JP2000213130A

JP2000213130A - 太陽電池モジュ―ル、太陽電池付き屋根および太陽電池発電システム

Info

Publication number: JP2000213130A
Application number: JP11017646A
Authority: JP
Inventors: Ayako Komori; 綾子小森; Yoshitaka Nagao; 吉孝長尾; Masaaki Matsushita; 正明松下; Takaaki Mukai; 隆昭向井; Masahiro Mori; 昌宏森; Kimitoshi Fukae; 公俊深江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽電池モジュールが燃焼した場合にでも、
野地板まで直接炎が到達することなく、光起電力素子お
よび表面部材が野地板上に抜け落ちることもなく、また
輻射熱によっても野地板が炭化することのない、耐防火
性に優れた太陽電池モジュールおよび太陽電池付き屋根
および太陽電池発電システムを提供する。【構成】光起電力素子（１０１）を有機高分子樹脂
（１０２）で被覆し、前記光起電力素子の非受光面側に
裏面部材（１０３）をもつ太陽電池モジュールにおい
て、前記裏面部材（１０３）は異なる２層以上の金属層
を有しており、前記金属層の受光面側最表面の金属層は
熱反射率７０％以上の金属層であり、前記最表面金属層
より非受光面側には前記有機高分子樹脂の燃焼時にも構
造強度を有する金属層を少なくとも一層有することを特
徴とする太陽電池モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ル、特に、耐火性に優れた野地板の延焼あるいは炭化を
防止することのできる太陽電池モジュール、太陽電池付
き屋根及び太陽電池発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギー資源の保護や環境問題
に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せてい
る。なかでも、石油等の枯渇や、ＣＯ₂排出に伴う地球
の温暖化現象に係る問題が指摘されている。このような
状況のもとで、太陽電池は無尽蔵のクリーンなエネルギ
ーである太陽光を直接電力に変換して電力を供給できる
ことからクリーンな電力供給源として注目され、該太陽
電池をモジュール化した太陽電池モジュールが電力供給
源として各種提案されている。電力供給源たるそうした
太陽電池モジュールは近年住宅の屋根などに設置される
等して普及が進みつつある。

【０００３】現在広く使用されている太陽電池モジュー
ルの種類としては、半導体光活性層として、結晶系シリ
コンを使用したもの、アモルファスシリコンを使用した
もの等が挙げられる。太陽電池モジュールの設置場所と
しては、太陽光をより多く採り入れることが可能なため
屋根への設置が積極的に行われている。その形態は、屋
根材一体型太陽電池モジュールや、屋根上置き型太陽電
池モジュール、架台設置型太陽電池モジュールなど様々
な形態が用いられる。また、屋根などの大面積に太陽電
池モジュールを設置する際には、複数枚の太陽電池モジ
ュールを接続して、太陽電池アレイとして設置する。こ
のような太陽電池モジュールの一般的な構成としては、
光起電力素子を複数枚、電気的に接続し光起電力素子群
とし、これを樹脂で封止し、最表面にはガラスや透明樹
脂フィルムなどを設け、裏面側には、テドラーやテドラ
ー／Ａｌ／テドラー、樹脂フィルムなど或いは、鋼板な
どの屋根材を設けて太陽電池モジュールを得ている。こ
の際、封止する樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共
重合体（ＥＶＡ）などの有機高分子樹脂を用いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに屋根に太陽電池モジュールを設置した場合、以下の
ような問題があることが指摘されている。例えば、特開
平８−８６０６６号公報には、隣家の火災により自家に
火が移り軒が火熱にさらされるような場合に、軒先の太
陽電池パネルのガラスは火熱により破られ、パネル内部
のＥＶＡは燃え出したり、流れ出す可能性があることが
開示されている。また特開平９−１４８６１４号公報に
は、隣家の火災による輻射熱や炎により、太陽電池モジ
ュールが熱せられてモジュールの強化ガラスが割れた場
合、強化ガラスが飛散する、或いは屋根下地へ類焼する
可能性があることが開示されている。このような屋根下
地への類焼を防止するために、一般的な屋根材として使
用されている鋼板を用いる場合もある。しかしながら、
一般的な屋根材に使用している鋼板を用いた場合には、
裏面部材である鋼板が燃焼したり燃え抜けたりすること
はないため、光起電力素子群や表面部材が屋根下地上へ
抜け落ちることは防止できるが、飛び火により鋼板自身
が熱せられ、その輻射熱により屋根下地部材が熱分解し
てしまうことがある。特開平８−２８４３５０号公報に
は、防火性・耐火性を向上するため下面部の略全面にわ
たって薄金属板が設けられた太陽電池パネルが記載され
ている。しかしながらこの金属板の材料に関する記載は
されていない。また、通常の鋼板を用いて野地板上に太
陽電池モジュールを設置した場合、上述したとおりその
輻射熱の野地板への影響については述べられていない。
また、特開平７−２３５０３９号公報には、十分な不燃
性を確保できる太陽電池屋根が記載されている。しかし
ながら、この方法は、屋根面に不燃性面材として下地鉄
板、石膏ボード、サイディング材を使用し、その上に太
陽電池モジュールが設置される方法である。この中で
は、輻射熱については全く述べられておらず、また下地
材として屋根面に不燃材を葺く記載であり太陽電池モジ
ュールの裏面部材としては記載されてない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであり、以下の要件を満たす太陽電池モジュー
ル、太陽電池付き屋根および太陽電池発電システムを提
供することを目的とする。太陽電池モジュールが燃焼した場合にも、光起電力
素子や表面部材などの屋根下地への抜け落ちがない。太陽電池モジュールが燃焼した場合にも、屋根下地
への延焼がない。太陽電池モジュールが燃焼した場合にも、その輻射
熱により、屋根下地の熱分解が抑制できる。本発明は、以下の構成を採用することにより、上記目的
を達成する。即ち、光起電力素子を有機高分子樹脂で被
覆し、前記光起電力素子の非受光面側に裏面部材をもつ
太陽電池モジュールにおいて、前記裏面部材は異なる２
層以上の金属層を有しており、前記金属層の受光面側最
表面の金属層は熱反射率７０％以上の金属層であり、前
記最表面金属層より非受光面側には前記有機高分子樹脂
の燃焼時にも構造強度を有する金属層を少なくとも一層
有することを特徴とする。

