JP2002043606A - 太陽電池一体型屋根材の製造方法 - Google Patents

太陽電池一体型屋根材の製造方法

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JP2002043606A
JP2002043606A JP2000225151A JP2000225151A JP2002043606A JP 2002043606 A JP2002043606 A JP 2002043606A JP 2000225151 A JP2000225151 A JP 2000225151A JP 2000225151 A JP2000225151 A JP 2000225151A JP 2002043606 A JP2002043606 A JP 2002043606A
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Japan
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solar cell
roof
cell module
elastic cover
roofing material
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JP2000225151A
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English (en)
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Tomotoshi Mizota
智敏 溝田
Hirofumi Watanabe
拓文 渡邉
Ataru Yamada
中 山田
Masahito Hamashima
雅人 浜島
Masahiro Osawa
正弘 大澤
Yujiro Watanuki
勇次郎 綿貫
Ryuji Kikuchi
菊池  竜治
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Asahi Kasei Corp
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐久性、雨仕舞いに優れ、軽量で
屋根面に負担をかけることがなく、施工性に優れ、安価
で且つ意匠性に優れた太陽電池一体型屋根材の製造方法
を提供することを可能にすることを目的としている。 【解決手段】 太陽電池モジュール2の接合面に接着材
料を塗布した後、太陽電池モジュール2と屋根基材3の
接合面を対向して重ね合わせて屋根基材支持治具7上に
載置する。弾性覆体4により密閉される減圧室5aを減
圧すると共に加圧室6aを加圧し、更にセラミックヒー
タ10により減圧室5a内を加熱し、弾性覆体4を太陽電
池モジュール2及び屋根基材3に密着、被覆して太陽電
池一体型屋根材1を製造するように構成したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、住宅やオフィスビ
ル等の建築物の屋根に敷設することにより太陽光を利用
して電力を得ることが出来る太陽電池一体型屋根材の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、地球規模での資源節約や環境問題
を解決していくため、化石燃料の代替エネルギーとして
無尽蔵でクリーンな太陽光エネルギーの活用が注目され
ており、住宅等の建築物の屋根上に太陽電池を設置し、
この太陽電池から住宅に電力を供給することにより省エ
ネルギー化を図ることが実施されている。
【0003】太陽電池の屋根への取り付けに際しては、
既設屋根瓦の上に金具等で架台を屋根構造部材に固定
し、この架台上にパネル状の太陽電池ユニットを設置す
る方式、或いはスレート瓦や金属瓦のように平坦な表面
を有する屋根瓦の基材表面に太陽電池を貼り合わせた所
謂、太陽電池一体型瓦を野地板に直接葺く方式等が採用
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例において、既設屋根瓦の上に金具等で架台を屋根
構造部材に固定し、この架台上にパネル状の太陽電池ユ
ニットを設置する方式では、太陽電池の配線やコネクタ
ーを外部に露出させることになり、直接風雨や太陽光の
影響を受け易く、耐久性上問題がある上、雨仕舞いが難
しいといった不具合がある。
【0005】また、架台や太陽電池ユニットは、屋根と
は独立した構造物として位置付けられ、耐風圧や積雪荷
重等の外力に対して屋根瓦同等の強度が要求されるため
大型化して重量が大きくなる。そのため屋根面に多大な
重量が積載され、耐震上好ましくなく、架台の設置作業
も極めて煩雑で高コストであるといった問題があった。
【0006】また、スレート瓦やセメント瓦、金属瓦の
ように少なくとも一部に略平坦な表面を有する屋根材の
基材表面に太陽電池を一体化した所謂、太陽電池一体型
屋根材を野地板に直接葺く方式も提案されている。この
ような太陽電池一体型瓦では、一般にガラスや強化ガラ
ス等の剛性の高い材料を太陽電池上面に配置して太陽電
池を保護している。
【0007】このような太陽電池一体型屋根材の受光面
は略平坦な表面に限定され、一体化のための屋根材は少
なくとも一部平坦な表面を有する屋根材を使用する他は
無く意匠上も極めて単調なものに成らざるを得なかっ
た。
【0008】また、少なくとも一部に略平坦な表面を有
する屋根材の表面に太陽電池を一体化すると、屋根材の
働き面積に対する太陽電池の受光面積は略平坦な表面部
に限定されるため結果として従来の太陽電池一体型屋根
材は使用枚数が多くなり、施工作業も煩雑で高コストで
あった。
【0009】また、建築物の屋根面積、屋根形状の都合
