JP2005183659A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】 面積効率および耐候性を向上させ、且つ、製造時における電気配線及び電気接続作業性を向上させて安価な太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】 光電変換を行う光起電力素子９を有する太陽電池パネル１０の裏面に補強部材５を被覆材１１により一体的に積層して成る太陽電池モジュール１であって、補強部材５の相対向する端部に折り曲げ部６を形成し、太陽電池パネル１０の受光面側に配された光起電力素子９の出力部から折り曲げ部６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材４を延出させ、この出力配線部材４の延出端部を被覆材１１から露出させて出力端子部を形成している。
【選択図】 図３
【解決手段】 光電変換を行う光起電力素子９を有する太陽電池パネル１０の裏面に補強部材５を被覆材１１により一体的に積層して成る太陽電池モジュール１であって、補強部材５の相対向する端部に折り曲げ部６を形成し、太陽電池パネル１０の受光面側に配された光起電力素子９の出力部から折り曲げ部６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材４を延出させ、この出力配線部材４の延出端部を被覆材１１から露出させて出力端子部を形成している。
【選択図】 図３
Description
本発明は、光電変換を行う光起電力素子を有する太陽電池パネルの裏面に補強部材を被覆材により一体的に積層して成る太陽電池モジュールに関する。
太陽電池モジュールは、屋根や壁面等の構造物に設置して家庭の電力を補う太陽光発電システムとして、従来から様々な形態で数多く施工されている。このような太陽電池モジュールには、面積効率および耐候性の向上が求められている。面積効率および耐候性を向上させる上で有効な手段としては、太陽電池モジュールの受光面側に設ける必要性のない部材は、できる限り非受光面側に設けることが有効である。この受光面側に設ける必要性のない部材としては、例えば、出力端子が挙げられる。出力端子を太陽電池モジュールの裏面である非受光面側に設けることにより、受光面側にデッドスペースを設ける必要がなくなり、受光面側における光起電力素子（太陽電池）の占める面積効率を向上させることが可能となる。
また、出力端子が直接日光に当たらないため、該出力端子を構成する部材の光劣化による絶縁性の低下等を防止することが可能となり、太陽電池モジュールの耐候性を向上させることが可能となる。
これに関連する技術として、特開平２０００−２４４００１号公報（特許文献１）には、少なくとも、太陽電池と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取り出し用穴より、前記太陽電池と電気的に接続された導電部材を通じて端子取り出しする構造を有しており、前記導電部材が前記端子取り出し用穴の受光面側で前記端子取り出し用穴の全面を覆っている防耐火性能を向上させた太陽電池モジュールが提案されている。
また、特開２０００−１９６１２９号公報（特許文献２）には、少なくとも、太陽電池と屋根材本体により構成された太陽電池一体型屋根材において、前記太陽電池一体型屋根材は、少なくとも光起電力素子が存在しない領域において非受光面側が凹状となる段差を形成し、太陽電池の端子取り出し部（端子取り出し箱、端子取り出し用ケーブル、電気接続用コネクター）は、前記段差の非受光面の凹部内に形成されている構成をとることにより、ハンドリングが良好となり、設置が容易で、設置する際に端子取り出し箱を損傷するおそれがない太陽電池一体型屋根材が提案されている。
ところで、特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、裏面被覆材に端子取り出し用穴を設け、そこから導電部を引き出すという複雑な工程が必要となるため、作業性が悪い。また、太陽電池モジュールの被覆材とは別に、防耐火性能を向上させるために不燃材を設けているため、材料コストが向上する。さらに、太陽電池モジュールの製造時に不燃材を配する工程が必要となるため、製造コストが増大するといった問題がある。
特許文献２に記載の太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールの非受光面側の凹状部内に端子取り出し部を設けることにより、端子取り出し部の損傷を防止し、面積効率の向上が図られている。しかし、非受光面側から端子取り出しを行っているため、上記と同様に、裏面補強部材である屋根材及び構成材料に端子取り出し用の貫通孔を設け、そこから配線部材を取り出す等の工程が必要となり、作業性が悪い。また、配線部材を貫通孔より取り出す部分で短絡するのを防止するために絶縁材を設けるなどの対策も必要となり、製造コストが増大するという問題がある。
本発明者等は、面積効率および耐候性の向上を可能にし、その上、安価な太陽電池モジュールの実現を検討してきたが、面積効率および耐候性を向上させる太陽電池モジュールを安価に作製するには、出力端子を非受光面側に配している従来の太陽電池モジュールでは、困難であると考える。