【０００６】かくなる構成の本発明は以下に述べるよう
な作用、効果を奏する。（１）太陽電池モジュールが燃焼し、裏面部材にまで延
焼が拡大したとしても、裏面部材の構造強度が保たれる
ため、光起電力素子および表面部材が野地板にまで滑落
することがない。（２）裏面部材が燃え抜けることがないので、屋根下地
への延焼がない。（３）太陽電池モジュールが燃焼した場合、裏面材の熱
反射率が７０％以上であるため、燃焼熱を反射し、屋根
下地に伝わる熱を軽減するため、屋根下地部材の熱分解
が抑制される。（４）前記裏面部材が２層以上の金属層が、一体化され
た鋼板であることにより、太陽電池モジュールを製造す
る時の部材が少なくなり、生産性が向上する。（５）前記鋼板が太陽電池モジュールと一体化されてい
ることにより、太陽電池モジュールを施工する際に、別
途鋼板を準備する必要がないため施工性が向上する。（６）前記鋼板が、メッキ鋼板であることにより、一般
的な鋼板の製法であるので、安価な鋼板とすることがで
きる。（７）熱反射層を薄膜化できるため、材料コストを軽減
させることができる。（８）鋼板がクラッド鋼板であることにより、各種の金
属との張り合せが可能であるので裏面部材の構造強度を
自由に設計することができる。（９）前記受光面側表面の金属層をアルミニウム層と
し、熱反射の大きいアルミニウム層を表面層にすること
により、上記（３）に述べた効果をさらに高めることが
できる。

【０００７】（１０）前記太陽電池モジュールが屋根材
一体型太陽電池モジュールであることにより、従来の上
置き型太陽電池モジュールと比べ、屋根材が不要となる
ため低コスト・軽量な太陽電池モジュールとすることが
でき、また、屋根に太陽電池モジュールを設置すること
により、太陽光を吸収しやすく効率よく発電させること
ができる。なお、本例の太陽電池付き屋根については、
上記太陽電池モジュールを複数枚、野地板上に固定部材
により固定された屋根であり、その手段・効果・作用に
ついては上記と同様のものである。（１１）前記太陽電池モジュールと前記太陽電池モジュ
ールに接続された電力変換装置を有することを特徴とす
る太陽電池発電システムとすることにより、防火性能に
優れた太陽電池モジュールと、それにより発電された電
力を利用すること、の両方の効果を得ることができる。

