JP2014003075A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池パネルと家屋等との間の導通現象を防止するため、太陽電池モジュールを改良し、太陽電池パネルの絶縁性がより高い太陽電池モジュールを開発する。
【解決手段】金属製の基台２と太陽電池パネル１５とを備え、前記太陽電池パネル１５の裏面側に前記基台２が配された太陽電池モジュール１において、前記太陽電池パネル１５の裏面と基台２との間に空隙１６が設けられている。空隙１６が１．５ｍｍ以上であれば、通電現象の発生頻度が極端に低下し、２．５ｍｍ以上であれば、通電現象はほとんど発生しない。
【選択図】図１１

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関するものである。

近年、一般住宅の屋根上やビルの屋上といった建屋上に太陽電池モジュールを設置し、太陽光発電によりその建屋で使用する電力を賄うと共に、余剰電力を電力会社に売却するといった太陽光発電システムが普及してきている。

ここで太陽電池モジュールは、例えば特許文献１に開示された様な構造を有するものであり、太陽電池パネルと、基台によって構成されている。
図２２は、特許文献１に開示された太陽電池モジュールの斜視図である。図２３は、特許文献１に開示された太陽電池モジュールの分解斜視図である。
従来技術の太陽電池モジュール２１０は、図の様に基材２７０に補強断熱材２９０を取り付けて構成される基台２８２に、太陽電池パネル２１２やフロントカバー２０２、引掛金具２８４などを装着して構成されたものである。

また太陽電池パネル２１２は、長方形のガラス基板に、透明電極層と、光電変換層と、裏面電極層が順次積層され、さらにその上に封止層が積層されたものである。封止層は、例えばアルミ箔の両面に樹脂被覆層が設けられた封止シートによって構成されている。
また太陽電池パネル２１２の裏面側には、端子ボックス２１４が設けられ、端子ボックス２１４から二本のケーブル２１６，２１８が延設されている。

太陽電池パネルは、ガラス基板側から光が入光され、光電変換層で電気を発生させ、その電気が端子ボックス２１４に集められて二本のケーブル２１６，２１８から外部に取り出すことができる。

太陽電池モジュールは、前記した太陽電池パネルが基台２８２上に載置されたものである。即ち太陽電池モジュールは、太陽電池パネル２１２の裏面側に基台２８２が配され、強度補強がなされたものである。
ここで基台２８２の主要部を構成する基材２７０は、金属で作られている。また従来技術においては、基台２８２（基材２７０）の太陽電池パネルに対向する面は図２３の様に平坦面である。
また従来技術においては、太陽電池パネルの裏面は、基台２８２の表面と接している。即ち従来技術においては、基台２８２はその主要部が金属で作られており、太陽電池パネルが載置される平面を有している。そして従来技術においては、基台２８２の載置面は平坦面であり、且つ太陽電池パネルの裏面は、基台２８２の平面と面接触している。

ＷＯ２０１０／０２９８８４ Ａ１ 公報

太陽電池モジュールの構成部材たる太陽電池パネルは、発電を行う機器であり、漏電等が発生することは許されない。そのため太陽電池パネルと、太陽電池モジュールが設置される家屋等との間には高い絶縁性が確保されることが必要である。
そこで本発明は、太陽電池モジュールを過酷な条件に晒し、絶縁試験を行った。その結果、従来技術の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと家屋等との間が、ごく瞬間的に導通する現象が発生することが判明した。
なお太陽電池パネルと家屋等との間に導通が生じるのは、極めて短時間であるから、火災等の重大な事故に繋がる懸念は無いが、ブレーカが作動して家屋内が停電状態となる可能性はある。またこの現象は、過酷な条件下でのみ発生する現象であるから、現実的には発生し得ないと考えられる。

しかしながら、より安全性の高い太陽電池モジュールを開発すべきは当然のことである。そこで本発明は、従来技術の太陽電池モジュールをさらに改良し、太陽電池パネルの絶縁性がより高い太陽電池モジュールを開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するために、本発明者らは、瞬間的ではあれ太陽電池パネルと家屋等との間が導通してしまう原因を追求した。
その結果、太陽電池パネルのいずれかの導電層と、基台との間に電荷が溜まり、その電荷が何らかの原因で放電されるのでないかという仮説に至った。
即ち、従来技術の太陽電池モジュールは、光電変換層の中のいずれかの導電層や、封止層に含まれるアルミ箔が、封止層の樹脂被覆層を挟んで基台と対峙している。そのため例えば、導体たるアルミ箔と導体たる基台が絶縁材たる樹脂被覆層を挟んで平行に対向することとなり、これらの部材でコンデンサを構成してしまう。そのため電荷が導体たるアルミ箔と導体たる基台の間に溜まり、何らかの衝撃で瞬間的に放電してしまうのではないかと考えた。
そこで太陽電池パネルの裏面の大面積部分と、基台の大面積部分との間に隙間を設けて同様の実験を繰り返した。その結果、従来の様な通電現象が発生する頻度が低下し、一定以上の隙間を設けると、通電現象は、全く発生しなくなることをつきとめた。なお、太陽電池パネルの端部等が基台と接していても、通電現象の発生頻度には影響が無かった。

