JP2004260045A

JP2004260045A - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP2004260045A
Application number: JP2003050464A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tafu; 一郎袋布; Yasuhiko Hamakawa; 康彦濱川
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】主にガラス等の板状基材を用いた太陽電池モジュールにおいて、衝撃が加えられてもモジュール構成物が飛散することのない太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池外表面に飛散防止層を塗装により形成すれば、非常に簡便に層を形成することができるだけでなく、モジュールの大きさや形状も限定されないことから、広くモジュールに適用できる。また、飛散防止層として、透明樹脂板を用いることにより、確実にガラス等の飛散を防止することができ、また耐衝撃性も格段に高めることができる。また、樹脂層がガラスと貼り合わされていることで強度を非常に高くすることができ、したがって強化ガラスを用いなくても良いため材料コストも低減できる。また、ガラス基材を薄くすることができるため、モジュール全体を軽量にすることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光を受けて発電を行う太陽電池モジュールで、衝撃が加わった際にもモジュール構成物が周囲に飛散しない安全性の高い太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールは、太陽光を受けて発電する太陽電池セルを、ＥＶＡやシリコーン等の封止材を用いて板状基材に挟持させる構造になっている。一般のモジュールでは、セル１個体では起電力が不足するため、単独のセルから構成されることは少なく、複数の太陽電池セルが直列接続となるようにインターコネクタと言われる導電材料で接続され、板状基材に封止されている。板状の基材には、ガラスや樹脂板、樹脂フィルム、金属等が用いられているが、一般にガラス基材を用いたものが多い。
【０００３】
ガラス基材を用いたモジュールが主流である理由として、金属を基材に用いたモジュールは、重量が大きくなり、モジュールを支える架台なども頑強なものとする必要があるためコストがかかり、施工性も悪いことが挙げられる。また、板状基材に樹脂材料を用いた太陽電池モジュールは、ガラスや金属に比べて軽量であるが、以前より、基材に樹脂を使用するとインターコネクタとの熱膨張率の差が大きいため、昼夜の気温差等による収縮膨張の繰り返しでインターコネクタが疲労して破断し、発電が正常に行われない問題が発生することが知られており、その対策がなされているものの、破断を完全に防ぐことはできていないのが現状であった。（例えば特許文献１および２）
【０００４】
ガラスを基材に用いた太陽電池モジュールは、金属に比べ軽量であり、また、樹脂のように線膨張率も大きくないため、上記のようなインターコネクタの破断は発生しない。また、光の透過率や耐候性も高いためモジュールの基材としては適当である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５２０８９公報
【特許文献２】
特開２００１−２４４４９１公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラスの場合は割れ易く、何らかの衝撃が加わった際に、割れてモジュールの機能を果たさなくなるばかりでなく、飛散して周囲の危険となる可能性もある。例えば、道路側縁に設置される透明遮音壁や柵の一部に適用した場合は、万一の事故のときに、自動車などがモジュールにぶつかって飛散し、二次災害を引き起こす可能性がある。また、ビルや家などの建築物の屋上や壁、柵等に取り付けた場合では、何らかの衝撃で万一モジュールが破損した場合に、建築物から破片が落下して、下に居る人々に被害が及ぶ可能性もある。
【０００７】
そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、主にガラス等の板状基材を用いた太陽電池モジュールにおいて、衝撃が加えられてもモジュール構成物が飛散することのない太陽電池モジュールを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、太陽電池セルを挟持する板状機材の表面に、飛散防止層を設けることにより、太陽電池モジュールに衝撃が加わり破損した場合でも、モジュール構成物が飛散しないことを知得し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち、太陽電池セルが板状基材に狭持された太陽電池モジュールであって、前記板状基材表面には飛散防止層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
