JP2000114576A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、外観が良好で、かつ信頼性の高
い波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュールを提供
する。 【解決手段】 波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジ
ュールにおいて、その波形状を考慮して、光起電力素子
１０１に設けられるリード配線部材３１１，３１２、バ
イパスダイオード５０６、および光起電力素子同士の隙
間３０８の位置を最適位置に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子と、
光起電力素子の非受光面側に設けられた補強板と、光起
電力素子を封止し、かつ補強板上に固定するための被覆
材とを有する太陽電池モジュール、及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題が深刻化するなかで、太陽
光エネルギーは火力発電、原子力発電などの有害な副産
物を生成しないクリーンエネルギーとして、近年、非常
に注目されるようになった。また、限りある地球上の資
源に対し、枯渇することのない無限エネルギーとしても
太陽光エネルギーの有効活用が望まれている。

【０００３】また一方で、既存の一元型エネルギーシス
テムでは震災等の災害がおきた場合に、エネルギー供給
が断絶したり、その復旧に非常に時間がかかるという問
題がある。太陽光は晴れている地域であれば、いつでも
エネルギーとして利用できることから、分散型の独立エ
ネルギー源としての利用価値が高く、これらのニーズか
ら住宅向けの太陽電池モジュールの開発が促進され、現
在は太陽光発電システムの建設や運用にあたっての制度
も整ってきた。

【０００４】しかしながら、太陽電池の実用化はなかな
か進まないのが現状であり、その原因はコストが高いこ
とにある。この問題を解決できる手段として、屋根材一
体型の太陽電池モジュールが期待されている。屋根材一
体型太陽電池モジュールとは、屋根材の受光面に光起電
力素子が形成されたものである。

【０００５】例えば、特開平７−３０２９２４号公報で
提案されている屋根材一体型太陽電池モジュールは、非
常に低コストで提供することができる。その理由は、通
常の屋根との互換性に優れており、屋根工事も従来と同
じ方法で行え、また施工に必要な吊り子等の備品もその
まま用いることができるからである。さらに、平板状の
太陽電池モジュールを従来のロール成形機で屋根形状に
加工することができ、新しい設備投資も必要ない。これ
らの理由から、屋根材一体型太陽電池モジュールは、低
コストで提供することができる。

【０００６】特開平７−３０２９２４号公報で記載され
ている横葺きタイプの屋根材一体型太陽電池モジュール
では、光起電力素子が屋根形状の平坦部に配列されてい
る。すなわち、光起電力素子には、なるべく加工等のス
トレスがかからないように配慮されている。ロール成形
機で棟部側と軒先部側との係合部を作ることで横葺きタ
イプの形状を形成しているが、このときのローラーフォ
ーマー加工は光起電力素子の部分になるべく圧力がかか
らないように行われる。

【０００７】屋根材のデザインの中には、波型タイプ、
瓦棒タイプ、フラットタイプなどがある。特開平８−２
２２７５２号公報、特開平８−２２２７５３号公報、お
よび特公平６−５７６９号公報では、波形タイプの太陽
電池モジュールが記載されている。いずれも光利用効率
をよくするために波形状に光起電力素子を配置してお
り、その製造方法は光起電力素子を波板状に配置する方
法をあげており、接着剤等で光起電力素子を波板に貼り
付けることで得られる。

【０００８】しかしながら、上記の波形太陽電池モジュ
ールでは、屋根材一体型太陽電池モジュールに期待され
ている低コストを満足することができない。なぜなら
ば、光起電力素子と波板とを別々で作成し、後で貼り合
わせる必要があるため、生産工程も多く、貼り合わせ時
間などの生産時間もかかり、生産コストが増加するから
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、光起電力素
子群の一例を示す平面図である。まず、図１１に示すよ
うな光起電力素子群を作成する。光起電力素子群とは、
複数の光起電力素子１１０１を接続部材１１０２で直列
に接続し、１対の正極、負極のリード配線部材１１０３
を設けたものである。また、各光起電力素子１１０１に
は、バイパスダイオード１１０４が設けられている。

【００１０】図１２は、加工前の太陽電池モジュールの
一例を示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその
ａ−ａ’線断面図である。次に図１２に示すように、平
板状の補強材１２０１上に光起電力素子群１２０２を形
成する。その形成方法は、補強材１２０１上に被覆材１
２０３と光起電力素子群１２０２とを積層して、真空脱
泡しながら加熱することで被覆材１２０３を溶融させ、
その後冷却することで、補強材１２０１上に樹脂で封止
された平板状の太陽電池モジュールが得られる。

【００１１】図１３は、係合部形成後の太陽電池モジュ
ールの一例を示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はそのａ−ａ’線断面図である。次に、この太陽電池モ
ジュールが屋根材として使えるように、捕強材の一部に
係合部１３０１を形成する。係合部とは、屋根材を葺い
ていくときに、互いを接合し固定するために必要なもの
であり、雨が進入しないような雨仕舞い機能も備えてい
る。係合部１３０１の形成は、ロール成形機を用いて行
われ、太陽電池モジュールの長辺側の端部をコの字状に
加工する。

【００１２】図１４は、波形状形成後の太陽電池モジュ
ールの一例を示しており、（ａ）はその斜視図、（ｂ）
はそのａ−ａ’線断面図である。最後に図１４に示すよ
うに、平板の太陽電池モジュールを波形状に加工するこ
とにより、波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュー
ルを得ることができる。波形タイプの太陽電池モジュー
ルに加工することにより、屋根材としての意匠性が高ま
る。波形状の加工は、波型の凸部と凹部との金型で挟み
込むようにプレスすることで行う。係合部１４０１を形
成した後に波形状加工を行うのは、この係合部１４０１
を波形状加工することにより波形状を維持することがで
きるからである。

【００１３】しかしながら、このような波形タイプの屋
根材一体型太陽電池モジュールの開発過程において、次
のような問題が発生した。すなわち、光起電力素子のリ
ード配線部材が波形状の凹部に位置すると、光起電力素
子にしわが発生した。また、光起電力素子に設けらるバ
イパスダイオードが波形状の凹部に位置するとダイオー
ドの破壊や断列が発生した。さらに、光起電力素子間の
隙間が波形状の凸部に位置すると光起電力素子を被覆し
ている被覆材の白濁が発生した。

【００１４】これらの現象は凸部、凹部の曲率半径が大
きいときは発生しないが、屋根材の意匠性を向上させる
ために凸部、凹部の曲率半径を５００ｍｍ以下にすると
発生する。その原因として、以下のような要因が考えら
れる。すなわち、波形タイプの太陽電池モジュールの加
工方法において、ロール成形加工では光起電力素子部分
に圧力がかからないように加工できるが、プレス成形加
工では光起電力素子部分に圧力がかかることは避けらな
い。光起電力素子自身が波形状に形成され、伸び力、収
縮力がかかる。つまり、波形状の凸部では伸び力がかか
り、凹部では収縮力がかかり悪影響を及ぼしている。

【００１５】さらに上記問題を詳しく説明する。

【００１６】図１５は、一般的に曲げ加工部が受ける応
力を説明する概略図である。曲げ加工は、補強材１５０
１の中心を加工中立線１５０２とした曲げ加工であるた
め、中立線１５０２よりも曲率半径が小さい側１５０３
では収縮の力がかかる。同様に、凸部が加工から受ける
応力は、中立線よりも曲率半径が大きい側１５０４であ
るので、光起電力素子１５０６には伸びの力がかかる。

