JP2012049272A - 太陽電池モジュールの取付け方法及び太陽電池モジュールの取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルな太陽電池モジュールの被取付け面への取付け、及び取外しを容易に行うことが可能な太陽電池モジュールの取付け方法及び太陽電池モジュールの取付け構造を提供する。
【解決手段】被取付け面に、フレキシブルな太陽電池モジュール３０を、シート間での剥離が可能な粘接着シートの積層体２０を介して接合する。太陽電池モジュール３０を、粘接着シートの積層体の最上面に、粘接着剤を介して接合し、粘接着シートの積層体の最下面を、被取付け面に、粘接着剤を介して接合することが好ましい。太陽電池モジュール３０を、粘接着シートの積層体２０を介して、被取付け面１０に接合した後、粘接着シートの積層体の角部及び／又は辺部を留め具で被取付け面に固定することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルな太陽電池モジュールの、支持体や建築物等の被取付け面への取付け、及び取外しを容易に行うことが可能な太陽電池モジュールの取付け方法及び太陽電池モジュールの取付け構造に関する。

太陽電池モジュールは、金属板、樹脂シート、タイル、木板、コンクリート等の支持体に取付け、これを家屋の屋根や、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る。

従来の太陽電池モジュールは、ガラス基板上に光電変換素子を形成した太陽電池セルをモジュール化して用いていた。しかしながら、ガラス基板は重量があり、割れ易いことから、屋外の屋根等への設置に対する作業性の悪いものであった。また、フレームや架台など、その重量に耐えうる設置方法が必要であった。

一方、樹脂フィルム等の可撓性フィルム基板上に光電変換素子を形成した太陽電池セルをモジュール化した太陽電池モジュールは、軽量で、フレキシブルであるため、屋外の屋根等への設置に対する作業性に優れている。また、軽量であることから、設置の際には必ずしも大掛かりな架台やフレームは必要ではなく、その軽さを生かした設置方法が求められている。このような設置方法の一つとして、例えば、特許文献１に記載されるように、太陽電池モジュールを、粘接着剤を用いて屋根等の建築物等の被取付け面に取付けて、設置する方法がある。

しかしながら、太陽電池モジュールを、粘接着剤で被取付け面に固定した場合、太陽電池モジュールは粘接着剤によって被取付け面に強固に固定されるので、ヘラなどの金属道具で行いて、被取付け面から太陽電池モジュールを剥離する必要があった。このため、太陽電池モジュールの故障時など、太陽電池モジュールを交換する必要が生じた際、太陽電池モジュールの交換を速やかに行うことができず、手間を要する問題があった。更には、被取付け面から太陽電池モジュールを剥離する際に、被取付け面を損傷する恐れがあった。

また、特許文献２には、太陽電池モジュールを、太陽電池モジュールの周辺部を受け入れる枠体と、太陽電池モジュールの周辺部の少なくとも一部の領域を枠体に固定するためのカバーとから成る構造体に組み入れることで、故障時に目的の太陽電池モジュールを、周辺の太陽電池モジュールを取り外すことなく交換可能としている。

しかしながら、この場合、枠体やカバーを、予め被取付け面に取り付ける必要があるので、取り付け作業が大掛かりで、手間やコストがかかる問題があった。

特開２０００−１４５０７４号公報 特開２００１−２９５４３７号公報

本発明の目的は、フレキシブルな太陽電池モジュールの被取付け面への取付け、及び取外しを容易に行うことが可能な太陽電池モジュールの取付け方法及び太陽電池モジュールの取付け構造を提供することにある。

上記目的を達成するにあたり、本発明の太陽電池モジュールの取付け方法は、被取付け面に、フレキシブルな太陽電池モジュールを、シート間での剥離が可能な、粘接着シートの積層体を介して接合することを特徴とする。

また、本発明の太陽電池モジュールの取付け構造は、被取付け面に、シート間での剥離が可能な、粘接着シートの積層体を介して、フレキシブルな太陽電池モジュールが接合されていることを特徴とする。

