JP2004336064A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールにおいて、後加工時および設置施工時の作業性を改善する。
【解決手段】 ２個の端子取出し箱と、該２個の端子取出し箱それぞれの電線導出部から導出された２本の電気出力用電線と、該２個の端子取出し箱それぞれに前記電線導出部とは別に設けられ電気出力用電線を固定するための固定部材とを備えており、前記２本の電気出力用電線は、これらが個々に導出される端子取出し箱の前記固定部材に、電線の軌跡が互いに点対称となる状態で固定されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に、太陽電池モジュールの後加工および設置時において、その電気出力用電線が邪魔にならないように備えられた太陽電池モジュールに関する。

従来より、太陽電池は、クリーンで非枯渇性のエネルギ供給源として汎用されている。また、それ自体の開発研究も多種多様に行なわれており、地上および屋根上等への設置にうまく適合する太陽電池モジュールの開発が盛んに行なわれている。

特に、屋根上への設置という点において、屋根材としての機能も兼用することのできる屋根材一体型の太陽電池モジュールの開発は、今後、太陽電池が普及していくためのコスト低減という点からも有用である。

このような屋根材一体型の太陽電池モジュールとしては、以下に述べるような既存の屋根施工法に適合する太陽電池モジュールの開発検討を行っている。それは、例えば図４および図５に示すようなものである。

図４は、従来の太陽電池モジュールを示す横断面図であり、図５は図４の太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。この太陽電池モジュールは、裏面側に金属製補強板１３を有し、太陽電池素子１４は表面フィルム１５と透光性樹脂１６により封止されている。このような太陽電池モジュールが、通常の瓦棒葺き工法に適合するように、その長辺側両端部１７が上側に９０度折曲げ加工されている。

金属製補強板１３には、端子取出し箱１８の基台部材２２がシリコン接着剤１９により接着固定されており、それには電気出力用電線２０がブッシング２１とともに設けられ、かつ、フタ部材２３が取付けられている。このとき端子取出し箱１８は、基台部材２２とフタ部材２３の嵌合部において、防水性を有するように作製されており、かつブッシング２１を用いることにより、電線の取出し部においても防水性が保たれている。

屋根材一体型太陽電池モジュールとしては、その設置施工時に電気配線の作業も容易に行えることが望ましい。そこで、上述した太陽電池モジュールの電線２０先端にワンタッチ式のコネクタ４０が設けられ、ケーブル長においても電気配線しやすい長さ（例えば３０ｃｍ）に設定されている。

このように、太陽電池モジュールに初めから所望の電気出力用の電線２０およびコネクタ４０を設けておくことにより、設置施工時の電気配線が非常に容易となる。

しかし、上述のような太陽電池モジュールにおいては、裏面側に電気出力用の電線が垂れ下がることになり、太陽電池モジュールの後加工時および設置施工時の運搬時等で取扱い上、邪魔になることがある。

以下、具体的に説明する。第一に、後加工時の取扱い上の問題点というのは次のような点である。

上述の太陽電池モジュールにおいては、長辺側両端部１７が上側に９０度折り曲げられていることが特徴であるが、この折曲げ加工時、すなわち後加工時に、裏面側に電線が垂れ下がっていると加工困難となる。

折曲げ加工は、被加工体である太陽電池モジュールを連続送りしながら徐々に折曲げをする、いわゆるローラ成形機と呼ばれる装置により行っている。

ローラ成形機による加工の方法は、図６の断面図に示すように、太陽電池モジュール２４を上下の搬送ローラ２６により挟持し、搬送するものである。このとき、折曲げ加工部分に接触する加工ローラ２５の形状は、太陽電池モジュールが最終的に図４に示すような形状に折り曲げられるように、形成されている。そして、この加工ローラ２５の形状を徐々に変化させたものを複数のステーションに配置することにより、太陽電池モジュールは徐々に折り曲げられる。

しかし、このとき図６からもわかるように、もし電線２０が垂れ下がった状態のままであると、ローラ成形機にからまる可能性もあり、加工を実施することができない。そこで、接着テープ２８により電線２０を金属製補強板に固定する。ここで、作製工程順序として、なぜ、端子取出し箱および電線を取り付けた後に折曲げ加工を実施するのか、またその逆になぜ、折曲げ加工を実施した後に端子取出し箱および電線を取り付ける作業を実施しないのかを以下に簡単に述べる。

