JP2014103132A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】より有効に太陽からのエネルギーを回収することができる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュール１では、太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０の受光面と反対側の面に配置された基材２と、複数の太陽電池パネル１０と基材２を離間して配置するフレーム３と、を備える。フレーム３は、給水口３１と、配水口３２を有し、太陽電池パネル１０と、基材２と、フレーム３と、により給水口３１から配水口３２へとつながる流路を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽熱温水器を備えた太陽電池モジュールに関する。

図５および図６を用いて、特許文献１に記載される太陽電池モジュールについて説明する。図５は、従来の太陽熱温水器を備えた太陽電池モジュールの様子を示した断面図である。図６は、図５に示した太陽電池モジュールの要部を分解した斜視図である。

太陽電池モジュール１００は、カバーガラス１０１に、このカバーガラス１０１と離間するためのスペーサ１０２を介して配置された太陽電池パネル１１０と、接着層１０３と、集熱体１２０と、断熱材１０４と、を積層したものにフレーム１３０を取り付け、構成される。

図５のように太陽電池モジュール１００の要部となる太陽電池パネル１１０は、表面透明部材１１１と太陽電池１１２が充填材１１４により一体化して形成される。また集熱体１２０は、集熱管１２１と集熱フィン１２２であるアルミ箔が一体化され、形成される。

このような太陽熱温水器を備えた太陽電池モジュール１００を用いて太陽からのエネルギーを有効に回収することが提案されている。

特開２００４−１７６９８２号

従来から太陽電池モジュールにおいては、太陽からのエネルギーを有効に回収することが望まれており、改良が行われてきた。

本発明は、より有効に太陽からのエネルギーを回収することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの受光面と反対側の面に配置された基材と、太陽電池パネルと基材を離間して配置するフレームと、を備え、フレームは、給水口と、配水口を有し、太陽電池パネルと、基材と、フレームと、により給水口から配水口へとつながる流路を形成する。

本発明によれば、太陽からエネルギーをより有効に回収することができる太陽電池モジュールを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図である。 図１に示した実施形態に係る太陽電池モジュールのＡ−Ａ断面における断面図である。 図１に示した実施形態に係る太陽電池モジュールのＢ−Ｂ断面における断面図である。 図１に示した他の実施形態に係る太陽電池モジュールのＢ−Ｂ断面における断面図である。 従来の太陽電池モジュールの断面図である。 図５に示した従来の太陽電池モジュールの要部を分解した斜視図である。

図面を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１の上面図を図１に示す。以下では、図１に記載された太陽電池モジュール１のＡ−Ａ断面における断面図である図２、Ｂ−Ｂ断面における断面図である図３を参照して、第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１を説明する。

本実施形態の太陽電池モジュール１は、図１のようにフレーム３内に固定部材４を介して固定された複数の太陽電池パネル１０を有する。また、太陽電池パネル１０の太陽光の入射する受光面側には、発電した電力を取り出すため出力配線６が引き出される端子ボックス５を有する。

具体的には、図２に示したＡ−Ａ断面のように太陽電池モジュール１は、フレーム３内に、受光面側から固定部材４を介して並べられた複数の太陽電池パネル１０と、この太陽電池パネル１０と離間して配置された基材２と、を配置して構成される。太陽電池パネル１０は、受光面側から受光面保護材１１と、太陽電池１２と、充填材１４と、裏面保護材１３と、を順に積層した構造を有する。また、複数の太陽電池パネル１０と基材２との間に流路を形成するために、フレーム３には給水口３１と配水口３２を有する。

さらに図３に示したＢ−Ｂ断面のように太陽電池モジュール１は、固定部材４を介して隣接する太陽電池パネル１０を跨ぐように受光面側に設けられたカバー７を有する。カバー７内部では、隣接するそれぞれの太陽電池パネル１０の端子ボックス５から引き出された出力配線６が接続され、本実施形態に係る太陽電池モジュール１が構成される。

