JP2003282912A

JP2003282912A - 電気部品付き基材集合体及び太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2003282912A
Application number: JP2002082461A
Authority: JP
Inventors: Hidehisa Makita; 英久牧田; Meiji Takabayashi; 明治高林; Seiki Itoyama; 誠紀糸山; Masaaki Matsushita; 正明松下; Takaaki Mukai; 隆昭向井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池等の屋外で使用される電気部品を設
置した構造体における架台の原材料費、及び設置工事費
の削減を図りつつ、雨水等が長時間とどまることがな
く、電食を効果的に防止できるようにする。【解決手段】第１の基材１０２上の電気部品と第２の
基材１０３上の電気部品とが電気的に接合され、第１の
基材と第２の基材とが絶縁性接着剤からなる接着部材１
０４で接続され、この接着部材１０４による接続部に水
が通り抜けられる貫通孔１０８を設けたことを特徴す
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、屋外に設置される
電気部品付き基材集合体、及び太陽光発電システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋外で使用する電気部品が増加し
てきており、降雨時の雨の処理やその防水方法に注目が
集まってきている。

【０００３】屋外で使用される電気部品の代表例として
は、太陽電池が挙げられる。以下、太陽電池を代表例と
して、屋外で使用される電気部品における従来例を説明
する。

【０００４】図２は、従来の架台設置型太陽電池を使用
した太陽電池構造体の概略図である。図において、２０
０１は太陽電池モジュール、２００２はコンクリート基
礎、２００３は枠体、２００４はアンカーである。

【０００５】このタイプの太陽電池構造体の特徴は、太
陽電池をアルミフレームなどの枠体に組み込むことによ
って構造上の強度を保たせ、表面をガラス、裏面を樹脂
などによって光起電力素子を充填封止することで十分な
電気絶縁性、耐候性を確保している点にあり、現在最も
一般的なものとして広く普及している。

【０００６】一方、架台や太陽電池の基材として、近
年、安価性からコンクリート部材が注目されている。

【０００７】従来の骨組み枠架台ではなく、コンクリー
ト部材を架台や太陽電池の基材として使用したものとし
て、図３、図４に示すようなものが知られている。

【０００８】図３は、特開平７−１３１０５０号公報に
記載されたアモルファス太陽電池パネルが一体になった
コンクリート部材の例である。図３において、３００１
は太陽電池パネル、３００２はコンクリート架台、３０
０３はアンカー部材である。この構成によれば、建材と
して扱われるコンクリート部材に予め太陽電池パネルが
一体化されているので、太陽電池パネル専用の架台が不
要となり、またコンクリート部材を配置すると同時に太
陽電池パネルの設置も完了するため作業性が向上すると
いうものである。

【０００９】図４は、実開平５−５７８５７号公報に記
載された太陽電池専用の軽量気泡コンクリートからなる
架台の例である。図４において、４００１は太陽電池モ
ジュール、４００２は軽量発泡コンクリート架台、４０
０３は係止具である。この構成によれば、コンクリート
架台上に釘などで取り付け具を固定でき、また架台その
ものは大地に置くだけで太陽電池設置面が傾斜を形成し
ており、作業性が向上するというものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の太陽電池設置構
造物では、十分な電気絶縁性、耐候性を確保するため
に、太陽電池の活電部が環境に対して露出しないように
絶縁被覆されている。また、太陽電池には、隣接する太
陽電池と電気的に接続するためのケーブル及びコネクタ
ーが設けられており、電気接続部が雨水等で濡れた際に
リーク電流が発生しないようにコネクターは防水タイプ
のものが用いられている。

【００１１】このように、従来から太陽電池設置構造物
のように屋外で使用する電気部品は、活電部を雨水等か
ら厳重に保護しており、リーク電流が発生しないように
している。

【００１２】しかしながら、電気部品の活電部を厳重に
保護することは高コストにつながる。例えば太陽電池の
場合、前記従来例に使用されている太陽電池は、受光面
側、非受光面側がガラス等で完全に被覆された構造であ
り、太陽電池自体のコストが非常に高い。

【００１３】さらに、太陽電池同士を接続する配線部材
にも厳重な防水を施す必要があるため、接続部材自体が
高コストになるのはもちろん、施工時に接続部等を防水
処理する必要があり、施工性が悪く、施工コストも高く
なるという問題があった。

【００１４】このように従来型の架台設置型太陽電池構
造体はもちろんのこと、従来のコンクリート部材を架台
や太陽電池の基材として使用した太陽電池構造体であっ
ても、コスト削減には限界があった。

【００１５】そこで本発明者は、柵等により、電気的に
高度な知識を有する電気工事者以外の者には侵入が不可
能な環境を構築し、その管理環境下で可能な限り、太陽
光発電システムのコストを下げる検討を行い、以下のよ
うな構造体を考えた。

【００１６】第一に、太陽電池を架台（設置体）に直接
接着剤で貼り付けることで、太陽電池自体の強度ではな
く、架台の強度を利用して機械的強度を出すとともに、
架台上で活電部が露出した金属体により配線を行うこと
で、施工を容易にすると同時に、大幅なコスト削減を図
る。

【００１７】第二に、太陽電池を支える架台として、板
状基材を用い、なおかつその板状基材を部分的に重ねる
ことによって、太陽電池の設置に必要な傾斜を設けるこ
とで、架台の原材料費、及び設置工事費の削減を図る。

