JP2000223729A

JP2000223729A - 太陽光発電屋根及び太陽光発電装置

Info

Publication number: JP2000223729A
Application number: JP11019243A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaoka; 誠笹岡; Tatsuo Fujisaki; 達雄藤崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】一般屋根材と同様の施工で、隣接する屋根材
一体型太陽電池モジュール同士が電気的および機械的に
接続でき、端子部の材料コスト・組み立てコストの低い
太陽電池屋根を提供することを目的とする。【解決手段】隣接する太陽電池モジュール１０２同士
が、連結部材１０７を介して電気的および機械的に接続
されている太陽光発電屋根。

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、特に屋根材一体型太陽電池モジュールを用いた太陽
光発電屋根に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題に対する人々の意識
が高まり、クリーンなエネルギーである太陽電池に対す
る期待が高まつてきている。

【０００３】その一環として、一般家庭における太陽光
発電システムが種々提案され実用化されている。通常、
前記太陽光発電システムは、家屋の屋根上に設置された
複数の太陽電池モジュールを直列および並列に電気接続
し、接続箱・インバータに電気接続されている。

【０００４】従来の太陽電池モジュールの相互間の接続
は、太陽電池モジュールから直接電線が取出され、互い
に外部で該電線同士をコネクタで接続する方法（例え
ば、特開平２−３３９３号公報）及び電線を端子箱内で
互いにネジ止めする方法等がおこなわれ、共に各太陽電
池モジュール間を電線を介して接続していた。

【０００５】そこで、複数の太陽電池モジュールを直列
接続する手段として、太陽電池モジュールの端部に端子
を設け、施工する事により隣接する太陽電池モジュール
の端子同士が接続するようにして、施工性を向上させる
事が考えられた。

【０００６】例えば、特開平８−１８６２８０号公報で
は、太陽電池モジュールの一側面にプラス側のコネクタ
を、相対する側面にマイナス側のコネクタを設け、施工
することにより、隣接する太陽電池モジュールが電気的
に接続をする構造としている。

【０００７】また、特公平４−６７３４９号公報におい
ては、はぜ組部において上モジュールと下モジュールが
接する部分に電極を設け、はぜ組をすることにより、上
下のモジュールが電気的に接続する構造としている。

【０００８】また、特開平６−１４０６５６号公報にお
いては、モジュールの端部曲げ部の内側に設けられた囲
繞部と、その内部にある端子と、となりあうモジュール
の端子を接続することによリ、モジュール同士の電気的
接続をおこない、端子は囲繞部により外部と絶緑・防水
されている構造としている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１８６２８０号公報ような、太陽電池モジュールの
一側面にプラス側のコネクタを、相対する側面にマイナ
ス側のコネクタを設け、施工することにより隣接する太
陽電池モジュールが電気的に接続をする構造とした掲
合、コネクタの材料コスト・組み立てコストが高くな
る。

【００１０】また、特公平４−６７３４９号公報のよう
な、はぜ組部において上モジュールと下モジュールが接
する部分に電極を設け、はぜ組をすることにより上下の
モジュールが電気的に接続する構造や、特開平６−１４
０６５６号公報のように、モジュールの端部曲げ部の内
側に設けられた囲繞部とその内部にある端子と、となり
あうモジュールの端子を接続することによリモジュール
同士の電気的接続をおこない、端子は囲繞部により外部
と絶縁・防水されている構造の場合、電気接続された太
陽電池モジュール間の表面に段差が生じ、モジュール表
面に段差のないフラット葺き屋根や、軒先から棟にわた
つて桁方向に葺いていく横葺き屋根などには使用できな
い。

【００１１】また、一列一列が目違いに葺かれる目違い
葺き屋根などにも使用できない。

【００１２】本発明は、上記の欠点を全て解決し、一般
屋根材と同様の施工で、屋根の左右方向に隣接する屋根
材一体型太陽電池モジュール同士が電気的および機械的
に接続でき、端子部の材料コスト・組み立てコストの低
い太陽電池モジュール即ち太陽電池屋根を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の太陽光発電屋根は、隣接する太陽電池モジ
ュール同士が、連結部材を介して電気的および機械的に
接続されていることを特徴とする。

【００１４】本発明においては、前記太陽電池モジュー
ル同士は、前記連結部材を介して直列あるは並列に電気
的接続されることが好ましい。

【００１５】また、前記太陽電池モジュールは導電性外
郭部を有し、この導電性外郭部同士が、前記連結部材を
介して電気的に接続されることが好ましい。

【００１６】また、前記太陽電池モジュールが、端部を
裏面側に折り返して形成した折り返し係合部を有し、前
記連結部材が、前記太陽電池モジュールの折り返し係合
部と係合する被係合部を有することが好ましい。

【００１７】また、前記太陽電池モジュールの前記折り
返し係合部は、前記連結部材の被係合部との接合面に電
極を有し、前記連結部材の被係合部は、前記太陽電池モ
ジュールの前記折り返し係合部との接合面に、連結時に
前記電極と接触する接点を有することが好ましい。

【００１８】また、前記電気的接続は、水密状態に保た
れた空間部内で行われることをが好ましい。

【００１９】また、前記太陽電池モジュールの前記折り
返し係合部及び前記連結部材の被係合部は、それぞれの
折返し基部に、前記折り返し係合部及び前記連結部材の
被係合部間を水密に封止する弾性シール部材を有し、前
記太陽電池モジュールと前記連結部材が接続する際、前
記弾性シール部材が前記太陽電池モジュールあるいは前
記連結部材を圧接し、これにより前記電極と前記接点と
が、前記弾性シール部材で囲まれた空間部内において電
気接続されることが好ましい。

【００２０】また、前記太陽電池モジュールの前記折り
返し係合部は、折返し先端部から指が入らないように折
り曲げられると共に前記被係合部との接合面側に凹部を
有し、前記電極はこの凹部内に設けられ、前記電極が外
界と遮断する位置にあることが好ましい。