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、面積効率および耐候性を向上させ、且つ、製造時における電気配線及び電気接続作業性を向上させて安価な太陽電池モジュールを提供することにある。
上記の目的を達成すべく、本発明に係る太陽電池モジュールは、光電変換を行う光起電力素子を有する太陽電池パネルの裏面に補強部材を被覆材により一体的に積層して成る太陽電池モジュールであって、上記補強部材の相対向する端部に折り曲げ部を形成し、上記太陽電池パネルの受光面側に配された光起電力素子の出力部から上記折り曲げ部の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材を延出させ、該出力配線部材の延出端部を被覆材から露出させて出力端子部を形成したこと特徴とする。
前記太陽電池モジュールの構成において、前記太陽電池パネルの受光面側領域と前記補強部材の折り曲げ部から先端部までの領域とで、被覆材の構成が異なっていてもよい。
また、前記補強部材の折り曲げ部の先端部が、前記太陽電池パネルの裏面である非受光面側へ向けて折り返されていることが好ましい。
さらに、前記出力端子部にはコネクタケーブルが電気に接続され、該電気接続部は出力端子箱で覆われると共に、該出力端子箱内に充填剤が充填されていることが好ましい。
そして、前記出力端子箱が前記太陽電池パネルの非受光面側に配されていることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールによれば、次のような優れた効果を奏する。
すなわち、太陽電池パネルの裏面に配された補強部材の相対向する端部に折り曲げ部を形成し、上記太陽電池パネルの受光面側に配された光起電力素子の出力部から上記折り曲げ部の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材を延出させ、該出力配線部材の延出端部を被覆材から露出させて出力端子部を形成したので、補強部材に出力端子取り出し用の貫通孔を設ける必要がなく、配線部材を引き出すなどの作業も必要としないため、製造工程における電気配線作業および電気接続作業性を大幅に向上させることができる。また、出力端子部は折り曲げ部の先端部に配されるので、太陽電池パネルの受光面側のデットスペースを削減し、太陽電池モジュールの受光面に対する光起電力素子の占める面積効率を向上させることができる。さらに、太陽電池モジュールに応力が加わったとしても、曲げ応力に強い折り曲げ部に出力配線部材が配され、その延出端部に出力端子部が露出しているので、電気接続部の接触不良や絶縁性低下等を防止することができる。
また、太陽電池パネルの受光面側領域と前記補強部材の折り曲げ部から先端部までの領域とで、被覆材の構成が異なっていてもよい。例えば、折り曲げ部から先端部までの領域の被覆材を薄く形成することによって、曲げ加工による折り曲げ部から先端部までの領域の被覆材への応力を軽減することができ、軽量化を図ることができる。
さらに、上記補強部材の折り曲げ部の先端部が、太陽電池パネルの裏面である非受光面側へ向けて折り返されていることにより、折り曲げ部に沿って先端部まで延出された配線部材の延出端部に露出される出力端子部を上記太陽電池パネルの非受光面側に位置させることができる。
そして、上記出力端子部にはコネクタケーブルが電気に接続され、該電気接続部は出力端子箱で覆われると共に、該出力端子箱内に充填剤が充填されているので、上記電気接続部に耐候性をもたせることができる。
加えて、上記出力端子箱が太陽電池パネルの非受光面側に配されているので、出力端子部が光劣化し難く、耐候性を長期にわたり維持することができる。
このように本発明によれば、面積効率および耐候性を向上させ、且つ、製造時における電気配線及び電気接続作業性を向上させて安価な太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を非受光面側から見た状態を示す斜視図、図２は本実施形態の太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す斜視図、図３は本実施形態の太陽電池モジュールにおける出力端子配置部の断面構造を示す模式図である。これらの図において、１は太陽電池モジュール、２はコネクタケーブル、３は出力端子箱（ジャンクションボックス）、４は出力配線部材、５は補強部材、６は補強部材の折り曲げ部、７はフレーム、８はリブ、９は光起電力素子、１０は太陽電池パネル、１１は被覆材である。
本実施形態の太陽電池モジュール１は、光電変換を行う光起電力素子９を有する太陽電池パネル１０と、該太陽電池パネル１０の裏面に配した補強部材５とを被覆材１１により一体的に積層して成り、上記補強部材５の相対向する端部に折り曲げ部６を形成し、上記太陽電池パネル１０の受光面側に配された光起電力素子９の出力部から上記折り曲げ部６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材４を延出させ、この出力配線部材４の延出端部を被覆材１１から露出させて出力端子部を形成しており、この出力端子部にはコネクタケーブル２が電気に接続され、該電気接続部は出力端子箱３で覆われると共に、該出力端子箱３内に充填剤が充填されている。
