JP2012047405A - Sunlight cogeneration module - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve many problems associated with structures and materials of a sunlight cogeneration panel which acquires heat as well as electric power so as to embody the sunlight cogeneration panel which is promising as a product since it is difficult to attain practical effect as compared with commercial electric power because solar cells currently have an efficiency of approximately 13% of conversion from sunlight energy to electric power, a device needs to have a large light reception area, and an output electric power price thereby increases.SOLUTION: Structures, materials, and producing methods for joining together a power generation cell assembly in a flat plate shape, a module substrate on which the power generation cell assembly is mounted, and a cooling medium conduit are found, and then combined to show that a high-reliability low-priced module can be manufactured as a product and to clarify a basic technique for putting the sunlight cogeneration module to practical use.

Description

現在日本国内はもとより海外でも太陽光発電装置及び太陽熱温水器(太陽光集熱装置)が注目されてきており、石油資源の消費削減、地球温暖化防止、石油資源関連部材の価格高騰の抑制、その他の地球環境的要請乃至は社会的ニーズに合った装置システムとして伸張が期待されている。しかしながらその市場規模は何れも日本国内の家庭用としても年間10万台の販売規模に満たない。一方ガス・石油給湯装置が400万台規模であり家庭用エアコンが700万台規模であるものと比べ極めてニッチェであり、市場規模は未だ小さい。 At present, solar power generators and solar water heaters (solar heat collectors) are attracting attention not only in Japan but also overseas, reducing consumption of petroleum resources, preventing global warming, suppressing the rise in prices of petroleum resource-related components, Expansion is expected as a device system that meets other global environmental requirements and social needs. However, the scale of the market is less than 100,000 units sold every year for home use in Japan. On the other hand, there are 4 million units of gas / oil hot water supply units and 7 million units of home air conditioners.

単独機能の太陽光発電装置又は太陽熱温水器自体の市場規模が伸びない理由はその装置への投資価格に対し出力効果が不十分であるためである。即ち初期投資を回収する期間(PBT)が7年以上と長期、即ち家庭用太陽光発電装置では投資の回収に30年もかかったり、逆に太陽熱温水器の耐用年数が10年以下であるなどの問題点が存在するからである。
エネルギー効率の点では、太陽光発電装置に照射される太陽光エネルギーが電力へ変換される変換効率(ECR)は実用化されている装置で12〜14%程度であり、残りのエネルギー量88〜86%は利用できていない。これがエネルギー供給装置として大面積の装置を必要とし、発電された電力コストが商用電力で得られるコストである23円/kWhの2倍近く即ち40円/kWh程度の高価格になってしまい、前述した初期投資の回収期間は40年程度に長期化し、普及が進まない主な原因となっている。このため発電セル自体の変換効率(ECR)の向上のための新しい技術開発が期待されている。
例えば家庭用の3kWの太陽光発電装置では通常30平方メーターの受光面積が必要であり、そのため設置スペース上の制約が大きいばかりでなく、実際の据付工事が極めて大変な作業を伴う事も価格アップ要因であり、且つ普及拡大を妨げている要因である。
その結果、商用の系統電力が日本国内で現在23円/Kwh程度であるのに対し太陽電池単独の場合の出力電力価格はその寿命を20〜25年と想定すると30〜40円/kWh程度となってしまい、このためにその普及が進んでいない。
The reason why the market scale of the single-function solar power generation device or the solar water heater itself does not increase is that the output effect is insufficient for the investment price of the device. That is, the period for collecting the initial investment (PBT) is as long as 7 years or longer, that is, it takes 30 years to recover the investment in a solar power generation device for home use, or conversely, the service life of the solar water heater is 10 years or less. This is because there are problems.
In terms of energy efficiency, the conversion efficiency (ECR) in which solar energy irradiated to the photovoltaic power generation device is converted into electric power is about 12 to 14% in a device in practical use, and the remaining energy amount 88 to 86% are not available. This requires a large-area device as an energy supply device, and the generated power cost is nearly twice as high as 23 yen / kWh, which is the cost obtained with commercial power, that is, a high price of about 40 yen / kWh. The initial investment payback period has been extended to about 40 years, which is the main reason why it has not spread. For this reason, new technology development for improving the conversion efficiency (ECR) of the power generation cell itself is expected.
For example, a 3kW solar power generation system for homes usually requires a light receiving area of 30 square meters, which not only imposes great restrictions on installation space but also increases the cost of actual installation work. It is a factor and a factor that hinders the spread.
As a result, while the commercial grid power is currently around 23 yen / Kwh in Japan, the output power price in the case of a solar cell alone is about 30-40 yen / kWh assuming that the lifetime is 20-25 years. For this reason, its spread has not progressed.

従って、これらの課題解消を目指して、太陽光発電装置についても最近の研究開発は目覚しいものがある。シリコン結晶のセルを用いたものでも多結晶化、シリコン結晶の薄板化、結晶事体の発電特性向上や結晶表面の受光特性改善などの研究が進展している。
またシリコンアモルファスをガラス面乃至はプラスチックフィルム面に形成したもの乃至はそれをシリコン結晶と積層させてECRを向上させたものも出現している。このアモルファスを建材用窓ガラス上に形成してビルなどの窓材として用いて窓が発電するようにしたものも実用化されている。また銅やインヂュームなどシリコンと異なった材質をセル材料としてガラス基板に極薄で蒸着させたものもシリコン基盤セルの代替として資源不足を回避するものも有望である。セルの電極基板としてアルミニウム薄板を用いた方式の太陽電池も商品化されてきている。これは1mm程度の直径の小さな球状のシリコンを多数のすり鉢状の壺を形成したアルミニウムの基板の該すり鉢状の穴の中に埋め込んだ構造で、該すり鉢状の穴の表面が球状シリコンに集光させる光反射機能を有し、また電極の機能を有している。このアルミニウム基板電極型発電セルはその基板が伝熱性の良好なアルミニウム製であることが本発明の対象である太陽光コジェネレイション装置の高性能化に極めて有効な構造となっている。
即ち発電セルの基板としてシリコンそのもの、ガラス板、樹脂板、アルミ板など多くの種類のものがある。
Therefore, recent research and development on solar power generators has been remarkable with the aim of solving these problems. Research is also progressing on the use of silicon crystal cells, such as polycrystallization, thinning of silicon crystals, improvement of power generation characteristics of crystal bodies and improvement of light reception characteristics of crystal surfaces.
In addition, a silicon amorphous material formed on a glass surface or a plastic film surface or a material obtained by laminating the silicon amorphous material with a silicon crystal has been improved. A material in which this amorphous is formed on a window glass for building materials and used as a window material for a building or the like so that the window generates electricity has been put into practical use. In addition, a material that is made of a material different from silicon such as copper or indium and deposited on a glass substrate as a cell material is also promising as an alternative to a silicon-based cell to avoid resource shortage. Solar cells using a thin aluminum plate as the cell electrode substrate have also been commercialized. This is a structure in which small spherical silicon with a diameter of about 1 mm is embedded in the mortar-shaped holes of an aluminum substrate in which a large number of mortar-shaped ridges are formed, and the surface of the mortar-shaped holes gathers in spherical silicon. It has the function of reflecting light and has the function of an electrode. This aluminum substrate electrode type power generation cell has a structure that is extremely effective for improving the performance of the solar cogeneration apparatus, which is the subject of the present invention, that the substrate is made of aluminum having good heat conductivity.
In other words, there are many types of substrates for power generation cells such as silicon itself, glass plates, resin plates, and aluminum plates.

本発明はこれらの発電セルを用いて太陽光エネルギーをさらに有効に利用するための太陽光モジュールの構造に関するものであり、民生用、特に家庭用、業務用、さらには工業用に使われるものとして、太陽光を受けて発電と温熱供給とを同時に行う太陽光エネルギー複合利用モジュール(以下太陽光コジェネレイションモジュールまたは太陽光コジェネモジュールと呼ぶ)に関するものである。
数十年前から、一つのモジュールで電力と温熱を得ることができる太陽光コジェネレイションモジュールの研究及び開発が検討されてきている。即ち発電セルの背面にヒートシンクとしての金属板を設置し、その金属板と一体化された配管や媒体通路に水や冷媒を通じて発電セルで生じた温熱を収集するものである。この方式によれば太陽光発電装置と太陽熱温水器を別々に設置したものに比べて全体のモジュールの受光面積が小型化でき、コストダウンと同時に設置スペースの削減という二つの効果が達成でき、また装置の設置工事も簡略化できる。さらに発電セルを強制的に冷却する事により発電セルの温度を低下させることができ、次の様な効果も期待できる。
1、発電セルの発電効率が向上する
2、熱帯地方など外界温度の高い地域や太陽光照射にお強い地域でセル周りの温度上昇を防止でき、長寿命を保証できる。
3、モジュールを連結した発電回路の焼結損傷の防止に効果がある。
また家庭や店舗で用いた場合に電力と給湯用温熱や暖房用温熱が同時に得られるという利点がある。
本発明が扱う技術分野が目指す太陽光コジェネレイションモジュールの温熱出力の価格によってそのモジュールの初期価格の50〜60%を負担でき、この結果、出力電力の負担は初期価格の40〜50%の負担に軽減される。 その結果、出力電力は市販の商用電力より低い価格即ち平成22年における日本国内の市場電力価格24円/Kwh程度の価格を実現できるという大いなる効果がある。
The present invention relates to the structure of a solar module for more effectively using solar energy using these power generation cells, and is used for consumer use, particularly for home use, business use, and industrial use. The present invention relates to a solar energy composite usage module (hereinafter referred to as a solar cogeneration module or a solar cogeneration module) that receives sunlight and simultaneously generates power and supplies heat.
Research and development of solar cogeneration modules that can obtain electric power and heat with a single module have been studied for several decades. That is, a metal plate as a heat sink is installed on the back surface of the power generation cell, and the heat generated in the power generation cell is collected through water and refrigerant in a pipe and a medium passage integrated with the metal plate. According to this method, the light receiving area of the entire module can be reduced compared with the case where the photovoltaic power generator and the solar water heater are installed separately, and the two effects of cost reduction and installation space reduction can be achieved. Equipment installation work can also be simplified. Furthermore, by forcibly cooling the power generation cell, the temperature of the power generation cell can be lowered, and the following effects can be expected.
1. The power generation efficiency of the power generation cell is improved. 2. The temperature rise around the cell can be prevented in areas with high external temperatures such as the tropics and areas resistant to sunlight irradiation, and a long life can be guaranteed.
3. It is effective in preventing the sintering damage of the power generation circuit connecting the modules.
In addition, when used in homes and stores, there is an advantage that electric power, hot water heating temperature and heating temperature can be obtained at the same time.
50-60% of the initial price of the solar cogeneration module aimed by the technical field handled by the present invention can be borne by the module, and as a result, the output power is borne by 40-50% of the initial price. To be reduced. As a result, the output power has a great effect that it can realize a price lower than that of commercial power, that is, a market power price in Japan of about 24 yen / Kwh in 2010.