【００２１】また、前記太陽電池モジュールは施工後、
個々に受光面側から出力測定ができることが好ましい。

【００２２】また、前記連結部材は、その両側に位置す
る前記被係合部の接点と接点間を接続し且つ絶縁材で封
止され水密状態にある導体を有し、前記太陽電池モジュ
ール同士を接続した際にできる太陽電池モジュール間の
開口部下部において、前記導体上の前記絶縁材にチェッ
ク孔を設け、前記チェック孔を弾性材からなるチェック
弁で覆って水密状態にしたことが好ましい。

【００２３】さらに、本発明の太陽光発電装置は、上記
太陽光発電屋根を構成する太陽電池モジュールが、その
出力を制御するインバータあるいは接統箱に接続されて
いることを特徴とする。

【００２４】本発明に係る太陽光発電屋根は、屋根材一
体型太陽電池モジュールが接合側の端部を折曲させた折
り返し係合部を有し、連結部材がその一部を折曲させて
屋根材一体型太陽電池モジュールの係合部と係合する被
係合部を有し、隣接する太陽電池モジュールの対向する
端部同士を上記連結部材を介して電気的及び機械的に接
続すると同時に雨仕舞いする。屋根材一体型太陽電池モ
ジュールの折り返し係合部は被係合部との接合面に電極
を有し、被係合部は電極との接合面以外絶縁材に封止さ
れた導体を有する。隣接して設置される屋根材一体型太
陽電池モジュール同士は、連結部材を介して接続する事
で、係合部と被係合部とが係合して機械的に固定され、
同時に電極と導体が電気的に接続される。

【００２５】このため、一般屋根材と同手順で屋根材一
体型太陽電池モジュールを葺くことができ、従来のよう
なコネクタ接続、ケーブルの取り回しが不要となり、施
工性が向上する。

【００２６】また、屋根材一体型太陽電池モジュール間
を電気的に接続する端子箱・電線・コネクタが不要のた
め、材料コスト、組み立てコストが大幅に低減する。

【００２７】連結部材には、一般屋根材施工に用いた副
資材を流用することにより、一般屋根材とまつたく同形
状で施工が行える。

【００２８】また、屋根材一体型太陽電池モジュールの
端部を裏側に折り返えすことで形成された薄空間部のみ
で、隣接する屋根材一体型太陽電池モジュール同士の機
械的及び電気的接合を行うことが可能なため、太陽光発
電屋根の表面には凸部が生じず、屋根材一体型太陽電池
モジュールの裏面には最小限の凸部が生ずるのみで施工
を行うことができ、意匠性にも優れた太陽光発電屋根が
提供できる。

【００２９】よって、モジュール表面に段差のないフラ
ット葺き屋根や、軒先から棟にわたって桁方向に葺いて
いく横葺き屋根や、一列一列が目違いに葺かれる目違い
葺き屋根にも使用することができる。

【００３０】また、屋根材一体型太陽電池モジュールあ
るいは連結部材に弾性シール部材が設けられており、屋
根材一体型太陽電池モジュールと連結部材とを接続する
際、弾性シール部材が屋根材一体型太陽電池モジュール
あるいは連結部材と圧接し、電極と導体は弾性シール部
材囲内部において水密状態で接続されるので、屋根材一
体型太陽電池モジュールと連結部材の電気接続部の絶縁
性が向上し、長期信頼性に優れた太陽光発電屋根を提供
できる。

【００３１】また、電極が、屋根材一体型太陽電池モジ
ュールと係合部との間、あるいは係合部のみからなる凹
部に設けられ、電極が外界と遮断する位置にあるため、
電流と電圧が負荷される電極は指触できないため、屋根
材一体型太陽電池モジュールの取り回し時、施工時等の
感電防止になる。

【００３２】また、連結部材が、屋根材一体型太陽電池
モジュール同士を接合した際にできる屋根材一体型太陽
電池モジュール間の開口部下部において、導体上の絶縁
材はチェック孔を有し、チェック孔は弾性材からなるチ
ェック弁に覆われ、導体は水密状態にあるため、屋根材
一体型太陽電池モジュールを施工後、受光面側から屋根
材一体型太陽電池モジュール両端のチェック弁に測定装
置の針プローブを夫々挿入し導体に当接することで、個
々の屋根材一体型太陽電池モジュールの電気出力を測定
することができる。

【００３３】また、チェック孔は弾性材からなるため、
針プローブを抜き取った後は、導体の絶縁性・防水性が
確保できる。

【００３４】また、屋根材一体型太陽電池モジュール及
び連結部材は導電性外郭部を有し、隣接して設置される
屋根材一体型太陽電池モジュール同士を連結部材を介し
て接続するようにしているので、屋根材一体型太陽電池
モジュールの導電性外郭部と連結部材の導電性外郭部が
電気的に接続され、屋根材一体型太陽電池モジュールの
導電性外郭部同士が連結部材を介して電気的に接続され
る場合、一般屋根材と同手順で太陽電池モジュールを葺
くことで、接地作業も行える。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施態様例に
よりさらに詳しく説明する。尚、本発明はこの例に限ら
れるものではない。

【００３６】図１は屋根材一体型太陽電池モジュール
（以下単に「太陽電池モジュール」と称する。）１０２
を用いて施工した太陽光発電屋根１０３の外観図を示
す。図２はその施工を示す展開斜視図、図３は連結部の
断面図である。

【００３７】図１に示すように、太陽電池モジュール１
０２は上下左右同士のものが機械的に接続されて屋根１
０３を構成しており、個々の太陽電池モジュール１０２
は野地板１０４上に吊子やボルトにより固定されてい
る。

【００３８】図２（ａ）（ｂ）に示すように、太陽電池
モジュール１０２の左右方向に隣接する端部同士は、連
結部材１０７を用いて電気的および機械的に接続され
る。この目的で、図３から良く分かるように、太陽電池
モジュール１０２には、屋根を構成する際に左右方向に
隣接して設置される端部に、裏面側にコの字状に折り返
す形で、折り返し係合部１０５が設けられている。ま
た、連結部材１０７には、その左右方向両側に、太陽電
池モジュールの折り返し係合部１０５による空間部内に
屋根の上下方向より挿入されて前記折り返し係合部１０
５と係合する、表側にコの字状に折り返えされた被係合
部が設けられている。

