JP2011187657A - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの補強部材に貫通孔を設ける必要がなく、かつ保護部材に亀裂等が形成されることを抑制する。
【解決手段】この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０、保護部材１００、貫通孔１２０、及び補強部材２０２，２０４を備えている。保護部材１００は太陽電池セル１０の全体を封止し、かつ可撓性を有している。貫通孔１２０は保護部材１００に設けられており、保護部材１００の縁と太陽電池セル１０の間に位置している。補強部材２０２，２０４は、保護部材１００に取り付けられており、貫通孔１２０と保護部材１００の縁の間に少なくとも一部が位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの補強方法に関する。

近年、環境に配慮する動きが広がっており、これに伴って太陽電池の普及が進んでいる。太陽電池を使用するためには、太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを支持部材に固定する必要がある。

例えば特許文献１，２には、太陽電池セルを保護する保護部材に貫通孔を形成し、この貫通孔に紐を通すことにより、太陽電池モジュールを固定することが開示されている。

また特許文献３には、可撓性を有する太陽電池モジュールの端部をリングの中に通して折り曲げることにより、太陽電池モジュールを固定することが開示されている。

また特許文献４及び５には、太陽電池セルを樹脂層又はフレキシブルシートで保護し、この樹脂層又はフレキシブルシートに補強部材を取り付け、さらに補強部材と樹脂層又はフレキシブルシートに貫通孔を設けることが開示されている。

なお、太陽電池セルをフレキシブルシートで保護し、このフレキシブルシートに補強部材を取り付けることについては、特許文献６にも記載されている。

特開２００６−３３９６８４号公報 特開平６−１３６３５号公報 特開２００６−３３９６８３号公報 特開２００６−７４０６８号公報 特開２００２−１４１５４２号公報 特開２００５−１３６２４２号公報

太陽電池セルを保護する保護部材を可撓性材料により形成した場合、保護部材に紐等を通す貫通孔を設けると、紐等が保護部材を支持する力により、保護部材に亀裂等が形成される可能性がある。これを防止するためには、特許文献４，５に記載されているように、補強部材と保護部材とが重なった部分に貫通孔を設ければよい。しかし、補強部材に貫通孔を設ける構造を採用すると、補強部材と、保護部材の双方に貫通孔を設ける必要が出てくる。

保護部材の信頼性を確保するためには、保護部材の貫通孔は工場で形成することが好ましい。このため、補強部材と保護部材の双方に貫通孔を設ける構造を採用する場合、精度を考慮すると、予め工場等で補強部材を取り付け、さらに工場で貫通孔を形成することが望ましい。しかしこの方法を採用すると、太陽電池モジュールの運搬が大変になってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補強部材に貫通孔を設ける必要がなく、かつ保護部材に亀裂等が形成されることを抑制できる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの補強方法を提供することにある。

本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セル、保護部材、及び補強部材を備える。保護部材は可撓性を有しており、かつ太陽電池セルの全体を封止している。保護部材には貫通孔が設けられている。この貫通孔は、保護部材の縁と太陽電池セルの間に位置している。補強部材は、保護部材に取り付けられており、貫通孔と保護部材の縁の間に少なくとも一部が位置している。なお補強部材は、保護部材上に取り付けられていてもよいし、保護部材に封止されることにより、保護部材に取り付けられていてもよい。

貫通孔には、側面のうち保護部材の縁に近い部分に力が加わることが多い。このため、貫通孔を起点として保護部材に亀裂が入る場合は、その亀裂は、貫通孔の側面のうち保護部材の縁に近い側を起点として発生する。これに対して本発明では、補強部材は貫通孔と保護部材の縁の間に位置している。従って、保護部材に、貫通孔を起点として亀裂が成長することを抑制できる。また貫通孔は補強部材と重なっていないため、補強部材に貫通孔を形成する必要がなくなる。

