JP2003026455A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
ラス割れや太陽電池セルの割れが生じ難くて長期的な信
頼性も高い安価な外観上複層ガラス形状の太陽電池モジ
ュールの提供を目的とする。 【解決手段】2枚の板ガラス21,22がスペーサー2
3を介して一定の間隔で重ね合わせられ、これら2枚の
板ガラス21,22及びスペーサー23によって密閉状
態の内部空間2Aが形成されてなる複層ガラス2を有
し、その複層ガラス2の内部空間2Aに、耐候性封止処
理を施した複数の太陽電池セル11を装着する。
Description
に形成した内部空間に太陽電池セルを装着してなる外観
上複層ガラス形状の太陽電池モジュールに関する。
(例えばアルミニウム製)介して一定の間隔で重ね合わ
せた構造の複層ガラスが知られている。このような複層
ガラスは、2枚の板ガラス間に挟まれた密閉空気層(内
部空間)によって遮音・断熱効果があることから、住宅
・ビル・通路などの採光・遮音・断熱を必要とする場所
の外壁や天井・屋外のトップライトなどに使用されてい
る。
ズアップされてきており、前記した構造の複層ガラスに
太陽電池モジュールを組み合わせて搭載することが考え
られている。
(外観上複層ガラス形状の太陽電池モジュール)として
は、図5及び図6に示すように、従来の一般的な複層ガ
ラスと同様に、強化ガラス等の板ガラス(バックカバー
ガラス121)、網入りガラス122、スペーサー12
3、及び気密・防水シール材131,132にて構成さ
れ、内部に密閉空間(内部空間102A)が形成されて
なる複層ガラス102の上に、いわゆる合わせガラス構
造の太陽電池モジュール101を重ね合わせたものがあ
る。
は、強度や耐候性を有するフロントカバーガラスとバッ
クカバーガラスとの間に脆弱な太陽電池セルを配置し、
これら2枚のカバーガラスと太陽電池セルとの間に、緩
衝性や耐候性を有する充填材を充填してラミネートした
ものである。
ジュールを、そのままの状態で複層ガラスの上に搭載す
ると、モジュール全体に使用する板ガラスの枚数が4枚
にもなってしまう。これを解消するため、図5及び図6
に示す構造では、合わせガラス構造の太陽電池モジュー
ルのバックカバーガラス121を複層ガラス102の上
側の板ガラスと共用化することで、板ガラスの枚数を少
なくしている。
に示した構造の外観上複層ガラス形状の太陽電池モジュ
ールによれば、以下のような問題点がある。
陽電池モジュールとを単に組み合わせた場合に4枚の板
ガラスが必要になることを考慮して、合わせガラス構造
の太陽電池モジュールのバックカバーガラスを複層ガラ
スの上側の板ガラスと共用化して板ガラスを1枚減らし
たとしても、大型厚板であるフロントカバーガラス、バ
ックカバーガラス及び網入りガラスの3枚の板ガラスを
使用する必要があり、太陽電池モジュールの全体が相当
な重量物となる。このため、太陽電池モジュールを、建
物に設置する場合には、特殊なサッシ枠などを使用する
必要があり、また、建物本体についても重量物の取り付
けに耐え得るように強度を高める必要があって、施工コ
ストが高くつく。
ガラス形状の太陽電池モジュールの製造は、まず、モジ
ュールとして必要な大面積のフロントカバーガラス11
1上に、充填材112、結線された複数枚の太陽電池セ
ル110、充填材112及びバックカバーガラス121
(複層ガラス102の上側の板ガラス)の順番で積層
し、ラミネーター(真空加熱加圧装置)等の大型装置を
使用してバックカバーガラス121の上から圧力を掛け
ることで充填材112を硬化させて合わせガラス構造の
太陽電池モジュール101とする。次に、太陽電池モジ
ュール101のバックカバーガラス121の上に、大型
装置を使用してスペーサー123を気密・防水シール材
131を介して貼り付け、さらにその上に網入りガラス
122を重ね合わせて複層ガラス形状とし、その複層ガ