主にガラスからなる板状基材により、太陽電池セルを挟持した太陽電池モジュールの表面に飛散防止層を形成させればよいが、場合によって、片面は金属板や樹脂板などの飛散の恐れがない基材を用いる場合は、飛散のおそれのある面のみに飛散防止層を形成させればよい。また、飛散防止層を形成させる基材は、ガラスだけに限らず、例えばアクリル樹脂板などの、割れるおそれのある樹脂板にも適用できる。
【００１１】
また、飛散防止層は、飛散防止塗料を塗装することにより形成された塗膜であることを特徴とするものである。
【００１２】
飛散防止層を塗装により形成すれば、非常に簡便に層を形成することができるだけでなく、モジュールの大きさや形状も限定されないため、広くモジュールに適用できる。塗装方法は、状況に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップコーティング、エアースプレーコーティング、エアレススプレーコーティング、ロールコーティング、パーコーティグ、フローコーティング、はけ塗り等の方法を用いることができる。飛散防止膜の塗装の工程は、特に限定されることはなく、太陽電池セルをラミネートなどにより挟持させたあとでも良いし、事前に板状基材に飛散防止膜を形成しておき、その飛散防止膜の形成された基材を用いてラミネート等で太陽電池セルを挟持して、太陽電池モジュールを作成しても良い。飛散防止塗膜は、太陽電池モジュールに衝撃が加えられて、板状基材が割れたときに、破片となってバラバラに飛び散らないように膜が形成されているものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン系の塗料により形成された塗膜が挙げられる。
【００１３】
また、飛散防止層は、樹脂板材が貼り付けらることにより形成された樹脂層であることを特徴とするものである。
【００１４】
飛散防止層を、透明樹脂板を貼り合わすことによって形成すれば、ガラス等の飛散を良好に防止することができ、また耐衝撃性も格段に高めることができる。また、樹脂層が厚い分、ガラス基材を薄くすることができるため、モジュール全体を軽量にすることができる。また、従来、太陽電池モジュールに用いるガラスは、割れないように強化ガラスを用いていたが、樹脂板を貼り合わすことで、ガラスの飛散も抑制でき、強度も向上するため、特別なガラスでなくともよく、材料費も軽減できる。ガラス基材の厚みは特に限定されるものではないが、１ｍｍ〜３ｍｍ程度でよい。ガラスと樹脂板が貼り合わせてあることで、モジュールの剛性も高く腰があるため扱いやすく、熱や気温差による樹脂の膨張収縮も抑えられる。また、貼り合せる樹脂板の厚みは、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度でよく、ガラスと貼り合せる手段は接着性合成樹脂を用いるとよい。
【００１５】
また、飛散防止として貼り付ける樹脂板は、それ自体に衝撃時に飛散性が無ければ特に限定されるものではなく、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂等で透光性のものが好ましい。また、接着性の合成樹脂は、接着性に加え透光性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等が好ましく、前記樹脂を熱により溶融させて貼り付ける。この貼り付け作業は、太陽電池セルを上記と同様の接着性合成樹脂の封止材を用いてガラス板材に封止する工程と同時に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。図１は一般的な太陽電池モジュール１の概略図である。透明な板材２の間に、複数の直列または直並列に接続された太陽電池セル３が狭持されている。
【００１７】
また、図２にはガラス表面に飛散防止層が形成された太陽電池モジュールの断面図を示す。受光して発電を行う複数の太陽電池セル３がインターコネクタ４により結ばれており、封止材５を用いて、ガラス板材２１間に挟持されている。ガラスの外面には、飛散防止層６１が設けられている。
【００１８】