以下に本実施形態に係る太陽電池モジュール１の製造方法を説明する。

まず初めに太陽電池モジュール１の受光面側に配置される複数の太陽電池パネル１０を形成する。太陽電池パネル１０としては、受光面側から受光面保護材１１と、太陽電池１２と、充填材１４と、裏面保護材１３と、を順に積層した後、加圧・加熱を行い、充填材１４を架橋する。受光面保護材１１は、光透過性の部材によって構成され、本実施形態ではガラスを用いる。本実施形態では、太陽電池１２として薄膜太陽電池を用い、受光面保護材１１上に形成する。裏面保護材１３は、耐水性、耐腐食性に加え、絶縁性を有する部材によって構成され、本実施形態ではガラスを用いる。そして、充填材１４は、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）を用い、太陽電池１２を受光面保護材１１と裏面保護材１３の間に封止する。なお、太陽電池パネル１０の端部近傍の領域においては、受光面保護材１１と裏面保護材１３の間の充填材１４に代えて耐水性能の高いブチルゴムを用いることが好ましい。

本実施形態では、太陽電池パネル１０は、受光面保護材１１上に正極または負極の出力配線６が接続された複数の端子ボックス５を有する。より具体的には、受光面保護材１１に設けた開口を介して発電した電力を取り出すための配線８を太陽電池１２の外部に引き出し、受光面保護材１１上に設けた端子ボックス５内で出力配線６に接続する。つまり、端子ボックス５を受光面保護材１１に設けられる開口上に設ける。このとき、端子ボックス５を太陽電池パネル１０の端部近傍に配置するとともに、複数の太陽電池パネル１０を並べて配置した際に、正極の出力配線６を引き出した端子ボックス５の近傍に負極の出力配線６を引き出した端子ボックス５を配置する。

次に、上記のようにして作成された太陽電池パネル１０を複数配置し、一体化して単一の基材とする。

図２のように複数の太陽電池パネル１０を、Ａ−Ａ断面と平行なＸ方向に隣接するように配置し、単一の基材とする場合にあっては、複数の太陽電池パネル１０の間に固定部材４を配置し、一体化して単一の基材とする。固定部材４は耐水性に加え、耐腐食性を有し、隣接する太陽電池パネル１０同士の隙間を埋めることができる部材を用い、本実施形態では弾力性を有し、変形して密閉性を高くすることのできるブチルゴムからなるものを用いる。また、後述のようにＸ方向のみならず、Ｙ方向に複数の太陽電池パネル１０を配置するため、本実施形態では、固定部材４の形状は格子状とし、各格子に太陽電池パネル１０を嵌めこむようにして配置する。

一方、図３のように複数の太陽電池パネル１０を、Ｂ−Ｂ断面と平行なＹ方向に隣接するように配置し、単一の基材とする場合にあっては、以下のように接続を行う。

まず初めに受光面保護材１１上の端子ボックス５から正極、負極の出力配線６を引き出した２枚の太陽電池パネル１０を、第１の太陽電池パネル１０Ａ、第２の太陽電池パネル１０Ｂとして用意する。次に、第１の太陽電池パネル１０Ａの正極となる出力配線６Ａが引き出される端子ボックス５Ａが隣接する辺と、第２の太陽電池パネル１０Ｂの負極となる出力配線６Ｂが引き出される端子ボックス５Ｂが隣接する辺と、が固定部材４を介して隣接するように配置する。そして、第１の太陽電池パネル１０Ａの正極となる出力配線６Ａと、第２の太陽電池パネル１０Ｂの負極となる出力配線６Ｂと、を接続する。この結果、第１の太陽電池パネル１０Ａと第２の太陽電池パネル１０Ｂは、電気的に直列に接続される。同様にして、複数の太陽電池パネル１０を電気的に接続するＹ方向に配置を行う。

出力配線６Ａ、６Ｂを接続した後、第１の太陽電池パネル１０Ａと第２の太陽電池パネル１０Ｂ、および接続部材４上に、端子ボックス５Ａと５Ｂに加え、耐候性・耐水性を向上させるために出力配線６Ａ、６Ｂを覆うカバー７を設ける。