【００１７】図１６は、光起電力素子群に設けられたリ
ード配線部材を示しており、（ａ）はその裏面図、
（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図である。図１６に示すよ
うに、光起電力素子１６０１には、太陽電池モジュール
の外部へ電気を取り出すためのリード配線部材１６０２
が半田付け１６０６により取り付けられている。リード
配線部材１６０２には端子取り出し部１６０３が形成さ
れ、そこから太陽電池モジュールの外に電気が取り出さ
れる。このリード配線部材１６０２は光起電力素子１６
０１の裏側に粘着材で固定されており、必要に応じて絶
縁テープ１６０４や耐熱テープ１６０５が設けられ正極
側、負極側の端子取り出し部１６０３が形成される。

【００１８】図１７は、リード配線部材上の光起電力素
子にしわが発生した様子を表わす断面図である。凹部１
７０１では、上述したように、光起電力素子１７０２に
収縮力がかかる。しかし、リード配線部材１７０３が存
在する部分の光起電力素子１７０２は他の部分よりリー
ド配線部材１７０３の厚み分だけ厚いため、曲率半径が
小さくその収縮力が大きい。しかも、リード配線部材１
７０３は光起電力素子１７０２の裏面に粘着材で接着さ
れてるが、接着力が周辺の被覆材１７０４より小さく剥
がれやすく、そこに応力が集中して収縮によりリード配
線部材１７０３上の光起電力素子１７０２が剥離し、光
起電力素子１７０２にしわが発生する。しわが発生する
と外観が悪いだけでなく、光起電力素子の特性にも悪影
響を及ぼす。この問題を解決するためには光起電力素子
のリード配線部材が存在する部分が収縮力を受けないよ
うにしなければならない。

【００１９】図１８は、光起電力素子に設けられたバイ
パスダイオードを示しており、（ａ）はその平面図、
（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図である。図１８に示すよ
うに、光起電力素子１８０１の裏面側には、絶縁テープ
１８０６を用いて、バイパスダイオード１８０２が取り
付けられており、光起電力素子の受光面側の正極タブ１
８０４と裏面側の負極タブ１８０３とに半田付け１８０
５されている。バイパスダイオードは、太陽電池モジュ
ールアレイの一部が影になって、発電しない光起電力素
子ができたとき、電気をバイパスさせるために必要なも
のである。バイパスダイオードがないと、影になった光
起電力素子は発電せずダイオードとなり、アレイの電圧
が光起電力素子に逆方向にかかるため壊れてしまう。

【００２０】上述したように凸部及び凹部では、光起電
力素子に収縮及び伸びの力がかかる。またプレス加工時
には、光起電力素子群に圧力がかかる。プレス加工は凸
部、凹部のある金型で上下から挟み込む形で行われる。
凸部には太陽電池モジュールの補強材側から金型が当た
るため裏側から圧力がかかる。逆に凹部では太陽電池モ
ジュールの受光面側から圧力がかかる。受光面側は補強
材側と違って、光起電力素子群の凹凸があり、圧力は凸
部分に集中する。ダイオード部も少し膨らんでおり、受
光面側から圧力を受けるとダイオード部に圧力が集中す
る。凹部の位置にダイオードがあると圧力は受光面側か
らかかるためダイオードは金型の圧力を集中的に受けか
つ、収縮力もかかる。ダイオードチップは一般的には固
くてもろいため、圧力や伸縮力により容易に破壊してし
まう。この問題を解決するためには、光起電力素子のバ
イパスダイオードが圧力及び収縮力も伸び力も受けない
ようにしなければならない。

【００２１】図１９は、光起電力素子を接続部材により
直列に接続した様子を示しており、（ａ）はその平面
図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図である。図１９に示
すように、光起電力素子１９０１は、接続部材１９０２
により互いに直列接続されている。太陽電池モジュール
の出力を上げるため、できるだけたくさんの光起電力素
子１９０１を補強材上に配置している。そのため、光起
電力素子１９０１の密度が高くなっており、当然、光起
電力素子１９０１同士の隙間１９０３は小さくなってい
る。凸部の光起電力素子は上述したように伸び力がかか
る。しかし、凸部に隙間部分があると、そこだけ硬い光
起電力素子がないため、その小さな隙間に伸び力が集中
する。そうすると隙間に充填している充填材にミクロ的
な断烈が生じ白濁が発生する。白濁は外観に悪く、屋根
のデサインを損ねる。この問題を解決するためには、光
起電力素子間の隙間が伸び力を受けないようにしなけれ
ばならない。

【００２２】本発明は、しわや白濁の発生がなく、かつ
平板状の太陽電池モジュールを従来からの屋根材成形機
により波形状に加工することにより、生産性が良く、低
コストな屋根材―体型の太陽電池モジール、及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１ないし７の発明
は、少なくとも１つの凸部と、少なくとも１つの凹部を
有する波形状の補強板と、補強板上に形成された複数の
光起電力素子よりなる光起電力素子群と、光起電力素子
群に設けられたリード配線部材と、光起電力素子群を補
強板上に固定封止する被覆材とを備える太陽電池モジュ
ールに関する発明であり、リード配線部材が、補強材の
平坦部、波形状の凸部、または凸部と凹部との変曲点近
傍に位置する点に特徴を有する。

【００２４】請求項８ないし１３の発明は、少なくとも
１つの凸部と、少なくとも１つの凹部を有する波形状の
補強板と、補強板上に形成された複数の光起電力素子よ
りなる光起電力素子群と、各光起電力素子に設けられた
バイパスダイオードと、光起電力素子群を補強板上に固
定封止する被覆材とを備える太陽電池モジュールに関す
る発明であり、バイパスダイオードが、補強材の平坦
部、波形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲
点近傍に位置する点に特徴を有する。

【００２５】請求項１４ないし１９の発明は、少なくと
も１つの凸部と、少なくとも１つの凹部を有する波形状
の補強板と、補強板上に形成された複数の光起電力素子
よりなる光起電力素子群と、光起電力素子群を補強板上
に固定封止する被覆材とを備える太陽電池モジュールに
関する発明であり、光起電力素子同士の隙間が、補強材
の平坦部、波型の凹部、または凸部と凹部との変曲点近
傍に位置する点に特徴を有する。

【００２６】請求項２０ないし２５の発明は、被覆材に
より光起電力素子を平面状の補強材に固定封止する工程
と、補強板の少なくとも一部を曲げて係合部を形成する
工程と、補強板に少なくとも１つの凸部と、少なくとも
１つの凹部を有する波形状を形成する工程とを有する太
陽電池モジュールの製造方法に関する発明であり、光起
電力素子に設けるリード配線部材を、補強材の平坦部、
波形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近
傍に位置させる点に特徴を有する。

【００２７】請求項２６ないし３２の発明は、被覆材に
より光起電力素子を平面状の補強材に固定封止する工程
と、補強板の少なくとも一部を曲げて係合部を形成する
工程と、補強板に少なくとも１つの凸部と、少なくとも
１つの凹部を有する波形状を形成する工程とを有する太
陽電池モジュールの製造方法に関する発明であり、光起
電力素子に設けるバイパスダイオードを、補強材の平坦
部、波形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲
点近傍に位置させる点に特徴を有する。

【００２８】請求項３３ないし３９の発明は、被覆材に
より複数の光起電力素子を平面状の補強材に固定封止す
る工程と、補強板の少なくとも一部を曲げて係合部を形
成する工程と、補強板に少なくとも１つの凸部と、少な
くとも１つの凹部を有する波形状を形成する工程とを有
する太陽電池モジュールの製造方法に関する発明であ
り、複数の光起電力素子同士の隙間を、補強材の平坦
部、波形状の凹部、または波形状の凸部と凹部との変曲
点近傍に位置させる点に特微を有する。

【００２９】上記のように、本発明は、光起電力素子
と、光起電力素子の非受光面側に設けられた補強材と、
光起電力素子を封止し、かつ補強材上に固定するための
被覆材とを有する新規な太陽電池モジュール、及びその
製造方法に係るものであり、各発明の構成及び作用をさ
らに説明する。

