JP2004022761A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】長期信頼性と絶縁性能が高く、作業性のよい太陽電池モジュールを安価に提供することを目的とする。
【解決手段】透光性パネルと裏面保護部材との間に、直列および／または並列に接続した複数の太陽電池素子を樹脂製封止材で封止してなるモジュール体５から成る太陽電池モジュールであって、上記モジュール体５のコーナー部に、このコーナー部を被覆するための絶縁部材から成るコーナー部材７を取付けた。
【選択図】　図４

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に関し、特にいわゆる簡易枠を用いた太陽電池モジュールに関する。
【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、また長期にわたって太陽電池素子を保護するために、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。このような太陽電池モジュールでは、安全性の観点から十分な絶縁性能が必要とされる。
【０００３】
太陽電池モジュールを住宅に設置するには、通常、架台を屋根に固定し、その架台に太陽電池モジュールのフレーム部材を取り付けて設置される。
【０００４】
近年、環境問題が取りざたされる中で太陽電池の需要が増しているが、太陽電池の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。低コスト化の一つの方法として、構成部材を削減することが考えられる。このような観点から、太陽電池モジュールの周縁部に取り付けられるフレーム部材を省略したいわゆるフレームレスモジュール、簡易枠モジュール、または建材一体型モジュールなどが提案されている。
【０００５】
フレームレスモジュールは、例えば特開２００１−２９５４３７号に示されているように、直列または並列に接続した複数の太陽電池素子列をＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）などの樹脂製封止材を介して受光面側の透光性パネルと裏面側の鋼板入りフィルムなどからなる裏面保護材で挟んで構成したものである。
【０００６】
また、建材一体型モジュールの一つである屋根材一体型モジュールは、上記フレームレスモジュールに防水用の止水材を介してアルミ製の架台に嵌め込んで支持したものを屋根材自体として使用するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のフレームレスモジュールおよび建材一体型モジュールでは、モジュール体と金属製のモジュール枠との間に止水材しか挟んでおらず、出力電圧と出力電流を必要な値まで高めた場合、絶縁性能に問題があった。
【０００８】
また、このようなフレームレスモジュールでは、太陽電池モジュールを屋根に取付ける際に、コーナー部や周縁部が障害物に衝突すると破損しやすいという問題もあった。
【０００９】
一方、太陽電池モジュールのフレーム部材として断面コ字状の簡略構造のアルミニウム材などを用いるとモジュール体とフレーム部材との熱膨張率の差によってフレーム部材がモジュールのコーナー部で浮き上がったり、フレーム部材が太陽電池モジュールから外れるという問題があった。
【００１０】
この問題を解決するために、例えば特開２０００−２２１９１号に記載されているように、弾性体からなるフレーム部材を用いることも考えられるが、弾性体からなるフレーム部材を用いる場合、弾性体に外力を加えて引き伸ばして太陽電池モジュールに嵌めなければならず、フレーム部材がコーナー部から外れたり、モジュール体に外力を加えつづけているためにモジュール体が割れたり、フレーム部材が長期信頼性に欠けるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、長期信頼性と絶縁性能が高く、作業性もよい太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【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に係る発明では、透光性パネルと裏面保護部材との間に、直列および／または並列に接続した複数の太陽電池素子を樹脂製封止材で封止してなるモジュール体から成る太陽電池モジュールにおいて、前記モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するための絶縁部材から成るコーナー部材を取付けたことを特徴とする。
【００１３】
上記太陽電池モジュールでは、前記コーナー部材を接着剤で接着することが望ましい。
【００１４】
上記太陽電池モジュールでは、前記モジュール体の周縁部の前記コーナー部材以外の部分の全周もしくは一部にテープを貼着することが望ましい。
【００１５】
上記太陽電池モジュールでは、前記コーナー部材に、このコーナー部材よりも厚みの薄い張出部を前記モジュール体の周縁部側に張り出して設け、このモジュール体の周縁部に断面コ字状のフレーム部材を取付けるとともに、このフレーム部材の端部を前記コーナー部材の張出部上に位置させることが望ましい。