このようにして、複数の太陽電池パネル１０を、Ｘ方向およびＹ方向に配置して単一の基材となった複数の太陽電池パネル１０が完成する。

基材２は、単一の基材となった複数の太陽電池パネル１０と離隔するようにして配置する。基材２は、耐水性に加え、耐腐食性を有するものが用い、好ましくは更に断熱性を有するものを用いるとよい。本実施形態では、基材２はＳＵＳを用いた。

フレーム３は、複数の太陽電池パネル１０と基材２とを取り囲むように設ける。このフレーム３により、複数の太陽電池パネル１０の裏面保護材１３と基材２の間に間隙を設けると共に、複数の太陽電池パネル１０と基材２の間隙の周囲を覆い、フレーム３、裏面保護材１３、および基材２の間を密閉する。フレーム３は、耐水性、耐候性を有するものを用い、本実施形態では、アルミからなるものが用いた。また、このフレーム３には給水口３１と配水口３２を設ける。本実施形態では、対向する辺にそれぞれ給水口３１と配水口３２を設ける。なお、本実施形態では、密閉性を高めるためにフレーム３と複数の太陽電池パネル１０の間に弾力性を有し、変形して密閉性を高くすることのできる固定部材４を用いる。

以上のようにして、太陽電池モジュール１が完成する。

以下に本発明の実施形態によって得られる効果について以下に説明する。

（１）裏面保護材１３をガラスで構成する。これによって、耐水性・耐湿性を高めることができ、一体化された前記複数の太陽電池パネル１０の裏面保護材１３と、前記基材２と、前記フレーム３と、により前記給水口３１から前記配水口３２へとつながる流路を形成することができる。この結果、光を吸収して発熱する太陽電池１２の全面から水へ熱を放出することができる。つまり、太陽電池１２と水が流れる流路との接触面積を大きくしたことにより、太陽電池１２から水へ放出される熱量が大きくすることができ、より多くの熱エネルギーを水に吸収させることができる。

（２）複数の太陽電池パネル１０の裏面保護材１３と基材２の間に間隙を設け、フレーム３に設けた給水口３１から供給された水はフレーム３、裏面保護材１３、および基材２の間を通り、配水口３２から排出される。これにより、太陽電池１２が太陽光を受けると発熱するが、裏面保護材１３の裏面側を流れる水に熱を放出し、太陽電池１２の温度を下げることができる。一般に、太陽電池は温度が上昇するとバンドギャップが減少し、出力電圧が低下して発電電力が減少することが知られている。裏面保護材１３の下部を流れる水に熱を吸収させ、太陽電池の温度を低下させることにより、発電電力の減少を防止することができる。

したがって、太陽電池１２の裏面側を水の流路とすることにより、太陽電池１２の発電量を低下させることを防止するとともに、多くの熱エネルギーを水に吸収させることができる。

（３）太陽電池パネル１０の端部近傍の領域において、受光面保護材１１と裏面保護材１３の間の充填材１４に代えて耐水性能の高いブチルゴムを用いる。これにより、受光面保護材１１と裏面保護材１３の間から露出する充填材１４を耐水性能の高いブチルゴムで覆うことにより、太陽光パネル１０の周囲近傍のからの水分の侵入を防止でき、耐湿性を高めることができる。

なお、上記の実施形態の他、下記の実施形態のようにしても上記の実施形態と同様の効果を得ることができ、本発明の範囲において様々な変更をしてもよい。

例えば、上記の実施形態では、図１に記載されたように水の流れる方向であるＸ方向に２列、太陽電池パネル１０の直列接続方向であるＹ方向に３列を配置して太陽電池モジュール１を形成したがこれに限られない。例えば、Ｘ方向に１列、Ｙ方向に２列とするなど複数の太陽電池パネル１０を任意の列だけ配置した太陽電池モジュール１としてもよい。