本発明は、前記太陽電池モジュールを、前記粘接着シートの積層体の最上面に、粘接着剤を介して接合し、前記粘接着シートの積層体の最下面を、被取付け面に、粘接着剤を介して接合することが好ましい。

本発明は、前記太陽電池モジュールを、前記粘接着シートの積層体を介して、前記被取付け面に接合した後、前記粘接着シートの積層体の角部及び／又は辺部を留め具で被取付け面に固定することが好ましい。

本発明では、被取付け面に、フレキシブルな太陽電池モジュールを、シート間での剥離が可能な粘接着シートの積層体を介して積層する。この積層体の各粘接着シート間は、比較的容易に剥離できるので、太陽電池モジュールの交換時は、太陽電池モジュールが接合している最上部の粘接着シートごと剥離して、取付け部材から容易に取り外すことができる。そして、新たに出現した粘接着シートの積層体の最上面に、新たな太陽電池モジュールを設置でき、太陽電池モジュールの交換を容易に行うことができる。

また、太陽電池モジュールを、粘接着シートの積層体の最上面に粘接着剤を介して接合し、粘接着シートの積層体の最下面を、被取付け面に粘接着剤を介して接合することで、被取付け面に太陽電池モジュールを粘接着シートの積層体を介して強固に接合できる。このため、使用時において、太陽電池モジュールが被取付け面から剥落し難くなる。

また、太陽電池モジュールを、粘接着シートの積層体を介して被取付け面に接合した後、粘接着シートの積層体の角部及び／又は辺部を留め具で被取付け面に固定することで、風圧などにより、該積層体の角部や辺部から各粘接着シートが剥離し難くなり、太陽電池モジュールが被取付け面からより剥落し難くなる。

本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第１の実施形態の概略構成図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第２の実施形態の概略構成図である。 本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第３の実施形態の概略構成図である。 本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第４の実施形態の概略構成図である。

本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第１の実施形態について、図１，２を用いて説明する。

図１，２に示すように、この太陽電池モジュールの取付け構造は、支持体１０上に、粘接着シート積層体２０を介して、フレキシブル太陽電池モジュール３０が接合されている。

支持体１０としては、特に限定はない。剛体であっても良く、フレキシブルなものでもよい。例えば、金属板、樹脂シート、タイル、木板、コンクリートなどが使用できる。これらはその主たる素材以外の素材で表面が被覆されているものであっても構わない。

粘接着シート積層体２０は、図２に示すように、複数の粘接着シート２１が積層（図２では、粘接着シート２１が３層積層している）して構成され、各粘接着シート２１どうしは、それぞれの界面で剥離可能とされている。

粘接着シート２１は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデンなどの樹脂シートからなるシート部分２２と、アクリル系エステル、天然ゴム系等の粘接着剤からなる粘着層部分２３とで構成される。

粘接着シート２１の積層数は特に限定は無い。交換頻度を考慮すると、３層以上が好ましく、３〜１０層がより好ましく、５〜１０層が特に好ましい。１０層を超えると、粘着シート積層体の厚みが増し、フレキシブル性に影響が及ぶので、積層数の上限は１０層が好ましい。

粘接着シート２１の厚みは、特に限定は無い。３〜１０ｍｍが好ましく、３〜７ｍｍがより好ましい。１０ｍｍを超えると、粘着シート積層体の厚みが増すことになりフレキシブル性に影響が及ぶ。３ｍｍ未満であると、接着性が不十分となる傾向にある。

フレキシブル太陽電池モジュール３０は、図２に示すように、太陽電池セル３１が、裏面保護フィルム３３と表面保護フィルム３４とに挟まれ、封止材３２により封止されている。

太陽電池セル３１は、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の可撓性フィルムからなる基板と、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る。

封止材３２は、特に限定は無い。例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、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、フッ素樹脂等が好ましく使用される。