上記した知見に基づいて完成された請求項１に記載の発明は、金属製の基台と太陽電池パネルとを備え、前記太陽電池パネルの裏面側に前記基台が配された太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池パネルの裏面と基台との間に空隙が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールである。

また請求項２に記載の発明は、前記太陽電池パネルの裏面と基台との間に１．５ｍｍ以上の前記空隙が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールである。

本発明者らの実験によると、太陽電池パネルの裏面と基台との間が１．５ｍｍ以上離れていれば、通電現象の発生頻度が極端に低下し、太陽電池パネルの裏面と基台との間が２．５ｍｍ以上離れていれば、通電現象はほとんど発生しない。なお太陽電池パネルの裏面と基台との間が３．０ｍｍ以上離れていれば、通電現象は全く発生しない。

請求項３に記載の発明は、基台には太陽電池パネルの裏面に面する太陽電池載置部があり、当該太陽電池載置部に凸条又は凹溝の少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールである。

本発明の太陽電池モジュールは、基台の太陽電池載置部に凸条又は凹溝が設けられているので、基台が変形しにくく、太陽電池モジュール全体の剛性が向上する。また本発明によると、太陽電池パネルの裏面と基台との間に一定の隙間を確保し易い。

請求項４に記載の発明は、太陽電池パネルの裏面には電力を取り出す端子部が設けられており、基台には前記端子部を露出させる開口が設けられ、当該開口の周囲を凸条又は凹溝が取り囲んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。

本発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池パネルの裏面と基台との間に空隙部があるから、雨が降ると水が空隙部に流れ込み、軒側に流れる。一方、太陽電池パネルの裏面には、端子があるから、端子の近傍に水が近づくことは避けるべきである。
そこで本発明では、基台に端子部を露出させる開口が設けられ、開口の周囲を凸条又は凹溝が取り巻く構成を採用した。そのため、水が基台上を流れても、凸条又は凹溝によって水がせき止められ、端子の近傍に水が近づくことが阻止される。

請求項５に記載の発明は、前記太陽電池パネルの辺部と基台との間にスペーサが介在されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。

前記した様に、太陽電池パネルの端部等が基台と接していても、通電現象の発生頻度には影響が無い。そこで本発明では、太陽電池パネルの辺部と基台との間にスペーサを介在させ、太陽電池パネルの裏面と基台との間に一定の隙間を確保することとした。

請求項６に記載の発明は、前記太陽電池パネルは、裏面側に封止シートが設けられており、当該封止シートは金属箔層を含んでいることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。

本発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池パネルの封止構造として封止シートを採用している。そして封止シートは金属箔層を含んでいるので水封性能が高い。その一方で、前記した仮説に従えば基台との間でコンデンサを形成しやすい。そのため太陽電池パネルの裏面と基台との間に空隙を設ける構成の効果が高い。

請求項７に記載の発明は、太陽電池モジュールは、複数並べて面状に配されるものであり、基台の一部には、隣接する太陽電池モジュールの基台と接する接触片があり、複数の基台が前記接触片を通じて電気的に導通することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。