【００３９】なお、図２（ａ）（ｂ）に示すように、太
陽電池モジュール１０２は、屋根を構築すべく設置され
る際に軒側に位置する端部においてコの字状の軒側係合
部２０１を有する。また、棟側に位置する端部は、表側
の方向に立ち上げるように曲げ、さらにその端部を軒側
に折り返して形成された棟側係合部２０２を有してい
る。

【００４０】屋根１０３の左右方向に隣接する太陽電池
モジュール１０２同士の接続は以下の通りである。

【００４１】太陽電池モジュール１０２は、屋根の左右
方向に相当する長手方向の両端部を裏面側へコの字状に
折曲させた折り返し係合部１０５（図８参照）を有し、
対向する折り返し係合部１０５同士は、この折り返し係
合部１０５と係合する被係合部１０６を有した連結部材
１０７（図９参照）を介して機械的に接続されている。

【００４２】折り返し係合部１０５は、図８の如く、被
係合部１０６との接合面に電極１０８を有し、また被係
合部１０６は、図９の如く、電極１０８との接合面以外
絶緑材１０９で封止された導体１１０を有する。

【００４３】左右方向の太陽電池モジュール１０２同士
は、連結部材１０７を介して図３の如く接続する事で、
折り返し係合部１０５と被係合部１０６とが係合して、
機械的に固定されると同時に、電極１０８と導体１１０
が電気的に接続され、左右方向の太陽電池モジュール１
０２は電気的に直列化される。

【００４４】なお、本発明は、上下方向の太陽電池モジ
ュール１０２の接続方法については、特に限定されるこ
となく従来公知の接続方法を採用することができる。こ
の実施形態では、上太陽電池モジュール１０２の軒側端
部を形成した軒側係合部２０１と、下太陽電池モジュー
ルの棟側端部を形成した棟側係合部２０２が、はぜ組み
することで機械的に接続されている。

【００４５】また、屋根材一体型太陽電池モジュールの
製造方法についても、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フォーマ機、プレス
機、ベンダー機等の従来から使用されている加工機を用
いて係合部の形成を行うことができる。

【００４６】以下に各構成材料、製造構成についてまと
める。

【００４７】屋根材一体型太陽電池モジュール１０２
と、連結部材１０７の概略断面を図３に示す。同図にお
いて、太陽電池モジュール１０２は、基材としての裏面
補強材６１、太陽電池素子６４、表面保護材としての表
面フィルム６３、充填材６２により構成されており、電
極１０８と太陽電池素子６４とは、充填材６２中を延在
する導体としての銅箔４１５により電気的に接続されて
いる。また、連結部材１０７は、基材としての裏面補強
材６１とその上の絶縁材１０９の層、正確には表面フィ
ルム６３及び充填材６２から成る層とにより構成されて
おり、左側の接点２０３と右側の接点２０３とは、絶縁
材１０９中を延在する銅箔から成る導体１１０により電
気的に接続されている。

【００４８】（太陽電池モジュール）本発明に使用され
る太陽電池素子６４には特に限定はなく、シリコン半導
体としては単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太
陽電池、アモルフアスシリコン太陽電池などが使用で
き、化合物半導体としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物太陽電
池、ＩＩ−ＶＩ族化合物太陽電池、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族
化合物太陽電池などが使用できる。

【００４９】本発明に使用される太陽電池素子６４は、
好ましくは、アモルフアスシリコン太陽電池である。ア
モルフアスシリコン太陽電池は、フィルム基板や導電性
基板上に薄膜で形成することができるため、太陽電池自
体を軽量にすることが可能である。特に、導電性基板を
基板に用いたアモルフアスシリコン太陽電池は、構造的
な強度は強く、しかも、可曲性を有するため、形状自由
度が高く、いろいろな屋根形状や壁形状に対応すること
ができる。

【００５０】さらに、太陽電池モジュール１０２の表面
保護材に好ましくは耐候性の表面フィルム６３を用い、
かつ、裏面補強材６１に、溶融亜鉛メッキ鋼板やガルバ
リウム鋼板などの防錆処理鋼板、特殊鋼および非鉄金
属、ステンレス鋼板、耐候性鋼板、銅板、アルミニウム
合金板、亜鉛板、チタニウム板などの金属屋根に使用さ
れるような金属鋼板を用いた場合には、金属屋根などと
同様な形状に折り曲げることができ、例えば、折版形
状、瓦棒形状、横葺き形状に成形することができる。

【００５１】また、上記太陽電池モジュールは金属屋根
としての機能を兼ねることができるため、トータルコス
トを安くすることができ、外観上も、従来の金属屋根と
同様な形状に加工することができるため、既存の建築物
との達和感がなくかつデザイン自由性を高くすることが
できる。

【００５２】（連結部材）連結部材１０７も太陽電池素
子６４のない点を除き太陽電池モジュール１０２と同じ
断面構成であるので、上記と同様に考えることができ
る。例えば、絶縁材１０９を構成する表面フィルムにフ
ッ素樹脂フィルムのような樹脂フィルムを用い、また、
裏面補強材６１に、溶融亜鉛メッキ鋼板やガルバリウム
鋼板などの防錆処理鋼板、特殊鋼および非鉄金属、ステ
ンレス鋼板、耐候性鋼板、銅板、アルミニウム合金板、
亜鉛板、チタニウム板などの金属屋根に使用されるよう
な金属鋼板を用いることができる。

【００５３】（電極、導体）本発明で用いられる電極１
０８・導体４１０の材料及び接点２０３・導体１１０の
材料には、特に限定はないが、耐食性、接触抵抗、折曲
げ性、ばね特性、展延性、耐摩耗性に優れたものを使用
することが好ましい。このような材料としては、例えば
青銅、リン青銅、ベリリウム銅、チタン飼、無酸素飼の
ような銅合金等がある。

