JP2005072283A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールを一般住宅などの屋根部分の取り付ける場合や太陽電池モジュール受光面の清掃などのメンテナンス作業や点検作業等において、太陽電池モジュールの受光面（表面）が上述のように透光性基板や平滑なモジュール枠であり、滑りやすく危険であった。
【解決手段】 太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周部に配設したモジュール枠とから成り、さらにこのモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしている。
【選択図】 図２

Description

本発明は太陽電池モジュールに関するものであり、とくに施工時やメンテナンス時などにその作業の安全性を高めた太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池素子は、たとえば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。そのために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。

さらに太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいことから、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。そこで、複数の太陽電池素子を接続して、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。

図５は従来の太陽電池モジュールにおいて、その受光面側の外観の一例を示す平面図である。

同図において、１は透光性基板、２は太陽電池素子、３は接続用配線、４はモジュール枠を示す。

また、太陽電池モジュールは正方形もしくは矩形状または台形状にして、さらに透光性基板１と裏面シートとの間に充填材で挟持された複数の接続された太陽電池素子２をラミネーターと呼ばれる装置で一体化し、これによって太陽電池パネルと成し、そして、、この太陽電池パネルの外周部にモジュール枠４を取り付け、そのコーナー部分をビス止めしモジュール枠４を固定している。

図６は従来のモジュール枠の一例を示す一部断面の斜視図である。

同図において、５はモジュール枠の側面部、６は太陽電池パネルを嵌めこむ部分、７はモジュール枠の支柱部、８はモジュール枠の底部、９はネジ穴、１０はモジュール枠の受光面部を示す。

このようなモジュール枠は、アルミニウム金属材などで作製し、太陽電池モジュールとして必要な機械的強度や耐候性能を確保している。

また、太陽電池モジュールを野外に設置する場合の架台と太陽電池パネルとの間を接続し、双方を固定するためにも用いる。

なお、太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの外周の各辺部をモジュール枠４の太陽電池パネルを嵌めこむ部分６に嵌めこんだ構造である。

しかしながら、このような太陽電池モジュールを一般住宅などの屋根部分に取り付ける場合や、太陽電池モジュールの受光面の清掃などのメンテナンス作業や点検作業等においては、太陽電池モジュールの受光面（表面）が、上述のように透光性基板や平滑なモジュール枠であり、これによって滑りやすくなり、作業上危険であった。

この危険性を避けるべく、太陽電池モジュールの取り付け、メンテナンス作業や点検作業等において、建物の周囲に足場を組んで、この足場と屋根との間に踏み板を架け渡し、この踏み板上で作業を行っていた（特許文献１の従来技術参照）。

しかしながら、この技術によれば、建物の周囲に足場を組むのに多くの手間がかかり、製作コストが大幅に上がるという課題があった。

この課題を解消すべく、太陽電池モジュールを取り付ける屋根部分に作業者が作業時にて、通行するための通路を設ける技術が提案されている（特許文献２）。
特開平１０−２６６４９８号公報の従来技術 特開２０００−２５７２２９号公報

しかしながら、特許文献２によって提案されたごとく、作業者が上記屋根部分に通行するための通路を設ける方法では、その通路にした部分には太陽電池モジュールを設置することができず、太陽電池モジュールを設置するための屋根部分の面積が限られ、その結果、設置する太陽電池モジュールの枚数が少なくなり、発電効率が低下するという課題があった。

したがって本発明の目的は取り付けやメンテナンス作業や点検作業等などを安全にできるようにした太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は発電効率を低下させないで、取り付けやメンテナンス作業や点検作業等などを行うようにした太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周部に配設したモジュール枠とから成り、さらにこのモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしたことを特徴とする。

本発明の他の太陽電池モジュールは、前記滑り止め用非平面構造を前記モジュール枠と一体化して作製して成ることを特徴とする。

本発明のさらに他の太陽電池モジュールは、前記滑り止め用非平面構造を設けた部材を前記モジュール枠の受光面側に配設して、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしたことを特徴とする。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記滑り止め用非平面構造がモジュール枠の長手方向にそう線条溝であることを特徴とする。

さらにまた、本発明の太陽電池モジュールは、前記滑り止め用非平面構造がモジュール枠の短辺方向にそう線条溝であることを特徴とする。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記滑り止め用非平面構造が複数の突起状体を配置して成ることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールによれば、太陽電池パネルの外周部に配設したモジュール枠について、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしたことで、太陽電池モジュールを住宅等の屋根に設置するときやメンテナンスや修理などで作業者がモジュール枠の上に乗り作業した場合に、そのモジュール枠上の凹凸により、作業者が滑りにくくなり、作業をより安全に行うことができるようになった。