本発明の太陽電池モジュールでは、複数の基台が前記接触片を通じて電気的に導通する。そのため太陽電池モジュールのアースを取りやすく、電荷が溜まりにくい。

本発明の太陽電池モジュールは、従来のものに比べて絶縁性能が高い。そのため本発明の太陽電池モジュールは、安全性が高い。また本発明の太陽電池モジュールは、ブレーカ作動による停電を起こしにくい。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す斜視図である。 図１の太陽電池モジュールで採用する太陽電池パネルの層構成を説明する断面図と、その部分拡大図である。 図１の太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 図３の土台板部を示す斜視図である。 図３の押え板部を示す斜視図である。 図３のフロントカバーを示す斜視図である。 図３の雪止金具を示す斜視図である。 図１の太陽電池モジュールの組み立て手順を示す説明図であり、太陽電池パネルを土台板部に載置する様子を示す。 図８に引き続いて太陽電池モジュールの組み立て手順を示す説明図である。 図１の太陽電池モジュールの図から太陽電池パネルのセルを構成する線を省略し、基台のリブ及び開口を破線で示した太陽電池モジュールを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１１の直線リブ近傍の拡大図である。 図１１の端子ボックス近傍の拡大図である。 図１１のＢ−Ｂ断面図およびその両端部の拡大図である。 本実施形態の太陽電池モジュールを建屋上に取り付けていく様子を示す説明図であり、軒側第一段目の太陽電池モジュールを取り付ける様子を示す。 図１５に引き続いて太陽電池モジュールを建屋上に取り付けていく様子を示す説明図であり、軒側第一段目の太陽電池モジュールの棟側端部を固定する様子を示す。 図１６のＡ−Ａ断面図である。 図１６に引き続いて太陽電池モジュールを建屋上に取り付けていく様子を示す説明図であり、軒側第二段目の太陽電池モジュールを取り付ける様子を示す。 図１８に引き続いて太陽電池モジュールを建屋上に取り付けていく様子を示す説明図であり、軒側第二段目の太陽電池モジュールの棟側端部を固定する様子を示す。 図１９の接触片近傍の拡大斜視図である。 図１９のＢ−Ｂ断面図である。 特許文献１に開示された太陽電池モジュールの斜視図である。 特許文献１に開示された太陽電池モジュールの分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１、並びに、この太陽電池モジュール１を建屋の上面に敷設して形成される敷設構造について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、桁行方向（幅方向）、梁間方向（傾斜方向であって上下方向）については、通常の設置状態を基準として説明する。

太陽電池モジュール１は、図１で示されるように、基台２に太陽電池パネル１５及び雪止金具２０を一体に取り付けて構成される。

基台２は、図３で示されるように、土台板部１０に、押さえ板１１、フロントカバー１２、発泡断熱材１３を取り付けて形成されている。

土台板部１０は、正面視が略長方形状となる板材であって、１枚あるいは複数枚の金属板を屈曲加工して所定の形状に形成したものである。加工する金属板は特に限定されるものではないが、鋼板、アルミニウム、ステンレス等の金属板を用いることが望ましく、本実施形態ではガルバリウム鋼板が採用されている。

土台板部１０は、図４で示されるように軒側（下方側）から順にカバー取付部３０、太陽電池載置部３１、板体取付部３２が形成されている。加えて、太陽電池載置部３１の一方の側方部分には溝状の樋部３３が形成されている。

カバー取付部３０は、フロントカバー１２を取り付けるための部分であり、土台板部１０の軒側端部を裏面側へ略垂直に折り曲げられて形成されている。

太陽電池載置部３１は、太陽電池パネル１５が載置される長方形平板状の部分であり、太陽電池パネル１５よりも梁間方向ｌの長さが長くなっている。また、太陽電池載置部３１の略中央部分には、太陽電池パネル１５の端子ボックス４９（図３参照）を挿入するための開口３７が設けられている。
開口３７の周囲には、シール部材３８が設けられている。シール部材３８は、軟質の樹脂やゴム、あるいはスポンジで作られた長尺物であり、断面形状が四角形である。シール部材３８は、気密性と圧縮性を有している。
シール部材３８は、図示しない接着剤により、開口３７の周囲に接着されている。

太陽電池載置部３１は、土台板部１０の面積の大部分を占める部位であり、太陽電池パネル１５が載置される部位である。
また太陽電池載置部３１には、４条の直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、屋根形リブ６が設けられている。なお、直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを総称して、直線リブ５ということがある。
４条の直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの内、直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃは、凸条であり、直線リブ５ｄだけは凹溝である。
屋根形リブ６は、いずれも凸条である。即ち直線リブ５は、上方に突出するもの（直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ）と下側に突出するもの（直線リブ５ｄ）があるが、いずれも畝のごとく直線状にのびている。より詳細には、直線リブ５は、太陽電池載置部３１の短辺と平行にのびている。直線リブ５の高さＨは、０．２ｍｍから０．５ｍｍ程度である。本実施形態では、直線リブ５の高さＨは、０．３ｍｍである。
４条の直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの内、直線リブ５ａ，５ｂは開口３７に対して桁行方向ｗ（幅方向）の一方側にあり、直線リブ５ｃ，５ｄは他方側にある。直線リブ５ａ，５ｂと、直線リブ５ｃ，５ｄとは太陽電池載置部３１の中心に対して対称の位置にある。