【００１８】通常、板状基材に貼り付けた太陽電池を傾
斜させて、屋外に設置するときは、図５のように、太陽
電池５００３をとりつけて傾斜させる板状基材５００１
と、その板状基材５００１を傾斜させるために支持する
支持部材５００２が必要となる。しかし、図５のよう
に、板状基材５００１をそれぞれ独立で設置した場合、
板状基材１つに対して１つの支持部材が必要となり、原
材料費、及び設置工事費が高くなる。

【００１９】そこで本発明者は、図１に示すように、太
陽電池１０１を取り付ける基材１０２同士を部分的に重
ねて設置することにより、１つの支持部材１０５で複数
の基材を同じ傾斜角で傾けることが可能となり、架台の
原材料費、及び設置工事費の削減が可能であると考え
た。

【００２０】しかしながら、上記のように基材を重ねて
太陽電池用架台を作成した場合、以下のような問題点が
存在することが判明した。

【００２１】（風圧力による基材のずれ）図６に示すよ
うに板状基材６００１を設置した場合、板状基材６００
１に矢印６００２の向きの風があたると、風のあたる面
と垂直な方向にも力が働く。つまり、太陽電池の設置面
６００４、及びその裏面６００６には、板状基材６００
１を上方に揚げようとする力（揚力）、側面６００５に
は、板状基材６００１を横に動かそうとする力（抗力）
が働く。一般的にその力は、風力係数（表面性状、傾斜
角に依存）、受風面積、速度圧（風速の２乗に比例）の
積で計算され、風速の２乗に比例して、各板状基材に働
く揚力、抗力が増す。

【００２２】太陽電池を貼り付けてある板状基材が横に
ずれるか否かは、基材の自重、基材に働く揚力、設置場
所の静止摩擦係数による摩擦力［（自重−揚力）×静止
摩擦係数］と基材に働く抗力の大小関係で計算され、風
速が大きくなった場合、とくに、最も風下の基材は他の
基材に比べて動く確率が高い。

【００２３】そのため、せっかく重ね合わせた板状基材
にずれが生じる恐れがあり、これが配線等の切断を引き
起こす恐れがあった。

【００２４】（電路露出部分の電食の問題）電気的に高
度な知識を有する電気工事者以外の者には侵入が不可能
な管理環境下においては、活電部を厳重に保護すること
は必要ではなく、コスト的に有利な活電部の一部が環境
に対して露出した太陽電池を用いることが可能である。

【００２５】図６に示したように基材同士を部分的に重
ねて配置した架台上で活電部の一部が環境に対して露出
した太陽電池の直列接続体を形成すると、降雨後の晴天
時（発電時）に基材の重なり部を通じて、太陽電池間に
リーク電流が発生する場合がある。但し、隣接する複数
の太陽電池間に生じる電位差は、数ボルト程度であり、
このリーク電流は非常に小さいため発電量にはほとんど
影響を与えない。また、晴天が続けば短時間の内に乾燥
してしまうため、リーク電流の発生は短時間で解消され
る。

【００２６】しかしながら、基材の重なり部に雨水が溜
まりリーク電流が発生した場合、なかなか乾燥しないた
め、一方の太陽電池の活電部や露出した接続ケーブル等
が、他方の太陽電池の活電部や露出した接続ケーブルの
対向電極となり、活電部間の電圧発生に伴い、該活電部
間で電気化学反応が起こりえる。そうした場合、太陽電
池の活電部や、屋外に露出したケーブルの金属から金属
イオンが溶出し、電食が進行し、太陽電池や接続ケーブ
ルの露出部等の寿命を短くすることが考えられる。

【００２７】さらに、太陽電池を構成する裏面電極層や
裏面反射層等が施工時の事故等により露出してしまった
場合、降雨直後の晴天時に前記活電部と同様に電気化学
反応が起こり、裏面電極層や裏面反射層等から金属が溶
け出してしまう可能性が非常に高い。その結果、太陽電
池の膜剥がれを急速に進行させて、太陽電池の寿命を著
しく短くしてしまうという問題も発生することが判っ
た。

【００２８】つまり、絶縁被覆されている太陽電池にお
いても、施工時にあやまって端部を傷つけてしまう可能
性があり、この傷を介して水が浸入すれば、裏面電極層
や裏面反射層からの金属イオン溶出問題が発生する可能
性がある。

【００２９】上記課題を解決するための最も有効な手段
として、各太陽電池の端部を厚く封止する方法が挙げら
れる。しかし、施工中に生じる傷にまで対応するには、
非常に厚く被覆材を設ける必要がありコスト低減を図る
うえで大きな障害となる。

【００３０】そこで本発明は、太陽電池等の屋外で使用
される電気部品を設置する基材同士を部分的に重ねるこ
とによって、架台の原材料費、及び設置工事費の削減を
図りつつ、重ね合わせた基材のずれを防止して配線等の
切断事故を防止すると共に、基材の重なり部に溜まった
雨水がリーク電流の経路となり、電気化学反応が起こる
のを防止し得る電気部品付き基材の集合体、及び太陽光
発電システムを提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような電
気部品付き基材集合体が最良であることを見いだした。

【００３２】すなわち、本発明は、基材上に電気部品を
有する複数の電気部品付き基材を屋外に配設してなる電
気部品付き基材集合体であって、第１の基材上の電気部
品と第２の基材上の電気部品とが電気的に接合され、該
第１の基材と該第２の基材とが絶縁性接着剤からなる接
着部材で接続され、該接着部材による接続部には水が通
り抜けられる貫通孔が形成されていることを特徴として
いるものである。