従って、このコジェネレイションモジュール装置については旧来から多くの企業、大学、研究機関などで研究取り組みが見られる。しかしながら未だ商品として実現していない。
その理由は
1、複雑な材料からなる高機能複合体になるため実用上の長期信頼性の確保が難しい。
即ち、発電セルの材料はシリコン、ガラスなど熱膨張係数が極めて小さくかつ伝熱性能が悪い材料からなるが、一方その背面に配置されるヒートシンクや冷却配管に使われる材料は伝熱性能が高い金属材料で、線膨張係数が極めて大きい。この結果モジュールの性能・効率を高めるための密着構造と、マイナス20℃からプラス120℃にわたる広範囲の温度変化によって生じる大きな熱歪に対応した信頼性重視及び電気的絶縁確保のための分離構造の三つの必要性を解決する実用的で安価に実現できる構造及び材料技術が確立されていない。
2、一方、温熱を利用するための冷却媒体(一般には水、不凍液)を広い範囲に渡って設置される装置システム全体に循環させる構造であり、結露による錆、接合箇所からの媒体漏洩、など多くの信頼性リスク項目が多く、媒体の循環ポンプ寿命の問題もある。太陽電池システムに比べてその実用的な寿命年限が短くなる要因となり、時には半減する危険性がある。
3、最大の課題は前述した発電セル層とヒートシンク及び冷却を行う冷却媒体管路体との接合が長期的な使用により剥がれてしまうというリスクである。積雪加重、大風の風圧や振動、水分や湿分、温度変化、日照といった過酷な運転環境における複合構造物としての長期寿命を確保するための構造と材料及び製造方法が確立できていないことである。
4、これら課題を解消するため、高機能材料使用のコストが増し、さらに構造が複雑になってそのコストが高くなり勝ちであり、コジェネレイションの出力向上効果を相殺してしまい、単純な太陽電池と同等な経済効果しか得られないということもある。
以上の様な課題がある。
Therefore, research efforts on this cogeneration module device have been seen in many companies, universities, research institutions, etc. from the past. However, it has not yet been realized as a product.
The reason for this is that it is difficult to ensure practical long-term reliability because it is a highly functional composite made of a complex material.
That is, the material of the power generation cell is made of a material such as silicon or glass that has a very low coefficient of thermal expansion and poor heat transfer performance, while the material used for the heat sink or cooling pipe placed on the back of the material is a metal with high heat transfer performance. The material has a very large linear expansion coefficient. As a result, a close contact structure for enhancing the performance and efficiency of the module and a separation structure for ensuring reliability and ensuring electrical insulation corresponding to a large thermal strain caused by a wide range of temperature changes from minus 20 ° C. to plus 120 ° C. A practical and inexpensive structure and material technology that solves one need has not been established.
2. On the other hand, it is a structure that circulates a cooling medium (generally water, antifreeze liquid) for utilizing heat throughout the entire equipment system installed over a wide range, such as rust due to condensation, medium leakage from joints, etc. There are many reliability risk items, and there is also a problem of the circulation pump life of the medium. Compared to a solar cell system, the practical lifetime is shortened, and there is a risk that it may be halved.
3. The biggest problem is the risk that the power generation cell layer, the heat sink, and the cooling medium conduit that performs cooling will be peeled off due to long-term use. Failure to establish structures, materials, and manufacturing methods to ensure long-term life as a composite structure in harsh operating environments such as snow load, heavy wind pressure and vibration, moisture and moisture, temperature changes, and sunshine is there.
4. In order to solve these problems, the cost of using highly functional materials increases, the structure becomes complicated and the cost tends to increase, and the output improvement effect of cogeneration is offset. In some cases, only the same economic effect can be obtained.
There are problems as described above.

本発明の技術は上記の基本的な課題を解消するためのキー要素であり、システムの基幹部品としての太陽光コジェネレイションモジュールの機構、構造、材料、製造方法を確立させるためのものである。
その技術分野は
発電セルの材料特性にマッチし、モジュール全体を支えるに十分な強度と温熱を伝える伝熱特性と発電セルを乗せるための基盤としての諸機能を実現させるための構造に関するものである。
それは金属製の強度の高い完全な平板をモジュールの基盤として用い、それをベースにモジュールを構成するための技術である。
平坦面を持ち尚且つ商品化できるコストを実現できるモジュールの構造体の基盤としてのモジュール基板と、発電セルで生じた温熱をこのモジュール基板を通して取り出すための長期的な信頼性の高い且つ商品化可能なコストを実現できる冷却構造体(本発明ではこれを冷却媒体管路体と表現していると)、更にセル及びモジュール基板及び冷却媒体管路体を接合するための生産性が高く商品化可能な信頼性とコストを実現できる製造方法などに関するものである。
本発明が対象としているコジェネレイションモジュールの性能および商品性の目標を以下の様に定めて技術開発を進めてきた。
1、光照射エネルギーを電力と温熱に変換する上での高い変換効率の達成
電力:13〜14%以上(太陽電池と同等乃至はより優れた発電特性)
温熱:40%以上(太陽熱温水器と同等な効率)
トータルエネルギー:54%程度(最高効率の達成)
2、コスト目標:太陽電池モジュールに対しコストアップ25%以下のコスト達成
3、太陽電池と同等の運転寿命:20年以上(修理、メンテナンスを含め)の達成
一方
本発明が実現しようとしている技術は、この商品性を実現するためのモジュールの構造に関し、安定した生産性を確保し、実用的なコストを実現するための技術であり、その根幹とするところは、信頼性の高い、十分な強度を持ったモジュール基板とその周囲構造に関する技術である。
The technology of the present invention is a key element for solving the above-mentioned basic problems, and is for establishing the mechanism, structure, material, and manufacturing method of a solar cogeneration module as a key component of the system.
The technical field is related to the structure to realize the heat transfer characteristics that transfer the strength and heat enough to support the whole module, and the various functions as the foundation for mounting the power generation cell, matching the material characteristics of the power generation cell. .
It is a technology for constructing a module based on a complete flat plate made of metal as a base of the module.
A module substrate as a base of a module structure that has a flat surface and can be commercialized, and a long-term reliable and commercializable product for extracting the heat generated in the power generation cell through the module substrate A cooling structure that can realize a high cost (in the present invention, this is expressed as a cooling medium conduit), and further high productivity for joining the cell, module substrate, and cooling medium conduit can be commercialized. The present invention relates to a manufacturing method capable of realizing high reliability and cost.
Technological development has been promoted by setting the performance and merchandise goals of the cogeneration module targeted by the present invention as follows.
1. Achievement of high conversion efficiency in converting light irradiation energy into electric power and heat: 13-14% or more (equivalent or better power generation characteristics than solar cells)
Heat: 40% or more (equivalent to solar water heater)
Total energy: about 54% (achieving maximum efficiency)
2. Cost target: Achieve a cost increase of 25% or less for solar cell modules 3. Achieve an operating life equivalent to solar cells: 20 years or more (including repair and maintenance) On the other hand, the technology that the present invention is trying to realize is This is a technology for ensuring stable productivity and realizing practical costs regarding the structure of the module for realizing this commerciality, and the basis of this is high reliability and sufficient strength. This is a technology related to the module board with the surroundings and the surrounding structure.

即ち、本発明の太陽光コジェネレイションモジュールに関わる基幹技術は
モジュール基板の強度確保とモジュール全体の構造
モジュール基板の材料
モジュール基板と冷却媒体管路の接合方法
冷却媒体管路の構造と材料
に関する技術である。
In other words, the core technology related to the solar cogeneration module of the present invention is a technology related to securing the strength of the module substrate, the structure of the entire module, the material of the module substrate, the method of joining the module substrate and the cooling medium conduit, and the structure and material of the cooling medium conduit. is there.

従来太陽光コジェネレイションモジュールとその応用システムについての研究、開発、特許出願が極めて大量に実施されてきている。しかしながら前述した様な充分なる高性能化、実用的なコスト実現、長期の使用に耐える信頼性について完成されたレベルの技術情報が見られない。この三つの側面の技術完成度の追求について散発的な技術情報が見られるので、背景技術としてここで紹介する。
こうした背景の中で、太陽光発電装置から同時に熱を得るための太陽光コジェネレイション装置の技術は多くの研究や開発がされて来ている。
その中で特許文献1は集熱パネルと熱コレクタの組み合わせを基本として一次冷媒による冷却方法などについての技術が提示されている。しかしながらモジュールの基板となる構造物が無く全体の平坦度を保つ強度が十分では無い。その代わり冷媒通路は上部集熱板と下部集熱板を接着乃至は溶接して形成しているから冷媒のリークのリスクは大きい。 アルミ製の上部集熱板の発電セルへの熱歪の緩和についての工夫も無く、長期使用中にヒートサイクルの繰り返しによる発電セルの破損、不具合発生のリスクは大きい。上部集熱板と下部集熱板はアルミのブロック構造であるためその重量は増加してコストの上昇及びその重量増の点で据付工事性の問題がある。以上の点でこの様な構造では商品化は大きな困難を含んでいる。
特許文献2はコジェネレイションモジュールの基本構造を提示しているが、セル上面からガラスを通じての放熱ロスが決定的に性能低下をきたす事、モジュール全体の平面強度を確保するための基盤となる部品が無く白色ガラスと集熱器では積雪や
台風などによる風圧振動などの負荷に対し全体の強度が不足する、集熱板は細切れ形状であり、フィルムとの接着を行うEVAフィルムなどの接合強度の信頼性は著しく劣化し、数年の使用で剥離することが考えられる。また各EVA接合は別工程で熱溶着されており、一回の加熱操作で全体を接合する方式に比べ生産性の低下、品質の低下が心配である。
Conventionally, a large amount of research, development, and patent applications on solar cogeneration modules and their application systems have been carried out. However, there is no technical information at a completed level regarding sufficient performance as described above, practical cost realization, and long-term reliability. There are sporadic technical information on the pursuit of technical perfection in these three aspects, so we will introduce it here as background technology.
Against this background, many researches and developments have been made on the technology of the solar cogeneration device for simultaneously obtaining heat from the solar power generation device.
Among them, Patent Document 1 proposes a technique regarding a cooling method using a primary refrigerant based on a combination of a heat collecting panel and a heat collector. However, there is no structure that becomes the substrate of the module, and the strength for maintaining the entire flatness is not sufficient. Instead, since the refrigerant passage is formed by bonding or welding the upper heat collecting plate and the lower heat collecting plate, the risk of refrigerant leakage is great. There is no ingenuity on mitigating thermal strain on the power generation cell of the upper heat collecting plate made of aluminum, and there is a great risk of damage to the power generation cell and malfunction due to repeated heat cycles during long-term use. Since the upper heat collecting plate and the lower heat collecting plate have an aluminum block structure, the weight of the upper heat collecting plate and the lower heat collecting plate increases, and there is a problem of installation workability in terms of cost increase and weight increase. In view of the above, commercialization is very difficult with such a structure.
Patent Document 2 presents the basic structure of a cogeneration module, but the heat loss through the glass from the top surface of the cell decisively degrades the performance, and the components that serve as the basis for ensuring the planar strength of the entire module are Without white glass and heat collector, the overall strength is insufficient for loads such as wind pressure vibration due to snow and typhoons, etc., the heat collecting plate is cut into pieces, and the reliability of joint strength such as EVA film that adheres to the film The property deteriorates remarkably and can be peeled off after several years of use. In addition, each EVA bonding is thermally welded in a separate process, and there is a concern about a decrease in productivity and quality compared to a method in which the whole is bonded by a single heating operation.

特許文献3は平面状金属板が支持体即ち全体の基盤となり強度及び形状の精度を維持している点では優れている。しかしながら平面状金属板に波状金属板を溶接して通水路を形成し且つそれをヘッダー管に連結している構造は多くの溶接点があり、その製造信頼性はモジュールの冷却媒体のリーク発生のリスクとなっている。製造時の各種変動要因、台風に代表される長期間の外力や雨、湿気、大気汚染などを原因とした錆の発生などに対して心配が多い。重要なことはこの溶接による平面金属板の反りや変形、発電セル側表面への凸凹の発生、外部ストレスによる平面状金属板の上面の変形などによって発電セルへダメージないしは破損などのリスクがあるため、さらに工夫が必要でありこのままでは採用できる構造とは言えない。 Patent Document 3 is excellent in that the planar metal plate serves as a support, that is, the entire base and maintains strength and shape accuracy. However, the structure in which the corrugated metal plate is welded to the flat metal plate to form a water passage and is connected to the header pipe has many welding points, and its manufacturing reliability is due to the occurrence of leakage of the cooling medium of the module. It is a risk. There are many worries about various factors during production, long-term external force such as typhoon, and rust caused by rain, moisture and air pollution. What is important is that there is a risk of damage or breakage of the power generation cell due to warping and deformation of the flat metal plate due to this welding, unevenness on the surface of the power generation cell, deformation of the top surface of the flat metal plate due to external stress, etc. Furthermore, it is necessary to devise, and it cannot be said that it can be adopted as it is.

特許文献4は太陽光発電セルの背面にアルミ板によるバックシートを設けこのバックシートに集熱管を押える集熱板を接着している。この集熱板をピンにより機械的に押さえ込んで接着させている。この接着は小さな金属片からなる集熱板はそれが小さい故にモジュールが台風などで風圧を受けて振動すると容易に端面部から接着剥がれが生じる。これを防ぐ意味でこの先願特許は極めて有効な技術であると認められる。金属ピンにより機械的にバックシートと固定する方法は基板の強度維持、接合の強度と信頼性向上に寄与すると考えられる。しかしながらこのピンを金属バックシートに設置する製造工程は多くの工程が必要となり生産性の悪化は製造コストの上昇を招くと考えられる。 In Patent Document 4, a back sheet made of an aluminum plate is provided on the back surface of the photovoltaic power generation cell, and a heat collecting plate for pressing the heat collecting tube is bonded to the back sheet. The heat collecting plate is mechanically pressed by a pin and bonded. Since the heat collecting plate made of small metal pieces is small, the adhesion easily peels off from the end face when the module vibrates due to wind pressure due to a typhoon or the like. In order to prevent this, the prior patent is recognized as an extremely effective technique. The method of mechanically fixing the back sheet with metal pins is thought to contribute to maintaining the strength of the substrate and improving the bonding strength and reliability. However, the manufacturing process of installing this pin on the metal backsheet requires many processes, and the deterioration in productivity is thought to cause an increase in manufacturing cost.

