JP2007180065A - 太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の太陽電池モジュールよりなる太陽電池アレイにおいて、取り扱いやすさを向上し、より少ない材料で高い強度を持つ太陽電池アレイを提供する。
【解決手段】 複数の太陽電池モジュールを連結して成る太陽電池アレイであって、前記複数の太陽電池モジュールを枠体に収めるようにしたことを特徴とする太陽電池アレイ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連結した複数の太陽電池モジュールを一つの枠体に納めた太陽電池アレイに関する。

近年、地球環境問題、省エネルギーへの関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムへの関心が高く、特に太陽光発電システムの住宅への普及が加速されている。

太陽光発電システムは、その主要な構成要素である太陽電池モジュールにより太陽光エネルギーを電力に変換して利用することで、家庭の電気負荷を低減させるものである。この太陽電池モジュールの形態には、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などがある。これらの中でアモルファスシリコン太陽電池からなる太陽電池素子は、比較的低コストで大面積のものができる。

また、太陽電池モジュールについては、下記のごとく、複数の太陽電池素子を直並列に接続し、光透過板・封入樹脂・耐候性フィルムで挟持する構造が一般的である。

図８に従来の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略断面図を示す。図８に示すように、太陽電池モジュール２０はたとえばシリコン等から成る半導体の光電変換効果を利用して電力を発生させる太陽電池素子２１（２１ａ，２１ｂ）を複数個直列および並列に電気的に接続し、耐候性のある素材で覆うように成し、所要の出力電圧や出力電流を得る。この太陽電池素子２１は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池素子や、薄膜系太陽電池素子などにより構成される。このとき、太陽電池素子２１ａと太陽電池素子２１ｂを直列接続するためには太陽電池素子２１ａの＋極である裏面と、−極である太陽電池素子２１ｂの表面を電気的に接続する必要があるので、太陽電池素子２１ａと２１ｂの間には電気的に接続する導電材２２等を通す為のクリアランスが設けられる。

太陽電池素子２１の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板２３を配置し、その裏面である非受光面にはテフロン（登録商標）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポレエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルム２４を被着し、さらに光透過板２３と耐候性フィルム２４との間には、たとえばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などから成る透明な合成樹脂を介在し、封止材２５と成している。

そして、これら光透過板２３、太陽電池素子２１および耐候性フィルム２４の重ね構造の矩形状の本体に対し、その各辺の周囲をアルミニウム金属やＳＵＳ等から成る枠体２９を挟み込むように装着し、太陽電池モジュール２０全体の強度を高めている。

また、太陽電池モジュール２０の裏面、すなわち耐候性フィルム２４の上にはＡＢＳ樹脂などの合成樹脂やアルミニウム金属などで構成したジャンクションボックス２６を接着し、太陽電池モジュール２０の出力電力を取り出すターミナルと成している。

一般的にこれらの太陽電池モジュールは電気的に接続され、太陽電池アレイを構成する。

これらの太陽電池モジュールを電気的に接続して太陽電池アレイとする方法として、さまざまな方法が提案されている。

例えば図９のように、太陽電池モジュール２０を架台２７に設置する際にケーブル２８で電気的に接続する方法が一般的である。

また、太陽電池モジュールをケーブルを使用せずに接続する方法等が提案されている。
特許第３４６８４９１号 特許第３１０６７７８号

しかしながら、従来の太陽電池モジュールでは、それぞれの太陽電池モジュールが個別に設置されており、それぞれが風や雪による荷重に耐える強度のある構造を持つために、多くの材料を使用しなくてはならないという問題あった。

また、太陽電池モジュールの電気的な接続部が重なり部であるため止水されておらず、雨天など場合に水の表面張力により重なり部に水が浸入して、漏電する可能性があるという問題があった。

また、それぞれの太陽電池モジュールが個別に設置されているため、移動時にそれぞれを架台などから取り外して取り扱う必要があり、多くの工数が必要であるという問題があった。

本発明の太陽電池アレイは、複数の太陽電池モジュールを連結して成る太陽電池アレイであって、前記複数の太陽電池モジュールを枠体に収めるようにしたことを特徴とする。

また、本発明の他の太陽電池アレイは、前記枠体はコの字型レール材から構成されることを特徴とする。

また、本発明の他の太陽電池アレイは、前記複数の太陽電池モジュールはそれぞれ隣接する他の太陽電池モジュールと係合するための係合部を有し、互いに隣接する太陽電池モジュールは係合するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の他の太陽電池アレイは、前記太陽電池モジュールの係合部は導電性部材より構成されることを特徴とする。