とくに雨などで太陽電池モジュール表面が濡れている場合などにおいて、従来のモジュール枠の受光面側表面は平滑であることで非常に滑りやすかったが、これに対し本発明によれば、モジュール枠の受光面側表面上に凹凸を設けることにより、雨などで濡れても滑りにくくなった。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、モジュール枠の受光面側の面の凹凸（滑り止め用非平面構造）をアルミニウムなどの押し出し成形などにより、モジュール枠と一体に作製することにより、より安価に凹凸（滑り止め用非平面構造）の形成ができた。

さらにまた、本発明の太陽電池モジュールによれば、滑り止め用非平面構造を設けた部材をモジュール枠の受光面側に配設して、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしたことで、すでに住宅などの屋根部分に設置されている太陽電池モジュールにも滑り止め防止の機能を持たせることができる。

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。

本実施例においては、滑り止め用非平面構造をモジュール枠と一体化して作製して成る構成である。

図１は本発明に係る太陽電池モジュールのパネル部の構造を示す概略断面図である。

同図において、１１は透光性部材、１２は受光面側充填材、１３は太陽電池素子、１４は裏面側充填材、１５は背面部材、１６は接続タブ、１７は出力配線である。

透光性基板１１は、ガラス材やポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。このガラス材としては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが多く使用される。一方、ポリカーボネート樹脂については、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用される。

受光面側充填材１２および裏面側充填材１４としては、透光性、耐熱性、電気絶縁性を有する素材が好適に用いられ、たとえば酢酸ビニル含有量が２０〜３０％であるエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とする合成樹脂材により構成する。そして、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。これらは減圧下でのラミネート工程において、熱架橋融着して他の部材と一体化する。

太陽電池素子１３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なる。太陽電池素子１３の内部にはＰＮ接合が形成され、その受光面と裏面には電極が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設けて構成される。大きさは、たとえば多結晶シリコン太陽電池において、およそ１５０ｍｍ角程度である。

接続タブ１６は、たとえば直列接続する場合には隣接する太陽電池素子１３同士の受光面側の電極と裏面側の電極とを交互に電気的に接続する。通常、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子１３の電極にハンダ付けして用いる。

出力配線１７は、太陽電池素子１３により発生した電気出力を太陽電池モジュールの外部に導出するもので、通常、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを、所定の長さに切断し、接続タブ１６などにハンダ付けにより接続されている。

背面材１５は水分を透過し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シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。

上記構成のパネル部は、上述のような透光性部材１１、受光面側充填材１２、接続タブ１６や出力配線１７が接続された太陽電池素子１３、裏面側充填材１４、背面部材１５の積層体を接着一体化することによって作製する。

すなわち、各部材の積層体をラミネータと呼ばれる減圧状態で加熱しながら加圧する装置にセットした後、太陽電池モジュールの内部の空気を除去するために５０〜１５０Ｐａ程度に減圧し、１００〜２００℃の温度で１５分〜１時間加熱しながら加圧する。これによって、受光面側充填材１２、裏面側充填材１４が軟化し架橋融着するため、各部材を接着し一体化し、太陽電池モジュールのパネル部を作製することができる。

次に太陽電池パネルの各辺部に対してモジュール枠を設ける。

図２は本発明に係るモジュール枠の端部の一例を示したものである。

同図において、２０はモジュール枠の受光面部（上面部）、２１はモジュール枠の側面部、２２は太陽電池パネルを嵌めこむ部分、２３はモジュール枠の支柱部、２４はモジュール枠の底部、２５はネジ穴を示す。

そして、本例によれば、滑り止め用非平面構造がモジュール枠の長手方向にそう線条溝である。すなわち、モジュール枠の受光面部２０にはＶ溝状の凹凸が長手方向に沿って線状に設けられ、このＶ溝状の凹凸は、その横断面が一辺５〜１５ｍｍ程度のほぼ正三角形状な構造で作製する。

モジュール枠の支柱部２３は、このモジュール枠に必要な強度の強度を確保するために設けられる。このモジュール枠の底部２４には太陽電池モジュールを架台などに固定するための直径１０ｍｍ程度の貫通穴（不図示）が設けられている。

ネジ穴２５はモジュール枠同士をそのコーナー部で固定するために必要なもので、通常２〜３個程度設けられ、その直径は３〜６ｍｍ程度である。

また、このようなモジュール枠は、それに必要な強度や耐久性などを考慮して、アルミニウムやＳＵＳなどの金属材、合成樹脂材、木などで作製される。

とくにこのようなＶ溝状の凹凸は長手方向に沿って設けられているため、凹凸部とモジュール枠を一体化することができるアルミニウムの押し出し成形で造ることが安価に作製でき最適である。