【００１６】
上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材の断面コ字状の先端部内側に突起部を設けることが望ましい。
【００１７】
上記太陽電池モジュールでは、前記コーナー部材またはフレーム部材の裏面側に突出部を設けることが望ましい。
【００１８】
上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材を弾性接着剤で接着することが望ましい。
【００１９】
請求項８に係る太陽電池モジュールでは、透光性パネルと裏面保護部材との間に、直列および／または並列に接続した複数の太陽電池素子を樹脂製封止材で封止してなるモジュール体から成る太陽電池モジュールにおいて、前記モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するコーナー部材を取付けるとともに、このコーナー部材に、このコーナー部材よりも厚みの薄い張出部を前記モジュール体の周縁部側に張り出して設け、このモジュール体の周縁部に断面コ字状のフレーム部材を取付けるとともに、このフレーム部材の端部を前記コーナー部材の張出部上に位置させたことを特徴とする。
【００２０】
上記太陽電池モジュールでは、前記モジュール体の周縁部の前記コーナー部材以外の部分の全周もしくは一部にテープを貼着することが望ましい。
【００２１】
上記太陽電池モジュールでは、前記コーナー部材またはフレーム部材の裏面側に突出部を設けることが望ましい。
【００２２】
上記太陽電池モジュールでは、前記モジュール体を架台に設置してもよい。
【００２３】
上記太陽電池モジュールでは、前記架台が金属製架台であってもよい。
【００２４】
【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。
請求項１に係る太陽電池モジュールに使用するモジュール体の基本構造を図１に示す。モジュール体５は、所定位置に配置された太陽電池素子３をエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂などの樹脂製封止材４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１で覆うとともに、裏面側に例えば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裏面保護部材２を設けたものである。
【００２５】
このモジュール体５の図２に示すコーナー部６に、図３に示すように、例えば樹脂やゴム、あるいは防腐処理した木材等の絶縁材料から成るコーナー部材７を取付ける。このコーナー部材７は例えばシリコンシーラントなどからなる接着剤を用いて接着すればよい。これにより、モジュール体５のコーナー部６がコーナー部材で被覆され、このコーナー部６からモジュール体５内に水分が浸入するのを防止でき、絶縁性を確保できる。特に、水分が浸入しやすいモジュール体５のコーナー部６を保護することでモジュール体５の信頼性を向上させることができる。また、モジュール体５のコーナー部６に、コーナー部材７を取付けることにより、ガラスなどから成る透光性パネル１のコーナー部６の破損なども防止できる。モジュール体１のコーナー部６にコーナー部材７を取り付けた状態で、図６に示すような屋根１２上の架台１３に取り付けてもよい。
【００２６】
モジュール体５の周縁部のコーナー部材７を取付けた部分以外の部分に、例えばブチルテープなどからなる接着テープ（不図示）を貼り付けてもよい。このとき用いるテープは、絶縁性と弾性のあるものを用いた方がよい。また、両面接着性のあるものを用いてもよい。この状態で図６に示すように屋根１２上に設置した架台１３に取り付けてもよい。
【００２７】
モジュール体５の周縁部に、図４に示すように、フレーム部材８を取付けてもよい。コーナー部材７を取付けた後にフレーム部材８を取付けると、隙間を確認しながらフレーム部材８を嵌め込むことができるので、位置ずれを矯正できるなど、作業性がよい。フレーム部材８は、架台１３に取付けることができるアルミニウムの押出成型品などからなり、例えば金属製のフレーム部材８をモジュール体５の外周を覆うように取付け、さらにこのフレーム部材８を図６に示す架台１３に取り付けると、従来の施工方法に対応する太陽電池モジュールとしても使用することができる。
【００２８】
また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、コーナー部材７に、このコーナー部材７よりも厚みの薄い張出部９をモジュール体５の周縁部側に沿って張り出して設け、この張出部９の上からフレーム部材８を被せるようにフレーム部材８を取り付けてもよい。この場合、フレーム部材８を例えば樹脂、ゴム、あるいは防腐処理した木材等の絶縁材料で形成すれば、太陽電池モジュールの絶縁性能はさらに向上する。つまりモジュール体５のコーナー部６に固定されたコーナー部材７は、フレーム部材８の張出部９と二重にモジュール体５の周縁部を覆っているため、温度変化によってフレーム部材８が収縮してもモジュール体５の周縁部はコーナー部材７の張出部９で覆われているため、絶縁性を確保できる。この場合、フレーム部材８は熱収縮に対応できるように弾性接着剤を用いて接着するのが望ましい。このような弾性接着材としては、シリコン変形ポリマーを主成分とするものやブチルなどがある。
