JP2010153553A - 太陽電池モジュール及び太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】電気的安全性を確保しつつ、太陽電池モジュールそのもの及び太陽電池モジュール構成材料の廃棄処理やリサイクル対応が容易で、環境負荷の少ない太陽電池モジュール及び太陽電池アレイを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１００の出力取出ケーブル１０７や太陽電池モジュール１００間の接続ケーブル２０１にノンハロゲンケーブルを用いた。これにより、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュール１００及び太陽電池モジュール１００を構成する材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分が少なくできる。この結果、安全性が高められ、リサイクルもし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール構造及び太陽電池アレイに関する。

太陽電池モジュール及びこれを用いた太陽光発電システムは、太陽光を直接電気エネルギーに変換できることから、環境負荷の少ない、環境にやさしいエネルギー源として、近年脚光を浴びており、今後市場導入が加速されることが予想されている。

従来の太陽電池アレイとして、例えば特許文献１や特許文献２で開示されたものが知られている。特許文献１には、太陽電池素子と導電性外郭部を有する複数の太陽電池モジュールを電線により電気的に接続してなる太陽電池アレイにおいて、前記電線が複数の心線を有し、該複数の心線のうち、少なくとも１本を前記太陽電池素子の電力を導出する電気接続部に接続し、また残りの心線のうち、少なくとも１本を太陽電池モジュールの接地部に接続する点が開示されている。

特許文献２には、複数の太陽電池モジュールと該太陽電池モジュール間を接続する太陽電池モジュール間接続ケーブルと正のストリングケーブルと負のストリングケーブルとを有する太陽電池モジュールストリングを複数有する太陽電池モジュールアレイの設置構造において、前記正のストリングケーブルと前記負のストリングケーブル、又は、前記太陽電池モジュール間接続ケーブルと前記正のストリングケーブル及び／又は負のストリングケーブルが接触しないように非接触手段を設けた点が開示されている。

図３は、従来の太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。同図において、太陽電池モジュール３００は、受光面側が表面保護材３０１で覆われ、非受光面側が裏面保護材３０２で覆われた絶縁性封止材３０３中に太陽電池セル群３０４あるいは太陽電池サブモジュール群３０５を封止してなる。太陽電池セル群３０４あるいは太陽電池サブモジュール３０５群から得られる出力を、太陽電池モジュール３００の裏面保護材３０２側に配置された端子ボックス３０６の出力取出ケーブル３０７から取り出している。出力取出ケーブル３０７の先端には、外部の配線と接続するための接続コネクタ３０８が取り付けられている。

表面保護材３０１、裏面保護材３０２及び絶縁性封止材３０３には、それぞれ、ガラス、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート)、フッ素樹脂フィルム、あるいはフッ素樹脂、ＥＶＡ、金属板等が用いられている。端子ボックス３０６及び出力取出ケーブル３０７には、それぞれ、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ＣＶ（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシース）ケーブルが用いられている。ＣＶケーブルを構成する塩化ビニルの中には塩化ビニルの性能を維持するために、鉛系の添加剤が含まれている。
特開平１１−１４５４９６号公報 特開２０００−３１２０１９号公報

ところで、太陽電池モジュールを構成する材料は、電気的安全性は勿論のこと、環境負荷の少ない材料であることが望ましいが、前述した太陽電池モジュール３００の構成材料には、フッ素樹脂や塩化ビニル系ケーブル等のハロゲン元素や重金属を含むものが残っており、太陽電池モジュール３００そのもの及び太陽電池モジュール３００の構成材料の廃棄処理方法やリサイクル対応等の問題が残されている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電気的安全性を確保しつつ、太陽電池モジュールそのもの及び太陽電池モジュール構成材料の廃棄処理やリサイクル対応が容易で、環境負荷の少ない太陽電池モジュール及び太陽電池アレイ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、裏面保護材と絶縁性封止材及び表面保護材で太陽電池セル群あるいは複数の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池サブモジュール群を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールの出力取出ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いた。

この構成によれば、太陽電池モジュールの出力取出ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いることで、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュールそのもの及び太陽電池モジュール構成材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分を少なくできる。この結果、安全性が高まり、またリサイクルもし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。

また本発明では、上記太陽電池モジュールにおいて、前記出力取出ケーブルが、オレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマ及びゴムのいずれかからなることを特徴とする。