特許文献5は平板部材10としてモジュール基板に相当する部材を用いている点では注目される。しかしながらさらに集熱板5を平板部材10とは別に設けている点でその有効性は半減される。強度部材としてのモジュール基板にヒートシンクとして集熱効果を持たせて、軽量化、接合部分の削減、コストの軽減を図ることを本発明は前提としている。
以上、詳細を説明してきたが、従来の技術では商品化を達成するには幾つかの課題が残されている事がわかる。商品としての生産性と高い信頼性を持ち且つ実用的な価格で販売できるコストを達成することが必要で、その為に必要な構造と材料及び製造方式に関する多くの技術が確立されなければならない。
特許文献6には平板部材(モジュール基板)の下面に同等の部材からなる波型形成部材を溶接した事例が示されているが、これには平板部材の強度、溶接による歪や変形の示唆が無く、平板部材の板圧を波型部材の板圧より厚くして強度を確保するという重要な視点での提言は無い。
以上が従来の関連分野技術の一端である。本発明ではモジュール基板の強度、平坦精度、熱膨張ストレス対応度を実用的な十分なレベルに保つ為の技術を提示しようとするものである。
Patent Document 5 is noted in that a member corresponding to a module substrate is used as the flat plate member 10. However, the effectiveness is halved in that the heat collecting plate 5 is provided separately from the flat plate member 10. The present invention presupposes that the module substrate as the strength member has a heat collecting effect as a heat sink to reduce the weight, reduce the joint portion, and reduce the cost.
Although the details have been described above, it can be seen that some problems remain to be achieved in the conventional technology. It is necessary to achieve a cost that can be sold as a product with high productivity and high reliability, and at a practical price, and many techniques related to the structure, material, and manufacturing method necessary for this purpose must be established.
Patent Document 6 shows an example in which a corrugated member made of an equivalent member is welded to the lower surface of a flat plate member (module substrate), but this indicates the strength of the flat plate member and suggests distortion and deformation due to welding. There is no proposal from an important point of view to ensure the strength by making the plate pressure of the flat plate member thicker than that of the corrugated member.
The above is one end of conventional related field technology. The present invention intends to provide a technique for keeping the strength, flatness accuracy, and thermal expansion stress response level of a module substrate at a practically sufficient level.

特開平10−62017号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-62017 特開2003−234491号公報JP 2003-234491 A 特開2002−39631号公報JP 2002-39631 A 特開2005−214430号公報JP 2005-214430 A 特開平11−325610号公報JP-A-11-325610 特開2002−39631号公報JP 2002-39631 A

以上の内容を検討課題としてまとめるとその重要な項目は以下のように整理される。即ち太陽光コジェネレイションモジュールの構造と材料に関して以下の様な特性が要求される。
(1)構造強度
発電セルと冷却機構は安定して強固に保持されており、積雪、地震、台風、装置全体の変形歪などのストレスに耐える構造、接合、材料が必要である。このため冷却機構自体が高い強度を有するか、これとは別に高い強度の構造基板が必要と考えられる。この構造基板は発電セル部分を上面に且つ冷却集熱部分をその下面に十分な強度と信頼性で保持し、錆などに強い材料で、軽量で、且つ低コストで製造できることが必要である。従ってこの基板は平板上の金属材料であり、かつ発電セルとの熱膨張歪の最小化の点で熱膨張係数の小さな鉄板、鋼板ステンレス板が選定される。
(2)平坦度
この強度部材乃至は基板の上面は破断し易い発電セルを支持するために精度の高い平面であることが必要である。
(3)熱歪
この強度部材乃至は基板は発電セル材料と熱的に密着した関係に接合されるから、温度変化によって生じる熱歪みにより生じる応力歪にも対応できることも重要となる。即ち、シリコン結晶やガラスは温度変化に対し線膨張係数が極めて小さな材料である(2.7〜3.5/百万/℃)のに対しアルミニウムではその十倍以上の熱歪みによる変形が生じるため、その歪の差を緩和して、尚熱的な接合が維持されねばならない。
(4)伝熱性能
発電セルにおいて生じる温熱を取り出す場合には発電セルと冷却機構とをできる限り密着させる事が必要で、全ての部分に於いて、前述した様に温度変化による相対歪を吸収できる構造と材料であることが求められる。 銅、アルミニウム、鉄、ガラス、樹脂の順に熱伝導に優れ、一方樹脂、アルミニウム、銅、鉄、ガラス、シリコン基板の順に温度膨張係数が高い。これらの特性を活かして温熱を効率よく取り出し且つ相互の熱歪みを吸収する構造と材料の利用が求められる。
Summarizing the above contents as a study topic, the important items are organized as follows. That is, the following characteristics are required for the structure and materials of the solar cogeneration module.
(1) Structural strength The power generation cell and the cooling mechanism are stably and firmly held, and structures, joints, and materials that can withstand stresses such as snowfall, earthquakes, typhoons, and deformation distortion of the entire device are required. For this reason, it is considered that the cooling mechanism itself has high strength or a structural substrate with high strength is required separately from this. This structural substrate needs to be able to be manufactured at a low cost and at a low cost with a material resistant to rust, etc., with the power generating cell portion held on the upper surface and the cooling heat collecting portion held on the lower surface with sufficient strength and reliability. Therefore, this substrate is a metal material on a flat plate, and an iron plate or a steel plate stainless steel plate having a small thermal expansion coefficient is selected in terms of minimizing thermal expansion strain with the power generation cell.
(2) Flatness The strength member or the upper surface of the substrate needs to be a highly accurate plane in order to support the power generating cell that is easily broken.
(3) Thermal strain Since this strength member or substrate is bonded in a thermal contact relationship with the power generation cell material, it is also important to be able to cope with stress strain caused by thermal strain caused by temperature change. That is, silicon crystal and glass are materials having a very small linear expansion coefficient with respect to temperature change (2.7 to 3.5 / million / ° C.), whereas in aluminum, deformation due to thermal strain more than ten times occurs. Therefore, the difference in strain must be alleviated and still thermal bonding must be maintained.
(4) Heat transfer performance When taking out the heat generated in the power generation cell, it is necessary to make the power generation cell and the cooling mechanism as close as possible, and all parts absorb the relative strain due to temperature changes as described above. It is required to have a structure and material that can be used. Copper, aluminum, iron, glass, and resin are excellent in heat conduction in this order, while the thermal expansion coefficient is high in the order of resin, aluminum, copper, iron, glass, and silicon substrate. Utilizing these characteristics, it is required to use structures and materials that efficiently extract warm heat and absorb mutual thermal strain.

(5)冷却媒体漏れと冷却回路長期信頼性
冷却用の媒体は水、不凍液が使われるが、この媒体を発電セルの運転寿命と同等の20年以上の期間にわたり漏れの発生が無く安定して運転させるため、簡略化された構造の冷却機構とそれを構成する冷却媒体管路の構造が必要である。基本的には溶接や接合の無い構造で、長期使用に耐える金属材料が望ましい。二枚板の溶接構造などは完全に漏れを防止することが重要である。冷却配管の錆びの問題を解決する方法として冷却回路を樹脂製にする方法も有力であるが、樹脂は線膨張係数がアルミより更に大きく(20〜90/百万/℃)熱伝導率が極めて小さい(0.3W/m℃)という問題がある。
(6)発電セル〜冷却配管の接合信頼性
冷却配管をモジュールの基板に接合する方法はロー付け、接着など多くの方策があるが、配管を基板に単純に接合する方法は基板内の伝熱特性、冷却管周囲の伝熱特性、接合の剥がれ、基板の変形、等という視点で適した方法が見出せない。この部分の接合には以下に記す様に、ホットメルト接合のための下面のカバー材としての機能と基板から冷却配管に効果的に伝熱させる機能を果たし且つ軽量で低コストであるアルミニウム製の薄板でカバーするなどの方法が適している。その形状もまた以下に詳しく述べる様なニーズを満たすものが望まれる。
モジュールの基板を間にサンドイッチ状態に挟んで発電セルと冷却配管及びそのカバー材を伝熱可能な状態で、且つ夫々の材料の熱歪み量の差により剥がれたり材料破損させることが無く、且つ生産性に優れた、且つ製造コストに優位な接合方法による接合が必要である。
(5) Cooling medium leakage and cooling circuit long-term reliability Water and antifreeze are used as the cooling medium, but this medium is stable and free of leakage over a period of 20 years or more equivalent to the operating life of the power generation cell. In order to operate, a cooling mechanism having a simplified structure and a cooling medium pipe structure constituting the cooling mechanism are required. Basically, it is desirable to use a metal material that can withstand long-term use without any welding or bonding. It is important to completely prevent leakage of the welded structure of the two plates. As a method for solving the problem of rusting of the cooling pipe, a method of making the cooling circuit made of resin is also effective, but the resin has a larger linear expansion coefficient than aluminum (20 to 90 / million / ° C) and extremely high thermal conductivity. There is a problem of being small (0.3 W / m ° C.).
(6) Reliability of joining the power generation cell to the cooling pipe There are many methods such as brazing and bonding for joining the cooling pipe to the module substrate, but the method for simply joining the pipe to the board is the heat transfer in the board. No suitable method can be found from the viewpoint of characteristics, heat transfer characteristics around the cooling pipe, peeling of the joint, deformation of the substrate, and the like. As described below, this part is made of aluminum, which functions as a cover material for the lower surface for hot melt bonding and functions to effectively transfer heat from the substrate to the cooling pipe, and is lightweight and low cost. A method such as covering with a thin plate is suitable. It is desirable that the shape also satisfies the needs described in detail below.
The module cell is sandwiched between the power generation cell, cooling pipe, and cover material so that heat can be transferred, and there is no peeling or material damage due to the difference in the amount of thermal strain between the materials. It is necessary to perform bonding by a bonding method that is excellent in performance and superior in manufacturing cost.

(7)耐熱、耐候性
モジュールの運転環境は温度範囲:−20℃〜50℃、湿度範囲:10〜100%、
風速:40m/秒を想定している。この環境条件で作動したときのモジュール最高温度は冷却媒体機能が停止したときには125℃程度となる。こんなに高温度になるのは温熱収集装置として上面と下面及び外周の断熱を強化するためである。
−20℃に近い低温度環境での凍結についても十分な担保策が取られている必要がある。
(8)生産性
問題となるのは発電セルと冷却媒体管路体の接合に関するところである。前述した信頼性を担保するために複雑な製造方法を採用する事はコストアップになるため避けなければならない。モジュールは一軒で多数枚数を使用するから、その製造の生産性は通常の単一機器のそれより格段に洗練化させることが必要である。
(7) Heat resistance and weather resistance The operating environment of the module is a temperature range: -20 ° C to 50 ° C, a humidity range: 10 to 100%,
Wind speed: 40 m / sec is assumed. The maximum module temperature when operating under this environmental condition is about 125 ° C. when the cooling medium function is stopped. The reason why the temperature is so high is to reinforce the heat insulation of the upper surface, the lower surface and the outer periphery as a heat collecting device.
Sufficient security measures must be taken for freezing in a low temperature environment close to -20 ° C.
(8) Productivity The problem is related to the joining of the power generation cell and the cooling medium conduit. Adopting a complicated manufacturing method in order to ensure the reliability described above increases the cost and must be avoided. Since a module uses a large number of modules, it is necessary to make its production productivity much more sophisticated than that of an ordinary single device.

(9)コスト、材料費
以上の機能要求を満たす構造と材料と製造方法の開発は高度な技術を必要とすると同時に実用化を難しくしている。さらにそれらの機能を満足するものはその材料、構造共に高機能なものとなるため、そのコストが高騰し、民生用の装置として実用化が難しくなる。
(10)製造設備投資
コジェネレイションモジュールは複合機能を実現するための複雑な構造になり勝ちであり、その製造工程も通常は幾つもの工程が必要で、そのための製造設備投資は大きくなり、製造コストの高騰及び初期設備投資の増大は事業参画の障壁となる。
以上、(1)〜(10)を満たしたモジュールの開発の成功実現を目指して本発明の各種技術は研究、検討されてきた技術である。
(9) Costs and material costs Development of structures, materials and manufacturing methods that satisfy the above functional requirements requires advanced technology and at the same time makes practical application difficult. Furthermore, since those materials that satisfy these functions are highly functional in terms of their materials and structure, their costs increase, making it difficult to put them into practical use as consumer devices.
(10) Manufacturing equipment investment Cogeneration modules tend to have a complex structure for realizing a composite function, and the manufacturing process usually requires several processes, which increases the manufacturing equipment investment and manufacturing costs. Soaring prices and increasing initial capital investment are barriers to business participation.
As described above, various techniques of the present invention have been researched and studied with the aim of realizing successful development of modules satisfying (1) to (10).