アルミニウムで作製した場合、そのモジュール枠の側面部２１やモジュール枠の受光面部２０には耐候性の向上のためにアルマイト処理がなされ、さらにクリヤ塗装などが施される。

そして、このモジュール枠を、太陽電池パネルの外周各辺に嵌め込み、各コーナー部をビスなどにより固定する。

太陽電池モジュールに、このような構成のモジュール枠を設けることによって、機械的強度や耐候性能を付与し、さらに、太陽電池モジュールを設置する場合などに取り扱いやすくすることができる。

加えて、上述のような構成の凹凸形状をモジュール枠の受光面部２０に設けることにより、太陽電池モジュールを住宅等の屋根に設置するときや、メンテナンス、修理などでモジュール枠の上に乗り作業した場合に、そのモジュール枠上の凹凸構造により、作業者が滑りにくくなり、作業をより安全に行うことができる。

ちなみに、住宅等の建物の屋根に設置する電力用の太陽電池モジュールの枠部分には、その下に通常、太陽電池モジュール設置用の架台が設けられており、これにより、枠部分に大人１人程度の荷重がかかっても破壊や変形が起こることはない。

次に本発明の他の実施例を述べる。

実施例１の太陽電池モジュールにおいては、滑り止め用非平面構造をモジュール枠と一体化して作製して成るが、これに代えて、滑り止め用非平面構造を設けた部材をモジュール枠の受光面側に配設して、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしている。

また、実施例１の太陽電池モジュールにおいては、滑り止め用非平面構造がモジュール枠の長手方向にそう線条溝であるが、これに代えて滑り止め用非平面構造をモジュール枠の短辺方向にそう線条溝にしている。

図３は実施例２に係る太陽電池モジュールのモジュール枠の斜視図であり、同図（ａ）は前記滑り止め用非平面構造を設けた部材である滑り止めプレート２６を示し、同図（ｂ）はその滑り止めプレート２６をモジュール枠に取り付けた状態を示す。なお、２７はモジュール枠の受光面部を示す。

なお、図２に示す箇所と同一部材には同一符号を付す。

滑り止めプレート２６は、厚みが１０〜３０ｍｍ程度で、その幅と長さはモジュール枠の受光面部２７とほぼ同じサイズに作製され、その上面部にはモジュール枠の短辺方向にそう線条溝、すなわちモジュール枠の長手方向と直交する方向にＶ溝状の凹凸が設けられている。

また、滑り止めプレート２６の材質は、樹脂やゴム、木、鉄、アルミニウム等で作製され、とくに射出成形などで安価に作製可能なフェノール樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポロプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニルなどの合成樹脂や、シリコンゴムやウレタンゴム、アクリルゴムなどのゴムが最適である。

滑り止めプレート２６に設けられるＶ溝状の凹凸は、その断面が一辺５〜１５ｍｍ程度の正三角形が形成されるような形状で作製されている。

このような滑り止めプレート２６を従来使用されているようなモジュール枠の受光面部２７に図３（ｂ）のように取り付ける。この取り付けは、接着剤や両面テープを使用することにより簡単に行うことができる。

このようにモジュール枠の受光面側の面の凹凸を滑り止めプレート２６などでモジュール枠とは別体に作製し、この滑り止めプレート２６をモジュール枠の受光面側の面に付けることにより、すでに住宅などの屋根部分に設置されている太陽電池モジュールにも滑り止め防止の機能を持たせることができる。

次に本発明のさらに他の実施例を述べる。

実施例１の太陽電池モジュールにおいては、滑り止め用非平面構造をモジュール枠と一体化して作製して成るが、これに代えて、滑り止め用非平面構造を設けた部材をモジュール枠の受光面側に配設して、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしている。

また、実施例１の太陽電池モジュールにおいては、滑り止め用非平面構造がモジュール枠の長手方向にそう線条溝であるが、これに代えて滑り止め用非平面構造を複数の突起状体を配置するにしている。

図４（ａ）（ｂ）は本発明に係る太陽電池モジュールのモジュール枠の斜視図であり、同図（ａ）は前記滑り止め用非平面構造を設けた部材である滑り止めプレートを示し、同図（ｂ）はその滑り止めプレートをモジュール枠に取り付けた状態を示す。

