JP2006186016A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、既設構造物に対して効率的かつ容易に太陽電池モジュールを設置することが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】 複数の太陽電池12が支持基板11に配設されており、太陽電池12が配設された領域の周辺に第1の固定具13をする。また、既設構造物15には第1の固定具13と対応する箇所に第2の固定具14が形成する。そして、第1の固定具13は下方に傾斜する傾斜面を有しており、第2の固定具14は上方に傾斜する傾斜面を有している。このことにより、これらの固定具同士を接合し、第1の固定具13をスライドさせることで、太陽電池モジュール10を既設構造物15に押圧した状態で固定することが可能となる。従って、既設構造物に対して効率的かつ容易に太陽電池モジュールを設置することが可能な太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、特に既設構造物に太陽電池モジュールを設置することを可能にした太陽電池モジュールに関するものである。
近年、環境保護や省エネルギー化のために、住宅やビルなどの建物に太陽電池付きのパネルを設置するようになった。薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられている。そして、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用や一般住宅用にも需要が広がってきている。
窓に取り付けられる太陽電池モジュールはシースルー型であり、例えば、ガラス基板上に透明前面電極、アモルファスシリコン光電変換ユニットおよび裏面金属電極を順次形成した後、裏面金属電極と光電変換ユニットに多数に透孔や切り溝を設けて形成される。このようなシースルー型太陽電池モジュールは、透明前面電極側から入射した外光によって発電すると同時に透孔から外光が透過するので、ほぼ全面的な透視性が確保されている。
図5を参照して、従来の太陽電池モジュール101は、支柱102に添設した上下に延在する縦枠103と左右に延在する横枠104とで構成された枠体に収納するようにして装着されている(特許文献1を参照)。
特開2002−164561号公報
しかしながら、上述したような太陽電池モジュールでは、以下のような問題点を有していた。
既存の建物の窓への施工においては、建物内側もしくは外側に枠体を組み、太陽電池を配置することになる。この場合、太陽電池の環境信頼性を確保するために、合わせガラスあるいは複層ガラス構造の太陽電池モジュールを用意する必要があり、使用材料、コスト、または重量などの問題点が指摘されていた。
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、既設構造物に対して設置可能であり、効率的かつ経済的な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、支持基板と、支持基板の表面に配設された太陽電池を具備し、既設構造物に固定される太陽電池モジュールおいて、支持基板に第1の固定具を設け、記第1の固定具は、既設構造物に設けられた第2の固定具に固定され、第1の固定具および第2の固定具のどちらか一方に傾斜面を設け、第1の固定具を、第2の固定具の上部に載置して下方にスライドさせることで、支持基板を既設構造物に押圧させた状態で固定す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、支持基板と、支持基板の表面に配設された太陽電池を具備し、既設構造物に固定される太陽電池モジュールおいて、支持基板に第1の固定具を設け、第1の固定具は、既設構造物に設けられた第2の固定具に固定され、第1の固定具に、下方に傾斜する傾斜面を設け、第2の固定具に、上方に傾斜する傾斜面を設け、第1の固定具を、第2の固定具の上部に載置して下方にスライドさせることで、支持基板を前記既設構造物に押圧させた状態で固定す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、太陽電池モジュールまたは既設構造物のどちらか一方に、太陽電池と既設構造物とを離間させるためのスペーサが設けられ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、スペーサは太陽電池が配設された領域を囲むように形成され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、第1の固定具および/または第2の固定具の傾斜面には傾斜方向と同じ方向にガイドが形成されており、ガイドに沿って第1の固定具をスライドさせ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、既設構造物は透明材料によって覆われた建物開口部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、支持基板は透明材料から成り、太陽電池は透明または半透明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、第1の固定具は太陽電池が配設された領域の周辺部に設けられ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、第1の固定具および第2の固定具は複数個設けられることを特徴とする。