【００３３】本発明の太陽電池モジュールアレイは、さ
らなる特徴として、「前記第１の基材の電気部品が設け
られた面と前記第２の基材の電気部品が設けられた面の
反対側の面との間に前記接着部材を有すること」、「前
記第１の基材の電気部品が設けられた面上に、前記第２
の基材の電気部品が設けられた面の反対側の面を前記接
着部材により固定してなること」、「前記第１の基材の
電気部品が設けられた面と前記第２の基材の電気部品が
設けられた面が水平でないこと」、「前記貫通孔の幅が
５ｍｍ以上であること」、「前記電気部品が、前記基材
に接着剤で固定されていること」、「前記接着剤は弾性
接着剤であること」、「前記電気部品が、前記基材に両
面テープで固定されていること」、「前記電気部品は、
その周縁部において前記基材に固定されていること」、
「前記基材が、コンクリートから成ること」、「前記電
気部品が太陽電池であること」、「前記太陽電池が可撓
性を有すること」、を含む。

【００３４】また本発明は、前記電気部品が太陽電池で
ある本発明の電気部品付き基材集合体とパワーコンディ
ショナから構成された太陽光発電システムを包含する。

【００３５】本発明によれば、第１の基材と第２の基材
とを絶縁性接着剤によって接続しているため、それぞれ
の基材に固定されている電気部品の非絶縁部間の電圧に
よって生ずるリーク電流の経路が遮断され、前述の電食
を防止することができる。

【００３６】また、絶縁性接着剤からなる接着部材によ
る接続部には水が通り抜けられる貫通孔を設けてあるの
で、雨水等が長時間、基材接着部（基材重なり部）にと
どまることがなく、電食を効果的に防止することができ
る。

【００３７】また、基材同士を接着していることによ
り、基材が風荷重等によってずれるのを防止でき、これ
による配線等の切断を防止して、より信頼性の高い電気
部品付き基材集合体が実現される。

【００３８】また、１つの支持部材で複数の基材を傾斜
させることができるので、電気部品として所望の傾斜角
度で設置する必要がある太陽電池を用いる場合にも、架
台の原材料費、及び設置工事費の削減を図ることができ
る。

【００３９】また、電気部品を基材に接着剤や両面テー
プで固定することによって、風荷重による電気部品の引
き剥がしの心配がなく、特に弾性接着剤や弾性のある両
面テープで固定した場合には、太陽電池と基材の熱膨張
率の差を接着層が吸収するので信頼性が向上する。ま
た、電気部品をその周縁部において基材に固定すること
で、電気部品の張替え交換が容易になる。

【００４０】また、基材がコンクリート部材であること
によって、架台のコストアップを極力抑えることができ
ると同時に、特に軽量な空洞コンクリートを使用すれ
ば、設置作業性、施工性が向上し、結果としてコストダ
ウンを図ることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の電気部品付き基材集合体
に用いる電気部品は、屋外で使用する電気部品であれば
特に限定されるものではないが、太陽電池が好ましく、
特に一部活電部が露出した太陽電池が好適に用いられ
る。

【００４２】以下に、本発明の構成要件を具体的に説明
する。

【００４３】〔太陽電池〕本発明の電気部品付き基材集
合体に用いられる太陽電池は、基材上に簡易に取り付け
られるように、接着等により固定できるものが好まし
い。そのため、取り付け作業性、及び長期信頼性を考慮
すると太陽電池は薄くて軽量、そしてフレキシブルな構
造のものが都合がよい。

【００４４】太陽電池の光起電力層は単結晶シリコン、
多結晶シリコン等の結晶系、アモルファスシリコン、Ｃ
ＩＧＳ、ＣＩＳなどの化合物半導体など使用できる。

【００４５】太陽電池の好適な具体例としては、例えば
ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコンか
ら構成される光起電力素子を使用できる。この構成であ
れば、薄型、軽量の太陽電池モジュールを作製する上で
非常に都合がよい。またフレキシブルな構造なため、例
えば架台面が曲面状であっても貼り付け固定できる。

【００４６】ステンレス基板上に形成されたアモルファ
スシリコンから構成される光起電力素子を用いた太陽電
池について図７及び図８を用いて説明する。

【００４７】図７（ａ）は光起電力素子の平面図であ
り、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＡ−Ａ’面における断
面図である。図８は図７の光起電力素子の受光面および
裏面を樹脂封止した状態を示す例であり、図８（ａ）は
受光面側からみた図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＢ−
Ｂ’面における断面図である。

【００４８】図７、図８において、７００１はステンレ
ス鋼基板、７００２は半導体光活性層、７００３は集電
電極、７００４は正極銅タブ、７００５は絶縁両面テー
プ、７００６は負極銅タブ、７００７は耐候性塗膜、７
００８は裸銅単線、８００１はＥＶＡ樹脂、８００２は
ＥＴＦＥ樹脂である。

【００４９】図７、図８に示したような太陽電池は、例
えば以下のようにして作製できる。

【００５０】まず洗浄したステンレス鋼基板７００１上
に、スパッタ法で裏面側の金属電極層（あるいは光反射
層）としてＡｌ層とＺｎＯ層を順次形成する。ついで、
プラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉの半導体層を形成す
る。次に、透明導電層として、Ｉｎ₂Ｏ₃薄膜を抵抗加熱
法で蒸着する事によって半導体光活性層７００２を形成
する。そしてスクリーン印刷などにより銀ペーストを形
成することで集電電極７００３を形成する。

