JP2011258786A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】金属板一体型であって、風雨に晒されても、さびや腐食が生じないようにした太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】この太陽電池モジュール１０は、金属板と、該金属板上に封止材を介して固着された太陽電池セル４０と、該太陽電池セルを覆う表面保護フィルムとを備えている。太陽電池セル４０の外側部分１０ａに切断加工が施されており、その切断端面が非溶剤系の樹脂材料Ｐによって被覆されている。太陽電池モジュール１０は矩形状をなし、その角部がＬ字状に切り欠かれ、該切欠き部２１によって形成された突出片部２２が曲げ加工されて箱形状をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板上に太陽電池セルを固定してなる太陽電池モジュールに関する。

フィルム基板上に、裏面電極層、光電変換層、透明電極層などを積層して構成される太陽電池セルを有する太陽電池モジュールとして、前記太陽電池セルを表面保護フィルムと金属板との間に封止材を介して固定封止したものが知られている。このような金属板と一体に形成された太陽電池モジュールは、家屋の屋根や、ビルの屋上や、建築物の壁などに取付けたり、地上に設置したりして、太陽発電装置として利用されている。

金属板としては、表面処理を施した鋼板が、比較的安価なためよく用いられている。また、封止材としては、エチレン酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡという）などの熱溶融性樹脂フィルムなどがよく用いられ、表面保護フィルムとしては、防湿性、耐候性および透明度の高い材料であるフッ素樹脂系フィルムなどを用いられる。そして、太陽電池セルと金属板の間および太陽電池セルと表面保護フィルムとの間に封止材を介在させて、真空熱ラミネートによって、太陽電池セルを封止した金属板一体型の太陽電池モジュールを形成する。

このような金属板一体型の太陽電池モジュールとして、下記特許文献１には、少なくとも一つの光起電力素子と一つの電力変換基板を有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールの非受光面側の少なくとも一部に金属板が一体に形成されており、前記金属板は一部が曲げ加工されたコの字状部分を有しており、前記コの字状部分に前記電力変換基板が配置され、前記光起電力素子の電極接続部材が前記電力変換基板と電気接続されており、前記電力変換基板は前記コの字状部分内で樹脂封止されていることを特徴とする電力変換器一体型太陽電池モジュールが開示されている。

特開２００５−１２３３７０号公報

上記のような金属板一体型の太陽電池モジュールでは、金属板を折り曲げ加工して、強度を向上させたり、設置に都合のよい形状にしたりすることが行われている。そして、折り曲げ加工に際して、金属板の一部を切り欠いたりすることがあった。

ところが、金属板を切欠くと、金属板が防錆等の表面処理が施されたものであっても、その切断端面が露出することになり、風雨に晒されることによって、切断端面からさびや腐食が発生し、太陽電池モジュールの外観が悪くなったり、強度が低下したりするという問題があった。

よって、本発明の目的は、金属板一体型の太陽電池モジュールであって、風雨に晒されても、さびや腐食が生じないようにした太陽電池モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、金属板と、絶縁性の封止材で覆われた太陽電池セルと、表面保護フィルムとを備え、前記太陽電池セルが前記封止材を介して、前記金属板と前記表面保護フィルムとに挟まれて封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池セルの外側部分であって、前記金属板を含む箇所の少なくとも一部が切断加工されており、その切断端面が非溶剤系の樹脂材料によって被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。

本発明によれば、金属板の切断端面が樹脂材料によって被覆されているので、風雨に晒されても、切断端面からさびや腐食が生じることが防止され、太陽電池モジュールの外観を良好に維持できると共に、耐久性を高めることができる。また、非溶剤系の樹脂材料を用いることにより、太陽電池セルと金属板との間の封止材と、金属板との界面で、剥離が生じるのを防止できる。

本発明の太陽電池モジュールにおいては、前記切断端面が、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、及びアクリル系樹脂から選ばれた非溶剤系の樹脂材料によって被覆されていることが好ましい。

また、前記金属板は、表面処理を施された鋼板を用いることで、比較的高い剛性を有すると共に、安価であるという利点が得られる。

更に、前記太陽電池モジュールの切断加工前の形状が矩形状をなし、その角部がＬ字状に切り欠かれ、該切欠き部によって形成された突出片部が曲げ加工されて箱形状をなしていることが良く、このような箱形状をなすことにより、強度が向上し、建物の屋根や屋上や壁等に設置しやすい形態にすることができるが、本発明はこの形状に限定されるものではない。

