JP2006286777A - 太陽電池モジュール及びその取付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池セルに入射する光量を増大させて、出力の向上を図ることができる太陽電池モジュール及び当該太陽電池モジュールの取付装置を提供する。
【解決手段】 表面材４と裏面材５間に太陽電池セル１を配置し、表面材４及び裏面材５を枠体７で保持して成る太陽電池モジュール１０において、枠体７は、光透過性の材料、例えば、光透過性の硬質合成樹脂から構成されている。また、枠体７の裏面材５側の面を光反射面８とし、裏面材５は光透過性の材料から構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面材と裏面材間に太陽電池セルを配置し、これらを枠体で成る太陽電池モジュール及び当該太陽電池モジュールを住宅の屋根等の取付場所に取り付けるための取付装置に関するものである。

従来この種太陽電池モジュール、例えば、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールでは、複数の隣合う太陽電池セル同士が所定の間隔を存し、銅箔等の導電性を有する材料から成る接続部材により互いに電気的に接続された状態で、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の封止材の層内に埋設されている。

例えば、両面入射型の太陽電池セルから成る両面入射型の太陽電池モジュールでは、当該封止材の表面側に、光透過性の強化ガラス板が設けられ、裏面側には光透過性の強化ガラス又は、フィルムが設けられている。そして、これらを枠体の開口部内に保持して一体化することにより、太陽電池モジュールが構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

斯る太陽電池モジュールは、金属製の架台上に搭載し、取付具にて枠体と架台とを固定し、当該架台を設置場所、例えば、住宅の屋根等に取り付けることで、安定に設置されていた。また、上述の如く表面材をガラス板にて構成した場合、太陽電池モジュールが非常に重くなり、係る取り付け作業が困難になると共に、当該太陽電池モジュールを固定するための架台も重さに耐えうる充分な耐久性を持たせなければならないため、設置場所が限定されたり、コストアップに繋がる問題が生じていた。このため、表面材や枠体に軽量な樹脂材を用いた太陽電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３０７７９１号公報 特開２００５−５６６０号公報

ところで、従来の太陽電池モジュールは、不透明なアルミニウム等の金属製（或いは、樹脂製）の枠体内に保持されていたため、当該枠体により、太陽電池セルへの斜めからの光の入射が一部遮蔽されていた。これにより、太陽電池セルへの光の入射量が低下するという課題があった。

本発明は、係る従来技術を解決するために成されたものであり、太陽電池セルへの光の入射量を増大させて、出力の向上を図ることができる太陽電池モジュール及びその取付装置を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、表面材と裏面材間に太陽電池セルを配置し、この表面材及び裏面材を枠体で保持して成るものであって、枠体は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明の太陽電池モジュールは、上記発明において枠体の裏面材側の面を、光反射面としたことを特徴とする。

請求項３の発明の太陽電池モジュールは、上記各発明において裏面材は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする。

請求項４の発明の太陽電池モジュールの取付装置は、上記各発明の太陽電池モジュールの裏面材側に位置して太陽電池モジュールを固定するための架台手段を備え、この架台手段は、光透過性の材料から構成されている、或いは、裏面材側からの光の入射を阻害しない構造から成ることを特徴とする。

請求項５の発明の太陽電池モジュールの取付装置は、上記各発明において太陽電池モジュールを表面材側から固定するための補強手段を備え、この補強手段は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明の太陽電池モジュールは、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において光透過性の材料は、光透過性の樹脂であることを特徴とする。

請求項７の発明の太陽電池モジュールの取付装置は、請求項４又は請求項５の発明において光透過性の材料は、光透過性の樹脂であることを特徴とする。

また、前記光透過性の樹脂は、光透過性の硬質合成樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、表面材と裏面材間に太陽電池セルを配置し、この表面材及び裏面材を枠体で保持して成る太陽電池モジュールにおいて、枠体は、光透過性の材料から構成されているので、枠体が遮蔽していた斜めからの光も太陽電池セルに入射させることが可能となる。

これにより、太陽電池セルへの光の入射量が増大し、太陽電池モジュールの出力アップを図ることができる。

また、請求項２の発明の如く枠体の裏面材側の面を、光反射面とすることで、枠体を透過して裏面材側に抜けていく光を、光反射面にて太陽電池セル方向に反射させて、太陽電池セルに裏面材側から入射させることができるようになる。これにより、太陽電池モジュールの出力を更に向上させることができるようになる。

更に、請求項３の発明によれば、裏面材は、光透過性の材料から構成されているので、裏面材側からの光を太陽電池セルに入射させて有効に利用することが可能となる。

更に、上記各発明の太陽電池モジュールを、請求項４の発明の如く裏面材側に位置して太陽電池モジュールを固定する架台手段を備えた取付装置に固定することで、当該太陽電池モジュールを安定に取り付けることができる。特に、当該架台手段は、光透過性の材料から構成されている、或いは、裏面材側からの光の入射を阻害しない構造から成るので、架台手段にて遮蔽されていた光も太陽電池セルに入射できるようになるので、特に、両面光入射型の太陽電池モジュールの出力アップを図ることができるようになる。