【００５１】さらに、集電電極７００３はステンレス鋼
基板の両側にある正極銅タブ７００４に接続される。正
極銅タブはステンレス鋼基板に絶縁両面テープ７００５
で固定されており、裏面の負極銅タブ７００６はステン
レス鋼基板にレーザー溶接されている。そして受光面側
のみに、耐候性塗膜７００７を塗布してある。

【００５２】次に、太陽電池同士の直列接続用の裸銅単
線７００８を略コの字形状に加工して、正極タブ７００
４、負極タブ７００６に電気的に接合している。

【００５３】最後に、図８に示すように、受光面側にＥ
ＴＦＥ樹脂８００２とＥＶＡ樹脂８００１の積層体を、
非受光面にＥＶＡ樹脂８００１を真空ラミネーターによ
りラミネーションしている。つまり、この太陽電池で
は、活電部である裸銅単線７００８が露出している。

【００５４】〔太陽電池付き基材集合体〕以下、前述し
た一部活電部が露出している太陽電池を用いた本発明の
太陽電池付き基材集合体の実施の形態について説明す
る。

【００５５】図１（ａ）は本発明の太陽電池付き基材集
合体を説明するための概略図である。図１（ｂ）は、図
１（ａ）の基材接着部をＡの方向から見た場合の図であ
る。図において、１０１は太陽電池、１０２は最端部の
板状基材、１０３は板状基材、１０４は接着部材、１０
５は支持部材、１０６は接続ケーブル、１０７は水流れ
方向、１０８は貫通孔である。

【００５６】最端部の板状基材１０２は、支持部材１０
５によって、所望の傾斜が形成され、他の板状基材１０
３も同様の傾斜角が形成されている。

【００５７】太陽電池１０１は板状基材１０２、１０３
に密着固定されている。太陽電池を基材上へ固定するに
は、接着剤や両面テープを用いることができ、これらに
求められる品質としては、耐候性、耐水性、耐アルカリ
性、耐光性、弾性、電気絶縁性等が挙げられる。接着剤
としては、例えばエポキシ系接着剤、シリコン系接着剤
等が使用できる。また、両面テープとしては、例えばア
クリル系両面テープ、ブチル系粘着テープ等が使用でき
る。

【００５８】そして適当な接着力をもつ接着剤もしくは
両面テープを使用して太陽電池１０１を板状基材１０
２、１０３に密着固定することによって、接着面積が大
きくなくても十分、引き剥がし力に耐えることができ
る。太陽電池を基材に接着固定するときには、太陽電池
の周囲にのみ接着剤が配置されていると都合がよい。理
由は、後々に太陽電池を交換する場合に、周りからカッ
ターナイフ等で接着部を切断すれば比較的容易に太陽電
池を取り外せるからである。

【００５９】また、現場に運ぶ前に太陽電池に両面テー
プ等の接着手段をはりつけてプリアセンブリさせておけ
ば、さらに施工性は向上する。

【００６０】太陽電池付き基材を多数用いてシステム化
する場合などは、太陽電池同士を予め直列化し、直列体
としておけば、現場での接続作業が少なくすむので、コ
ストを下げることが可能となる。

【００６１】〔基材〕基材１０２、１０３としては、電
気部品を設置できて、ある程度の厚みをもち、構造強度
を有するものなら、何でも使用可能であるが、材料とし
てコンクリートが有用である。

【００６２】電気部品が太陽電池の場合、太陽電池を固
定できる面を有するコンクリート製の構造物であれば何
でもよい。設置現場で型枠を組んで、打設、硬化して作
製してもいいが、現場作業は、季節、天候、養生方法な
どにより硬化条件が変動する場合があるので、予め工場
で作製したものを設置現場に運び入れるほうがよい。一
般的には太陽光発電システムの発電規模が決まると、太
陽電池付き設置構造体（太陽電池付き基材集合体）のサ
イズが決まるので、大量作製する上でもコンクリート架
台は工場で予め作製したほうが都合がよい。その際、設
置現場に運び入れるためコンクリート架台は人力で運搬
できる程度の重量を有する板であればより作業性がよ
く、また運搬効率が高いのでより好ましい。

【００６３】さらに言えば、図９の（ａ）に示される空
洞コンクリート９００１や、図９の（ｂ）に示される横
筋用コンクリート９００２は、低価格、重量、高強度な
どの理由から非常に有用である。

【００６４】（空洞コンクリート）コンクリートは、セ
メントと粗骨材、細骨材、水を練り混ぜて、型に流しこ
み、固めることによって、構造体として用いることがで
きる。一般的に最も使用されるポルトランドセメント
は、クリンカー（Ｃ₃Ｓ（エーライト）、Ｃ₂Ｓ（ビーラ
イト）、Ｃ₃Ａ（アルミネート相）、Ｃ₄ＡＦ（フェライ
ト相）、ＣａＳ₄・２Ｈ₂Ｏ（二水石膏））から構成され
ており、それに粗骨材（砂利）、細骨材（砂）、水を加
えて水和反応を起こし、水和生成物（カルシウムシリケ
ート水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ）、水酸化カルシウム等を形成
し、セメント粒子間、骨材間を相互に結び付け、固ま
る。尚、上記のＣはＣａＯ、ＳはＳｉＯ₂、ＡはＡｌ₂Ｏ
₃、ＦはＦｅ₂Ｏ₃、ＨはＨ₂Ｏである。