また、上記の実施形態では太陽電池１２として薄膜太陽電池を用いたが、単結晶・多結晶基板を用いた太陽電池や有機太陽電池など様々な太陽電池を用いてもよい。なお、太陽電池１２として単結晶・多結晶基板を用いた太陽電池を用いる場合にあっては、ガラス基板１１と太陽電池１２との間にさらに充填材を設ける。

また、上記の実施形態では、充填材１４としてＥＶＡを用いたが、ＥＥＡ等のエチレン系樹脂、ＰＶＢ、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂を用いてもよい。

また、フレーム３と基材２の間には、密閉性を高くするために、弾力性を有し、変形する部材を配置してもよい。

また、上記の実施形態の構成に加え、裏面保護材１３と基材２の間にスペーサを配置し、裏面保護材１３と基材２の距離を一定、または変化するように所望の距離となるように形成してもよい。さらには、このスペーサを用いて、水の流路を形成してもよい。

また、水が吸収した熱を放出しないように基材２の裏面側に、さらに断熱材を設けてもよい。

また、上記の実施形態では、受光面保護材１１上に端子ボックス５を配置したが、この構造に代えて、図４に示すようなＹ方向に裏面保護材１３に比べて受光面保護材１１の面積を小さくし、受光面保護材１１と裏面保護材１３の間から発電した電力を取り出すための配線８を引き出してもよい。この場合、端子ボックス５の一部または全部が裏面保護材１３上に形成される。

また、上記の実施形態では、受光面保護材１１上に端子ボックス５を配置したが、このときにシリコーン等からなる耐水性を有する接着剤を用いて、受光面保護材１１上に端子ボックス５を固定してもよい。

また、端子ボックス５内において、受光面保護材１１の開口を介して引き出された発電した電力を取り出すための配線８と出力配線６を接続した後、シリコーンを充填してもよい。

また、上記実施形態では、第１の太陽電池パネル１０Ａと第２の太陽電池パネル１０Ｂを直列に接続したが、並列接続としてもよい。

１、１００ 太陽電池モジュール
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１１０ 太陽電池パネル
１１、１１１ 受光面保護材
１２、１１２ 太陽電池
１３ 裏面保護材
１４、１１４ 充填材
２ 基材
３、１３０ フレーム
３１ 給水口
３２ 配水口
４ 固定部材
５、５Ａ、５Ｂ 端子ボックス
６、６Ａ、６Ｂ 出力配線
７ カバー
８ 配線

Claims (6)

1. 太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの受光面と反対側の面に配置された基材と、
   前記太陽電池パネルと前記基材を離間して配置するフレームと、
   を備えた太陽電池モジュールであって、
   前記フレームは、給水口と、配水口を有し、
   前記太陽電池パネルと、前記基材と、前記フレームと、により前記給水口から前記配水口へとつながる流路を形成した
   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は、受光面保護材と、太陽電池と、裏面保護材を積層し、一体化されたものであって、
   前記裏面保護材がガラスからなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記太陽電池パネルは、前記受光面保護材と前記裏面保護材の間に配置された前記充填材が露出しないようにブチルゴムを配置したことを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記太陽電池パネルは、前記受光面保護材に設けた開口から前記太陽電池パネルの出力を取り出すための配線が引き出し、前記受光面保護材上に設けた端子ボックス内において前記配線を外部へ出力するための出力配線に接続することを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池パネルは、前記裏面保護材に比べて面積が小さい前記受光面保護材を有し、
   前記裏面側保護材の前記受光面保護材から露出した受光面側の領域上に端子ボックスを設け、前記端子ボックス内において、前記太陽電池パネルの出力を取り出すための配線を外部へ出力する出力配線に接続することを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
6. 隣接する前記太陽電池パネル間に固定部材を配置し、複数の前記太陽電池パネルを一体化して用いた太陽電池モジュールであって、
   隣接する前記太陽電池パネルは、前記出力配線同士が接続され、
   接続された前記出力配線と、各々の前記出力配線が接続されている前記端子ボックスと、を覆うカバーを有することを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池モジュール。

Images