JP2005051083A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で延焼を効果的に防止できる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】 受光面側保護材２と非受光面側保護材３の間に太陽電池１を封止し、非受光面側保護材３の裏面に設けられた端子箱４から配線材５を引き出した太陽電池モジュール１０に、配線材５に延焼防止部材１１ａ〜１１ｃを取り付ける。配線材５は、配線ガッター５０の鋼板を折り曲げ加工することで生成された空間部分に収納する。このような構造とすることで、飛火などにより端子箱４が燃焼し、端子箱４に接続される配線材５に延焼した場合でも、配線材５に設けた延焼防止部材１１ａ〜１１ｃで配線材５の延焼を食い止めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽電池モジュールに関し、特に受光面側保護材と非受光面側保護材の間に少なくとも封止材で封止された太陽電池を有し、非受光面側保護材の裏面に配線材を配置する太陽電池モジュールに関する。

地球環境保護の観点から、環境に優しいエネルギー源の導入が進んでいる。中でも太陽電池は太陽の持つ光エネルギーから直接電気エネルギーを得る発電方法であるため、非常にクリーンなエネルギーとして注目を集めている。最近では技術開発の進展や国の導入促進政策などもあり、導入量も大幅に増加している。

太陽光発電システムにおいて使用される太陽電池モジュールには種々のものが提案されているが、発電素子をＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）などの樹脂で封止し、受光面側にガラス板や耐候性フィルムを、非受光面側に防水シートや鋼板、瓦材などを配置するものが知られている。

特に、鋼板を非受光面側保護材（補強材）として太陽電池の非受光面に配置する、いわゆる鋼板張り付け型太陽電池モジュールは、発電素子の配置されていないモジュールの周辺部分を折り曲げ加工するだけで、建材一体型太陽電池モジュールが構成でき、通常の鋼板屋根材と同じように施工できることから、従来の住宅用の据置型太陽電池モジュールとは異なった分野への適用が期待されている。

しかし、このような発電機能を有する建材一体型太陽電池モジュールで屋根を葺く場合、太陽電池モジュールには、通常は、可燃性の封止樹脂や端子箱、配線被覆材などが用いられているために、屋根の使用材料や構法に関する建築基準法に定める技術基準に適合するものでなければならない。

そこで、防火に関する観点から、種々の工夫がなされた太陽電池モジュールが提案されている。特に、飛火などにより太陽電池モジュールに引火した際に、太陽電池モジュールの配線の延焼を防止し、配線から屋根に火が燃え移ることを防止した技術として以下のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、太陽電池モジュールから屋根への燃え移りの防止を目的としたものではないが、太陽電池モジュール自体の防火性を高めた技術としては、以下のようなものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−０２６３５５号公報（段落番号〔００１３〕〜〔００１５〕、図１） 特開２００２−１１１０３２号公報（段落番号〔００２９〕〜〔００３１〕、図１）

しかし、上記特許文献１に記載した技術は、太陽電池モジュールの裏面補強材である金属板を曲げ加工して空隙部を形成し、その空隙に配線を埋め込むことで、配線を金属に覆って燃焼しにくくするものであるが、構造が複雑になるという問題点があった。

また、上記特許文献２に記載した技術は、中間保護部材と裏面保護部材の間に端子箱を設置することで、火災発生時に端子箱が太陽電池モジュールから脱落することを防止して太陽電池モジュール自体に引火しないようにするものであるが、隣接する家屋の火災時に飛火により太陽電池モジュールの表面保護材であるガラスが破損し、内部の可燃性樹脂が燃え出した場合、中間保護部材に設けられた配線取り出し用の貫通部から燃えている封止材が下部に落ち、下部にある端子箱が燃える場合がある。外部配線材は裏面保護部材に設けられた耐熱性ゴムパッキンなどで防水処理された孔を通して、太陽電池モジュールの裏面である屋根の野地板部分に取り出されているため、端子箱の火が外部配線材に燃え移って延焼することで、野地板に燃え移る危険性があるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で延焼を効果的に防止できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、受光面側保護材と非受光面側保護材の間に少なくとも封止材で封止された太陽電池を有し、非受光面側保護材の裏面に配線材を配置する太陽電池モジュールにおいて、前記配線材には１つあるいは複数の耐火性材料の延焼防止部材が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。

