JP2009076692A

JP2009076692A - フィルム型太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2009076692A
Application number: JP2007244468A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujii; 浩藤井
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】太陽電池モジュールとしての性能を低下させず、しかも背面材として種々の材料を用いることができるフィルム型太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】フィルム型太陽電池モジュールは、フィルム材に太陽電池セルを内包してなるフィルムモジュール１１を備えており、このフィルムモジュール１１の一方の面に支持材である背面材８が配置されている。フィルムモジュール１１と背面材８とは、例えば粘着テープ７により一体化されている。フィルムモジュール１１及び背面材８の外周に、フィルムモジュール１１及び背面材８の端面を覆うように封止部材であるパッキン９が取り付けられている。パッキン９は、フィルムモジュール１１及び背面材８の端面を被覆する端面被覆部９１と、端面被覆部９１からフィルムモジュール１１及び背面材８の表面に延在する鍔部９２とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋根などに設置するフィルム型太陽電池モジュールに関する。

太陽電池発電は、最近新エネルギーの一環として導入されている発電方式である。太陽電池モジュールは、受光両側にガラスを用いたモジュールタイプと、ガラスの代わりにフッ素系のフイルムを用いたフレキシブルなモジュールタイプとが開発されている。このようなフレキシブルなモジュールは、例えば、図４に示すように、一対のフィルム材２１，２２の間に太陽電池セル２３を挟み込んで封止してフィルムモジュールを構成し、一方のフィルム材２１の外側に表面保護層２４を設け、他方のフィルム材２２の外側に支持材である背面材２５を配設して構成されている。

このような太陽電池モジュールにおいて、フィルムモジュールと支持材とを固定する方法として、例えば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１に開示されている構成においては、太陽電池セル及び支持材の外周をクリップで固定している。
特開平１０−２２９２１４号公報

フィルムモジュールは合成樹脂で構成されているため、モジュール内への水蒸気の浸入があったとしても、外気湿度が下がるとモジュール内に浸入した水蒸気は外界に放出される。一方、太陽電池セルと背面材との間に水が入った場合は、上記のようにモジュール発電時の熱で水蒸気となった水分がモジュール内に浸入してしまう。したがって、このようなフィルム型太陽電池モジュールにおいては、フィルムモジュールと背面材とを一体化して両者間に水が浸入しないようにすることが望まれる。特許文献１に開示された構成においては、支持材とフィルムモジュールとの間に水分が浸入して背面材とフィルムモジュールとの間に留まると、モジュール発電時の熱で水蒸気となった水分が太陽電池セル内に浸入し、太陽電池セルを腐食させて太陽電池モジュールとしての性能を発揮することができない。

フィルムモジュールと背面材とを一体化する際に熱溶着法を用いると、フィルム材が溶融する１５０℃程度まで温度を上げなければならないため、背面材に使用できる材料としては、鋼板などの金属材料に限られてしまい、耐熱性の低いアクリル樹脂など合成樹脂を使用することは難しい。したがって、耐熱性の低い材料を背面材として使用する場合は、太陽電池セルを接着剤や構造用両面粘着テープで背面材に貼り付けることになる。

フィルムモジュールと背面材とを接着剤や構造用両面粘着テープで貼り付けた場合、特に、構造用両面粘着テープでは、テープ間に隙間でき、そこから水分がフィルムモジュールと背面材との間に浸入して滞留してしまう。また、接着剤が外界に露出すると、その個所が劣化してフィルムモジュールと背面材との間で剥れを生じて、水分がフィルムモジュールと背面材との間に浸入して滞留してしまう。結果として、このようにフィルムモジュールと背面材との間に水分が浸入すると、上記のように、太陽電池セルを腐食させて太陽電池モジュールとしての性能を発揮することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールとしての性能を低下させず、しかも背面材として種々の材料を用いることができるフィルム型太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明のフィルム型太陽電池モジュールは、フィルム材に太陽電池セルを内包してなるフィルムモジュールと、前記フィルムモジュールの一方の面に配置され、前記フィルムモジュールを支持する支持材と、前記フィルムモジュール及び前記支持材の外周に、前記フィルムモジュール及び前記支持材の端面を覆うように取り付けられた封止部材と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、フィルムモジュールと支持材との間の界面にパッキンが存在し、さらにフィルムモジュールと支持材とは厚さ方向に押圧されて密着性が向上するため、外部からの水分が太陽電池セルに浸入することがなくなり、太陽電池モジュールとしての性能を低下させることがない。また、フィルムモジュールを作製した後に支持材を取り付けているので、熱融着の際の熱が支持材に加わることがない。このため、これまで耐熱性が低いために使用が困難であったアクリル樹脂などを支持材に使用することが可能となる。これにより、支持材の材料の選択の自由度が拡大する。