【０００８】

【実施態様例】図１は本発明の太陽電池モジュールの一
例の略断面図である。図１に示す本発明の太陽電池モジ
ュールは、直列あるいは並列に接続した光起電力素子１
０１を、表面部材１０３と裏面部材１０４でカバーし、
光起電力素子の封止および裏面部材との接着には有機高
分子樹脂１０２を用いた太陽電池モジュールである。裏
面部材１０４には、前記裏面部材は異なる２種以上の金
属層を有しており、前記金属層の受光面側最表面の金属
層は熱反射率７０％以上の金属層であり、前記最表面金
属層より非受光面側には前記有機高分子樹脂の燃焼時に
も構造強度を有する金属層を少なくとも一層有する部材
を用いている。

【０００９】以下、本発明の太陽電池モジュールの各構
成要素について説明する。

【００１０】

【裏面部材】裏面部材１０４には以下に述べる役割が要
求される。裏面部材１０４は、太陽電池モジュールの最
裏面に位置し、実使用時には光起電力素子１０１を外部の湿度から保護する目的で用いられ
る。また、高温での太陽電池モジュール使用時に有機高
分子樹脂１０２が軟化し、べたつくのを防止する。した
がって、裏面部材１０４は、防湿性があり外部環境と有
機高分子樹脂１０２を遮断できるような材料で構成され
るのが好ましい。裏面部材１０４についてのもう一つの
大きな目的として、火災時の安全性を確保することが求
められる。近隣火災や自家火災によって太陽電池モジュ
ール表面に飛び火し、封止材である有機高分子樹脂１０
２に着火し燃焼したとしても、野地板にまで直接炎が到
達しないこと、光起電力素子や表面ガラスが野地板上あ
るいは野地板の下に滑落するのを防ぐことが求められ
る。一般に屋根材として使用されている鋼板などを裏面
部材として使用した場合、裏面部材が燃え抜けることは
なく、光起電力素子や表面ガラスが滑落することを防止
できるが、火災の強さによっては封止材である有機高分
子樹脂の燃焼による輻射熱が裏面部材を介して野地板に
伝わり、その輻射熱によって野地板が熱分解することが
ある。したがって裏面部材１０４には、輻射熱の野地板
への伝達を防止する働きも求められる。

【００１１】また、裏面部材１０４が燃え抜けることに
よる屋根下地への延焼、光起電力素子１０１や表面部材
１０３の滑落を防止するためには、火災時にも裏面部材
１０４が燃え抜けず、さらに封止材である有機高分子樹
脂１０２などの燃焼熱下でも構造強度を有する材料であ
ることが必要である。具体的には、通常の火災による飛
び火などにより、太陽電池モジュール表面が燃焼した場
合でも、上記の特性を満たす材料であれば構造強度を有
する材料となる。

【００１２】ここで、本発明における構造強度につい
て、説明する。構造強度とは、光起電力素子や表面部材
であるガラス板などの重みが加わっても、これらを保持
し、抜け落ちることがない強度のことをいう。すなわ
ち、“構造強度を有する材料”とは前述したような強度
を持ち、受光面側部材の抜け落ちがない材料をいう。

【００１３】ところで、太陽電池モジュールの燃焼によ
る輻射熱の野地板への伝達を防止するためには、熱反射
率の高い層を受光面側に設ければ良いことを本発明者ら
は見い出した。具体的には、熱反射率７０％以上の金属
層を受光面側に設けることにより、燃焼熱を反射し、屋
根下地材の熱分解を防止できることが判った。ここで、
本発明においては、熱反射率とは赤外線領域のうち最も
短波長な波長での反射率のこととする。具体的には、８
５０ｎｍの反射率を用いた。図１２のグラフに示したよ
うに、裏面部材の熱反射率が７０％以上になると、野地
板の炭化度が大幅に改善される。これは、裏面部材の熱
反射の効果により野地板の温度上昇が軽減されたためで
ある。７０％未満では、あまり差は見られない。

【００１４】本発明における野地板の炭化度について説
明する。太陽電池モジュールが延焼したあとに、そのモ
ジュールを取り外し野地板の状態を確認する。この時、
野地板の炭化が起こっている場合、その炭化深さを測定
し、試験を行った野地板中で最も深い炭化深さをその試
験体の炭化深さとする。これを用いて以下の式により、
野地板の炭化度を求める。野地板の炭化度（％）＝（試験体の炭化深さ／野地板の
厚さ）×１００

