JP2004006625A - Solar cell module and solar cell array - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールと太陽電池アレイに関し、特に太陽電池モジュール本体の外周にフレーム部材を設けた太陽電池モジュールと太陽電池アレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境保護や省エネルギー化のために、住宅やビルなどの建物に太陽電池を設置するようになった。太陽電池は、出力電圧と出力電流を必要な値まで高めるために、および長期にわたってセルを保護するために、通常パッケージングして太陽電池モジュールとして構成されている。
【0003】
このような太陽電池モジュールとして、図8に示すように、太陽電池セル6の受光面側にガラスなどの透光性パネル5を配置し、その透光性パネル5の裏面側に複数の太陽電池セル6を直列および並列に接続してEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)などの透明な充填材7で封入し、さらにアルミ押出形材のフレーム部材2をモジュール本体1の周縁部に取り付けた方式の太陽電池モジュールが多用されている。
【0004】
このモジュールでは、透光性パネル5だけでなく、アルミ押出形材から成るフレーム部材2によっても強度が確保されるため、モジュール本体1を大型化した際にも透光性パネル5を厚くせずにすみ、重量増加を抑えることができて容易に取り扱うことができるとともに、透光性パネル5は透過する光量を多くできて発電効率を向上できるという利点があった。
【0005】
しかし、近年環境問題が取りざたされる中で需要が増してきており、また更なる普及のためには低コスト化が重要なポイントとなっている。低コスト化の方法の一つとして、モジュール本体1の大型化が考えられる。モジュール本体1を大型化することにより、単位発電量あたりのモジュール製造工数を減らすことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の太陽電池モジュールでは、透光性パネル5とフレーム部材2によって強度を確保しているため、モジュール本体1を大型化する際には、透光性パネル5を厚くして撓まないようにするか、フレーム部材2の強度を向上して変形しないようにしないと、フレーム部材2が変形してモジュール本体1が外れてしまうため、太陽電池モジュール全体の強度が確保できなかった。
【0007】
また、結晶系の太陽電池セル6を使用した場合には、モジュール本体1のたわみにより太陽電池セル6にストレスがかかり、太陽電池セル6の割れが起こりやすかった。つまり、太陽電池モジュール全体の強度を確保するためには、厚い透光性パネル5を使用するか断面積が大きなフレーム部材2を必要とし、材料費が高くなったり、設置スペースを要し、重量も重くなって工事に手間がかかるという問題があった。
【0008】
この問題を解決するために、フレーム部材2を中空(ホロー)構造にすることにより、重量を増やすことなく強度を確保することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法によっても使用するアルミニウム原料の増加でコスト高を招来するという問題がある。
【0009】
また、太陽電池モジュールの対向するフレーム部材の間に補強部材を設けて支持することも提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしこの方法によれば、太陽電池モジュール受光面に対して正の圧力がかかった際に、上記補強部材が太陽電池モジュール内の太陽電池素子を押して、太陽電池素子が割れるという問題がある。
【0010】
また、太陽電池モジュールは、その設置地域や設置場所により与えられる負荷が異なる。例えば積雪量の違いや設置する建築物の高さによっても求められる耐風圧に違いがある。そのため、太陽電池モジュールに求められる強度は設置環境によって違いが生じる。しかし、製品をすべて最も高い強度が必要とされる設置環境の強度設計にすれば、当然高い部品コストを招来するという問題があるし、設置環境毎にそれに合わせた強度の太陽電池モジュールを作成すると、生産性が悪く製造コストの上昇を招くという問題があった。
【0011】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、大きな断面形状のフレーム部材を用いずにフレーム部材から太陽電池モジュール本体が外れることを防止でき、太陽電池素子の割れも発生しない太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイを提供することを目的とする。
【特許文献1】
特開2001−123610号公報
【特許文献2】
特開平9−148612号公報
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る太陽電池モジュールでは、透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記透光性パネルの裏面側の対向するフレーム部材に補強部材を掛渡して設け、この補強部材と前記太陽電池モジュール本体との間に緩衝材を介装させたことを特徴とする。
【0013】
上記太陽電池モジュールでは、前記緩衝材は放熱性を有する弾性体であったほうがよい。
【0014】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記弾性体は粘着性を有するほうがよい。
【0015】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記弾性体は、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂に表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加したシート状部材からなることが望ましい。
【0016】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記補強部材を前記フレーム部材にスライドして脱着可能とすることが望ましい。
【0017】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材に前記補強部材を取り付けるための複数の接合穴を有してもよい。
【0018】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材がソリッド型のフレーム部材であってもよい。