本実施形態では、上記補強部材５の折り曲げ部６の先端部は、上記太陽電池パネル１０の裏面である非受光面側へ向けて更に折り返されており、上記出力端子箱３は上記太陽電池パネル１０の非受光面側の領域に配されている。
以下、本実施形態の太陽電池モジュール１の各構成要素について詳細に説明する。
〔太陽電池パネル〕
本発明における太陽電池パネル１０については、特に種別に限定はなく、光起電力素子９を耐候性を有する被覆材で密封し、電気的出力を取り出せるようにしたものをいう。太陽電池パネル１０に使用する光起電力素子としては、例えば、アモルファス・マイクロクリスタルシリコン積層型光起電力素子、結晶シリコン光起電力素子、多結晶シリコン光起電力素子、アモルファスシリコン光起電力素子、銅インジウムセレナイド光起電力素子、あるいは化合物半導体光起電力素子等が挙げられる。しかしながら、薄膜系の光起電力素子は可撓性を有するので、大面積の太陽電池モジュール１を作製するのに好ましい。特に、可撓性を有する導電性基板上に光変換部材としての半導体活性層などを形成した光起電力素子は、大面積化も容易で、曲げ応力に対する光起電力素子の信頼性も高いため好ましく、例えば、アモルファス・マイクロクリスタルシリコン型３層構造を含む積層型光起電力素子が特に好ましい。
本発明における太陽電池パネル１０については、特に種別に限定はなく、光起電力素子９を耐候性を有する被覆材で密封し、電気的出力を取り出せるようにしたものをいう。太陽電池パネル１０に使用する光起電力素子としては、例えば、アモルファス・マイクロクリスタルシリコン積層型光起電力素子、結晶シリコン光起電力素子、多結晶シリコン光起電力素子、アモルファスシリコン光起電力素子、銅インジウムセレナイド光起電力素子、あるいは化合物半導体光起電力素子等が挙げられる。しかしながら、薄膜系の光起電力素子は可撓性を有するので、大面積の太陽電池モジュール１を作製するのに好ましい。特に、可撓性を有する導電性基板上に光変換部材としての半導体活性層などを形成した光起電力素子は、大面積化も容易で、曲げ応力に対する光起電力素子の信頼性も高いため好ましく、例えば、アモルファス・マイクロクリスタルシリコン型３層構造を含む積層型光起電力素子が特に好ましい。
光起電力素子単体での電気的特性（電圧、出力等）には限界があるため、所望の電気的特性が得られるように、複数の光起電力素子９を直並列に電気的に接続して用い、これを光起電力素子群という。なお、各光起電力素子９には、直並列化ができるように、正極及び負極が存在する。
また、光起電力素子群には、遮光時に光起電力素子９に逆バイアスがかかるのを防止するために、不図示のバイパスダイオードが並列接続されている。このバイパスダイオードとしては、一般整流シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオード等が有用である。
〔被覆材〕
被覆材１１は、光起電力素子９を外部の汚れから保護したり、外部からの紫外線や水分等からの保護など、光起電力素子９の耐候性を向上させる目的で用いられる。したがって、被覆材１１については、透明性、耐候性及び耐汚染性などが要求され、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びガラスなどが好適に用いられる。これらの材料を用いて被覆する方法としては、フィルム化してラミネートする方法、コーティングによって設ける方法及び粘着剤を配し接着する方法などが挙げられる。用途により、太陽電池パネル１０の裏面のみに設けられる場合や、太陽電池パネル１０の表面及び裏面に設ける場合がある。また、太陽電池パネル１０の裏面に補強部材５を配して、被覆材１１によりこれらを一体的に積層する場合には、補強部材５の端部を被覆材１１で覆うことにより、該端部からの被覆材１１の剥離等を防止することができる。
被覆材１１は、光起電力素子９を外部の汚れから保護したり、外部からの紫外線や水分等からの保護など、光起電力素子９の耐候性を向上させる目的で用いられる。したがって、被覆材１１については、透明性、耐候性及び耐汚染性などが要求され、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びガラスなどが好適に用いられる。これらの材料を用いて被覆する方法としては、フィルム化してラミネートする方法、コーティングによって設ける方法及び粘着剤を配し接着する方法などが挙げられる。用途により、太陽電池パネル１０の裏面のみに設けられる場合や、太陽電池パネル１０の表面及び裏面に設ける場合がある。また、太陽電池パネル１０の裏面に補強部材５を配して、被覆材１１によりこれらを一体的に積層する場合には、補強部材５の端部を被覆材１１で覆うことにより、該端部からの被覆材１１の剥離等を防止することができる。
太陽電池パネル１０の表面及び裏面に被覆材１１を設ける場合、被覆材１１は、例えば、光起電力素子９の受光面側に配される表面部材、非受光面側に配される裏面部材、及び表面部材と裏面部材の間に配される封止材で構成される。