から所望量の電力を得るのに必要な太陽電池の受光面積
が確保出来ないといった極めて致命的な問題もあった。
【0010】屋根材上に太陽電池を一体化したものとし
ては、例えば、特開平10-93127号公報には平瓦の表側の
中央部に凹部を設け、その凹部に太陽電池を装着するも
のが提案されている。このような太陽電池一体型屋根材
は一般にガラスや強化ガラス等の剛性の高い材料を太陽
電池上面に配置して太陽電池を保護している。
【0011】このような屋根材は太陽電池を装着するた
めに平瓦の表側の中央部に凹部を形成する必要があり、
凹部を形成しない通常の屋根材と比較して踏み割れ強度
が不足し、施工時等に太陽電池セル等を破損してしまう
虞がある。
【0012】また、踏み割れ強度を向上するために屋根
材を厚くすると、太陽電池一体型屋根材の重量が重くな
り、施工が困難であるばかりか建築物の躯体に負担がか
かり、耐震性が低下するといった問題がある。
【0013】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、耐久性、雨仕舞いに優れ、軽
量で屋根面に負担をかけることがなく、施工性に優れ、
安価で且つ意匠性に優れた太陽電池一体型屋根材の製造
方法を提供せんとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法は、屋
根基材の表面にシート状の可曲性を有する太陽電池モジ
ュールを接合して一体化される太陽電池一体型屋根材の
製造方法において、前記太陽電池モジュールの接合面に
接着材料を塗布する第1の工程と、前記接着材料を介在
させて前記太陽電池モジュールの接合面と前記屋根基材
の接合面とを対向して重ねる第2の工程と、弾性覆体に
より密閉可能な空間内で該弾性覆体側に前記屋根基材の
前記太陽電池モジュール側を対向して配置し、該弾性覆
体により密閉された空間内を減圧する第3の工程とを含
むことを特徴とする。
【0015】上記方法によれば、太陽電池モジュールの
接合面に接着材料を塗布した後、太陽電池モジュールと
屋根基材を重ね合わせた状態で弾性覆体により密閉可能
な空間内に配置して該空間を減圧することで太陽電池モ
ジュールと屋根基材との間の接合面に残留する空気を排
除して接着性を向上することが出来、これにより意匠的
に良好な太陽電池一体型屋根材を製造することが出来
る。
【0016】また、前記第2の工程を行った後、前記第
3の工程と同時または前後して前記弾性覆体を境にして
該弾性覆体により密閉された空間と反対側の外部を加圧
する第4の工程を含む場合には、弾性覆体により密閉さ
れた空間と反対側の外部を加圧することで、太陽電池モ
ジュールと屋根基材との間の接合面に残留する空気を屋
根基材の接合面側から減圧面側に向かってより良好に排
除することが出来、接着性を更に向上することが出来
る。
【0017】また、前記第4の工程において、前記弾性
覆体を境にして該弾性覆体により密閉された空間と反対
側の外部を加圧する圧力がゲージ圧で0.15MPa以
上である場合には、より好ましい。
【0018】また、前記第4の工程において、前記弾性
覆体を境にして該弾性覆体により密閉された空間と反対
側の外部に設けられた加熱装置により前記太陽電池モジ
ュール、前記接着材料、前記屋根基材を加熱する第5の
工程を含む場合には、加熱装置により太陽電池モジュー
ル、接着材料、屋根基材を加熱することによりシート状
の太陽電池モジュールを軟化させて、例えば屋根基材の
曲面への接着を良好にすると共に、接着材料の硬化を促
進して太陽電池モジュールと屋根基材の一体化時間を短
縮することが出来、能率的に量産することが出来る。
【0019】また、前記屋根基材の前記太陽電池モジュ
ールが接合される表面側と裏面側との差圧が0.10M
Paで雰囲気温度が25℃時の該屋根基材の該太陽電池
モジュールが接合される表面側からその反対の裏面側へ
の空気透過流束が4.8×10-2(m3/sec)・(1/
2)以上、且つ2.7×10-1(m3/sec)・(1/
2)以下である場合には、太陽電池モジュールの接合
面に接着材料を塗布することで太陽電池モジュールと屋
根基材間の残留空気が屋根基材の接合面側から減圧面側
に向かって良好に排出されるため、残留気泡を良好に排
除出来、意匠的に良好な太陽電池一体型屋根材を製造す
ることが出来る。
【0020】屋根基材の表面から裏面への空気透過流束
が4.8×10-2(m3/sec)・(1/m2)以下であ
ると屋根基材の通気性が低いため弾性覆体を太陽電池モ
ジュールまたは屋根基材の少なくとも一方に密着、被覆
する時間を長くする必要があり、生産効率上好ましくな
い。
【0021】更に、太陽電池モジュールと屋根基材間の
残留空気が排出されにくくなり、太陽電池モジュールと
屋根基材との間の気泡が残存してしまう虞がある。
【0022】また、前記弾性覆体により密閉された空間
は吸引装置により減圧され、該吸引装置に屋根基材支持
治具を介して前記屋根基材が配置される場合には、空間
内の弾性覆体側に屋根基材の太陽電池モジュール側が対
向して配置され、該空間を減圧する工程時に屋根基材を
安定した状態に保持することが出来、屋根基材の破損を
防止することが出来る。
【0023】また、前記屋根基材支持治具に前記屋根基
材の前記太陽電池モジュールが接合される表面側からそ
の反対の裏面側への空気透過流束を低下させない空気透
過用の流路が形成された場合には、弾性覆体により密閉
された空間内を減圧する工程時に太陽電池モジュールと
屋根基材との間の残留空気が屋根基材の接合面側から減
圧面側に向かって良好に排出されるため、残留気泡を排
除して意匠的に良好な太陽電池一体型屋根材を製造する
ことが出来る。
【0024】また、前記太陽電池モジュールが前記屋根
基材の裏面の一部に亘って接着される場合に前記太陽電
池モジュールの端部と前記屋根基材の接合面では、前記
