JP2008085132A - Ｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、簡単な構造、低コスト、且つ、耐久性を有するフレームにより、その外周端裏面が、傾斜又は湾曲した構造の太陽電池パネルを簡単且つ確実に、嵌合、挟持する。
【解決手段】フレームは、長辺用フレーム及３Ａび短辺用フレーム３Ｂからなり、主要構成部のパネル端嵌合部は、太陽電池パネル外周端を上下方向から挟持、固定し、且つ太陽電池パネル２の外周端の挿入、嵌合し易く、確実に固定保持する構造で、断面形状が略「コ」又は逆「コ」字状の上舌片３ｂと下舌片３ｃとからなり、上舌片及び下舌片は、夫々略水平方向の同位置に設置し、前記上舌片のパネル挟持部ｂ１は水平なパネル受光面と、前記下舌片のパネル挟持部ｃ１は湾曲又は傾斜したパネル裏面と夫々接すると共に、パネル外端部を上下方向から保持固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールに適合した改良フレームに実装されたＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールにおいては、これの耐久性を維持、又は設置上の利便性等から、通常、板状の太陽電池パネルの外周にフレーム（外枠）を設置する構造（例えば、特許文献１参照。）のものが採用されている。前記特許文献１に記載の太陽電池モジュールのフレーム（外枠）は、図８に示すように、パネル外周を嵌め込むフレームの嵌合部内に、シール材（封止材）を溜めるための、受光側凹部２４、背面側凹部２５及び太陽電池パネルの外端が対向するフレーム（外枠）の嵌合部分の凹部２６を備え、上下（表裏）のパネル用舌片３ｂ、３ｃの位置又は長さが異なり、背面側（下側）のパネル嵌合用下舌片３ｃの方を長くしたもので、太陽電池パネルの外周を、フレーム（外枠）の上下（表裏）のパネル用舌片３ｂ、３ｃにより、上下（表裏）異なる位置で、夫々太陽電池パネルの水平な外端面と当接して挟持するフレーム（外枠）である。

前記太陽電池モジュール用フレーム（外枠）は、その嵌合部がシール材（封止材）のはみ出しが少なく、シール材（封止材）を溜めるための機能を有するため、耐水性及び止水性の向上という効果は得られるものの、太陽電池モジュールの外周端下面（裏面）を支持且つ挟持するフレーム（外枠）の下舌片３ｃは前記太陽電池パネルの加重を支えるために、この下舌片３ｃと底部の間に下舌片支持部３ｄを設けており、上下（表裏）のパネル嵌合用舌片３ｂ、３ｃの位置、形状等が複雑で、大型化するという問題がある。

更に、前記フレーム（外枠）は、その外端面が水平である太陽電池パネルのみ使用されるものであり、図２に示す、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールのように、その外周端の上面（表側面）は前記太陽電池パネルと同様に水平な面であるが、その外周端の下面（裏面）が、外側から内側に向かって、傾斜又は湾曲しており、このような外周端の下面（裏面）を有する太陽電池パネルには不向きであるという問題がある。

特開２０００−２４３９９８号公報（特許第３８０６５３４号）

本発明は前記問題点を解消するもので、本発明の目的は、フレーム（外枠）を軽量、低コストで、且つ耐久性を維持しつつ、簡単な構造により、（その下面（裏面）の外周端が、外側から内側に向かって、傾斜又は湾曲する面を有する）ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール（パネル）を簡単且つ確実に、嵌合し、且つ挟持することである。