表面部材としては、ガラスやフッ化物重合体フィルム等が好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。フッ化物重合体としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン系共重合体（ＥＣＴＦＥ）、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン系共重合体（ＰＦＡ）、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン系共重合体、あるいはこれらのうち２種以上を混合したものなどがある。このうちＥＴＦＥは、耐候性及び機械的強度の両立と透明性の観点より太陽電池モジュール１の表面部材としての適正に優れていることから、好んで用いられる。また、ＥＴＦＥは放電処理によってフィルム表面に反応物を生成しやすいことも、選択される理由の一つである。
裏面部材は、光起電力素子９を保護し、湿度の侵入を防ぎ、外部との電気的絶縁を保つために用いられる。この裏面部材の材料としては、充分な電気絶縁性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ、熱膨張、熱収縮に耐えられる材料が好ましい。好適に用いられるものとしては、ポリフッ化ビニルフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）、ガラス板などが挙げられる。
封止材は、光起電力素子９を封止し、素子を温度変化、湿度、衝撃などの過酷な外部環境から守り、かつ表面部材あるいは裏面部材と素子との接着を確保するために用いられる。この封止材の材料としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられるが、これらの中でもＥＶＡ樹脂は耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、耐衝撃性など太陽電池用途としてバランスのとれた物性を有しているので、好適に用いられる。
本実施形態では、上記太陽電池パネル１０の受光面側領域と上記補強部材５の折り曲げ部６から先端部までの領域とで、被覆材１１の構成が異なっていてもよい。例えば、補強部材５の折り曲げ部６から先端部までの領域の被覆材を薄く形成することによって、曲げ加工による折り曲げ部６から先端部までの領域の被覆材への応力を軽減することができ、また太陽電池モジュール１の軽量化も図ることができる。
〔補強部材〕
本発明における補強部材５とは、太陽電池モジュール１に機械的強度を与える部材であり、例えば、溶融アルミメッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、アルミ亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板等の金属鋼板、プラスチック板及びＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板などが挙げられるが、耐候性及び耐錆性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金メッキ鋼板が特に好ましい。
本発明における補強部材５とは、太陽電池モジュール１に機械的強度を与える部材であり、例えば、溶融アルミメッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、アルミ亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板等の金属鋼板、プラスチック板及びＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板などが挙げられるが、耐候性及び耐錆性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金メッキ鋼板が特に好ましい。
また、この補強部材５の折り曲げ部６の先端部を太陽電池パネル１０の裏面である非受光面側へ向けて折り返すように加工することにより、上記折り曲げ部６に沿って先端部まで延出される出力配線部材４の延出端部に露出される出力端子部を太陽電池パネル１０の非受光面側に位置させることができる。
〔出力配線部材〕
本発明における出力配線材４は、光起電力素子９の出力部とコネクタケーブル２とを結ぶ導電性を有する配線部材であり、被覆していない裸導線が好ましい。これは、被覆材１１の中に埋め込まれるため、被覆材１１を薄くすることができるからである。裸導線を用いることにより、電気接続を任意の場所で行うことができ、製造時における電気接続作業性が良い。また、単心であっても多心であってもよい。さらに、光起電力素子９と一体的にラミネートする場合には、柔軟性を有する薄い銅箔を用いることにより、ラミネート不良を低減することが可能となる。
本発明における出力配線材４は、光起電力素子９の出力部とコネクタケーブル２とを結ぶ導電性を有する配線部材であり、被覆していない裸導線が好ましい。これは、被覆材１１の中に埋め込まれるため、被覆材１１を薄くすることができるからである。裸導線を用いることにより、電気接続を任意の場所で行うことができ、製造時における電気接続作業性が良い。また、単心であっても多心であってもよい。さらに、光起電力素子９と一体的にラミネートする場合には、柔軟性を有する薄い銅箔を用いることにより、ラミネート不良を低減することが可能となる。
〔出力端子部〕