【００２９】
また、図４（ｃ）に示すように、フレーム部材８の断面コ字状の先端部内側に突起部１０を設けておくとよい。これにより、裏面保護部材２と設置した後の架台１３との距離を確保でき、架台１３をアルミニウムなどの金属部材で形成した場合でも絶縁性能は確保できる。
【００３０】
また、図５に示すように、コーナー部材６またはフレーム部材８の裏面側に突出部１１を設けておくとよい。このようにコーナー部材６またはフレーム部材８の裏面側に突出部１１を設けると、図６に示すように、例えば傾斜のある屋根に設置する際に、この突出部１１が屋根の流れ方向に対して垂直方向に位置する架台の部材に引っかかり、太陽電池モジュールが滑り落ちることがない。
【００３１】
次に、請求項８に係る発明の実施形態を説明する。モジュール体５の構造は図１に示すモジュール体５の構造と同じである。
【００３２】
この太陽電池モジュールでは、モジュール体５のコーナー部６には、図３に示すように、例えばアルミニウムなどからなるコーナー部材７をモジュール体５のコーナー部６を被覆するように、例えばシリコンシーラントなどからなる接着剤を用いて取付ける。また、コーナー部材７に、このコーナー部材７よりも厚みの薄い張出部９をモジュール体５の周縁部側に沿って張り出して設け、その上からアルミニウムなどから成る断面コ字状のフレーム部材８を被せる。
【００３３】
すなわち、この太陽電池モジュールでは、コーナー部材７やフレーム部材８は絶縁部材から成る必要はない。一方、コーナー部材７やフレーム部材８との絶縁性を確保するために、裏面保護部材２は、例えばＰＥＴフィルムとテドラフィルムを積層したシートやガラスなど、金属箔を含まない耐候性のある部材を用いるのが望ましい。
【００３４】
これによりコーナー部６からの水分の浸入を遮断できる。また、モジュール体５のコーナー部６に、最初にコーナー部材７を取付けることにより、作業中にコーナー部６が障害物に衝突して破損するという問題は減少する。
【００３５】
コーナー部材７とフレーム部材８とは異なった材質のものにすることは可能である。例えば絶縁性を特に重視するコーナー部８には、例えば樹脂、ゴム、あるいは防腐処理した木材等の絶縁性材料を用い、フレーム部材８には加工のしやすいアルミニウム等の金属材料を用いることもできる。
【００３６】
モジュール体５の周縁部のコーナー部材７を取付けた部分以外の部分に、例えばブチルテープなどからなる接着性テープをモジュール体５の周縁部と表裏面の一部を覆うように貼り付けてもよい。このテープも弾性のあるものを用いた方がよく、また両面接着性のあるものを用いてもよい。
【００３７】
コーナー部材６またはフレーム部材８の裏面側に突出部１１を設けておくとよい。例えば傾斜のある屋根１２に設置する際に、この突出部１１が架台１３の屋根の流れ方向に対して少なくとも垂直方向に位置する部材に引っかかって、太陽電池モジュールが滑り落ちることがない。
【００３８】
この太陽電池モジュールは、このまま架台１３に搭載して設置することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子３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、裏面保護部材２に金属箔を含まない耐候性のある部材を用いたモジュール体５のコーナー部６に例えば樹脂等からなるコーナー部材７を取付けても構わないし、フレーム部材８に絶縁材料を用いても構わない。また本発明の実施形態は、図６を用いて屋根据え置き型太陽電池モジュールの設置方法について説明したが、これについても限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る太陽電池モジュールによれば、モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するための絶縁部材から成るコーナー部材を取付けたことから、水分が浸入しやすいモジュール体のコーナー部からの水分の浸入を遮断でき、もって絶縁性を確保できる。また、破損しやすいモジュール体のコーナー部の破損も防止できる。
【００４１】
また、請求項８に係る太陽電池モジュールによれば、モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するコーナー部材を取付けるとともに、このコーナー部材に、このコーナー部材よりも厚みの薄い張出部をモジュール体の周縁部側に張り出して設け、このモジュール体の周縁部に断面コ字状のフレーム部材を取付けるとともに、このフレーム部材の端部をコーナー部材の張出部上に位置させたことから、温度変化によってフレームが収縮してもモジュール体の周縁部をコーナー部材の張出部で被覆することができ、耐水性と絶縁性を確保できる。また、フレームを取付ける際に、コーナー部材との間隔を確認しながら嵌め込むことができ、位置ずれを防止できる。さらにまた、コーナー部材に張出部を取付け、その上からフレームを被せることにより、完成品の周縁部に段差がなくなり、施工する際の作業性もよいものとなる。