屋根形リブ６についても、いずれも凸条であり、畝のごとく直線状にのびているが、その平面形状が図４の様に屋根形であり、開口３７の側面部分と棟側の三方を取り囲んでいる。
即ち屋根形リブ６は、二本の直線部７ａ，７ｂと、二本の傾斜部８ａ，８ｂが繋がった平面形状をしている。
二本の直線部７ａ，７ｂは、開口３７を中心としてその左右の位置にあり太陽電池載置部３１の短辺に対して平行にのびている。即ち二本の直線部７ａ，７ｂは、屋根に対する設置姿勢を基準として、梁間方向ｌ（傾斜方向であって上下方向）にのびている。
二本の傾斜部８ａ，８ｂは、全体として「く」の字状を呈するものであり、二本の直線部７ａ，７ｂの板体取付部３２側同士を繋ぐものである。傾斜部８ａ，８ｂは、全体として、板体取付部３２側（棟側）に向かって尖っている。
二本の直線部７ａ，７ｂ同士の接続点１９は、開口３７の板体取付部３２側であって、開口３７の中心軸の近傍にある。
屋根形リブ６の高さは、前記した直線リブ５と同一である。

太陽電池載置部３１の最も軒側の位置には、６個の開口１７が設けられている。開口１７は、いずれも桁行方向ｗ（幅方向）に長い長方形である。

板体取付部３２は、土台板部１０の棟側端部を階段状に折り曲げて形成される部分であり、軒側に位置する板体載置部３５と、棟側に位置する上面形成部３６とが棟側に向かうにつれて高くなるように段状に連続して形成されている。
具体的に説明すると、板体載置部３５は、太陽電池載置部３１の棟側端部を表面側へ略垂直に折り曲げて立上り部３５ａを形成し、立上り部３５ａの上方端部を棟側に折り曲げて形成されている。そして、上面形成部３６は、板体載置部３５の棟側端部を表面側へ略垂直に折り曲げて立上り部３６ａを形成し、立上り部３６ａの上方を棟側に折り曲げて形成されている。すなわち、太陽電池載置部３１、板体載置部３５、上面形成部３６の上面は段差を介して連続した状態となっており、太陽電池載置部３１の上面、板体載置部３５の上面、上面形成部３６の上面の順に配された位置が高くなっている。

押さえ板１１は、図５で示されるように、本体部３と接触片４を有している。押さえ板１１の本体部３は、正面視が略長方形状となる板体であり、その上面には複数の切り起こし部３９と、複数の取付用貫通孔４０とが形成されている。

切り起こし部３９は、桁行方向ｗ（幅方向）に間隔を空けて列状に配されるものであり、いずれも側面視略Ｌ字状で桁行方向ｗに沿って延びている。より具体的には、切り起こし部３９は、押さえ板１１の上面を表面側へ略垂直に折り曲げた立上り部３９ａと、立上り部３９ａの上端から軒側へ突出する長方形平板状の上板部３９ｂによって形成されている。すなわち、切り起こし部３９は、押さえ板１１から表面側へ突出する突起状の部分であり、上板部３９ｂの下面側に軒側が開放された空間を形成する鉤状の部分である。

取付用貫通孔４０は、押さえ板１１を表裏貫通する貫通孔であり、ビス等の締結要素を打ち込むための孔である。そして、この取付用貫通孔４０もまた、桁行方向ｗ（幅方向）に間隔を空けて列状に配されている。
なお、締結要素とは、ビス、木ネジ、釘等の上位概念であるものとする。

また押さえ板１１には、接触片４が設けられている。接触片４は、長方形の小片であり、押さえ板１１の本体部３の長手方向の一方の端部から外側に張出している。
接触片４が構成する平面は、本体部３が構成する平面から突出している。即ち接触片４は本体部３よりも天地方向上方にある。接触片４にはスリット９が設けられている。スリット９は、本体部３の長手方向にのび、自由端側が開いている。

フロントカバー１２は、図６で示されるように、金属製の長尺材であり、断面形状略「コ」字状で延びている。より具体的には、フロントカバー１２は、下方に位置する略長方形平板状の係止片形成板部４３と、係止片形成板部４３の軒側端部から略垂直上方へ突出する立壁状の端面保護部４４と、端面保護部４４の上端から棟側へ突出する略長方形平板状の軒側固定部４５とが一体に形成されている。

発泡断熱材１３は、図３で示されるように、太陽電池モジュール１の強度や断熱性を確保するために土台板部１０の裏面に取り付けられる発泡樹脂製の部材である。この発泡断熱材１３は、土台板部１０の棟側の長辺に沿って桁方向に伸びる桁方向補強部１３ａと、桁方向補強部１３ａの長手方向の両端部分からそれぞれ軒方向に沿って延びる傾斜方向補強部１３ｂとを有する。