本発明によれば、以下の太陽電池モジュールの補強方法が提供される。補強対象となっている太陽電池モジュールは、太陽電池セル及び保護部材を備える。保護部材は可撓性を有しており、かつ太陽電池セルの全体を封止している。保護部材には貫通孔が設けられている。この貫通孔は、保護部材の縁と太陽電池モジュールの間に位置している。そして補強部材を、貫通孔と保護部材の縁の間に少なくとも一部が位置するように、保護部材に設ける。

本発明によれば、補強部材に貫通孔を設ける必要がなく、かつ保護部材に亀裂等が形成されることを抑制できる。

第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの斜視図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ´断面図であり、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す断面図である。 図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第１例を示す斜視図である。 図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第２例を示す平面図である。 図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第３例を示す平面図である 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。 各図は図７のＡ−Ａ´断面図である。 図７の変形例を示す平面図である。 第４の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの斜視図である。この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０、保護部材１００、貫通孔１２０、及び補強部材２０２，２０４を備えている。保護部材１００は太陽電池セル１０の全体を封止し、かつ可撓性を有している。貫通孔１２０は保護部材１００に設けられており、保護部材１００の縁と太陽電池セル１０の間に位置している。補強部材２０２，２０４は、保護部材１００に取り付けられており、貫通孔１２０と保護部材１００の縁の間に少なくとも一部が位置している。以下、詳細に説明する。

本実施形態において太陽電池セル１０は、可撓性基板を用いて形成されているため、可撓性を有している。そして保護部材１００は、例えば封止樹脂１０１（図２に図示）に表面保護材１０２（図２に図示）及び裏面保護材１０４（図２に図示）を取り付けたものであり、太陽電池セル１０を封止している。太陽電池セル１０を封止する方法としては、手問えば真空ラミネート法やロールラミネート法が用いられる。

表面保護材１０２は、例えば、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、アクリル樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂コートアクリル樹脂、又はポリエステル樹脂からなるフィルムである。

封止樹脂１０１は、ラミネートフィルムであり、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡという）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、又はポリイソブチレン等の樹脂材料からなるフィルムである。なお封止樹脂１０１はある程度の接着性を有しているため、貫通孔１２０の側面から封止樹脂１０１の内部には水分は浸入しない。

裏面保護材１０４は、例えばアルミ箔ラミネート１フッ素化ビニル樹脂、アルミ箔ラミネートポリエステル樹脂、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、アクリル樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂コートアクリル樹脂、又はポリエステル樹脂からなるフィルムである。

なお表面保護材１０２には、例えばＥＴＦＥ（Ethylene tetrafluoroethylene）が用いられ、裏面保護材１０４には、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）又はＰＥＮ（Polyethylene naphthalate）を用いられてもよい。

補強部材２０２，２０４は、保護部材１００より強度が高い材料、すなわちせん断に対して強い材料により形成されている。補強部材２０２，２０４は、例えばアルミニウムなどの金属、強化プラスチック、又はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）により形成されている。補強部材２０２は保護部材１００の表面に位置しており、補強部材２０４は保護部材１００の裏面に位置している。

なお、図１に示す例では、複数の太陽電池セル１０が設けられている。そして保護部材１００の封止樹脂には、各太陽電池セル１０を互いに電気的に接続する為の配線が太陽電池セル１０とともに封止されている。

本実施形態において太陽電池セル１０及び保護部材１００は、いずれも平面形状が矩形を有している。貫通孔１２０は、保護部材１００のうち対向する２辺それぞれに沿って複数かつ等間隔に設けられている。そして補強部材２０２，２０４は、保護部材１００の上述した２辺それぞれに沿って設けられている。このため、補強部材２０２，２０４は、複数の貫通孔１２０それぞれと、保護部材１００の縁の間に位置することになる。