以上の課題を全て解決できるモジュール構造、材料、製造方法は今まで明確になっていない。これらを要約すると太陽光コジェネレイションモジュールとしての目標課題は以下の3項目が重要であり、本出願の技術もこれを目標としたモジュールの実現を目指したものである。
(A)出力エネルギー目標として電力は太陽電池単独と同等、温熱も太陽熱温水器単独に対し同等マイナス数%以上の性能レベルを達成する。
(B)運転寿命として20年、サービスメンテナンスを前提として30年を達成する。
(C)モジュールコストとして単一機能の太陽電池をベースに20〜30%コストアッ
プ以下を目標とする。
以上の目標課題の設定値は、これを実現する事により出力エネルギー価格半減という最大の目標を達成できると試算されるからである。
The module structure, material, and manufacturing method that can solve all the above problems have not been clarified so far. Summarizing these, the following three items are important as the target issues for the solar cogeneration module, and the technology of the present application is also aimed at realizing a module aiming at this.
(A) As an output energy target, electric power is equivalent to that of a solar cell alone, and thermal performance is equivalent to that of a solar water heater alone.
(B) Achieve 20 years of operating life and 30 years assuming service maintenance.
(C) 20-30% cost increase as a module cost based on single function solar cell
The target is below.
This is because the set values of the above target tasks are estimated to be able to achieve the maximum target of halving the output energy price by realizing this.

本発明が対象としているモジュールの構造方式は発電セルを金属製のモジュール基板(ヒートシンク平板)上に間接に密着させた状態で設置し、発電セルで発生する温熱を周囲に放熱させずにそのヒートシンク平板に伝熱させて集熱させる方とすることにより太陽光エネルギーの回収率を高め、太陽電池が12%前後の回収率であるのに対し、50%前後の高い回収率を得る事ができる。
従って家庭用コジェネレイション装置の場合、単独の太陽光発電セル方式(約30平方メートル)に比べて全受光面積は10〜15平方メートル程度に小型化しても実用的な効果を満たすことができる。一方、従来の太陽熱温水器の受光面積が4〜6平方メートルであるのに較べ大面積であるが、電力出力があることさらには得られる温熱量が充分で温水給湯ばかりでなく暖房にも利用可能となるなど、その出力エネルギーの利用価値が高いことが優位である。
The structure of the module targeted by the present invention is that the power generation cell is installed in a state of being in intimate contact with a metal module substrate (heat sink flat plate), and the heat generated in the power generation cell is not dissipated to the surroundings without the heat sink. By collecting heat by transferring heat to a flat plate, the recovery rate of solar energy is increased, and a high recovery rate of around 50% can be obtained while the solar cell has a recovery rate of around 12%. .
Therefore, in the case of a home cogeneration apparatus, a practical effect can be satisfied even if the total light receiving area is reduced to about 10 to 15 square meters as compared with a single photovoltaic cell system (about 30 square meters). On the other hand, the light receiving area of the conventional solar water heater is larger than that of 4 to 6 square meters, but it has a power output, and the amount of heat obtained is sufficient, so it can be used not only for hot water supply but also for heating. It is advantageous that the utility value of the output energy is high.

本発明は前述した多くの課題項目を解決するための基本的な技術構想を提示している。その技術構想の基本は、金属製のモジュール基板を中心に七層に固めた太陽電池コアの構造により極めて強固な平板構造を得ることができ、かつ全平面面積に渡って一様に接合した構造は接合部の剥がれに対し極めて高い信頼性を確保できると共に高い伝熱性能を確保できることである。同時に高い製造生産性と製造設備の簡略化を達成し製品コストの低減を達成できる多くの技術アイデアを提示している。 The present invention presents a basic technical concept for solving the above-mentioned many problems. The basis of the technology concept is a structure in which a very strong flat plate structure can be obtained by the structure of the solar cell core solidified in seven layers around a metal module substrate, and the structure is uniformly bonded over the entire plane area. Is to ensure extremely high reliability against peeling of the joint and high heat transfer performance. At the same time, it has presented many technical ideas that can achieve high manufacturing productivity, simplified manufacturing equipment, and reduced product cost.

セル上面カバーとは太陽光透過性があって、この発電セル組み立てを外界から保護するための蓋いであり、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)などの接合用樹脂により発電セル組み立ての上面に貼り付けて湿気、環境空気中のガスなどから保護するとともに発電セル組み立てを構造上保持する。太陽光に対し透明で化学的に安定し、フィルムの様にフレキしブルな材料が使用されるが、時にはガラス板を用いる事もあるが通常は化学的に安定したフッ素系の樹脂フィルムを用いる事が多い。発電セル組み立てとは当該モジュールに組み込む発電セルを回路形成して発電出力させるための回路を旺盛したものを云う。 The cell upper surface cover is a light-transmitting lid that protects the power generation cell assembly from the outside, and is attached to the upper surface of the power generation cell assembly with a bonding resin such as ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA). In addition, it protects from moisture and gases in the ambient air, and holds the power generation cell assembly structurally. Transparent and chemically stable to sunlight, and flexible and flexible materials like films are used, but glass plates are sometimes used, but usually chemically stable fluorine-based resin films are used. There are many things. Assembling the power generation cell means a circuit in which a power generation cell to be incorporated in the module is formed to generate power and output.

金属製のモジュール基板とは平板状の金属板で発電セル組み立てと冷却媒体管路体の間に配置し、両者を上面と下面に担持して太陽電池コア部(受光出力部)を構成させ、モジュール全体の強度上の基盤となるものである。発電セルが割れ易いバルクシリコンである場合は勿論、その接合される部材の面の平坦度や歪み、変形の無い事が重要であり、モジュール基板として金属平板を独立して用いる理由の一つである。
その材質は鉄板、アルミ板、ステンレス鋼板や鉄板およびその表面塗装やメッキ加工したもの、樹脂コートしたものなどを対象としている。その肉厚は強度、重量、コストなどを勘案して0.5mm〜1.2mm程度が選定される。その表面処理は受光した光の吸収特性向上、電気絶縁性、錆などの長期信頼性を勘案して最適な処理方法を選択する。
The metal module substrate is a flat metal plate arranged between the power generation cell assembly and the cooling medium conduit, and both are supported on the upper surface and the lower surface to constitute the solar cell core (light receiving output unit), It is the foundation for the strength of the entire module. Of course, it is important that the power generation cell is bulk silicon that is easy to break, and that the flatness, distortion, and deformation of the surfaces of the members to be joined are important. is there.
Its materials are iron plate, aluminum plate, stainless steel plate and steel plate, surface coating and plating, and resin coating. The thickness is selected from about 0.5 mm to 1.2 mm in consideration of strength, weight, cost, and the like. For the surface treatment, an optimum treatment method is selected in consideration of long-term reliability such as improvement in absorption characteristics of received light, electrical insulation, and rust.

モジュール基板は主にコスト低減と伝熱性能及び発電セルとの熱歪み特性及び冷却媒体管路との接合信頼性の4点を考慮してその材料を選定される。このモジュール基板と冷却媒体管路を一体のものとせずに別部品として構成させる本発明提案の理由の一つに発電セルの種類に最適なモジュール基板材料を自由に選択できることがある。またモジュール基板を冷却媒体管路と分離して用いる理由の二つ目はその上面を完全に平坦にすることが容易であるため発電セルをマウントした時のセルへの変形や歪みを最小化できることである。 The material of the module substrate is selected mainly in consideration of cost reduction, heat transfer performance, thermal strain characteristics with the power generation cell, and joint reliability with the cooling medium pipe. One of the reasons for the proposal of the present invention in which the module substrate and the cooling medium conduit are not formed as a single part but as a separate part is that a module substrate material optimum for the type of power generation cell can be freely selected. The second reason for using the module substrate separately from the cooling medium conduit is that it is easy to make the top surface completely flat, so that deformation and distortion to the cell when the power generation cell is mounted can be minimized. It is.

セル上面カバーと発電セルの間を接合し発電セルを保持するため透明で150℃程度で軟化した後に架橋して固まり接合機能を発揮する熱応答性の接合樹脂としてエチレン酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、エチレンメチルメタクリレート共重合樹脂(EMMA)などのフィルムを用いる。発電セル組み立てはこのEVA接合樹脂にサンドイッチされた構造で密封され、かつ固定され保持、保護される。 An ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) is used as a heat-responsive bonding resin that is transparent and softened at about 150 ° C. to bond between the cell top cover and the power generation cell and then soften at about 150 ° C. ), A film such as ethylene methyl methacrylate copolymer resin (EMMA). The power generation cell assembly is sealed in a structure sandwiched between the EVA bonding resins, and is fixed, held and protected.

発電セル組み立ての下面の接合樹脂は前述したEVAの様な透明性は必要ではないが、金属製のモジュール基板との間の電気絶縁性が必要であるため、絶縁樹脂フィルムをサンドイッチ状に積層したEVAフィルムを用いたり、絶縁樹脂フィルムを用いる代わりに金属平板の表面に絶縁樹脂をコーティングしたモジュール基板を用いても良い。
モジュール基板と冷却媒体管路との接合にも熱応答性の接合用樹脂を用いる。前述した透明のEVAを用いても良いし、必ずしも透明では無い熱応答性の樹脂フィルムを用いても良い。
The bonding resin on the lower surface of the power generation cell assembly is not required to be transparent as in the case of the EVA described above, but since it requires electrical insulation with the metal module substrate, an insulating resin film is laminated in a sandwich shape. Instead of using an EVA film or an insulating resin film, a module substrate in which an insulating resin is coated on the surface of a metal flat plate may be used.
A heat-responsive bonding resin is also used for bonding the module substrate and the cooling medium pipe. The above-described transparent EVA may be used, or a heat-responsive resin film that is not necessarily transparent may be used.

以上述べて来た三層の熱応答性の接合用樹脂はフィルム状のものを前述した四層の部材の間にサンドイッチ状に配置して七層に積層させる。これをラミネーション処理槽内に設置し、150℃程度に数十分間加熱して真空環境にすることにより熱応答性の接合用樹脂は溶解して層の間に行渡り充満し、架橋して固まり四層の部材を接合する。接合樹脂EVAは架橋して固まった後も硬いゴムの様な柔軟性を保持するからセル上面カバー、発電セル、モジュール基板、冷却媒体管路間を相互に固定する事無くしかしながらしっかりと密着させて接合する。こうして形成し、受光して電力と温熱を出力するこの平板状の部分を受光出力部と呼び、これを組み込んで、カバーガラスや枠体や底面断熱材などを組み合わせて電力と温熱をコジェネレイション(同時出力)できるモジュールとしたものを本発明では太陽光コジェネレイションモジュールと定義した。 The three-layer heat-responsive bonding resin described above is laminated in seven layers by placing it in a sandwich between the four-layer members described above. This is installed in a lamination treatment tank and heated to about 150 ° C. for several tens of minutes to create a vacuum environment, so that the heat-responsive bonding resin dissolves and fills between the layers and crosslinks. Join the four-layer members. Since the bonding resin EVA retains flexibility like a hard rubber even after it is cross-linked and hardened, it can be tightly adhered without fixing the cell top cover, power generation cell, module substrate, and cooling medium pipes to each other. Join. This flat part that is formed in this way and receives light and outputs power and heat is called the light receiving output part, and it is incorporated and combined with a cover glass, frame, bottom insulation, etc. to generate power and heat ( A module capable of simultaneous output) is defined as a solar cogeneration module in the present invention.

接合用樹脂は前述した様に固着後もそれ自体が柔軟性を有して四つの部材間の歪みや応力の緩衝材としての役割を果たすために充分な肉厚が、さらには発電セルで生じた太陽熱を全平面面積を通して効率よく冷却媒体管路内の冷却媒体に伝熱可能であるためには伝熱を阻害しない様に薄い肉厚が必要であるから実際は最適な厚さ寸法を選定する事が重要である。EVAの場合は実用上0.2〜0.8mm程度の肉厚寸法が選定される。
本発明の接合作業は単独のラミネーション作業及び必要によっては架橋のための保温作業のみに乃至はその双方を行なうことにより実現が可能であることが特徴である。
As described above, the bonding resin is flexible even after being fixed, and a sufficient thickness is generated in the power generation cell to play a role as a buffer between strain and stress between the four members. In order to be able to efficiently transfer the solar heat to the cooling medium in the cooling medium pipe line through the entire plane area, a thin wall thickness is necessary so that the heat transfer is not hindered. Things are important. In the case of EVA, a wall thickness of about 0.2 to 0.8 mm is practically selected.
The joining work of the present invention is characterized in that it can be realized by performing only a laminating work and, if necessary, a heat retaining work for crosslinking or both.