さらに、本発明の他の太陽電池アレイは、前記複数の太陽電池モジュールの受光面側に光透過性の保護材を設けたことを特徴とする。

本発明の太陽電池アレイによれば、複数の太陽電池モジュールを連結して成る太陽電池アレイであって、前記複数の太陽電池モジュールを枠体に収めるようにしたことにより、太陽電池アレイに加わる外力を枠体が支え、個々の太陽電池モジュールに加わる外力が小さくなり、太陽電池モジュールをより簡単な構造とできる。これにより、使用材料を少なくすることができる。

また、太陽電池モジュールの集まりである太陽電池アレイを一まとまりに容易に取り扱うことが可能となり、取り付け、取り外しの工数を下げることができる。

また、本発明の他の太陽電池アレイによれば、前記枠体はコの字型レール材から構成されるようにしたことにより、太陽電池モジュールの固定が容易になると共に強固に固定する効果を奏することができる。

また、本発明の他の太陽電池アレイによれば、前記複数の太陽電池モジュールはそれぞれ隣接する他の太陽電池モジュールと係合するための係合部を有し、互いに隣接する太陽電池モジュールは係合するようにしたことにより、太陽電池モジュールを重ね合わせるだけで、容易に太陽電池モジュール同士を連結することができる。

さらに、本発明の他の太陽電池アレイによれば、前記複数の太陽電池モジュールの受光面側に光透過性の保護材を設けたことにより、個々の太陽電池モジュールの止水が不要となり、より少ない材料で簡単な構造とする効果を奏することができるとともに、連結した太陽電池モジュールをホコリなどの汚れから保護し、発電効率の低下を防ぐことができる。

以下に、本発明に係る太陽電池アレイの実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように本発明の太陽電池アレイ１は、複数の小型の太陽電池モジュール２よりなり、太陽電池アレイの外側枠体３、複数の太陽電池モジュールを収めるための枠体であるコの字型のレール４および光透過性の保護材であるガラス５を有している。

以下に複数の太陽電池モジュールを用いて、太陽電池アレイを構成する過程を図を用いて説明する。

図２に本発明に係る太陽電池モジュール２の受光面側からみた斜視図を示す。

図２に示すように太陽電池モジュール２は、係合部である嵌合凸部６Ａ、係合部である嵌合凸部６Ｂ、係合部である嵌合凹部７Ａ、係合部である嵌合凹部７Ｂを備えるものである。嵌合凹部７Ａは導電性の材料よりなり太陽電池モジュールの正極に接続されており、嵌合凸部６Ａは導電性材料よりなり太陽電池モジュールの負極に接続されている。また嵌合凸部６Ａおよび嵌合凸部６Ｂはその内部にめねじ部が設けられている。

また、図３に本発明に係わる太陽電池モジュール２の断面図を示す。

図３に示すように太陽電池モジュール２は、透光性基板８、裏面シート９の間で充填材１０で封止した複数の太陽電池素子１１を備えたものである。尚、ここで透光性基板８は透光性フィルムを、裏面シート９は基板を用いても良い。

図４（ａ）は２枚の太陽電池モジュール２を連結する前の様子を、図４（ｂ）は２枚の太陽電池モジュール２を連結した後の様子を示す図である。

図４（ａ）に示すように係合部である嵌合凸部６Ｃと係合部である嵌合凹部７Ｃ、係合部である嵌合凸部６Ｄと係合部である嵌合凹部７Ｄが嵌合することにより太陽電池モジュールは連結される。その後、図４（ｂ）に示すように連結ねじ１２を嵌合凸部６Ｃと嵌合凸部６Ｄに設けられためねじに取り付けることにより、太陽電池モジュールの連結が固定される。

２枚以上の太陽電池モジュール２を固定する場合は、上記と同様の手順を繰り返し行う。

図５（ａ）に複数の連結した太陽電池モジュール２をコの字型のレール４に挟持固定する前の様子を、図５（ｂ）にコの字型のレール４に挟持固定した後の様子を示す。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように連結した太陽電池モジュール２の非発電部の部分をコの字型レール４で挟持固定する。ここでコの字型レール４は非導電性の材料より構成される。

