JP2012182324A - 太陽電池モジュール及び太陽電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けが容易な太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、モジュール本体１０と、モジュール本体１０を設置部６に取り付けるための取付部５とを備えている。取付部５は、樹脂製シートで構成され、モジュール本体１０よりも外方にはみ出るようにモジュール本体１０に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びそれを備えた太陽電池システムに関するものである。

近年、環境意識の高まりから、太陽電池モジュールが急速に普及している。太陽電池モジュールは、建物の屋上や屋根に設置されることが多い。例えば、太陽電池モジュールは、架台を介して建物の屋上等に設置される（特許文献１参照）。

特開２００９−１３０１８３号公報

しかしながら、特許文献１に係る構成では、まず、架台の一部を構成する基台の上に太陽電池モジュールを設置する。このとき、緩衝部材を、基台と太陽電池モジュールとの間に介設させる。次に、太陽電池モジュール上に固定部材を配置する。このときも、緩衝部材を、太陽電池モジュールと固定部材との間に介設させる。続いて、固定部材をネジ止めする。このように、特許文献１に係る構成では、太陽電池モジュールを取り付けるのに多くの手間がかかる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取り付けが容易な太陽電池モジュールを提供することにある。

ここに開示された太陽電池モジュールは、モジュール本体と、前記モジュール本体を設置対象に取り付けるための取付部とを備えている。そして、前記取付部は、樹脂を含むシートで構成され、前記モジュール本体よりも外方にはみ出るように該モジュール本体に設けられているものとする。

また、ここに開示された太陽電池システムは、前記太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールが取り付けられる設置部とを備えている。そして、前記設置部は、樹脂を含んでおり、前記取付部と前記設置部とは、溶着されるものとする。

前記太陽電池モジュールによれば、樹脂を含むシートで構成された取付部を溶着することによって、太陽電池モジュールを設置部に容易に取り付けることができる。また、取付部をモジュール本体から外方にはみ出すように構成することによって、取付作業を容易に行うことができる。

また、前記太陽電池システムによれば、設置部が樹脂を含んでいるため、取付部と設置部とを溶着により容易に取り付けることができる。

実施形態に係る太陽電池システムの断面図である。 太陽電池システムの拡大断面図である。 太陽電池システムの平面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施形態１に係る太陽電池システムの断面図を、図２は、太陽電池システムの拡大断面図を、図３は、太陽電池システムの平面図を示す。

太陽電池システム１００は、太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１が取り付けられる設置部６とを備えている。設置部６は、太陽電池モジュール１を設置する設置対象に相当する。

前記設置部６は、建物の屋上部分７に設けられている。詳しくは、設置部６は、円盤状の部材であって、中央にビス７１を挿通させるための貫通孔６２が形成されている。設置部６は、金属製の本体部６０と、本体部６０の表面をコーティングする樹脂膜６１とを有している。設置部６は、貫通孔６２に挿通させたビス７１を屋上部分７に切り込ませることで取り付けられる。このとき、設置部６と屋上部分７との間には、ブチルゴム等の防水部材６３が介設される。

前記太陽電池モジュール１は、モジュール本体１０と、モジュール本体１０を前記設置部６に取り付けるための取付部５，５，…とを備えている。太陽電池モジュール１は、全体として、平板状に形成されている。

前記モジュール本体１０は、カバーガラス１１と、該カバーガラス１１と対向するバックシート１２と、該カバーガラス１１及びバックシート１２の間に設けられた複数の太陽電池セル２，２，…と、該カバーガラス１１及びバックシート１２の間に充填された封止材１３と、カバーガラス１１と太陽電池セル２，２，…との間に設けられた樹脂製プレート１５と、バックシート１２の背面側に設けられた補強シート１６と、カバーガラス１１及び補強シート１６の周縁部に設けられた枠体４と、カバーガラス１１の表面に設けられたジャンクションボックス１４とを備えている。モジュール本体１０は、平面視略長方形状に形成されている。

前記カバーガラス１１は、透明なガラス材料で構成されている。カバーガラス１１は、例えば、１ｍｍ以下の平板状のガラスで構成されている。このカバーガラス１１がトップシートを構成する。

前記バックシート１２は、水及び水蒸気等の透過を防止するシート状の部材であって、太陽電池セル２を保護するための部材である。バックシート１２は、アルミニウム薄膜と樹脂薄膜との積層シートで構成されている。尚、バックシート１２は、ＰＥＴシートとアルミニウムシートとポリエチレン系フィルムとを積層させた積層シート、又はＰＥＴシートとアルミニウムシートとフッ素樹脂フィルムとを積層させた積層シートであってもよい。