更にまた、請求項５の発明の如く太陽電池モジュールを表面材側から固定するための補強手段を備え、この補強手段は、光透過性の材料から構成されているので、補強手段を介して、太陽電池セルに光を入射させつつ、太陽電池モジュールの取付強度を向上させることができる。

また、請求項１、請求項２又は請求項３の発明において、請求項６の発明の如く光透過性の材料は、光透過性の樹脂、例えば、光透過性の硬質合成樹脂とすれば、太陽電池モジュールを軽量化しながら、製造コストを抑えることができる。また、複雑な形状の加工にも対応できるようになる。

更に、請求項４又は請求項５の発明において、請求項７の発明の如く光透過性の材料は、光透過性の樹脂、例えば、光透過性の硬質合成樹脂とすれば、太陽電池モジュールの取付装置を軽量化しながら、製造コストを抑えることができる。また、複雑な形状の加工にも対応できるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した一実施例の太陽電池モジュール１０の断面図を示している。図において１は、両面光入射型の太陽電池セルである。本実施例では、複数の両面入射型の太陽電池セル１が所定の間隔を存して配置されており、隣合う太陽電池セル１、１同士は、例えば銅箔から成る接続部材２にて電気的に接続されている。そして、当該接続部材２にて太陽電池セル１を電気的に直列接続することで、高電圧が得られる。

当該太陽電池モジュール１０にて発電された電気出力は、表面材４と裏面材５との間の間隙から図示しない電力引出線により後述する封止材を介して取り出され、端子ボックス内の端子と接続されて、図示しない電気ケーブルにより外部に取り出される。

また、前記接続部材２にて接続された状態の複数の太陽電池セル１は、前述した封止材の層内に埋設されている。尚、本実施例では、封止材として熱可塑性の樹脂であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を使用し、以下、これをＥＶＡ層３と称するものとする。

また、ＥＶＡ層３の一面側（表面側）には、例えば白板強化ガラスから成る表面材４が設けられ、他面側（裏面側）には、例えば、これも白板強化ガラスから成る裏面材５が設けられている。そして、当該表面材４と裏面材５間のＥＶＡ層３内に複数の太陽電池セル１が配置され、これらの外周縁を枠体７で保持することで一体化され、太陽電池モジュール１０が構成されている。

このような、太陽電池モジュール１０を製造するにあたっては、裏面材５、封止材としてのＥＶＡシート、太陽電池セル１・・、ＥＶＡシート（封止材）及び表面材４を順に搭載し、これらを加熱圧着処理する。これにより、ＥＶＡシートがゲル状化した後、所定のＥＶＡ層３を構成し、太陽電池セル１が表面材４と裏面材５間の当該ＥＶＡ層３内に封止される。そして、これの外周縁を枠体７で保持することで、一体化され、太陽電池モジュール１０が製造される。

ここで、本実施例の枠体７は、裏面材５側となる底面の一部が外側方向に延出され、当該延出部７Ａが後述する架台フレーム２２、２２に固定可能に形成されている。そして、本実施例の枠体７は、表面材４の上面及び裏面材５の下面に当接する保持部７Ｂが従来のものより大きく形成されている。また、当該枠体７は、光透過性の材料、例えば、光透過性の樹脂、具体的にはポリカーボネート等の光透過性の硬質合成樹脂にて構成されている。従来の枠体は、光を透過しないアルミニウム等の金属材にて構成されていたため、太陽電池セル１への斜めからの光の入射が一部遮蔽されていた。即ち、図６に示すように、表面材１０４からの光Ｌｘは、そのまま太陽電池セル１０１内に入射されるが、斜めから太陽電池セル１０１に入射しようとする一部の光Ｌｙは枠体１０７により遮蔽されていた。尚、図６において、Ｌｚは、裏面材１０５から太陽電池セル１０１に入射する反射光を示している。

このように、枠体１０７が存在しなければ、本来発電に寄与することが可能な光が、当該枠体１０７により遮断されてしまい、太陽電池セル１０１への光の入射量が低下していた。

そこで、本発明の如く枠体７を光透過性の材質にて構成することで、従来枠体（枠体１０７）により発電に利用できなかった斜めから入射しようとする光Ｌｂを太陽電池セル１に入射させることが可能となる。これにより、太陽電池セル１への光の入射量が増大し、発電効率が上昇して、太陽電池モジュール１０の出力アップを図ることができるようになる。