（１）本発明は、長辺と短辺とからなる略四角形の板状で、上面（表側）はカバーガラスを設置して水平で、下面（裏側）はバックシートを設置して、その外周端部が湾曲又は傾斜した構造のＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルと、該ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周辺部を封止材を介して保持固定するフレームと、からなるＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、
前記フレームは前記太陽電池パネルの外端部を保持固定する長辺用フレーム及び短辺用フレームからなり、
前記長辺用フレームは、垂直方向に延びる主壁と、前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部、前記主壁の下部に逆「Ｔ」字形の底部台座を有し、前記短辺用フレームは、垂直方向に延びる主壁と前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部を有し、
前記パネル端嵌合部は、前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部の挿入又は嵌合がし易く、且つＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部を確実に固定保持する構造で、その断面形状が略「コ」字状又は逆「コ」字状の上舌片と下舌片とから構成され、前記上舌片及び下舌片は、夫々その先端付近の略水平方向の同位置に設置し、前記上舌片のパネル挟持部は水平なパネル上面（表面）と、前記下舌片のパネル挟持部は湾曲又は傾斜したパネル下面（裏面）と、夫々接すると共に、
前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの上舌片のパネル挟持部と下舌片のパネル挟持部とによりＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外周端部を上下方向から保持固定するＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（２）本発明は、前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に突起を設けると共に、上舌片及び下舌片にはその主壁の近傍付近の厚みを薄くして凹部を夫々設けた前記（１）に記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（３）本発明は、前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に設けた突起が、前記カバーガラスの側端部と当接し、ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外周端部を水平方向で固定すると共に、上舌片及び下舌片の凹部に封止材を留める機能及びＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル底面に設けたバックシートの構成部材であるアルミ箔とフレームの接触を防止する機能を有する前記（１）又は（２）に記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（４）本発明は、前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に設けた突起と前記上舌片とによる空間及び前記突起と下舌片とによる空間に封止材を留める前記（１）乃至（３）の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであるである。

（５）本発明は、前記長辺用フレームが、その下舌片及び底部台座に、短辺用フレームとネジ止めするためのネジ穴を形成した前記（１）乃至（４）の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（６）本発明は、前記長辺用フレームの下舌片及び底部台座が、その厚みが長片全体又はその両端部で上舌片より厚い前記（１）乃至（５）の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（７）本発明は、前記短辺用フレームが、その主壁の該当箇所に、長辺用フレームとネジ止めするためのネジ貫通用穴を形成した前記（１）乃至（４）の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

本発明は、フレーム（外枠）を軽量、低コストで、且つ耐久性を維持しつつ、簡単な構造により、その下面（裏面）の外周端部が、外側から内側に向かって、傾斜又は湾曲する面を有するＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール（パネル）を簡単且つ確実に、嵌合し、且つ挟持することができる。

本発明は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルのように、その上面（表側）が水平で、その下面（裏側）が湾曲又は傾斜した構造のものに適したフレームによりＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端を挟持、固定するＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。図２及び図３に示すように、前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル２は、その上面（表側）はカバーガラスを設置して水平で、下面（裏側）はバックシートを設置して、その外周端部（外周部）が湾曲又は傾斜した構造で、該ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル２の外周辺部を封止材７を介してフレーム３により保持固定する。

前記フレーム３は、図１（ｂ）に示すように、前記太陽電池パネル２の外周端部を保持固定する長辺用フレーム３Ａ及び短辺用フレーム３Ｂからなり、前記長辺用フレーム３Ａの主要な構成部は、図１（ａ）及び図４に示すように、垂直方向に延びる主壁３ａと、前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部及び前記主壁の下部に逆「Ｔ」字形の底部台座３ｅを有し、短辺用フレーム３Ｂの主要な構成部としては、図６に示すように、垂直方向に延びる主壁３ａと、前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部を有する。短辺用フレーム３Ｂには、必要に応じて、長辺用フレーム３Ａと同様に前記主壁の下部に逆「Ｔ」字形の底部台座３ｅを設けてもよい。図１（ａ）及び図３に示すように、前記パネル端嵌合部は、前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル２の外周端部の挿入又は嵌合がし易く、且つＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部を確実に固定保持する構造で、その断面形状が略「コ」字状又は逆「コ」字状の上舌片３ｂと下舌片３ｃとから構成され、前記上舌片３ｂ及び下舌片３ｃは、夫々その先端付近の略水平方向の同位置に設置し、前記上舌片のパネル挟持部ｂ１は水平なパネル上面（表面）と、前記下舌片のパネル挟持部ｃ１は湾曲又は傾斜したパネル下面（裏面）と、夫々接すると共に、前記長辺用フレーム３Ａ及び短辺用フレーム３Ｂの上舌片のパネル挟持部ｂ１と下舌片のパネル挟持部ｃ１とによりＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外端部を上下方向から保持固定する。