本発明のフィルム型太陽電池モジュールにおいては、前記フィルムモジュールの他方の主面は、前記封止部材が取り付けられた領域以外の領域に凹凸を有することが好ましい。この構成によれば、外部からの水分が太陽電池セルに浸入することを防止すると共に、フィルムモジュール内に気泡が残らないようにすることができる。

本発明によれば、フィルム材に太陽電池セルを内包してなるフィルムモジュールと、前記フィルムモジュールの一方の面に配置され、前記フィルムモジュールを支持する支持材と、前記フィルムモジュール及び前記支持材の外周に、前記フィルムモジュール及び前記支持材の端面を覆うように取り付けられた封止部材と、を具備するので、太陽電池モジュールとしての性能を低下させず、しかも背面材として種々の材料を用いることができるフィルム型太陽電池モジュールを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールを示す概略図である。図１に示すフィルム型太陽電池モジュール１は、少なくとも一つの太陽電池セルを含む。このフィルム型太陽電池モジュール１は、図４に示すように、一対のフィルム材の間に太陽電池セルを挟み込んで封止してフィルムモジュールを構成し、一方のフィルム材の外側に表面保護層を設け、他方のフィルム材の外側に支持材である背面材を配設して構成されている。フィルム材としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）などの熱融着性プラスチックを用いることができる。また、支持材である背面材の材料としては、アクリル樹脂、鋼板などを用いることができる。

図１に示すように、フィルム型太陽電池モジュール１においては、太陽電池セルの正極及び負極にそれぞれ導電性粘着テープ２ａ，２ｂの一端部が取り付けられており、それらの他端部がフィルム型太陽電池モジュール１の出力を外部に取り出す電極用配線３ａ，３ｂの一端部に電気的に接続されている。導電性粘着テープ２ａ，２ｂ及び電極用配線３ａ，３ｂは、太陽電池セルと共にフィルム材によって封止されている。

電極用配線３ａ，３ｂには、表面側（一方のフィルム材側）から端子ボックス４ａ，４ｂが取り付けられており、それぞれの端子ボックス４ａ，４ｂ内で電極用配線３ａ，３ｂの他端部が電力ケーブル５の一端部と電気的に接続されている。なお、端子ボックス４ａ，４ｂは、フィルム型太陽電池モジュールの用途や使用態様に合わせて、裏面側（他方のフィルム材側）に取り付けても良い。また、それぞれの電力ケーブル５の他端部には、それぞれコネクタ６ａ，６ｂに取り付けられている。これらのコネクタ６ａ，６ｂを用いてフィルム型太陽電池モジュール１同士を電気的に接続したり、他のデバイス・機器と電気的に接続するようになっている。

図２は、本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールの一部を示す拡大図である。フィルム型太陽電池モジュールは、フィルム材に太陽電池セルを内包してなるフィルムモジュール１１を備えており、このフィルムモジュール１１の一方の面に支持材である背面材８が配置されている。フィルムモジュール１１と背面材８とは、例えば粘着テープ７により一体化されている。フィルムモジュール１１及び背面材８の外周に、フィルムモジュール１１及び背面材８の端面を覆うように封止部材であるパッキン９が取り付けられている。

パッキン９は、フィルムモジュール１１のすべての外周にわたって取り付けられている。パッキン９は、フィルムモジュール１１及び背面材８の端面を被覆する端面被覆部９１と、端面被覆部９１からフィルムモジュール１１及び背面材８の表面に延在する鍔部９２とを有する。端面被覆部９１は、少なくともフィルムモジュール１１及び背面材８の界面を覆い、その界面に水分が浸入することを防止する。端面被覆部９１の長さを、フィルムモジュール１１及び背面材８の合計の厚さよりも若干短く設定することにより、フィルムモジュール１１及び背面材８に対して厚さ方向に力を加えることができる。また、鍔部９２は、フィルムモジュール１１及び背面材８の表面を押圧する。このため、鍔部９２のサイズは、フィルムモジュール１１及び背面材８の表面を十分に押圧できるように適宜設定する。このようにパッキン９を構成することにより、フィルムモジュール１１及び背面材８を厚さ方向に押圧して両者界面を密着させて、両者界面から水分が浸入することを防止することができる。なお、パッキン９を構成する材料としては、ゴム、合成ゴム、合成樹脂などを挙げることができる。また、端面被覆部９１及び鍔部９２は一体的に形成することが好ましい。