屋根基材支持治具の形状が該接合面の略延長面を有して
構成された場合には、弾性覆体により密閉された空間内
の弾性覆体側に屋根基材の太陽電池モジュール側が対向
して配置され、該密閉空間内を減圧する工程時に弾性覆
体と太陽電池モジュール及び屋根基材との密着性が向上
し、屋根基材裏面での太陽電池モジュールと屋根基材と
の接着性が良好な太陽電池一体型屋根材の製造が出来
る。
【0025】また、前記屋根基材支持治具が前記太陽電
池モジュールの滑りを防止する滑り防止手段を有する場
合には、弾性覆体により密閉された空間内の弾性覆体側
に屋根基材の太陽電池モジュール側が対向して配置さ
れ、該密閉空間内を減圧する工程時に太陽電池モジュー
ルが屋根基材との固定位置からずれることを防止し、美
観上好ましい太陽電池一体型屋根材の製造が出来る。
【0026】また、前記屋根基材支持治具が前記太陽電
池モジュールの電極端子及び/または電力引出し配線を
保護する保護カバーを有する場合には、弾性覆体により
密閉された空間内の弾性覆体側に屋根基材の太陽電池モ
ジュール側が対向して配置され、該密閉空間内を減圧す
る工程時に保護カバーにより太陽電池モジュールの電極
端子及び電力引出し配線を保護して変形や破損を防止す
ることが出来、耐久性に優れた太陽電池一体型屋根材を
製造することが出来る。
【0027】
【発明の実施の形態】図により本発明に係る太陽電池一
体型屋根材の製造方法の一実施形態を具体的に説明す
る。図1は本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方
法によって製造される太陽電池一体型屋根材の太陽電池
モジュールの構成を示す平面図、図2は本発明に係る太
陽電池一体型屋根材の製造方法によって製造される太陽
電池一体型屋根材の分解斜視図、図3は本発明に係る太
陽電池一体型屋根材の製造方法によって製造された太陽
電池一体型屋根材の構成を示す斜視説明図、図4及び図
5は本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法が適
用可能な製造装置の構成を示す断面説明図、図6は屋根
基材支持治具に傾斜面を設けた場合の構成を示す断面説
明図である。
【0028】図1〜図3において、屋根基材3の表面に
接合されるシート状の可曲性を有する太陽電池モジュー
ル2は、該太陽電池モジュール2の電力引出し配線2a
が帯状の平薄金属板で構成されており、太陽電池セル2
bの陽極部と陰極部とに夫々接続されている。
【0029】太陽電池モジュール2は、電気的絶縁性を
有する耐候性保護材により太陽電池セル2bが表裏面に
亘って挟んで覆われて封止、保護されており、電力引出
し配線2aも絶縁被覆されている。電力引出し配線2a
の端部には接続用電極端子2cが接続されている。
【0030】太陽電池モジュール2は、少なくとも太陽
電池一体型屋根材1を建築物の屋根上に葺いた時に上に
重なる屋根材の裏面部側まで延長して形成され、若しく
は上に重なる屋根材と野地板との間に出来る空間まで延
長して形成されている。
【0031】太陽電池モジュール2の厚みは可曲性を有
するために2mm以下であり、特に好ましい太陽電池モジ
ュール2の厚みは1mm程度である。ここで、可曲性とは
太陽電池セル2bを曲率半径50mm以下まで曲げても発
電特性に実質的に変化が無いものを言う。特に曲率半径
10mm以下まで曲げても発電特性に実質的に変化が無い
ものが好ましい。
【0032】太陽電池セル2bを封止する材料はエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール等が好
適に用いられる。また、太陽電池セル2bを封止後、保
護する材料はエチレン−テトラフルオロエチレン共重合
体、ポリフッ化ビニリデン等の耐候性に優れた材料が好
適に用いられる。
【0033】また、太陽電池セル2bを封止する材料中
には機械的強度を付与する目的でガラス繊維不織布等を
埋設することが好ましい。
【0034】太陽電池セル2bは、単結晶シリコン系、
多結晶シリコン系、非晶質シリコン系の太陽電池セル2
bの何れを用いても良いが、可曲性の点から非晶質シリ
コン系の太陽電池セル2bが好ましい。
【0035】図2及び図3に示すように、本実施形態の
太陽電池一体型屋根材1はシート状の可曲性を有する太
陽電池モジュール2と、少なくとも表面の一部に実質的
に平行な直線の連続で構成される曲面或いは平面で構成
される接合面3aを有する屋根基材3とが接着材料によ
り接着して一体化される。
【0036】屋根基材3は水硬性原料と、その他の無機
質原料及び混練用の水からなり、混練、成形、養生した
もの若しくは粘土を主原料として混練、成形、焼成した
釉薬瓦及び燻し瓦等の屋根基材、更には、アルミ、鉄、
合金等の金属屋根基材等が好適に用いられる。水硬性原
料としては、例えば、市販の普通のポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、高炉セメント、石膏等を用いる
ことが出来る。
【0037】屋根基材3における水硬性原料の添加量は
セメント原料とその他の無機質原料を主成分とする固形
分100重量部に対して10重量部以上、且つ70重量
部以下で使用する。
【0038】屋根基材3におけるその他の無機質原料と
しては珪石、長石、川砂、粘土、明礬石、ゼオライト、
珪藻土、ガラス粉末、フライアッシュ、高炉スラグ等が
用いられる。混練用の水は前述の固形分100重量部に
対して10重量部以上、且つ50重量部以下、好ましく
は20重量部以上、且つ40重量部以下添加する。
【0039】また、必要に応じて屋根基材3に水溶性高
分子が添加されても良い。水溶性高分子としては、例え
ば、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボ
キシメチルセルローズ、ヒドロキシルセルローズ、ポリ
アクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等を用いること
が出来る。
【0040】また、必要に応じて屋根基材3に無機質充
填材を添加しても良い。無機質充填材としては、例え
ば、珪砂、川砂、フライアッシュ、高炉スラグ、粘土、
ベントナイト、炭酸カルシウム、シリカフューム等が使
用出来る。
【0041】また、必要に応じて屋根基材3に顔料を添
加することも可能である。添加する顔料はグンジョウ、
カドミウムエロー、ベンガラ、クロムエロー、鉛白、チ
タン白、カーボンブラック、酸化鉄黒、酸化鉄ブラウン
等の顔料を使用出来る。
【0042】また、屋根基材3に補強繊維を添加するこ
とも可能である。補強繊維としては、例えば、ポリプロ
ピレン、ビニロン、ポリエチレン、ポリエステル、アラ
ミド、ポリアミド、ナイロン、パルプ等の有機繊維及び
石綿、ワラストナイト、ガラス、鋼等の無機繊維を用い
ることが出来る。
【0043】合成繊維は、セメント原料と、その他の無
機質原料を主成分とする固形分100重量部に対し、
0.1重量部以上、且つ10重量部以下添加するのが好
ましい。合成繊維の直径は1μm以上、且つ1mm以下が
好ましく、20μm以上、且つ0.5mm以下が特に好ま
しい。
【0044】屋根基材3において、実質的に平行な直線
の連続で構成される曲面及び平面とは、具体的な例を挙
げると、波型、S字型、平面型、半円筒型等のシート状
の可曲性を有する太陽電池セル2bを一体化することが
出来る面のことをいい、具体例で挙げた波型、S字型、
平面型、半円筒型等に限定されるものではなく、また、
これ等の組み合わせであっても良い。
【0045】太陽電池セル2bは葺き上がり露出面、即
ち、太陽光を受光可能な面に配置される。屋根基材3の
実質的に平行な直線の連続で構成される曲面の曲率半径
は、対応するシート状の可曲性を有する太陽電池モジュ
ール2の太陽電池セル2bの最小曲率半径よりも大き
い。
【0046】太陽電池モジュール2と屋根基材3とを接
合する接着材料は、弾性接着材、反応型樹脂系接着材、
ゴム系溶剤型接着材、エマルジョン・ラテックス系接着
材、ホットメルト系接着材、樹脂系溶剤型接着材等を使
用することが出来る。
【0047】接着材料は、一般に耐候性が高いシリコー
ン系、変成シリコーン系の少なくとも1つを含むことが
好ましい。シリコーン系の接着材料は1成分縮合反応
型、1成分付加反応型、2成分縮合型、2成分付加反応
型等を使用することが出来る。
【0048】変成シリコーン系の接着材料は、1成分縮
合反応型、2成分型等を使用することが出来る。特殊変
成シリコーンポリマーとエポキシを主成分とする接着材
料を用いることも可能である。
【0049】接着材料の塗布時における粘度は、10P
a・sec以上、且つ1000Pa・sec以下のものが好適
に用いられ、更には50Pa・sec以上、且つ600P
a・sec以下のものがより好適に用いられる。
【0050】接着材料の粘度が低過ぎると、塗布する時
に流れ出てしまい、塗布作業がやりずらく、また、粘度
が高過ぎると接着材料の延びが悪く、塗布量を多くしな
ければならないため不経済である。
【0051】接着材料は弾性接着材と呼ばれているもの
が好適に用いられる。建築物の屋根に設けられた太陽電
池一体型屋根材1は、日間、年間で数十℃の温度差の負
荷を繰り返しかけられるため、太陽電池モジュール2と
屋根基材3との線膨張係数の差による寸法変化を吸収す
る接着材料が好ましい。また、接着に先立ち、適当なプ
ライマーを使用することが出来る。
【0052】接着材料の塗布量は、50g/m2以上、
且つ500g/m2以下が好適である。接着材料の塗布
量が少ないと、接着材料層の厚さが薄くなり、太陽電池
モジュール2と屋根基材3の線膨張係数の差による寸法
変化を吸収することが出来ず、剥離を起こす可能性があ
る。
【0053】また、接着材料の塗布量が多過ぎると高価
になるばかりでなく、図4に示して後述する弾性覆体4
を太陽電池モジュール2または屋根基材3の少なくとも
一方に密着被覆する工程において、余分な接着材料が周
囲から押し出され、太陽電池一体型屋根材1を汚染する
上に弾性覆体4をも汚染してしまう虞がある。
【0054】接着材料は着色されていても良い。例え
ば、ポリマーの組成を変えることで着色しても良いし、
顔料、充填材を添加して着色しても良い。これ等を組み
合わせることで着色しても良い。
【0055】接着材料に添加する顔料は、グンジョウ、
カドミウムエロー、ベンガラ、クロムエロー、鉛白、チ
タン白、カーボンブラック等の無機顔料でも良いし、ア
ゾ系、トリフェニルメタン系、キノリン系、アントラキ
ノン系、フタロシアニン系、その他の有機顔料を使用し
ても良いが、好ましくは無機系の顔料が好ましい。
【0056】接着材料に添加する充填材は、マイカ、シ
リカ、炭酸カルシウム等を用いることが出来る。
【0057】先ず、本実施形態では、シート状の可曲性
を有する太陽電池モジュール2の接合面に接着材料を塗
布する。太陽電池モジュール2の接合面に接着材料を塗
布する工程では、手塗り、機械塗布の何れでも良く、ま
た、櫛目、ビード状、全面塗布等の種々の塗布形態が適
用可能である。
【0058】次に接着材料を介在させて太陽電池モジュ
ール2の接合面と屋根基材3の接合面3aとを対向して
重ね合わせる。
【0059】図4及び図5は太陽電池一体型屋根材1の
製造装置の構成を示す模式断面図であり、下部に吸引装
置5、上部に加圧装置6が設けられ、吸引装置5と加圧
装置6との間に弾性覆体4が介在されている。
【0060】弾性覆体4の材質は、シリコンゴム、フッ
素ゴム等が好適に用いられる。また、これ等は伸縮性の
繊維で補強されていても良い。厚さは1mm以上、且つ5