ラス102の周囲に気密・防水シール材132を塗布・
貼り付けて完成させるという製造工程で行われている。
しかし、このような製造工程では、大型装置を長時間に
わたって使用する必要があり、このことがコストアップ
をもたらす要因となる。
電池モジュールとするために、ラミネーター等の大型装
置を使用して大面積のバックカバーガラス121に一度
に圧力を掛けて充填材112を硬化させているが、充填
材112の厚みの変化などにより加熱斑が生じて、硬化
プロセス途中において太陽電池セル110に掛かる圧力
を微妙にコントロールすることが難しく、このため太陽
電池セル110が割れる場合がある。
池セル110が割れている場合には交換が必要になる
が、割れている太陽電池セル110が1枚だけであって
も太陽電池セルの交換には、フロントカバーガラス11
1またはバックカバーガラス121を破壊する必要があ
る。従って、硬化プロセス工程終了後に、太陽電池セル
10が割れている場合、大面積の合わせガラス構造の太
陽電池モジュールを工程不良品として廃棄せざるを得
ず、このことが生産歩留りの低下による大幅なコストア
ップをもたらす要因となる。
ず、重量物となっている大型厚板であるフロントカバー
ガラス、バックカバーガラス、網入りガラスの3枚の板
ガラスを他のものに置き換えて軽くすることが考えられ
る。
する耐候性・剛性を確保するためには、太陽光入射側の
フロント部に、青板ガラス、白板ガラス、型板ガラス、
強化ガラスまたは倍強化ガラス等の各種板ガラスをフロ
ントカバーガラスとして使用する必要がある。また、人
間の居住空間である建物のトップライトやアーケードな
どの採光部分に、外観上複層ガラス形状の太陽電池モジ
ュールを採用する場合には、消防法上の規定から各種板
ガラスに網を入れた網入りガラスを使用する必要があ
る。
複層ガラス形状の太陽電池モジュールにおいて、軽量化
・コストダウン・製造方法の簡略化などをはかるには、
フロントカバーガラス111、バックカバーガラス12
1及び網入りガラス122の3枚の板ガラスのうち、バ
ックカバーガラス121を省略することを検討するしか
方法がない。
網入りガラス、スペーサー及び気密・防水シール材など
により、従来と同様の複層ガラスを構成し、その複層ガ
ラスの内部空間に太陽電池セルを直接取り付けることが
考えられる。このような直接取り付け構造のものは、実
開昭61−177464号公報、特開平10−1334
号公報、あるいは特開平11−31834号公報等に提
案されている。
スの内部空間に直接取り付けた太陽電池セルの表面が、
複層ガラスの内部空間に封入されている空気や不活性ガ
スがアクリル樹脂等に直接触れているため、シール材だ
けでは気密・防水を確保することができない。
ラスまたは網入りガラスに取り付けた際に、接着テープ
等が緩衝材となって介在しているものの、太陽電池セル
の表裏面電極の金属部分とガラスとが熱接触するため、
強い太陽光下に急激に曝されると、ガラスの熱割れが発
生する危険性や、太陽電池セルとガラスとの線膨張係数
の大きな差により、太陽電池セルに割れが発生する危険
性がある。
くなされたもので、薄くて軽量で施工性に優れていると
ともに、ガラス割れや太陽電池セルの割れが生じ難くて
長期的な信頼性も高い安価な外観上複層ガラス形状の太
陽電池モジュールの提供を目的とする。
ールは、2枚の板ガラスがスペーサーを介して一定の間
隔で重ね合わせられ、これら2枚の板ガラス及びスペー
サーによって密閉状態の内部空間が形成されてなる複層
ガラスを有し、その複層ガラスの内部空間に、耐候性封
止処理を施した複数の太陽電池セルが装着されているこ
とによって特徴づけられる。
数の太陽電池セルに施す耐候性封止処理としては、各太
陽電池セルをそれぞれ個別に透明充填材及び耐候性・透
光性フィルムにて覆う処理、または、結線後の複数枚の
太陽電池セルの全てを同時に透明充填材及び耐候性・透
光性フィルムにて覆う処理を挙げることができる。