【0019】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材がアルミニウムからなることが望ましい。
【0020】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことが望ましい。
【0021】
また、請求項10に係る太陽電池アレイでは、透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールを架台に取付けた太陽電池アレイにおいて、前記太陽電池モジュール本体の裏面側に前記架台が緩衝材を介して接していることを特徴とする。
【0022】
上記太陽電池アレイでは、前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことが望ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の太陽電池モジュールの裏面側を示す図であり、図2は縦断面構造を示す図である。図1および図2において、1は太陽電池モジュール本体を示す。太陽電池モジュール本体1は、所定位置に配置された太陽電池セル6を充填材7としてのエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂によって固定し、その表面側をガラス板などからなる透光性パネル5で覆うとともに、裏面側にPETフィルムとアルミ箔を積層した耐候性のあるシートなどから成るバックシート8を設けた構造である。
【0024】
太陽電池モジュール本体1の外周部にはフレーム部材2が取り付けられている。このフレーム部材2は、太陽電池モジュール本体1を補強して架台等(不図示)に取り付けられるようにするものであり、太陽電池モジュール本体1の長辺側に沿った長辺フレーム2(2a)と、短辺側に沿った一対の短辺フレーム2(2b)とからなり、それらを互いにねじ止めして結合した構成となっている。このフレーム部材2は例えばアルミニウムの押出成型品などからなる。
【0025】
フレーム部材2には、フレーム部材2内方に向けて開口する断面コ字状等の太陽電池モジュール本体1の支持用凹部2cが形成されており、この支持用凹部2cに太陽電池モジュール本体1の側縁部をはめ込むことにより、屋根等の設置面から一定距離だけ離れた位置に太陽電池モジュール本体1を保持するようになっている。このフレーム部材の構造は中空(ホロー)構造に対し、ソリッド型(L字型構造)と呼ばれている。
【0026】
フレーム部材2はその下端部2dがL字状に折り曲げてあり、通常この部分にあけられた穴10と設置用の架台にあけられた穴を合わせてねじ止めなどして架台に太陽電池モジュールを設置する。
【0027】
本発明によれば、モジュール本体1の裏面側の対向する長辺フレーム2aの間に鋼板などからなる補強部材3を固定する。このように構成すると、透光性パネル5の上から力が加わっても、対向するフレーム部材2間の幅が広がることはなく、フレーム部材2の変形を防止できると共に、モジュール本体1の離脱が防止できる。
【0028】
このときに補強部材3と太陽電池モジュール本体1との間に緩衝材4を介装させる。この緩衝材4は発泡ウレタン等の弾性体からなり、補強部材3に接着剤等で接着して固定される。このように補強部材3と太陽電池モジュール本体1との間に緩衝材4を介在させると、透光性パネルの上から力が加わってモジュール本体1が撓んでもモジュール本体1が補強部材3に直接接触することを防止でき、太陽電池セル6の割れなどを防止できるとともに、上記補強部材3を設けた意味をより有効に発揮できる。
【0029】
また、この緩衝材4は放熱性を有する弾性体であることが望ましい。このようにすることにより、太陽電池モジュール1の熱を放熱させることが可能になり、温度上昇による太陽電池モジュール1の出力特性の低下を抑えることができる。放熱性を有する弾性体には、熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂に表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加したシートなどが挙げられる。このように、表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加すると、熱伝導性が向上するとともに、これら金属の耐候性が向上する。また、弾性体であることから、緩衝材としての効果を有するとともに、変形してモジュール本体1と補強部材3との間に隙間なく入り込むことができるので、より有効に放熱効果を発揮する。
【0030】
図3はフレーム部材の補強部材取り付け部分を示す図であり、図4は補強部材のフレーム部材取り付け部分を示す図である。補強部材3の端部に設けられた接合突起12をフレーム部材2の下端部のL字片2dに設けた接合穴12の幅広部分に挿入して幅狭部分にスライドすることにより補強部材3とフレーム部材2を固定する。このようにすることにより、太陽電池モジュールを作成した後で設置する前にその使用環境に合わせて例えば設置現場で簡単に補強部材3を取り付けることが可能になる。
【0031】
図3(a)では接合穴11の中央の両側に広がった幅広部分を設けており、図4(a)に示す碗状の突出部12を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材3をフレーム部材2に固定する。また、図3(b)では接合穴11の中央の片側に広がった幅広部分を設けており、図4(b)に示すL字状の突出部12を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材3をフレーム部材2に固定する。さらに、図3(c)では接合穴11の中央の両側に広がった幅広部分を設けており、図4(c)に示す翼状の突出部12を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材3をフレーム部材2に固定する。このような接続穴11と突出部12は太陽電池モジュールの対向する二つのフレーム2aの両方に設けられる。
【0032】
図2ではフレーム部材2と補強部材3の接合位置はフレーム部材2の下端部のL字片2dにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば図5に示すように支持用凹部2cの裏側に設けてもよいし、図6に示すようにフレーム部材2に接合穴12を形成するための別の突出片2eを設けることも可能である。
【0033】
さらに、上記実施形態では一対の接合穴12を設けることについて述べたが、これに限定されるものではない。複数対の接合穴12を形成しておき、太陽電池モジュール1の使用環境に合わせて補強部材3の本数をかえることもできる。