【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構造を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの正面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の拡大図であり、（ｂ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の拡大図であり、（ｂ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の断面図であり、（ｃ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の別の角度からの断面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の拡大図であり、（ｂ）は本発明に係る太陽電池モジュールのコーナー部の断面図である。
【図６】太陽電池モジュールの設置について説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・透光性パネル、２・・・裏面保護部材、３・・・太陽電池素子、４・・・樹脂製封止材、５・・・モジュール体、６・・・コーナー部、７・・・コーナー部材、８・・・フレーム部材、９・・・張出部、１０・・・突起部、１１・・・突出部、１２・・・屋根、１３・・・架台

Claims (12)

1. 透光性パネルと裏面保護部材との間に、直列および／または並列に接続した複数の太陽電池素子を樹脂製封止材で封止してなるモジュール体から成る太陽電池モジュールにおいて、前記モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するための絶縁部材から成るコーナー部材を取付けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記コーナー部材を接着剤で接着したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記モジュール体の周縁部の前記コーナー部材以外の部分の全周もしくは一部にテープを貼着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記コーナー部材に、このコーナー部材よりも厚みの薄い張出部を前記モジュール体の周縁部側に張り出して設け、このモジュール体の周縁部に断面コ字状のフレーム部材を取付けるとともに、このフレーム部材の端部を前記コーナー部材の張出部上に位置させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記フレーム部材の断面コ字状の先端部内側に突起部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記コーナー部材またはフレーム部材の裏面側に突出部を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 前記フレーム部材を弾性接着剤で接着したことを特徴とする請求項４ないし６に記載の太陽電池モジュール。
8. 透光性パネルと裏面保護部材との間に、直列および／または並列に接続した複数の太陽電池素子を樹脂製封止材で封止してなるモジュール体から成る太陽電池モジュールにおいて、前記モジュール体のコーナー部に、このコーナー部を被覆するコーナー部材を取付けるとともに、このコーナー部材に、このコーナー部材よりも厚みの薄い張出部を前記モジュール体の周縁部側に張り出して設け、このモジュール体の周縁部に断面コ字状のフレーム部材を取付けるとともに、このフレーム部材の端部を前記コーナー部材の張出部上に位置させたことを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 前記モジュール体の周縁部の前記コーナー部材以外の部分の全周もしくは一部にテープを貼着したことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
10. 前記コーナー部材またはフレーム部材の裏面側に突出部を設けたことを特徴とする請求項８又は９に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記モジュール体を架台に設置したことを特徴とする請求項１又は８に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記架台が金属製架台であることを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池モジュール。

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