【００１５】裏面部材１０４を配置する位置について説
明する。裏面部材１０４は光起電力素子１０１の裏面側
に位置していればよく、光起電力素子との距離は問題で
はない。また、熱反射率７０％以上の表面金属層と、構
造強度を有する金属層は分かれて存在していても良い
し、一体化した鋼板であってもよい。さらに、裏面部材
１０４は、太陽電池モジュールとして、光起電力素子１
０１と一体化されても良いし、或いは屋根の野地板上に
裏面材を施工したあと、太陽電池モジュールを設置して
もよい。しかしながら、製造工程の簡略化、施工性の向
上の点からは、裏面部材として、２層以上金属層を積層
した鋼板を用いて、前記裏面部材と光起電力素子とを一
体化した太陽電池モジュールとすることが好ましい。さ
らに、熱反射の効果として、光起電力素子の半導体光活
性層として、アモルファスシリコンを使用している場合
には、裏面部材よりも受光面側にある光起電力素子の温
度が上昇し、熱アニール効果の向上ができるため、アモ
ルファスシリコンの劣化を抑制することができるため変
換効率の向上にもなる。

【００１６】上述したような、目的をすべて満たす単一
金属からなる金属板なども存在するが、この場合、材料
の硬度や強度、加工性などは決定してしまうため、加工
形状や使用用途による設計の自由度が小さくなる。例え
ば、アルミニウム板を使用した場合には、高温での構造
強度が低い。そして、高温での構造強度を得ようとした
場合には、厚みを増さなくてはならず、コストがあが
る。そこで、２層以上の材料から構成される材料を使用
することにより、これらの問題は解決される。

【００１７】裏面部材１０４の受光面側最表面は、熱反
射率の高い、アルミニウム、金、銅、銀などの金属層と
することが望ましい。特に、コストや加工性を考慮する
とアルミニウム層をもった材料が好ましい。これによ
り、熱反射率７０％以上を満たす材料となる。すなわ
ち、野地板への輻射熱の伝達を防止できる。特に表面部
材としてガラスを用いた太陽電池モジュールに、補強材
として金属板を使用すると、表裏面とも重い材料となり
モジュール重量が重くなるが、アルミニウムが非常に軽
い金属であるため、重量の増加を最小限にすることがで
きる。同時に、高温下で構造強度をもち、全厚に渡る抜
け落ちや亀裂がない材料とするために、クラッド鋼板、
メッキ鋼板を使用することが好ましい。より詳細には、
熱反射率の高いアルミニウムとの複合体が望ましく、ア
ルミニウムと他金属のクラッド板、アルミニウムメッキ
板などが好ましい。上述した材料は、一般的に屋根材と
して使用している鉄やスチールの鋼板、ステンレスの鋼
板などの不燃材の上にアルミニウム層を積層、メッキす
ることによって、不燃材により、高温下での構造強度を
持たせかつ、アルミニウム層を積層することにより熱反
射率の高い材料とし、輻射熱を防止する材料としたもの
である。また、一般的に屋根材として使用している材料
であれば、そのまま屋根に取付けることができるため施
工も容易である。また、構造強度を持つ金属層の非受光
面側に第３の金属層（これは受光面側の金属層と同一で
も良い）があっても構わない。

【００１８】

【光起電力素子】本発明に用いられる光起電力素子１０
１については、特に限定はなく、シリコン半導体、化合
物半導体などを用いることができる。シリコン半導体の
なかでも単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリ
コンなどが使用できる。本発明に用いられる光起電力素
子は所望の電圧、電流を得るために、複数の光起電力素
子を直列あるいは並列して用いることが好ましい。

【００１９】

【有機高分子樹脂】有機高分子樹脂１０２は、光起電力
素子１０１の凹凸を樹脂で被覆し、光起電力素子を温度
変化、湿度、衝撃などの過酷な外部環境から保護し、表
面部材や裏面部材と光起電力素子との接着を確保するた
めに用いられる。したがって、有機高分子樹脂１０２に
は、耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、耐衝撃
性などが要求される。これらの条件を満たす樹脂として
は、具体的にはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭ
Ａ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥ
Ａ）、ポリビニルブチラール樹脂などのポリオレフィン
系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂な
どが挙げられる。なかでもＥＶＡは、従来の太陽電池モ
ジュールの被覆材として最も用いられている樹脂である
ため、従来の被覆材の構成を大きく変えず高い信頼性が
得られ、またコスト的にも安価であることから、最も好
ましい材料である。

