JP2011114255A

JP2011114255A - 太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2011114255A
Application number: JP2009271217A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Motoyama; 剛本山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: WO2011065543A1; JP5556146B2; US20120233840A1

Abstract

【課題】水切り用切り欠き部からシール材がはみ出るのを防止し、清掃等を無くして作業性の向上を図る。
【解決手段】太陽電池パネルと、本体部２１と、本体部の上部に位置し、太陽電池パネルの周縁部が嵌め込まれる嵌合部２２と、嵌合部２２の表面部材側の一部に太陽電池パネルの表面部材より下方まで切り欠いた水抜き用切り欠き部２８と、を備えたフレーム２０と、を有し、切り欠き部２８の端部から１０ｍｍ越えて３０ｍｍ以下の範囲は空けて前記嵌合部にシール材４０を塗布した後、嵌合部２２に太陽電池パネルの周縁部を嵌め込み、太陽電池パネルの周縁部にフレームを取り付ける。
【選択図】図１３

Description

この発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、フレームを備える太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。

近年、太陽光を光電変換し電力を取り出す太陽電池モジュールが広く利用されている。太陽電池モジュールは、積雪荷重、風圧力等の様々な環境負荷に耐えるために、太陽電池を含む太陽電池パネルの周縁部にアルミニウム材で形成されたフレームが取り付けられる。

このような太陽電池モジュールでは、表面部材だけでなくフレームによっても強度が確保されるため、太陽電池モジュールを大型化した際にも表面部材を厚くする必要がなく、重量増加を抑えることができ、取り扱いが容易になる。さらに、表面部材の厚みを薄くすることにより透過する光量を多くして発電効率を向上させることができる利点もある。

ところで、上記したフレームと太陽電池パネルの表面部材との間には段差があり、降雨後にかかる段差部分に水が溜まる場合がある。降雨後の表面部材への水溜まりを防止するために、フレームに水抜き用切り欠き部を設けた太陽電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図２０に、フレームに水切り用切り欠き部を設けた太陽電池モジュールの取り付け部分の断面図を示す。太陽電池パネル１０は、白板ガラス等の表面部材１２に対して、エチレンビニルアセテートなどの封止材１４により太陽電池１１を封入し、アルミニウム箔を間に挟んだサンドイッチ型フッ化ビニルフィルムなどからなる裏面部材１３で裏面を保護されたものが一般的に良く用いられる。

上記したように、この太陽電池パネル１０の周囲には、機械的強度を確保するための太陽電池パネル１０の周縁と嵌合する嵌合部２２を有するフレーム２０が取り付けられている。そして、太陽電池パネル１０とフレーム２０との固定をより確実にするために、太陽電池パネル１０の周縁とフレーム２０がシリコーン樹脂等のシール材６０を用いて嵌め込み固定されている。さらに、フレーム２０の嵌合部２２には、降雨による水を流すための水切り用切り欠き部２８を設けている。

実開平６−１７２５７号公報

しかしながら、上記した水切り用切り欠き部２８を有するフレーム２０を用いた場合、シール材を用いて太陽電池パネル１０をフレーム２０に取り付ける際に、フレーム２０内に塗布したシール材６０が図２０に示すように、切り欠き部２８から表面部材１２上にはみ出てしまう。このように、シール材６０がはみ出してしまうと、このはみ出したシール材６０により、水が図中矢印で示すように逆流し、上手く切り欠き部２８から水を流すことができないという難点がある。

このため、表面部材１２にはみ出したシール材を取り除く必要があるが、この除去のための清掃作業に手間がかかるなどの問題がある。

この発明の目的は、上記難点を解消するためになされたものにして、水切り用切り欠き部からシール材がはみ出るのを防止し、清掃等を無くして作業性の向上を図るとともに、美観を確保することにある。また、この発明は、水切り用切り欠き部から雨水等をスムーズに排出することも目的とする。