候性封止処理に用いる透明充填材としては、エチレンビ
ニールアセテートまたはポリビニールブチラールの透明
樹脂が好ましい。また、耐候性・透光性フィルムとして
は、ポリエチレンテレフタレートまたは弗素系の樹脂フ
ィルムが好ましい。
数の太陽電池セルを、複層ガラスの太陽光入射側の板ガ
ラス(フロントカバーガラス)の内部空間側の面、また
は太陽光非入射側の板ガラス(バックカバーガラス)の
内部空間側の面に、装着用固定充填材を用いて装着して
おく。装着用固定充填材としては、エチレンビニールア
セテートまたはポリビニールブチラールの透明樹脂また
は透明接着テープを用いることが好ましい。
層ガラスを構成する2枚の板ガラスには、青板ガラス、
白板ガラス、型板ガラス、強化ガラスまたは倍強化ガラ
スのいずれかを用いることが好ましい。さらに太陽光非
入射側の板ガラス(バックカバーガラス)には、青板ガ
ラス、白板ガラス、型板ガラス、強化ガラスまたは倍強
化ガラスのいずれかに網を入れた網入りガラスを用いる
ことが好ましい。
な構造としては、複層ガラスに用いるスペーサーが金属
または硬質樹脂にて構成されているとともに、そのスペ
ーサーの側面に、複数の太陽電池セルの出力電力を外部
に取り出すための端子またはリード線が設けられてお
り、その端子またはリード線の周囲が気密・防水のハー
メチックシールにてシールされているとともに、前記複
層ガラスの周辺部が、シリコーン、ポリサルファイドま
たはゴムのうちの少なくともいずれか1つのシール材を
用いて、前記スペーサーとの隙間を封止するように気密
・防水シールされた構造を挙げることができる。
チレンビニールアセテートまたはポリビニールブチラー
ル等の透明樹脂系充填材でモールドした太陽電池セル
を、さらにポリエチレンテレフタレートまたは弗素系の
耐候性・透光性樹脂フィルムで覆って耐候性封止処理を
施し、その耐候性封止処理を施した複数の太陽電池セル
を、従来と同様の複層ガラスを構成した内部空間に装着
しているので、2枚の板ガラスを使用した軽くて薄い外
観上複層ガラス形状の太陽電池モジュールの実現が可能
になる。
大型のラミネーター等の製造装置を使用せずに、小型の
ラミネーター等のみのを使用して製造することが可能で
あるので、次のような作用効果を達成できる。
電池モジュールは、フロントカバーガラス、太陽電池セ
ル列、充填材及びバックカバーガラスを大型のラミネー
ター等の製造装置によって一挙に圧力を掛けて充填材を
硬化することにより製造されている。
枚の太陽電池セルを、小型のラミネーター等を使用して
透明樹脂系充填材と耐候性・透光性樹脂フィルムとで挟
み込んで耐候性封止処理をしている。そして、そのラミ
ネート工程で耐候性封止された太陽電池セルをさらにモ
ジュール化するために結線しながら、エチレンビニール
アセテートまたはポリビニールブチラールの透明樹脂ま
たは透明接着テープ等を用いて、複層ガラスを構成する
板ガラス(太陽光入射側または太陽光非入射側の板ガラ
ス)に貼り付けて固定することで、その後は、従来と同
様の複層ガラス製造装置を利用して、最終的に外観上複
層ガラス形状の太陽電池モジュールに仕上げることがで
きる。
池モジュールでは不可能であった、割れが生じた太陽電
池セルの交換も可能になり、モジュールの製造工程の簡
略化や生産歩留りの向上をはかることができ、原価の低
減が可能になる。
陽電池セルを、複層ガラスの内部空間において板ガラス
に貼り付けることにより、耐候性封止処理を施した封止
材が比較的厚みのある緩衝材として機能し、太陽電池セ
ルが複層ガラスを構成する板ガラスに直接接触すること
がなくなる。これにより、太陽電池セルの表裏面電極の
金属部分と複層ガラスを構成する板ガラスとが熱接触す
ることがなくなり、強い太陽光下に急激に曝されても、
ガラスの熱割れが発生する危険性、あるいは、太陽電池
セルと複層ガラスを構成する板ガラスとの線膨張係数の