本発明によれば、切断端面からさびや腐食が生じることが防止され、太陽電池モジュールの外観を良好に維持できると共に、耐久性を高めることができる。

本発明による太陽電池モジュールの一実施形態を示す斜視図である。 同太陽電池モジュールの層構成を示す部分拡大断面図である。 同太陽電池モジュールの製造工程を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明による太陽電池モジュールの一実施形態を説明する。

図２に示すように、この太陽電池モジュール１０は、金属板２０と、封止材３０、３１で覆われた太陽電池セル４０と、保護フィルム５０とで構成されている。具体的には、金属板２０上に、封止材３０を介して、太陽電池セル４０が配置され、太陽電池セル４０上に、封止材３１を介して、保護フィルム５０が配置されて、これらがラミネート、または接着によって接合されて一体化された構造をなしている。
太陽電池セル４０が配置されていない太陽電池モジュール１０の周囲（外側）部分には、金属板２０と、封止材３０，３１と、保護フィルム５０とが接合された外側部分１０ａが形成されている。

金属板２０としては、例えば鋼板、アルミ板、ステンレス板などが挙げられるが、比較的安価で剛性が高い点から、溶融めっき鋼板、ポリエステル樹脂塗装鋼板、アクリル樹脂塗装鋼板、フッ素樹脂塗装ガルバリウム鋼板などの表面処理を施された鋼板が好ましく利用される。これらの鋼板は、後処理で切断をした断面が腐食を起こすという問題がより顕著に生じるので、本発明がより有効に機能する。

太陽電池セル４０は、特に限定されないが、例えばポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等からなる可撓性フィルムや、ガラス板、ステンレス板などからなる基板と、この基板上に積層された、裏面電極層、光電変換層、透明電極層などからなる光電変換素子とで構成されている。

封止材３０，３１としては、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、シリコーン樹脂、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が好ましく使用される。

保護フィルム５０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、ポリエステル樹脂などからなる耐候性に優れた透明フィルムで構成される。ガラス繊維などの補強材を含有するフィルムであってもよい。

図３には、この太陽電池モジュール１０の製造工程が示されている。

すなわち、まず、図３（Ａ）に示すように、前述した材質からなるほぼ長方形の金属板２０が用意される。そして、図２に示すように、この金属２０上に封止樹脂フィルム（封止材３０）を介して、太陽電池セル４０を積層し、更に太陽電池セル４０上に、封止樹脂フィルム（封止材３１）を介して、保護フィルム５０を積層し、これらの積層体を真空中で加熱することでモジュール化する真空熱ラミネートや、別途接着剤を介して接合したりして、一体化する。

こうして、図３（Ｂ）に示すように、金属板２０上に、封止材３０を介して、太陽電池セル４０が接合され、太陽電池セル４０上に、封止材３１を介して、保護フィルム５０が積層されて、接合一体化された太陽電池モジュール１０を得る。

次いで、図３（Ｂ）に示す太陽電池モジュール１０の太陽電池セル４０の外側部分１０ａをなす４つの角部を、図３（Ｃ）に示すように、角部ＳをＬ字状に切断して切欠き部２１とする。

更に、図３（Ｄ）に示すように、上記切欠き部２１によって各辺に形成される突出片部２２をそれぞれ同方向に折り曲げて、箱形状にする。

更に、上記突出片部２２を点線で示す部分で折り曲げて、図３（Ｅ）で示す形状にする。

これによって、図１に示すように、太陽電池モジュール１０の４辺に形成された突出片部２２が、２回折り曲げられて、内側に更に折り曲げ部２３が設けられ、全体として箱形をなす太陽電池モジュール１０が得られる。上記曲げ構造によって、箱形をなす太陽電池モジュール１０全体の剛性や強度が向上し、屋根、屋上、壁などに設置しても、十分な強度を保持することができる。

ところで、この太陽電池モジュール１０においては、図３（Ｃ）の工程で形成した切欠き部２１によって、金属板２０に切断端面が形成される。本発明では、この切欠き部２１の切断端面に、樹脂材料Ｐを被覆して防錆処理を施す。