【００５４】また、電極１０８や、導体１１０の電極と
の接触部分は、大気中において、硫化や酸化されて皮膜
が生成するので、これらの皮膜を破壊するような強電流
用途以外は、銅合金素材上に、直接、金、パラジウムな
どの貴金属あるいはスズのめっきを施し、更に、銅合金
素材上に、相互拡散防止、接点硬さの向上、耐摩耗特性
の向上などを目的としてニッケルめっきをこれらの中間
皮膜として形成させることが好ましい。

【００５５】（絶縁材）本発明で用いられる充填材６２
の材料に特に限定はないが、絶緑性、耐候性、防水性、
折曲げ性に優れたものが要求される。例えば材料として
は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビ
ニルブチロール、シリコーン樹脂等がある。

【００５６】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を群細に説明す
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。

【００５７】＜実施例１＞本実施例は、図４、図５の如
くステンレス基板上に作成したアモルフアスシリコン太
陽電池素子を、図６、図７の如く直列接続し、また裏面
に亜鉛メッキ鋼板を設けた太陽電池モジュール（図１
６）を、図８の如く横葺き屋根状に折曲げ加工し、こう
して得た屋根材一体型太陽電池モジュール１０２を断熱
性の野地板１０４（図１）上に多数設置し、図９に示す
連結部材１０７で、図１０の如く連結した例であり、以
下に詳細を説明する。

【００５８】（太陽電池素子の作製）まず、アモルフア
スシリコン太陽電池素子の作製手順を、図４および図５
により説明する。

【００５９】洗浄した０．１ｍｍのロール状の長尺ステ
ンレス基板（導電性基板３０１）上に、Ｓｉを１％含有
するＡｌ（裏面反射層３０２）を、スパッタ法により膜
厚５０００Åとなるよう形成した。次に、ｎ／ｉ／ｐ型
非晶質シリコン半導体層（半導体層３０３）を、ｎ型半
導体としてはＰＨ₃、ＳｉＨ₄、Ｈ₂のガスを、ｉ型半導
体としてはＳｉＨ₄、Ｈ₂のガスを、またＰ型半導体とし
てはＢ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₄、Ｈ₂のガスをそれぞれ用いて、プ
ラズマＣＶＤ法によってｎ型半導体層を３００Å、ｉ型
半導体層を４０００Å、ｐ型半導体層を１００Å、それ
ぞれ順次形成した。

【００６０】その後、膜厚８００ÅのＩＴＯ（透明導電
層３０４）を、抵抗加熱蒸着により形成して、アモルフ
ァスシリコン太陽電池素子を形成した。次に、上記のよ
うにして作製した長尺の太陽電池素子を、プレスマシン
を用いて、図５のような形状に打ち抜き、複数個の太陽
電池ストリップ４００を作製した。ここで、プレスマシ
ンにより切断された太陽電池ストリップ４００の切断面
では、太陽電池ストリップ４００がつぶされてＩＴＯ電
極とステンレス基板が短絡した状態になつている。

【００６１】そこで次に、この短絡をリペアーするため
に、図４および図５で示したように、各太陽電池素子の
ＩＴＯ電極の周辺に素子分離部４１１を設け、この素子
分離部４１１によりＩＴＯ電極の周辺の除去を行つた。
この除去は、具体的には、次のように行つた。まず、Ｉ
ＴＯを溶解するがアモルフアスシリコン半導体は溶解し
ない選択性を持つエッチング材（ＦｅＣｌ₃溶液）を各
太陽電池ストリップ４００の切断面よりやや内側のＩＴ
Ｏの周囲にスクリーン印刷し、ＩＴＯを溶解した後、水
洗浄することにより行い、ＩＴＯ電極の素子分離部４１
１を形成した。

【００６２】次に、ＩＴＯ上に集電用グリッド電極４１
２として、ポリエステル樹脂をバインダーとする銀ペー
スト（デュポン社Ｄｕ・Ｐｏｎｔ・Ｃｏｍｐａｎｙ．
『５００７』）を、スクリーン印刷により形成した。次
いで、グリッド電極４１２の集電電極である錫メッキ銅
線４１３を、グリッド電極４１２と直交させる形で配置
した。その後、グリッド電極４１２との交点に、接着性
の銀インク４１４としてエマーソンアンドカミング社
（ＥＭＡＲＳＯＮ＆ＣＵＭＩＮＧ，ＩＮＣ）製『Ｃ−２
２０』を点下し、１５０℃／３０分乾燥して、グリッド
電極４１２と錫メッキ銅線４１３とを接続した。その際
に、錫メッキ銅線４１３とステンレス基板の端面が接触
しないように、錫メッキ銅線４１３の下にポリイミドテ
ープ４１６を貼りつけた。

【００６３】次に、アモルフアスシリコン太陽電池素子
からなる上記の太陽電池ストリップにおける非発電領域
の一部のＩＴＯ層／ａ−Ｓｉ層を、グラインダーで除去
してステンレス基板を露出させた後、その部分に銅箔４
１７をスポット溶接器で溶接した。次に上記太陽電池ス
トリップを、図６のように、太陽電池ストリップ４０１
の錫メッキ銅線４１３と太陽電池ストリップ４０２の銅
箔４１７とを半田付けすることにより直列接続した。そ
して、同様にして、隣接する太陽電池ストリップの錫メ
ッキ銅線４１３と銅箔４１７とを半田付けすることによ
り、４枚の太陽電池ストリップ４０１、４０２、４０
３、４０４を直列接続した。

【００６４】次に、図７のように、プラス及びマイナス
の端子用配線を、太陽電池ストリップのステンレス基板
裏から太陽電池ストリップ外へ導体４１０としての銅箔
４１５で取出した。銅箔４１５の電極１０８相当部分に
はニッケルめっきを中間皮膜として金めっきを施した。

【００６５】（太陽電池モジュール１０２の作成）次
に、図１６に示すように、０．４ｍｍの厚みのガルバリ
ウム鋼板６０１／ＥＶＡ６０２／上記直列接続したアモ
ルフアスシリコン太陽電池素子６０４／ＥＶＡ６０２／
５０ミクロン厚の無延伸エチレン−テトラエチレン共重
合体フッ素樹脂フィルム「アフレックス（旭硝子）」か
らなるフッ素樹脂フィルム６０３を順次重ね合わせ、真
空ラミネーターを用いて１５０℃でＥＶＡ６０２を溶融
させることにより、耐候性の樹脂で封止した太陽電池モ
ジュール１０２を作製した。

