などを用いることができるが、これに限定される
ものではない。

【００３３】前記構造の裏面には袋状の突起７が配列さ
れている。袋状の突起７は屈曲面に接触するとその形状
に対応して変形し、太陽電池モジュール２とこれが取り
付けられる屈曲面との隙間を埋め、太陽電池モジュール
２を屈曲面のある構造物に沿って設置可能とせしめるこ
とができる。

【００３４】袋状の突起７の中に入れるものとしては、
空気などの気体や、圧力やもしくは圧力と温度により変
形する材料、例えば可塑性高分子などや粉体を用いるこ
とができる。さらに圧力により変形した後、加熱や紫外
線や一定時間の経過により固化する材料、例えば高分子
とモノマやオリゴマの混合物などを用いることが望まし
い。この場合、袋状の突起７中の内容物が固化すること
により、結晶太陽電池３の固定後に袋状の突起７に傷が
入った場合でも変化が防止されるという効果が得られ
る。

【００３５】図３（ａ），（ｂ）は図１におけるＡの位
置での断面構造の他の例である。（ａ）は屈曲面に接触
させる前、（ｂ）は屈曲面である電柱に設置した状態で
ある。図中、１は電柱、３は結晶太陽電池、４は裏面補
強板、５は耐候性フィルム、６は充填材、８は袋状突起
である。この袋状突起８は図２に比べ細かく分割されて
おり、細かな凹凸のある屈曲面に対応可能とした点に特
徴を有している。また、あらかじめ屈曲面の形状が分か
っている場合には、設置すべき位置に合わせ袋状突起８
の大きさを決めておけばより屈曲面に密着させることが
可能である。

【００３６】図４は図１におけるＡの位置での断面構造
のさらに他の例である。（ａ）は屈曲面に接触させる
前、（ｂ）は屈曲面である電柱に設置した状態である。
図中１は電柱、３は結晶太陽電池、４は裏面補強板、５
は耐候性フィルム、６は充填材、９は突起である。この
場合の突起９は屈曲面である電柱１の直径が既知である
ため、、別段袋状に限られるものでなく、樹脂やゴムの
ような弾性体などの固体でも良く、あらかじめ適当な大
きさで作製しておくことにより太陽電池モジュールを平
にして電柱１の表面に密着できるようにしたものであ
る。

【００３７】図５は図１におけるＢの位置での縦の断面
構造の一例である。図中、３は結晶太陽電池、４は裏面
補強板、５は耐候性フィルム、６は充填材、７は袋状突
起、１０，１０′は固定部、１１，１１′は固定用ベル
トである。袋状突起７は縦方向にも分割されている。耐
候性フィルム５、もしくは袋状突起７の一部が太陽電池
モジュール２の外側にまで伸びて固定部１０，１０′を
形成している。この固定部１０，１０′を固定用ベルト
１１，１１′で固定したり、また固定すべき建造物にボ
ルトなどで固定することにより、新たな太陽電池モジュ
ール固定用の治具や建造物を設置する必要がない。

【００３８】図６は図１におけるＢの位置での断面構造
の他の例である。１は電柱、３は結晶太陽電池、４は裏
面補強板、５は耐候性フィルム、６は充填材、１０，１
０′は固定部、１１，１１′は固定用ベルト、１２は袋
状突起である。縦方向においてもあらかじめ屈曲面の形
状が分かっている場合には、設置すべき位置に合わせ袋
状突起１２の大きさを決めておけばより屈曲面に密着さ
せることが可能である。

【００３９】なお、この図６においては先端が細くなる
電柱１に対し、同一の幅の結晶太陽電池３を、裏面補強
板４を有する太陽電池モジュール２を設置すべく、先端
に行く程大きな袋状突起１２を用いている。

【００４０】

【実施例２】図７は本発明の第２実施例を示す。この実
施例では電柱１と太陽電池モジュール２との間に引っか
け治具１３などが設けられていることを特徴とし、図１
３に示した従来例の問題点を改善したものである。

【００４１】図８は図７のように設置される太陽電池モ
ジュール２のユニットの構造例である。図中、２は太陽
電池モジュール、３は結晶太陽電池、１３は引っかけ治
具、１４は固定治具、１５は接続治具である。この例で
は太陽電池モジュール２は結晶太陽電池３が１列に整列
している。電柱１には引っかけ治具１３、固定治具１４
により固定する。隣接する太陽電池モジュール２とは接
続治具１５からなる接続手段を介し接続される。すなわ
ち、接続治具１５としては、例えば左右に分解できる蝶
番構造とすると好ましい。この構造によれば、周知のよ
うに、組み立て時にボルトやピンなどを介して容易に一
体化して結合でき、かつ結合部分が任意の角度でもって
折曲自在なため、屈曲面に対しても対応して取り付ける
ことができる。しかして、この実施例では、互いに強度
を分散させることができ、個々の太陽電池モジュール２
には大きな強度が要求されることがなく、薄く、かつ軽
量に太陽電池モジュール２を作製することができる。

【００４２】図９は図７のように設置される太陽電池モ
ジュール２のユニットの他の構造例である。３は結晶太
陽電池、１３は引っかけ治具、１４は固定治具、１５は
接続治具である。

【００４３】本実施例では１列に整列した結晶太陽電池
３からなる太陽電池モジュール２が３枚接続されて、略
円柱面の１／４を覆う一体の太陽電池モジュール２とな
っている。電柱１には引っかけ治具１３、固定治具１４
により固定する。隣接する太陽電池モジュール２とは接
続治具１５で接続される。このように太陽電池モジュー
ル２が立体的になっているため、図８の例よりも、さら
に、互いに強度を分散させることができ、個々の太陽電
池モジュール２には大きな強度が要求されることがな
く、薄く、かつ軽量に太陽電池モジュール２を作製する
ことができる。また、略円柱面の１／４を覆う一体の太
陽電池モジュール２となっており立体的であるため、運
搬や保管時に嵩が大きいが、図中のＡに相当する厚さは
略円柱面の直径の１／８程度に過ぎない。