【００２０】[表面部材]表面部材１０３は、太陽電池モ
ジュールの最表面に位置し、太陽電池モジュールを外部
の汚れから保護したり、外部からの傷つき、湿度、傷つ
きなどから保護する目的で用いられる。したがって、表
面部材１０３には、透明性、耐候性、耐汚染性、機械的
強度などが要求される。これらの条件を満たす好適に用
いられる材料としては、ガラス、フッ素樹脂、アクリル
樹脂などの樹脂フィルムなどが挙げられる。ガラスを使
用する場合、その種類については、特に限定はないが、
青色領域の光の透過率や強度などの観点、また耐衝撃性
の観点から、白板強化ガラスが好ましい。前記有機高分
子樹脂１０２との接着性の改良のために、接着面のガラ
ス表面に凹凸を設けたり、シランカップリング処理など
を行うことが好ましい。樹脂フィルムを使用する場合、
耐候性、耐汚染性に特に優れているフッ素樹脂フィルム
が特に好ましい。フッ素樹脂の具体例としては、ポリフ
ッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、四フッ化
エチレン−エチレン共重合体などが挙げられる。耐候性
の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が特に優れている
が、耐候性および機械的強度の両立と透明性では、四フ
ッ化エチレン−エチレン共重合体が優れている。こうし
た樹脂フィルムを表面部材１０３として使用する場合、
その前記有機高分子樹脂１０２との接着性改良のため
に、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照
射、電子線照射、火炎処理などの表面処理を該樹脂フィ
ルムに行うことが望ましい。

【００２１】

【太陽電池付き屋根】屋根材一体型太陽電池モジュール
の場合、アスファルトルーフィングなどの防水シートを
葺設した野地板の上に、屋根材一体型太陽電池モジュー
ルを吊子などの固定部材により順次固定する。この際
に、野地板上に桟木を等間隔で固定しその上に屋根材一
体型太陽電池モジュールを固定しても良い。すなわち、
通常の屋根材を葺く手順と同様にして施工し太陽電池付
き屋根とする。屋根上置き型、あるいは架台設置型太陽
電池モジュールの場合には、通常通りに屋根を施工し、
その上に架台を設け、太陽電池を固定する。屋根上置き
型、架台設置型などの場合は、通常通りに屋根の施工を
行い、その上に架台を設け、太陽電池モジュールを固定
部材により固定する。

【００２２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。

【００２３】

【実施例１】本実施例においては、以下に述べるように
して図５に示す形態の屋根材一体型太陽電池モジュール
を作製した。

【００２４】

【光起電力素子】アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）か
らなる光起電力素子（太陽電池）を作製した。作製手順
を図２を用いて説明する。洗浄したステンレス基板２０
１上に、スパッタ法で裏面反射層２０２としてＡｌ層
（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）を順
次形成した。ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ
₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、Ｓｉ
Ｈ₄とＨ₂の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄と
ＢＦ₃とＨ₂の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形
成し、ｎ型層（膜厚：１５０Å）／ｉ型層（膜厚：４０
００Å）／ｐ型層（膜厚：１００Å）／ｎ型層（膜厚：
１００Å）／ｉ型層（膜厚：８００Å）／ｐ型層（膜
厚：１００Å）の層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ光電変換
半導体層２０３を形成した。次に、透明導電層２０４と
して、Ｉｎ₂Ｏ₃膜（膜厚：７００Å）を、Ｏ₂雰囲気下
でＩｎを抵抗加熱法で蒸着することによって形成した。
さらに、銅ワイヤーにカーボンペーストを塗った集電用
のグリッド電極２０５を真空加熱圧着することにより透
明電極上に形成した。最後にマイナス側出力端子２０６
ｂとして銅タブをステンレス基板にレーザー溶接により
取り付け、プラス側出力端子２０６ａとしては集電電極
の下側に貼り付けてある絶縁テープ２０８により、集電
電極２０５に接続し、出力端子とし、光起電力素子を得
た。以上のようにして複数個の光起電力素子を作製し
た。