重要な事は以上の三層の接合が一つの加工工程により完成させる事ができることである。通常の接合や結合の加工の場合行なわれる接着、溶接、ロー付け、螺子締めなど、多種類の加工による部材の変形や作業ミス、長期使用による作業部不良化などが回避できるのみでなく高い生産性と製造コストの低減とともに、製造用の設備投資も最小化が可能であるという商品化、事業化する上で極めて重要な利点を有するものである。
しかして、全体で七層の構造物としての太陽電池コアを最も平易な方法により製作することができるわけである。
七層の太陽電池コアはその構造上、製造上の特徴から次の様な特長を有する。
1、七層という多層で一体の立体構造のためその強度が高い。
2、全接合面が密着するため伝熱特性に優れる。
3、一層枚に接合用樹脂層が介在するので相互の熱歪みを緩和する機能があり、特にモジュール基板という層の存在は熱歪み緩衝に最適な金属材料を選択使用を可能にする。
4、全面積を接合しているから真空効果により剥がれに対し、信頼性が高い。
5、生産性が高く、製造設備投資が少なくて済む。
6、中間層の部材は完全に外界と隔離できるから、錆、劣化などを防止する事ができる。
7、溶接や螺子占めなど其の他多くの接合加工が無く、製造不良のリスクも小さく、製品の長期使用の信頼性を高める事が容易である。
8、熱処理接合による組み立てであり、接合対象となる部材の構造、材料、形状などを自由に選択可能であり、最適な組み合わせが可能である。
9、以上の結果コスト的に優位である。
という、商品化する上での極めて優位な成果を得ることができる。
The important thing is that the above three-layer joining can be completed by one processing step. In addition to avoiding deformation of parts and work mistakes due to various types of processing such as bonding, welding, brazing, screw tightening, etc., which are performed in the case of normal joining and joining processing, high production is also avoided. This has extremely important advantages in commercialization and commercialization, in which the capital investment for manufacturing can be minimized, as well as the reduction of the manufacturing cost and the manufacturing cost.
Thus, the solar cell core as a seven-layer structure as a whole can be manufactured by the simplest method.
The seven-layer solar cell core has the following features due to its manufacturing characteristics.
The strength is high because of the three-dimensional structure of 1 and 7 layers.
2. Excellent heat transfer characteristics because all joint surfaces are in close contact.
3. Since the bonding resin layer is interposed in one layer, it has a function of relieving mutual thermal strain. In particular, the presence of a layer called a module substrate makes it possible to select and use a metal material optimum for thermal strain buffering.
4. Since the entire area is bonded, it is highly reliable against peeling due to the vacuum effect.
5. Productivity is high and manufacturing equipment investment is small.
6. Since the members of the intermediate layer can be completely isolated from the outside world, rust, deterioration, etc. can be prevented.
7. There are no other joining processes such as welding and screw occupation, the risk of manufacturing defects is small, and it is easy to improve the reliability of long-term use of products.
8. Assembling by heat treatment joining, the structure, material, shape, etc. of members to be joined can be freely selected, and an optimum combination is possible.
9. As a result, the cost is superior.
It is possible to obtain extremely superior results in commercialization.

しかして厳しい運転環境条件下での30年以上の運転寿命が期待される設備機器としての長期信頼性を保証する上で大きな課題となるのがモジュール基板と冷却媒体管路および冷却媒体管路カバーという三つの金属部材の間の接合の長期信頼性である。
この部分が剥がれると、発電セルの冷却不能になり、ひいては発電セル不良や前述したEVA接合樹脂の劣化、剥離に結びつき、致命的な不良となる。三つの金属部材は異なる材料では熱歪による剥離ストレスが、さらには製造時の内部歪による反り変形による剥離ストレスが問題である。さらにそれらストレスによるモジュール基板に反りや変形が生じ、この結果発電セルやセル間を結ぶ電気回路部材の劣化、破断などを引き起こすからである。
However, the major issues in assuring long-term reliability as equipment that is expected to have an operating life of 30 years or more under severe operating environment conditions are module substrates, cooling medium conduits, and cooling medium conduit covers This is the long-term reliability of bonding between the three metal members.
If this portion is peeled off, the power generation cell cannot be cooled, which leads to a failure in the power generation cell, deterioration of the EVA bonding resin described above, and separation, resulting in a fatal failure. The three metal members have different materials due to peeling stress due to thermal strain, and furthermore, peeling stress due to warp deformation due to internal strain during manufacture. Further, the module substrate is warped or deformed due to the stress, and as a result, the power generation cells and the electric circuit members connecting the cells are deteriorated or broken.

請求項1は以上の課題を解決する上での最も重要で効果のある方法を提示している。
モジュール基板の平坦度や強度を維持する上でモジュール基板は鉄板やステンレス板などの高い強度の材料で平坦度の高い平板を用いる、一方それに接合される冷却媒体管路は通常は銅管などを用いる。そこでこの冷却媒体管路をモジュール基板背面にしっかりと接合させるために冷却媒体管路カバーを用いる。その際に例えば、このカバーの材質にモジュール基板と同じ材料で板厚の金属平板製のものを用いると、10年〜20年の長期使用により製造時の成型歪や、使用時の熱膨張歪などで反りによる変形をきたし樹脂接合部の離反を生じたり、生じた隙間からの湿度分の侵入などによる樹脂の劣化などの不良を生じる。
Claim 1 presents the most important and effective method for solving the above problems.
In order to maintain the flatness and strength of the module substrate, the module substrate uses a high-strength material such as an iron plate or stainless steel plate, and a flat plate with a high flatness, while the cooling medium pipe connected to the module substrate is usually a copper tube. Use. Therefore, a cooling medium pipe cover is used to firmly join the cooling medium pipe line to the back surface of the module substrate. In this case, for example, if the cover is made of the same material as that of the module substrate and made of a flat metal plate, the molding distortion during manufacture or the thermal expansion distortion during use due to long-term use of 10 to 20 years Deformation due to warpage or the like causes separation of the resin joint portion, or defects such as deterioration of the resin due to intrusion of moisture from the generated gap.

そこで、請求項1にはその回避策として最も確実な方法を提示したもので、冷却媒体管路カバーの強度を弱め、モジュール基板の強度を高めて、冷却媒体管路カバーがモジュール基板から離反することなく、且つモジュール基板の平坦な形状を歪めることの無い様にする技術である。具体的には管路カバーが金属の場合はその板厚をモジュール基板の板厚以下のものを用いるようにすることである。同一種類の金属板、例えば亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板を用いた場合、管路カバーの肉厚がモジュール基板の肉厚より薄いもの(特に50%以下であればさらに良い)であれば、その相互干渉で歪が生じてもモジュール基板の強度が高いためその平坦度は損なわれず、管路カバーの変形や馴染みで相互ストレスを吸収でき、上面の発電セルや電気回路を破損させることも無く、また相互の接合樹脂の剥離に至る危険性は大幅に少なくなる。板厚が50%であればその曲げ強度は計算上4分の一となり冷却媒体管路カバーはモジュール基板に沿って変形し易い。   Accordingly, claim 1 presents the most reliable method for avoiding this, and the strength of the cooling medium conduit cover is reduced, the strength of the module substrate is increased, and the cooling medium conduit cover is separated from the module substrate. In this technique, the flat shape of the module substrate is not distorted. Specifically, when the pipe cover is made of metal, the thickness of the pipe cover is equal to or less than that of the module substrate. If the same type of metal plate, such as galvanized steel plate or stainless steel plate, is used, if the thickness of the duct cover is thinner than the thickness of the module substrate (especially 50% or less is better), the mutual Even if distortion occurs due to interference, the strength of the module substrate is high, so the flatness is not impaired, the mutual stress can be absorbed by deformation and familiarity of the pipe cover, and the power generation cell and electric circuit on the upper surface are not damaged, The risk of peeling the bonding resin between each other is greatly reduced. If the plate thickness is 50%, the bending strength is a quarter of the calculation, and the cooling medium conduit cover is easily deformed along the module substrate.

冷却媒体管路カバーにアルミ板、モジュール基板のガルバニューム鋼板(亜鉛メッキ鋼板の一種)を用いた場合にも、アルミニウムの熱膨張係数が高いため相互にストレスが生じ易いが、アルミ板の肉厚が鋼板の肉厚より薄い場合(例えばアルミ板0.3tで鋼板0.8tの場合など)であればアルミ板は鋼板に馴染んでしまい、モジュール基板の変形は極めて小さいし、相互の剥離に結びつくことも殆ど無いことが解っている。他方、同じ0.8mmのガルバニウム鋼板を用いた場合は熱膨張ストレスは殆ど生じないが、製造時の内部歪から出来する相互の板の反りによる剥離力が原因で、毎日の繰り返し使用での温度および 湿気によりストレスで樹脂接合部が劣化し剥離してしまうという現象が生じることを掴んでいる。肉厚の比として50%(即ち2倍以上)程度であれば、樹脂接合を適性に行うことにより十分に相互の剥離を防止できるという結果を得ているが、この数値はある規模の試験評価に基づいた経験値である。肉厚の比を幾つに選定するかは、そのモジュールの構成や材料を勘案して決めるべきである。
勿論、冷却媒体管路カバーの材料を薄肉化することは材料コスト軽減、モジュール全体の重量軽減などの効果も期待できるわけである。
Even when an aluminum plate or module board galvanium steel plate (a type of galvanized steel plate) is used for the cooling medium duct cover, mutual stress is likely to occur due to the high coefficient of thermal expansion of aluminum, but the thickness of the aluminum plate Is thinner than the thickness of the steel plate (for example, when the aluminum plate is 0.3 t and the steel plate is 0.8 t), the aluminum plate becomes familiar with the steel plate, and the deformation of the module substrate is extremely small, which leads to mutual peeling. It turns out that there is almost nothing. On the other hand, when the same 0.8mm galvanium steel plate is used, thermal expansion stress hardly occurs, but due to the peeling force due to the warp of each other plate caused by internal strain during production, the temperature during daily repeated use And we grasp the phenomenon that the resin joints deteriorate and peel due to stress due to moisture. If the thickness ratio is about 50% (that is, twice or more), it is possible to sufficiently prevent mutual peeling by appropriately performing resin bonding, but this figure is a test evaluation on a certain scale. Based on experience. The ratio of wall thickness to be selected should be determined in consideration of the module configuration and materials.
Of course, reducing the thickness of the material for the cooling medium pipe cover can also be expected to reduce the material cost and reduce the weight of the entire module.

請求項2では、請求項1に加えて乃至は請求項1とは独立に、樹脂接合部の剥離耐力を強化して万全を期すための技術を提示している。即ち、冷却媒体管路の一部(例えば折り返し蛇行させた配管の折り返し端部など)をより確実にモジュール基板に固定するために管路形状に合わせたU字の小さな金属バンドでモジュール基板に溶接して固定させる方法である。ここで重要なことは従来の技術で検討された様に管路の全部を覆った状態の固定バンド(これは、取りも直さずモジュール基板の前面を覆った冷却媒体管路カバーになる)を用いて溶接し固定するのでは、モジュール基板は溶接中に加熱されて変形し、また使用中に冷却媒体管路カバーとの伸縮ストレスにより変形し、その平坦度が保たれずに発電セルやそれを連結する電気回路のインターコネクタの破損などの不良を誘発する危険がある。さらにはこの方法ではモジュール基板と冷却媒体管路カバーとの間に熱応答性樹脂を敷設することはできないため、接合強度は溶接で確保したとしても冷却媒体管路とモジュール基板の間は空隙を生じるため十分な伝熱特性が確保できないという決定的な問題がある。 In claim 2, in addition to claim 1 or independent of claim 1, a technique for enhancing the peel strength of the resin joint portion and presenting a completeness is presented. In other words, in order to more securely fix a part of the cooling medium pipe line (for example, the folded end part of the bent meandering pipe) to the module board, it is welded to the module board with a small U-shaped metal band that matches the pipe shape. And fix it. What is important here is a fixed band that covers the entire pipe line as discussed in the prior art (this is a cooling medium pipe cover that covers the front of the module board without being removed). The module substrate is heated and deformed during welding and deforms due to expansion and contraction stress with the cooling medium pipe cover during use, and its flatness is not maintained, and the module substrate is deformed. There is a risk of inducing defects such as breakage of the interconnector of the electric circuit connecting the two. Furthermore, in this method, since a heat-responsive resin cannot be laid between the module substrate and the cooling medium conduit cover, a gap is not formed between the cooling medium conduit and the module substrate even if the bonding strength is secured by welding. Therefore, there is a decisive problem that sufficient heat transfer characteristics cannot be secured.