【００３０】すなわち、少なくとも１つの凸部と、少な
くとも１つの凹部とを有する波形状の補強板と、補強板
上に形成された複数の光起電力素子よりなる光起電力素
子群と、光起電力素子群に設けられたリード配線部材
と、光起電力素子群を補強板上に固定封止する被覆材と
を備えており、リード配線部材が、補強材の平坦部、波
形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近傍
に位置することにより、リード配線部材の取り付け部が
収縮力を受けない位置に配置される。

【００３１】好ましくは、リード配線部材が、何も伸縮
力を受けない平坦部に位置することであるが、平坦部が
ない場合には、波形状の凸部に位置することであり、よ
り好ましくは波形状の凸部と凹部との変形点近傍に位置
することである。

【００３２】リード配線部材が波形状の凸部に位置する
ことにより、リード配線部材の取り付け部が伸び力を受
ける位置に配置される。また、リード配線部材が波形状
の凸部と凹部との変曲点近傍に位置することにより、伸
び力も収縮力も受けない位置に配置される。さらに、こ
のリード配線部材は可撓性であることが好ましく、そう
することで波型の曲面への追従性を上げることができ
る。

【００３３】リード配線部材の位置と光起電力素子のし
わの発生率を確認すべく、実験１を行った。実験１は、
リード配線部材の位置を平坦部／凸部／凹部／凸部と凹
部との変曲点近傍／にそれぞれ配置し、凸部、凹部の曲
率半径を８０ｍｍに設定し、プレス加工を施した。実験
１の結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように、リード配線部材
を凹部に位置させると、しわが１００％の発生率で発生
したが、平坦部／凸部／凸部と凹部との変曲点近傍に位
置させると、しわは発生しなかった。

【００３６】また、少なくとも１つの凸部と、少なくと
も１つの凹部とを有する波形状の補強板と、補強板上に
形成された複数の光起電力素子よりなる光起電力素子群
と、各光起電力素子に設けられたバイパスダイオード
と、光起電力素子群を補強板上に固定封止する被覆材
と、バイパスダイオードが、補強材の平坦部、波形状の
凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近傍に位置
することにより、光起電力素子のバイパスダイオードの
取り付け部に圧力がかかり難く、伸縮力も受けにくい位
置に配置される。

【００３７】好ましくは、バイパスダイオードが波形状
の凸部に位置することであるが、補強材の平坦部、波形
状の凸部と凹部との変曲点近傍に位置していてもよい。
バイパスダイオードが凸部に位置することにより、プレ
ス加工時の圧力は小さくて済む。パスダイオードが凸部
と凹部との変曲点近傍に位置することにより、平坦部と
同様に、伸び力も収縮力も受けない位置に配置される。

【００３８】バイパスダイオードの位置と破壊率との関
係を確認すべく、実験２を行った。実験２は、バイパス
ダイオードの位置を平坦部／凸部／凹部／凸部と凹部の
変曲点近傍／にそれぞれ配置し、凸部、凹部の曲率半径
を８０ｍｍに設定し、プレス加工を施した。実験２の結
果を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から明らかなように、バイパスダイオ
ードを凹部に位置させるとダイオードが１００％の破壊
率で破壊したが、平坦部に位置させると破壊率は１３％
であり、凸部と凹部との変曲点近傍に位置させると破壊
率は２０％であり、凸部に位置させると破壊は全くみら
れなかった。

【００４１】さらに、少なくとも１つの凸部と、少なく
とも１つの凹部とを有する波形状の補強板と、補強板上
に形成された複数の光起電力素子よりなる光起電力素子
群と、光起電力素子群を前記補強板上に固定封止する被
覆材とを備えており、光起電力素子同士の隙間が、補強
材の平坦部、波形状の凹部、または波形状の凸部と凹部
との変曲点近傍に位置することにより、光起電力素子同
士の隙間に伸び力がかからない位置に配置される。

【００４２】好ましくは、光起電力素子同士の隙間が平
坦部に位置することであるが、平坦部がない場合は、波
形状の凹部に位置することであり、より好ましくは波形
状の凸部と凹部との変曲点近傍に位置することである。
光起電力素子同士の隙間が凹部に位置することにより、
光起電力素子の隙間が収縮力を受ける位置に配置され
る。また、光起電力素子同士の隙間が波形状の凸部と凹
部との変曲点近傍に位置することにより、伸び力も収縮
力も受けない位置に配置される。

【００４３】光起電力素子同士の隙間と被覆材の外観の
関係を確認すべく、実験３を行った。実験３は、光起電
力素子同士の隙間の位置を平坦部／凸部／凹部／凸部と
凹部の変曲点近傍／にそれぞれ配置し、凸部、凹部の曲
率半径を８０ｍｍに設定し、プレス加工を施した。実験
３の結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３から明らかなように、光起電力素子同
士の隙間を凹部に位置させると外観に微妙なしわが発生
し、凸部に位置させると白濁が発生したが、平坦部、お
よび凸部と凹部との変曲点近傍に位置させると外観が良
好であった。

【００４６】一方、被覆材により光起電力素子を平面状
の補強材に固定封止する工程と、補強板の少なくとも一
部を曲げて係合部を形成する工程と、補強板に少なくと
も１つの凸部と、少なくとも１つの凹部とを有する波形
状を形成する工程とを有し、上記の太陽電池モジュール
を製造方法により、平板状の太陽電池モジュールを加工
することで、容易に屋根材一体型太陽電池モジュールが
得ることができる。

【００４７】好ましくは、係合部はロール成形機により
成形し、波形状の凸部、凹部はプレス機により成形す
る。これにより、従来の屋根材の成形機をそのまま用い
て、波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュールを作
成することができる。

【００４８】次に、上記手段により得られた作用につい
て、さらに詳述する。

【００４９】１）光起電力素子に取り付けられたリード
配線部材を収縮力を受けない位置に配置することによ
り、光起電力素子のしわの発生を抑えることができる。
さらに、リード配線部材が、補強材の平坦部、波形状の
凸部と凹部との変曲点近傍に位置することで、伸び力も
収縮力も受けないことから、可撓性の乏しい材料でもリ
ード配線部材に使用でき、材料選択の余地が広がる。

【００５０】また、リード配線部材として可撓性の部材
を用いれば、これが凸部に位置したときにも、曲面への
追従性を上げて、リード配線部材の破壊を防ぐことがで
き、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供できる。

【００５１】２）光起電力素子に設けけられたバイパス
ダイオードを圧力を受けない位置に配置することによ
り、プレス加工時に破壊されに難くなる。また、バイパ
スダイオードを収縮力も伸び力も受けない位置に配置す
ることにより、ダイオードの破壊を抑えることができ、
そうすることで信頼性の高い太陽電池モジュールを提供
できる。

【００５２】３）光起電力素子同士の隙間に伸び力がか
からないため、隙間を充填している樹脂が伸ばされるこ
とがなく、白濁が発生せず、良好な外観が得られる。し
かしながら、白濁ほどは目立たないが、光起電力素子同
士の隙間が凹部に位置すると、収縮力が集中し、逆にし
わが発生する。そのため光起電力素子同士の隙間は補強
材平坦部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近傍に
位置することがより好ましい。そうすることにより、光
起電力素子の隙間に伸び力、収縮力がかからないように
なり、白濁もしわも発生しなく、より良好な外観が得ら
れる。白濁もしわも発生しない被覆材は当然ながら、外
観はさることながら、透湿性、透光性に優れ、より高い
信頼性を確保できる。

【００５３】４）上記の光起電力素子として可撓性の基
板上に形成された薄膜半導体を用いることにより、可撓
性に優れるため、曲面への追従性が高く、破壊などが起
こり難い。

【００５４】５）上記の薄膜半導体として非晶質シリコ
ン系半導体を用いることにより、この非晶質シリコン系
半導体は可撓性に優れているので、曲面への追従性が高
く、破壊などが起こり難い。