前記太陽電池セル２は、特定のセルに限定されるものではない。例えば、太陽電池セル２は、シリコンで構成されている。また、太陽電池セル２は、結晶シリコン（単結晶シリコン及び多結晶シリコンを含む）で構成されていてもよく、アモルファスシリコンで構成されていてもよい。また、太陽電池セル２は、薄膜シリコン、タンデム型シリコン、球状シリコン等で構成されていてもよく、その形状が限定されるものではない。また、太陽電池セル２として、色素増感型の太陽電池セルを採用してもよい。すなわち、太陽電池セル２は、トップシートとバックシートとの間に挟持される太陽電池セルであれば、任意の太陽電池セルを採用することができる。この太陽電池セル２が太陽電池素子を構成する。

前記封止材１３は、液体や気体などの物質が太陽電池セル２内に入らないように保護する部材である。この封止材１３は、カバーガラス１１とバックシート１２とを接着する機能も有する。また、封止材１３は、カバーガラス１１と樹脂製プレート１５との間にも充填されている。封止材１３は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）で構成されている。尚、封止材１３は、メチルメタアクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、又はポリウレタン樹脂等で構成されてもよい。

前記ジャンクションボックス１４は、断面四角形の筒状をしている。太陽電池モジュール１は、太陽電池モジュール１に対して直交する方向を向いて見たときに、太陽電池セル２，２，…が配設される電池領域Ｘと、該電池領域Ｘを囲む周縁部Ｙとを有している。ジャンクションボックス１４は、該周縁部Ｙにおけるカバーガラス１１上に設けられている。

前記樹脂製プレート１５は、透明な樹脂で構成されている。前記樹脂製プレート１５は、カバーガラス１１への応力集中を緩和するためのプレートである。樹脂製プレート１５は、カバーガラス１１の裏側（カバーガラス１１の、太陽電池セル２側）に封止材１３を介在させて設けられている。樹脂製プレート１５は、カバーガラス１１と略同じ平面形状を有し且つ、略同じ面積を有している。樹脂製プレート１５は、封止材１３の剛性よりも高い剛性を有する。樹脂製プレート１５は、その曲げ剛性が封止材１３の曲げ剛性よりも高いことが好ましい。さらに、樹脂製プレート１５は、その曲げ剛性がカバーガラス１１の曲げ剛性よりも高いことが好ましい。また、樹脂製プレート１５は、その厚みがカバーガラス１１の厚みよりも厚い。

この樹脂製プレート１５を設けることによって、カバーガラス１１への応力集中を緩和させることができる。すなわち、モジュール本体１０は、太陽電池セル２，２，…の部分があまり屈曲せず、太陽電池セル２，２，…の間の部分が屈曲し、全体としては、部分的に角張った状態で屈曲する。そのため、カバーガラス１１には、偏った曲げ応力が発生する。しかしながら、太陽電池セル２，２，…とカバーガラス１１との間に樹脂製プレート１５を設けることにより、太陽電池セル２，２，…及びその周辺の全体的に角張った変形が、樹脂製プレート１５で緩和された後に、カバーガラス１１に伝わるようになる。その結果、カバーガラス１１における応力集中を抑制することができる。それにより、応力集中によるカバーガラス１１の破損が防止される。そのため、カバーガラス１１を、樹脂製プレート１５を設けない場合よりも薄くすることができる。カバーガラス１１が薄くなると、太陽電池モジュール１の重量を軽くすることができる。尚、樹脂製プレート１５の分だけ重量が増加するものの、樹脂はガラスよりも比重が小さいため、カバーガラス１１が薄くなった分の軽量化の効果の方が大きい。樹脂製プレート１５は、例えば、硬質塩化ビニル、アクリル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ウレタン、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等で構成される。

前記補強シート１６は、バックシート１２の耐候性を向上させると共に、太陽電池モジュール１の強度を補強するためのものである。補強シート１６は、バックシート１２と略同じ面積を有している。補強シート１６は、ブチルゴムで構成された粘着テープを介してバックシート１２に接着されている。補強シート１６は、樹脂を含むシートで構成されている。具体的には、補強シート１６は、塩化ビニル系防水シート、ポリオレフィン系防水シート、アルミニウム合金やガルバリウム鋼板等の金属板と樹脂とを貼り合わせたもの、又は金属製若しくは樹脂製ハニカムボード等で構成される。補強シート１６が、樹脂で構成された、モジュール本体１０の背面部分に相当する。ここで、樹脂で構成されるとは、樹脂のみで構成される場合、樹脂を含有する材料で構成される場合、又は樹脂製シートを積層させて構成される場合等、樹脂を含む構成を意味する。