裏面保護フィルム３３は、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フッ素系樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリエステル樹脂等の樹脂フィルムや、金属フィルム等が好ましく使用できる。また、裏面保護フィルム３３の粘接着シート積層体側の表面は、シランカップリング処理、プラズマ処理、コロナ処理、サンドブラスト等の表面処理が施されていることが好ましい。表面処理を行うことで、粘接着シート積層体２０とフレキシブル太陽電池モジュール３０とをより強固に接合できる。

表面保護フィルム３４は、耐候性に優れた透明フィルムで構成される。例えば、フッ素系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン樹脂フィルム等、高いガスバリア性と透過率をもつ樹脂フィルムが好ましく使用できる。

この実施形態において、粘接着シート積層体の最下面２０ａが、粘接着剤層２５を介して支持体１０に接合している。また、粘接着シート積層体の最上面２０ｂが、粘接着剤層２６を介してフレキシブル太陽電池モジュール３０に接合している。

粘接着剤層２５、２６の構成材料としては、特に限定は無い。粘接着シート積層体２０と、支持体１０及びフレキシブル太陽電池モジュール３０とを強固に接着できるものであれば特に限定は無い。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ブチルゴム系、発泡アクリル系樹脂、溶剤乾燥型アクリル系樹脂、発泡ポリエチレン系樹脂、発泡ポリウレタン系樹脂などの粘接着剤が好ましく用いることができる。好ましくは、感圧式の粘接着剤が好ましい。感圧式の粘接着剤としては、ブチルゴム、発泡ポリアクリル、ポリエチレン、ポリウレタン、ビチューメン等が挙げられる。

次に、本発明の太陽電池モジュールの取付け方法の第１の実施形態について、図１、２に示す太陽電池モジュールの取付け構造を用いて説明する。

まず、フレキシブル太陽電池モジュール３０の粘接着シート積層体２０側の面（以下、背面という）に、粘接着剤を塗布する。粘接着剤の塗布量としては特に限定は無い。粘接着シート積層体２０とフレキシブル太陽電池モジュール３０とを接合した際に、接合界面に空気が介在しないように粘接着剤の塗布量を適宜調整すればよい。

次に、粘接着シート積層体２０を、フレキシブル太陽電池モジュール３０の背面に押し当て、接合界面に空気が混入しないように貼り合わせて、粘接着シート積層体２０とフレキシブル太陽電池モジュール３０とを接合する。

次に、支持体１０の粘接着シート積層体２０側の面に、粘接着剤を塗布する。粘接着剤の塗布量としては特に限定は無い。粘接着シート積層体２０と支持体１０とを接合した際に、接合界面に空気が介在しないように粘接着剤の塗布量を適宜調整すればよい。

次に、粘接着シート積層体２０を、支持体１０に押し当て、接合界面に空気が混入しないように貼り合わせて、粘接着シート積層体２０と支持体１０とを接合する。

そして、粘接着剤を硬化することで、本発明の太陽電池モジュールの取付け構造を形成できる。

この太陽電池モジュールの取付け構造は、支持体１０に、フレキシブル太陽電池モジュール３０が、粘接着シート積層体２０を介して積層し、粘接着シート積層体２０と、支持体１０及びフレキシブル太陽電池モジュール３０は、それぞれ粘接着剤層２５、２６を介して接合している。

支持体１０と、粘接着シート積層体２０と、フレキシブル太陽電池モジュール３０とのそれぞれの界面は、粘接着剤層２５，２６によって強固に接合されているので、使用時において、フレキシブル太陽電池モジュール３０が支持体１０から剥落し難い。

また、粘接着シート積層体２０の各粘着シート間は、比較的容易に剥離できるので、フレキシブル太陽電池モジュール３０の交換時は、フレキシブル太陽電池モジュール３０が接着している最上部の粘接着シート２０ｂごと剥離して、支持体１０からフレキシブル太陽電池モジュール３０を容易に取り外すことができる。そして、新たに出現した粘接着シートの積層体の最上面には、新たなフレキシブル太陽電池モジュールを設置でき、太陽電池モジュールの交換を容易に行うことができる。