上記構成により、太陽電池モジュールに引火して配線が延焼しても、延焼防止部材によって延焼を食い止めることができる。

本発明では、太陽電池モジュールに用いられる端子箱に接続される配線材に１つあるいは複数の耐火性材料の延焼防止部材を設ける構成としたことで、飛火などにより端子箱が燃焼し、端子箱に接続される配線材に延焼した場合、配線材に設けた延焼防止部材で配線材の延焼を食い止めることができるので、複雑な構造を伴わずに火災の拡大を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、太陽電池モジュールの一部斜視図である。
太陽電池モジュール１０は、概略として、発電素子である太陽電池１と、太陽電池１の太陽光入射側に配された受光面側保護材２と、太陽光入射側とは反対側に配された非受光面側保護材３とを有した構造になっている。非受光面側保護材３の裏面には端子箱４が設けられ、端子箱４からは、太陽電池１の起電力を外部に取り出すための配線材５が引き出されている。また、配線材５には、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃが取り付けられている（詳細については後述する）。

太陽電池モジュール１０を敷設する野地板１００の上には、ルーフィング材１０１が設けられている。その上には、太陽電池モジュール１０の配線部分と対応する位置に、鋼板を折り曲げて製作された配線ガッター５０が、配線ガッター固定用ねじ５２で固定されている。太陽電池モジュール１０の敷設時、太陽電池モジュール１０は断熱材５１を介して配線ガッター５０上に据置される。その際、配線ガッター５０の鋼板を折り曲げ加工することで生成された空間内には、太陽電池モジュール１０の配線材５が収納される。なお、配線ガッター５０の配線材５を収納する空間は、折り曲げ加工以外にも、鋼板同士を溶接あるいはねじ止めするなどの方法で生成することもできる。

次に、太陽電池モジュール１０の詳細な構造について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ方向における太陽電池モジュールの断面図である。
太陽電池モジュール１０は、透光性を有する受光面側保護材２と、金属板である非受光面側保護材３との間に、封止樹脂６を用いて厚さ約５０ミクロンのカプトンフィルム（東レ・デュポン社製、図示しない）の上に形成された太陽電池１を封止する。

なお、封止樹脂６にはブリヂストン社製ＥＶＡ（商品名ＥＶＡＳＡＦＥ（商標））を、受光面側保護材２には旭硝子社製ＥＴＦＥ（エチレン・トリフロロエチレン、商品名アフレックス（登録商標））を、また、非受光面側保護材３には厚さ０．３５ｍｍのガルバリウム鋼板（川鉄鋼板社製）を用いる。

そして、太陽電池１の非受光面側に取り付けられた電力取り出し線１４とリード線１５とがハンダ付けで接続され、リード線１５は、非受光面側保護材３に設けられた孔１８を経由して、端子箱４の内部に引き出される。端子箱４内部の接続部１７において、上記のリード線１５と配線材５の芯線５ａとがハンダ１６によって接続され、太陽電池１で発生した電力が配線材５によって外部に取り出される。なお、端子箱４内部は、配線接続後に絶縁樹脂を充填する。

上記の配線材５には、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃを次のようにして設ける。配線材５の外径より僅かに大きい外径を有する厚さ０．２ｍｍ、長さ２００ｍｍのアルミニウム製スリーブを予め配線材５に通しておく。そして、このスリーブの両端を、配線材５の芯線５ａや被覆材を傷つけない程度の強さでかしめ、配線材５に固定する。このような方法で、３本のアルミニウム製スリーブを２００ｍｍ間隔で設けた。これらが延焼防止部材１１ａ〜１１ｃに相当する。

次に、以上のように構成される太陽電池モジュール１０を用いて、配線材５に設けた延焼防止部材１１ａ〜１１ｃの延焼防止効果を確認するため、建築基準法に定められた方法に従って飛火試験を実施した。

なお、比較のために次のような比較検体を用意して同様の飛火試験を実施した。図４は、比較検体の太陽電池モジュールの一部斜視図である（図１と同じものには同じ符号を付し、説明を省略する）。図において、配線材５に延焼防止部材１１ａ〜１１ｃを設けない太陽電池モジュール３０が比較検体である。