【0034】
図7に、本発明に係る太陽電池アレイの実施形態を示す。太陽電池モジュール本体1の外周部にはフレーム部材2が取り付けられている。このフレーム部材2はねじ止めなどして、架台9に固定されている。この架台9は緩衝材4を介して太陽電池モジュール本体1の裏面と接している。このように構成すると、太陽電池モジュール本体1の上から力が加わっても、太陽電池モジュール本体1が撓むことがなく、モジュール本体1のフレーム部材2からの離脱が防止できる。また、架台9と太陽電池モジュール本体1との間に緩衝材4を介在させると、透光性パネル5の上から力が加わってモジュール本体1が撓んでもモジュール本体1が架台9に直接接触することを防止でき、太陽電池セル6の割れなどを防止できる。
【0035】
また、上記太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイにおいて、補強部材3および緩衝材4を介して太陽電池モジュール本体1の裏面と接する架台9の直上に太陽電池セル6を存在させない構造にすれば、太陽電池セル6の割れの問題に対してはさらに有効である。
【0036】
また、緩衝材4を介在させることにより、バックシート8に傷がついた場合でも、金属製の補強部材3や架台9と太陽電池モジュール本体1が直接触れることはないので、安全対策としても有効である。
【0037】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば太陽電池セル6は結晶系太陽電池素子であってもよいし、たとえば薄膜系などの太陽電池素子であってもよい。また、図7では、太陽電池モジュール本体1の裏面と架台9とは複数箇所で接するように記載したが、これに限られるものではなく、また接点も点、面、線などどのような形状であっても構わない。この場合、緩衝材4は複数の接点にまたがって設けることができる。さらに、架台9の太陽電池モジュール本体1の裏面と緩衝材4を介して接する部分は架台9と一体化されていなくてもよい。例えば分離されて屋根や外壁などに固定されたものであってもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュール本体の裏面側の対向するフレーム部材に補強部材を掛渡して設けるとともに、この補強部材と上記モジュール本体との間に緩衝材を介装させたことから、対向するフレーム部材間の広がりや変形を防止できる。したがって、フレーム部材としてソリッド型のフレーム部材を使用しても強度を確保でき、フレーム部材の原材料費も低減できる。また、補強部材のモジュール本体側に緩衝材を介装したことにより、太陽電池モジュール本体が撓んでも太陽電池モジュール本体が補強部材に直接接触することを防止でき、太陽電池素子にかかるストレスを低減して太陽電池素子の割れを防ぐことができる。
【0039】
また、この補強部材とフレーム部材の接合部がスライド構造である場合、取り付けが容易であり、太陽電池モジュールが架台に取り付けられた状態でも追加の設置が可能である。また、フレーム部材の下端部のL字片に接合穴を複数設けた場合、補強部材を複数設置することができる。この場合、上記補強部材は完成品の太陽電池モジュールに追加して設置したり、補強部材の本数を選択して設置できるため、太陽電池モジュールの設置環境に合わせて強度を段階的に設定でき、要求される強度に必要最低限なコストのみで対応できる。
【0040】
また、緩衝材を放熱性を有する弾性体にする場合、太陽電池モジュールの熱を放熱させることが可能になり、温度上昇による太陽電池モジュールの出力特性の低下を抑えることができる。
【0041】
また、本発明に係る太陽電池アレイによれば、架台が緩衝材を介して太陽電池モジュール本体の裏面と接しているため、太陽電池モジュール本体の上から力が加わっても、太陽電池モジュール本体が撓むことがなく、モジュール本体のフレーム部材からの離脱が防止できる。また、架台と太陽電池モジュール本体との間に緩衝材を介在させているので、透光性パネルの上から力が加わってモジュール本体が撓んでもモジュール本体が架台に直接接触することを防止でき、太陽電池セルの割れなどを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池モジュールの裏面側を示す図である。
【図2】本発明に係る太陽電池モジュールの縦断面構造を示す図である。
【図3】本発明に係る太陽電池モジュールのフレーム部材の接合穴の構造を説明するための図である。
【図4】本発明に係る太陽電池モジュールの補強部材の接続突起を説明するための図である。
【図5】本発明に係る太陽電池モジュールの他の縦断面構造を示す図である。
【図6】本発明に係る太陽電池モジュールの他の縦断面構造を示す図である。
【図7】本発明に係る太陽電池アレイの構造を示す図である。
【図8】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【符号の説明】
1・・・太陽電池モジュール本体
2・・・フレーム部材
3・・・補強部材
4・・・緩衝材
5・・・透光性パネル
6・・・太陽電池セル
7・・・充填材
8・・・バックシート
9・・・架台[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic module and a photovoltaic array, and more particularly to a photovoltaic module and a photovoltaic array provided with a frame member on the outer periphery of a photovoltaic module body.
[0002]
[Prior art]
In recent years, solar cells have been installed in buildings such as houses and buildings for environmental protection and energy saving. Solar cells are usually packaged and configured as solar cell modules to increase the output voltage and output current to the required values and to protect the cells over time.
[0003]
As such a solar cell module, as shown in FIG. 8, a light-transmitting
[0004]