この発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池パネルと、本体部と、本体部の上部に位置し、太陽電池パネルの周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、前記嵌合部の表面部材側の一部に前記太陽電池パネルの表面部材より下方まで切り欠いた水抜き用切り欠き部と、を備えたフレームと、を有し、前記切り欠き部の端部から所定の範囲は空けて前記嵌合部にシール材を塗布した後、前記嵌合部に前記太陽電池パネルの周縁部を嵌め込み、前記太陽電池パネルの周縁部にフレームを取り付けることを特徴とする。

前記所定の範囲は、前記切り欠き部の端部から１０ｍｍを越えて３０ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。

また、前記フレームは、本体部と、本体部の上部に位置し、前記太陽電池パネルの周縁部を嵌め込む断面コ字状の嵌合部を有し、前記嵌合部の下側の保持部を構成する本体部の上面部には、シール材を塗布するため第１の凹部が設けられ、この第１の凹部に垂直方向に立ち上がる嵌合部の壁面にシール材を塗布するための第２の凹部が設けられていることを特徴とする。

また、前記第１の凹部、第２の凹部にシリコーン樹脂からなるシール材を塗布量３２ｇ／ｍで塗布すればよい。

また、前記第１の凹部の幅が３．５ｍｍ、前記第２の凹部の幅が４．０ｍｍであるように構成すればよい。

この発明によれば、フレームから表面部材までシール材がはみ出ることが無くなり、外観清掃を行う必要がなくなるので、作業性を向上させることができる。さらに、シール材のはみ出しが抑制されるので、美観の優れた太陽電池モジュールを提供できるとともに、シール材が邪魔することなく、切り欠き部から水を流すことができる。

この発明の実施形態により製造した太陽電池モジュールを示す平面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールの要部を示す斜視図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールの要部を示す斜視図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールの要部を示す断面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールの要部を示す断面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールに用いるフレームの要部を示す断面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールのフレームを組み立てる状態を示す平面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールのフレームを組み立てる状態を示す分解斜視図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールのフレームを組み立てた状態を示す斜視図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールに用いるフレームを示す斜視図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法を示し、フレームに太陽電池パネルを嵌め込む状態を示す断面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法を示し、フレームの切り欠き部に太陽電池パネルを嵌め込む状態を示す断面図である。この発明の実施形態にかかる太陽電池モジュールに用いるフレームを示す正面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。この発明の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの切り欠き部の部分を示す平面図である。フレームに水切り用切り欠き部を設けた太陽電池モジュールの取り付け部分の断面図である。

この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施形態により製造した太陽電池モジュールを示す平面図である。図１に示すように、この発明にかかる太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０を保護するフレーム２０と、を備えている。フレーム２０は、太陽電池パネル１０の一対の短辺側に沿って設けられる第１フレーム２０ａと太陽電池パネル１０の一対の長辺側に沿って設けられる第２フレーム２０ｂとで構成されている。

図７ないし図９に示すように、第１フレーム２０ａと第２フレーム２０ｂとは、それぞれ長手方向の終点部において互いに連結されており、第１フレーム２０ａと第２フレーム２０ｂとが交互に連結されて構成されるフレーム２０によって太陽電池パネル１０が保護されている。このような太陽電池モジュール１は、設置用の架台（図示せず）等に取り付けられて用いられる。例えば、第１フレーム２０ａの長さは７９０ｍｍ〜９００ｍｍ程度、第２フレーム２０ｂの長さは１３００ｍｍ〜１６００ｍｍ程度に形成されている。

太陽電池パネル１０は、平面視において略矩形に形成される。太陽電池パネル１０は、図１ないし図５に示すように、複数の太陽電池１１が互いに銅箔等の導電材よりなる配線材１０２により電気的に接続され、透光性を有する表面部材１２と、耐侯性フィルムからなる裏面部材１３との間に、耐候性、耐湿性に優れたＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、エチレン酢酸ビニル）等の透光性を有する封止材１４により封止されている。