【００５５】６）上記の波形タイプの太陽電池モジュー
ルを利用して屋根材一体型太陽電池モジュールを形成す
ることにより、意匠性の高い屋根材一体型太陽電池モジ
ュールを得ることができる。

【００５６】７）上記の太陽電池モジュールの製造方法
において、平板状の太陽電池モジュールを加工すること
により、容易に屋根材一体型太陽電池モジュールを得る
ことができるため、生産性が良く、低コストで提供でき
る。

【００５７】好ましくは、係合部はロール成形機により
成形し、波形状の凸部、凹部はプレス機により成形する
ことで、従来からの屋根材の成形機をそのまま用いて、
波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュールを作成す
ることができ、新たな設備投資等が不要であり、さらに
低コストで提供できるものである。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態を詳述するが、本発明の趣旨に合致する限り、これら
に限定されるものではない。

【００５９】図１は、本発明の波形タイプの屋根材一体
型太陽電池モジュールを示しており、（ａ）はその斜視
図、（ｂ）はそのａ−ａ’線と断面図である。波形状に
ついては特に限定されず、凸部と凹部と平坦部とを適宜
に組み合わせて得られるものである。凸部と凹部の曲率
半径も限定されないが、意匠性を高めるためには、凸部
または凹部の少なくとも一つは、曲率半径が５００ｍｍ
以下であることが好ましい。また、様々な曲率半径が混
合されていてもよく、平坦部を形成しなくとも構わな
い。

【００６０】光起電力素子群１０１は、補強材１０２上
に裏面被覆フィルム１０３と表面被覆フィルム１０４と
で絶縁をとって形成されており、各材料の間は充填材１
０５により接着されている。光起電力素子で発生した電
気は、ケーブル１０６等により、太陽電池モジュールの
外部へ取り出される。ケーブルを取り付ける部分には、
絶縁保護や防水のため、端子箱１０７が設けられる。

【００６１】太陽電池モジュールの製造方法としては、
特に限定されるものではなく、平板の太陽電池モジュー
ルをロール成形機、プレス機、ベンダー機などの従来か
ら使用されている加工機を用いて加工し、係合部、波形
状の凸部や凹部の形成を行う。

【００６２】以下に、各構成材料および製造工程につい
て説明する。尚、図１１〜１４、１６，１８及び１９に
示す構成は、本実施形態にも適用可能である。

【００６３】（屋根材一体型太陽電池モジュール）屋根
材一体型太陽電池モジュールとは、屋根の外観部である
屋根材の受光面側に光起電力素子を形成したものであ
り、既設屋根の上に架台を介さずに設置することができ
る太陽電池モジュールを示す。当然ながら、屋根材一体
型太陽電池モジュールのデザインが屋根のデザインとな
るものである。

【００６４】（太陽電池素子）光起電力素子としては、
特に限定されず、例えば単結晶シリコン光起電力素子、
非単結晶光起電力素子、具体的には多結晶シリコン光起
電力素子、アモルファスシリコン光起電力素子、銅イン
ジウムセレナイド光起電力素子、化合物半導体光起電力
素子が挙げられるが、可撓性を有するステンレス基板上
にアモルファスシリコン光起電力素子を形成することが
好ましい。

【００６５】（直列部材）直列部材は、各光起電力素子
同士を電気接続するためのものであり、導電性の材料で
あれば特に限定されない。例えば、銅、銀、アルミニウ
ム、ニッケル、錫、錫めっき銅箔等が挙げられるが、可
撓性を有する銅を用いることが好ましい。

【００６６】（バイパスダイオード）バイパスダイオー
ドは、光起電力素子が部分的に影になった時の電気のバ
イパス回路であり、各光起電力素子に設けられている。
ダイオードの種類、性能、大きさ、および形状は、光起
電力素子の大きさや、使用する電流、接続形態などによ
り様々であり、特に限定されるものではない。太陽電池
モジュールの薄板性を考慮すると、できるだけ小さな形
状で、かつ厚みが薄いものが好ましい。具体的には、チ
ップダイオードやフラットダイオードなどがある。

【００６７】（リード配線部材）リード配線部材は、光
起電力素子から太陽電池モジュールの外部へ電気を取り
出すための配線であり、太陽電池モジュールの端子位置
まで配線される。配線部材としては、導電性であれば特
に限定されないが、例えば銅、銀、アルミニウム、錫、
錫めっき銅等の可撓性を有する材料が好ましい。

【００６８】（表面被覆フィルム）表面被覆フィルム
は、表面を保護し絶縁性を確保する必要が有り、絶縁
性、透光性、耐候性、および汚れが付着しにくいことが
要求される。表面被覆フィルムの材料としては、例え
ば、ポリエチレンテトラフルオエチレン、ポリ３フッ化
エチレン、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂フィルムな
どがある。フッ素樹脂フィルムは接着性が乏しいため、
通常、背着面にコロナ処理やプライマー処理を施してい
る。

【００６９】（裏面被覆フィルム）裏面被覆フィルムに
は、光起電力素子と補強材との絶縁性を確保する必要か
ら、絶縁性が要求される。裏面被覆フィルムの材料とし
ては、例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート
などがある。また、裏面被覆フィルムは、補強材にコー
トされた一体型でも構わない。

【００７０】（補強材）補強材には、太陽電池モジュー
ルの強度を維持する必要から、耐候性および耐荷重性が
要求され、さらに加工性も要求される。従来からの金属
屋根と同様に、強度のある鋼板類と、耐食性に優れた非
鉄類とを使用することができる。鋼板には、例えば、表
面処理、塗覆した鋼板や他の元素を配合した合金、また
は特殊鋼の他、断熱材等を貼り合せた複合銅板などがあ
る。

【００７１】一般的には、溶融亜鉛めっき鋼板、ガルフ
ァン、ガルバリウム鋼板、溶融アルミニウムめっき銅
板、銅めっき鋼板、塩化ビニル被覆銅板、フッ素樹脂鋼
板、ステンレス鋼板、制振鋼板、断熱亜鉛鉄板、耐候性
鋼板、および上記の塗装鋼板などが用いられ、非鉄類と
しては、銅板、アルミニウム合金板、亜鉛合金板、鉛
板、チタニウム板、および上記の塗装カラー板などが使
用される。

【００７２】なお、本実施形態においては、金属を補強
板として用いているが、本発明は、これに限るものでは
なく、従来から屋根に広く使用されているセラミックや
プラスチックヘの応用も言うまでもなく可能である。

【００７３】（充填材）充填材は、上記の各材料を接着
する役割があり、接着性、柔軟性、透光性、および耐候
性が要求される。充填材の材料としては、例えば、ＥＶ
Ａ（酢酸ビニル−エチレン共重合体）、ブチラール樹
脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂などが使用さ
れる。また、太陽電池モジュールの耐スクラッチ性を上
げるため、ガラス繊維を含浸したり、上記の半導体層を
劣化させる紫外線を吸収する紫外線吸収剤が含有されて
いる場合が多い。

【００７４】（ケーブル線）ケーブル線は、光起電力素
子から電気を取り出し、太陽電池モジュール同士や外部
の配線に接続するためのものであり、ケーブルとコネク
ターから構成されているものが接続が容易であるので好
ましい。ケーブルは、軟質銅等の導体である芯線を絶縁
被覆し、さらに外部から保護するため保護被覆されてい
る。

【００７５】絶縁被覆材としては、例えば、塩化ビニ
ル、クロロプレン、架橋ポリエチレン、天然ゴム、エチ
レンプロピレン、シリコン樹脂、フッ素樹脂、無機絶縁
材などが用いられる。