例えば、太陽電池モジュール１を屋根等に取り付けるための取付部（例えば、アングルのような部材）を太陽電池モジュール１の背面側に設ける場合、補強シート１６が無い構成においては、該取付部をバックシート１２に取り付けることになる。バックシート１２は、太陽電池モジュール１の防水性及び防湿性を担う部材であるため、取付部を取り付けるための孔等を空けることはできない。また、バックシート１２に求められる機能は防水性及び防湿性であるので、バックシート１２の剛性はそれほど高くない。すなわち、バックシート１２は、太陽電池モジュール１の荷重が作用する取付部からの反力を受け止めることができるほどに高剛性ではない。さらに、バックシート１２の表面にはフッ素樹脂フィルムが積層されていることが多く、フッ素樹脂フィルムは他の部材との接着性が悪い。これらの問題を解決するために、補強シート１６が設けられている。太陽電池モジュール１の防水性及び防湿性はバックシート１２で確保されるので、補強シート１６には、ビスやリベットを介して取付部を取り付けることができる。また、或る程度の剛性を有する（少なくとも、バックシート１２よりは高剛性の）部材で補強シート１６を構成することによって、取付部からの反力を補強シート１６で受け止めることができる。さらに、補強シート１６を設けることによって、バックシート１２が補強シート１６で覆われることになるので、太陽電池モジュール１の耐候性を向上させることができる。さらにまた、補強シート１６を設けることによって、モジュール本体１０の背面に、取付部５等の別の部材を容易に取り付けることができる。

枠体４は、カバーガラス１１及び補強シート１６の周縁部に沿って延びる部材であって、断面が略コ字状（又は、Ｕ字状）に形成されている。枠体４は、シリコン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、又は金属板を芯材として含む樹脂で構成することができる。枠体４は、カバーガラス１１及び補強シート１６の周縁部に、ブチルゴムで構成された粘着テープを介設させた状態で、嵌め込まれる。尚、枠体４は、防湿テープの代わりに、接着剤等を介してカバーガラス１１及び補強シート１６の周縁部に取り付けてもよい。

前記取付部５は、樹脂を含んで構成されたシートである。具体的には、取付部５は、防水シートで構成されている。例えば、取付部５は、塩化ビニル系防水シート、ポリオレフィン系防水シート、該防水シートにアルミニウム合金やガルバリウム鋼板等の金属板を貼り合わせたもの、該金属板と樹脂と該金属板とのサンドイッチパネルを前記防水シートに貼り合わせたもの等で構成されている。尚、取付部５が積層構造である場合には、取付部５の表面も裏面も樹脂層が露出している。取付部５は、円盤状に形成されている。

取付部５，５，…は、本実施形態では、６個設けられている。詳しくは、取付部５，５，…は、長方形状のモジュール本体１０の４隅と２つの長辺の中点部分とに設けられている。各取付部５は、平面視で（モジュール本体１０に対して直交する方向を向いて見たときに）モジュール本体１０から外方にはみ出す状態で、モジュール本体１０の背面を構成する補強シート１６に取り付けられている。取付部５は、補強シート１６に溶着されている。取付部５は樹脂製シートで構成され、補強シート１６も樹脂を含むシートで構成されているので、取付部５と補強シート１６とを容易に溶着させることができる。

このように構成された太陽電池モジュール１を建物の屋上部分７に設置するときには、取付部５を設置部６に取り付ける。取付部５は、設置部６に溶着される。取付部５は樹脂製シートで構成され、設置部６の表面に樹脂膜が形成されているので、取付部５と設置部６とを容易に溶着させることができる。

したがって、本実施形態によれば、樹脂製シートで構成された取付部５，５，…をモジュール本体１０に設けることによって、太陽電池モジュール１を取り付ける相手側の部材が樹脂を含んで構成されている場合には、取付部５，５，…を溶着するという簡単な作業で太陽電池モジュール１を容易に取り付けることができる。このとき、取付部５，５，…をモジュール本体１０から外方にはみ出すように構成することによって、溶着の作業性を向上させることができる。