太陽電池パネル１５は、図２で示されるように、長方形の面状に形成されている。太陽電池パネル１５には、例えばガラス基板に導電膜や半導体膜を積層し、これに複数の溝を設けて所定数の単体電池（太陽電池セル１００）を形成し、各太陽電池セル１００を電気的に直列接続したものなどを採用することができる。

また、特に限定されるものではないが、本実施形態の太陽電池パネル１５には、所謂薄膜系太陽電池パネルと称されるものを好適に採用することができる。

即ち本実施形態で採用する太陽電池パネル１５は、図３に示すようにほぼ長方形の面状に形成されている。太陽電池パネル１５は、長手方向に短冊状の太陽電池セル１００（以下、単に電池セル１００とも称す）を多数、電気的に直列接続した状態になるように並べて形成したものであり、例えば一枚で約１００［Ｖ］の電圧を得ることができる。

太陽電池パネル１５は、２種類以上の光電変換層を組み合わせた、いわゆるタンデム型の太陽電池であり、光電変換効率が高い。本実施形態では、タンデム型の一体系であるハイブリッド型の太陽電池を太陽電池パネル１５として採用している。さらに具体的には、図２に示すように、太陽電池パネル１５は、透明基板１０２上に、透明前面電極層１０４、第１，２の薄膜光電変換ユニット１０６ａ，１０６ｂ（以下、それぞれを非晶質光電変換ユニット１０６ａ、結晶質光電変換ユニット１０６ｂとも称す）、金属裏面電極層１０８、封止層１１０を順次積層した構造の、いわゆるハイブリッド型の太陽電池である。透明基板１０２は、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどのような透光性を有する素材によって形成されており、太陽電池モジュールの設置時に最も光の入射側に位置する面を構成する。
封止層１１０は、本実施形態では、封止シートによって構成されている。封止シートは、アルミ箔等の金属箔１１２を中心とし、その両面に樹脂１１３，１１４がコーティングされたものである。

この太陽電池パネル１５の裏面には、図示しない端子が設けられており、図３で示されるように、裏面に端子ボックス４９が取り付けられ、端子ボックス４９からは、二本のケーブル（第一ケーブル５０及び第二ケーブル５１）が延設されている。この二本のケーブルは、いずれも、太陽電池パネル１５の正極に接続される被覆導線であるプラス側芯線と、太陽電池パネル１５の負極に接続される被覆導線であるマイナス側芯線からなる２本の被覆導線が束ねられた状態でチューブ内に挿通されて形成されている。そして、第二ケーブル５１の長さは、第一ケーブル５０の長さよりも長くなっている。また、この二本のケーブルのそれぞれの端部には、第一コネクタ５３及び第二コネクタ５４が設けられている。この第一コネクタ５３と第二コネクタ５４とは嵌合可能となっており、嵌合した状態では同極同士が電気的に接続された状態となっている。

雪止金具２０は、図７で示されるように、平面視が略長方形平板状の支持板部５８と、支持板部５８の軒側端部から略垂直上方へと突出する雪止板部５９とが一体に形成されている。また、支持板部５８の下面には、緩衝材６０が取り付けられている。

続いて、太陽電池モジュール１の組み立て構造について手順に沿って説明する。

図８で示されるように、土台板部１０の裏面に発泡断熱材１３を一体に取り付けた状態とする。また、土台板部１０のカバー取付部３０にフロントカバー１２の端面保護部４４を重ね合わせ、これらをビス等の締結要素を介して一体に取り付けた状態とする。

土台板部１０にフロントカバー１２が取り付けられると、土台板部１０の上面とフロントカバー１２の軒側固定部４５との間に隙間が形成された状態となる。また、土台板部１０の下面とフロントカバー１２の係止片形成板部４３との間にも隙間が形成された状態となる。

さらに、太陽電池パネル１５を土台板部１０へ載置した状態とする。

具体的には、太陽電池パネル１５にスペーサ７０を取り付けた状態とする。このスペーサ７０は、太陽電池パネル１５の棟側の縁部分と、軒側の縁部分とにそれぞれ複数（本実施形態では３つ）取り付けられるものであり、いずれの部分においても桁行方向ｗで間隔を空けて列状に配された状態となっている。また、このスペーサ７０は、外形が断面略コ字状で延びる形状となっており、太陽電池パネル１５の縁部分を表裏方向で挟み込んで取り付ける構造となっている。即ちスペーサ７０は、太陽電池パネル１５の長辺に取り付けられる。

そして、土台板部１０の上面と軒側固定部４５との間に形成される隙間に、太陽電池パネル１５の軒側端部を挿通し、太陽電池パネル１５を土台板部１０の太陽電池載置部３１に載置する。ここで、太陽電池パネル１５の端子ボックス４９と、第一ケーブル５０及び第二ケーブル５１は、太陽電池載置部３１の開口３７を挿通し、土台板部１０の裏面側に配した状態とする。