In this module, since the strength is secured not only by the
[0005]
However, demand has been increasing in recent years as environmental problems have been addressed, and cost reduction is an important point for further spread. As one of the cost reduction methods, it is conceivable to increase the size of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional solar cell module, since the strength is secured by the
[0007]
In addition, when a crystalline solar cell 6 was used, stress was applied to the solar cell 6 due to the bending of the
[0008]
In order to solve this problem, it has been proposed to secure the strength without increasing the weight by making the
[0009]
It has also been proposed to provide and support a reinforcing member between opposed frame members of a solar cell module (for example, see Patent Document 2). However, according to this method, when a positive pressure is applied to the light receiving surface of the solar cell module, there is a problem that the reinforcing member pushes the solar cell element in the solar cell module and the solar cell element is broken.
[0010]
Moreover, the load given to the solar cell module differs depending on the installation area and the installation place. For example, there is a difference in the required wind pressure depending on the difference in the amount of snow and the height of the building to be installed. Therefore, the strength required for the solar cell module differs depending on the installation environment. However, if all products are designed for the strength of the installation environment where the highest strength is required, naturally there is a problem that high component costs will be incurred, and if a solar cell module with the strength corresponding to each installation environment is created, However, there has been a problem that productivity is low and the production cost is increased.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and can prevent a solar cell module body from coming off from a frame member without using a frame member having a large cross-sectional shape, and can prevent a solar cell element from cracking. It is an object to provide a battery module and a solar cell array.
[Patent Document 1]
JP 2001-123610 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-148612
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the solar cell module according to
[0013]
In the above-mentioned solar cell module, it is preferable that the cushioning member is an elastic body having heat dissipation.
[0014]
Further, in the solar cell module, the elastic body preferably has adhesiveness.
[0015]
Further, in the solar cell module, the elastic body includes at least one of aluminum, zinc, iron, aluminum whose surface is nitrided, and silicon whose surface is nitrided, and silicon whose surface is oxidized by a silicone resin or an epoxy resin. It is desirable to be made of a sheet-like member added.