更に、本発明の太陽電池モジュールは、前記支持基板の自重によって、前記支持基板が前記既設構造物の方向に移動することを特徴とする。
本発明の太陽電池モジュールによると、傾斜面を有する固定具をスライドさせることにより、支持基板を既設構造物に押圧した状態で固定している。つまり、支持基板の自重を用いて、支持基板を既設構造物に固定させている。従って、常に安定した密着強度を保持することが可能となる。更に、既設構造物と支持基板との間に太陽電池を挟むことで、複層ガラス構造を形成している。従って、使用材料を最小限に押さえることができるため、設置するためのコストを低減することが可能となる。更に、太陽電池モジュールの軽量化が可能であるため、施工が容易になる。
また、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池と既設構造物とを離間させるためのスペーサを設けている。従って、太陽電池の環境信頼性の確保と高い気密性とを実現することが可能となる。
また、本発明の太陽電池モジュールによると、第1の固定具または/および第2の固定具にガイドが形成されており、ガイドに沿って固定具をスライドさせている。従って、太陽電池モジュールを所望の箇所に正確に設置することができる。更に、第1の固定具と第2の固定具がガイドによって咬み合っているため、設置された太陽電池モジュールのずれを抑止することができる。
図1および図2を参照して、本形態の太陽電池モジュールを説明する。
先ず、図1(A)を参照して、太陽電池モジュール10は、支持基板11の表面に複数の太陽電池12が貼着されており、太陽電池が配設された領域の周辺部に第1の固定具13が設置された構造を有する。
支持基板11は、板ガラスまたは透光性を有する樹脂などの透明材料から形成される。本図では、支持基板11は長方形の板状体として図示されているが、設置する既設構造物15の形状に則した形状に加工された基板を用いることも可能である。本形態で使用した支持基板は約6.0mmの厚みを有し、縦200cm横100cmのガラス基板である。そして、その表面には約30cm四方の太陽電池12が、縦に6枚、横に3枚ずつ格子状に配設されている。
太陽電池12は、光透過性のあるシースルーアモルファス太陽電池を採用することが好適であるが、単結晶太陽電池、多結晶太陽電池などを採用することも可能である。本形態では、シースルーアモルファス太陽電池を採用しており、太陽電池12の厚みは1.8mm程度である。ここでは図示していないが、各太陽電池12は電気的に接続されており、支持基板11の側面に延在する配線によって外部へ電気を供給している。
第1の固定具13は、金属または樹脂などから形成されており、支持基板11の周辺部に設置されている。具体的な設置場所としては、第2の固定具と対応した箇所に設置される。また、本形態では支持基板11の両サイドに2個ずつ設けられているが、上部または下部などに設置されてもよい。その個数は、太陽電池モジュール10を支持できればいいので、特に限定されない。第1の固定具13の設置方法としては、接着剤を用いて化学的に固着する方法やボルトなどを用いて機械的に固定する方法などが挙げられる。そして、第1の固定具13は、支持基板11の太陽電池が貼着された面方向から外部に向かって下方に傾斜する傾斜面A1を有している。この傾斜面A1は第1の固定具13の下面に形成されている。
スペーサ18は、太陽電池12と既設構造物15との間を離間させた状態に保持するために形成される。本形態では、複数の太陽電池から成る発電領域を囲むように、支持基板上に形成されている。このスペーサ18の材料は特に限定されないが、一般的な複層ガラスのように乾燥剤を充填したアルミスペーサとポリサルファイド,シリコーン,ブチルゴムなどの樹脂から形成することが可能である。スペーサ18を形成することで、太陽電池12の環境信頼性と密閉性を向上させることができる。
既設構造物15は、建築物の窓ガラス部、トップライト部または壁面などの透明材料によって覆われた建物開口部である。本図では、既設構造物15における太陽電池モジュール10の設置領域のみを図示している。そして、太陽電池モジュール10を設置する領域の周辺に第2の固定具14が設置されている。本形態では、シースルーアモルファス太陽電池を採用していることから、太陽電池モジュール10を設置しても、既設構造物15の採光を維持した状態で太陽光発電を行うことができる。