前記長辺用フレーム３Ａ及び短辺用フレーム３Ｂの主壁３ａの内側の上舌片３ｂと下舌片３ｃとの間の位置に、前記カバーガラスの側端部と当接する突起３ｄを設けると共に、上舌片３ｂ及び下舌片３ｃにはその主壁の近傍付近の厚みを薄くして凹部ｂ２及びｃ２を夫々設ける。前記突起３ｄは、ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外周端部を水平方向で固定すると共に、前記突起３ｄと上舌片３ｂとによる空間及び前記突起３ｄと下舌片３ｃとによる空間にシール材を溜めることができ、、更に、突起３ｄにより長辺用フレーム３Ａ及び短辺用フレーム３Ｂの主壁３ａとパネル外周端部との間に一定の隙間が形成されるため、ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル底面に設けたバックシート２Ｃの構成部材であるアルミ箔２Ｃ１がフレームと接触するのを防止する。前記バックシート２Ｃ内のアルミ箔２Ｃ１が太陽電池サブモジュール４の電極と接触しているような場合には、前記アルミ箔２Ｃ１がフレームと接触すると、太陽電池サブモジュールの電極とフレームが導通することとなり、太陽電池回路と外枠フレーム間に絶縁が保てなくなるので、当該太陽電池モジュールは不良品となる。前記突起３ｄは、カバーガラス部分と接触するので、アルミ箔２Ｃ１と太陽電池サブモジュール４の電極とが接触している場合においても、フレームとアルミ箔２Ｃ１が接触しないので、太陽電池回路と外枠フレーム間の絶縁が保たれる。当該構造により、太陽電池モジュールの不良品発生率を抑えることができる。

前記長辺用フレーム３Ａは、図４に示すように、短辺用フレーム３Ｂとネジ止めするために、その下舌片３ｃ及び底部台座３ｅにネジ穴Ｎ１を設ける。前記長辺用フレーム３Ａの下舌片３ｃ及び底部台座３ｅは、その厚みが長片全体又はその両端部で上舌片より厚くする。

前記長辺用フレーム３Ａは、前記のように、その下舌片３ｃ及び底部台座３ｅにネジ穴Ｎ１を設ける必要があるが、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、下舌片３ｃ下面及び底部台座３ｅ上面に、断面が円又は半円、四角等の簡単な形状の機構部分を形成しそこにネジ穴Ｎ１を設けることにより、フレームの構造が簡素化され、加工し易くなり、製造コストが低減される。

前記短辺用フレーム３Ｂは、その主壁３ａの該当箇所に、長辺用フレーム３Ａとネジ止めするためのネジ貫通用穴Ｎ２を設ける。また、前記のように、その主壁の上部付近にパネル端嵌合部は、長辺用フレーム３Ａと同一の構造である。

前記本発明のフレームの材質は、軽量、低コストで、且つ耐久性を有し、更に、加工性も求められるので、主に、アルミ、アルミ合金が適しているが、鋼材、合成樹脂材、炭素繊維を含む複合素材等を用いることがてきる。

本発明は、以上のように、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール（パネル）のように、その下面（裏面）の外周端部が、外側から内側に向かって、傾斜又は湾曲する面を有する太陽電池パネルを支持固定するためのフレームとして好適で、このフレーム（外枠）は、軽量、低コストで、且つ耐久性を維持しつつ、簡単な構造であり、前記長辺用フレーム３Ａ及び短辺用フレーム３Ｂを用いて、簡単なネジ止め作業により、太陽電池モジュール（パネル）を簡単且つ確実に、嵌合し、且つ挟持することができる。