mm以下が好適に用いられ、更に好ましくは2mm以上、且
つ3mm以下のものが良い。
【0061】弾性覆体4の減圧室5a側の面には、離型
性を向上する目的で表面処理、離型コート等を用いるこ
とも好ましい。本実施形態の弾性覆体4は実質的に気体
透過性がないものを採用している。
【0062】弾性覆体4により密閉可能な空間となる減
圧室5aは、例えば、中央部に凹部を有する吸引装置5
の外周縁部5bに密着して弾性覆体4が配置されて形成
されるような密閉可能な空間である。吸引装置5は減圧
ポンプ5c等の減圧手段に接続され、密閉空間である減
圧室5aを減圧可能とする。
【0063】吸引装置5側には屋根基材3を載置して支
持する屋根基材支持治具7が設けられている。屋根基材
支持治具7は、金属、セラミック、樹脂、繊維強化プラ
スチック等の材料を用いることが出来、またこれ等の複
合材であっても良い。また屋根基材支持治具7には屋根
基材3を減圧状態にする工程が影響を受けないように空
気透過用の流路を形成する穿孔を施したり、通気性を持
たせるようにする。
【0064】屋根基材支持治具7には屋根基材3の裏面
に対応する凹凸が設けられており、立体形状を有する屋
根基材3を安定した状態で吸引装置5上に載置すること
が出来る。
【0065】屋根基材支持治具7の材質、構成について
は特に規定されるものではないが弾性覆体4により密閉
可能な空間となる減圧室5a内の弾性覆体4側に屋根基
材3に接着される太陽電池モジュール2側が対向して配
置され、該減圧室5a内を減圧する工程時に屋根基材3
が破損しない剛性、線膨張率を有するものが好ましい。
【0066】屋根基材支持治具7の屋根基材3と接する
面には、屋根基材3の保護のためにシリコーンゴム等の
硬度が低い材質のものをライニングすれば好ましい。
【0067】屋根基材支持治具7と弾性覆体4が接触す
る該屋根基材支持治具7の角部は曲率半径5mm以上であ
ることが好ましい。曲率半径が5mm未満であると、弾性
覆体4により密閉可能な減圧室5a内の弾性覆体4側に
屋根基材3の太陽電池モジュール2側が対向して配置さ
れ、該減圧室5a内を減圧する工程時に弾性覆体4が破
損したり弾性覆体4の寿命が短くなる虞がある。
【0068】図6に示すように、太陽電池モジュール2
が屋根基材3の裏面の一部に亘って接着される場合に
は、太陽電池モジュール2の端部と屋根基材3の接合面
3aでは、屋根基材支持治具7の形状が該接合面3aの
略延長面を有して構成されており、少なくとも2mm以上
延長された形状であることが好ましい。
【0069】屋根基材支持治具7は、その構造を多孔質
にして通気性を確保しても良い。多孔質にする方法とし
ては、例えば、多孔質状の金属、無機、有機バインダー
で骨材等を固めたもの等が使用可能である。必要に応じ
て、金属、ガラス繊維、合成繊維、炭素繊維等の補強材
で補強することも可能である。
【0070】また、無垢材で作製された屋根基材支持治
具7に鉛直方向に貫通孔を設けたり、実質的に減圧ポン
プ5cに連通する溝を設けたり、これ等を組み合わせた
構造を実施することが可能である。
【0071】屋根基材支持治具7には、図6に示すよう
に、太陽電池モジュール2が屋根基材3の裏面の一部に
接着される場合において、屋根基材3を傾斜させて支持
する傾斜面7aが形成されている。屋根基材支持治具7
の傾斜面7aの水平面に対する傾斜角度は5度以上、且
つ45度以下に設定されるのが好ましく、更に好ましい
傾斜角度は5度以上、且つ20度以下が好ましい。
【0072】屋根基材支持治具7に設けられる太陽電池
モジュール2の滑りを防止する滑り防止手段としては、
例えば、屋根基材支持治具7にマグネット8が埋設され
ており、屋根基材3及び太陽電池モジュール2を挟んで
上面に、例えば、鉄板、マグネットシート等の磁性材料
を配置してマグネット8と該磁性材料との磁力吸着によ
り挟持することで滑り防止を行う機構であっても良い。
【0073】本実施形態では、磁性材料として鉄プレー
ト9とマグネット8との吸着磁力により屋根基材3及び
太陽電池モジュール2を挟持固定している。
【0074】また、他の滑り防止手段としては、屋根基
材支持治具7に図示しないクランプを配置し、該クラン
プと屋根基材3で太陽電池モジュール2の端部を挟持
し、該太陽電池モジュール2の滑り防止を行う機構等を
採用することも出来る。
【0075】太陽電池モジュール2を挟持する部材の太
陽電池モジュール2との接触面には摩擦係数を高くする
ために凹凸が設けられていれば好ましい。また、挟持す
る部材の太陽電池モジュール2との接触面には該太陽電
池モジュール2を保護するためにシリコーンゴム等の硬
度が低い材質のものをライニングすることも好ましい。
挟持する力は50N以上であることが好ましい。
【0076】また、屋根基材支持治具7には太陽電池モ
ジュール2の接続用電極端子2c及び電力引出し配線2
aを保護する図示しない保護カバーが設けられている。
屋根基材支持治具7に設けられる保護カバーの材質、形
状は圧力と加熱に耐久性を有するものであれば特に限定
するものではないが、例えば、鉄、アルミ等の金属材
料、繊維補強樹脂、セラミック等を用いることが出来
る。
【0077】また、保護カバーの屋根基材支持治具7に
対する固定方法については、圧力と加熱に耐えられるも
のであれば、特に限定するものではないが、例えば、保
護カバーや屋根基材支持治具7に固定ピンが少なくとも
1つ設けられ、該固定ピンに対応する穴部が該屋根基材
支持治具7または保護カバーに設けられており、固定ピ
ンの挿入によって保護カバーが屋根基材支持治具7に固
定される方式や帳番等の移動可能な固定具で保護カバー
と屋根基材支持治具7が固定される方式等を用いること
が出来る。
【0078】加圧装置6には加熱装置となるセラミック
ヒータ10が設けられている。セラミックヒータ10は弾性