大きな差によって太陽電池セルが割れる危険性を防止す
ることができ、長期的な信頼性を確保することができ
る。
ているシール材(気密・防水シール材)の劣化により外
部から複層ガラスの内部空間に浸入した水分があって
も、耐候性封止処理された太陽電池セル列を装着してい
るため、一般的に太陽電池モジュールに要求されている
長期信頼性が損なわれることがない。
ラス形状の太陽電池モジュールは、スペーサーを介して
2枚の板ガラスに挟まれた内部空間を形成する複層ガラ
ス構造において、複層ガラスの内部空間に、透明樹脂系
充填材と耐候性・透光性樹脂フィルムにて、耐候性封止
処理をした複数の太陽電池セルを配置・結線し、透明接
着テープ等で固定装着した後、複層ガラスの内部空間を
スペーサーごと気密・防水シールしたところに特徴があ
り、外観上は特開平11−31834号公報等で提案さ
れているものと同形状の複層ガラスタイプの太陽電池モ
ジュールである。
説明する。
形態の部分断面図、図2はその実施形態の分解斜視図で
ある。
ロントカバーガラス21、網入りガラス22、アルミニ
ウム等の金属または硬質樹脂製のスペーサー23、及び
既に結線された複数の太陽電池セル11を耐候性封止処
理をしてモジュール化した太陽電池セル列1などを備え
ており、フロントカバーガラス21と網入りガラス22
との間にスペーサー23を挟み込むことにより複層ガラ
ス2を構成し、この複層ガラス2に形成された内部空間
2Aに太陽電池セル列1を配置している。
カバーガラス21及び網入りガラス22とスペーサー2
3との間に挟み込まれた気密・防水シール材3(1次シ
ール材31、2次シール材32)によって密閉状態が保
持されている。
うち、太陽光入射側となるフロントカバーガラス21に
は、青板ガラス、白板ガラス、型板ガラス、強化ガラス
または倍強化ガラス等のいずれかの板ガラスを使用す
る。太陽光非入射側の網入りガラス22には、青板ガラ
ス、白板ガラス、型板ガラス、強化ガラスまたは倍強化
ガラス等のいずれかの板ガラスに網を入れたものを使用
する。なお、太陽光非入射側の板ガラスには、フロント
カバーガラス21と同様なガラスを用いてもかまわない
が、太陽電池モジュールを建物のトップライトやアーケ
ードなどの採光部分に採用して、ガラスの破砕によって
人的被害が予想される場合には、消防法上の規定から網
入りガラス22を使用する必要がある。
セテートまたはポリビニールブチラール等の透明充填材
4と、ポリエチレンテレフタレートまたは弗素系の樹脂
フィルム等の耐候性・透光性フィルム5にて耐候性封止
処理されている。
空間2Aに配置され、網入りガラス22の内面(内部空
間2A側の面)にエチレンビニールアセテートまたはポ
リビニールブチラール等の透明接着テープ6を用いて貼
り付けられている。なお、太陽電池セル列1の貼り付け
にはエチレンビニールアセテートまたはポリビニールブ
チラール等の透明樹脂を用いてもよい。
既に結線された複数枚の太陽電池セル11を、透明充填
材4と耐候性・透光性フィルム5にて耐候性封止処理を
施すラミネート工程は、工程の都合上、モジュール化に
必要な枚数を結線してなる複数枚の太陽電池セル11
を、大型のラミネーター(真空加熱加圧装置)を用いて
行っている。
ル11があった場合には、その部分を切り取って良品の
太陽電池セル11と置き換えて結線した後に、再度ラミ
ネートしておけばよく、従来の合わせガラス構造の太陽
電池モジュールのように、割れた太陽電池セルのため
に、モジュールの全部を廃棄しなければならないという
ことがなくなり、材料費の低減、生産歩留りが向上す
る。
を製造するための大型装置を使用してスペーサー23を
気密・防水シール材3(1次シール材31)を介して網
入りガラス22の周辺部上に貼り付け、さらにその上に
フロントカバーガラス21を重ね合わせた複層ガラス形
状とし、この複層ガラス2の周囲に、さらに気密・防水
シール材3(2次シール材32)を塗布・貼り付けて外