上記構成を有するフィルム型太陽電池モジュールは、例えば次のようにして作製する。まず、一つのフィルム材上に太陽電池セル、導電性粘着テープ及び電極用配線を配置し、その上からもう一つのフィルム材を載置し、そのフィルム材の上に表面保護層となるエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素フィルムを載置し、全体を加熱・加圧した状態で熱融着して一体化する。このようにしてフィルムモジュールを作製し、フィルムモジュールの表面保護層の反対側にアクリル樹脂などで構成した背面材を粘着テープを用いて取り付ける。熱融着の温度は、フィルム材を構成する材料が溶融する１５０℃程度である。なお、背面材として鋼板などの金属材を用いる場合には、フィルムモジュールを構成する部材及び背面材を積層して、全体を加熱・加圧した状態で熱融着して一体化するようにしても良い。また、熱融着の際は、フィルムモジュール内に気泡ができないように、フィルムモジュール全体を真空加圧し、空気や化学反応で発生するガスを吸引しつつフィルムモジュール外へ放出しながら行う。

このようにして得られたフィルム型太陽電池モジュールでは、フィルムモジュールと背面材との間の界面にパッキンの端面被覆部が存在し、さらにフィルムモジュールと背面材とは厚さ方向に押圧されて密着性が向上するため、外部からの水分が太陽電池セルに浸入することがなくなり、太陽電池モジュールとしての性能を低下させることがない。また、フィルムモジュールを作製した後に背面材を取り付けているので、熱融着の際の熱が背面材に加わることがない。このため、これまで耐熱性が低いために使用が困難であったアクリル樹脂などを背面材に使用することが可能となる。これにより、背面材の材料の選択の自由度が拡大する。

図３は、本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールの他の例を説明するための図である。図３に示すフィルム型太陽電池モジュールにおいては、フィルムモジュールのフィルム材に、表面に凹凸を有するフィルム材を用いる。このように表面に凹凸を有するフィルム材を用いることにより、フィルムモジュールの作製の際のフィルム材積層時の空気や熱融着時に発生するガスを逃がしてフィルムモジュール内に気泡が残らないようにすることができる。この場合において、パッキン９が取り付けられた領域以外の領域（図３のＸ領域）に凹凸を有することが好ましい。すなわち、パッキン９の鍔部９２の広さよりもフィルムモジュール１１の表面に凹凸が形成されない領域の広さを大きくすること、図３において、パッキン９の鍔部９２の長さＬ１よりもフィルムモジュール１１の表面に凹凸が形成されない領域の長さＬ２を長くすることが好ましい。これにより、外部からの水分が太陽電池セルに浸入することを防止すると共に、フィルムモジュール内に気泡が残らないようにすることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した部材の位置関係、材質については特に制限はない。例えば、本発明において、封止部材の形状や材質などについては特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

本発明は、例えば建物の屋根に設置されるフィルム型太陽電池モジュールに適用可能である。

本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールを示す概略図である。本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールの一部を示す拡大図である。本発明の実施の形態に係るフィルム型太陽電池モジュールの他の例を説明するための図である。フィルム型太陽電池モジュールの概略構成を示す図である。

符号の説明

１…フイルム型太陽電池モジュール、２ａ，２ｂ…導電性粘着テープ、３ａ，３ｂ…電極用配線、４ａ，４ｂ…端子ボックス、５…電力ケーブル、６ａ，６ｂ…コネクタ、７…粘着テープ、８…背面材、９…パッキン、１１…フィルムモジュール、９１…端面被覆部、９２…鍔部。

Claims

フィルム材に太陽電池セルを内包してなるフィルムモジュールと、前記フィルムモジュールの一方の面に配置され、前記フィルムモジュールを支持する支持材と、前記フィルムモジュール及び前記支持材の外周に、前記フィルムモジュール及び前記支持材の端面を覆うように取り付けられた封止部材と、を具備することを特徴とするフィルム型太陽電池モジュール。
前記フィルムモジュールの他方の主面は、前記封止部材が取り付けられた領域以外の領域に凹凸を有することを特徴とする請求項１記載のフィルム型太陽電池モジュール。