本発明における出力端子部とは、光起電力素子９で発電した電力を太陽電池モジュール１の外へ取り出すための端子部であり、電気接続作業性を良くするために上記出力配線部材４を裸導線として被覆材１１の中に埋め込み、少なくとも上記出力配線部材４の延出端部が出力端子部として被覆材１１から露出していることが好ましい。
本発明における出力端子部とは、光起電力素子９で発電した電力を太陽電池モジュール１の外へ取り出すための端子部であり、電気接続作業性を良くするために上記出力配線部材４を裸導線として被覆材１１の中に埋め込み、少なくとも上記出力配線部材４の延出端部が出力端子部として被覆材１１から露出していることが好ましい。
〔出力端子箱（ジャンクションボックス）〕
出力端子箱３は、光起電力素子９で発電した電力を外部に取り出すための出力配線部材４の上記出力端子部とコネクタケーブル２とを電気的に接続した電気接続部に耐候性をもたせるための箱体である。例えば、電気接続部を囲むように枠体を設け、そこに充填剤を流し込み絶縁をとる。この充填剤が太陽電池モジュール１の被覆材１１と接着力を有することより出力端子箱３を固定するための接着剤の役割を果たさせることも可能である。また、充填剤が耐候性を有する場合、この枠体上に蓋を設ける必要がなく、その分コストを低減することも可能となる。
出力端子箱３は、光起電力素子９で発電した電力を外部に取り出すための出力配線部材４の上記出力端子部とコネクタケーブル２とを電気的に接続した電気接続部に耐候性をもたせるための箱体である。例えば、電気接続部を囲むように枠体を設け、そこに充填剤を流し込み絶縁をとる。この充填剤が太陽電池モジュール１の被覆材１１と接着力を有することより出力端子箱３を固定するための接着剤の役割を果たさせることも可能である。また、充填剤が耐候性を有する場合、この枠体上に蓋を設ける必要がなく、その分コストを低減することも可能となる。
本実施形態では、補強部材５の折り曲げ部６の先端部が太陽電池パネル１０の裏面である非受光面側へ向けて折り返されることにより、出力端子箱３が太陽電池パネル１０の非受光面側に配されており、出力端子部が光劣化し難く、耐候性を長期にわたり維持することができる。
〔端部折り曲げ加工〕
本実施形態では、太陽電池パネル１０において、ベンダー曲げ成形機を用いて、光起電力素子９の配されていない補強部材５の相対向する端部を非受光面側方向へ折り曲げ加工している。この折り曲げ加工時に、光起電力素子部分などにベンダーの刃等が当たらないように注意して成形する。
本実施形態では、太陽電池パネル１０において、ベンダー曲げ成形機を用いて、光起電力素子９の配されていない補強部材５の相対向する端部を非受光面側方向へ折り曲げ加工している。この折り曲げ加工時に、光起電力素子部分などにベンダーの刃等が当たらないように注意して成形する。
このように本実施形態の太陽電池モジュール１によれば、太陽電池パネル１０の裏面に配された補強部材５の相対向する端部に折り曲げ部６を形成し、上記太陽電池パネル１０の受光面側に配された光起電力素子９の出力部から上記折り曲げ部６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材４を延出させ、該出力配線部材４の延出端部を被覆材１１から露出させて出力端子部を形成している。したがって、従来のように、補強部材に出力端子取り出し用の貫通孔を設ける必要がなく、配線部材を引き出すなどの作業も必要としないため、製造工程における電気配線作業および電気接続作業性を大幅に向上させることができる。また、出力端子部は補強部材５の折り曲げ部６の先端部に配されるので、太陽電池パネル１０の受光面側のデットスペースを削減し、太陽電池モジュール１の受光面に対する光起電力素子９の占める面積効率を向上させることができる。さらに、太陽電池モジュール１に応力が加わったとしても、曲げ応力に強い上記折り曲げ部６に出力配線部材４が配され、その延出端部に出力端子部が露出しているので、電気接続部の接触不良や絶縁性低下等を防止することができる。
よって、本発明によれば、製造時における電気配線および電気接続の作業性が大幅に向上させることができ、その上、太陽電池モジュール１の受光面における光起電力素子９の占める面積効率を向上させることができ、信頼性の高い太陽電池モジュール１を安価に提供することができるものである。
以下、本発明の好適な実施例を詳述するが、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４は実施例１の太陽電池モジュールを非受光面側から見た状態を示す斜視図、図５は本実施例の太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す斜視図、図６は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部の断面構造を示す模式図である。これらの図において、２１は太陽電池モジュール、２２はコネクタケーブル、２３は出力端子箱、２４は出力配線部材、２５は補強部材、２６は補強部材の折り曲げ部、２７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、２８は被覆材、３０は太陽電池パネルである。