そして、図９で示されるように、太陽電池パネル１５が太陽電池載置部３１に載置された状態で、押さえ板１１を板体載置部３５に載置し、ビス等の締結要素により土台板部１０に一体に取り付ける。
さらにその状態において、図９の様に、押さえ板１１の上側に雪止金具２０を配し、雪止金具２０をビス等の締結要素により太陽電池モジュール１に一体に取り付ける。なお雪止金具２０は、施工現場で取り付けられる場合が多い。

こうして組み立てられた太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル１５の裏面が、太陽電池載置部３１と対向している。しかしながら、本実施形態の太陽電池モジュール１では、太陽電池パネル１５の裏面と太陽電池載置部３１との間が離間しており、両者の間には空隙１６がある。
即ち前記したスペーサ７０の下部側の厚さは、直線リブ５及び屋根形リブ６の高さＨよりも十分に厚く、太陽電池パネル１５は、辺部がスペーサ７０によって支持された状態となっており、その面積の大部分が、太陽電池載置部３１に対して浮いた状態となっている。
ただし端子ボックス４９の周辺部分は、図１３の様に、開口３７の周囲に設けられたシール部材３８が当接している。なおシール部材３８は、太陽電池載置部３１と太陽電池パネル１５の間で挟まれて僅かに圧縮されている。

本実施形態では、太陽電池パネル１５の裏面と太陽電池載置部３１のリブ５，６の最高部との間の離間距離Ｌは、３．０ｍｍである。即ち本実施形態では、太陽電池パネル１５の裏面と基台２との間に３．０ｍｍ以上の空隙１６が設けられている。

また太陽電池パネル１５が太陽電池載置部３１に載置された状態では、図１０に示す様に、端子ボックス４９の周囲に屋根形リブ６があり、当該屋根形リブ６によって端子ボックス４９が囲まれている。

次に、本実施形態の太陽電池モジュール１を建屋の上面に敷設して形成される敷設構造について説明する。

太陽電池モジュール１を敷設する場合、まず敷設対象である建物の上面に軒先水切りや所定のルーフィング材が取り付けられ、作業の進行に必要な線や形、寸法を建物の上面に表示する墨出しが行われる。そして、図１５で示されるように、縦桟木８０が所定の間隔で取り付けられ、広小舞８１や横桟木８２が取り付けられる。なお、横桟木８２は、所定の登り間隔で取り付けられる。また、敷設される太陽電池モジュール１の吹き上がりを防止する吹上防止金具８３が所定位置に取り付けられる。

続いて、太陽電池モジュール１を、軒先側から順次棟側に向けて取り付けていく。より具体的には、複数の太陽電池モジュール１の短辺同士を隣り合わせて列状のモジュール段を形成し、ビス等の締結部材を介して各太陽電池モジュール１を建物の上面に固定する。本実施形態では、建物の上面の軒先に沿って１段目のモジュール段が形成された後、棟側に向けて複数段のモジュール段が順次形成されていく。

ここで本実施形態では、各太陽電池モジュール１を軒先に沿って並べる際、押さえ板１１に設けられた接触片４を、隣接する太陽電池モジュール１の基台２に乗せる。より具体的には、基台２の押さえ板１１に、接触片４を乗せる。
そして図２０の様に、接触片４のスリット９と、隣接する太陽電池モジュール１の取付用貫通孔４０の一つの間にネジ１８を挿通して両者を締結する。ネジ１８を締結することによって、隣接する基台２同士が電気的に導通する。
従って、一つの太陽電池モジュール１をアースすれば、同じ段に並ぶ全ての太陽電池モジュール１をアースすることができる。

さらに、隣接する太陽電池モジュール１のうち、一方側の太陽電池モジュール１の第一ケーブル５０と、他方の太陽電池モジュール１の第二ケーブル５１とを接続し、これらを電気的に接続していく。このことにより、各太陽電池モジュール１が並列に接続された状態となる。また、いくつかの所定の太陽電池モジュール１から延びるケーブル（第一ケーブル５０又は第二ケーブル５１）は、引き込みケーブル等に接続され、建屋内へと引き込まれる。そして、屋内でパワーコンディショナー等の機器に接続され、太陽電池モジュール１が発電した電気を建屋内に供給可能な構造となっている。