第2の固定具14は、第1の固定具13と対応する位置に設けられている。そして、第2の固定具14は、窓枠やアルミサッシなどの枠体に形成することができる。また、既設構造物15の太陽電池モジュール10が当接する面方向から外側に向かって上方に傾斜する傾斜面A2を有している。この傾斜面A2は第2の固定具15の上面に形成されている。第2の固定具14の設置方法としては、接着剤などを用いて既設構造物15の表面に貼着する方法がある。また、第2の固定具14に既設構造物15の裏面に延在する部位を形成して、既設構造物15を挟むようにして固定してもよい。具体的には、窓ガラスとサッシの間、またはサッシとサッシの間などに設置され、その部位の形状に即して薄く形成された第2の固定具14の一部を挿入させる。そして、第2の固定具14には、既設構造物15の太陽電池モジュールの設置面と、その設置面と対向する面に対して当接する当接部が形成されている。この当接部を用いて既設構造物15を挟み込むことで第2の固定具14を設置することができる。
そして、破線矢印で示すように第1の固定具13を第2の固定具14の上部に載置することで太陽電池モジュール10を既設構造物15に固定する。また、第1の固定具13と第2の固定具14の傾斜面の傾斜角が同一であることが望ましい。
具体的には、図1(B)に示すように、太陽電池モジュール10に設けられた第1の固定具13の傾斜面A1が第2の固定具14の傾斜面A2の上面に当接するように載置される。このように載置することで太陽電池モジュール10を既設構造物15に対して設置することができる。
本形態の第1の固定具13および第2の固定具14は、それぞれ底面が垂直二等辺三角形である三角柱状である。そして三角柱の側面であり、底面の斜辺を一辺とする面が傾斜面Aおよび傾斜面Bに相当する。第1の固定具13に形成された傾斜面A1は下向きに設置されており、第2の固定具14に形成された傾斜面A2は上向きに設置されている。そして、この傾斜面同士を当接させて、スライドさせることより、下方向に働く力を横方向に分散させている。つまり、基板11の自重を用いて既設構造物15に接近する力を発生させている。
上記したように互いに当接し、且つスライドさせることが可能である面を有しておれば、このような機構を構成することが可能である。従って、第1の固定具13および第2の固定具14には、それぞれ少なくとも互いに当接し、且つスライドさせることができる面を有しておればよく、他部位の形状は任意に形成することが可能である。また、この当接面は曲面でもよい。
図2を参照して、本形態の太陽電池モジュールの詳細を説明する。
先ず、図2(A)を参照して、第1の固定具13および第2の固定具14には傾斜面が設けられているため、太陽電池モジュール10の自重によって、第1の固定具13は第2の固定具14の上面をスライドする。従って、太陽電池モジュール10がスライド方向D1へ移動することにより、太陽電池モジュール10に対して横方向に働く力F1が生じる。
次に、図2(B)を参照して、第1の固定具13を第2の固定具14の上部をスライドさせることで支持基板11上に形成された太陽電池12を既設構造物15に押圧した状態で固定される。つまり、太陽電池モジュール10の自重を用いて、太陽電池12を既設構造物15に固定することを可能にした設置方法である。太陽電池モジュール10の自重を利用することにより、常に安定した力で太陽電池モジュールを既設構造物15に押圧した状態で固定することができる。
スペーサ12を形成することにより、太陽電池12と既設構造物15との間に空気層が形成される。つまり、太陽電池12が既設構造物15に接することを防止することで、横方向に働く力F1により太陽電池12が破損されることを抑止している。
本形態では、太陽電池モジュール10の重さは20kg程度であり、太陽電池12を既設構造物15に圧着するには十分な重量である。また、スライド面の傾斜角を変化させることで、太陽電池12を押圧する力の調節が可能である。
以上のことから、本形態の太陽電池モジュールは既設の建造物の一部を利用して複層ガラス構造を形成している。従って、必要最小限の材料で太陽電池モジュールの設置が可能となり、軽量化による施工効率の上昇およびコスト削減を実現することができる。また、使用した太陽電池12は半透明または透明であるため、既設構造物15が採光を必要とする場合であっても、十分に透光することが可能である。
図3および図4を参照して、固定具の具体的な形状について説明する。
図3(A)では、第1の固定具13には、傾斜方向と同一方向に凸状のガイド16Aが形成されている。また、第2の固定具14の傾斜面には、傾斜方向と同一方向に凹状のガイド17Aが形成されている。そして、ガイド16Aはガイド17Bに収納することができる構造になっており、ガイドに沿って第1の固定具13をスライドさせることで、太陽電池モジュール10を正確に設置することができる。また、ガイド16Aとガイド17Aとが咬み合っていることから設置後に太陽電池モジュール10がずれることを抑止することができる。
図3(B)を参照して、基本的な構造は図3(A)に示す固定具と同じ構造であるため、相違点を中心に説明する。
ガイド16Bは凸状であり、且つ凸部は先端に向かって幅が広がっている。そして、ガイド17Bはガイド16Bが収納可能な凹状の形状をしており、底辺に向かって幅が広がっている。従って、太陽電池モジュールのずれを抑止すると同時に、固定具同士の接合をより強固に維持することができる。