【００６６】なお、フッ素樹脂フィルム６０３はＥＶＡ
６０２との接着を高めるため、予め接着面にプラズマ処
理を施してある。また直列接続された太陽電池素子６０
４は、後の工程で太陽電池モジュール１０２の端部を折
り曲げるため、裏面のガルバリウム鋼板６０１およびフ
ッ素樹脂フィルム６０３よりも一回り小さなサイズとし
てある。

【００６７】ここで、ガルバリウム鋼板６０１には、電
極１０８を露出するために＋極、−極の２個所の電極露
出穴６０５をあらかじめ開けておき、ラミネーションを
した。ラミネーション時には電極露出穴６０５より小さ
いシリコン栓を電極１０８に当接するように挿入してお
き、ラミネーション後に太陽電池モジュールの電極露出
穴６０５からシリコン栓を取り外すことにより電極１０
８が露出するように、また、電極露出穴６０５近傍のガ
ルバリウム鋼板６０１は、ラミネーション時に溶融した
ＥＶＡ６０２により電極１０８と絶縁されるようにし
た。

【００６８】（連結部材１０７の作成）同様に、隣接す
る太陽電池モジュール１０２同士を電気的および機械的
に接合する連結部材１０７を作成した。その連結部材１
０７の構成を図９に示す。

【００６９】０．４ｍｍの厚みのガルバリウム鋼板６０
１／ＥＶＡ６０２／導体１１０／ＥＶＡ６０２／５０ミ
クロン厚の無延伸エチレン−テトラエチレン共重合体フ
ッ素樹脂フィルム「アフレックス（旭硝子）」からなる
フッ素樹脂フィルム６０３を順次重ね合わせ、真空ラミ
ネーターを用いて１５０℃でＥＶＡ６０２を溶融させる
ことにより、耐候性の樹脂で封止した連結部材１０７を
作製した。

【００７０】なお、フッ素樹脂フィルム６０３はＥＶＡ
６０２との接着を高めるため、予め接着面にプラズマ処
理を施してある。

【００７１】ここで、導体１１０にはベリリウム銅を用
い、電極１０８と接触する接点２０３相当部分にはニッ
ケルめっきを中間皮膜として金めっきを施した。

【００７２】また、フッ素樹脂フィルム６０３及び、フ
ッ素樹脂フィルム側のＥＶＡ６０２には、接点２０３を
露出するために２個所の接点露出穴２０７をあらかじめ
開けておき、ラミネーションをした。ラミネーション時
には接点露出穴にシリコン栓を接点２０３に当接するよ
うに挿入しておき、ラミネーション後にシリコン栓を取
り外すことにより接点２０３が露出するように施し、接
点２０３以外ＥＶＡ６０２により絶縁されているものと
した。

【００７３】（折り曲げ加工）次に上記のようにして作
成された太陽電池モジュール（図１６）を、図８のよう
に折り曲げ加工して、屋根材一体型太陽電池モジュール
１０２を得た。

【００７４】即ち、上下方向の軒側係合部２０１におい
ては、太陽電池モジュール１０２の外郭部２０４を裏面
側に屈曲して形成し、棟側係合部２０２においては、太
陽電池モジュール１０２の外郭都２０４を表面側に屈曲
して形成した。また、母屋方向の両端部の折り返し係合
部１０５においては、太陽電池モジュール１０２の外郭
部２０４（図８）を裏面側に屈曲して形成した。

【００７５】（組立連結）ここで、軒側の太陽電池モジ
ュール１０２の棟側係合部２０２と棟側の太陽電池モジ
ュール１０２の軒側係合部２０１は、図１０のような形
で係合した。

【００７６】また、母屋方向に隣接する太陽電池モジュ
ール１０２同士の係合は、図２及び図３のような形で行
つた。即ち、対向する折り返し係合部１０５同士は、折
り返し係合部１０５と係合する被係合部１０６を有した
連結部材１０７を介して機械的に接合した。

【００７７】母屋方向に隣接する太陽電池モジュール１
０２同士は、連結部材１０７を介して接合する事で、折
り返し係合部１０５と被係合部１０６とが係合して機械
的に固定されると同時に、電極１０８と接点２０３が電
気的に接続され直列化される。

【００７８】上記のように上下左右同士で接合された太
陽電池モジュール１０２は、個々に野地板上に吊子やボ
ルトにより固定し、太陽光発電屋根を構築した。

【００７９】（太陽光発電装置）上記太陽光発電屋根に
おける母屋方向に直列化した太陽電池モジュール群は、
図１０のようにケーブル２０５、コネクタ２０６付の連
結部材１０７を用いて直列接続あるいは並列接続し、太
陽電池アレイ、太陽電池付き屋根を構成し、出力を制御
するインバータあるいは接続箱を設置して太陽光発電装
置を構成した。

【００８０】＜実施例２＞実施例１同様の太陽電池モジ
ュールを設置した。

【００８１】実施例１との相違点として、図１１のよう
に太陽電池モジュール１０２の電極１０８近傍部と連結
部材１０７の接点２０３近傍部には、ブチルゴムからな
る弾性シール部材２０８が設けられており、太陽電池モ
ジュール１０２と連結部材１０７を接合する際、弾性シ
ール部材２０８は太陽電池モジュール１０２及び連結部
材１０７と圧接し、電極１０８と接点２０３は弾性シー
ル部材２０８囲内部において水密状態で接続される構造
とした。

【００８２】＜実施例３＞実施例１同様の太陽電池モジ
ュールを設置した。

【００８３】実施例１との相違点として、図１２のよう
に、電極１０８は、太陽電池モジュール１０２と折り返
し係合部１０５からなる凹部２０９に設け、また、折り
返し係合部１０５の先端側における裏面側の隙間が指よ
り小さくなるように構成し、もって、電極１０８がＩＰ
試験指２１０（日本電気工業規格ＪＥＭ１０３０）にて
接触できない位置に設けた。