【００７６】保護被覆材としては、例えば、塩化ビニ
ル、クロロプレン、ポリエチレン、ポリウレタン、シリ
コン樹脂、フッ素樹脂、金属などが用いられる。

【００７７】コネクターは正極、負極の２種類あり、そ
れぞれが互いに接続できるようになっており、このハウ
ジング部には、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、ポリエチレンテレフタレートなどが使用される。

【００７８】（端子箱）端子箱とは、太陽電池素子のリ
ード配線部材から取り出したケーブル線を機械的外力か
ら保護すると同時に、水や埃等の遺物からケーブル線と
光起電力素子の接合部を保護する役目を有している。そ
のため、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、および老化性に
優れていることが要求される。また好ましくは、充填材
との接着性の良い材質が良い。

【００７９】上記の要素を考慮にいれると端子部材とし
てはプラスチックが好ましく、難燃性などを考えると、
難燃性プラスチックやセラミックスなどが好ましい。プ
ラスチックとしては、例えば、ノリル、ポリカーボネー
ト、ポリアミド、ポリアセタール、変性ＰＰＯ、ポリエ
ステル、ポリアリレート、不飽和ポリエステル、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝撃性、耐熱
性、硬度、および耐老化性に優れたエンジニアリング・
プラスチックなどがある。また、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ、Ｐ
ＶＣなどの熱可塑性プラスチックも使用することができ
る。

【００８０】（係合部の形成）屋根材としての機能を持
たせるために、係合部を形成するが、特に限定される加
工方法はなく、例えば、ロール成形機、ベンダー機、プ
レス機などを用いて加工される。係合部の形状にもよる
が、工程時間がかからないプレス機やロール成形機を用
いるのが好ましい。

【００８１】（波形状の凸部、凹部の形成）波形状のデ
ザインにするために凸部、凹部を形成するが、特にその
形や製造方法に限定はなく、ロール成形機、ベンダー
機、プレス機などを用いて加工される。特に、工程時間
の少ないプレス機を用いるのが好ましい。このプレス
は、１回だけでなく、数回に分けて行ってもよい。

【００８２】また波形状は、様々な曲率半径を有する曲
面と平面とから構成されており、曲面において、凸部と
凹部の曲率半径も限定されないが、意匠性を高めるため
には、少なくとも一つは曲率半径が５００ｍｍ以下であ
ることが好ましい。その曲率半径の中心が、曲線より受
光面側に位置するときには凹部、曲線より補強材側に位
置するときには凸部としている。

【００８３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００８４】（実施例１）本実施例は波型タイプの屋根
材一体型太陽電池モジュールであり、アモルファスシリ
コン光起電力素子を、ガルバリウム鋼板上に被覆材で被
覆した構成になっている。本実施例の太陽電池モジュー
ルは、凸部と凹部とからなる８つの波形により形成され
ており、単位波が左右対称形であることに特徴を有す
る。

【００８５】図２は、実施例１の加工前の太陽電池モジ
ュールを示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそ
のａ−ａ’線断面図である。

【００８６】光起電力素子２０１としては、厚さ１２５
μｍのステンレス基板２０２を有するアモルファスシリ
コン光起電力素子を使用し、それらを複数組み上げて光
起電力素子群を形成している。

【００８７】表面被覆フィルム２０３としては厚さ５０
μｍの無延伸タイプのＥＴＦＥ（エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体：デュポン製『テフゼル』）を、
裏面被覆フィルム２０４としては厚さ５０μｍのＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート）を使用している。これ
らのフィルムで光起電力素子群を絶縁封止して、補強材
２０５上に充填材で接着した構造を呈している。

【００８８】補強材としては厚さ０．４ｍｍのガルバリ
ウム鋼板（大同鋼板製『耐摩カラーＧＬ』）を使用し、
上記の各材料の界面に充填する充填材２０６としてはＥ
ＶＡ（エチレンビニルアセテート）を使用し、光起電力
素子群と表面被覆フィルム２０３との間で４６０μｍ、
光起電力素子２０１と裏面被覆フィルム２０４との間で
２３０μｍ、裏面被覆フィルム２０４と補強材２０５と
の間で２３０μｍの厚みを充填している。

【００８９】光起電力素子群について更に詳しく説明す
る。

【００９０】図３は、実施例１の光起電力素子群を示し
ており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線
断面図である。

【００９１】光起電力素子３０１は、厚さ１２５μｍの
ステンレス基板３０２上にアモルファスシリコン系半導
体を形成したものであり、ステンレス基板３０２が負極
側、半導体が正極側になる。それに対応して、光起電力
素子３０１の表面側には正極タブ３０４が、裏面側には
負極タブ３０５が形成されている。

【００９２】タブには、厚さ１００μｍの銅箔を用いて
いる。正極タブ３０４は半導体領域で発生した電気を集
電電極３０６で集めており、負極タブ３０５は裏面のス
テンレス３０２に発生した電気を集めている。隣接する
光起電力素子同士の正極タブ３０４と負極タブ３０５と
を接続部材３０７で電気的に接続することにより、複数
の光起電力素子３０１が直列に組み上げられる。接続部
材３０７としては厚さ１００μｍの銅箔を使用してお
り、半田付けして取り付けられている。また、光起電力
素子同士の隙間３０８は２ｍｍであり、高密度に配置す
ることにより、太陽電池モジュールとしての出力を高め
ている。

【００９３】光起電力素子群は、その出力を取り出すた
めに、２つ（正極３０９と負極３１０）の端子取り出し
部を有している。端子取り出し部３０９、３１０は、モ
ジュールの設計に応じて位置が決められるものであり、
電気取り出しケーブルの長さや接続相手との相関位置に
よる。

【００９４】正極側の端子取り出し部３０９は、正極末
端の光起電力素子３０１の正極タブ３０４からリード配
線部材３１１で配線を行っている。負極側の端子取り出
し部３１０は、負極末端の光起電力素子３０１の負極タ
ブ３０５からリード配線部材３１２で配線を行ってい
る。リード配線部材３１２としては、厚さ４０μｍ、幅
２０ｍｍの軟質銅箔を用いている。正極側のリード配線
部材３１１、３１２は、絶縁両面テープ３１３を貼りつ
けることで、ステンレス基板３０２から絶縁されてい
る。また、端子取り出し部３０９、３１０は、後工程で
ケーブル等を半田付けするので、リード配線部材３１
１、３１２の直下に耐熱テープ３１４としてガラス織布
テープを設けている。

【００９５】図１８に示したように、各光起電力素子１
８０１の負極タブ１８０３には、バイパスダイオード１
８０２が取り付けられている。バイパスダイオード１８
０２は、リボン付きの１．５ｍｍ角フラットダイオード
チップを用いており、光起電力素子１８０１の正極タブ
１８０４と負極タブ１８０３との間で電気的に接続さ
れ、負極タブ１８０３上に絶縁テープ１８０６を設けて
その上に配置している。リボンは、片側がくの字状を呈
しており、このリボンを裏側から表側にまわして正極タ
ブ１８０４に接続している。リボンには厚さ０．１ｍｍ
の軟質銅箔を用いており、その接続は半田付けにより行
っている。

【００９６】図４は、実施例１の波形タイプの屋根材一
体型太陽電池モジュールを示しており、（ａ）はその平
面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図である。

【００９７】光起電力素子群の設計において、ダイオー
ドの位置、端子取りだし部の位置、リード配線部材の配
置、および光起電力素子間の隙間位置に関して、波形状
を考慮してプレス加工を行い、最後に太陽電池モジュー
ル裏面から電力取り出し用のケーブル電線４０２を取り
付ける。光起電力素子群４０１の端子取り出し部に当た
るところの補強材４０３には予め穴が開けられており、
そこから正極および負極のケーブル線４０２を取り付け
る。また、端子取り出し部には、絶縁保護と防水のた
め、ポリカーボネイト製の端子箱４０４を設けている。
さらに、ケーブル４０２としては、先端にコネクターを
有するケーブルコネクター線を用いている。このように
して、図４に示すような波形タイプの屋根材一体型太陽
電池モジュールを得ることができる。