図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ´断面図である。上述したように保護部材１００は、封止樹脂１０１に表面保護材１０２及び裏面保護材１０４を取り付けたものである。補強部材２０２は表面保護材１０２上に位置しており、補強部材２０４は裏面保護材１０４上に位置している。補強部材２０２と補強部材２０４は互いに対向しており、これらの間に保護部材１００を挟んだ構造となっている。なお補強部材２０２，２０４の端部は平面視で保護部材１００からはみ出しており、このはみ出した部分で互いに接している。補強部材２０２，２０４は、保護部材１００からはみ出した部分でリベットやネジにより互いに固定されていてもよいし、接着剤を用いて互いに固定されていてもよい。なお接着剤を用いる場合、補強部材２０２は表面保護材１０２にも接着するのが好ましく、また補強部材２０４は裏面保護材１０４にも接着するのが好ましい。

ただし図２（ｂ）に示すように、補強部材２０２，２０４の端部は保護部材１００からはみ出していなくてもよい。この図に示す例では、補強部材２０２，２０４の端部は保護部材１００の端部と同一平面を形成している。

図３は、図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第１例を示す斜視図である。本図に示す例において太陽電池モジュールは、紐やワイヤなどの線状の固定部材３０２を用いて棒状又はパイプ状の支持部材３００に結び付けられている。固定部材３０２は、貫通孔１２０に通された後に、支持部材３００に結び付けられている。なお支持部材３００にも貫通孔が設けられていてもよい。この場合、固定部材３０２は、支持部材３００の貫通孔にも通される。

図４は、図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第２例を示す平面図である。本図に示す例において太陽電池モジュールは、平面状の支持部材３１０に固定されている。支持部材３１０は、例えば屋根や壁面であり、複数の凸部材３１２、例えばネジやピンが設けられている。複数の凸部材３１２は、太陽電池モジュールの取り付け領域の周囲に、太陽電池モジュールのうち貫通孔１２０が設けられている２辺に沿う位置に設けられている。

そして各凸部材３１２には、紐やワイヤなどの線状の固定部材３１４が結び付けられている。固定部材３１４は、貫通孔１２０に通された後に、凸部材３１２に結び付けられている。

図５は、図１に示した太陽電池モジュールの固定方法の第３例を示す平面図である。本図に示す例において太陽電池モジュールは、ネジ３２２を用いてフレーム３２０に固定されている。詳細には、フレーム３２０は、貫通孔１２０と重なる位置に配置されている。そしてネジ３２２を貫通孔１２０に通した上で、フレーム３２０にねじ込むことにより、太陽電池モジュールがフレーム３２０に固定される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。図３〜図５に示す固定構造をとった場合、太陽電池モジュールに力が加わると、この力は、貫通孔１２０の縁を介して固定部材３０２，３１４、又はネジ３２２に伝わる。このとき、固定部材３０２，３１４又はネジ３２２は、貫通孔１２０の縁のうち保護部材１００の縁に近い側に当接する。従って、貫通孔１２０を起点として保護部材１００に亀裂が入る場合は、その亀裂は、貫通孔１２０の縁のうち保護部材１００の縁に近い側を起点として発生する。

これに対して本実施形態では、補強部材２０２，２０４は、貫通孔１２０と保護部材１００の縁の間に位置している。このため、保護部材１００に亀裂が生じたり、又は生じた亀裂が成長することを抑制できる。

また貫通孔１２０は補強部材２０２，２０４と重なっていないため、補強部材２０２，２０４に貫通孔を形成する必要がなくなる。

図６は、第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。本実施形態に係る太陽電池モジュールは、以下の点を除いて第１の実施形態に係る太陽電池モジュールと同様の構成である。

まず、この太陽電池モジュールは補強部材２０４を有していない。そして補強部材２０２は、保護部材１００の表面保護材１０２に接着されている。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図７は、第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態に係る太陽電池モジュールは、補強部材２０２，２０４の代わりに補強部材２１０を有している点を除いて、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールと同様の構成である。

図８の各図は、図７のＡ−Ａ´断面図である。本図に示すように補強部材２１０は、保護部材１００の封止樹脂１０１によって封止されている。すなわち補強部材２１０は、太陽電池セル１０とともに封止樹脂１０１によってラミネート封止されている。