固定バンドによる冷却媒体管路とモジュール基板の接合は強化され、さらに固定バンドを部分的にしたから、その上から冷却媒体管路カバーを被せてその間を熱応答性樹脂による接合をさせることが可能で、金属溶接と樹脂接合の双方による強固な接合が実現できる。さらには冷却媒体管路がバンドにより溶接固定されたモジュール基板と冷却媒体管路カバーの間に熱応答性樹脂フィルムを挟んだ状態で真空高温度ラミネーション加工を行うことにより極めて簡単な工程で以上の構成の受光出力部(太陽光コジェネレイションモジュールの中核となる受光して発電と温熱を出力する部分)を製造することが可能であるなどの優位性がある。
請求項3は請求項2に示した金属バンドを薄肉にしてさらには電気伝導度の小さな金属材料を使用して、それをモジュール基板に溶接する時の加熱温度と面積とをより局所的に
してモジュール基板への溶接熱による歪などの悪影響を最小にとどめるための技術である。モジュール基板と同一な鉄板材料を利用した場合、その板厚を薄肉にすることによりモジュール基板の溶融が深くならないうちに金属バンドを溶融させて溶接することができる。この結果、モジュール基板への溶接熱の影響をより少なくできる。モジュール基板にメッキ鉄板を用いて金属バンドにメッキ鉄板より熱伝導度と電気伝導度の小さなステンレス板を用いれば同等の効果を得ることができる。安全を見て金属バンドの肉厚をモジュール基板の50%程度またはそれ以下にすることが望ましい。
Bonding between the cooling medium pipe line and the module substrate by the fixed band is strengthened, and since the fixing band is made partly, it is possible to cover the cooling medium pipe line cover from above and bond with the heat-responsive resin between them. Thus, it is possible to realize strong bonding by both metal welding and resin bonding. Furthermore, the vacuum high-temperature lamination process is performed in a very simple process by sandwiching a heat-responsive resin film between the module substrate on which the cooling medium conduit is welded and fixed by a band and the cooling medium conduit cover. There is an advantage that it is possible to manufacture a light receiving / outputting part having a configuration (a part that receives light and outputs electric power and heat, which is the core of the solar cogeneration module).
In the third aspect of the present invention, the metal band shown in the second aspect is made thin and a metal material having a low electric conductivity is used to make the heating temperature and area when welding the metal band to the module substrate more local. This is a technique for minimizing adverse effects such as distortion caused by welding heat on the module substrate. When the same iron plate material as that of the module substrate is used, the metal band can be melted and welded before the module substrate is deeply melted by reducing the plate thickness. As a result, the influence of welding heat on the module substrate can be reduced. The same effect can be obtained by using a plated iron plate for the module substrate and a stainless steel plate having a smaller thermal conductivity and electrical conductivity than the plated iron plate for the metal band. For safety reasons, it is desirable that the thickness of the metal band be about 50% or less of the module substrate.

請求項4は冷却媒体管路をモジュール基板の下面に取り付けるのでは無くて、モジュール基板の下に媒体の流路となる部分を凹ませて成型した冷却媒体通路板を溶接接合し、その間に冷却媒体の流路を形成する場合について、モジュール基板に冷却媒体通路板を溶接接合する場合について重要な技術を提示している。この溶接は通常はシーム溶接により行われる。このシーム溶接は溶接の範囲、長さが長くなる為、その溶接熱はモジュール基板を変形させ、おおきなストレスを残留させる。この結果モジュール基板の平坦度は損なわれ、かつ、設置使用時の外部のストレス(温度変化、台風などによる風圧、振動など)などによりその平坦度はさらに影響を受けて発電セルやインタコネクタ等の破損などの不良に至る。したがって、モジュール基板の板厚に比べ、それに溶接される冷却媒体通路板の板厚を薄肉にすることはこの不良の発生の対策に極めて有効である。冷却媒体通路板の板圧を50%程度にすればその効果はさらに大きい。 According to the fourth aspect of the present invention, the cooling medium passage plate is not attached to the lower surface of the module substrate, but a cooling medium passage plate formed by denting a portion that becomes a medium flow path under the module substrate is welded and cooled between them. In the case of forming the flow path of the medium, an important technique is presented for the case where the cooling medium passage plate is welded to the module substrate. This welding is usually performed by seam welding. Since this seam welding increases the range and length of the welding, the welding heat deforms the module substrate and leaves a great stress. As a result, the flatness of the module substrate is impaired, and the flatness is further affected by external stress (temperature change, wind pressure due to typhoons, vibrations, etc.) during installation and use, such as power generation cells and interconnectors. It leads to defects such as breakage. Therefore, reducing the thickness of the cooling medium passage plate to be welded to the thickness of the module substrate is extremely effective as a countermeasure against the occurrence of this defect. The effect is even greater if the plate pressure of the cooling medium passage plate is set to about 50%.

この様に構成した2枚の平板の間に水成分の多い媒体を流す場合には双方の平板にステンレス鋼を用いる場合が多い。この場合モジュール基板よりも熱伝導率(即ち電気伝導率)の小さなステンレスを冷却媒体通路板に用いることは、前述した効果を得る上で極めて有効である。このように異なるステンレス板を用いていればシーム溶接を行ってもモジュール基板に及ぼす熱変形歪を最小に留めることが可能であり、板厚の効果と双方を合わせることにより必要十分な効果を得ることができる。
と同時に、冷却媒体通路板を薄肉化すれば、モジュールの軽量化、及びコスト低減にも有利であることは言うまでも無い。
When a medium with a large amount of water is passed between two flat plates configured in this way, stainless steel is often used for both flat plates. In this case, using stainless steel having a smaller thermal conductivity (that is, electric conductivity) than the module substrate for the cooling medium passage plate is extremely effective in obtaining the above-described effects. If different stainless steel plates are used in this way, it is possible to minimize the thermal deformation strain on the module substrate even when seam welding is performed, and a necessary and sufficient effect can be obtained by combining both the effects of the plate thickness. be able to.
At the same time, it goes without saying that reducing the thickness of the cooling medium passage plate is advantageous in reducing the weight of the module and reducing the cost.

請求項5はモジュール基板の材料選定に関する技術である。モジュール全体を支える強度を有する必要性から、その材質は樹脂などではなくて金属材料である必要があり、且つ又発電セルとの熱膨張係数の差を最小化して発電セルの破損を防止するため、鉄板乃至は鉄製鋼板やフェライト系乃至はマルテンサイト系のステンレス鋼板が選定される。銅板やアルミ板ではコストが高いか強度が低く、さらに熱膨張係数が大きいため、モジュール基板には適さない。請求項1,2、3の方式では鉄板、特にメッキ鉄板を用いるが、その裏表に熱応答性樹脂を接合被服材として用いるため、完全密閉による腐食劣化を防止できるため高価なステンレス板を用いる必要性は薄い。 The fifth aspect of the present invention is a technique related to the material selection of the module substrate. In order to prevent the power generation cell from being damaged by minimizing the difference in coefficient of thermal expansion from the power generation cell, the material must be a metal material instead of resin because of the need to have strength to support the entire module. An iron plate or an iron steel plate or a ferritic or martensitic stainless steel plate is selected. Copper plates and aluminum plates are not suitable for module boards because of their high cost or low strength and a high coefficient of thermal expansion. In the methods of claims 1, 2, and 3, an iron plate, particularly a plated iron plate is used, but since a heat-responsive resin is used as a bonding material on both sides, it is necessary to use an expensive stainless steel plate to prevent corrosion deterioration due to complete sealing. The nature is thin.

請求項4の方式では冷却媒体に水系不凍液を用いるためステンレスを用いるが、線膨張係数の小さなクロム系ステンレス(フェライト系、マルテンサイト系)を用いる必要がある。
請求項6に示されている技術は本発明が実現しようとしているモジュール基板の平坦度と強度を確保するという目標が、結晶シリコン製の発電セルなど変形ストレスに弱い発電セルを用いるという目的のためであることを前提としている。
In the method of claim 4, stainless steel is used because an aqueous antifreeze is used as a cooling medium, but it is necessary to use chromium-based stainless steel (ferrite-based, martensitic-based) having a small linear expansion coefficient.
The technique shown in claim 6 is for the purpose of using a power generation cell that is vulnerable to deformation stress, such as a power generation cell made of crystalline silicon, in order to ensure the flatness and strength of the module substrate that the present invention intends to realize. It is assumed that.

請求項7は、以上の太陽光コジェネレイションモジュールはモジュール基板として鉄板及びメッキ鉄板及び熱応答性接合樹脂など、湿気などによる劣化や錆を発生し易い材料を用いることから、これを組み合わせた受光出力部の外周の端面を外気に露出させることは長期的な信頼性を損なう危険を生じる。そこで基板の全体をサンドイッチしたEVAなどの接合樹脂フィルムの中に埋没させて外界空気と接触させない事により錆による劣化を生じない様に工夫しかつその端面を密封することが必要である。この場合鉄板製のモジュール基板の平面形状寸法はその上面と下面の接合用樹脂によって完全に覆われる様に小型にする。この技術により最も安価で特性に優れた鉄板をモジュール基板として用いてその最大の課題としての湿気や鉄錆による接合性の劣化を防止できるわけである。
それが不可能な場合はシール用樹脂などで覆うことが重要である。
Claim 7 is because the above-mentioned solar cogeneration module uses a material that easily generates deterioration or rust due to moisture, such as an iron plate, a plated iron plate, and a heat-responsive bonding resin, as a module substrate. Exposing the end face of the outer periphery of the part to the outside air creates a risk of impairing long-term reliability. Therefore, it is necessary to devise so as not to cause deterioration due to rust and to seal the end face by being buried in a bonding resin film such as EVA sandwiching the entire substrate and not contacting with the outside air. In this case, the planar shape dimensions of the module board made of iron plate are made small so that the upper and lower surfaces are completely covered with the bonding resin. With this technology, it is possible to use the most inexpensive and excellent iron plate as a module substrate and prevent deterioration of the bonding property due to moisture and iron rust as the biggest problems.
If this is not possible, it is important to cover with a sealing resin.

請求項8は、冷却媒体管路カバーに関する。これにアルミ板の成型品を用いることにより伝熱性能向上、モジュールの軽量化、製造の容易化などの利点がある。しかしながらアルミは熱膨張係数が極めて大きな材料であり、モジュール基板に最も熱膨張係数が小さな鉄板を用いた場合、相互の膨張係数の差は製造時、使用時の温度の変化に伴って大きな歪を生じ、受光出力部の全体の反りや、樹脂接合部の剥離や、ひどいときには発電セルの破損やインタコネクタの破断などの不良の原因になる恐れがある。これを防ぐ上で請求項1の技術は有効であるが、材料がアルミの場合は十分では無い。そこでこのアルミ板をプレス成型した冷却配管カバーにはその膨張伸縮を緩和するため、細かな切りお越しビードや切り込みラインを設けたり、全体を4ヶ以上の部分に分割し、それをアルミ箔接着テープなどで補修連結して一体化させた冷却媒体管路カバーを用いることが有効である。 The present invention relates to a cooling medium pipe cover. By using a molded product of an aluminum plate, there are advantages such as improved heat transfer performance, lighter module, and easier manufacturing. However, aluminum is a material with an extremely large thermal expansion coefficient, and when an iron plate with the smallest thermal expansion coefficient is used for the module substrate, the difference in mutual expansion coefficient is greatly strained with changes in temperature during production and use. As a result, there is a possibility of causing defects such as the entire warp of the light receiving output part, peeling of the resin joint part, or, in the worst case, damage to the power generation cell or the interconnector. Although the technique of claim 1 is effective in preventing this, it is not sufficient when the material is aluminum. In order to alleviate the expansion and contraction of the cooling pipe cover formed by press-molding this aluminum plate, a fine cut-through bead and a cutting line are provided, or the whole is divided into four or more parts, which are bonded to the aluminum foil adhesive tape. It is effective to use a cooling medium pipe cover that is repaired and integrated with each other.