上述のように、既に折り曲げられた太陽電池モジュールに対して、端子取出し箱の接着固定作業を実施しようとすると、モジュールが撓んでしまう等安定性がなく、作業がやりずらい。そこで、折曲げ高さ分以上にモジュールをかさ上げして水平に保持するための固定具を用意し、その上にモジュールを載せて作業しなければならず、煩雑である。

また、シーラント剤の乾燥のためには、モジュールを端子取出し箱側を上方に向け、かつ水平状態に保持したまま常温で２４時間放置する必要がある。そのため、上述のように、既に折り曲げられたモジュールに対しては、撓んだりすることなく水平に保持するための専用の台に載せ、シーラント剤の乾燥を行うのであるが、モジュールが既に折り曲げられているため、１つのモジュールの占める体積がその分大きくなる。シーラント剤乾燥のため、モジュールを置いておくための占有空間が、折り曲げられていないものと比べ、非常に多く必要となる。したがて、端子取出し箱の取付け作業は、折曲げ加工前に行うのが適している。

次に、太陽電池モジュールの設置施工時の運搬時等においても、モジュールより電線が垂れ下がっていると、ケーブルを不用意に引っかけたりすることがあり、非常に危険である。したがって、電線をテープにより固定し、垂れ下がったりすることのないようにしている。
特開平７−２０２２４２号公報 実公昭３９−３８４８６号公報

しかしながら、上述のように、電線をテープにより固定する場合には、テープは設置直前の最後に剥して廃棄しなければならず、無駄である。
また、設置作業者は、数多くの太陽電池モジュールを運搬および設置するので、剥したテープの処置に困ることになる。
さらに、作業者は安全のため、手袋を着用しており、このため、テープを剥す作業が困難である。そして、剥したテープには粘着力が残っており、手袋にくっついたりして、設置作業を円滑に進めるための大きな障害となっている。

このように、テープを用いて電線を固定する場合には多くの問題があるので、市販のクランプを用いる方法も考えられている。例えば図１１に示すように、クランプ４４を両面テープにより金属製補強板に取付け、電線２０を垂れ下がらないように固定する。この方法であれば、テープを用いた場合の問題を回避することができる。

しかし、クランプ４４は最後には不要となる。これを考えれば、両面テープ、クランプ、およびその接着作業工程などは、コスト的に非常に無駄が多い。そのため、現状では上述のように、テープにより電線を固定する方法を採用している。

以上の問題とは別に、電線をモジュールに固定しておいたときの巻きクセが原因でコネクタを取り付けづらいという問題もある。寒冷地で冬季に設置作業を行う場合など、作業環境が非常に低温となる。低温時には電線の被覆材の柔軟性が失われ、巻きクセに抗してコネクタを取り付ける場合には非常に困難な作業となる。そのため、電線をモジュールに固定しておく形状、つまり、巻きクセ形状を考慮された適切な形状とすることなく固定してしまうと、非常に困難な作業が求められてしまう。

図１０を用いて簡単に説明する。図１０は、太陽電池モジュールを設置した状態を裏面側から見た図である。同図に示すように、太陽電池モジュール２４ａは棟側に、太陽電池モジュール２４ｂは軒側に設置されるものであり、雨仕舞のための重なり部４３を設けて設置されている。このとき、電線およびコネクタがテープ２８でモジュール裏面に固定されている場合、電線を変形させる過程の一部を示す破線のように、常に巻きクセに抗しながら変形させてプラスとマイナスのコネクタ４０ａ、４０ｂを取り付けなければならず、非常に力の必要な困難な作業となる。

巻きクセのついた柔軟性を失った電線を扱うこと自体に、多少の困難はある。しかし、それに加えてさらに困難であるのは、次の理由による。

プラス、マイナス極それぞれの電線およびコネクタの巻きクセ形状は、ａａ′線に対して線対称の形状である。両方の電線およびコネクタを変形させている時にも線対称のままであるから、お互いがかみ合おうとする向きになるまでには、コネクタは固定されていた状態から２７０°以上回転しなければいけないことになる。電線が柔軟性を失っているとき、２７０°以上回転させた後に、両コネクタを取り付ける寸前では非常に力のいる作業となる。