【００４４】図１０は図９におけるＢの位置での断面構
造の一例である。１は電柱、３は結晶太陽電池、４は裏
面補強板、６は充填材、１３は引っかけ治具、１４は固
定治具、１６は表面保護材、１７はフレーム、１８は整
列治具、１９は固定用ベルトである。

【００４５】結晶太陽電池３は裏面補強板４と表面保護
材１６とにより挟まれており、隙間には充填材６などが
入れられ、これらの上端部、下端部をそれぞれ覆うよう
にして設けられ密封するフレーム１７とにより防水構造
となっている。太陽電池モジュールの裏面には引っかけ
治具１３がついている。引っかけ治具１３は裏面補強板
４と一体であっても良いし、フレーム１７と一体であっ
ても良いし、また、別に付加されていても良い。

【００４６】電柱１には整列治具１８が取り付けられ、
これに引っかけ治具１３の内端部に形成された略Ｌ字型
状をなす折曲部分を引っ掛けることにより太陽電池モジ
ュール２は電柱１に取り付けられる。整列治具１８は引
っかけ治具１３に合致した凸部を有し、この凸部に引っ
掛け治具１３の折曲部分を掛けるようになっている。太
陽電池モジュール２はさらに固定治具１４を固定ベルと
１９により締め付けることにより電柱１に固定される。

【００４７】図１１は図９におけるＢの位置での断面構
造の他の例である。１は電柱、３は結晶太陽電池、４は
裏面補強板、６は充填材、１３は引っかけ治具、１４は
固定治具、１６は表面保護材、１７はフレーム、１８は
整列治具、１９は固定用ベルト、２０はスペーサであ
る。構造は図１０と類似であるが、電柱３が先細の略円
錐の一部である場合、引っかけ治具１３を長くする、も
しくは整列治具１２の凸部を大きくすることにより、太
陽電池モジュール２を垂直に設置することができ、同一
の大きさの結晶太陽電池３を整列させた同一の幅の太陽
電池モジュール２を用いることができる。

【００４８】また、先細の略円錐の一部である電柱１に
添わせて太陽電池モジュール２を設置する場合、結晶太
陽電池３の幅を同一にして太陽電池モジュール２の形状
を台形とすることにより対処してもよい。設置すべき電
柱１の外形が決まっている場合には、太陽電池モジュー
ル２と電柱１との隙間に合致したスペーサ２０をあらか
じめ用意しておき、これをいれることによりさらに安定
して太陽電池モジュール２を設置することが可能であ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による太陽
電池モジュールによれば軽量で高効率な太陽電池モジュ
ールを略円柱のような屈曲面を有する構造物に容易に設
置できる、という利点があり、この太陽電池モジュール
構造の簡略化により資源の節約、設置工程の簡略化が容
易であり経済的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる太陽電池モジュー
ル示す。

【図２】図１におけるＡの位置での断面構造の一例。

【図３】同図１におけるＡの位置での断面構造の他の
例。

【図４】同図１におけるＡの位置での断面構造のさらに
他の例。

【図５】同図１におけるＢの位置での断面構造の一例。

【図６】同図１におけるＢの位置での断面構造の他の一
例。

【図７】本発明の第２実施例にかかる太陽電池モジュー
ル構造を示す。

【図８】同第２実施例における太陽電池モジュールのユ
ニットの一例。

【図９】同上の太陽電池モジュールのユニットの他の
例。

【図１０】図８におけるＡの位置での断面構造の一例。

【図１１】同図８におけるＡの位置での断面構造の他の
一例。

【図１２】従来例。

【図１３】電柱に設置した場合の従来例。

【符号の説明】

１電柱２太陽電池モジュール３結晶太陽電池４裏面補強板５耐候性フィルム６充填材７袋状突起８〃９突起１０，１０′固定部１１，１１′固定用ベルト１２袋状突起１３引っかけ治具１４固定治具１５接続治具１６表面保護材１７フレーム１８整列治具１９固定ベルト２０スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松崎信博東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 EA01 JA02 JA05 JA09 JA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池と、太陽電池を埋設するための
充填材と、前記太陽電池が表面側に設けられた裏面補強
板と、これらを密封する耐候性フィルムとからなる太陽
電池モジュールであって、該太陽電池モジュールの裏面
に突起を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、該突起
が気体、液体もしくは固体からなる流動体を内包する袋
状であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】特許請求の範囲第２項において、該流動
体に固化させることが可能な原料を用いることを特徴と
する太陽電池モジュール。
【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項におい
て、複数の太陽電池からなる密封された列が、耐候性フ
ィルムもしくは裏面補強板の少なくとも一方により接続
されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】太陽電池と、太陽電池を埋設するための
充填材と、外側に設けられる表面保護板と、表面側に前
記太陽電池が設けられた裏面補強板と、これらを密封す
るフレームとを少なくとも構成要素とする太陽電池モジ
ュールであって、隣に設置される太陽電池モジュールに
接続するための接続治具を有することを特徴とする太陽
電池モジュール。
【請求項６】太陽電池と、太陽電池を埋設するための
充填材と、外側に設けられた表面保護板と、表面側に前
記太陽電池が設けられた裏面補強板と、これらを密封す
るフレームとを少なくとも構成要素とする太陽電池モジ
ュールであって、設置すべき建造物に設置した受け部分
に係合する引っ掛け治具を有することを特徴とする太陽
電池モジュール。