【００８４】＜実施例４＞実施例１同様の太陽電池モジ
ュールを設置した。

【００８５】実施例１との相違点として、図１３のよう
に、太陽電池モジュール１０２同士を連結部材１０７で
接合した際に、太陽電池モジュール間に開口部５０１が
形成されるように構成し、その開口部５０１において連
結部材１０７には導体１１０上の絶縁材１０９にチェッ
ク孔５０２を設け、チェック孔５０２上には弾性シリコ
ーンゴムからなるチェック弁５０３を設け、導体１１０
が水密状態にある構造とした。

【００８６】この構成によれば、図１４のように、太陽
電池モジュール１０２を施工後、受光面側から太陽電池
モジュール１０２両端のチェック弁５０３に測定装置５
０４の針プローブ５０５を夫々挿入し導体１１０に当接
することで、個々の太陽電池モジュール１０２の電気出
力を測定することができる。

【００８７】また、チェック弁５０３は弾性シリコーン
ゴムからなるため、針プローブ５０５を抜き取つた後
は、導体１１０の絶縁性、防水性が確保できる。

【００８８】＜実施例５＞実施例１同様の太陽電池モジ
ュールを設置した。

【００８９】実施例１との相違点として、図１５のよう
に、太陽電池モジュール１０２及び連結部材１０７は導
電性外郭部５０６を有しており、隣接して設置される太
陽電池モジュール１０２同士を連結部材１０７を介して
接合する事で、太陽電池モジュール１０２の導電性外郭
部５０６と、連結部材１０７の導電性外郭部５０６とが
接触点で電気的に接続され、この結果、隣接する太陽電
池モジュール１０２の導電性外郭部５０６同士が連結部
材１０７を介して電気的に接続される構造としたもので
ある。なお、太陽電池素子６０４と太陽電池素子６０４
との電気的接続は、導体４１０、電極１０８、接点２０
３、導体１１０、接点２０３、電極１０８、導体４１０
のルートを経て実現される。

【００９０】＜実施例６＞実施例１同様の太陽電池モジ
ュールを設置した。

【００９１】実施例１との相違点として、図１７のよう
に、連結部材１０７の被係合部１０６には折り返し係合
部１０５との非接触面側（上面側）に凸部５０７を形成
し、凸部５０７は太陽電池モジュール１０２との係合時
に折り返し係合部１０５と接触しない構造とした。そし
て、凸部５０７の肉厚内に、折り返し係合部１０５との
接触面側（裏面側）から接点露出穴２０７を設け、接点
露出穴２０７から裏面側に取出した導体１１０をコの時
状に曲げることで、上下方向に伸縮可能な弾力性のある
接点２０３を形成した。導体１１０にはバネ性の高いベ
リリウム銅を用い、接点２０３は折り返し係合部１０５
との接触面より凸となる形状にした。

【００９２】連結部材１０７を介して母屋方向に隣接す
る太陽電池モジュール１０２を図１８に示す。

【００９３】強風時に太陽電池モジュール１０２が振動
し、折り返し係合部１０５と被係合部１０６が万が一非
接触状態（浮いた状態）になった際も、電極１０８と接
点２０３は、接点２０３の高いバネ性により常に接触す
る構造となる。

【００９４】＜実施例７＞実施例１と同様にラミネーシ
ョンした太陽電池モジュールを、図１９のように折り曲
げ加工して、フラット型の屋根材一体型形太陽電池モジ
ュール１０１を形成した。

【００９５】次に、図２３および図２４のように、隣接
する太陽電池モジュール１０１同士を電気的および機械
的に接合する連結部材としてガッター５０８を作製し
た。

【００９６】２ｍｍの厚みのガルバリウム鋼板６０１／
ＥＶＡ６０２／導体１１０／ＥＶＡ６０２／５０ミクロ
ン厚の無延伸エチレン−テトラエチレン共重合体フッ素
樹脂フィルム「アフレックス（旭硝子）」からなるフッ
素樹脂フィルム６０３を順次重ね合わせ、真空ラミネー
ターを用いて１５０℃でＥＶＡ６０２を溶融させること
により、耐候性の樹脂で封止し、折り曲げ加工すること
によリガッター５０８を作製した。

【００９７】なお、フッ素樹脂フィルム６０３はＥＶＡ
６０２との接着を高めるため、予め接着面にプラズマ処
理を施してある。

【００９８】ここで、導体１１０にはベリリウム銅を用
い、電極１０８と接触する接点２０３相当部分には、ニ
ッケルめっきを中間皮膜として金めっきを施した。また
導体１１０は、予め隣接する太陽電池モジュールの直列
方向を決めておき図２３あるいは図２４のように配置し
た。

【００９９】また、フッ素樹脂フィルム６０３及び、フ
ッ素樹脂フィルム側のＥＶＡ６０２には、接点２０３を
露出するために接点露出穴２０７をあらかじめ開けてお
き、ラミネーションをした。ラミネーション時には接点
露出穴にシリコン栓を接点２０３に当接するように挿入
しておき、ラミネーション後にシリコン栓を取り外すこ
とにより接点２０３が露出するように施し、接点２０３
以外ＥＶＡ６０２により絶縁されているものとした。

【０１００】次に、図１９および図２０のように施工し
た。

【０１０１】即ち、太陽電池モジュール１０１の短手方
向の両端部（屋根の上下方向端部）の折り返し係合部１
０５においては、太陽電池モジュール１０１の外郭部２
０４を裏面側に屈曲して形成している。

【０１０２】太陽電池モジュール１０１は、折り返し係
合部１０５と係合する被係合部１０６を有したガッター
５０８により機械的に接合されている。隣接する太陽電
池モジュール１０１同士は、図２１および図２２のよう
に、折り返し係合部１０５と被係合部１０６とが係合し
て機械的に固定されると同時に電極１０８と接点２０３
が電気的に接続され直列化される。