図4(A)を参照して、ここでは第1の固定具13は円柱状の形状をしており、円柱の曲面が第2の固定具14と当接するように設置されている。そして、第2の固定具14は太陽電池モジュール10が設置される面から外側へ向かって上方に傾斜する傾斜面を有している。つまり、円柱状の第1の固定具13が第2の固定具14の傾斜面をスライドすることで太陽電池12を既設構造物15に押圧させた状態で固定させている。第1の固定具13を円柱形にすることで、第2の固定具14との接触面積を最小限にすることができる。従って、摩擦によるエネルギー損失を最小限にくい止めることができるので、太陽電池12を既設構造物15に押圧させる力を効率的に発生させることが可能となる。
また、図4(B)を参照して、第1の固定具14に傾斜面を形成し、第2の固定具14を円柱状にすることも可能である。
更に、図4に示すような円柱状の固定具にガイドを形成する場合は、固定具の傾斜面に傾斜方向に対して平行に階段状の段差を形成する。この段差に円柱状の固定具を収納することで太陽電池モジュール10を安定して固定することができる。また、U字状の固定具と円柱状の固定具を用意し、U字状の固定具の開口部が横方向に向くように設置する。そして、円柱状の固定具をU字状の固定具に収納させることで、固定具のより信頼性の高い接続が可能になる。
(A)(B)は、本発明の太陽電池モジュールを説明するための図である。 (A)(B)は、本発明の太陽電池モジュールを説明するための図である。 (A)(B)は、本発明の太陽電池モジュールを説明するための図である。 (A)(B)は、本発明の太陽電池モジュールを説明するための図である。 従来の太陽電池モジュールを説明するための図である。
符号の説明
10 太陽電池モジュール
11 支持基板
12 太陽電池
13 第1の固定具
14 第2の固定具
15 既設構造物
16 ガイド
17 ガイド
A1〜A2 傾斜面
D1 スライド方向
F1 横に働く力

Claims (10)

  1. 支持基板と、前記支持基板の表面に配設された太陽電池を具備し、既設構造物に固定される太陽電池モジュールおいて、
    前記支持基板に第1の固定具を設け、
    前記第1の固定具は、前記既設構造物に設けられた第2の固定具に固定され、
    前記第1の固定具および前記第2の固定具のどちらか一方に傾斜面を設け、
    前記第1の固定具を、前記第2の固定具の上部に載置して下方にスライドさせることで、前記支持基板を前記既設構造物に押圧させた状態で固定することを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 支持基板と、前記支持基板の表面に配設された太陽電池を具備し、既設構造物に固定される太陽電池モジュールおいて、
    前記支持基板に第1の固定具を設け、
    前記第1の固定具は、前記既設構造物に設けられた第2の固定具に固定され、
    前記第1の固定具に、下方に傾斜する傾斜面を設け、
    前記第2の固定具に、上方に傾斜する傾斜面を設け、
    前記第1の固定具を、前記第2の固定具の上部に載置して下方にスライドさせることで、前記支持基板を前記既設構造物に押圧させた状態で固定することを特徴とする太陽電池モジュール。
  3. 前記支持基板または前記既設構造物のどちらか一方に、前記太陽電池と前記既設構造物とを離間させるためのスペーサが設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記スペーサは、太陽電池が配設された領域を囲むように形成され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. 前記第1の固定具および/または前記第2の固定具の傾斜面には傾斜方向と同じ方向にガイドが形成されており、前記ガイドに沿って前記第1の固定具をスライドさせることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記既設構造物は透明材料によって覆われた建物開口部であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記支持基板は透明材料から成り、前記太陽電池は透明または半透明であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記第1の固定具は前記太陽電池が配設された領域の周辺部に設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第1の固定具および前記第2の固定具は複数個設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記支持基板の自重によって、前記支持基板が前記既設構造物の方向に移動す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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009135464A (ja) * 2007-11-01 2009-06-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置の製造方法
KR200461616Y1 (ko) 2011-06-16 2012-07-30 엘에스산전 주식회사 태양광 모듈 적치용 스페이서
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