JP2004200519A

JP2004200519A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2004200519A
Application number: JP2002368843A
Authority: JP
Inventors: Koji Goto; 耕司後藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP4206265B2

Abstract

【課題】大型の太陽電池モジュールの非受光面に接着剤などを使用せず取り付けられ、かつ密着性のよい放熱板を提供し、これにより真夏時など気温の高いときでも発電効率が大きく低下しない太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】透光性基板の裏面側に太陽電池素子を配置し、この太陽電池素子の非受光面側に放熱板８を設けた太陽電池モジュールであって、上記放熱板８の上記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の異なる２種類以上の材質を貼り合わせたものからなるとともに、この放熱板８の上記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の低い方の材質からなることを特徴とする。
【選択図】図２

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、特に温度上昇を抑える放熱板を設けた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さなため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続し、透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
このような太陽電池モジュールを実際に住宅の屋根やビルの屋上などの屋外に取り付けた場合、太陽光によりその温度は上昇する。太陽電池モジュールの温度が上昇すると太陽電池素子の特性上その出力電圧が低下し、発電効率は悪化する。特に真夏の昼間では太陽電池モジュールの温度は８０℃近傍にもなり、その電気出力は常温時に比べて２０％以上低下する。
【０００４】
このため太陽電池モジュールの温度上昇を抑えるために、太陽電池モジュールの非受光面側（裏面側）に放熱板を設け、太陽電池モジュールからの放熱を促進することが考案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２９００１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に記載された太陽電池モジュールにおいては、放熱板の形状については記述があるものの、その材質や取り付け方等の具体的な内容は記載されていない。
【０００８】
また、放熱板で太陽電池モジュールからの放熱の効率を上げるためには、太陽電池モジュールの非受光面側に放熱板を密着させることが重要となる。例えば放熱板を一般的なアルミニウムで作製して接着剤で取り付けた場合、接着剤の熱伝導が悪いため放熱が不十分になったり、二十年以上に及ぶ太陽電池モジュールの使用期間において、アルミニウムの腐食や接着剤の劣化のため、密着が不完全なものになることが考えられる。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は大型の太陽電池モジュールの非受光面に密着性よく放熱板を取り付け、これにより真夏時など気温の高いときでも発電効率が大きく低下しない太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１０】
【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、透光性基板の裏面側に太陽電池素子を配置し、この太陽電池素子の非受光面側に放熱板を設けた太陽電池モジュールにおいて、前記放熱板の前記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の異なる２種類以上の材質を貼り合わせたものからなるとともに、この放熱板の前記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の低い方の材質からなることを特徴とする
また、請求項２に係る太陽電池モジュールによれば、透光性基板と裏面シートとの間に太陽電池素子を配設して充填材で接着して周縁部に枠部材を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記裏面シート側に多数の打ち抜き片を有する金属製の放熱板を設けるとともに、この放熱板の打ち抜き片が前記裏面シートに当接するように前記放熱板を前記枠部材に固定したことを特徴とする。
【００１１】
上記太陽電池モジュールによれば、前記打ち抜き片の前記裏面シート側に、この打ち抜き片よりも熱膨張係数の小さな材料からなる金属板をこの打ち抜き片に固定して配設することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図を用い説明する。
図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの太陽電池素子を包含した太陽電池パネル部分の構造を示す図である。図１において、１は透光性基板、２、４は充填材、３は太陽電池素子、５は裏面材である。
【００１３】
透光性基板１は、厚さ３〜５ｍｍ程度の強化ガラス等からなる。太陽電池素子３は、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、概略の大きさは、例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ１５０ｍｍ角程度である。太陽電池モジュール作成時には複数の太陽電池素子３の電極をハンダメッキなどを施した銅箔などのインナーリード（不図示）で直並列に接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生するように、出力端子（不図示）を設けて構成される。
【００１４】
充填材２、４は上述のようにエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）のほかポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とするものが多く用いられる。
【００１５】