また本発明では、上記太陽電池モジュールにおいて、前記出力取出ケーブルが、無機金属水和物を含むことを特徴とする。

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直並列接続してなる太陽電池アレイにおいて、前記複数の太陽電池モジュールそれぞれの出力取出ケーブル及び太陽電池モジュール間の接続ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いたことを特徴とする。

この構成によれば、各太陽電池モジュールの出力取出ケーブルや太陽電池モジュール間の配線ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いることで、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュールそのもの及び太陽電池モジュール構成材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分を少なくできる。この結果、安全性が高まり、またリサイクルもし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。

また本発明では、上記太陽電池アレイにおいて、前記複数の太陽電池モジュールそれぞれの出力取出ケーブル及び太陽電池モジュール間の接続ケーブルがそれぞれ遮蔽物で覆われた状態で取付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、各太陽電池モジュールの出力取出ケーブル及び太陽電池モジュール間の接続ケーブルを遮蔽物で覆うように取付けることで、紫外線によるケーブル被覆材の劣化が低減し、長期耐久性を高めることができる。

また本発明では、上記太陽電池アレイにおいて、前記遮蔽物が、前記太陽電池モジュールと屋根面に施工される屋根材であることを特徴とする。

この構成によれば、遮蔽物として太陽電池モジュールと屋根材とすることで、専用の遮蔽物が不要となる分、コストの削減が可能となる。

本発明によれば、太陽電池モジュールの出力取出ケーブルや太陽電池モジュール間の配線ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いたので、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュールそのもの及び太陽電池モジュール構成材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分を少なくできる。この結果、安全性が高められ、リサイクルし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。さらに、太陽電池モジュールの出力取出ケーブル及び太陽電池モジュール間の接続ケーブルを遮蔽物で覆うように取付けることで、紫外線によるケーブル被覆材の劣化が低減し、長期耐久性を高めることができる。

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、本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。同図において、本実施の形態の太陽電池モジュール１００は、受光面側が表面保護材１０１で覆われ、非受光面側が裏面保護材１０２で覆われた絶縁性封止材１０３中に太陽電池セル群１０４あるいは太陽電池サブモジュール群１０５を封止してなり、太陽電池セル群１０４あるいは太陽電池サブモジュール１０５群から得られる直流電力を裏面保護材１０２側に配置された端子ボックス１０６の出力取出ケーブル１０７から取り出すようにしている。出力取出ケーブル１０７の先端には、外部の配線と接続するための接続コネクタ１０８が取り付けられている。

以上の構成は前述した図３と同一であるが、出力取出ケーブル１０７にノンハロゲンケーブルを用いている点に違いがある。出力取出ケーブル１０７にノンハロゲンケーブルを用いることで、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュール１００及び太陽電池モジュール１００を構成する材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分を少なくすることができる。この結果、安全性が高まり、またリサイクルし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。

表面保護材１０１には、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂フィルムや、ガラス板などを用いることができる。表面保護材１０１をフィルム状とした場合、絶縁性封止材１０３と接着する側の面には、絶縁性封止材１０３が接着しやすいようにコロナ放電処理などの表面処理を施しておくことが望ましい。絶縁性封止材１０３には、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂などの透明な樹脂を用いることができる。この場合、架橋剤を添加することにより、架橋することも可能である。また、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤を含有させることも望ましい。絶縁性封止材１０３の裏面側については必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよく、裏面保護材１０２とラミネート接着された積層シートを用いてもよい。

太陽電池セル群１０４あるいは太陽電池サブモジュール群１０５の受光面側に配置される絶縁性封止材１０３には、表面保護材１０１あるいは太陽電池セル群１０４あるいは太陽電池サブモジュール群１０５とラミネート接着された積層フィルム、シート、積層板を用いてもよい。太陽電池セル群１０４としては特に限定はなく、単結品材料の半導体州接合や、非単結品材料のＰＩＮ接合、あるいはショットキー接合などの半導体接合などが用いられる。半導体材料としては、シリコン系、化合物系が用いられる。

太陽電池サブモジュール群１０５としては、太陽電池セル群１０４と同様の材料が用いられ、複数の発電領域を直列接続してなる。好ましくは、ガラス基板、ステンレス基板、フィルム基板などの支持基板上に形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）半導体や化合物半導体であることが望ましい。