図４は実施例１の太陽電池モジュールを非受光面側から見た状態を示す斜視図、図５は本実施例の太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す斜視図、図６は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部の断面構造を示す模式図である。これらの図において、２１は太陽電池モジュール、２２はコネクタケーブル、２３は出力端子箱、２４は出力配線部材、２５は補強部材、２６は補強部材の折り曲げ部、２７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、２８は被覆材、３０は太陽電池パネルである。
図示するように、実施例１の太陽電池モジュール２１は、アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子２７を有する太陽電池パネル３０がＥＴＦＥ、ＥＶＡ及びＰＥＴからなる被覆材２８により被覆され、この太陽電池パネル３０の裏面に補強部材２５である溶融Ｚｎ５５％−Ａｌ系合金メッキ鋼板（以下、「ガルバリウム鋼板」と称する。）が上記被覆材２８により一体的に積層されて成り、上記ガルバリウム鋼板２５の４辺端部には非受光面側へ向けての折り曲げ部２６が形成され、太陽電池パネル３０の受光面側に配された光起電力素子２７の出力部から折り曲げ部２６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材２４を延出させ、この出力配線部材２４の延出端部を被覆材２８から露出させて出力端子部を形成している。
すなわち、本実施例の太陽電池モジュール２１は、ガルバリウム鋼板２５の４辺が非受光面側へ向けて垂下部を形成するように折り曲げ加工され、更に、この垂下部が太陽電池モジュールの裏面である非受光面側領域へ向けてＵ字状に折り返されるように折り曲げ加工された第２の垂下部を有し、この第２の垂下部に出力端子箱２３が設けられており、こ出力端子箱２３内で露出した不図示の出力端子部にコネクタケーブル２２が電気的に接続されている。
光起電力素子２７で発電した電気は、この光起電力素子２７の出力部から上記折り曲げ部２６の表面に沿って出力端子部まで延出している出力配線部材２４により導出される。
図７は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部を非受光面側から見た状態を示す概略図、図８は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部に出力端子箱を設けた状態を非受光面側から見た状態を示す概略図である。２１は太陽電池モジュール、２２はコネクタケーブル、２３は出力端子箱、２４は出力配線部材、２５はガルバリウム鋼板、２６はガルバリウム鋼板の折り曲げ部、２９は出力端子部である。
図示するように、延出された出力配線部材２４の端部は上記被覆材２８で覆われておらず、該出力配線部材２４が剥き出しの状態となって出力端子部２９を形成している。そして、この出力配線部材２４の出力端子部２９とコネクタケーブル２２とを電気的に接続し、光起電力素子２７で発電した電気を太陽電池モジュール２１の外部に取り出す構造となっている。
このような構成により、従来のように、補強部材に貫通孔を設け、更に、被覆材に切り込みを入れ、そこから配線部材を取り出す等の面倒な工程を要さず、出力配線部材２４の出力端子部２９とコネクタケーブル２２との電気接続を容易に行うことができる。また、ガルバリウム鋼板２５の折り曲げ部２６の非受光面側に出力端子箱２３を設けているため、出力端子箱２３の光による劣化を防止し、太陽電池モジュール２１の信頼性を維持することができる。その上、出力端子部２９が太陽電池モジュール１１の裏面である非受光面側の領域内に形成されているため、出力端子箱２３を太陽電池モジュール２１の外側に突出させて設ける必要がなく、施工時において引っ掛かり等による破損や絶縁性の低下も防止することができる。
図９は、本実施例の太陽電池モジュールの被覆構成を示す模式図である。図９において、２１は太陽電池モジュール、２５はガルバリウム鋼板、２７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、３１はＥＴＦＥ、３２はＥＶＡ、３３はガラス繊維、３４はＰＥＴである。
図示するように、耐スクラッチ性を向上するためのガラス繊維３３は折り曲げ加工を施すと白く変色するため、アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子２７の受光面領域内側のみに設けられており、これら光起電力素子２７およびガラス繊維３３の表面側にＥＴＦＥ３１が、裏面側にＰＥＴ３４が配され、これらＥＴＦＥ３１とＰＥＴ３４との間にＥＶＡ３２が封止され、さらにＥＶＡ３２を用いて補強部材２５としてのガルバリウム鋼板が最裏面に一体的に積層されている。
太陽電池モジュール２１は、このような一体積層構造とすることにより、絶縁性を確実に保持することが可能となる。その上、各材料が一体となることにより、太陽電池モジュール自体の強度も大幅に向上させることが可能となる。ただし、出力配線部材２４の延出端部の出力端子部２９には被覆材２８は積層されておらず、該出力配線部材２４が剥き出しになっており、この部分でコネクタケーブル２２と電気的に接続される。