【００６５】骨材には、天然骨材（川砂、海砂、山砂な
ど）と人工骨材がある。

【００６６】〔接着部材〕接着部材１０４は絶縁性接着
剤からなり、基材同士を接続するために用いられる。こ
の接着部材１０４に求められる品質としては、電気絶縁
性の他に、耐候性、耐水性、耐アルカリ性、耐光性、弾
性等が挙げられる。材料としては、エポキシ系接着剤、
シリコン系接着剤等が使用できる。

【００６７】〔支持部材〕支持部材１０５は、板状基材
の太陽電池を貼り付ける面を傾斜面とするために使用す
る部材のことである。一般的にコンクリート架台は板状
のものを使用すると都合がいいので、そのコンクリート
架台下の地面上に支持部材を置き、その上からもたれか
けるように基材を配置してコンクリート架台面を傾斜さ
せる。この支持部材１０５としては、コンクリートブロ
ックなどの安価で、高強度のものが好適に用いられる。

【００６８】［水流れ方向］水流れ方向１０７とは、降
雨などが板状基材表面を流れる際に、水が自然に流れ落
ちる方向をいう。

【００６９】［接続ケーブル］接続ケーブル１０６は、
電流の大きさによって線径が選ばれる。材料は一般的に
銅が好適である。

【００７０】接続ケーブルは、絶縁被覆が施されている
もの、施されていないもの、どちらでも有用であるが、
絶縁被覆が施されているものは、接続部（半田、リング
スリーブなどによる接続）に関しては、被覆を剥く必要
がある。

【００７１】［貫通孔］貫通孔１０８は、基材重ね部に
雨水が長期間滞留しないように設けるものであり、この
貫通孔の大きさは、幅５ｍｍ以上が好ましい。

【００７２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００７３】〔実施例１〕図１０乃至図１２は本実施例
の太陽電池付き設置構造体を説明するための概略図であ
る。図１０は、設置構造体を側面から見た図である。図
１１は、設置構造体の一部を太陽電池受光面側方向から
見た図である。図１２は、設置構造体の基材重なり部を
示す図である。

【００７４】図において、１００１は太陽電池、１００
２は第一の基材、１００９は第二の基材、１０１０は第
三の基材、１０１１は第四の基材、１００３は絶縁性接
着剤からなる接着部材、１００４は支持部材、１００５
は接続ケーブル、１００６は基材重なり部、１００７は
リングスリーブ、１００８は水流れ方向、１０１２は貫
通孔である。

【００７５】以下に、本実施例の太陽電池付き設置構造
体を構成する各部材について詳しく説明する。

【００７６】（太陽電池）図１３は本実施例で使用する
太陽電池の概略図である。同図において、（ａ）は太陽
電池の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図
である。

【００７７】太陽電池１１０１は、裏面電極でもある金
属製基板１１０６に形成された半導体光活性層１１０７
を有し、半導体光活性層１１０７にて発生した電流を収
集するための集電電極１１０５が受光面側に配されてい
る。金属製基板１１０６としては、ここでは０．１５ｍ
ｍ厚のステンレス鋼を用い、半導体光活性層１１０７と
しては、アモルファスシリコンと微結晶シリコンのタン
デム構造を、さらに集電電極１１０５としては、１００
μｍφの銅線を導電性ペーストを用いて半導体光活性層
１１０７上に固定している。

【００７８】また、集電電極１１０５は１００μｍ厚の
銅製の正極タブ１１０２に接続される。また、正極タブ
１１０２と、金属製基板１１０６とを確実に絶縁するた
めに、ポリエステル製の絶縁部材１１０４が配されてい
る。

【００７９】更に集電電極１１０５の上から、耐候性を
持たせるために、アクリルシリコン系の耐候性塗料１１
０８を形成することにより、太陽電池を作製している。

【００８０】最後に、本太陽電池は、直並列作業を現場
で容易に行うため、φ１．６ｍｍの裸銅単線１１０９を
略コの字形状に加工して、正極タブ１１０２、負極タブ
１１０３に予め無鉛はんだで電気的に接合している。

【００８１】本例の太陽電池の寸法は、金属製基板１１
０６の寸法は、２４０ｍｍ×３６０ｍｍである。また、
本太陽電池のＩｐｍは９．２１Ａである。

【００８２】（基材、支持部材）基材、及び支持部材
は、ＪＩＳＡ５４０６建築用コンクリートブロックに
規定されている空洞コンクリートブロック３９０ｍｍ×
１９０ｍｍ×１００ｍｍ厚Ｃ種を使用した。

【００８３】（施工方法）次に上記の材料を使用した本
実施例の太陽電池付きコンクリート設置構造体の作製手
順を説明する。

【００８４】（太陽電池の直並列数の決定）本実施例で
は、太陽電池を４並列し、それを１０直列することによ
って、ひとつの太陽電池付き設置構造体とすることにし
た。よって、使用する基材の寸法、太陽電池の寸法か
ら、コンクリートブロック（基材）を１０個重ねて固定
し（尚、図１０はその一部分を示している）、それを奥
行き方向（図１０の紙面奥行き方向）に８個並べること
にした。支持部材１００４は、４個用意した。