樹脂材料Ｐとしては、溶剤系の樹脂材料では、金属板１０と熱融着性フィルム３０との界面で剥がれが生じることがあるので、非溶剤系の樹脂材料を用いる。シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂から選ばれた非溶剤系の樹脂材料が好ましく使用され、特に、シリコーン系樹脂が好ましく使用される。

樹脂材料Ｐは、施工時の作業性の点から、２３±２℃においてブルックフィールド形の回転粘度計を用いて測定した粘度が０．５〜２０[Pa・s]であるものが好ましく使用される。

また、樹脂材料Ｐは、透明な色では、塗布状況が分からないので、例えば黒とか、白とかの着色が施されたものが好ましい。

なお、金属材料の折り曲げ方は、前記実施形態に示されたような箱形に限らず、設置場所に適合する様々な形態にすることができる。

（実施例１）
図３に示した製造工程により、太陽電池モジュールを製造した。

この太陽電池モジュールの太陽電池セルの外側部分をなす４つの角部をＬ字状に切り欠いて、それによって形成された突出片部２２を前述した方法で曲げ加工して、箱形の太陽電池モジュール１０を得た。

こうして得られた太陽電池モジュール１０の切欠き部２１の切断端面に、シリコーン系樹脂からなる非溶剤系樹脂（白色のシーリング材）を、塗装用ハケによって塗布し、上記切断端面を樹脂膜で被覆した。

（比較例１）
実施例１において、太陽電池モジュール１０の切欠き部２１の切断端面に樹脂を塗布しないで、切断端面が露出したままとした。

（比較例２）
実施例１において、非溶剤系樹脂の代わりに、シリコーン-アクリル系樹脂からなる溶剤系樹脂を、塗装用ハケによって塗布し、上記切断端面を樹脂膜で被覆した。

こうして得られた実施例１，比較例１，比較例２のそれぞれの太陽電池モジュールについて、ＣＣＴ試験、高温高湿試験、及び屋外暴露試験を行った。

ＣＣＴ試験は、５％ＮａＣｌの塩水を、３５±１℃の温度で、２時間噴霧した後、８０℃±１℃で乾燥させ、５０±１℃、湿度９５％Ｒｈ以上の条件下に２時間放置するという工程を、１８０回繰り返し、目視で外観検査を行った。

高温高湿試験は、温度８５℃、湿度９５％Ｒｈの条件下に３０００時間放置し、３００時間毎に目視で外観検査を行った。

屋外暴露試験は、屋外に９０日間放置して目視で外観検査を行った。

それぞれの評価は、○…剥離無し・さび無し、△…剥離無し・さび有り、▲…剥離有り・さび無し、×…剥離有り・さび有り、という基準で行った。

この結果を表１に示す。

表１の結果から、非溶剤系樹脂を塗布した実施例１は、様々な環境下でも、さびや剥離の発生がなく、耐久性に優れていることがわかる。一方、断面無処理の比較例１では、耐さび性に劣っており、塩水噴霧条件では剥離も発生し、溶剤系樹脂を塗布した比較例２では、いずれの場合も剥離が発生し、塩水噴霧条件ではさびも生じてしまうことがわかる。

１０：太陽電池モジュール
２０：金属板
２１：切欠き部
２２：突出片部
２３：折り曲げ部
３０，３１：熱融着性フィルム
４０：太陽電池セル
４１：基板
４２：光電変換素子
５０：保護フィルム
Ｐ：樹脂材料

Claims (4)

1. 金属板と、絶縁性の封止材で覆われた太陽電池セルと、表面保護フィルムとを備え、前記太陽電池セルが前記封止材を介して、前記金属板と前記表面保護フィルムとに挟まれて封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、
   前記太陽電池セルの外側部分であって、前記金属板を含む箇所の少なくとも一部が切断加工されており、その切断端面が非溶剤系の樹脂材料によって被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記切断端面が、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂から選ばれた非溶剤系の樹脂材料によって被覆されている請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記金属板が、表面処理を施された鋼板である請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記太陽電池モジュールの切断加工前の形状が矩形状をなし、その角部がＬ字状に切り欠かれ、該切欠き部によって形成された突出片部が曲げ加工されて箱形状をなしている請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。