本発明により次のような効果が得られるものと考えられる。
1、太陽光を利用して電力と温熱を同時に同一のセルから獲得する機能(コジェネレイション)を持った太陽光コジェネレイションモジュールを実用化するための基本方式、構造に関する基本技術を提示し、製品化を可能にした。
2、太陽光コジェネレイションモジュールの設計、製造に必要な構造、材料其の他の基本
的な技術を明確化した。
3、本発明に提示した技術により高性能で実用的な、高い信頼性で長寿命、生産性の高いコスト対応力のある太陽光コジェネレイションモジュールの実現ができる。
4、このモジュールを組み込んだ分散型エネルギー利用システムを実現する見通しを立てることが可能であり、このシステム実現のための検討を進める事ができる。
5、このシステムを実現して普及させ、エネルギー価格に優れた、CO2発生の少ない地球環境保護に貢献させる事が可能になると期待される。
The following effects are considered to be obtained by the present invention.
1. Present the basic system and basic technology for the construction of a solar cogeneration module that has the function (cogeneration) to simultaneously acquire power and heat from the same cell using sunlight. Made possible.
2. Structure, materials and other basics necessary for the design and manufacture of solar cogeneration modules
Clarified specific technology.
3. The technology presented in the present invention can realize a high-performance and practical solar cogeneration module with high reliability, long life, high productivity, and cost response capability.
4. It is possible to make a prospect of realizing a distributed energy utilization system incorporating this module, and studies for realizing this system can be advanced.
5. It is expected that this system will be realized and spread, and it will be possible to contribute to the global environment protection with excellent energy price and low CO2 generation.

以下、本発明の実施形態を、図1〜図5に基づいて説明する。
図1は太陽光コジェネレイションモジュールの本発明事例の断面構造を示す。太陽光は上面から順次、モジュール上面ガラスカバー1、約30mmの空気層である上面断熱層2、フッ素系ガスバリヤーフィルムであるセル上面カバー3、熱応答性の接合樹脂EVAである接合用樹脂A6を透過して発電セル組み立て4に照射する。発電セルは単結晶シリコンの薄板状のもので、その個々の発電セルで発電した電力は発電セルコネクタ線5を通じて発電セル組み立て全体を流れて電圧を高め、外部に出力される。
一方、発電セルに於いて発電した残りの太陽光エネルギーの大半は温熱に変わり、発電セルを加熱し、その熱は接合用樹脂B7、図示していないが接合用樹脂B7の中間層にサンドイッチした電気絶縁フィルム、モジュール基板8、接合用樹脂C12を通して上部平坦面17を通して、銅管製の冷却媒体管路10と薄いアルミ板である冷却媒体管路カバーに伝わり、最終的には冷却媒体11を加熱させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an example of the present invention of a solar cogeneration module. Sunlight sequentially from the top surface is the module top surface glass cover 1, the top heat insulating layer 2 which is an air layer of about 30 mm, the cell top surface cover 3 which is a fluorine-based gas barrier film, and the bonding resin A6 which is a heat-responsive bonding resin EVA. Is transmitted to irradiate the power generation cell assembly 4. The power generation cell is a thin plate of single crystal silicon, and the power generated by each power generation cell flows through the power generation cell connector line 5 through the entire power generation cell assembly to increase the voltage and is output to the outside.
On the other hand, most of the remaining solar energy generated in the power generation cell is changed to heat, and the power generation cell is heated, and the heat is sandwiched between the bonding resin B7 and the intermediate layer of the bonding resin B7 (not shown). The electric insulating film, the module substrate 8, the bonding resin C12, the upper flat surface 17, the copper pipe-made cooling medium pipe 10 and the thin aluminum plate are transferred to the cooling medium pipe cover. Let it heat.

冷却媒体11は水乃至は不凍液であるプロピレングリコール溶液であり、以上の様に発電セル4の表面で発生した温熱を受け取って発電セル組み立て4を冷却する。
ここでモジュール基板8は1mmの肉厚の亜鉛メッキ鉄板を用いており、モジュール全体の骨格として全体の強度を担い外部からのストレス、例えば、ラミネーション加工製造時のプレス圧力や設置後の強風によるストレスや温度変化に耐えて平坦形状を保つ。この結果発電セル組み立て4は安定状態で破損から保護される。同時にモジュール基板に鉄板を用いたからその線膨張係数は(12.1×10のマイナス6乗/℃)でシリコン製の発電セルのそれ(2.7×10のマイナス6乗/℃)に最も近い特性を持ち、製造時や使用時の温度変化によって発電セルと発電セル組み立て4を破損するストレスの発生を最小に抑えることができる。
The cooling medium 11 is water or a propylene glycol solution that is an antifreeze, and receives the heat generated on the surface of the power generation cell 4 as described above to cool the power generation cell assembly 4.
Here, the module substrate 8 uses a galvanized iron plate having a thickness of 1 mm, and bears the overall strength as a skeleton of the entire module, for example, stress caused by external pressure such as press pressure at the time of lamination processing manufacture or strong wind after installation. And keep flat shape withstand temperature change. As a result, the power generation cell assembly 4 is protected from damage in a stable state. At the same time, an iron plate was used for the module substrate, so the coefficient of linear expansion was (12.1 × 10 minus 6th power / ° C), which is closest to that of the silicon power generation cell (2.7 × 10 minus 6th power / ° C). It has characteristics, and it is possible to minimize the occurrence of stress that damages the power generation cell and the power generation cell assembly 4 due to temperature changes during manufacturing and use.

そのストレスはモジュール基板にアルミ板(線膨張係数は24×10のマイナス6乗/℃)
や銅板(同16.5×10のマイナス6乗/℃)やクロムとニッケル成分を持つオーステナイト系ステンレス鋼(同16.5×10のマイナス6乗/℃)を用いた場合に比べはるかに小さく、発電セルに及ぼす温度変化による膨張ストレスは半減できる。線膨張係数が小さなクロムを成分に持つフェライト系やマルテンサイト系のステンレス鋼板(同10.0×10のマイナス6乗/℃)をモジュール基板として用いるのは鉄板と同等の線膨張係数による発電セルを保護する効果を有する。しかしながらコストの面で、請求項1の構造方式には不向きであるが、冷却媒体11が直接接触する構造の請求項4の方式には適している。
The stress is aluminum plate on the module substrate (linear expansion coefficient is 24 × 10 minus 6 / ° C)
Much smaller than copper or copper plate (16.5 × 10 minus 6th power / ° C) or austenitic stainless steel with chromium and nickel components (16.5 × 10 minus 6th power / ° C). In addition, the expansion stress due to the temperature change on the power generation cell can be halved. Ferrite or martensitic stainless steel plate with a low coefficient of linear expansion as the component (10.0 x 10 minus 6th power / ° C) is used as the module substrate. It has the effect of protecting. However, in terms of cost, it is not suitable for the structure system of claim 1, but is suitable for the system of claim 4 in which the cooling medium 11 is in direct contact.

以上の様なモジュール基板8の材料の選定と同様に重要なことは使用する金属板の板厚の選定である。請求項1に提示した様に、図1の冷却媒体管路カバーには0.3mm板厚のアルミ板を成型したものを使用している。モジュール基板は1.0mm板厚の亜鉛メッキ鉄板を用いているから、0.3mm板厚のアルミ板製の冷却媒体管路カバーに比して十二分の強度を有しており、温度変化があっても、外部から変形させる力(例えばラミネーション化工時の圧力や熱歪、設置後の風圧など)が加わってもその平坦度は常に保たれて、発電セル組み立て4を保護できるという効果がある。   As important as the selection of the material of the module substrate 8 as described above, the selection of the thickness of the metal plate to be used is important. As presented in claim 1, the cooling medium pipe cover of FIG. 1 is formed by molding an aluminum plate having a thickness of 0.3 mm. The module board uses a 1.0mm thick galvanized iron plate, so it has enough strength compared to the 0.3mm thick aluminum plate cooling medium duct cover, and the temperature change Even if there is a force that deforms from the outside (for example, pressure and thermal strain during lamination, wind pressure after installation, etc.), the flatness is always maintained, and the power cell assembly 4 can be protected. is there.

図2は図1に対し、モジュール基板8と冷却媒体管路10との接合をより確実にするために請求項2、3に提示した金属バンド23を用いて銅管製の冷却媒体管路10を亜鉛メッキ鉄板製のモジュール基板8にスポット溶接固定している。この金属バンド23は幅10mm長さ50mmで板圧0.3mmの亜鉛メッキ鉄板を用いており、冷却媒体管路10の主要部分を固定するものであって全体を固定するものでは無い。 0.3mmと薄板を用いていることもあり溶接によるモジュール基板の加熱変形は微小に限定されるから基板全体の平坦度と強度を保つ上では全く問題は無い。 FIG. 2 is different from FIG. 1 in that the cooling medium conduit 10 made of copper pipe is formed by using the metal band 23 presented in claims 2 and 3 in order to make the connection between the module substrate 8 and the coolant conduit 10 more reliable. Are fixed to the module substrate 8 made of galvanized iron plate by spot welding. The metal band 23 uses a galvanized iron plate having a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a plate pressure of 0.3 mm. The metal band 23 fixes the main part of the cooling medium pipe 10 and does not fix the whole. Since a thin plate of 0.3 mm may be used, there is no problem in maintaining the flatness and strength of the entire substrate because the heat deformation of the module substrate by welding is limited to a minute amount.

モジュール全体のラミネーション接合は図2に提示した部材を図の様に積み重ねて150度に熱して真空状態で接合用樹脂A、B、Cを溶かして接合する。このとき接合用樹脂Cは一枚のフィルムで、冷却媒体管路カバー13の上に接合用樹脂CのフィルムとしてEVAフィルム0.6tを被せ、その上に冷却媒体管路10を乗せ、その上にモジュール基板その他の部材を重ねる。その状態で加熱し真空状態にして図の様に上下に面圧がかかった状態にすることにより接合用樹脂Cは溶解して図2の様に冷却媒体管路10とモジュール基板8の間に侵入して相互に接合する。アルミブロックスペーサーは冷却媒体管路カバーの平坦面に面圧をかけながら下からの熱を伝える機能を有する。 Lamination bonding of the entire module is performed by stacking the members shown in FIG. 2 as shown in the figure and heating to 150 degrees to melt the bonding resins A, B, and C in a vacuum state. At this time, the bonding resin C is a single film, and the cooling medium pipe cover 13 is covered with the EVA film 0.6t as the bonding resin C film, and the cooling medium pipe 10 is placed thereon. A module substrate and other members are stacked on top of each other. In this state, the bonding resin C is melted by applying a vacuum state by applying a vacuum state as shown in the figure, and the bonding resin C is dissolved between the cooling medium conduit 10 and the module substrate 8 as shown in FIG. Invade and join together. The aluminum block spacer has a function of transferring heat from below while applying a surface pressure to the flat surface of the cooling medium duct cover.

図3は図1と図2に用いたアルミ製の冷却媒体管路カバー13の詳細を示す。カバー13は図の分割ライン16に示されている様に12個に分割されそれらをアルミ箔接着テープ24で仮接合してあたかも分割されていない一枚のカバーの様にまとめている。このカバーには冷却媒体管路カバー管路部14に冷却媒体管路10がはめ込まれることができるように形成されている。最終的に双方は1、2図の様に組み合わされた状態で接合される。そのときには双方が上部平坦面17を共有し、平坦なモジュール基板と平坦面同士で接合される。
カバー13は0.3mmの薄いアルミ板を成型したもので、その機能は接合用樹脂C12の接合力との組み合わせにより冷却媒体管路10をモジュール基板8に機械的及び熱的に接合した状態に保つ、さらにアルミ板内の熱伝導を利用し冷却媒体管路に発電セルで生じた温熱を効率良く伝える機能を有している。
FIG. 3 shows details of the aluminum cooling medium pipe cover 13 used in FIGS. 1 and 2. The cover 13 is divided into 12 pieces as shown by the dividing line 16 in the figure, and these are temporarily joined together with an aluminum foil adhesive tape 24 so as to be combined as if they were not divided. The cover is formed so that the cooling medium pipe line 10 can be fitted into the cooling medium pipe cover pipe part 14. Finally, both are joined in a combined state as shown in FIGS. At that time, both share the upper flat surface 17 and are joined to the flat module substrate by the flat surfaces.
The cover 13 is formed by molding a thin aluminum plate of 0.3 mm, and its function is such that the cooling medium pipe 10 is mechanically and thermally bonded to the module substrate 8 by combination with the bonding force of the bonding resin C12. Furthermore, it has a function of efficiently transmitting the heat generated in the power generation cell to the cooling medium pipe line by utilizing heat conduction in the aluminum plate.

このアルミ板は薄肉であるとは言え、材料の熱膨張係数は大きいため、温度変化によりモジュール基板との間でストレスを発生し、モジュール基板の反りや変形、接合用樹脂Cによる接合部の剥がれを来たす心配がある。そのためアルミ板の肉厚を0.3mmと極力薄くし且つ図3に示した様に12ヶに分割し、アルミ板内の膨張収縮歪を分割により吸収させる様にしたものである。 Although this aluminum plate is thin, the material has a large coefficient of thermal expansion, so stress is generated between the module substrate due to temperature changes, warping and deformation of the module substrate, and peeling of the joint due to the bonding resin C. There is a worry to come. Therefore, the thickness of the aluminum plate is made as thin as 0.3 mm, and is divided into 12 pieces as shown in FIG. 3, so that the expansion and contraction strain in the aluminum plate is absorbed by the division.