図１０は、本実施例の太陽電池モジュールにおける太陽電池パネルの構成を非受光面側から見た状態を示す概略図である。２４は出力配線部材、２７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、３０は太陽電池パネル、４１はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の正極端子、４２はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の負極端子、４３はショットキバリア形ダイオード、４４はショットキバリア形ダイオード端子、４５はインターコネクタである。
本実施例では、アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子２７が１６枚直列接続されて光起電力素子群が形成されており、各アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子毎にショットキバリア形ダイオード４３が設けられている。
アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子２７は、正極端子４１が太陽電池パネル３０の受光面側に配され、一部がアモルファス・マイクロクリスタル積層領域から延出しており、隣接する光起電力素子２７の非受光面側に配される負極端子４２と半田により直列接続されている。その上で、光起電力素子同士を跨ぐようにダイオード４３を接続している。このような構成で電気接続を行うことで、一つの光起電力素子２７の正極と負極と電気接続された部材が太陽電池パネル３０の裏面で共に電気接続される。そのため、ダイオード４３の配置作業を太陽電池パネル３０の裏面側のみで行うことができ、実装作業を大幅に向上させることが可能である。
以上により、製造時における電気配線及び電気接続作業性を大幅に改善し、且つ、面積効率を向上させ、絶縁性の低下を防止した信頼性の高い安価な太陽電池モジュールを提供することができる。
〔実施例２〕
図１１は実施例２の太陽電池モジュールを非受光面側から見た状態を示す斜視図、図１２は本実施例の太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す斜視図、図１３は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部の断面構造を示す概略図である。これらの図において、５１は太陽電池モジュール、５２はコネクタケーブル、５３は出力端子箱、５４は出力配線部材、５５はガルバリウム鋼板、５６はガルバリウム鋼板の折り曲げ部、５７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、５８は被覆材、６０は太陽電池パネルである。
図１１は実施例２の太陽電池モジュールを非受光面側から見た状態を示す斜視図、図１２は本実施例の太陽電池モジュールを受光面側から見た状態を示す斜視図、図１３は本実施例の太陽電池モジュールにおける出力端子部の断面構造を示す概略図である。これらの図において、５１は太陽電池モジュール、５２はコネクタケーブル、５３は出力端子箱、５４は出力配線部材、５５はガルバリウム鋼板、５６はガルバリウム鋼板の折り曲げ部、５７はアモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子、５８は被覆材、６０は太陽電池パネルである。
図示するように、実施例２の太陽電池モジュール５１は、アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子５７を有する太陽電池パネル６０がＥＴＦＥ、ＥＶＡ及びＰＥＴからなる被覆材５８により被覆され、この太陽電池パネル６０の裏面に補強部材５５であるガルバリウム鋼板が上記被覆材５８により一体的に積層されて成り、上記ガルバリウム鋼板５５の４辺端部には非受光面側へ向けての折り曲げ部５６が形成され、この折り曲げ部５６の先端部側の一部が補強部材５５の裏面（非受光面）の一部と当接しており、太陽電池パネル６０の受光面側に配された光起電力素子５７の出力部から折り曲げ部５６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材５４を延出させ、この出力配線部材５４の延出端部を被覆材５８から露出させて出力端子部を形成している。
上記折り曲げ部５６の先端部側の一部を補強部材５５の裏面（非受光面）の一部と当接させて、この当接した先端部に出力端子部を露出させ、該出力端子部とコネクタケーブル５２とを電気接続して、この電気接続部を出力端子箱５３で覆って充填剤を充填している。また、本実施例では、アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子５７の正極、負極の出力部からそれぞれ相対向する折り曲げ部５６の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材５４を延出させており、各出力配線部材５４の延出端部を被覆材５８から露出させて出力端子部を形成し、出力端子部とコネクタケーブル５２とを電気接続して、この電気接続部を出力端子箱５３で覆って充填剤を充填している。したがって、太陽電池モジュール５１の製造時における電気接続作業が行い易くなり、作業性が更に向上する。さらに、本実施例では、上記折り曲げ部５６の先端部側の一部が補強部材５５の裏面（非受光面）の一部と当接するように、補強部材５５の折り曲げ部５６の先端部が太陽電池パネル６０の裏面である非受光面側へ向けて折り返されているので、出力端子箱５３が太陽電池パネル６０の非受光面側の内部空間に配されており、出力端子部が光劣化し難く、耐候性を長期にわたり維持することができる。