[0016]
Further, in the solar cell module, it is preferable that the reinforcing member is slidably attached to and detachable from the frame member.
[0017]
Further, the solar cell module may have a plurality of joining holes for attaching the reinforcing member to the frame member.
[0018]
In the solar cell module, the frame member may be a solid frame member.
[0019]
In the solar cell module, the frame member is preferably made of aluminum.
[0020]
In the solar cell module, it is preferable that the solar cell element does not exist directly above the cushioning material.
[0021]
Further, in the solar cell array according to
[0022]
In the above-mentioned solar cell array, it is desirable that the solar cell element does not exist directly above the buffer material.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a back surface side of the solar cell module of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a vertical cross-sectional structure. 1 and 2,
[0024]
A
[0025]
The supporting recess 2c of the solar cell module
[0026]
The lower end 2d of the
[0027]
According to the present invention, the reinforcing
[0028]
At this time, the cushioning member 4 is interposed between the reinforcing
[0029]
Further, it is desirable that the cushioning member 4 is an elastic body having heat dissipation properties. By doing so, it becomes possible to radiate the heat of the
[0030]
FIG. 3 is a diagram illustrating a portion where the reinforcing member is attached to the frame member, and FIG. 4 is a diagram illustrating a portion where the frame member is attached to the reinforcing member. The joining
[0031]
In FIG. 3A, wide portions are provided on both sides at the center of the joint hole 11, and the reinforcing member is formed by inserting the bowl-shaped
[0032]
In FIG. 2, the joining position of the
[0033]
Furthermore, in the above embodiment, the description has been given of the provision of the pair of joining
[0034]
FIG. 7 shows an embodiment of a solar cell array according to the present invention. A
[0035]
Further, in the above-described solar cell module and solar cell array, if the solar cell 6 does not exist directly above the mount 9 in contact with the back surface of the solar cell module
[0036]
In addition, even if the
[0037]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the solar cell 6 may be a crystalline solar cell element or a thin-film solar cell element, for example. Also, in FIG. 7, the back surface of the solar
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the solar cell module of the present invention, the reinforcing member is provided so as to span the opposite frame member on the back surface side of the solar cell module main body, and a buffer is provided between the reinforcing member and the module main body. Since the material is interposed, the spread and deformation between the facing frame members can be prevented. Therefore, even if a solid frame member is used as the frame member, the strength can be secured, and the raw material cost of the frame member can be reduced. In addition, since the buffer member is interposed on the module body side of the reinforcing member, the solar cell module body can be prevented from directly contacting the reinforcing member even when the solar cell module body is bent, and the stress applied to the solar cell element is reduced. As a result, cracking of the solar cell element can be prevented.
[0039]
Further, when the joint between the reinforcing member and the frame member has a slide structure, attachment is easy, and additional installation is possible even when the solar cell module is attached to the gantry. When a plurality of joining holes are provided in the L-shaped piece at the lower end of the frame member, a plurality of reinforcing members can be provided. In this case, the reinforcing member can be additionally installed on the completed solar cell module, or the number of reinforcing members can be selected and installed, so that the strength can be set stepwise according to the installation environment of the solar cell module, The required strength can be met with only the minimum necessary cost.
[0040]
In addition, when the cushioning member is made of an elastic material having a heat radiation property, the heat of the solar cell module can be radiated, and a decrease in output characteristics of the solar cell module due to a rise in temperature can be suppressed.
[0041]
Further, according to the solar cell array according to the present invention, since the base is in contact with the back surface of the solar cell module main body via the cushioning material, even if a force is applied from above the solar cell module main body, the solar cell module main body is The module body can be prevented from being detached from the frame member without bending. In addition, since the cushioning material is interposed between the gantry and the solar cell module main body, it is possible to prevent the module main body from directly contacting the gantry even when the module main body bends due to a force applied from above the translucent panel. In addition, cracking of the solar cell can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a back surface side of a solar cell module according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a vertical cross-sectional structure of a solar cell module according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a structure of a joining hole of a frame member of the solar cell module according to the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining connection protrusions of a reinforcing member of the solar cell module according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing another longitudinal sectional structure of the solar cell module according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing another vertical cross-sectional structure of the solar cell module according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a structure of a solar cell array according to the present invention.
FIG. 8 is a view showing a conventional solar cell module.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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