（ａ）本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールにおけるフレームの主要部の構造を示す図（断面図）である。（ｂ）本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの構成図（平面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールにおけるＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部の構造を示す図（断面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールにおけるＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部がフレームに挟持された状態を示す図（断面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの長片用フレームの構造を示す図（断面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの長片用フレームの下舌片及び底部台座の他の実施例を示す図（断面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの短片用フレームの構造を示す図（断面図）である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールにおけるＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイスの構成を示す図（断面図）である。 従来の太陽電池モジュールのフレームの構造を示す図（断面図）である。

符号の説明

１ ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール
２ ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル
２Ｂ カバーガラス
２Ｃ バックシート
２Ｃ１ アルミ箔（シールド層）
２Ｃ’ 耐候性フィルム
２４ 凹部
２５ 凹部
２６ 凹部
３ フレーム
３Ａ 長辺用フレーム
３Ｂ 短辺用フレーム
３ａ 主壁
３ｂ 上舌片
ｂ１ パネル挟持部
ｂ２ 凹部
３ｃ 下舌片
ｃ１ パネル挟持部
ｃ２ 凹部
３ｄ 底部台座
３ｅ 突起
３ｆ 下舌片支持部
４ ＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュール
５ ＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイス
５Ａ ガラス基板
５Ｂ アルカリバリア層
５Ｃ 金属裏面電極層
５Ｄ ｐ形ＣＩＳ系光吸収層
５Ｅ 高抵抗バッファ層
５Ｆ ｎ形窓層（透明導電膜）
５Ｃ’ 太陽電池素子
６ 充填材
７ 封止材
Ｎ ネジ
Ｎ１ ネジ穴
Ｎ２ ネジ貫通用穴

Claims (7)

1. 長辺と短辺とからなる略四角形の板状で、上面（表側）はカバーガラスを設置して水平で、下面（裏側）はバックシートを設置して、その外周端部が湾曲又は傾斜した構造のＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルと、該ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周辺部を封止材を介して保持固定するフレームと、からなるＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、
   前記フレームは前記太陽電池パネルの外端部を保持固定する長辺用フレーム及び短辺用フレームからなり、
   前記長辺用フレームは、垂直方向に延びる主壁と、前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部、前記主壁の下部に逆「Ｔ」字形の底部台座を有し、前記短辺用フレームは、垂直方向に延びる主壁と前記主壁の上部付近にパネル端嵌合部を有し、
   前記パネル端嵌合部は、前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部の挿入又は嵌合がし易く、且つＣＩＳ系薄膜太陽電池パネルの外周端部を確実に固定保持する構造で、その断面形状が略「コ」字状又は逆「コ」字状の上舌片と下舌片とから構成され、前記上舌片及び下舌片は、夫々その先端付近の略水平方向の同位置に設置し、前記上舌片のパネル挟持部は水平なパネル上面（表面）と、前記下舌片のパネル挟持部は湾曲又は傾斜したパネル下面（裏面）と、夫々接すると共に、
   前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの上舌片のパネル挟持部と下舌片のパネル挟持部とによりＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外周端部を上下方向から保持固定することを特徴とするＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
2. 前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に突起を設けると共に、上舌片及び下舌片にはその主壁の近傍付近の厚みを薄くして凹部を夫々設けたことを特徴とする請求項１に記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
3. 前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に設けた突起は、前記カバーガラスの側端部と当接し、ＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル外周端部を水平方向で固定すると共に、上舌片及び下舌片の凹部に封止材を留める機能及びＣＩＳ系薄膜太陽電池パネル底面に設けたバックシートの構成部材であるアルミ箔とフレームの接触を防止する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
4. 前記長辺用フレーム及び短辺用フレームの主壁の内側の上舌片と下舌片との間の位置に設けた突起と前記上舌片とによる空間及び前記突起と下舌片とによる空間に封止材を留めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
5. 前記長辺用フレームは、その下舌片及び底部台座に、短辺用フレームとネジ止めするためのネジ穴を形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
6. 前記長辺用フレームの下舌片及び底部台座は、その厚みが長片全体又はその両端部で上舌片より厚いことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
7. 前記短辺用フレームは、その主壁の該当箇所に、長辺用フレームとネジ止めするためのネジ貫通用穴を形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。

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