ここで、補強シート１６を樹脂を含むシートで構成することによって、取付部５，５，…と補強シート１６とを溶着により容易に取り付けることができる。つまり、取付部５，５，…のモジュール本体１０への取り付けを容易に行うことができる。

また、補強シート１６と取付部５，５，…を共に防水シートで構成することによって、太陽電池モジュール１の取り付けを前述の如く容易にしつつ、太陽電池モジュール１の防水性及び太陽電池モジュール１の取付構造の防水性を確保することができる。また、モジュール本体１０の背面に設けられたシート状の取付部５，５，…を介して太陽電池モジュール１を取り付ける構成においては、モジュール本体１０の背面が建物の屋上部分７等の設置対象に非常に近接した状態となる。雨が降った場合等には、屋上部分７等の表面には雨水が滞留しやすい。つまり、前記の構成の太陽電池モジュール１では、モジュール本体１と屋上部分７との距離が確保できないため、モジュール本体１０には高い防水性が要求される。それに対して、補強シート１６を防水シートで構成することによって、モジュール本体１０の高い防水性を確保することができる。このように補強シート１６を防水シートで構成することによって、モジュール本体１０と設置対象とが近接する場合であっても、太陽電池セル２，２，…を水分から保護することができる。

さらに、前記の構成では、モジュール本体１０には防水性だけでなく、高い防湿性も求められる。それに対して、モジュール本体１０は、防湿機能を有するバックシート１２が設けられている。このようにバックシート１２と補強シート１６との二重構造とすることによって、モジュール本体１０と設置対象とが近接する場合であっても、太陽電池セル２，２，…を湿気から保護することができる。

また、シート状の取付部５，５，…を介して太陽電池モジュール１を取り付ける構成においては、金属製の架台を用いて太陽電池モジュールを取り付ける構成と比べて、取付強度が低くなる。しかし、本実施形態においては、カバーガラス１１の内側に樹脂製プレート１５を設けて軽量化された太陽電池モジュール１を採用することによって、シート状の取付部５，５，…であっても、太陽電池モジュール１をしっかりと取り付けることができる。すなわち、カバーガラス１１の内側に樹脂製プレート１５を設けることによって、カバーガラス１１を樹脂製プレート１５で補強することができるため、カバーガラス１１を薄くすることができる。その結果、軽量の太陽電池モジュール１を構成することができる。このように、軽量の太陽電池モジュール１を用いれば、取付構造に要求される強度が低いため、シート状の取付部５，５，…であっても太陽電池モジュール１を十分な強度で取り付けることができる。ただし、取付部５の強度によっては、前述のように軽量化された太陽電池モジュール１でなくても、太陽電池モジュール１をしっかりと取り付けることができる。

また、架台のように剛性の高い部材で太陽電池モジュールを取り付ける構成においては、建物の屋上等の様々な形状に対応する架台をそれぞれ用意する必要がある。それに対して、シート状の取付部５，５，…であれば、取付部５，５，…を変形させることによって、様々な形状の設置対象に柔軟に対応して、太陽電池モジュール１の取り付けを実現することができる。例えば、本実施形態のように、設置部６の表面にビス７１の頭部が突出していても、取付部５，５，…が柔軟に撓んで、取付部５と設置部６との接着面積を容易に確保することができる。また、シート状の取付部５，５，…であれば、設置対象の形状に応じて、その場で容易に切断することができる。この点においても、設置対象に柔軟に対応して、太陽電池モジュール１の取り付けを実現することができる。

さらに、建物の屋上等の防水シートに太陽電池モジュール１を取り付ける場合には、大掛かりな架台を設ける必要がないため、取付構造の荷重を軽くすることができ、建物の屋上等への負荷を低減することができる。

《その他の実施形態》
実施形態について、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、取付部５，５，…が６個設けられているが、これに限られるものではない。取付部５，５，…の個数に制限はない。

また、取付部５の形状にも制限はない。例えば、取付部５は、方形状であってもよい。また、取付部５は、モジュール本体１０の一辺に亘って延びる帯状であってもよい。さらに、取付部５は、モジュール本体１０の全周縁に沿って延びる枠状であってもよい。さらにまた、取付部５は、モジュール本体１０の背面の全面に亘って設けられ、モジュール本体１０よりも外方にはみ出すように構成されていてもよい。

また、取付部５の材料も、前記実施形態に限られるものではない。樹脂を含むシート、即ち、樹脂製シート又は、樹脂層を含む積層シート等であれば、任意の材料を取付部５として採用することができる。