【００８５】上記は、太陽電池の幅が３６０ｍｍ、コン
クリートブロックの幅が１９０ｍｍよりコンクリートブ
ロック２個でひとつの太陽電池が設置できることから、
２×４＝８で奥行き方向に８個並べる。次にこれを１０
直列するために、それが１０列必要なので、コンクリー
トブロックは１０個重ねて配置することになる。支持部
材は、コンクリートブロックを横に置くことによって、
基材２個を支えることができる（１９０×２＝３８０ｍ
ｍよって３９０ｍｍ幅部を横に使えばいい）ので、８
÷２で４個になる。

【００８６】（基材の傾斜角度の決定と、位置決め、配
置（接着剤の塗布方法））本実施例では、基材の傾斜角
を１６°に設定した。よって、基材であるコンクリート
ブロックの重ね幅は約４０ｍｍである。設置する順序を
図１０を用いて説明する。

【００８７】まず、支持部材１００４を置く。次に第一
の基材１００２を支持部材１００４に立てかけて設置
し、勾配計を用いて、設置面が１６°になるように設置
する。次に基材重なり部１００６に絶縁性接着剤（体積
抵抗率４×１０¹²（Ωｃｍ））を図１２に示すように基
材の端２点に塗布し、第二の支持部材１００９を設置し
た。

【００８８】同様にして、第三の基材１０１０、第四の
基材１０１１という順序で配置し、第十の基材まで設置
した。

【００８９】次にこれを奥行き方向（図１０の紙面奥行
き方向）に更に７個配置した。一列目に基材、支持部材
が所望の傾斜角で設置済みなので、これにならって配置
していけばよいので、作業性が非常に良い。

【００９０】以上によって、基材１０×８＝８０個、支
持部材４個、計８４個の空洞コンクリートブロックを配
置した。

【００９１】（太陽電池の貼り付け、貼り付け位置、貼
り付ける順番）次に設置済みの基材上に太陽電池を弾性
接着剤によって貼り付けた。接着剤は、太陽電池の裏面
金属基板全体に塗布するのではなく、裏面金属基板の四
隅と中心、計５点に適当量を盛って押圧し、基材である
コンクリートブロックに貼り付けた。

【００９２】太陽電池の貼り付け位置は図１０、図１１
に示すように、設置した際の基材の上端と太陽電池の上
端が面一になるように設置した。このように設置したの
は、ブロック重なり部１００６によって、セル上に落ち
る影の面積を極力避け、発電量のロスを防ぐためであ
る。

【００９３】貼り付ける順番としては、１０個の基材の
うち、第五、第六の基材にまず太陽電池を４枚ずつ貼り
接続作業をおこない、次に第四、第七の基材に４枚貼
り、接続、次に第三、第八の基材に貼り、接続、次に第
二、第九の基材に貼り、接続、最後に第一、第十の基材
に貼り付け、接続した。このような順序で設置を行う理
由は、基材集合体の端側から設置していくと、中央に進
むに従って設置作業者の足の踏み場がなくなり、設置し
にくいからである。上記のように設置していけば、作業
者には常に太陽電池を貼る際に足場があるので、作業し
やすい。

【００９４】（太陽電池同士の並列接続作業）次に、太
陽電池同士の並列接続作業を図１１を用いて説明する。
図に示すように、隣り合う太陽電池の正極タブ、負極タ
ブに半田で接続されている銅単線φ１．６ｍｍ同士を横
方向に、リングスリーブ１００７を専用圧着工具でかし
めていくことによって、並列作業が完了する。リングス
リーブはＪＩＳＣ２８０６銅線用裸圧着スリーブＥ−
小を使用した。

【００９５】さらに、図１４に示すように、太陽電池並
列群１２０２の両端の接続ケーブル１２０１を、次列の
太陽電池並列群１２０３の接続線１２０４とリングスリ
ーブで接続することによって、太陽電池並列群の直列接
続が完了する。

【００９６】（バイパスダイオードの接続）バイパスダ
イオードは、太陽電池並列群２直列につき１個並列に接
続した。バイパスダイオードは、最大９．２１×４並列
＝３６．８４Ａ流れることを考慮して、定格１００Ａの
ものを選択し、接続した。

【００９７】〔実施例２〕実施例１と同様、図１０乃至
図１２に示したような太陽電池付き設置構造体を構築し
た。但し、本実施例では、実施例１の太陽電池から、耐
候性被覆を若干変更した。以下に説明する。

【００９８】（太陽電池）図１３は本実施例で使用する
太陽電池の概略図である。同図において、（ａ）は太陽
電池の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図
である。

【００９９】太陽電池１３０１は、裏面電極でもある金
属製基板１３０６に形成された半導体光活性層１３０７
を有し、半導体光活性層１３０７にて発生した電流を収
集するための集電電極１３０５が受光面側に配されてい
る。金属製基板１３０６としては、ここでは０．１５ｍ
ｍ厚のステンレス鋼を用い、半導体光活性層１３０７と
しては、アモルファスシリコンと微結晶シリコンのタン
デム構造を、さらに集電電極１３０５としては、１００
μｍφの銅線を導電性ペーストを用いて半導体光活性層
１３０７上に固定している。

【０１００】また、集電電極１３０５は１００μｍ厚の
銅製の正極タブ１３０２に接続される。また、正極タブ
１３０２と、金属製基板１３０６とを確実に絶縁するた
めに、ポリエステル製の絶縁部材１３０４が配されてい
る。