裏面材５は湿度を通さないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【００１６】
これらのものを図１のように重畳し、ラミネーターと呼ばれる装置で全体を加熱しながら押圧して一体化する。
【００１７】
図２は太陽電池パネルに枠と放熱板を取り付けた状態を示す図である。図２において、６は太陽電池パネル、７ａ、７ｂはモジュール枠、８は放熱板を示す。
【００１８】
太陽電池パネル６は、図１に示すような構造体を積層したものである。モジュール枠７ａ、７ｂは、太陽電池パネル６の周縁部の４辺に取り付けられ、太陽電池モジュールに必要な強度やコストを考慮して、通常アルミニウムの押出成形品などで作られ、その表面にアルマイト処理やクリヤ塗装が施される。
【００１９】
図３は放熱板の一例を示す図である。図３において、９は太陽電池パネルと接する部分を示し、１０は両端の折り曲げ部分、１１はこの折り曲げ部分に設けられた取り付け用のネジを通す貫通穴を示す。
【００２０】
放熱板８は、例えば厚さ１ｍｍ程度のアルミニウムの板を図３に示すように打ち抜き、太陽電池パネル６と接する部分９を折り曲げるように作られる。放熱板８の太陽電池パネル６への取り付けは、太陽電池パネル６の所定位置にネジ穴を設け、放熱板８の両端に設けられたモジュール枠７ａ、７ｂに取り付けるための折り曲げ部分１０に開けられた貫通穴１１と太陽電池パネル６の穴をネジで固定することにより行う。
【００２１】
図４は放熱板８と太陽電池パネル６とが接する部分を拡大して示す図である。図４において、１２は放熱板８の本体から打ち抜いて折り曲げた部分、１３は放熱板本体より熱膨張率（線膨張率）の小さな金属部分を示す。
【００２２】
放熱板８の本体より熱膨張係数の小さな金属部分１３は図４のように放熱板８の本体から打ち抜いて折り曲げた部分１２と太陽電池パネル６との間の放熱板８の本体から打ち抜いて折り曲げた部分１２に溶接等で付けられる。放熱板８の本体より熱膨張率の小さな金属部分１３の材質としては、例えば放熱板８の本体をアルミニウムで作製した場合、銅やステンレスなどがある。このような放熱板８を常温で放熱板８の本体よりも熱膨張係数の小さな金属部分１３がわずかに太陽電池パネル６に接するように太陽電池モジュールへ取り付ける。
【００２３】
上述のような放熱板８を取り付けた太陽電池モジュールを屋外に設置した場合、太陽電池モジュールの温度が上昇したとき、放熱板８の太陽電池パネル６部分と接しているところは、放熱板８の本体から打ち抜いて折り曲げた部分１２と放熱板８の本体より熱膨張率の小さな金属部分１２との熱膨張率の差により反りが生じ、より強く太陽電池パネル６に当たるようになり、放熱効果を高めることができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定らず、薄膜系太陽電池などでも非受光面に放熱板を備えた太陽電池モジュールであれば適用できる。
【００２５】
【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、放熱板の太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の異なる２種類以上の材質を貼り合わせたものからなるとともに、この放熱板の太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の低い方の材質からなることから、太陽電池モジュールの温度が上昇するほど、放熱板が太陽電池モジュールの非受光面側に強く密着することになる。これに加えて放熱板と太陽電池パネルの間に接着剤などの熱伝導の悪いものがないため放熱効率が上がる。このことにより太陽電池モジュールの温度上昇が抑えられ、発電効率の低下が抑えられる。
【００２６】
また、請求項２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の面シート側に多数の打ち抜き片を有する金属製の放熱板を設けるとともに、この放熱板の打ち抜き片が裏面シートに当接するように放熱板を太陽電池モジュールの枠部材に固定することから、太陽電池モジュールの長期間の屋外での使用でも、接着剤等の劣化により密着不良が発生することがない。また、金属板を打ち抜き放熱板を作成し、これを太陽電池モジュール枠に固定することにより、その打ち抜きのための金型を作成すれば、生産中の規格品の太陽電池モジュールはもちろん、すでに設置されている既存の太陽電池モジュールにも容易かつ確実に放熱板を取り付けることが可能になる。
【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太陽電池素子を包含した太陽電池パネル部分の構造を示す図である。
【図２】太陽電池パネルに枠と本発明に係る放熱板を取り付けた状態を示した断面図である。
【図３】本発明に係る放熱板の一例の全体図を示したものである
【図４】本発明に係る放熱板の一例と太陽電池パネルとが接する部分を拡大したものである。
【符号の説明】
１：透光性基板、２、４：充填材、３：太陽電池素子、５：裏面材、６：太陽電池パネル、７ａ、７ｂ：モジュール枠、８：放熱板、９：放熱板と太陽電池パネルと接する部分、１０：放熱板両端の折り曲げ部分、１１：放熱板両端の折り曲げ部分に設けられた貫通穴、１２：放熱板の本体から打ち抜いて折り曲げた部分、１３：放熱板本体より熱膨張率の小さな部分

Claims

透光性基板の裏面側に太陽電池素子を配置し、この太陽電池素子の非受光面側に放熱板を設けた太陽電池モジュールにおいて、前記放熱板の前記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の異なる２種類以上の材質を貼り合わせたものからなるとともに、この放熱板の前記太陽電池素子の非受光面側が熱膨張係数の低い方の材質からなることを特徴とする太陽電池モジュール。
透光性基板と裏面シートとの間に太陽電池素子を配設して充填材で接着して周縁部に枠部材を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記裏面シート側に多数の打ち抜き片を有する金属製の放熱板を設けるとともに、この放熱板の打ち抜き片が前記裏面シートに当接するように前記放熱板を前記枠部材に固定したことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記打ち抜き片の前記裏面シート側に、この打ち抜き片よりも熱膨張係数の小さな材料からなる金属板をこの打ち抜き片に固定して配設したことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。