なお、この実施形態では、フレキシブル太陽電池モジュール３０、支持体１０に、粘接着剤を塗布して、粘接着剤により、フレキシブル太陽電池モジュール３０と粘接着シート積層体２０、及び、支持体１０と粘接着シート積層体２０を接合したが、粘接着剤の代わりに、粘接着シートを両者の界面に介在させて、粘接着シートにより、それぞれを接合してもよい。

本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。

この太陽電池モジュールの取付け構造は、粘接着シート積層体２０の角部が、留め具１１で支持体１０に固定されている。留め具１１としては、特に限定は無く、粘接着シート積層体２０の角部を支持体１０に機械的に固定できるものであればよい。ネジ等が一例として挙げられる。ネジとしては、ラスネジ、皿ネジ、六角ボルトネジ等が挙げられる。

この実施形態によれば、粘接着シート積層体２０の角部が、留め具１１で支持体１０に固定されているので、風圧等によって、粘接着シート積層体２０の各粘接着シートが層間剥離するといったトラブルを防止でき、使用時における支持体１０からのフレキシブル太陽電池モジュール３０の剥落をより効果的に防止できる。

本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第３の実施形態について、図４を用いて説明する。

この太陽電池モジュールの取付け構造は、粘接着シート積層体２０の辺部が、留め具１２で支持体１０に固定されている。留め具１２としては、留め具１１と同様のものを用いることができる。

この実施形態においても、上記第２の実施形態と同様、風圧等によって、粘接着シート積層体２０の各粘接着シートが層間剥離するといったトラブルを防止でき、使用時における支持体１０からのフレキシブル太陽電池モジュール３０の剥落をより効果的に防止できる。

本発明の太陽電池モジュールの取付け構造の第４の実施形態について、図５を用いて説明する。

この太陽電池モジュールの取付け構造は、支持体１０’に凹溝１５が設けられている。この凹溝１５に、粘接着シート積層体２０、フレキシブル太陽電池モジュール３０が収容されている。そして、粘接着シート積層体２０の辺部が、留め具１６で、支持体１０’に固定されている。留め具１６としては、留め具１１と同様のものを用いることができる。

この実施形態によれば、支持体１０’の凹溝１５に、粘接着シート積層体２０、フレキシブル太陽電池モジュール３０が収容されているので、使用時における風圧等によって、粘接着シート積層体２０の各粘接着シートが層間剥離するといったトラブルを防止でき、使用時における支持体１０’からのフレキシブル太陽電池モジュール３０の剥落をより効果的に防止できる。

以下の実施例及び比較例において、支持体１０として、厚さ２．０ｍｍのフッ素塗装ガルバリウム鋼板を使用した。
また、フレキシブル太陽電池モジュール３０として、厚さ０．８５ｍｍのフレキシブル太陽電池モジュールを用いた。このフレキシブル太陽電池モジュール３０の裏面保護フィルムは、エチレン−四フッ化エチレン共重合体で構成され、その表面はプラズマ処理が施されている。
また、粘接着剤シート積層体２０として、シート部分２２がポリエチレンからなり、粘着層部分２３がアクリル系エステルからなる粘接着剤シートを３層積層した、厚さ３ｍｍのものを用いた。
また、留め具１１，１６として、ネジを用いた。

（実施例１）
フレキシブル太陽電池モジュール３０の裏面保護フィルム３３に、シリコーン樹脂系粘接着剤をビード状（線状）に塗布し、粘接着剤シート積層体２０を押し当て、接合面に空気が入らないように両者を接合した。
次に、支持体１０の表面に、シリコーン樹脂系粘接着剤をビード状に塗布し、上記粘接着剤シート積層体２０を押し当て、接合面に空気が入らないように両者を接合した。
そして、粘接着剤シート積層体２０の角部を、留め具１１を用いて支持体１０にネジ留め固定し、粘接着剤を硬化して、図３に示す太陽電池モジュールの取付け構造を形成した。