コの字型のレール４に挟持固定した太陽電池モジュール２を、図１に示すように枠体３の内部に複数固定することにより太陽電池アレイ１が完成する。

複数の太陽電池モジュール２を太陽電池アレイ１とすることで、設置や取り外しの際に複数の太陽電池モジュールを取り扱う必要がなくなり、より少ない工数で行うこと可能となる。

図６は太陽電池アレイ１の断面の様子を示す。

その際に図６に示すように太陽電池モジュール２はレールに対して一定の角度を持つ。これを利用して例えば太陽電池アレイ１を水平に設置した場合でも太陽電池モジュール面は角度を持つため、これを太陽に向けることで、日射に対してより垂直に近くなり発電効率を向上することができる。また、連結した太陽電池モジュール２がコの字型のレール４に挟持固定される際に連結ネジ１２で接触する。このため、太陽電池アレイ１に外力が加わったときに、コの字型のレール４に変位が発生した後に、太陽電池モジュール２に荷重が伝わろうとするが連結ネジ１２でのみで接触しているため外力が伝わりにくくなる効果がある。このため、太陽電池アレイに組み立てた状態で荷重に耐えればよく、個々の太陽電池モジュールが外力に耐えうる構造とする必要がなくなるため、必要な材料を少なくすることができる。

また、太陽電池アレイの日射面をガラス５で保護することにより、太陽電池モジュール２がホコリなどの汚れから保護され発電効率の低下を防ぐことができることと同時に、太陽電池モジュールの電気的な接続部が雨などから保護され個々の太陽電池モジュール２に防水対策を施す必要がなくなるため、構造を簡単にすることができ使用材料を減らすことができる。

ここで図１では太陽電池モジュールを１６枚使用した例を示したが、接続する負荷の電圧に合わせて、太陽電池モジュールの枚数を増減させるとともに、それに合わせて枠体のサイズを変更しても良い。

また、本発明の他の実施の形態を説明する。

図７に示すように前記で説明した太陽電池モジュールの係合部は、導電性の孔部１３によって構成され、導電性の孔部１３に導電性の掛止部材１４を挿入する構造としてもよく、物理的な接続と同時に電気的な接続が行える効果が得られると共に、掛止部材を張り出させることで、負荷された外力が太陽電池モジュールに伝達されにくくする効果を得ることができる。

本発明の太陽電池アレイの一般的な構造を示す斜視図である。 本発明の太陽電池モジュールの受光面側からみた斜視図である。 本発明の太陽電池モジュールの断面図である。 （ａ）は２枚の太陽電池モジュールを連結する前の様子を（ｂ）は連結後の様子を示す。 （ａ）は複数の連結した太陽電池モジュールをコの字型のレールに挟持固定する前の様子を、（ｂ）はコの字型のレールに挟持固定した後の様子を示す。 本発明の太陽電池アレイの断面の様子を示す。 本発明の他の実施形態の太陽電池アレイの断面の様子を示す。 従来の太陽電池モジュールの概略断面図である。 従来の太陽電池アレイの斜視図である。

符号の説明

１：太陽電池アレイ
２：太陽電池モジュール
３：枠体
４：コの字型レール
５：ガラス
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ：嵌合凸部
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ：嵌合凹部
８：透光性基板
９：裏面シート
１０：充填材
１１：太陽電池素子
１２：連結ネジ
１３：孔部
１４：掛止部材
２０：太陽電池モジュール
２１、２１ａ、２１ｂ：太陽電池素子
２２：導電材
２３：光透過板
２４：耐候性フィルム
２５：枠体
２６：ジャンクションボックス
２７：架台
２８：ケーブル
２９：枠体

Claims (5)

1. 複数の太陽電池モジュールを連結して成る太陽電池アレイであって、前記複数の太陽電池モジュールを枠体に収めるようにしたことを特徴とする太陽電池アレイ。
2. 前記枠体はコの字型レール材から構成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイ。
3. 前記複数の太陽電池モジュールはそれぞれ隣接する他の太陽電池モジュールと係合するための係合部を有し、互いに隣接する太陽電池モジュールは係合するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池アレイ。
4. 前記太陽電池モジュールの係合部は導電性部材より構成され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アレイ。
5. 前記複数の太陽電池モジュールの受光面側に光透過性の保護材を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽電池アレイ。

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