【００２５】

【セルブロック】上記で作製した光起電力素子１０個を
直列に接続して太陽電池セルブロックを作製した。作製
手順を図３を用いて説明する。１０個の光起電力素子を
横一列に並べた後、隣り合う光起電力素子の一方の光起
電力素子のプラス側端子３０３ａと他方の光起電力素子
のマイナス側端子３０３ｂとを半田３０５を用いて接続
した。このようにして１０個の光起電力素子を直列化
し、セルブロックを作製した。得られたセルブロックの
一番端の光起電力素子の出力端子に接続した銅タブは裏
面に回して後に述べる裏面被覆層の穴から出力を取り出
せるように裏面集電電極を形成した（不図示）。このよ
うにして、太陽電池セルブロックを完成した。

【００２６】

【モジュール化】上記太陽電池セルブロックを被覆して
太陽電池モジュールを作製した。作製手順を図４を用い
て説明する。セルブロック４０１（上記太陽電池セルブ
ロック）、繊維状無機化合物４０２、受光面側透明有機
高分子樹脂４０３、表面樹脂フィルム４０４、裏面一体
積層フィルム４０５、裏面部材４０６を用意し、これら
を図４に示す順序で積層した。繊維状無機化合物４０２
としては、ガラス繊維不織布を用意した。受光面側透明
有機高分子樹脂４０３（充填材）として、エチレン−酢
酸ビニル共重合体（酢酸ビニル２５重量％）と、架橋
剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定化剤を混合して
処方組された、４６０μｍのＥＶＡシートを用意した。
表面樹脂フィルム４０４として、無延伸のエチレン−テ
トラフルオロエチレンフィルム（ＥＴＦＥ）５０μｍを
用意した。なお、充填材４０３と接する面にはあらかじ
めプラズマ処理を施した。裏面一体積層フィルム４０５
として、絶縁フィルムである２軸延伸のポリエチレンテ
レフタレートフィルム（ＰＥＴ）（厚さ５０μｍ）の両
側に、接着層として、受光面側充填材として使用したエ
チレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を積層し、ＥＶ
Ａ／ＰＥＴ／ＥＶＡと一体積層したフィルムを用意し
た。裏面部材４０６として、受光面側、非受光面側の両
面にアルミメッキをした鋼板を用意した。即ち、メッキ
厚片側３５μｍ、鋼板厚（メッキ後）４００μｍの鋼板
とした。以上の材料を図４に示す順序で積層して積層体
を得た。

【００２７】得られた積層体を、１重真空方式のラミネ
ート装置を用いて真空加熱し平板太陽電池モジュールを
作製した。その際の真空条件は、排気速度７６Ｔｏｒｒ
／ｓｅｃ．、真空度５Ｔｏｒｒで３０分間排気し、その
後、１６０℃に保持した熱風オーブンに積層体の入った
ラミネート装置を投入し、５０分間加熱した。この際、
ＥＶＡは、１４０℃以上で１５分間以上という環境にお
かれた。これにより、ＥＶＡは溶融し、架橋された。か
くして平板太陽電池モジュールを得た。

【００２８】

【ベンダー加工】得られた平板太陽電池モジュールを、
図５のように、ベンダー曲げ加工機で該モジュールの端
部を折り曲げ加工し、屋根材一体型太陽電池モジュール
を作製した。

【００２９】

【実施例２】本実施例では、実施例１におけると同様に
して作製した光起電力素子を使用して太陽電池モジュー
ルを作製した。作製手順を図６を用いて説明する。セル
ブロック６０１（実施例１におけると同様にして作製し
た太陽電池セルブロック）、繊維状無機化合物（２０ｇ
／ｍ²）６０２、透明有機高分子樹脂６０３、透明樹脂
フィルム６０４、裏面一体積層フィルム６０５、アルミ
箔６０６、亜鉛メッキ鋼板６０７を用意し、これらを図
６の順序で積層することにより積層体を得た。なお、以
下に述べる材料以外は実施例１と同じものを使用した。
アルミ箔６０６として、厚み５０μｍのアルミ箔を使用
し、亜鉛メッキ鋼板６０７として、厚み０．４ｍｍの亜
鉛メッキ鋼板を使用した。前記積層体を実施例１におけ
ると同様に真空ラミネート処理と曲げ加工を行って屋根
材一体型太陽電池モジュールを作製した。