さらに、取付部５は、モジュール本体１０の背面に取り付けられているが、これに限られるものではない。例えば、取付部５は、枠体４に取り付けられていても、又は、枠体４と一体に構成されていてもよい。すなわち、モジュール本体１０よりも外方にはみ出す構成であれば、任意の構成を採用することができる。

さらにまた、取付部５は、補強シート１６と一体に構成されていてもよい。すなわち、補強シート１６が、カバーガラス（トップシート）１１よりも外方に拡がっており、この補強シート１６の外方に拡がる部分で取付部５が構成されていてもよい。

また、補強シート１６は、樹脂を含むシートで構成されたものに限られない。補強シート１６は樹脂を含まないものであってもよい。その場合、取付部５は、接着剤等を介して補強シート１６に取り付けられる。

また、前記カバーガラス１１、バックシート１２、太陽電池セル２、封止材１３、樹脂製プレート１５、補強シート１６及び枠体４は、前記実施形態に限られるものではなく、任意の材料を採用することができる。さらに、モジュール本体１０の構成も、前記実施形態に限られるものではない。太陽電池セルを含むモジュール本体である限り、任意の構成を採用することができる。例えば、カバーガラス１１の代わりに、樹脂製のトップシートを採用する構成であってもよい。また、樹脂製プレート１５が設けられていない構成であってもよい。

また、ジャンクションボックス１４は、モジュール本体１０の表面側に限られず、配設スペースがある限りは、モジュール本体１０の裏面側又は、モジュール本体１０の小口（即ち、モジュール本体１０の表面と裏面とを繋ぐ側周面）に設けられていてもよい。

また、設置部６は、前記構成に限られるものではない。例えば、設置部６は、屋上部分７に設けられたビス７１を介するのではなく、接着等により屋上部分７に直接取り付けられてもよい。かかる構成の場合、屋上部分７にビス７１を設ける必要がないため、太陽電池モジュール１の取り付けがさらに容易になると共に、設置場所の自由度が上がる。

また、設置部６は、建物の屋上等に予め設けられた防水シートであってもよい。また、防水シートに限らず、建物の屋上等に樹脂で構成された部材があれば、取付部５，５，…を介して溶着により太陽電池モジュール１を容易に取り付けることができる。また、建物の屋上等の設置場所に、樹脂製の設置部又は樹脂膜若しくは樹脂シート等で被覆された設置部を設け、該設置部に太陽電池モジュール１を取り付けてもよい。かかる構成であっても、従来の架台による取付構造と比較して、取付部５の溶着という簡易な方法で太陽電池モジュール１を取り付けることができる。

また、建物の屋上等の設置場所に樹脂製シートを貼着し、そのシートを設置部６としてもよい。かかる構成であっても、架台に比べて、設置が容易となる。特に、建物の屋上等に防水シートが予め設けられていない場合には、防水シートを後から設けることによって、屋上等の防水性を向上させることもできると共に、太陽電池モジュール１を容易に取り付けることができる。

さらに、設置部６は、建物の屋上に設けられているものに限られない。例えば、太陽電池モジュール１は、建物の屋根、建物の壁、又は地面等に設けられるものであってもよい。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、太陽電池モジュール及びそれを備えた太陽電池システムについて有用である。

１ 太陽電池モジュール
１０ モジュール本体
１１ カバーガラス（トップシート）
１２ バックシート
１３ 封止材
１５ 樹脂製プレート
２ 太陽電池セル（太陽電池素子）
５ 取付部
６ 設置部
１００ 太陽電池システム

Claims (5)

1. モジュール本体と、
   前記モジュール本体を設置対象に取り付けるための取付部とを備えた太陽電池モジュールであって、
   前記取付部は、樹脂を含むシートで構成され、前記モジュール本体よりも外方にはみ出るように該モジュール本体に設けられている太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記モジュール本体の背面部分は、樹脂で構成されており、
   前記取付部は、前記モジュール本体の背面部分に取り付けられている太陽電池モジュール。
3. 請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
   前記モジュール本体の背面部分及び取付部は、防水シートで構成されている太陽電池モジュール。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールが取り付けられる設置部とを備えた太陽電池システムであって、
   前記設置部は、樹脂を含んでおり、
   前記取付部と前記設置部とは、溶着されている太陽電池システム。
5. 請求項４に記載の太陽電池システムにおいて、
   前記設置部は、樹脂を含むシートで構成される太陽電池システム。

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