補強部材２１０は、図８（ａ）のように板状すなわち断面が矩形であってもよいし、図８（ｂ）のように棒状すなわち断面が円形又は楕円形であってもよい。また補強部材２１０は、図８（ｃ）のように断面が円形又は矩形のパイプ形状であってもよい。なおいずれの場合においても、補強部材２１０の側面は、貫通孔１２０の側面の近傍に位置するのが好ましい。

なお図９に示すように、補強部材２１０は、保護部材１００の４つの辺それぞれに沿って設けられていてもよい。この場合、補強部材２１０は閉じた形状となるのが好ましい。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また補強部材２１０を封止樹脂１０１によって封止しているため、補強部材２１０と保護部材１００の接触面積が大きくなる。これにより、貫通孔１２０を介して加わった力を保護部材１００に対して分散して伝えることができるため、補強部材２１０が保護部材１００から外れることを抑制できる。

図１０は、第４の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態に係る太陽電池モジュールは、補強部材２１０の代わりにワイヤ２２０を用いる点を除いて、第３の実施形態に係る太陽電池モジュールと同様の構成である。ワイヤ２２０は保護部材１００の４つの辺それぞれに沿って設けられており、かつ閉じた形状を有している。

本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば第１及び第２の実施形態において、補強部材２０２，２０４は保護部材１００の４辺の全部に設けられてもよい。

１０ 太陽電池セル
１００ 保護部材
１０１ 封止樹脂
１０２ 表面保護材
１０４ 裏面保護材
１２０ 貫通孔
２０２ 補強部材
２０４ 補強部材
２１０ 補強部材
２２０ ワイヤ
３００ 支持部材
３０２ 固定部材
３１０ 支持部材
３１２ 凸部材
３１４ 固定部材
３２０ フレーム
３２２ ネジ

Claims (13)

1. 太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの全体を封止し、かつ可撓性を有する保護部材と、
   前記保護部材に設けられ、前記保護部材の縁と前記太陽電池セルの間に位置する貫通孔と、
   前記保護部材に取り付けられ、前記貫通孔と前記保護部材の前記縁の間に少なくとも一部が位置する補強部材と、
   を備える太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部材は、前記保護部材より強度が高い材料により形成されている太陽電池モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記貫通孔は複数設けられており、
   前記補強部材は、前記複数の貫通孔それぞれと、前記保護部材の縁の間に位置している太陽電池モジュール。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記保護部材は矩形を有しており、
   前記複数の貫通孔は、前記保護部材の対向する２辺それぞれに沿って設けられており、
   前記補強部材は、前記保護部材の前記２辺それぞれに沿って設けられている太陽電池モジュール。
5. 請求項４に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部材は、前記保護部材の４辺それぞれに沿って設けられており、かつ閉じた形状を有している太陽電池モジュール。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記太陽電池セルは、可撓性基板を用いて形成されている太陽電池モジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部材は、前記保護部材の一面上に位置している太陽電池モジュール。
8. 請求項７に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記保護部材の他面上に位置しており、前記補強部材に対向している第２の補強部材を備える太陽電池モジュール。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記補強部材は、前記保護部材に封止されている太陽電池モジュール。
10. 請求項９に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記補強部材は、棒状又はパイプ状の部材である太陽電池モジュール。
11. 請求項９に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記補強部材はワイヤである太陽電池モジュール。
12. 請求項１〜１１のいずれかひとつに記載の太陽電池モジュールにおいて、
    支持部材と、
    前記貫通孔を通っており、前記保護部材を前記支持部材に固定する固定部材と、
    をさらに備える太陽電池モジュール。
13. 太陽電池セルと、
    前記太陽電池セルの全体を封止し、かつ可撓性を有する保護部材と、
    前記保護部材のうち前記太陽電池セルと前記保護部材の縁の間に設けられた貫通孔と、
    を備える太陽電池モジュールに、補強部材を、前記貫通孔と前記保護部材の前記縁の間に少なくとも一部が位置するように前記保護部材に設ける太陽電池モジュールの補強方法。

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