【００９８】図５は、実施例１の波形タイプの屋根材一
体型太陽電池モジュールの波形状部分を拡大した図を示
しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’
線断面図である。

【００９９】まず、波形状のピッチは２４２ｍｍに設定
したが、光起電力素子５０１は、それに対応する方向の
長さが２４０ｍｍであり、さらに光起電力素子同士の隙
間５０２が２ｍｍに設定されているため、波形状と光起
電力素子５０１との位置関係はどの波形状部分において
も同じである。単位波２４２ｍｍは左右対称な形をして
おり、凸部と凹部とからなっている。光起電力素子５０
１同士の隙間５０２には、凹部が位置するように配置し
た。さらに、各光起電力素子５０１に取り付けられたダ
イオード５０６は、凸部と凹部との変曲点近傍５０５に
位置され、正極、負極の端子取り出し位置およびリード
配線部材５０７は、凸部５０３に位置されている。

【０１００】本実施例では、リード配線部材を波形状の
凸部に位置させているため、波形状の加工により伸び力
を受けることになる。そのため、収縮力を受けたときに
発生する光起電力素子のしわは発生せず、外観と光起電
力素子の特性を損なわない。

【０１０１】また、バイパスダイオードを波形状の凸部
と凹部との変曲点近傍に位置させているため、波形状の
加工により伸び力も収縮力も受けない。そのため、伸び
力、収縮力を受けたときに発生するダイオードチップの
破壊や断列は発生せず、信頼性のある太陽電池モジュー
ルが得られた。

【０１０２】さらに、光起電力素子同士の隙間を波形状
の凹部に位置させているため、隙間に充填した充填材は
収縮力を受ける。そのため、伸び力を受けたときに発生
する充填材の白濁は発生せず、外観を損なわない。しか
しながら、隙間は収縮力を受けて、しわが発生してい
る。しわは白濁よりは目立たないが、ない方が好まし
い。

【０１０３】（実施例２）本実施例は、波形タイプの屋
根材一体型太陽電池モジュールであり、アモルファスシ
リコン光起電力素子を、ガルバリウム鋼板上に被覆材で
被覆した構成になっている。実施例２の太陽電池モジュ
ールは、凸部と凹部とからなる８つの波形状により構成
されており、単位波が左右対称形であり、単位波の中に
波が２つあることが特徴である。

【０１０４】実施例１と同様に、光起電力素子群の設計
において、ダイオードの位置、端子取り出し部の位置、
リード配線部材の配置、および光起電力素子間の隙間位
置に関して、波形状を考慮してプレス加工、及びケーブ
ル線の取り付けを行い、図１３に示すような波形タイプ
の太陽電池モジュールを得た。

【０１０５】図６は、実施例２の波形タイプの屋根材一
体型太陽電池モジュールの波形状部分を拡大した図であ
り、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面
図である。

【０１０６】波形状のピッチは２４２ｍｍに設定した
が、光起電力素子６０１は、それに対応する方向の長さ
が２４０ｍｍであり、さらに光起電力素子同士の隙間６
０２が２ｍｍに設定されているため、波形状と光起電力
素子６０１との位置関係はどの波形状部分でも同じであ
る。単位波２４２ｍｍは左右対称な形をしており、２つ
の凸部６０３と３つ凹部６０４とからなっている。光起
電力素子６０１同士の隙間６０２は、凸部と凹部との変
曲点近傍６０５に配置した。さらに、各光起電力素子６
０１に取り付けられたダイオード６０６は、波形状の凸
部６０３に位置され、正極、負極の端子取り出し位置お
よびリード配線部材６０７は、凸部と凹部との変曲点近
傍６０５に位置されている。

【０１０７】本実施例では、リード配線部材を波形状の
凸部と凹部との変曲点近傍に位置させているため、波形
状の加工により伸び力も収縮力も受けない。そのため、
収縮力を受けたときに発生する光起電力素子のしわは発
生せず、外観と光起電力素子の特性を損なわない。

【０１０８】また、バイパスダイオードを波形状の凸部
に位置させているため、波形状の加工時に受ける圧力が
小さくて済む。そのため、圧力を受けたときに発生する
ダイオードチップの破壊は発生し難く、信頼性のある太
陽電池モジュールが得られた。

【０１０９】さらに、光起電力素子同士の隙間を凸部と
凹部との変曲点近傍に位置させているため、隙間に充填
した充填材は収縮力も伸び力も受けない。そのため、伸
び力を受けたときに発生する充填材の白濁、および収縮
力を受けたときに発生する充填材のしわは発生せず、非
常に外観が良い。

【０１１０】（実施例３）本実施例は、波形タイプの屋
根材一体型太陽電池モジュールであり、アモルファスシ
リコン光起電力素子を、ガルバリウム鋼板上に被覆材で
被覆した構成になっている。実施例３の太陽電池モジュ
ールは凸部と凹部と平坦部とからなる８つの波形状で構
成されており、単位波が左右非対称形であることが特徴
である。

【０１１１】実施例１と同様に、光起電力素子群の設計
において、ダイオードの位置、端子取り出し部の位置、
リード配線部材の配置、および光起電力素子間の隙間位
置に関して、波形状を考慮してプレス加工及び、ケーブ
ル線の取り付けを行い、図４に示すような波形タイプの
太陽電池モジュールを得た。

【０１１２】図７は、実施例３の波型タイプの屋根材一
体型太陽電池モジュールの波形状部分を拡大した図を示
しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’
線断面図である。

【０１１３】波形状のピッチは２４２ｍｍに設定した
が、光起電力素子７０４は、それに対応する方向の長さ
が２４０ｍｍであり、さらに光起電力素子７０４同士の
隙間７０５が２ｍｍに設定されているため、波形状と光
起電力素子との位置関係はどの波部分でも同じである。
単位波２４２ｍｍは左右非対称な形をしており、１つの
凸部７０１と、１つの平坦部７０２と、１つの凹部７０
３とからなっている。光起電力素子７０４の隙間７０５
は、平坦部７０２に配置した。さらに、各光起電力素子
７０４に取り付けられたダイオード７０６は、平坦部７
０２に位置され、正極、負極の端子取り出し位置および
リード配線部材７０７も、平坦部７０２に位置されてい
る。

【０１１４】本実施例では、リード配線部材、バイパス
ダイオード、および光起電力素子同士の隙間を平坦部に
位置させているため、波形状の加工により伸び力も収縮
力も受けない。そのため、リード配線部材が収縮力を受
けたときに発生する光起電力素子のしわ発生、またダイ
オードが伸び力、収縮力を受けたときに発生するダイオ
ードチップの破壊や断列の発生、さらには光起電力素子
同士の隙間に充填した充填材が伸び力を受けたときに発
生する白濁、および収縮力を受けたときに発生するしわ
の発生を抑えることができ、外観的にも品質的にも非常
に優れた太陽電池モジュールを得ることができた。

【０１１５】なお、当然のことながら、実施例１〜３で
は、波形状のピッチが２４２ｍｍ、光起電力素子に対応
する方向の長さが２４０ｍｍ、さらに光起電力素子同士
の隙間が２ｍｍに設定されているため、波形状と光起電
力素子との位置関係は、どの波形状部分でも同じである
が、この場合に限定されず、波形状のピッチと光起電力
素子の配置されるピッチとがずれている場合でも、同様
の手段で同様の効果を得ることができる。