図4は、冷却媒体管路10を二枚のステンレス板を張り合わせて形成する方式の太陽光コジェネレイションモジュールである。上面のステンレス板が平坦なモジュール基板8を構成しており、下のステンレス板が冷却媒体通路板22である。両ステンレス板ともに線膨張係数の小さなフェライト系ステンレスである。さらにモジュール基板8は肉厚1.0mmで冷却媒体通路板のそれは0.4mmである。この様にしたから温度の変化によるモジュール基板の膨張収縮は比較的小さく、かつ冷却媒体通路板との間のストレスによる変形も小さいため、モジュール基板はその平坦度を保ちかつ変形も小さい。この結果発電セル組み立て4はこの強固な平板上で破損などから十二分に保護されている。   FIG. 4 shows a solar cogeneration module of a type in which the cooling medium pipe 10 is formed by bonding two stainless plates. The upper stainless plate constitutes a flat module substrate 8, and the lower stainless plate is the cooling medium passage plate 22. Both stainless steel plates are ferritic stainless steel with a small coefficient of linear expansion. Further, the module substrate 8 has a thickness of 1.0 mm and that of the cooling medium passage plate is 0.4 mm. Thus, the expansion and contraction of the module substrate due to the temperature change is relatively small, and deformation due to stress with the cooling medium passage plate is small, so that the module substrate maintains its flatness and deformation is small. As a result, the power generation cell assembly 4 is sufficiently protected from damage on the solid flat plate.

このモジュール基板8の受光出力部9の外周周囲にはシリコンシール材を塗布し、シールカバー26で覆っている。これにより端面から接合部への湿度成分などの進入を防止し、受光出力部9の部材及び接合の信頼性を高めている。
以上、二通りの構造方式の受光出力部9を用いた太陽光コジェネレイションモジュールの実施例を説明した。
何れも、肉厚のモジュール基板を中心に、その材質に線膨張係数の小さな材料を用い、かつそれに溶接乃至は接合される金属部材としての金属バンド23や冷却媒体管路カバーや冷却媒体通路板の板厚をモジュール基板より薄い板厚にしてモジュール基板への影響を少なくしてその強度、安定度(平坦度)を確保する技術を提示した。
A silicon sealing material is applied to the periphery of the light receiving output portion 9 of the module substrate 8 and covered with a seal cover 26. This prevents the entry of humidity components and the like from the end face into the joint portion, and increases the reliability of the members of the light receiving output portion 9 and the joint.
In the above, the Example of the solar cogeneration module using the light reception output part 9 of two types of structures was described.
In any case, a metal band 23, a cooling medium pipe cover, or a cooling medium passage plate as a metal member to be welded or joined to a thick module substrate is used. The technology of ensuring the strength and stability (flatness) by reducing the thickness of the board to be thinner than the module board and reducing the influence on the module board.

以上の効果により、高い性能で20年を超える長寿命信頼性のある太陽光コジェネレイションモジュールを実用性あるコストで生産することができるものである。   With the above effects, it is possible to produce a solar cogeneration module with high performance and long life reliability exceeding 20 years at a practical cost.

図1は太陽光コジェネレイションモジュールの本発明事例1の中央断面図であるFIG. 1 is a central sectional view of the present invention case 1 of a solar cogeneration module. 図2は同モジュールのラミネーション接合説明図であるFIG. 2 is an explanatory view of lamination joining of the module. 図3は本発明の冷却媒体管路と冷却媒体管路カバーであるFIG. 3 shows a cooling medium pipe and a cooling medium pipe cover according to the present invention. 図4は本発明の太陽光コジェネレイションモジュールの事例2の断面図であるFIG. 4 is a cross-sectional view of Case 2 of the solar cogeneration module of the present invention.

1 モジュール上面カバーガラス
2 上部断熱層
3 セル上面カバー
4 発電セル組み立て
5 発電セルコネクタ線
6 接合用樹脂A
7 接合用樹脂B
8 モジュール基板
10 冷却媒体管路
11 冷却媒体
12 接合用樹脂C
13 冷却媒体管路カバー
14 冷却媒体管路カバー管路部
15 アルミブロックスペーサー
16 分割ライン
17 上部平坦面
18 接合用樹脂C
20 モジュール枠
21 下部断熱層
22 冷却媒体通路板
23 金属バンド
24 アルミ箔接着テープ
25 溶接接合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Module upper surface cover glass 2 Upper heat insulation layer 3 Cell upper surface cover 4 Power generation cell assembly 5 Power generation cell connector wire 6 Resin A for joining
7 Resin B for bonding
8 Module board 10 Cooling medium conduit 11 Cooling medium 12 Resin C for bonding
13 Cooling medium duct cover 14 Cooling medium duct cover duct section 15 Aluminum block spacer 16 Split line 17 Upper flat surface 18 Resin C for bonding
20 Module frame 21 Lower heat insulating layer 22 Cooling medium passage plate 23 Metal band 24 Aluminum foil adhesive tape 25 Welded joint

Claims (8)

上面に太陽光を受けて電力と温熱を出力する太陽光コジェネレイションモジュールで、その上面に太陽光透過性のある樹脂乃至はガラス製で平板状乃至はフィルム状のセル上面カバー、その下に平板状の発電セル組み立て、その下に平板状の金属板製のモジュール基板、その下に金属管路を平面上で蛇行させて曲げ整形した冷却媒体管路、その下に該冷却媒体管路を金属製のモジュール基板に接して固定するための冷却媒体管路カバー、これらを順次重ね合わせてその間を熱応答性樹脂で接合させて構成した平板状の受光出力部を組み込んだ太陽光コジェネレイションモジュールに於いて、
前記冷却媒体管路カバーとして、前記モジュール基板の板厚より薄い板厚の金属板を用いたことを特徴とする太陽光コジェネレイションモジュール。
A solar cogeneration module that receives sunlight and outputs electric power and heat on its upper surface, and has a flat or film-like cell upper surface cover made of resin or glass that is transparent to sunlight on its upper surface, and a flat plate below it Assembling a power generation cell, a module substrate made of a flat metal plate underneath, a cooling medium conduit bent and shaped by meandering a metal conduit on a plane below it, and the cooling medium conduit underneath it Cooling medium duct cover for fixing in contact with the module board made of the product, a solar cogeneration module that incorporates a plate-shaped light receiving output section that is constructed by sequentially superimposing these and joining them with a thermoresponsive resin In
A solar cogeneration module characterized in that a metal plate having a thickness smaller than that of the module substrate is used as the cooling medium duct cover.
上面に太陽光を受けて電力と温熱を出力する太陽光コジェネレイションモジュールで、その上面に太陽光透過性のある樹脂乃至はガラス製で平板状乃至はフィルム状のセル上面カバー、その下に平板状の発電セル組み立て、その下に平板状の金属板製のモジュール基板、その下に金属管路を平面上で蛇行させて曲げ整形した冷却媒体管路、その下に該冷却媒体管路を金属製のモジュール基板に接して固定するための冷却媒体管路カバー、これらを順次重ね合わせてその間を熱応答性樹脂で接合させて構成した平板状の受光出力部を組み込んだ太陽光コジェネレイションモジュールに於いて、
前記冷却媒体管路の一部を金属バンドを前記モジュール基板上に溶接することにより前記モジュール基板上に固定し、概溶接と前述した熱応答性樹脂による接合の双方により前記モジュール基板に前記冷却媒体管路を接合したことを特徴とする太陽光コジェネレイションモジュール。
A solar cogeneration module that receives sunlight and outputs electric power and heat on its upper surface, and has a flat or film-like cell upper surface cover made of resin or glass that is transparent to sunlight on its upper surface, and a flat plate below it Assembling a power generation cell, a module substrate made of a flat metal plate underneath, a cooling medium conduit bent and shaped by meandering a metal conduit on a plane below it, and the cooling medium conduit underneath it Cooling medium duct cover for fixing in contact with the module board made of the product, a solar cogeneration module that incorporates a plate-shaped light receiving output section that is constructed by sequentially superimposing these and joining them with a thermoresponsive resin In
A part of the cooling medium pipe line is fixed on the module substrate by welding a metal band onto the module substrate, and the cooling medium is fixed to the module substrate by both general welding and joining with the above-described heat-responsive resin. A solar cogeneration module characterized by joining pipes.
前記金属バンドとして、前記モジュール基板の板厚より薄い板厚の金属バンドを用いたことを特徴とした請求項2に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。   The solar cogeneration module according to claim 2, wherein a metal band having a thickness smaller than a thickness of the module substrate is used as the metal band. 前記モジュール基板にステンレス金属板を用い、金属製の前記冷却媒体管路と前記冷却媒体管路カバーに代えて概モジュール基板の下面に冷却媒体の流路を形成する様にプレス成型されたステンレス金属板製の冷却媒体通路板を溶接接合し、その間に冷却媒体流路を構成させた請求項1に記載の太陽光コジェネレイションモジュールに於いて、
前記冷却媒体通路板として前記モジュール基板の金属板の板厚より薄い板厚の金属板を用いたことを特徴とする太陽光コジェネレイションモジュール。
Stainless steel metal plate press-molded to form a cooling medium flow path on the lower surface of the module board instead of the metallic cooling medium pipe and the cooling medium pipe cover, using a stainless steel plate for the module board. In the solar cogeneration module according to claim 1, wherein the cooling medium passage plate made of a plate is welded and the cooling medium flow path is formed therebetween.
A solar cogeneration module using a metal plate having a thickness smaller than that of the metal plate of the module substrate as the cooling medium passage plate.
前記モジュール基板として鉄板乃至は鋼板、表面をメッキした鉄板ないしは鋼板、フェライト系乃至はマルテンサイト系ステンレス鋼板を用いたことを特徴とした請求項1、2、3、4の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。 The iron plate or the steel plate, the iron plate or the steel plate plated with the surface, and the ferritic or martensitic stainless steel plate are used as the module substrate. Solar cogeneration module. 前記発電セルとして単結晶乃至は多結晶シリコンを用いたことを特徴とする請求項1、2、3、4、5の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。 6. The solar cogeneration module according to claim 1, wherein single crystal or polycrystalline silicon is used as the power generation cell. 前記モジュール基板に鉄板乃至は鋼板メッキ鉄板乃至はメッキ鋼板を用いた前期受光出力部の外周の端面を、コーキングシール用の樹脂を塗布して覆ったことを特徴とした請求項1、2、3の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。 2. A coating resin for a caulking seal is applied to cover the outer peripheral end surface of the light receiving output portion using an iron plate or a steel plate plated iron plate or a plated steel plate on the module substrate. The solar cogeneration module according to any one of the above. 形成した断続する切込みライン乃至は切り起しビードラインをもった乃至は少なくとも4ヶ以上に分割したものを組み合わせたアルミ板製の前記冷却媒体管路カバーを用いたことを特徴とした請求項1、2、3の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。
2. The cooling medium pipe cover made of an aluminum plate, wherein the formed intermittent cut lines or cut and raised bead lines or a combination of at least four divided cut lines is used. The solar cogeneration module according to any one of 2, 3 and 4.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015511810A (en) * 2012-03-30 2015-04-20 サン−ゴバン グラス フランスSaint−Gobain Glass France Photovoltaic module with cooling device
KR101527455B1 (en) * 2013-09-11 2015-06-11 재단법인 포항산업과학연구원 Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel
WO2021221265A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 장한기술 주식회사 Cooling plate for solar panel, and method for manufacturing same
KR20210133856A (en) * 2020-04-29 2021-11-08 장한기술 주식회사 Cooling plate for photovoltaic panel and manufacturing method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015511810A (en) * 2012-03-30 2015-04-20 サン−ゴバン グラス フランスSaint−Gobain Glass France Photovoltaic module with cooling device
KR101527455B1 (en) * 2013-09-11 2015-06-11 재단법인 포항산업과학연구원 Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel
WO2021221265A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 장한기술 주식회사 Cooling plate for solar panel, and method for manufacturing same
KR20210133856A (en) * 2020-04-29 2021-11-08 장한기술 주식회사 Cooling plate for photovoltaic panel and manufacturing method thereof
KR102470234B1 (en) * 2020-04-29 2022-11-25 장한기술 주식회사 Cooling plate for photovoltaic panel and manufacturing method thereof

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