観上複層ガラス形状の太陽電池モジュールを完成させ
る。
は、スペーサー23の内部に取り付けたシリカゲル等の
乾燥剤7によって乾燥空気状態とするか、あるいは不活
性ガスの封入状態または真空状態にしておく。なお、気
密・防水シール材3(1次シール材31と2次シール材
32)の材質としては、シリコーン、ポリサルファイド
またはゴム等が挙げられる。
結線された複数枚の太陽電池セル11を、透明充填材4
と耐候性・透光性フィルム5にて複数枚を同時に耐候性
封止処理しているが、本発明はこれに限られることな
く、小型のラミネーターを用いて、単数または既に結線
された少数枚の太陽電池セル11を透明充填材4と耐候
性・透光性フィルム5にて、ぞれぞれ個別に耐候性封止
処理してもよい。この場合、透明接着テープ6(または
透明樹脂)を用いて網入りガラス22の内面に貼り付け
る際に、モジュール化に必要な枚数の太陽電池セル11
(耐候性封止処理済)を結線して太陽電池セル列1を構
成すればよいので、太陽電池セル11が割れている場合
の交換が更に簡単になる。
実施形態の部分断面図である。
太陽電池セル11を、エチレンビニールアセテートまた
はポリビニールブチラール等の透明接着テープ6(また
は透明樹脂)を用いてフロントカバーガラス21の内面
(内部空間2A側の面)に貼り付けている点に特徴があ
る。
太陽電池セル11を貼り付けておくと、フロントカバー
ガラス21と透明接着テープ6(または透明樹脂)との
屈折率の関係から、太陽電池セル11に達する太陽光の
量(日射量)が図1の実施形態に比して多くなり、太陽
電池セル列1からの電力出力がより多くなる。
着されている太陽電池セル列1からの電気出力を外部に
取り出す部分のシール構造を示している。
の側面の適宜の箇所に設けられている。電気出力取り出
し部9の周囲は、Oリング等を用いたハーメチックシー
ル8により気密・防水が確保されれおり、さらに、シリ
コーン、ポリサルファイドまたはゴム等のシール材32
にて気密・防水が確保されている。なお、図4ではリー
ド線1Aの例を示しているが、端子にて太陽電池セル列
1の出力電力を外部に取り出す場合にも、同様なシール
構造を採用すればよい。
池セル11(または単数の太陽電池セル11)に、透明
充填材4と耐候性・透光性フィルム5にて耐候性封止処
理を施しているので、気密・防水シール材3の劣化によ
り複層ガラス2の内部空間2Aに水分が浸入しても、太
陽電池モジュールにおいて一般に要求されている長期信
頼性能を確保することができる。
列1を、複層ガラス2の内部空間2Aに配置し、フロン
トカバーガラス21の内面(内部空間2A側の面)また
は網入りガラス22の内面(内部空間2A側の面)に貼
り付けているので、耐候性封止処理に用いる封止材が比
較的厚みのある緩衝材として機能し、太陽電池セル11
がフロントカバーガラス21または網入りガラス22に
直接接触することがなくなる。これにより、太陽電池セ
ル11の表裏面電極の金属部分とフロントカバーガラス
21または網入りガラス22とが熱接触することがなく
なり、強い太陽光下に急激に曝されても、ガラスの熱割
れが発生する危険性や、太陽電池セル11とフロントカ
バーガラス21または網入りガラス22との線膨張係数
の大きな差によって太陽電池セル11が割れる危険性を
防止することができる。
2枚の板ガラスがスペーサーを介して一定の間隔で重ね
合わせられ、これら2枚の板ガラス及びスペーサーによ
って密閉状態の内部空間が形成されてなる複層ガラスの
内部空間に、耐候性封止処理を施した複数の太陽電池セ
ルを装着しているので、2枚の板ガラスを使用した薄く
て軽量の外観上複層ガラス形状の太陽電池モジュールの
実現が可能になる。
しているので、複層ガラスの内部空間に水分が浸入して
も、太陽電池モジュールにおいて一般に要求されている
長期信頼性能を確保することができる。
モジュール化する太陽電池セル列の製作は、小型のラミ
ネーターを用い、前もって耐候性封止処理工程を終えて