試験の結果、比較検体（太陽電池モジュール３０）ではルーフィング材１０１に火が燃え移り、試験に合格することができなかったが、試験体（太陽電池モジュール１０）は約１２分で鎮火することができた。

試験終了後に解体調査した結果、試験体（太陽電池モジュール１０）では、端子箱４と、端子箱４から見て最初のアルミニウム製スリーブ（延焼防止部材１１ａに相当する）までの配線材５の被覆材は燃焼していたが、上記アルミニウム製スリーブの部分で延焼を食い止められていた。しかし、比較検体（太陽電池モジュール３０）では、配線材５の被覆材の多くが焼失し、素線のみになっていた。

なお、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃは、アルミニウム製スリーブの代わりに、長さと厚みが同一の鉄製スリーブを使用することができる。鉄製スリーブの融点は１５３７℃であり、耐火性能を向上させることができる。

また、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃは、アルミニウム製スリーブの代わりに、長さと厚みが同一のステンレス製スリーブを使用することができる。ステンレス製スリーブの融点は１５００℃程度であり、耐火性能を向上させることができる。

さらに、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃは、アルミニウム製スリーブの代わりに、接着剤で配線材５に固定した同じ長さのガラス管を使用することができる。ガラス管の軟化温度は５００〜１５００℃であり、耐火性能を向上させることができる。

また、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃは、アルミニウム製スリーブの代わりに、接着剤で配線材５に固定した同じ長さのアルミナ管を使用することができる。アルミナ管の融点は２０６０℃であり、耐火性能を向上させることができる。

さらに、延焼防止部材１１ａ〜１１ｃは、アルミニウム製スリーブの代わりに、テープ状の部材を使用することができる。図３は、テープ状の延焼防止部材を使用した太陽電池モジュールの断面図である。図２と同様に図１のＡ−Ａ方向における断面図を示し、図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

太陽電池モジュール２０は、配線材５に設ける延焼防止部材２１ａ〜２１ｃとして、厚さ約１００ミクロンの粘着材付きアルミニウムテープを配線材５の長さ方向に幅２００ｍｍで巻きつけ、間隔２００ｍｍで三箇所配置している。これらの融点はアルミニウム製スリーブと同様なので耐火性能は変わらないが、配線材５に巻きつけるだけで設置可能なため、作業性を向上させることができる。

また、延焼防止部材２１ａ〜２１ｃは、アルミニウムテープの代わりに、ガラス繊維テープを使用することができる。ガラス繊維テープの軟化温度は５００〜１５００℃であり、耐火性能と同時に作業性も向上させることができる。

なお、上記では太陽電池モジュールの配線について説明したが、通常の電気配線に使用することもできる。

太陽電池モジュールの一部斜視図である。 図１のＡ−Ａ方向における太陽電池モジュールの断面図である。 テープ状の延焼防止部材を使用した太陽電池モジュールの断面図である。 比較検体の太陽電池モジュールの一部斜視図である。

符号の説明

１ 太陽電池
２ 受光面側保護材
３ 非受光面側保護材
４ 端子箱
５ 配線材
６ 封止樹脂
１０ 太陽電池モジュール
１１ａ〜１１ｃ 延焼防止部材
５０ 配線ガッター

Claims (10)

1. 受光面側保護材と非受光面側保護材の間に少なくとも封止材で封止された太陽電池を有し、非受光面側保護材の裏面に配線材を配置する太陽電池モジュールにおいて、前記配線材には１つあるいは複数の耐火性材料の延焼防止部材が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記配線材は、耐火性の配線収納部に収納されてい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. 前記配線収納部は、金属製であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記配線収納部は、野地板に固定されていることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
5. 前記配線収納部は、折り曲げ加工あるいは溶接あるいはねじ止めで前記配線材を収納する空間を生成することを特徴とする請求項３および４記載の太陽電池モジュール。
6. 前記延焼防止部材は、金属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。
7. 前記延焼防止部材は、片面に粘着材を有した耐火性材料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。
8. 前記延焼防止部材は、セラミック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。
9. 配線材の延焼を防止する延焼防止部材において、前記配線材の被覆の外周に取り付けられるチューブ状の耐火性材料からなることを特徴とする延焼防止部材。
10. 可燃性の被覆を有する配線材において、１つあるいは複数の耐火性材料の延焼防止部材を、前記被覆に取り付けたことを特徴とする配線材。

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