また、配線材１０２により直列に接続された複数の太陽電池１１は…、１単位ユニットであるストリングス１１０を構成している。これらストリングス１１０、１１０間は接続用配線、いわゆる渡り配線１１１により接続されている。更に、これら太陽電池１１からの出力を外部に引き出すための引き出し線（図示せず）が接続されている。

この太陽電池１１は、例えば、厚みが０．１５ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどで構成される結晶系半導体からなり、１辺が１００ｍｍの略正方形を有するが、これに限るものではなく、他の太陽電池を用いても良い。

この太陽電池１１内には、例えば、ｎ型領域とｐ型領域が形成され、ｎ型領域とｐ型領域との界面部分でキャリア分離用の電界を形成するための接合部が形成されている。例えば、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した所謂ＨＩＴ構造の太陽電池などが用いられる。

表面部材１２は、太陽電池１１に光を入射させる光透過率の高い板材であり、例えば、白板ガラス、強化ガラス、熱反射ガラス等のガラス板やポリカーボネート樹脂などの合成樹脂板が用いられる。

裏面部材１３は、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、或いはこれらを積層したものや、アルミニウム箔を間に挟んだＰＥＴフィルムなどが用いられる。

上記太陽電池パネル１０は、周縁部にシール材４０を用いてアルミニウムなどからなるフレーム２０に嵌め込まれる。シール材４０としては、シリコーン樹脂、ブチルゴム、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂を用いることができる。この実施形態では、シリコーン樹脂をシール材４０として用いている。

必要に応じて端子ボックス（図示せず）が、例えば裏面部材１３の表面に設けられる。

図６ないし図９に示すように、フレーム２０を構成する第１フレーム２０ａ及び第２フレーム２０ｂは、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼或いは樹脂等で形成され、押し出し成形等で作成される。これらフレーム２０ａ、２０ｂは、中空構造の本体部２１、本体部２１の上部に位置し、太陽電池パネル１０の周縁部をシリコーン樹脂などのシール材を介して嵌め込む断面コ字状の嵌合部２２を有する。嵌合部２２の下側の保持部を構成する本体部２１の上面部には、シール材を塗布するため第１の凹部２６ａが設けられ、この第１の凹部２６ａに垂直方向に立ち上がる嵌合部２２の壁面にもシール材を塗布するための第２の凹部２６ｂが設けられている。さらに、本体部２１の凹部２６ａに連接してシール材を溜め込む溝２６ｃが設けられている。

図６に示すように、嵌合部２２における第１の凹部２６ａの幅（ｘ）は、この実施形態では３．５ｍｍであり、その深さは０．８ｍｍである。また、第２の凹部２６ｂの幅（ｙ）歯、この実施形態では、４．０ｍｍであり、その深さは０．５ｍｍである。また、本体部２１の上面部の幅は、９．３ｍｍ、嵌合部２２の内部の高さは、６．０ｍｍである。

フレーム２０ａ、フレーム２０ｂのコーナー部には、コーナーピース３０が圧入される矩形状の取り付け部２７が設けられている。

取り付け部２７に圧入されるコーナーピース３０は、アルミニウムで形成され、図７に示すように、鉤状部３１が設けられている。図５及び図７に示すように、この鉤状部３１の幅（ｗ）は、矩形状の取り付け部２７の幅（ｃ）より、若干広く形成されている。そして、高さは取り付け部２７の高さ（ｂ）と同じか若干低く形成されている。

フレーム２０ａ、２０ｂ同士の接続は、図７ないし図９に示すように、一方のフレーム２０ｂ（２０ａ）の取り付け部２７にコーナーピース３０の鉤状部３１を圧入して、コーナーピース３０を圧入固定する。その後、他方のフレーム２０ａ（２０ｂ）の取り付け部２７にコーナーピース３０の他方の鉤状部３１を圧入して、フレーム２０ａ、２０ｂが固定される。