覆体4を境にして該弾性覆体4により密閉された空間と
なる減圧室5aと反対側の外部に設けられており、該セ
ラミックヒータ10により減圧室5a内を加熱する。
【0079】セラミックヒータ10は、赤外線、遠赤外線
による輻射加熱、空気加熱、蒸気吹き込み等の伝熱加熱
等を用いることが出来る。加熱温度は、太陽電池モジュ
ール2の封止、保護材料にもよるが該太陽電池モジュー
ル2の表面温度が60℃以上、且つ120℃以下となる
ことが好ましい。
【0080】接着材料を介して接合された太陽電池モジ
ュール2と屋根基材3は密閉可能な空間である減圧室5
a内の屋根基材支持治具7上に弾性覆体4側に屋根基材
3の太陽電池モジュール2側が対向するように配置して
載置される。
【0081】即ち、吸引装置5の屋根基材支持治具7上
に屋根基材3、接着材料を塗布したシート状の可曲性を
有する太陽電池モジュール2の順に重ね合わせ、弾性覆
体4と吸引装置5で密閉可能な空間となる減圧室5aを
形成するように弾性覆体4側に屋根基材3の太陽電池モ
ジュール2が対向して配置される。尚、上記構成は具体
的な一例であってこれ等に限定されるものではない。
【0082】また、吸引装置5の屋根基材支持治具7上
に屋根基材3を置く工程に先立ち、屋根基材3の含水率
調整、接着材料の硬化時間調節等のために屋根基材3を
プレヒートすることも好ましい。
【0083】次に弾性覆体4により密閉された減圧室5
aを減圧ポンプ5cを駆動することにより減圧するが、
減圧時の圧力は、0.01MPa以下が好ましい。減圧
時の圧力が0.01MPaよりも大きいと、屋根基材3
上の接着材料と、太陽電池モジュール2との間の気泡が
残存してしまう虞がある。
【0084】前述したように、本実施形態では、太陽電
池モジュール2の接合面に接着材料を塗布したことで、
太陽電池モジュール2と屋根基材3間の残留空気が屋根
基材3の接合面3a側から減圧面側(裏面側)に向かっ
て良好に排出されるため、残留気泡を良好に排除出来、
接着性を向上して意匠的に良好な太陽電池一体型屋根材
1を製造することが可能である。
【0085】一方、屋根基材3の接合面3aに接着材料
を櫛目、全面塗布すると、屋根基材3の通気性が極度に
低下し、屋根基材3上の接着材料層と、太陽電池モジュ
ール2間の気泡が残存してしまう虞がある。
【0086】弾性覆体4により密閉された減圧室5a内
を減圧する工程と同時、或いはこれと前後して加圧機6
cを駆動して弾性覆体4を境にして該弾性覆体4により
密閉された減圧室5aと反対側の外部に設けられた加圧
室6aを加圧し、更にセラミックヒータ10を駆動して減
圧室5a内を加熱する。
【0087】図5に示すように、弾性覆体4により密閉
可能な空間となる減圧室5aと反対側の外部に設けられ
た加圧室6aは、加圧装置6の外周縁部6bに密着して
弾性覆体4が配置されて形成されるような密閉可能な空
間である。加圧装置6は加圧機6c等の加圧手段に接続
され、密閉空間である加圧室6aを加圧可能とする。
【0088】加圧室6aを加圧する圧力はゲージ圧で
0.15MPa以上であれば好ましい。また、屋根基材
3の太陽電池モジュール2が接合される表面側と裏面側
との差圧が0.10MPaで雰囲気温度が25℃時の屋
根基材3の太陽電池モジュール2が接合される表面側か
らその反対の裏面側への空気透過流束が4.8×10-2
(m3/sec)・(1/m2)以上、且つ2.7×10-1
(m3/sec)・(1/m2)以下であれば好ましい。
【0089】そして、この空気透過流束を低下させない
ように屋根基材支持治具7には減圧ポンプ5cに連通す
る空気透過用の流路となる通気孔7bが多数形成されて
いる。
【0090】図5は減圧室5aを減圧すると共に加圧室
6aを加圧して荷屋根基材支持治具7上に載置された屋
根基材3及び太陽電池モジュール2に弾性覆体4が密着
して被覆された様子を示す。
【0091】以下に上述した太陽電池一体型屋根材1の
製造方法の具体的な実施例及び比較例について詳細に説
明する。
【0092】<実施例1>先ず、モルタルを混練し、脱
水プレス成形法により厚み約9mmの屋根基材3を作製し
た。屋根基材3の接合面3a側からエチレン−テトラフ
ルオロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、太陽
電池セル2b、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ガラス繊維不織布、エチレン−テトラフルオロ
エチレンを真空ラミネートし、厚さ約1.2mmの太陽電
池モジュール2を作製した。
【0093】太陽電池モジュール2の接合面側に接着材
料として変成シリコーン・エポキシ系接着材(コニシ社
製 MOS1008)を250g/m2塗布し、櫛目ごてで略均一
に塗り延ばした。太陽電池モジュール2を屋根基材3に
重ね合わせ、吸引装置5の屋根基材支持治具7上に屋根
基材3を載置した。
【0094】その後、上方から弾性覆体4を密閉するよ
うに加圧装置6の外周縁部6bを該弾性覆体4を介在さ
せて吸引装置5の外周縁部5bに密着し、減圧ポンプ5
cを駆動して吸気しながら減圧室5aを減圧状態にし、
更に加圧機6cを駆動して加圧室6aを加圧状態にして
減圧室5aの外部から加圧室6aの加圧空気により加圧
して更に加熱装置となるセラミックヒータ10により加熱
して弾性覆体4を太陽電池モジュール2に密着、被覆し
て太陽電池一体型屋根材1を作製した。
【0095】屋根基材3の気体透過性能をポーラスマテ
リアル社製のパームポロメーターで測定したところ、屋
根基材3の太陽電池モジュール2が接合される表面側と
裏面側との差圧が0.10MPaで雰囲気温度が25℃
時の該屋根基材3の該太陽電池モジュール2が接合され
る表面側からその反対の裏面側への空気透過流束が4.