また、枠体７を光透過性とすることで、当該太陽電池モジュール１０内に横面から入射も可能となるが、通常横面から入射されたとしても太陽電池セル１に入射することなく、太陽電池モジュール１０内を通過するものがあった。しかしながら、本実施例のように光透過性材料の裏面材５にて構成される両面光入射型の太陽電池モジュール１０を用いた場合、枠体７の下側（裏面材５側とは反対側の面）を、光反射面８とすることで、該下側からの光は遮られるが、より強度の強い横面から斜めに入射した光Ｌｃを反射させて、太陽電池セル１の裏面材５側から入射させることが可能となる。尚、光反射面８は、枠体７の下側（裏面材５側とは反対側の面）ではなく、枠体７の裏面材５側の面に設けても構わない。

このように光反射面８を設けることにより、裏面材５側からの散乱光（屋根などに反射して来た光）Ｌｄに加えて、反射光Ｌｃも太陽電池セル１に入射されるため、両面光入射型の太陽電池モジュール１０の発電効率を更に助長し、太陽電池モジュール１０の出力をより一層向上させることができるようになる。

一方、上述の如く構成された太陽電池モジュール１０は、取付装置２０を介して、例えば、住宅の屋根等の設置場所に取り付けられる。ここで、本発明の取付装置２０は、太陽電池モジュール１０の裏面材５側に位置し、太陽電池モジュール１０を固定するための架台手段としての架台フレーム２２と、太陽電池モジュール１０の表面材４側に位置して枠体７に当接し、太陽電池モジュール１０を表面材４側から押さえて固定するための補強手段としての補強フレーム２４とから構成される。各架台フレーム２２は、縦長方向に延在する柱状の２本のフレームから成り、光透過性を有する材料、或いは、光透過性を有する構造にて構成されている。本実施例の各架台フレーム２２は、光透過性を有する材質、例えば、光透過性の樹脂、具体的にはポリカーボネート等の光透過性の硬質合成樹脂にて構成されている。尚、本実施例の如く架台フレーム２２を光透過性を有する材質にて構成せずに、光透過性を有する構造、例えば、スリット等の開口部を有する構造としても構わない。

このように、架台フレーム２２を、光透過性の材料にて構成する、或いは、光透過性の構造を有することで、従来架台フレームにて遮蔽されていた下側からの光も太陽電池セル１に入射できるようになる。

また、上記補強フレーム２４は架台フレーム２２と同様に縦長方向に延在し、架台フレーム２２より厚さ（上下方向の厚さ）が薄く、幅広な略板状を呈しており、架台フレーム２２と同様に光透過性の材料、例えば、光透過性の樹脂、具体的にはポリカーボネート等の光透過性の硬質合成樹脂にて構成されている。

ここで、太陽電池モジュール１０の取付方法を説明する。先ず、架台フレーム２２、２２を太陽電池モジュール１０を設置する場所、例えば、住宅の屋根等にボルト等により固定する。次に、太陽電池モジュール１０を架台フレーム２２、２２上に搭載する。このとき、裏面材５側が架台フレーム２２、２２側となり、且つ、前記枠体７の延出部７Ａが当該架台フレーム２２、２２上に位置するように設置する。その後、太陽電池モジュール１０の表面材４側の上面に補強フレーム２４を搭載する。このとき、図３に示すように補強フレーム２４が架台フレーム２２、２２の真上、即ち、縦長方向に延在するように配置し、取付部材２６（ボルトなど）により補強フレーム２４を架台フレーム２２、２２に固定する。これにより、太陽電池モジュール１０は当該太陽電池モジュール１０の下側に位置する架台フレーム２２、２２と、上側に位置する補強フレーム２４、２４にて挟持された状態になる。

また、図１の枠体７のように表面材４側及び裏面材５側の保持部７Ｂを大きくすることで、強度を向上することができる。更に、補強フレーム２４、２４を用いて太陽電池モジュール１０を固定することで、硬質樹脂等の材料でも安定した固定が可能となる。

また、補強フレーム２４も上述の如く光透過性の材料、例えば、ポリカーボネート等の光透過性の硬質合成樹脂にて構成されているため、表面材４から太陽電池セル１に入射する光を遮る不都合も回避することができる。

以上、詳述する如く本発明により、太陽電池セル１への光の入射量が著しく増大し、太陽電池モジュール１０の発電効率を向上して、太陽電池モジュール１０の出力アップを図ることができるようになる。また、図２で８に示すように、枠体７の下側に光反射層を設けることで、枠体７を透過した光をより有効に活用することができ、更なる変換効率の向上が可能である。

更に、本実施例における枠体７の延出部７Ａは枠体７の強度を増加させる働きと、枠体７を架台フレーム２２等に固定する働きを持つが、前記保持部７Ｂを大きくし枠体７の強度を増加させた上で、且つ、図４に示すように補強フレーム２４を表面材４の上面を面１２４で押さえて固定する構造とすることで、延出部７Ａを設けること無く、充分な強度と保持力を確保できるようになる。