フレーム２０ａ、２０ｂには、太陽電池モジュール１の表面部材１２上に溜まった水を抜くための水切り用切り欠き部２８が嵌合部２０の一部を切り欠いて設けられている。この切り欠き部２８は、太陽電池モジュール１の大きさによりその設ける個数は適宜選ばれる。

図１に示すように、この実施形態においては、水が溜まりやすいコーナー部分近傍にそれぞれ１個の切り欠き部２８を設けている。さらに、太陽電池パネル１０の長辺側に設けられるフレーム２０ｂは中央部分にも切り欠き部２８を設けている。従って、短辺側のフレーム２０ａは両コーナー部分近傍にそれぞれ１個ずつ、計２個の切り欠き部２８が設けられている。

また、長辺側のフレーム２０ｂは、両コーナー部分近傍にそれぞれ１個、中央部に１個の計３個の切り欠き部２８が設けられている。

切り欠き部２８の幅は、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、その高さはフレーム２０に嵌合した太陽電池パネル１０の表面部材１２より低くするように切り欠いて形成されている。この実施形態では、嵌合部２２の垂直に立ち上がる壁面の上端面から凹部２６ａに到達する位置まで切り欠き部２８が設けられている。

また、コーナー部分に形成する切り欠き部２８は、コーナー部分から１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度離間した位置に形成している。

フレーム２０ａ、２０ｂの嵌合部２２の凹部２６ａ、２６ｂにそれぞれディスペンサを用いて、シール材４０としてのシリコーン樹脂を塗布する。そして、太陽電池パネル１０の周縁部をそれぞれフレーム２０ａ、２０ｂの嵌合部２２に嵌め込み、フレーム２０ａ、２０ｂを太陽電池パネル１０に取り付ける。

第１の凹部２６ａと第２の凹部２６ｂにシリコーン樹脂を切り欠き部２８の間際まで塗布すると、切り欠き部２８の嵌合部２２の壁面に相当する箇所には、その周囲からのシリコーン樹脂がはみ出してくる。そこで、この発明では、シリコーン樹脂を切り欠き部２８の周囲には塗布せず、シリコーン樹脂からなるシール材のはみ出しを無くし、清掃等の作業性の向上及び美観を確保している。

このため、この実施形態では、図１０及び図１３に示すように、切り欠き部２８の端部から所定の間隔αを空けて嵌合部２２の凹部２６ａ、２６ｂにシリコーン樹脂を塗布する。その後、図１１、図１２に示すように、太陽電池パネル１０の周縁部を嵌め込む。

そして、この発明では、この間隔αを種々変化させて、切り欠き部２８から太陽電池パネル１０の表面部材１２上にシール材がはみ出ない間隔αを求めた。

嵌合部２２の凹部２６ａ、２６ｂにそれぞれディスペンサを用いて、シール材４０としてのシリコーン樹脂を塗布する。このシリコーン樹脂の塗布は、シリコーンの塗布量を３２ｇ／ｍで行う。切り欠き部２８の端部からの間隔αを１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍとし、それぞれ嵌合部２２の凹部２６ａ、２６ｂにそれぞれディスペンサを用いて、シール材４０としてのシリコーン樹脂を塗布する。その後、嵌合部２２に太陽電池パネル１０の周縁部を嵌め込み、切り込み部２８からのシール材４０のはみ出し量を確認した。

切り欠き部２８の端部からの間隔αを１０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールの切り欠き部近傍の状態を図１４及び図１５に示す。

図１４及び図１５に示すように、切り欠き部２８の端部からの間隔αを１０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールにおいては、切り欠き部２８からはみ出たシール材４０が太陽電池パネル１０の表面部材１２上にはみ出ている。このため、このはみ出したシール材を清掃するなどの作業が必要になる。

切り欠き部２８の端部からの間隔αを２０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールの切り欠き部近傍の状態を図１６及び図１７に示す。