9×10-2(m3/sec)・(1/m2)であった。
【0096】減圧室5aの圧力は略0MPa、加圧室6
aの加圧の圧力はゲージ圧で0.43MPa、弾性覆体
4の密着、被覆時間は15分間、密着、被覆終了後の太
陽電池モジュール2の表面温度は約70℃であった。そ
して、太陽電池一体型屋根材1の表面を観察し、太陽電
池モジュール2と屋根基材3間の残留気泡を目視観察し
た結果を以下の表1に示す。
【0097】<比較例1>前記実施例1と同様にして屋
根基材3及び太陽電池モジュール2を作製し、屋根基材
3の接合面3a側に接着材料として変成シリコーン・エ
ポキシ系接着材(コニシ社製 MOS1008)を250g/m2
塗布し、櫛目ごてで略均一に塗り延ばした。屋根基材3
の接合面3a側に接着材料を塗布して太陽電池モジュー
ル2を屋根基材3に重ね合わせた以外は前記実施例1と
同様にして太陽電池一体型屋根材1を作製した。そし
て、太陽電池一体型屋根材1の表面を観察し、太陽電池
モジュール2と屋根基材3間の残留気泡を目視観察した
結果を以下の表1に示す。
【0098】<比較例2>前記実施例1と同様にして屋
根基材3及び太陽電池モジュール2を作製し、屋根基材
3の接合面3a側にアクリルエマルジョン塗料を100
g/m2スプレー塗布し、80℃で15分間乾燥させた後、
太陽電池モジュール2の接合面側に接着材料として変成
シリコーン・エポキシ系接着材(コニシ社製 MOS100
8)を250g/m2塗布し、櫛目ごてで略均一に塗り延ば
した。屋根基材3にアクリルエマルジョン塗料を塗布し
た以外は前記実施例1と同様にして太陽電池一体型屋根
材1を作製した。
【0099】接合面3aに塗装を施した屋根基材3の気
体透過性能をポーラスマテリアル社製のパームポロメー
ターで測定したところ、屋根基材3の太陽電池モジュー
ル2が接合される表面側と裏面側との差圧が0.10M
Paで雰囲気温度が25℃時の該屋根基材3の該太陽電
池モジュール2が接合される表面側からその反対の裏面
側への空気透過流束が2.1×10-3(m3/sec)・
(1/m2)であった。そして、太陽電池一体型屋根材
1の表面を観察し、太陽電池モジュール2と屋根基材3
間の残留気泡を目視観察した結果を以下の表1に示す。
【0100】
【表1】
【0101】<実施例2>先ず、モルタルを混練し、脱
水プレス成形法により厚み約9mmの屋根基材3を作製し
た。屋根基材3の接合面3a側からエチレン−テトラフ
ルオロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、太陽
電池セル2b、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ガラス繊維不織布、エチレン−テトラフルオロ
エチレンを真空ラミネートし、厚さ約1.2mmの太陽電
池モジュール2を作製した。
【0102】太陽電池モジュール2の接合面側に接着材
料として変成シリコーン系接着材(セメダイン社製 ス
ーパーX8008)を250g/m2塗布し、櫛目ごてで略均一
に塗り延ばした。太陽電池モジュール2を屋根基材3に
重ね合わせ、吸引装置5の屋根基材支持治具7上に屋根
基材3を載置した。
【0103】その後、上方から弾性覆体4を密閉するよ
うに加圧装置6の外周縁部6bを該弾性覆体4を介在さ
せて吸引装置5の外周縁部5bに密着し、減圧ポンプ5
cを駆動して吸気しながら減圧室5aを減圧状態にし、
更に加圧機6cを駆動して加圧室6aを加圧状態にして
減圧室5aの外部から加圧室6aの加圧空気により加圧
して更に加熱装置となるセラミックヒータ10により加熱
して弾性覆体4を太陽電池モジュール2に密着、被覆し
て太陽電池一体型屋根材1を作製した。
【0104】減圧室5aの圧力は略0MPa、加圧室6
aの加圧の圧力はゲージ圧で0.15MPa、弾性覆体
4の密着、被覆時間は5分間、密着、被覆終了後の太陽
電池モジュール2の表面温度は約70℃であった。そし
て、太陽電池一体型屋根材1の表面を観察し、太陽電池
モジュール2と屋根基材3間の残留気泡を目視観察した
結果を以下の表2に示す。
【0105】<比較例3>前記実施例2と同様にして屋
根基材3及び太陽電池モジュール2を作製し、太陽電池
モジュール2の接合面側に接着材料として変成シリコー
ン系接着材(セメダイン社製 スーパーX8008)を25
0g/m2塗布し、櫛目ごてで略均一に塗り延ばした。太陽
電池モジュール2を屋根基材3に重ね合わせ、屋根基材
支持治具7上に屋根基材3を載置し、加圧室6aの加圧
力をゲージ圧で0.0MPa(大気圧)とした以外は前
記実施例2と同様にして太陽電池一体型屋根材1を作製
した。そして、太陽電池一体型屋根材1の表面を観察
し、太陽電池モジュール2と屋根基材3間の残留気泡を
目視観察した結果を以下の表2に示す。
【0106】
【表2】
【0107】<実施例3>エポキシ樹脂からなる屋根基
材支持治具7を作製し、該屋根基材支持治具7の表面か
ら裏面に通じる直径3mmの貫通孔からなる通気孔7bを
一辺が30mmの碁盤目上に屋根基材支持治具7の全体に
亘って配置した以外は前記実施例1と同様にして太陽電
池一体型屋根材1を作製した。そして、太陽電池一体型
屋根材1の表面を観察し、太陽電池モジュール2と屋根
基材3間の残留気泡を目視観察した結果を以下の表3に
示す。
【0108】<比較例4>エポキシ樹脂からなる屋根基
材支持治具7を作製し、前記実施例3の通気孔7bを設
けない以外は前記実施例3と同様にして太陽電池一体型
屋根材1を作製した。そして、太陽電池一体型屋根材1
の表面を観察し、太陽電池モジュール2と屋根基材3間
の残留気泡を目視観察した結果を以下の表3に示す。
【0109】
【表3】
【0110】<実施例4>屋根基材支持治具7に5.5
度及び18.0度の傾斜を設けた以外は前記実施例3と
同様にして太陽電池一体型屋根材1を作製した。そし
て、太陽電池一体型屋根材1の太陽電池モジュール2と
屋根基材3の裏面との接合面を目視観察した結果を以下
の表4に示す。
【0111】<比較例5>屋根基材支持治具7に傾斜を
設けない以外は前記実施例3と同様にして太陽電池一体
型屋根材1を作製した。そして、太陽電池一体型屋根材
1の太陽電池モジュール2と屋根基材3の裏面との接合
面を目視観察した結果を以下の表4に示す。
【0112】
【表4】
【0113】<実施例5>屋根基材支持治具7にマグネ
ット8を埋設し、屋根基材3、太陽電池モジュール2及
び鉄プレート9を載置してマグネット8と鉄プレート9
との吸着磁力により太陽電池モジュール2を滑りを防止
した以外は前記実施例3と同様にして太陽電池一体型屋
根材1を作製した。そして、太陽電池一体型屋根材1の
太陽電池モジュール2のずれを目視観察した結果を以下
の表5に示す。
【0114】<比較例6>屋根基材支持治具7にマグネ
ット8を埋設せずに太陽電池モジュール2の滑り防止を
しなかった以外は前記実施例3と同様にして太陽電池一
体型屋根材1を作製した。そして、太陽電池一体型屋根
材1の太陽電池モジュール2のずれを目視観察した結果
を以下の表5に示す。
【0115】
【表5】
【0116】<実施例6>屋根基材支持治具7にステン
レス材(SUS304)からなる保護カバーを固定ピン
で配置し、該保護カバーにより太陽電池モジュール2の
電力引出し配線2a及び接続用電極端子2cを保護した
以外は前記実施例5と同様にして太陽電池一体型屋根材
1を作製した。そして、太陽電池一体型屋根材1の太陽
電池モジュール2の電力引出し配線2a及び接続用電極
端子2cの変形、破損を目視観察した結果を以下の表6
に示す。
【0117】<比較例7>保護カバーを配置しない以外
は前記実施例5と同様にして太陽電池一体型屋根材1を
作製した。そして、太陽電池一体型屋根材1の太陽電池