本発明の目的は、この従来技術の問題点に鑑み、太陽電池モジュールにおいて、後加工時および設置施工時の作業性を改善することにある。

この目的を達成するため、本発明では、２個の端子取出し箱と、該２個の端子取出し箱それぞれの電線導出部から導出された２本の電気出力用電線と、該２個の端子取出し箱それぞれに前記電線導出部とは別に設けられ電気出力用電線を固定するための固定部材とを備えており、前記２本の電気出力用電線は、これらが個々に導出される端子取出し箱の前記固定部材に、電線の軌跡が互いに点対称となる状態で固定されていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態において、固定部材は、電気出力用電線を直接的に固定するものであることを特徴とする。
また、電気出力用電線の先端にコネクタを有し、固定部材は、コネクタを固定するものであることを特徴とする。

また、固定部材は、電気出力用電線とコネクタを唯一の姿勢および形状でのみ固定するものであることを特徴とする。
さらに、コネクタは電極と方向性を有した突起部とを備え、固定部材は突起部に合致する溝部を有することを特徴とする。

本発明によれば、端子取出し箱は、電気出力用電線を固定する固定部材を有するようにしたため、テープを使用することなく、太陽電池モジュール裏面側より電線が垂れ下がることを防止できる。したがって、太陽電池モジュールの後加工時および設置施工時の運搬時等に、取扱い上電線が邪魔になるという問題がなくなる。

さらに、コネクタが唯一の形態でのみ取り付けられることにより、誰が作業しても、電線を所望の形状にして固定することができ、低温時等で電線が柔軟性を失った状態においても、コネクタ取付の作業が容易になる。

この唯一の形態は、プラス、マイナス極にそれぞれ接続した電線およびコネクタが、点対称である場合にはかなり有利である。後述の実施例で述べるが、点対称であることにより、お互いの電線が中心点に向き合うように変形されてくるので、従来に比べ、作業がかなり軽減される。

したがって、電線およびコネクタをモジュールに固定する際には、このように考慮された形状にして固定する必要がある。

次に、各構成要素の実施形態について以下に説明する。
（太陽電池モジュール）
本発明が適用しうる太陽電池モジュールの形態に特に限定はないが、モジュール裏面側に金属製補強板を有し、折曲げ加工を施すことにより、既存の屋根設置施工法に適合するように形成された屋根材一体型太陽電池モジュールに対して非常に良く適合するものである。

しかし、その他のモジュール、例えば周縁部にアルミフレーム材を有する地上設置タイプのモジュールにおいても、電線が垂れ下がらない構造にすることにより、モジュールの取扱いが容易になる。

（太陽電池素子）
本発明の太陽電池モジュールの太陽電池素子の種類に特に限定はないが、好ましくは、可曲性を有する太陽電池であり、特に好ましくは、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン太陽電池である。

可曲性を有する太陽電池素子を用いることにより、ローラ成形機により、折曲げ加工を施す際に、太陽電池モジュールに力が加わり、モジュールが撓むようなことがあっても、太陽電池素子が破壊するようなことがない。

（透光性樹脂フィルム）
本発明の太陽電池モジュールの受光面表面に透光性樹脂フィルムを用いる場合には、耐候性を有したものが好ましく、例えば、フッ素樹脂フィルムなどが適している。

さらに、折曲げ加工によりフィルムが延ばされる時に、フィルムに破断および亀裂が発生しないように、フィルムの伸び率が２５０％以上あるものが好ましい。２５０％未満では、太陽電池を折り曲げる際に亀裂が入るおそれがある。

（透光性樹脂）
本発明の太陽電池モジュールの透光性樹脂としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチロール、シリコーン樹脂等があげられるがこれに限られるものではない。

（金属製補強板）
金属製補強板としては、耐候性および折曲げ加工性に優れ、かつ、通常の金属製屋根材としても長期信頼性において実績のあるものが好ましい。例えば、亜鉛メッキ鋼板、それらの上にさらにフッ素樹脂や塩化ビニルなどの耐候性物質を有した鋼板、ステンレス鋼板等があげられる。