図１６及び図１７に示すように、切り欠き部２８の端部からの間隔αを２０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールにおいては、切り欠き部２８から少しシール材４０がはみ出ているが、太陽電池パネル１０の表面部材１２上にシール材４０ははみ出ていない。このため、シール材を清掃するなどの作業は必要ない。

切り欠き部２８の端部からの間隔αを３０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールの切り欠き部近傍の状態を図１８及び図１９に示す。

図１４及び図１５に示すように、切り欠き部２８の端部からの間隔αを３０ｍｍにして塗布した太陽電池モジュールにおいては、切り欠き部２８からのシール材４０のはみ出しはない。シール材を清掃するなどの作業の必要はない。

これらのことから、水切り用切り欠き部２８からシール材がはみ出るのを防止し、シール材の清掃作業を不要にするために、切り欠き部２８の端部から１０ｍｍ越えて３０ｍｍ以下の範囲は空けて嵌合部２２の凹部２６ａ、２６ｂにシリコーン樹脂からなるシール材を塗布する。その後、嵌合部２２に太陽電池パネル１０の周縁部を嵌め込み、太陽電池パネル１０の周縁部にフレーム２０を取り付けて太陽電池モジュール１を完成させる。

上記のように、切り欠き部２８の端部から１０ｍｍ越えて３０ｍｍ以下の範囲は空けてシリコーン樹脂からなるシール材を塗布することで、太陽電池パネル１０の表面部材１２シリコーン樹脂は達せず、切り欠き部２８から水をスムーズに排出することができる。

なお、太陽電池パネル１０とフレーム２０との間の水の入り込みを防ぐために、切り欠き部２８の部分にシール材を太陽電池パネル１０を嵌め込んだ後に、塗布してシール性をさらに向上させてもよい。この場合、シール材を塗布する作業が増えるが、シール材を除去する作業に比べれば、作業性は格段に容易である。

上記した第１及び第２の実施形態において、全ての第１フレーム２０ａ及び第２フレーム２０ｂがそれぞれ切り欠き部２８を有することとしたが、第１フレーム２０ａ及び第２フレーム２０ｂの少なくとも１つが切り欠き部２８を有するように構成しても良い。また、各フレーム２０ａ（２０ｂ）に設ける切り欠き部２８の数及び配置も種々の構成を採ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０太陽電池モジュール本体、１１太陽電池、２０フレーム、２０ａ第１フレーム、２２ｂ第２フレーム、２１フレーム本体、２２嵌合部、２６ａ第１の凹部、２６ｂ第２の凹部、２７取り付け部、２８切り欠き部、３０コーナーピース、３１鉤状部、４０、４０ａシール材。

Claims

太陽電池パネルと、
本体部と、本体部の上部に位置し、太陽電池パネルの周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、前記嵌合部の表面部材側の一部に前記太陽電池パネルの表面部材より下方まで切り欠いた水抜き用切り欠き部と、を備えたフレームと、を有し、
前記切り欠き部の端部から所定の範囲は空けて前記嵌合部にシール材を塗布した後、前記嵌合部に前記太陽電池パネルの周縁部を嵌め込み、前記太陽電池パネルの周縁部にフレームを取り付ける太陽電池モジュールの製造方法。
前記所定の範囲は、前記切り欠き部の端部から１０ｍｍを越えて３０ｍｍ以下の範囲であ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の製造方法。
前記フレームは、本体部と、本体部の上部に位置し、前記太陽電池パネルの周縁部を嵌め込む断面コ字状の嵌合部を有し、前記嵌合部の下側の保持部を構成する本体部の上面部には、シール材を塗布するため第１の凹部が設けられ、この第１の凹部に垂直方向に立ち上がる嵌合部の壁面にシール材を塗布するための第２の凹部が設けられている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の製造方法。
前記第１の凹部、第２の凹部にシリコーン樹脂からなるシール材を塗布量３２ｇ／ｍで塗布することを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
前記第１の凹部の幅が３．５ｍｍ、前記第２の凹部の幅が４．０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。