（実施例２）
実施例１において、粘接着シート積層体２０の短手方向の辺部を、留め具１１で支持体１０に固定した以外は、実施例１と同様にして、図４に示す太陽電池モジュールの取付け構造を形成した。

（実施例３）
実施例１において、支持体として、粘接着シート積層体２０及びフレキシブル太陽電池モジュール３０が収容可能な凹溝１５が形成された支持体１０’を用いた以外は、実施例１と同様にして、支持体１０’、粘接着シート積層体２０、フレキシブル太陽電池モジュール３０を接合した。
そして、粘接着シート積層体２０の短手方向の辺部を、留め具１６で、支持体１０’にネジ留め固定して、図５に示す太陽電池モジュールの取付け構造を形成した。

（比較例１）
支持体の表面に、シリコーン樹脂系粘接着剤をビード状に塗布し、フレキシブル太陽電池モジュールを押し当て、接合面に空気が入らないように両者を接合し、フレキシブル太陽電池モジュールと支持体とを、直接、粘接着剤で接合した。

実施例１〜３及び比較例１において、フレキシブル太陽電池モジュールの交換を行った。

実施例１〜３では、金属ヘラ等を使用しなくても、人力にてフレキシブル太陽電池モジュール３０が接合している最上部の粘接着シートごと剥離して、支持体１０から容易に取り外すことができた。このため、支持体１０の損傷は殆どなかった。また、新たに出現した粘接着シートの積層体の最上面に、新たなフレキシブル太陽電池モジュールを設置して、太陽電池モジュールの交換を容易に行うことができた。また、フレキシブル太陽電池モジュールの交換は、粘接着剤シート積層体２０の粘接着シートの積層枚数に応じて交換可能であった。

一方、比較例１では、人力では支持体１０からフレキシブル太陽電池モジュール３０を剥離できず、金属ヘラを用いて剥離する必要があった。このため、交換時に支持体表面を損傷してしまった。また、支持体に粘接着剤が残り、凹凸等の不具合が生じ、新規のフレキシブル太陽電池モジュールの取付けが困難であった。

１０、１０’：支持体
１１、１２，１６：留め具
２０：粘接着シート積層体
２１：粘接着シート
２２：シート部分
２３：粘着層部分
２５、２６：粘接着剤層
３０：フレキシブル太陽電池モジュール
３１：太陽電池セル
３２：封止材
３３：裏面保護フィルム
３４：表面保護フィルム

Claims (6)

1. 被取付け面に、フレキシブルな太陽電池モジュールを、シート間での剥離が可能な、粘接着シートの積層体を介して接合することを特徴とする太陽電池モジュールの取付け方法。
2. 前記太陽電池モジュールを、前記粘接着シートの積層体の最上面に、粘接着剤を介して接合し、前記粘接着シートの積層体の最下面を、被取付け面に、粘接着剤を介して接合する請求項１記載の太陽電池モジュールの取付け方法。
3. 前記太陽電池モジュールを、前記粘接着シートの積層体を介して、前記被取付け面に接合した後、前記粘接着シートの積層体の角部及び／又は辺部を留め具で被取付け面に固定する請求項１又は２記載の太陽電池モジュールの取付け方法。
4. 被取付け面に、シート間での剥離が可能な、粘接着シートの積層体を介して、フレキシブルな太陽電池モジュールが接合されていることを特徴とする太陽電池モジュールの取付け構造。
5. 被取付け面に、粘接着剤層を介して、前記粘接着シートの積層体の下面が接合され、前記粘接着シートの積層体の上面に、粘接着剤層を介して、前記太陽電池モジュールが接合されている請求項４記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
6. 前記粘接着シートの積層体の角部及び／又は辺部が留め具で被取付け面に固定されている請求項４又は５記載の太陽電池モジュールの取付け構造。