【０１０３】最後に、ガッター上５０８に設置された太
陽電池モジュール１０１の短手方向継ぎ目にはキャップ
５０９を取り付けた。

【０１０４】キャップ５０９の材料にはバネ鋼を用い、
施工後、接点２０３に電極１０８を押し付ける役目およ
び、接点２０３・電極１０８の防水の役目も果たす。

【０１０５】直列化した太陽電池モジュール１０１群
は、図１９および図２０のようにケーブル２０５、コネ
クタ２０６を介して直列接続（図２１）あるいは並列接
続（図２４）され、太陽電池アレイ、太陽電池付き屋根
を構成し、出力を制御するインバータあるいは接続箱を
設置して太陽光発電装置を構成した。

【０１０６】

【発明の効果】本発明に係る太陽光発電屋根は、屋根材
一体型太陽電池モジュールが接合側の端部を折曲させた
折り返し係合部を有し、連結部材がその一部を折曲させ
て屋根材一体型太陽電池モジュールの係合部と係合する
被係合部を有し、隣接する太陽電池モジュールの対向す
る端部同士を上記連結部材を介して電気的及び機械的に
接続すると同時に雨仕舞いする。屋根材一体型太陽電池
モジュールの折り返し係合部は被係合部との接合面に電
極を有し、被係合部は電極との接合面以外絶縁材に封止
された導体を有する。隣接して設置される屋根材一体型
太陽電池モジュール同士は、連結部材を介して接続する
事で、係合部と被係合部とが係合して機械的に固定さ
れ、同時に電極と導体が電気的に接続される。

【０１０７】このため、一般屋根材と同手順で屋根材一
体型太陽電池モジュールを葺くことができ、従来のよう
なコネクタ接続、ケーブルの取り回しが不要となり、施
工性が向上する。

【０１０８】また、太陽電池モジュール間を電気的に接
続する端子箱・電線・コネクタが不要のため、材料コス
ト、組み立てコストが大幅に低滅する。

【０１０９】連結部材には、一般屋根材施工に用いた副
資材を流用することにより、一般屋根材とまったく同形
状で施工が行える。

【０１１０】また、太陽電池モジュール裏の薄空間部の
みで、隣接する太陽電池モジュール同士の機械的及び電
気的接合を行うことが可能なため、太陽電池モジュール
の表面には凸部が生じず、太陽電池モジュールの裏面に
は最小限の凸部のみで施工が行え意匠性にも優れた太陽
電池モジュールも提供できる。

【０１１１】よって、モジュール表面に段差のないフラ
ット葺き屋根や、軒先から棟にわたって桁方向に葺いて
いく横葺き屋根や、一列一列が目違いに葺かれる目違い
葺き屋根にも使用することができる。

【０１１２】ここで、太陽電池モジュールあるいは連結
部材に弾性シール部材が設けられており、太陽電池モジ
ュールと接合部材を接続する際、弾性シール部材は太陽
電池モジュールあるいは連結部材と圧接し、電極と導体
は弾性シール部材囲内部において水密状態で接続する場
合、太陽電池モジュールと連結部材の電気接続部の絶縁
性が向上し、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを
提供できる。

【０１１３】また、電極が、屋根材一体型太陽電池モジ
ュールと係合部との間、あるいは係合部のみからなる凹
部に設けられ、電極が外界と遮断する位置にある場合、
電流と電圧が負荷される電極は指触できないため、屋根
材一体型太陽電池モジュールの取り回し時、施工時等の
感電防止になる。

【０１１４】また、連結部材が、屋根材一体型太陽電池
モジュール同士を接合した際にできる屋根材一体型太陽
電池モジュール間の開口部下部において、導体上の絶縁
材はチェック孔を有し、チェック孔は弾性材からなるチ
ェック弁に覆われ、導体は水密状態にあることによち、
屋根材一体型太陽電池モジュールを施工後、受光面側か
ら屋根材一体型太陽電池モジュール両端のチェック弁に
測定装置の針プローブを夫々挿入し導体に当接すること
で、個々の屋根材一体型太陽電池モジュールの電気出力
を測定することができる。

【０１１５】また、チェック孔は弾性材からなるため、
針プローブを抜き取つた後は、導体の絶縁性・防水性が
確保できる。

【０１１６】また、太陽電池モジュール及び連結部材は
導電性外郭部を有し、隣接して設置される太陽電池モジ
ュール同士は、連結部材を介して接続する事で、太陽電
池モジュールの導電性外郭部と連結部材の導電性外郭部
が電気的に接続され、太陽電池モジュールの導電性外郭
部同士が連結部材を介して電気的に接続される場合、一
般屋根材と同手順で太陽電池を葺くことで、接地作業も
行える。

【０１１７】このように、本発明により、一般屋根材と
同様の施工で、隣接する太陽電池モジュール同士が電気
的および機械的に接続でき、端子部の材料コスト・組み
立てコストの低い太陽電池モジュールを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例に係る太陽光発電屋根の概
略構成を示す部分斜視図である。

【図２】本発明の実施態様例に係る太陽光発電屋根の構
成の仕方を示したもので、（ａ）は太陽電池モジュール
の連結前の状態を示す斜視図、（ｂ）は太陽電池モジュ
ールの連結後の状態を示す斜視図である。

【図３】図２（ｂ）の太陽電池モジュールにおけるＸ−
Ｘ断面図である。

【図４】本発明の実施例１に用いた太陽電池モジュール
を構成する太陽電池素子の概略断面図である。

【図５】図４の太陽電池素子の平面図である。

【図６】図５の太陽電池素子の接続体の説明図である。

【図７】図６の太陽電池素子の接続体に電気導体を接続
した状態を示した背面図である。

【図８】本発明の実施例１に係る太陽光発電屋根の構成
要素である太陽電池モジュールを示したもので、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその太陽電池モジュールのＸ−
Ｘ断面図である。

【図９】本発明の実施例１に係る太陽光発電屋根の構成
要素である連結部材を示したもので、（ａ）はその斜視
図、（ｂ）はその連結部材のＸ−Ｘ断面図である。

【図１０】本発明の実施例１に係る太陽光発電屋根の構
成の仕方を示したもので、（ａ）は太陽電池モジュール
の連結前の状態を示す斜視図、（ｂ）は太陽電池モジュ
ールの連結後の状態を示す斜視図である。