３０は滑り止めプレート、３１は前記突起状体である滑り止めプレート３０上の突起、３２は滑り止めプレートのネジ穴、３３はモジュール枠の受光面部を示す。

滑り止めプレート３０は、厚みが１０〜３０ｍｍ程度で、その幅と長さはモジュール枠の受光面部３３とほぼ同じに作製され、その上面部に直径５〜２０ｍｍ程度、高さ５〜２０ｍｍ程度の円柱状の突起３１が多数設けられている。また、滑り止めプレートは３０の両端部には直径５〜１０ｍｍ程度のネジ穴３２が設けられている。

このように滑り止めプレート３０上に円柱状の突起３１による凹凸を設けたことにより方向性無く滑り止めの効果を発揮することができる。すなわち、実施例１，２の上述のようなＶ溝状であると、溝の方向に直交に交わる方向には滑り止めの効果が期待できるが、溝の方向にはほとんど滑り止めの効果が期待できないので、滑り止めの効果について方向性がある。

よって、設置やメンテナンス、修理などで、作業者の滑りやすい方向を考慮してモジュール枠の縦方向と横方向で溝方向を変えることが必要になる場合があるが、円柱状の突起３１による凹凸ではこのような方向性が無く、全ての方向において滑り止め効果が期待できる。なお、本実施例では突起は円柱状のものを例示したが、円柱状に限るものではなく四角錐や四角柱または棒状のものでもよい。また、１枚の滑り止めプレートを３０〜１００ｍｍ角のブロックに分け、各ブロックでＶ溝の方向を変えたり、Ｖ溝と円柱などの突起形状を組み合わせてもよい。

また、滑り止めプレート３０の材質は、樹脂やゴム、木、鉄、アルミニウム等で作製され、とくに射出成形などで安価に作製可能なフェノール樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポロプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニルなどの合成樹脂やシリコンゴムやウレタンゴム、アクリルゴムなどのゴムが最適である。

このような滑り止めプレート３０を従来使用されているようなモジュール枠の受光面部３３に図４（ｂ）のように取り付ける。この取り付けは、ネジを使用することにより確実に行うことができ、また、長期間の耐候性も得ることができる。

さらにまた、滑り止めプレート３０の底部に台形の凸部を設け、そして、モジュール枠の受光面部３３に台形の凹部を設けて、両者の凹凸部を嵌合することで滑り止めプレート３０をモジュール枠の受光面部３３に取り付けてもよい。

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。たと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されるものではなく、薄膜系太陽電池素子などを用いた太陽電池モジュールでも適用される。

本発明に係る太陽電池モジュールのパネル部の構造を示すものである。 本発明に係るモジュール枠の端部の一例を示す斜視図である。 本発明に係るモジュール枠の別の実施例を示したものであり、（ａ）は本発明に係る滑り止めプレートの実施例を示す斜視図であり、（ｂ）はその滑り止めプレートをモジュール枠に取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池モジュールのモジュール枠の別の実施例を示したものであり、（ａ）は本発明に係る滑り止めプレートの実施例を示す斜視図であり、（ｂ）はその滑り止めプレートをモジュール枠に取り付けた状態を示す斜視図である。 図５は従来の太陽電池モジュールの受光面側の外観の一例を示す図である。 太陽電池モジュールに用いられる従来のモジュール枠の一例を示す図である。

符号の説明

１・・・透光性基板
２・・・太陽電池素子
３・・・接続用配線
４・・・モジュール枠
５、２１・・・モジュール枠の側面部
６、２２・・・モジュール枠の太陽電池パネルを嵌めこむ部分
７、２３・・・モジュール枠の支柱部
８、２４・・・モジュール枠の底部
９、２５・・・モジュール枠のネジ穴
１０、２０、２７、３３・・・モジュール枠の受光面部
１１・・・透光性部材
１２・・・受光面側充填材
１３・・・太陽電池素子
１４・・・裏面側充填材
１５・・・背面部材
１６・・・接続タブ
１７・・・出力配線
２６・・・滑り止めプレート
３０・・・滑り止めプレート
３１・・・滑り止めプレート上の突起部
３２・・・滑り止めプレートのネジ穴

Claims (6)

1. 太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周部に配設したモジュール枠とから成り、さらにこのモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記滑り止め用非平面構造を前記モジュール枠と一体化して作製して成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. 前記滑り止め用非平面構造を設けた部材を前記モジュール枠の受光面側に配設して、このモジュール枠の受光面を滑り止め用非平面構造にした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. 前記滑り止め用非平面構造がモジュール枠の長手方向にそう線条溝である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. 前記滑り止め用非平面構造がモジュール枠の短辺方向にそう線条溝である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。
6. 前記滑り止め用非平面構造が複数の突起状体を配置して成る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。

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