また、補強フレーム２４、２４を図３及び図４に示すように、太陽電池モジュール１０の表面材４及び枠体７を補強フレーム２４、２４の面で抑える構造であるため、補強フレーム２４、２４にかかる力を一点に集中させることなく、分散させることができるようになり、太陽電池モジュール１０をより安定に固定することができる。

また、本実施例の如く枠体７、取付装置２０を光透過性の硬質合成樹脂とすれば、従来の金属材にて形成するより安価に構成でき、且つ、軽量化を図ることができるようになる。これにより、取付作業も容易に行うことができるようになる。更に、枠体７、取付装置２０を光透過性の硬質合成樹脂とすることで、複雑な形状であっても容易に加工することが可能となるので、加工コストも抑えることができるようになる。

尚、本実施例では、架台フレーム２２を、縦長方向に延在する柱状の２本のフレームから構成し、補強フレーム２４は太陽電池モジュール１０の受光面である表面材４をまたぐ形で取り付けるものとしているが、図５のように架台フレーム１２２を格子形状とし、当該４辺の架台フレーム１２２に重なるように補強手段としてのＰＶ面押え２４Ａ、２４Ｂを固定することも有効である。特に、隣り合う太陽電池モジュール１０の長辺の間に、長辺に沿う方向にＰＶ面押え２４Ａを、隣り合う太陽電池モジュール１０の短辺の間に短辺に沿う方向でＰＶ面押え２４Ｂを配置することで、効率よく太陽電池モジュール１０の固定が可能となる。また、各ＰＶ面押え２４Ａ、２４Ｂを光透過性の材料で構成することで、入射光の遮蔽も回避できる。

また、本実施例では、補強手段としての補強フレーム２４、ＰＶ面押え２４Ａ、２４Ｂを架台フレーム２２に固定するものとしたが、架台フレーム２２以外のものに固定、例えば、直接設置箇所（屋根等）に固定するものとしても構わない。

更に、本実施例では、表面材４及び裏面材５をそれぞれ透明な白板強化ガラスにて構成するものとしたが、これに限らず、表面材４及び裏面材５は、光透過性材質であれば良く、例えば、光透過性の樹脂材を用いるものとしても構わない。

更にまた、裏面材を、光透過性材料とした両面光入射型の太陽電池モジュール１０を用いて説明したが、請求項１の発明は、これに限らず、表面側からのみの入射光を発電に利用する単面光入射型の太陽電池モジュールに適用しても構わない。このように、単面光入射型の太陽電池モジュールを用いる場合、裏面材を光反射性を有する材質にて構成しても良い。これらにより、太陽電池セル間を通過した光を反射させて、太陽電池セルの裏面材側から入射させることが可能となる。

また、上記実施例では両面光入射型太陽電池モジュールの枠体７に光反射面８を設けるものとしたが、例えば、当該両面光入射型太陽電池モジュールを垂直に設置する場合等には、枠体７に光反射面８を設けなくても構わない。

本発明の一実施例の太陽電池モジュールの断面図である。 図１の太陽電池モジュールを取付装置に取り付けた状態を示す太陽電池モジュール及びその取付装置の断面図である。 図２の太陽電池モジュール及びその取付装置の平面図である。 他の実施例の太陽電池モジュール及びその取付装置の断面図である。 もう一つの他の実施例の太陽電池モジュール及びその取付装置の平面図である。 従来の太陽電池モジュールの断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池セル
２ 接続部材
３ ＥＶＡ層
４ 表面材
５ 裏面材
７ 枠体
７Ａ 延出部
８ 光反射面
１０ 太陽電池モジュール
２０ 取付装置
２２ 架台フレーム
２４ 補強フレーム
２５ 取付具
２６ 取付部材

Claims (7)

1. 表面材と裏面材間に太陽電池セルを配置し、該表面材及び裏面材を枠体で保持して成る太陽電池モジュールにおいて、
   前記枠体は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記枠体の前記裏面材側に、光反射面を備えたことを特徴とする請求項１の太陽電池モジュール。
3. 前記裏面材は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２の太陽電池モジュール。
4. 前記裏面材側に位置して前記太陽電池モジュールを固定するための架台手段を備え、該架台手段は、光透過性の材料から構成されている、或いは、光透過性の構造を有することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の太陽電池モジュールの取付装置。
5. 前記太陽電池モジュールを前記表面材側から固定するための補強手段を備え、該補強手段は、光透過性の材料から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の太陽電池モジュールの取付装置。
6. 前記光透過性の材料は、光透過性の樹脂であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の太陽電池モジュール。
7. 前記光透過性の材料は、光透過性の樹脂であることを特徴とする請求項４又は請求項５太陽電池モジュールの取付装置。

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