【０１１６】（実施例４）本実施例は波形タイプの屋根
一体型太陽電池モジュールの製造方法であり、アモルフ
ァスシリコン光起電力素子を、ガルバリウム鋼板上に被
覆材で被覆した平板の太陽電池モジュールを作成する工
程、係合部を形成する工程、波形状を形成するエ程から
なっている。実施例４の太陽電池モジュール製造方法
は、係合部の形成をロール成形機で、波形状の成形をプ
レス機で行うことを特徴としている。

【０１１７】図８は、実施例４の波形タイプの屋根材一
体型太陽電池モジュールの製造方法における加工前の太
陽電池モジュールを示す概略図である。

【０１１８】屋根材一体型太陽電池モジュールの製造方
法は、まず平板状の補強材８０１上に、充填材／裏面被
覆フィルム／充填材／光起電力素子群８０２／充填材／
表面被覆フィルムを順次積層して、加圧脱泡しながら充
填材であるＥＶＡを１６０℃で５０分間溶融することに
より接着して、平板状の太陽電池モジュールを作成す
る。

【０１１９】図９は、実施例４の製造方法における係合
部形成後の波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュー
ルを示す概略図である。図９に示すように、ロール成形
機を用いて、屋根材の相互接続機能である係合部９０１
を成形する。このとき、光起電力素子９０２部分にロー
ラーが当接しないように注意して、係合部９０１を成形
する。ロール成形によれば、係合部の形成は約１０秒で
行われる。コの字状の曲げ部９０３、９０４、９０５、
９０６は、３ｍｍ以上の曲率半径で成形した。

【０１２０】図１０は、実施例４の製造方法における波
形状形成後の波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュ
ールを示す概略図である。図１０に示すように、プレス
加工により波形状加工を行った。プレスは波型の上型と
下型とにより、挟み込む形で行われる。プレス加工は１
回のプレスで全ての波型を形成し、約１秒で行える。こ
のとき、金型は係合部を避けるようになっており、これ
により係合部が潰れないようになっている。このときの
凸部１００２の曲率半径は１００ｍｍであり、凹部１０
０３の曲率半径は補強材の平坦部、波形状の凹部、また
は凸部と凹部との変曲点近傍に位置する２０ｍｍであ
る。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波形タイプの太陽電池モジュールにおいて、光起電力素
子に設けられたリード配線部材を補強材の平坦部、波形
状の凸部、または凸部と凹部との変曲点近傍に位置させ
ることにより、光起電力素子のしわの発生を防止するこ
とができ、これにより外観が良好で、特性の良い太陽電
池モジュールを提供することができる。

【０１２２】また、光起電力素子に設けられるバイパス
ダイオードを補強材の平坦部、波形状の凸部、または波
形状の凸部と凹部との変曲点近傍に位置させることによ
り、プレス加工時の圧力や変位を抑え、バイパスダイオ
ードの破壊を防止することができ、これにより信頼性の
高い太陽電池モジュールを提供することができる。

【０１２３】さらに、光起電力素子同士の隙間を補強材
の平坦部、波形状の凹部、または波形状の凸部と凹部と
の変曲点近傍に位置させることにより、隙間に充填した
充填材の白濁を防止することができ、これにより外観が
良好な太陽電池モジュールを提供することができ、さら
には屋外という過酷な条件の下でも長期に耐えうる被覆
材を提供することができる。

【０１２４】そして、外観が良好な本発明の波形タイプ
の太陽電池モジュールを利用して屋根材一体型太陽電池
モジュールを形成することにより、美感に優れ、意匠性
の高い屋根デザインを提供することができる。

【０１２５】また、本発明の屋根材一体型太陽電池モジ
ュールの製造方法は、平板の太陽電池モジュールを従来
からの屋根材成形機であるロール成形機とプレス成形機
とを用いることで、加工工程時間がかからず、生産性を
向上させることができ、かつ新たな設備投資も必要な
く、安価な波形タイプの太陽電池モジュールを作成する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波形タイプの屋根材一体型太陽電池モ
ジュールを示しており、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は
そのａ−ａ’線断面図である。

【図２】実施例１の加工前の太陽電池モジュールを示し
ており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線
断面図である。

【図３】実施例１の光起電力素子群を示しており、
（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図で
ある。

【図４】実施例１の波形タイプの屋根材一体型太陽電池
モジュールを示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はそのａ−ａ’線断面図である。

【図５】実施例１の波形タイプの屋根材一体型太陽電池
モジュールの波形状部分を拡大した図を示しており、
（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図で
ある。

【図６】実施例２の波形タイプの屋根材一体型太陽電池
モジュールの波形状部分を拡大した図であり、（ａ）は
その平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図である。

【図７】実施例３の波型タイプの屋根材一体型太陽電池
モジュールの波形状部分を拡大した図を示しており、
（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断面図で
ある。

【図８】実施例４の波形タイプの屋根材一体型太陽電池
モジュールの製造方法における加工前の太陽電池モジュ
ールを示す概略図である。

【図９】実施例４の製造方法における係合部形成後の波
形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュールを示す概略
図である。

【図１０】実施例４の製造方法における波形状形成後の
波形タイプの屋根材一体型太陽電池モジュールを示す概
略図である。

【図１１】光起電力素子群の一例を示す平面図である。

【図１２】加工前の太陽電池モジュールの一例を示して
おり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−ａ’線断
面図である。

【図１３】係合部形成後の太陽電池モジュールの一例を
示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ−
ａ’線断面図である。

【図１４】波形状形成後の太陽電池モジュールの一例を
示しており、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのａ−
ａ’線断面図である。

【図１５】一般的に曲げ加工部が受ける応力を説明する
概略図である。

【図１６】光起電力素子群に設けられたリード配線部材
を示しており、（ａ）はその裏面図、（ｂ）はそのａ−
ａ’線断面図である。

【図１７】リード配線部材上の光起電力素子にしわが発
生した様子を表わす断面図である。

【図１８】光起電力素子に設けられたバイパスダイオー
ドを示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのａ
−ａ’線断面図である。

【図１９】光起電力素子を接続部材により直列に接続し
た様子を示しており、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそ
のａ−ａ’線断面図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７
０４，９０２ 光起電力素子 ３１１，３１２，５０７，６０７，７０７ リード配線
部材 ５０６，６０６，７０６ バイパスダイオード １０２，２０５，４０３，８０１ 補強材 ８０２ 光起電力素子群 １０３，１０４ 被覆材 ９０１ 係合部 ３０８，５０２，６０２，７０５ 光起電力素子同士の
隙間 ２０６ 充填材 ５０５，６０５ 凸部と凹部との変曲点近傍 ５０３，６０３，７０１，１００２ 凸部 ６０４，７０３，１００３ 凹部 ７０２ 平坦部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高林 明治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森 昌宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 塩塚 綾子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 飯塚 雄一 千葉県市川市高谷新町７番地２号 日新総 合建材株式会社内 (72)発明者 太田 祐吾 千葉県市川市高谷新町７番地２号 日新総 合建材株式会社内 (72)発明者 温品 誠二 千葉県市川市高谷新町７番地２号 日新総 合建材株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA03 BA15 EA01 EA06 EA17 EA20 GA02 GA05 GA20 JA02 JA04 JA05 JA06 JA08