【００３０】

【実施例３】本実施例においては、複数個の結晶シリコ
ン光起電力素子を実施例１におけると同様にして直列化
して、所望の電圧を得られるようにした太陽電池セルブ
ロックを作製した。得られた太陽電池モジュールを被覆
して太陽電池モジュールを作製した。作製手順を図７を
用いて説明する。即ち、図７に示すようにセルブロック
７０１（前記太陽電池セルブロック）、繊維状無機化合
物（２０ｇ／ｍ2）７０２、受光面側透明有機高分子樹
脂７０３、白板強化ガラス７０４、透明有機高分子樹脂
７０３、絶縁フィルム７０５を用意し、これらを図７に
示す順序で積層することにより積層体を作製した。ここ
で、裏面部材（７０６、図７には図示せず）は、後述す
るように別途準備した。また、白板強化ガラス７０４は
表面部材として使用し、絶縁フィルム７０５としては厚
み５０μｍの２軸延伸のポリエチレンテレフタレートフ
ィルム（ＰＥＴ）を使用した。これら以外は実施例１と
同様にした。上記で作製した積層体を実施例１における
と同様に真空ラミネート処理した。得られた太陽電池モ
ジュール（８０１、図８参照）に、図８に示すようにア
ルミニウムの枠８０２を取り付けた。本実施例において
は、端部の曲げ加工は行わなかった。かくして、図８に
示す形態の太陽電池モジュールを得た。

【００３１】

【比較例１】実施例１において、裏面部材として、塗装
亜鉛鋼板０．４ｍｍを使用したこと以外は実施例１と同
様にして太陽電池モジュールを作製した。

【００３２】

【評価】実施例１乃至３及び比較例１において得られた
太陽電池モジュールのそれぞれを以下に述べるように、
ＪＩＳＡ１３１２（屋根の防火試験方法）第６項（飛
び火試験）に基づいた飛び火試験に付して評価した。

【００３３】

【試験体の作製】幅９００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの試
験体を作製する（図９）。即ち、試験体は軒先、ケラバ
を含む屋根の材料および構造と同一に作製した。具体的
には、９００ｍｍ×１０００ｍｍの野地板（合板１２ｍ
ｍ）９０１を準備し、その裏面側にたる木９０３をつけ
て架台を作製した。野地板９０１の受光面側にアスファ
ルトルーフィング９０４（９０２）を取付け、その上に
桟木（高さ１５ｍｍ）９０４をビスで固定した。桟木の
上に上記で作製した太陽電池モジュールを、通常の屋根
に固定する方法で固定した。実施例３については、ルー
フィングの上に裏面材を設置その上に太陽電池モジュー
ルを取付けた。なお、大きさが合わない場合には、切断
したり、多種のサイズの太陽電池モジュールを準備し
て、試験体全面に太陽電池モジュールを敷き詰めて施工
した。

【００３４】

【飛び火試験用加熱材料の作製】２０ｍｍ□（長さ１５
０ｍｍ）の気乾状態の角材を準備し、９本を３段に組み
合わせて（図１０）加熱材料を作製した。

【００３５】

【試験】試験体を設置角度３０°となるように設置した
（図１１）。加熱材をメッカバーナーの類の火炎にさら
し、十分に着火したものをこの試験体の表面部分にのせ
た。この時、軒側から、風速約３．０ｍ／Ｓの風を送風
するものとする。

【結果】太陽電池表面が鎮火し野地裏温度が低下しはじ
めるか、野地板が燃え抜けるかのどちらかの状態になっ
た時点で試験を終了した。この結果を表１に示す。実施
例１〜３においては、太陽電池モジュール表面が鎮火
し、野地板温度が低下しはじめた時点で試験を終了し
た。表１に示したように、裏面部材の燃え抜け、野地板
の炭化ともに発生しなかった。一方比較例１は、塗装亜
鉛鋼板を裏面部材として使用しているため、裏面部材が
燃え抜けることはなかった。すなわち、セルの落下や野
地板へ直に炎が到達することはなかった。しかし、クリ
ブおよび太陽電池モジュールの燃える輻射熱により野地
板が炭化した。ただし、野地板の燃え抜けまでは至らな
かった。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が得
られる。（１）太陽電池モジュールが燃焼し、裏面部材にまで延
焼が拡大しても、燃焼温度下で裏面部材の構造強度が保
たれるため、光起電力素子および表面部材が野地板にま
で滑落することがない。（２）燃焼温度下で裏面部材が燃え抜けることがないの
で、野地板に直接炎が到達することによる野地板の燃焼
がない。（３）太陽電池モジュールが燃焼した場合、裏面材の熱
反射率が７０％以上であるため、燃焼熱を反射し、野地
板に伝わる熱を軽減するため、野地板が炭化することが
ない。また、野地板が抜け落ちることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における太陽電池モジュールの概略断面
図。