【図１１】本発明の実施例２に係る太陽光発電屋根の構
成を示したもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその
Ｘ−Ｘ断面図である。

【図１２】本発明の実施例３に係る太陽光発電屋根の構
成要素である太陽電池モジュールを示したもので、
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図であ
る。

【図１３】本発明の実施例４に係る太陽光発電屋根を示
したもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ
断面図である。

【図１４】本発明の実施例４に係る太陽光発電屋根の電
気的試験方法を示したもので、（ａ）はその斜視図、
（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【図１５】本発明の実施例５に係る太陽光発電屋根を示
したもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ
断面図、（ｃ）はそのＡ部拡大図である。

【図１６】本発明の実施例１に係る太陽光発電屋根の構
成要素である太陽電池モジュールを折り曲げ前の状態で
示したもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＸ−
Ｘ断面図である。

【図１７】本発明の実施例６に係る太陽光発電屋根の構
成要素である連結部材を示したもので、（ａ）はその斜
視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【図１８】本発明の実施例６に係る太陽光発電屋根を示
したもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ
断面図である。

【図１９】本発明の実施例７に係る太陽光発電屋根を示
した展開斜視図である。

【図２０】本発明の実施例７に係る太陽光発電屋根を示
した斜視図である。

【図２１】図２０のＡ部の拡大斜視図である。

【図２２】図２０のＸ−Ｘ断面図である。

【図２３】本発明の実施例７に係る太陽光発電屋根の構
成要素である連結部材を示したもので、（ａ）はその斜
視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【図２４】本発明の実施例７に係る太陽光発電屋根の構
成要素である連結部材を示したもので、（ａ）はその斜
視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。

【符号の説明】

６１裏面補強材６２充填材６３表面フィルム６４太陽電池素子１０１屋根材一体型太陽電池モジュール１０２屋根材一体型太陽電池モジュール１０３太陽光発電屋根１０４野地板１０５折り返し係合部１０６被係合部１０７連結部材１０８電極１０９絶縁材１１０導体１１１導体片２０１軒側係合部２０２棟側係合部２０３接点２０４外郭部２０５ケープル２０６コネクタ２０７接点露出穴２０８弾性シール部材２０９凹部２１０ＩＰ試験指３０１導電性基板（ステンレス基板）３０２裏面反射層（Ｓｉを１％含有するＡｌ）３０３半導体層３０４透明導電層（ＩＴＯ）４００、４０１、４０２、４０３、４０４太陽電池ス
トリップ４１０導体４１１素子分離部４１２グリッド電極４１３錫メッキ銅線４１４銀インク４１５銅箔（導体）４１６ポリイミドテープ４１７銅箔５０１開口部５０２チェック孔５０３チェック弁５０４測定装置５０５針プローブ５０６導電性外郭部５０７凸部５０８ガッター（連結部材）５０９キャップ６０１ガルバリウム鋼板（導電性外郭部）６０２ＥＶＡ６０３フッ素樹脂フィルム６０４アモルフアスシリコン太陽電池素子６０５電極露出穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隣接する太陽電池モジュール同士が、連
結部材を介して電気的および機械的に接続されているこ
とを特徴とする太陽光発電屋根。
【請求項２】前記太陽電池モジュール同士は、前記連
結部材を介して直列あるは並列に電気的接続されること
を特徴とする請求項１記載の太陽光発電屋根。
【請求項３】前記太陽電池モジュールは導電性外郭部
を有し、この導電性外郭部同士が、前記連結部材を介し
て電気的に接続されることを特徴とする請求項１または
２記載の太陽光発電屋根。
【請求項４】前記太陽電池モジュールが、端部を裏面
側に折り返して形成した折り返し係合部を有し、前記連
結部材が、前記太陽電池モジュールの折り返し係合部と
係合する被係合部を有することを特徴とする請求項１〜
３記載の太陽光発電屋根。
【請求項５】前記太陽電池モジュールの前記折り返し
係合部は、前記連結部材の被係合部との接合面に電極を
有し、前記連結部材の被係合部は、前記太陽電池モジュ
ールの前記折り返し係合部との接合面に、連結時に前記
電極と接触する接点を有することを特徴とする請求項１
〜４記載の太陽光発電屋根。
【請求項６】前記電気的接続は、水密状態に保たれた
空間部内で行われることを特徴とする１〜５記載の太陽
光発電屋根。
【請求項７】前記太陽電池モジュールの前記折り返し
係合部及び前記連結部材の被係合部は、それぞれの折返
し基部に、前記折り返し係合部及び前記連結部材の被係
合部間を水密に封止する弾性シール部材を有し、前記太
陽電池モジュールと前記連結部材が接続する際、前記弾
性シール部材が前記太陽電池モジュールあるいは前記連
結部材を圧接し、これにより前記電極と前記接点とが、
前記弾性シール部材で囲まれた空間部内において電気接
続されることを特徴とする請求項６記載の太陽光発電屋
根。
【請求項８】前記太陽電池モジュールの前記折り返し
係合部は、折返し先端部から指が入らないように折り曲
げられると共に前記被係合部との接合面側に凹部を有
し、前記電極はこの凹部内に設けられ、前記電極が外界
と遮断する位置にあることを特徴とする請求項５〜７記
載の太陽光発電屋根。
【請求項９】前記太陽電池モジュールは施工後、個々
に受光面側から出力測定ができることを特徴とする請求
項請求項１〜８記載の太陽光発電屋根。
【請求項１０】前記連結部材は、その両側に位置する
前記被係合部の接点と接点間を接続し且つ絶縁材で封止
され水密状態にある導体を有し、前記太陽電池モジュー
ル同士を接続した際にできる太陽電池モジュール間の開
口部下部において、前記導体上の前記絶縁材にチェック
孔を設け、前記チェック孔を弾性材からなるチェック弁
で覆って水密状態にしたことを特徴とする請求項９記載
の太陽光発電屋根。
【請求項１１】請求項１〜１０に記載の太陽光発電屋
根を構成する太陽電池モジュールが、その出力を制御す
るインバータあるいは接統箱に接続されていることを特
徴とする太陽光発電装置。