【０１０１】更に集電電極１３０５の上から、耐候性を
持たせるために、アクリルシリコン系の耐候性塗料１３
０８を形成した。

【０１０２】本太陽電池は、直並列作業を現場で容易に
行うため、φ１．６ｍｍの裸銅単線１３０９を略コの字
形状に加工して、正極タブ１３０２、負極タブ１３０３
に予め無鉛はんだで電気的に接合している。

【０１０３】さらに、受光面側にＥＴＦＥ樹脂１３１１
とＥＶＡ樹脂１３１０の積層体を、非受光面に４６０μ
ｍ厚のＥＶＡ樹脂１３１０を真空ラミネーターによって
封止することによって太陽電池を作製した。

【０１０４】本例の太陽電池の寸法は、金属製基板１３
０６の寸法は、２４０ｍｍ×３６０ｍｍであり、被覆材
（ＥＶＡ１３１０）の寸法は、２６０ｍｍ×３７０ｍｍ
である。また、本太陽電池のＩｐｍは９．２１Ａであ
る。

【０１０５】（基材、支持部材）実施例１と同様である
ので説明は省略する。

【０１０６】（施工方法）次に上記の材料を使用した本
実施例の太陽電池付きコンクリート設置構造体の作製手
順を説明する。

【０１０７】（太陽電池の直並列数の決定）実施例１と
同様であるので説明は省略する。

【０１０８】（基材の傾斜角度の決定と、位置決め、配
置（接着剤の塗布方法））実施例１と同様であるので説
明は省略する。

【０１０９】（太陽電池の貼り付け、貼り付け位置、貼
り付ける順番）次に設置済みの基材上に太陽電池を弾性
接着剤によって貼り付けた。接着剤は、太陽電池の裏面
ＥＶＡ全面に塗布するのではなく、四隅と中心、計５点
に適当量を盛って押圧し、基材に貼り付けた。

【０１１０】貼り付ける際には、まずＥＶＡの表面改質
のためにプライマー（下塗り剤）を塗布し、その上に弾
性接着剤を塗布した。

【０１１１】太陽電池の貼り付け位置は図１４に示すよ
うに、設置した際の基材１００２の上端と太陽電池１３
０１の被覆材（ＥＶＡ１３１０）の上端が面一になるよ
うに設置した。このように設置したのは、ブロック重な
り部１００６によって、セル上に落ちる影の面積を極力
さけ、発電量のロスを防ぐためである。

【０１１２】太陽電池を貼り付ける順番は、実施例１と
同様である。

【０１１３】（太陽電池同士の並列接続作業）実施例１
と同様であるので説明は省略する。

【０１１４】（バイパスダイオードの接続）実施例１と
同様であるので説明は省略する。

【０１１５】〔実施例３〕実施例２の太陽電池付き設置
構造体（４並列１０直列）を使用して太陽光発電システ
ムを構築した例である。図１７は本実施例の太陽電池ア
レイ概略図である。本実施例では、実施例２の太陽電池
付き設置構造体を４つ用意し、接続箱内で４並列した例
である。

【０１１６】図１７において、１５０１は太陽電池付き
設置構造体、１５０２は配線、１５０３は接続箱（ペデ
スタルボックス）、１５０４は絶縁トランス、１５０５
はパワーコンディショナ、１５０６は接地点、１５０７
はバイパスダイオード、１５０８は開閉器、１５０９は
逆流防止ダイオードである。

【０１１７】図のように配線することで本発明の太陽電
池付き設置構造体を使用した太陽光発電システムを構築
することができる。本システムでは、まず太陽電池付き
設置構造体１５０１で発生した電力は接続箱１５０３に
まとめられ、パワーコンディショナ１５０５によって直
交流変換され、電力使用される。

【０１１８】本システムにおいて、正極端を接地し、太
陽電池及び接続線等の露出金属部分の対地電圧を負にす
ることによって、カソード防食を施した。

【０１１９】

【発明の効果】本発明によれば、第１の基材と第２の基
材とを絶縁性接着剤によって接続しているため、それぞ
れの基材に固定されている電気部品の非絶縁部間の電圧
によって生ずるリーク電流の経路が遮断され、前述の電
食を防止することができる。

【０１２０】また、絶縁性接着剤からなる接着部材によ
る接続部には水が通り抜けられる貫通孔を設けてあるの
で、雨水等が長時間、基材接着部（基材重なり部）にと
どまることがなく、電食を効果的に防止することができ
る。

【０１２１】また、基材同士を接着していることによ
り、基材が風荷重等によってずれるのを防止でき、これ
による配線等の切断を防止して、より信頼性の高い電気
部品付き基材集合体が実現される。

【０１２２】また、１つの支持部材で複数の基材を傾斜
させることができるので、電気部品として所望の傾斜角
度で設置する必要がある太陽電池を用いる場合にも、架
台の原材料費、及び設置工事費の削減を図ることができ
る。

【０１２３】また、電気部品を基材に接着剤や両面テー
プで固定することによって、風荷重による電気部品の引
き剥がしの心配がなく、特に弾性接着剤や弾性のある両
面テープで固定した場合には、太陽電池と基材の熱膨張
率の差を接着層が吸収するので信頼性が向上する。ま
た、電気部品をその周縁部において基材に固定すること
で、電気部品の張替え交換が容易になる。

【０１２４】また、基材がコンクリート部材であること
によって、架台のコストアップを極力抑えることができ
ると同時に、特に軽量な空洞コンクリートを使用すれ
ば、設置作業性、施工性が向上し、結果としてコストダ
ウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の太陽電池付き基材集合体を
示す模式図である。