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの凸部と、少なくとも１
   つの凹部を有する波形状の補強板と、補強板上に形成さ
   れた複数の光起電力素子よりなる光起電力素子群と、光
   起電力素子群に設けられたリード配線部材と、光起電力
   素子群を補強板上に固定封止する被覆材とを備えてお
   り、 リード配線部材が、補強材の平坦部、波形状の凸部、ま
   たは凸部と凹部との変曲点近傍に位置することを特徴と
   する太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 リード配線部材が、補強材の平坦部また
   は凸部と凹部との変曲点近傍に位置することを特徴とす
   る請求項１の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】 光起電力素子が、可撓性の基板上に形成
   された薄膜半導体であることを特徴とする請求項１また
   は２の太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】 薄膜半導体が、非晶質シリコン系半導体
   であることを特徴とする請求項３の太陽電池モジュー
   ル。
5. 【請求項５】 光起電力素子群が補強材に固定封止され
   た後、補強材に少なくとも１つの凸部と、少なくとも１
   つの凹部を有する波形状が形成されることを特徴とする
   請求項１ないし４いずれかの太陽電池モジュール。
6. 【請求項６】 リード配線部材が可撓性であることを特
   徴とする請求項１ないし５いずれかの太陽電池モジュー
   ル。
7. 【請求項７】 屋根材一体型の太陽電池モジュールとし
   て形成されることを特徴とする請求項１ないし６いずれ
   かの太陽電池モジュール。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの凸部と、少なくとも１
   つの凹部を有する波形状の補強板と、補強板上に形成さ
   れた複数の光起電力素子よりなる光起電力素子群と、各
   光起電力素子に設けられたバイパスダイオードと、光起
   電力素子群を補強板上に固定封止する被覆材とを備えて
   おり、 バイパスダイオードが、補強材の平坦部、波形状の凸
   部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近傍に位置す
   ることを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 【請求項９】 バイパスダイオードが、補強材の波形状
   の凸部に位置することを特徴とする請求項８の太陽電池
   モジュール。
10. 【請求項１０】 光起電力素子が、可撓性の基板上に形
    成された薄膜半導体であることを特徴とする請求項８ま
    たは９の太陽電池モジュール。
11. 【請求項１１】 薄膜半導体が、非晶質シリコン系半導
    体であることを特徴とする請求項１０の太陽電池モジュ
    ール。
12. 【請求項１２】 光起電力素子群が補強材に固定封止さ
    れた後、補強材に少なくとも１つの凸部と、少なくとも
    １つの凹部を有する波形状が形成されることを特徴とす
    る請求項８ないし１１いずれかの太陽電池モジュール。
13. 【請求項１３】 屋根材一体型の太陽電池モジュールと
    して形成されることを特徴とする請求項８ないし１２い
    ずれかの太陽電池モジュール。
14. 【請求項１４】 少なくとも１つの凸部と、少なくとも
    １つの凹部を有する波形状の補強板と、補強板上に形成
    された複数の光起電力素子よりなる光起電力素子群と、
    光起電力素子群を補強板上に固定封止する被覆材とを備
    えており、 光起電力素子同士の隙間が、補強材の平坦部、波型の凹
    部、または凸部と凹部との変曲点近傍に位置することを
    特徴とする太陽電池モジュール。
15. 【請求項１５】 光起電力素子同士の隙間が、補強材の
    平坦部に位置することを特徴とする請求項１４の太陽電
    池モジュール。
16. 【請求項１６】 光起電力素子が、可撓性の基板上に形
    成された薄膜半導体であることを特徴とする請求項１４
    または１５の太陽電池モジュール。
17. 【請求項１７】 薄膜半導体が、非晶質シリコン系半導
    体であることを特徴とする請求項１６の太陽電池モジュ
    ール。
18. 【請求項１８】 光起電力素子群が補強材に固定封止さ
    れた後、補強材に少なくとも１つの凸部と、少なくとも
    １つの凹部を有する波形状が形成されることを特徴とす
    る請求項１４ないし１７いずれかの太陽電池モジュー
    ル。
19. 【請求項１９】 屋根材一体型の太陽電池モジュールと
    して形成されることを特徴とする請求項１４ないし１８
    いずれかの太陽電池モジュール。
20. 【請求項２０】 被覆材により光起電力素子を平面状の
    補強材に固定封止する工程と、補強板の少なくとも一部
    を曲げて係合部を形成する工程と、補強板に少なくとも
    １つの凸部と、少なくとも１つの凹部を有する波形状を
    形成する工程とを有しており、 光起電力素子に設けるリード配線部材を、補強材の平坦
    部、波形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との変曲
    点近傍に位置させることを特徴とする太陽電池モジュー
    ルの製造方法。
21. 【請求項２１】 リード配線部材を、補強材の平坦部ま
    たは凸部と凹部との変曲点近傍に位置させることを特徴
    とする請求項２０の太陽電池モジュールの製造方法。
22. 【請求項２２】 光起電力素子は、可撓性の基板上に薄
    膜半導体を形成してなることを特徴とする請求項２０ま
    たは２１の太陽電池モジュールの製造方法。
23. 【請求項２３】 薄膜半導体は、非晶質シリコン系半導
    体により形成することを特徴とする請求項２２の太陽電
    池モジュールの製造方法。
24. 【請求項２４】 リード配線部材は、可撓性を有する部
    材で形成することを特徴とする請求項２０ないし２３い
    ずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
25. 【請求項２５】 屋根材一体型の太陽電池モジュールと
    して形成することを特徴とする請求項２０ないし２４い
    ずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
26. 【請求項２６】 被覆材により光起電力素子を平面状の
    補強材に固定封止する工程と、補強板の少なくとも一部
    を曲げて係合部を形成する工程と、補強板に少なくとも
    １つの凸部と、少なくとも１つの凹部を有する波形状を
    形成する工程とを有しており、 光起電力素子に設けるバイパスダイオードを、補強材の
    平坦部、波形状の凸部、または波形状の凸部と凹部との
    変曲点近傍に位置させることを特徴とする太陽電池モジ
    ュールの製造方法。
27. 【請求項２７】 バイパスダイオードを、補強材の波形
    状の凸部に位置させることを特徴とする請求項２６の太
    陽電池モジュールの製造方法。
28. 【請求項２８】 係合部は、ロール成形機により形成す
    ることを特徴とする請求項２６または２７の太陽電池モ
    ジュールの製造方法。
29. 【請求項２９】 凸部および凹部を有する波形状は、プ
    レス成形機により形成することを特徴とする請求項２６
    ないし２８いずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
30. 【請求項３０】 光起電力素子は、可撓性の基板上に薄
    膜半導体を形成してなることを特徴とする請求項２６な
    いし２９いずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
31. 【請求項３１】 薄膜半導体は、非晶質シリコン系半導
    体により形成することを特徴とする請求項３０の太陽電
    池モジュールの製造方法。
32. 【請求項３２】 屋根材一体型の太陽電池モジュールと
    して形成することを特徴とする請求項２６ないし３１い
    ずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
33. 【請求項３３】 被覆材により複数の光起電力素子を平
    面状の補強材に固定封止する工程と、補強板の少なくと
    も一部を曲げて係合部を形成する工程と、補強板に少な
    くとも１つの凸部と、少なくとも１つの凹部を有する波
    形状を形成する工程とを有しており、 複数の光起電力素子同士の隙間を、補強材の平坦部、波
    形状の凹部、または波形状の凸部と凹部との変曲点近傍
    に位置させることを特微とする太陽電池モジュールの製
    造方法。
34. 【請求項３４】 光起電力素子同士の隙間を、補強材の
    平坦部に位置させることを特徴とする請求項３３の太陽
    電池モジュール。
35. 【請求項３５】 係合部は、ロール成形機により形成す
    ることを特徴とする請求項３３または３４の太陽電池モ
    ジュールの製造方法。
36. 【請求項３６】 凸部および凹部を有する波形状は、プ
    レス成形機により形成することを特徴とする請求項３３
    ないし３５いずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
37. 【請求項３７】 光起電力素子は、可撓性の基板上に薄
    膜半導体を形成してなることを特徴とする請求項３３な
    いし３６いずれかの太陽電池モジュールの製造方法。
38. 【請求項３８】 薄膜半導体は、非晶質シリコン半導体
    により形成することを特徴とする請求項３７の太陽電池
    モジュールの製造方法。
39. 【請求項３９】 屋根材一体型の太陽電池モジュールと
    して形成することを特徴とする請求項３３ないし３８い
    ずれかの太陽電池モジュールの製造方法。