（端子取出し箱）
本発明の太陽電池モジュールの端子取出し箱は、電気出力用電線もしくはコネクタを係止することのできる部材が設けられている以外は、端子取出し部の絶縁、防水および機械構造上において保護の機能を果たすことができるものであればよく、その他の点において限定されるものではない。

材質的には、例えばポリカーボネートを用いると、機械強度的にも、耐熱性においても所望のものが得られ、非常に好適であるが、これに限るものではない。 端子取出し箱のモジュールへの取付方法も特に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂など種々の接着剤を用いる方法、あるいは機械的に取り付ける方法もあるが、上述のように、シリコン接着剤を用いると、その接着力および耐熱性が優れているため、非常に好適である。

（電気出力用電線）
本発明の太陽電池モジュールの電気出力電線は、太陽電池モジュールの電気出力に適合する法規格適正品であればよく、特に限定されるものではない。
例えば、ＣＶケーブル、キャブタイヤケーブルなどがあげられる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１、図２および図３はそれぞれ本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールの受光面側から見た斜視図、裏面側から見た斜視図および部分断面図である。
この太陽電池モジュールは、従来の屋根施工法である瓦棒葺きに適合する屋根材一体型の太陽電池モジュールである。

太陽電池モジュール１は、図３に示すように、裏面側に金属製補強板３、受光面側表面にフッ素樹脂フィルム４を有し、ステンレス製基板上にアモルファスシリコンを製膜して作製した太陽電池素子２を透光性樹脂５により樹脂封止して作製したものである。

この太陽電池モジュールに対して、端子取出し箱６は、金属製補強板３に端子取出しのための穴を設けた端子取出し部に、基台部材７がシリコン接着剤８により接着固定される。その基台部材７からは、ブッシング９を介在させて電気出力用電線１０が出されている。フタ部材１１は、基台部材７に係止される。基台部材７とフタ部材１１との嵌合部は、防水性を保つような構造に作製されており、かつブッシング９により、電線導出部においても防水されている。

このフタ部材１１には、電線１０を係止することのできる係止部材１２がフタ部材１１の成形時に一体的に設けられている。図２および図３に示すように、この係止部材１２を用いて電線１０を係止させることにより、電線は垂れ下がることなくモジュールに固定される。

このように、係止部材１２をフタ部材１１の成形時に一体的に設けたことにより、係止部材１２を別部材により作製し、固定するという作業を省くことができる。これは作業の簡素化、コストの削減に関して非常に好適である。

基台部材７をシリコン接着剤８で固定してから２４時間放置することによりシリコン接着剤８を硬化させた後、上述のローラ成形機により、図１および図２に示すような形状に折曲げ加工を施し、太陽電池モジュールが完成する。このとき、上述のように、電線が垂れ下がることなくモジュールに固定されているので、全く問題なくローラ成形機による加工が実施できる。
また、設置施工時の運搬時にも、電線を引っかける心配がなく、スムーズに作業ができる。

［実施例２］
本実施例の太陽電池モジュールは、１つの端子取出し箱に電線の係止部材を２つ設けたことを特徴とする。なお、ここに特記しない点に関しては、実施例１と同様である。
図７は、この太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図であり、図８はその部分断面図である。

本実施例では、太陽電池素子として、ステンレス基板を有したアモルファスシリコン太陽電池２９を、表面フィルムとして、厚さ５０μｍの無延伸タイプのフッ素樹脂フィルム３０（デュポン社製『テフゼル』）を、透光性樹脂として、ＥＶＡ３１（太陽電池素子の表裏にそれぞれ厚さ９００μｍで設ける）を、金属製補強板として、厚さ０．４ｍｍのガルバナイズド鋼板３２を使用して太陽電池モジュールを作製した。

次に、図７に示すように、太陽電池モジュールの裏面側両端部のプラス、マイナス極それぞれに端子取出し箱３３を設けた。この端子取出し箱３３は、基台部材３４とフタ部材３５により構成され、両部材ともにポリカーボネートを材料として、金型を用いた樹脂成形により作製した。このとき、フタ部材３５の成形時には、図８に示すように電線係止部材３６を一体成形した。なお、基台部材３４と金属製補強板３２の接着は、シリコン接着剤３８（ダウコーニング社製、７３９）により行い、２４時間放置して硬化させた。