【図２】従来の架台設置型光起電力素子付き設置構造体
の概略図である。

【図３】従来の太陽電池パネル一体型コンクリート部材
の概略図である。

【図４】従来の太陽電池専用のコンクリート架台の概略
図である。

【図５】太陽電池設置構造体の一例を示す模式図であ
る。

【図６】基材集合体にかかる風荷重を説明するための概
念図である。

【図７】本発明の電気部品付き基材集合体に好適に用い
られる太陽電池の一例を示す模式図である。

【図８】本発明の電気部品付き基材集合体に好適に用い
られる太陽電池の一例を示す模式図である。

【図９】本発明の電気部品付き基材集合体に好適に用い
られるコンクリート部材の一例を示す模式図である。

【図１０】実施例１の太陽電池付き設置構造体の一部を
模式的に示す側面図である。

【図１１】実施例１の太陽電池付き設置構造体の一部を
模式的に示す平面図である。

【図１２】実施例１の太陽電池付き設置構造体における
基材重なり部を示す模式図である。

【図１３】実施例１の太陽電池付き設置構造体に用いた
太陽電池の模式図である。

【図１４】実施例１の太陽電池付き設置構造体における
太陽電池の設置状態を示す模式図である。

【図１５】実施例２の太陽電池付き設置構造体に用いた
太陽電池の模式図である。

【図１６】実施例２の太陽電池付き設置構造体における
太陽電池の設置状態を示す模式図である。

【図１７】実施例３の太陽光発電システムの概略図であ
る。

【符号の説明】

１０１、１００１太陽電池１０２、１０３板状基材１０４、１００３接着部材１０５、１００４支持部材１０６、１００５接続ケーブル１０７水流れ方向１０８貫通孔１００２第一の基材１００６基材重なり部１００７リングスリーブ１００８水流れ方向１００９第二の基材１０１０第三の基材１０１１第四の基材１０１２貫通孔１１０１、１３０１太陽電池１１０２、１３０２正極タブ１１０３、１３０３負極タブ１１０４、１３０４絶縁部材１１０５、１３０５集電電極１１０６、１３０６金属製基板１１０７、１３０７半導体光活性層１１０８、１３０８耐候性塗料１１０９、１３０９裸銅単線１２０１、１２０４接続ケーブル１２０２、１２０３太陽電池並列群１３１０ＥＶＡ樹脂１３１１ＥＴＦＥ樹脂１５０１太陽電池付き設置構造体１５０２配線１５０３接続箱（ペデスタルボックス）１５０４絶縁トランス１５０５パワーコンディショナ１５０６接地点１５０７バイパスダイオード１５０８開閉器１５０９逆流防止ダイオード３００１太陽電池パネル３００２コンクリート架台３００３アンカー部材４００１太陽電池モジュール４００２軽量発泡コンクリート架台４００３係止具５００１板状基材５００２支持部材５００３太陽電池６００１板状基材６００３支持部材６００４太陽電池の設置面６００５板状基材の側面６００６板状基材の裏面７００１ステンレス鋼基板７００２半導体光活性層７００３集電電極７００４正極銅タブ７００５絶縁両面テープ７００６負極銅タブ７００７耐候性塗膜７００８裸銅単線８００１ＥＶＡ樹脂８００２ＥＴＦＥ樹脂９００１空洞コンクリート９００２横筋用コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者糸山誠紀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Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA03 BA18 CA15 FA14 FA15 JA02 JA05 JA07 JA08 JA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上に電気部品を有する複数の電気部
品付き基材を屋外に配設してなる電気部品付き基材集合
体であって、第１の基材上の電気部品と第２の基材上の
電気部品とが電気的に接合され、該第１の基材と該第２
の基材とが絶縁性接着剤からなる接着部材で接続され、
該接着部材による接続部には水が通り抜けられる貫通孔
が形成されていることを特徴とする電気部品付き基材集
合体。
【請求項２】前記第１の基材の電気部品が設けられた
面と前記第２の基材の電気部品が設けられた面の反対側
の面との間に前記接着部材を有することを特徴とする請
求項１に記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項３】前記第１の基材の電気部品が設けられた
面上に、前記第２の基材の電気部品が設けられた面の反
対側の面を前記接着部材により固定してなることを特徴
とする請求項１又は２に記載の電気部品付き基材集合
体。
【請求項４】前記第１の基材の電気部品が設けられた
面と前記第２の基材の電気部品が設けられた面が水平で
ないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に
記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項５】前記貫通孔の幅が５ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電
気部品付き基材集合体。
【請求項６】前記電気部品が、前記基材に接着剤で固
定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か一項に記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項７】前記接着剤は弾性接着剤であることを特
徴とする請求項６に記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項８】前記電気部品が、前記基材に両面テープ
で固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれか一項に記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項９】前記電気部品は、その周縁部において前
記基材に固定されていることを特徴とする請求項６乃至
８のいずれか一項に記載の電気部品付き基材集合体。
【請求項１０】前記基材が、コンクリートから成るこ
とを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の
電気部品付き基材集合体。
【請求項１１】前記電気部品が太陽電池であることを
特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電
気部品付き基材集合体。
【請求項１２】前記太陽電池が可撓性を有することを
特徴とする請求項１１に記載の電気部品付き基材集合
体。
【請求項１３】少なくとも請求項１１又は１２に記載
の電気部品付き基材集合体とパワーコンディショナから
構成された太陽光発電システム。