最も軒側に位置するモジュール段を形成する太陽電池モジュール１を屋根上に取り付ける際、図１６、図１７で示されるように、フロントカバー１２の下方に位置する係止片形成板部４３を吹上防止金具８３の軒側端部に引っ掛けた状態とする。そして、太陽電池モジュール１を棟側へと引き上げた状態とし、図１６、図１７で示されるように、太陽電池モジュール１の棟側端部をビス等の締結部材によって屋根（横桟木８２）に固定する。
このとき、太陽電池モジュール１の雪止金具２０が取り付けられている部分では、図１７で示されるように、ビス等の締結部材が雪止金具２０、押さえ板１１、土台板部１０を貫通し、屋根上の横桟木８２に打ち込まれて固定される。すなわち、雪止金具２０の太陽電池モジュール１への固定と、太陽電池モジュール１の屋根上への固定とを一度に実施する構造となっている。

また、最も軒側に位置するモジュール段を形成する太陽電池モジュール１を全て屋根上に取り付けた状態で、ケーブル（第一ケーブル５０又は第二ケーブル５１）の接続作業を実施する。すなわち、最も軒側に位置するモジュール段を形成する太陽電池モジュール１のうち、隣接する２つの太陽電池モジュール１を電気的に接続していく。
そして、２段目以降に位置するモジュール段を形成する太陽電池モジュール１を図１９、図２１の様に屋根上に順次取り付けて行く。２段目以降の太陽電池モジュールの取り付け手順は、先と同様であるから省略する。

そして、所定の段数だけモジュール段が形成されると、最も上段部の太陽電池モジュール１の棟側端部に雨仕舞い板（図示せず）等の所定の部材を必要に応じて設置する。さらに、上記したようにケーブルの建屋内への引き込み作業等を実施し、太陽電池モジュール１の敷設作業が完了し、建屋上に本実施形態の敷設構造が構築される。

本実施形態の太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル１５と、基台２との間に、３．０ｍｍ以上の空隙１６が設けられているので、太陽電池パネル１５と基台２とによってコンデンサを形成しにくい。また例えコンデンサを形成したとしても、容量が小さい。そのため太陽電池パネル１５と、基台２との間が導通状態となりにくい。
また本実施形態の太陽電池モジュール１は、基台２の太陽電池載置部３１に４条の直線リブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、屋根形リブ６が設けられているから断面二次モーメントが大きく、変形しにくい。そのため太陽電池パネル１５の裏面と、基台２との間に常に一定の隙間が確保される。

また本実施形態の太陽電池モジュール１は、裏面に端子ボックス４９が設けられているが、当該端子ボックス４９に水が掛からない様に工夫が成されている。
即ち本実施形態の太陽電池モジュール１では、太陽電池パネル１５と、基台２の太陽電池載置部３１を形成する平面との間に隙間がある。また太陽電池モジュール１は屋根の上に傾斜姿勢で設置される。そのため雨が降ると、雨水が太陽電池パネル１５と基台２の間の隙間に侵入し、当該隙間を流れる。より詳細には、水は、基台２の太陽電池載置部３１を、板体取付部３２側からカバー取付部３０側に向かって流れる。
ここで本実施形態では、屋根形リブ６によって端子ボックス４９の設置位置たる開口３７が取り囲まれている。
雨水の流れ方向を考えると、端子ボックス４９の上流側に相当する位置は、屋根形リブ６の傾斜部８ａ，８ｂがある。そして屋根形リブ６の傾斜部８ａ，８ｂは繋がっているから、端子ボックス４９の上流側は、屋根形リブ６の傾斜部８ａ，８ｂによって閉塞されている。

そのため雨水は、屋根形リブ６の傾斜部８ａ，８ｂによって左右に振り分けられて流れ、端子ボックス４９に水が掛かることはない。即ち雨水は、傾斜部８ａ，８ｂによって左右に振り分けられ、さらに屋根形リブ６の直線部７ａ，７ｂに沿って下方に流れる。
本実施形態では、この様に屋根形リブ６によって端子ボックス４９の周囲が取り囲まれているので、屋根形リブ６が堰となり、端子ボックス４９を濡らさない。
太陽電池載置部３１を流れる雨水は、６個の開口１７から太陽電池載置部３１の下に落下する。

さらに本実施形態では、開口３７の周囲にシール部材３８が設けられており、シール部材３８は、軟質の樹脂やゴム、あるいはスポンジで作られた長尺物であり、断面形状が四角形である。シール部材３８は、気密性と圧縮性を有している。
シール部材３８は、図示しない接着剤により、開口３７の周囲に接着されている。そして開口３７の周囲に設けられたシール部材３８は、太陽電池載置部３１と太陽電池パネル１５の間で挟まれて僅かに圧縮されている。そのため、例え雨水が屋根形リブ６を乗り越えて屋根形リブ６で囲まれた領域に侵入しても、シール部材３８によって開口３７に至る流れが遮られる。
また本実施形態では、屋根形リブ６で囲まれているのは、開口３７の上部側と側面側だけであり、下側は開放されている。そのため屋根形リブ６で囲まれた領域に侵入した水は、当該領域に溜まることなく下流側に流れる。この雨水についても、６個の開口１７から太陽電池載置部３１の下に落下することとなる。
そのため、屋根形リブ６で囲まれた領域に水は溜まらず、端子ボックス４９が水に濡れることはない。