裏面保護材１０２としては、鋼板、アルミ板、ステンレス（ＳＵＳ）板等の金属板、プラスチック板、ＦＲＰ板、フッ素樹脂フィルム及びこれらの積層体などを用いることができる。裏面保護材１０２が主として導電性材料で構成されている場合は、裏面保護材１０２の表面に絶縁性材料を形成するのが好ましい。端子ボックス１０６としては、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリエステル、ポリアリレート等のプラスチック樹脂の成形品が用いられる。端子ボックス１０６は、シリコン等の弾性接着剤で裏面保護材面に接着されていることが望ましい。

図２は、本実施の形態の太陽電池モジュール１００を用いた太陽電池アレイの構成を示す模式図である。同図において、太陽電池アレイ２００は、複数の太陽電池モジュール１００を縦横に配置して直並列接続したものであり、太陽電池モジュール１００間の接続ケーブル２０１には太陽電池モジュール１００の出力取出ケーブル１０７と同様のノンハロゲンケーブルを用いている。また、太陽電池アレイ２００は、出力取出ケーブル１０７と接続ケーブル２０１を、太陽電池モジュール１００と屋根面に施工される屋根材２０２で覆って紫外線が当たらないように遮蔽する構造を有している。太陽電池モジュール１００の出力取出ケーブル１０７に取り付けられた接続コネクタ１０８は、太陽電池モジュール１００間の接続ケーブル２０１に取り付けられた接続コネクタ２０３と接続される。

出力取出ケーブル１０７及び接続ケーブル２０１には、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチン等のハロゲン元素を含まないオレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマ及びゴム等のノンハロゲン材料で被覆されたノンハロゲンケーブルを用いている。より詳細には、耐燃性ポリエチレン絶縁電線、耐燃性架橋ポリエチレン絶縁電線、ポリエチレン絶縁耐燃性ポリエチレンシースケーブル、架橋ポリエチレン絶縁耐燃性ポリエチレンシースケーブルなどを用いている。これら電線及びケーブルの絶縁体やシース材は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の無機金属水和物を添加することで難燃性を高めることができる。

以上のように本実施の形態は、太陽電池モジュール１００の出力取出ケーブル１０７や太陽電池モジュール１００間の接続ケーブル２０１にノンハロゲンケーブルを用いたので、電気的安全性を確保でき、また太陽電池モジュール１００及び太陽電池モジュール１００を構成する材料を焼却や埋め立て等の廃棄処理する際に、有害物質の発生源となる塩素などのハロゲン系元素や人体に害を及ぼす危険のある鉛成分が少なくできる。この結果、安全性が高められ、リサイクルし易くなり、環境負荷低減と商品ライフサイクルまで含めたコスト低減が図れる。さらに、太陽電池モジュール１００の出力取出ケーブル１０７及び太陽電池モジュール１００間の接続ケーブル２０１を太陽電池モジュール１００と屋根面に施工される屋根材２０２の遮蔽物で覆うように取付けることで、紫外線によるケーブル被覆材の劣化が低減し、長期耐久性を高めることができる。

本発明は、太陽光発電システムに適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。 図１の太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイの構成を示す模式図である。 従来の太陽電池モジュールの構造を示す模式図である。

符号の説明

１００ 太陽電池モジュール １０１ 表面保護材
１０２ 裏面保護材 １０３ 絶縁性封止材
１０４ 太陽電池セル群 １０５ 太陽電池サブモジュール群
１０６ 端子ボックス １０７ 出力取出ケーブル
１０８ 接続コネクタ ２００ 太陽電池アレイ
２０１ 接続ケーブル ２０２ 屋根材
２０３ 接続コネクタ

Claims (6)

1. 表面保護材と絶縁性封止材および裏面保護材で太陽電池セル群あるいは複数の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池サブモジュール群を封止してなる太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールの出力取出ケーブルがノンハロゲンケーブルからなることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記出力取出ケーブルが、オレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマ及びゴムのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記出力取出ケーブルが、無機金属水和物を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 複数の太陽電池モジュールを直並列接続してなる太陽電池アレイにおいて、前記複数の太陽電池モジュールそれぞれの出力取出ケーブル及び太陽電池モジュール間の接続ケーブルにノンハロゲンケーブルを用いたことを特徴とする太陽電池アレイ。
5. 前記太陽電池モジュールの出力取出ケーブル及び前記太陽電池モジュール間の接続ケーブルがそれぞれ遮蔽物で覆われた状態で取付けられていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池アレイ。
6. 前記遮蔽物が、前記太陽電池モジュールと屋根面に施工される屋根材であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池アレイ。
   

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