電気出力用電線としてＣＶケーブル３７を用い、設置施工上電線長さを５０ｃｍにし、その先端にコネクタを設けた。電線長が５０ｃｍであるため、係止部が一箇所であると少し垂れ下がり気味になるが、本実施例のように、２箇所で係止することにより、垂れ下がるということはない。

これにより、ローラ成形機により折曲げ加工を実施するときにも、設置施工時の運搬時にも全く問題なく、順調に加工および設置作業を進めることができる。

［実施例３］
本実施例の太陽電池モジュールは、端子取出し箱にコネクタを係止することのできる係止部材を設けたことを特徴とする。なお、ここに特記しない点に関しては、実施例２と同様である。

本実施例では、上述の巻きクセを考慮した適切な電線の固定形状を実現させるためのものである。図９は図１０と同様に、太陽電池モジュールを裏面側から見た図である。

本実施例においては、従来技術と異なり、接続すべきプラス、マイナス極の電線２０が点対称形状に固定されている。破線で示したものは、電線２０を変形させている過程の一部を示している。上述と比較してわかるように、本実施例においては、お互いのコネクタ４０ａ、４０ｂが中心点３９に向かうようになるので、コネクタ４０ａ、４０ｂも１８０°程度回転すれば良いことになり、力をあまり入れなくとも接続することができ、作業の負荷が非常に軽減される。

このために、プラス、マイナス極のコネクタ４０ａ、４０ｂを端子取出し箱３３に対して取り付けたとき、図９に示すように、電線２０およびコネクタ４０ａ、４０ｂが唯一の姿勢および形状を呈して固定されるように、取付部材を作製している。すなわち、コネクタ４０ａ、４０ｂには方向性を有した突起を設け、その突起形状に合致する溝部を有する取付け部材を端子取出し箱３３に設けてある。これにより、どのような作業者が電線２０およびコネクタ４０ａ、４０ｂの固定を実施したとしても、電線２０およびコネクタ４０ａ、４０ｂは図９に示すように、所望の形状となって太陽電池モジュールの裏面に固定される。

本発明の第１の実施例に係る太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。 図１の太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。 図１の太陽電池モジュールの部分断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す横断面図である。 図４の太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。 ローラ成形機を示す断面図である。 本発明の第２の実施例に係る太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。 図７の太陽電池モジュールの部分断面図である。 本発明の第３の実施例に係る太陽電池モジュールのコネクタ部分を裏面側から見た図である。 従来の太陽電池モジュールのコネクタ部分を裏面側から見た平面図である。 市販のクランプにより電線を固定している様子を示す平面図である。

符号の説明

１，２４，２４ａ，２４ｂ：太陽電池モジュール
２，１４，２９：太陽電池素子
３，１３，３２：金属製補強板
４，１５，３０：表面フィルム
５，１６，３１：透光性樹脂
６，１８，３３：端子取出し箱
１９：シリコン接着剤
７，３４：基台部材
８，３８：シリコン接着剤
９，２１：ブッシング
２２：基台部材
１０，２０，３７：電気出力用電線
１１，２３，３５：フタ部材
１２，３６：係止部材
１７：長辺側両端部
２５：加工ローラ
２６：搬送ローラ
２８：テープ
３９：中心点
４０，４０ａ，４０ｂ：コネクタ
４３：重なり部
４４：クランプ

Claims (5)

1. ２個の端子取出し箱と、該２個の端子取出し箱それぞれの電線導出部から導出された２本の電気出力用電線と、該２個の端子取出し箱それぞれに前記電線導出部とは別に設けられ電気出力用電線を固定するための固定部材とを備えており、
   前記２本の電気出力用電線は、これらが個々に導出される端子取出し箱の前記固定部材に、電線の軌跡が互いに点対称となる状態で固定されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記固定部材は、前記電気出力用電線を直接的に固定するものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記電気出力用電線の先端にコネクタを有し、前記固定部材は、前記コネクタを固定するものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
4. 前記固定部材は、前記電気出力用電線と前記コネクタを唯一の姿勢および形状でのみ固定するものであることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール。
5. 前記コネクタは電極と方向性を有した突起部とを備え、前記固定部材は前記突起部に合致する溝部を有することを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール。

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