モジュール2の電力引出し配線2a及び接続用電極端子
2cの変形、破損を目視観察した結果を以下の表6に示
す。
【0118】
【表6】
【0119】
【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、耐久性、雨仕舞いに優れ、軽量で屋根面に負
担をかけることがなく、施工性に優れ、安価で且つ意匠
性に優れた太陽電池一体型屋根材を製造することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法
によって製造される太陽電池一体型屋根材の太陽電池モ
ジュールの構成を示す平面図である。
【図2】本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法
によって製造される太陽電池一体型屋根材の分解斜視図
である。
【図3】本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法
によって製造された太陽電池一体型屋根材の構成を示す
斜視説明図である。
【図4】本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法
が適用可能な製造装置の構成を示す断面説明図である。
【図5】本発明に係る太陽電池一体型屋根材の製造方法
が適用可能な製造装置の構成を示す断面説明図である。
【図6】屋根基材支持治具に傾斜面を設けた場合の構成
を示す断面説明図である。
【符号の説明】 1…太陽電池一体型屋根材 2…太陽電池モジュール 2a…電力引出し配線 2b…太陽電池 2c…接続用電極端子 3…屋根基材 3a…接合面 4…弾性覆体 5…吸引装置 5a…減圧室 5b…外周縁部 5c…減圧ポンプ 6…加圧装置 6a…加圧室 6b…外周縁部 6c…加圧機 7…屋根基材支持治具 7a…傾斜面 7b…通気孔 8…マグネット 9…鉄プレート 10…セラミックヒータ
フロントページの続き (72)発明者 渡邉 拓文 茨城県猿島郡境町大字染谷106 旭化成工 業株式会社内 (72)発明者 山田 中 東京都千代田区有楽町1丁目1番2号 旭 化成工業株式会社内 (72)発明者 浜島 雅人 茨城県猿島郡境町大字染谷106 旭化成工 業株式会社内 (72)発明者 大澤 正弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 綿貫 勇次郎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 菊池 竜治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 2E108 KK01 MM01 NN07 5F051 BA03 GA05 JA09 JA20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屋根基材の表面にシート状の可曲性を有
    する太陽電池モジュールを接合して一体化される太陽電
    池一体型屋根材の製造方法において、 前記太陽電池モジュールの接合面に接着材料を塗布する
    第1の工程と、 前記接着材料を介在させて前記太陽電池モジュールの接
    合面と前記屋根基材の接合面とを対向して重ねる第2の
    工程と、 弾性覆体により密閉可能な空間内で該弾性覆体側に前記
    屋根基材の前記太陽電池モジュール側を対向して配置
    し、該弾性覆体により密閉された空間内を減圧する第3
    の工程と、 を含むことを特徴とする太陽電池一体型屋根材の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第2の工程を行った後、前記第3の
    工程と同時または前後して前記弾性覆体を境にして該弾
    性覆体により密閉された空間と反対側の外部を加圧する
    第4の工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の太
    陽電池一体型屋根材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第4の工程において、前記弾性覆体
    を境にして該弾性覆体により密閉された空間と反対側の
    外部を加圧する圧力がゲージ圧で0.15MPa以上で
    あることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池一体型
    屋根材の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第4の工程において、前記弾性覆体
    を境にして該弾性覆体により密閉された空間と反対側の
    外部に設けられた加熱装置により前記太陽電池モジュー
    ル、前記接着材料、前記屋根基材を加熱する第5の工程
    を含むことを特徴とする請求項2または請求項3に記載
    の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記屋根基材の前記太陽電池モジュール
    が接合される表面側と裏面側との差圧が0.10MPa
    で雰囲気温度が25℃時の該屋根基材の該太陽電池モジ
    ュールが接合される表面側からその反対の裏面側への空
    気透過流束が4.8×10-2(m3/sec)・(1/
    2)以上、且つ2.7×10-1(m3/sec)・(1/
    2)以下であることを特徴とする請求項1〜4のいず
    れか1項に記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記弾性覆体により密閉された空間は吸
    引装置により減圧され、該吸引装置に屋根基材支持治具
    を介して前記屋根基材が配置されることを特徴とする請
    求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池一体型屋根
    材の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記屋根基材支持治具は、前記屋根基材
    の前記太陽電池モジュールが接合される表面側からその
    反対の裏面側への空気透過流束を低下させない空気透過
    用の流路が形成されたことを特徴とする請求項6に記載
    の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記太陽電池モジュールが前記屋根基材
    の裏面の一部に亘って接着される場合には、前記太陽電
    池モジュールの端部と前記屋根基材の接合面では、前記
    屋根基材支持治具の形状が該接合面の略延長面を有して
    構成されたことを特徴とする請求項6または請求項7に
    記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記屋根基材支持治具は、前記太陽電池
    モジュールの滑りを防止する滑り防止手段を有すること
    を特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の太陽
    電池一体型屋根材の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記屋根基材支持治具は、前記太陽電
    池モジュールの電極端子及び/または電力引出し配線を
    保護する保護カバーを有することを特徴とする請求項6
    〜9のいずれか1項に記載の太陽電池一体型屋根材の製
    造方法。
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