したがって、製造時における電気配線及び接続作業性を大幅に向上させ、且つ、施工時における引っ掛かり等による出力端子部の損傷を防止することができ、その上、太陽電池モジュール５１の受光面に対する光起電力素子５７の占める面積効率を向上させることができ、さらに絶縁性の低下を防止することができる信頼性の高い太陽電池モジュールを安価に提供することができる。
１ 太陽電池モジュール
２ コネクタケーブル
３ 出力端子箱（ジャンクションボックス）
４ 出力配線材
５ 補強部材
６ 補強部材の折り曲げ部
７ フレーム
８ リブ
９ 光起電力素子
１０ 太陽電池パネル
１１ 被覆材
２１ 太陽電池モジュール
２２ コネクタケーブル
２３ 出力端子箱
２４ 出力配線部材
２５ 補強部材
２６ 補強部材の折り曲げ部
２７ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子
２８ 被覆材
２９ 出力端子部
３０ 太陽電池パネル
３１ ＥＴＦＥ
３２ ＥＶＡ
３３ ガラス繊維
３４ ＰＥＴ
４１ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の正極端子
４２ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の負極端子
４３ ショットキバリア形ダイオード
４４ ショットキバリア形ダイオード端子
４５ インターコネクタ
５１ 太陽電池モジュール
５２ コネクタケーブル
５３ 出力端子箱
５４ 出力配線部材
５５ ガルバリウム鋼板
５６ ガルバリウム鋼板の折り曲げ部
５７ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子
５８ 被覆材
６０ 太陽電池パネル
２ コネクタケーブル
３ 出力端子箱（ジャンクションボックス）
４ 出力配線材
５ 補強部材
６ 補強部材の折り曲げ部
７ フレーム
８ リブ
９ 光起電力素子
１０ 太陽電池パネル
１１ 被覆材
２１ 太陽電池モジュール
２２ コネクタケーブル
２３ 出力端子箱
２４ 出力配線部材
２５ 補強部材
２６ 補強部材の折り曲げ部
２７ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子
２８ 被覆材
２９ 出力端子部
３０ 太陽電池パネル
３１ ＥＴＦＥ
３２ ＥＶＡ
３３ ガラス繊維
３４ ＰＥＴ
４１ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の正極端子
４２ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子の負極端子
４３ ショットキバリア形ダイオード
４４ ショットキバリア形ダイオード端子
４５ インターコネクタ
５１ 太陽電池モジュール
５２ コネクタケーブル
５３ 出力端子箱
５４ 出力配線部材
５５ ガルバリウム鋼板
５６ ガルバリウム鋼板の折り曲げ部
５７ アモルファス・マイクロクリスタル積層型光起電力素子
５８ 被覆材
６０ 太陽電池パネル
Claims (5)
- 光電変換を行う光起電力素子を有する太陽電池パネルの裏面に補強部材を被覆材により一体的に積層して成る太陽電池モジュールであって、
上記補強部材の相対向する端部に折り曲げ部を形成し、上記太陽電池パネルの受光面側に配された光起電力素子の出力部から上記折り曲げ部の表面に沿って先端部まで導電性を有する出力配線部材を延出させ、該出力配線部材の延出端部を被覆材から露出させて出力端子部を形成したこと特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池パネルの受光面側領域と前記補強部材の折り曲げ部から先端部までの領域とで、被覆材の構成が異な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。
- 前記補強部材の折り曲げ部の先端部が、前記太陽電池パネルの裏面である非受光面側へ向けて折り返されていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記出力端子部にはコネクタケーブルが電気に接続され、該電気接続部は出力端子箱で覆われると共に、該出力端子箱内に充填剤が充填されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記出力端子箱が前記太陽電池パネルの非受光面側に配されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
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