次に、本実施形態の太陽電池モジュール１の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
本実施形態の太陽電池モジュール１の太陽電池パネル１５に高電圧（２２００Ｖ）を印加し、太陽電池パネル１５と基台２間の絶縁試験を行った。絶縁試験は、１分に渡って連続的に実施した。
その結果、本実施形態の太陽電池モジュール１では、太陽電池パネル１５と基台２間の絶縁性能が確保されていた。
これに対して、図２２，２３に示す構造の太陽電池モジュール２１０を使用して同様の試験を実施したところ、高電圧を印加して暫くの間は、太陽電池パネル２１２と基台２８２間の絶縁性能が確保されていたが、数秒後に突然、太陽電池パネル２１２と基台２８２間が導通した。太陽電池パネル２１２と基台２８２間の導通は、瞬間的なものであり、電撃の様な通電であり、その後は、太陽電池パネル２１２と基台２８２間は、絶縁状態に戻った。

次に、太陽電池パネル１５の裏面と太陽電池載置部３１のリブ５，６の最高部との間の離間距離と、通電現象の発生頻度について実験した。
その結果、両者の間の距離が大きい程、通電現象が発生しないことが判明した。
具体的には、両者の間が１．５ｍｍ以上となれば、通電現象の発生頻度が極端に低下することが判った。ただし、太陽電池載置部３１のリブ５，６が有る場合において導通現象を発生する場合があることも判った。
また、両者の間が、２．５ｍｍ以上であるならば、通電現象は殆ど発生しないことが判った。
さらに、両者の間が、３．０ｍｍ以上であるならば、通電現象は全く発生しないことが判明した。
その一方で、太陽電池パネル１５の裏面側を、基台２の表面から大きく離すと、太陽電池パネル１５と基台２との間の一体性が失われ、太陽電池モジュール１の剛性が低下する傾向にあった。
そこで本実施形態では、通電現象発生の危険性と、剛性の確保との兼ね合いから、両者の間の隙間を３．０ｍｍとした。
また前記した様に、太陽電池パネル１５の裏面と太陽電池載置部３１との間に隙間を設けると、太陽電池モジュールの剛性が低下するが、本実施形態の様に、基台２にリブを設けると、太陽電池モジュールの剛性が確保される。

本実施形態では、太陽電池載置部３１に設けたリブ５，６に凸形のリブと、凹形のリブを混在させたが、凸形のリブだけで構成してもよく、凹形のリブだけで構成してもよい。ただしリブに水避けの機能を付与するためには、表面側に凸の形状を採用することが望ましい。単に剛性を確保するためだけにリブを利用するのであれば、溝状のリブであってもよい。また端子ボックスの周囲のリブを凸条とし、他を溝状としてもよい。

１ 太陽電池モジュール
２ 基台
３ 本体部
４ 接触片
５ 直線リブ
６ 屋根形リブ
９ スリット
１５ 太陽電池パネル
１６ 空隙
３１ 太陽電池載置部
３７ 開口
４９ 端子ボックス
７０ スペーサ
Ｈ 高さ

Claims (7)

1. 金属製の基台と太陽電池パネルとを備え、前記太陽電池パネルの裏面側に前記基台が配された太陽電池モジュールにおいて、
   前記太陽電池パネルの裏面と基台との間に空隙が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記太陽電池パネルの裏面と基台との間に１．５ｍｍ以上の前記空隙が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 基台には太陽電池パネルの裏面に面する太陽電池載置部があり、当該太陽電池載置部に凸条又は凹溝の少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 太陽電池パネルの裏面には電力を取り出す端子部が設けられており、基台には前記端子部を露出させる開口が設けられ、当該開口の周囲を凸条又は凹溝が取り囲んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池パネルの辺部と基台との間にスペーサが介在されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記太陽電池パネルは、裏面側に封止シートが設けられており、当該封止シートは金属箔層を含んでいることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
7. 太陽電池モジュールは、複数並べて面状に配されるものであり、基台の一部には、隣接する太陽電池モジュールの基台と接する接触片があり、複数の基台が前記接触片を通じて電気的に導通することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

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