飛散防止層は、飛散防止塗料を塗布することにより形成された飛散防止塗膜である。飛散防止塗料は、シリコーン系のものが好適に用いられ、太陽電池モジュールに衝撃が加えられて、板状基材が割れたときに、破片となってバラバラに飛び散らないように膜が形成されており、塗膜厚は、０．５ｍｍから５ｍｍ程度が好ましい。また、塗装方法は特に限定されるものではなく、ディップコーティング、エアースプレーコーティング、エアレススプレーコーティング、ロールコーティング、パーコーティグ、フローコーティング、はけ塗り等の方法を用いることができる。
【００１９】
．また図３には、飛散防止層として透明樹脂板を用いた太陽電池モジュールの断面図を示す。複数の太陽電池セル３がインターコネクタ４により結ばれており、封止材５を用いて、ガラス板材間２１に挟持されており、さらにガラスの外面に接着性合成樹脂６２を用いて透明樹脂板６３が設けられている。飛散防止層として透明樹脂板を用いた太陽電池モジュールの具体例を製造過程を示しながら実施例１に示す。
【００２０】
ここで、本発明の実施の形態について、実施例及び比較例を挙げて以下に説明する。飛散防止層として透明樹脂板を用いた太陽電池モジュールの具体例を製造過程を示しながら実施例１に示す。
【００２１】
（実施例１）
厚さ０．４ｍｍの太陽電池セルを、封止材としてＥＶＡを用いて、３ｍｍ厚のガラス板材２枚の間に狭持させた。このとき、封止材のＥＶＡは、セル両側それぞれ０．４ｍｍ程度となるように形成されている。前記ガラス板材の両外面に、塗膜厚が約１．５ｍｍとなるようにシリコーン系の飛散防止塗料をはけ塗りで塗布することによって均一な飛散防止層を形成し、塗膜による飛散防止層を有する太陽電池モジュールを作成した。
【００２２】
（実施例２）
厚さ０．４ｍｍの太陽電池セルを、封止材としてＥＶＡを用いて、２ｍｍ厚のガラス板材２枚の間に狭持させた。このとき、封止材のＥＶＡは、セル両側それぞれ０．４ｍｍ程度となるように形成されている。さらに前記ガラス板材の両外面に、ＥＶＡを用いて１ｍｍ厚のポリカーボネート板を貼り合せた。このようにして、透明樹脂板を飛散防止層として有する太陽絵電池モジュールを作成した。
【００２３】
（比較例）
比較例として、実施例１と同様に、厚さ０．４ｍｍの太陽電池セルを、封止材としてＥＶＡを用いて、３ｍｍ厚のガラス板材２枚の間に狭持させた太陽電池モジュールを作成した。ただし、表面には飛散防止層を形成していない。
【００２４】
上記の飛散防止層が形成された太陽電池モジュールについて、実際の飛散防止効果の試験を落錘試験により行った。試験方法を示す。
【００２５】
（試験方法）
アルミフレームを取り付けた太陽電池モジュール１ｍ×１．５ｍを、端辺のみ固定し中空に浮かせた状態で水平に載置した。そのモジュール中央の上方１ｍの高さから、重さ３００ｋｇの鉄球をモジュールめがけて落下させて、モジュール構成物の飛散状況を確認した。その結果を表１に示す。試験は、塗膜による飛散防止層が形成された太陽電池モジュールと、透明樹脂板を飛散防止層として用いた太陽電池とについて試験を行い、比較例として、飛散防止層を設けていないガラスモジュールについて試験を行った。
【００２６】
（表１）

【００２７】
【発明の効果】
上述の如く、太陽電池外表面に飛散防止層を塗装により形成すれば、非常に簡便に層を形成することができるだけでなく、モジュールの大きさや形状も限定されないことから、広くモジュールに適用できる。また、飛散防止層として、透明樹脂板を用いることにより、確実にガラス等の飛散を防止することができ、また耐衝撃性も格段に高めることができる。また、樹脂層がガラスと貼り合わされていることで強度を非常に高くすることができ、したがって強化ガラスを用いなくても良いため材料コストも低減できる。また、ガラス基材を薄くすることができるため、モジュール全体を軽量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態の断面図である。
【符号の説明】
１太陽電池モジュール
２透明な板材
２１ガラス板材
３太陽電池セル
４インターコネクタ
５封止材
６１飛散防止層
６２接着性合成樹脂
６３透明樹脂版

Claims

太陽電池セルが板状基材に狭持された太陽電池モジュールであって、前記板状基材表面には飛散防止層が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
飛散防止層は、飛散防止塗料を塗装することにより形成された塗膜である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。
飛散防止層は、樹脂板材が貼り付けられることにより形成された樹脂層である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。