【図２】実施例１の太陽電池モジュールで使用する、光
起電力素子の基本構成を示す概略断面図。

【図３】セルブロックの平面図・断面図。

【図４】実施例１の太陽電池モジュールの概略断面図。

【図５】実施例１のベンダー曲げ後の太陽電池モジュー
ル。

【図６】実施例２の太陽電池モジュールの概略断面図。

【図７】実施例３の太陽電池モジュールの概略断面図。

【図８】実施例３のアルミニウム枠付け後の太陽電池モ
ジュール。

【図９】試験体の架台。

【図１０】試験に使用する飛び火試験用加熱材料。

【図１１】試験体装置概略図。

【図１２】裏面材の熱反射率と野地板炭化度の関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１０１，３０１，４０１，５０１，６０１光起電力素
子群１０２有機高分子樹脂１０３表面部材１０４裏面部材２０１ステンレス基板２０２裏面反射層２０３光電変換半導体層２０４透明導電体層２０５集電電極用グリッド２０６ａ，３０３ａプラス側出力端子２０６ｂ，３０３ｂマイナス側出力端子２０７，３０４半田２０８，３０２絶縁テープ２０９エッチングライン４０２，６０２，７０２繊維状無機化合物４０３，６０３，７０３透明有機高分子樹脂４０４表面樹脂フィルム４０５，６０５，９０５裏面一体積層フィルム４０６裏面部材６０６アルミニウム箔６０７亜鉛メッキ鋼板７０４白板強化ガラス７０５絶縁フィルム８０１太陽電池モジュール８０２アルミニウム枠９０１野地板９０２アスファルトルーフィング９０３たる木９０４桟木１００１角材１００２釘１１０１試験体１１０２試験体固定用架台１１０３送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下正明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)発明者向井隆昭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)発明者深江公俊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Ｆターム(参考） 2E108 GG16 KK04 LL01 MM00 NN07 5F051 AA05 BA03 EA20 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光起電力素子を有機高分子樹脂で被覆
し、前記光起電力素子の非受光面側に裏面部材をもつ太
陽電池モジュールにおいて、前記裏面部材は異なる２層
以上の金属層を有しており、前記金属層の受光面側最表
面の金属層は熱反射率７０％以上の金属層であり、前記
最表面金属層より非受光面側には前記有機高分子樹脂の
燃焼時にも構造強度を有する金属層を少なくとも一層有
することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記裏面部材の２層以上の金属層が、一
体化された鋼板であることを特徴とする請求項１に記載
の太陽電池モジュール。
【請求項３】前記鋼板が太陽電池モジュールと一体化
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
太陽電池モジュール。
【請求項４】前記鋼板が、メッキ鋼板であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モ
ジュール。
【請求項５】鋼板が、クラッド鋼板であることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジ
ュール。
【請求項６】前記受光面側表面の金属層がアルミニウ
ム層であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】前記太陽電池モジュールが屋根材一体型
太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１乃
至８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】複数の太陽電池モジュールが野地板上に
固定部材により固定された太陽電池付き屋根において、
前記太陽電池モジュールが、光起電力素子を有機高分子
樹脂で被覆し、前記光起電力素子の非受光面側に裏面部
材をもつ太陽電池モジュールにおいて、前記裏面部材は
異なる２層以上の金属層を有しており、前記金属層の受
光面側最表面の金属層は熱反射率７０％以上の金属層で
あり、前記最表面金属層より非受光面側には前記有機高
分子樹脂の燃焼時にも構造強度を有する金属層を少なく
とも一層有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】前記裏面部材の２層以上の金属層が、一
体化された鋼板であることを特徴とする請求項８に記載
の太陽電池モジュール。
【請求項１０】前記鋼板が太陽電池モジュールと一体
化されていることを特徴とする請求項８または９に記載
の太陽電池モジュール。
【請求項１１】前記鋼板が、メッキ鋼板であることを
特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の太陽電
池モジュール。
【請求項１２】鋼板が、クラッド鋼板であることを特
徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の太陽電池
モジュール。
【請求項１３】前記受光面側表面の金属層がアルミニ
ウム層であることを特徴とする請求項８乃至１２のいず
れかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】前記太陽電池モジュールが屋根材一体
型太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項８
乃至１３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】請求項１記載の太陽電池モジュールと
該太陽電池モジュールに接続された電力変換装置を有す
ることを特徴とする太陽電池発電システム。