おくことができるので、モジュール化において、割れて
いる太陽電池セルの交換も簡単であり、生産コストの大
幅な改善に繋がる。
外観上複層ガラス形状の太陽電池モジュールを提供する
ことができるので、従来の採光・遮音・断熱機能を備え
た複層ガラスと同様な取り扱いや施工方法を採用するこ
とができ、建材一体型の太陽電池モジュールの普及に大
きく寄与することができる。
断面図である。
斜視図である。
部分断面図である。
らの電気出力を外部に取り出す部分のシール構造を模式
的に示す要部斜視図である。
ールの部分断面図である。
ールの分解斜視図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 2枚の板ガラスがスペーサーを介して一
定の間隔で重ね合わせられ、これら2枚の板ガラス及び
スペーサーによって密閉状態の内部空間が形成されてな
る複層ガラスを有し、その複層ガラスの内部空間に、耐
候性封止処理を施した複数の太陽電池セルが装着されて
いることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項2】 前記複数の太陽電池セルに施されている
耐候性封止処理が、各太陽電池セルをそれぞれ個別に透
明充填材及び耐候性・透光性フィルムにて覆う処理、ま
たは、結線後の複数枚の太陽電池セルの全てを同時に透
明充填材及び耐候性・透光性フィルムにて覆う処理であ
ることを特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュー
ル。 - 【請求項3】 前記透明充填材が、エチレンビニールア
セテートまたはポリビニールブチラールの透明樹脂であ
り、前記耐候性・透光性フィルムが、ポリエチレンテレ
フタレートまたは弗素系の樹脂フィルムであることを特
徴とする請求項2記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項4】 前記複数の太陽電池セルが、複層ガラス
の太陽光入射側の板ガラスの内部空間側の面、または太
陽光非入射側の板ガラスの内部空間側の面に、装着用固
定充填材を用いて装着されていることを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項5】 前記装着固定用充填材が、エチレンビニ
ールアセテートまたはポリビニールブチラールの透明樹
脂または透明接着テープであることを特徴とする請求項
4記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項6】 前記複層ガラスを構成する2枚の板ガラ
スが、青板ガラス、白板ガラス、型板ガラス、強化ガラ
スまたは倍強化ガラスのいずれかであり、さらに前記太
陽光非入射側の板ガラスが、青板ガラス、白板ガラス、
型板ガラス、強化ガラスまたは倍強化ガラスのいずれか
に網を入れた網入りガラスであることを特徴とする請求
項1〜5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項7】 前記複層ガラスに用いるスペーサーが金
属または硬質樹脂にて構成されているとともに、そのス
ペーサーの側面に、前記複数の太陽電池セルの出力電力
を外部に取り出すための端子またはリード線が設けられ
ており、その端子またはリード線の周囲が気密・防水の
ハーメチックシールにてシールされているとともに、前
記複層ガラスの周辺部が、シリコーン、ポリサルファイ
ドまたはゴムのうちの少なくともいずれか1つのシール
材を用いて、前記スペーサーとの隙間を封止するように
気密・防水シールされていることを特徴とする請求項1
〜6のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
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