JP2014207277A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】倉庫保管や輸送時に余分な緩衝材や補強材等の梱包材を必要とせず、容易に太陽電池モジュールをスタックすることができ、スタックした際に太陽電池モジュールが横方向にずれて荷崩れが生じることを防止することが可能となり、かつ製造部材コスト及び太陽電池モジュール設置場所での作業性を改善した太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】金属製枠体６は、上部材１２の上面１２ａに、先端１２ｄ側に向かって中間部材１５に近づくように傾斜した傾斜面１２ｆによって形成された雌型位置合わせ構造１２ｂを備え、下部材１３の下面１３ａに、先端１３ｄ側に向かって中間部材１５から遠ざかるように傾斜した傾斜面１３ｆによって形成された雄型位置合わせ構造１３ｂを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、例えば、上下方向に複数個を積層して倉庫内に保管したり輸送したりする際に、ずれたり荷崩れを起こさないようにした太陽電池モジュールに関する。

太陽電池セルは、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作成することが多く、物理的な衝撃に弱い。このため、太陽電池セルは、透光性基板と裏面シートとで挟み、その間に充填材を封入して太陽電池パネルを作成し、太陽電池パネルをアルミニウム製枠のような金属製の枠体を組み付けてモジュール化される。

通常、太陽電池モジュールは、家屋の屋根の上やビルの屋上などの屋外に設置されるため、風雨などから太陽電池パネルを保護する必要があり、金属製の枠体には高い機械的強度と耐候性能とが要求される。

また、この金属製の枠体は、屋外に設置するための架台と太陽電池モジュールとを接続し固定するためにも使用される。

太陽電池モジュールを梱包する場合、上下方向に複数個の太陽電池モジュールを積層する際に、太陽電池モジュールの金属製の枠体に傷が入らないように、発泡スチロール、ゴム、ダンボールなどからなる緩衝材を太陽電池モジュール間に介在させ、さらに、上下方向に設けた補強材にて緩衝材を連結して物品のずれや荷崩れを防止していた（特許文献１、２参照）。

太陽電池モジュールの梱包には、多くの場合、ダンボール製の梱包材（太陽電池モジュール梱包箱）が使用されている。一般には、木製パレットの上に複数の太陽電池モジュール梱包箱を積み重ねて、木製パレットと複数の太陽電池モジュール梱包箱とをポリプロピレンバンドなどで固定してスタックした状態を１単位として出荷される。

ダンボール材を使用せずに太陽電池モジュールを梱包する場合は、木製パレットの上に太陽電池モジュールの四隅に一致するように専用の支持部材を取り付け、支持部材の上に太陽電池モジュールを積み重ね、支持部材を使用して積み重ねられた複数の太陽電池モジュールを、ポリプロピレンバンドなどで木製パレットに固定してスタックした状態を１単位として出荷される。

特開２０１２−２２９０４０号公報 特開２０１２−２２９０４１号公報

上記のような従来の太陽電池モジュールの梱包方法には、下記の問題が生じている。

ダンボール製の梱包材を使用して太陽電池モジュールを梱包する方法では、梱包材のコストがかかるとともに、梱包作業には、ダンボール折り作業及びダンボール開き防止作業（テープ貼り作業）が必要となり、梱包作業に時間を要する。また、緩衝材や梱包材は、形状が複雑であることに加え、強度を確保するために厚さが要求され、コストが高いものになる。

さらに、太陽電池モジュールの設置場所において梱包をほどき、太陽電池モジュールを設置した後は、緩衝材や梱包材などが全てゴミとなってしまうし、緩衝材や梱包材がゴミとならないようにリサイクルするには労力が必要となる。例えば、メガソーラのように大規模に太陽電池モジュールを設置する場合、開梱してリサイクルする作業専用に人員を配置しなければならない。

さらに、ダンボール製の梱包材は厚さがあって場所をとるため、太陽電池モジュールのスタックが占める空間が大きくなり、輸送時には輸送密度が低下する。輸送密度の低下は、総容量で制約される輸送コンテナでは、搭載可能な太陽電池モジュール数が少なくなることを意味する。すなわち、梱包した太陽電池モジュールを積み重ねた際に、緩衝材や梱包材の厚さによりデッドスペースが生じ、保管費用や輸送コストが高くなる。

支持部材を使用して梱包する場合、太陽電池モジュールの横方向及び垂直方向の両方向には、梱包材を用いる場合よりもさらに大きな空間が下記の理由により発生し、輸送密度が低下する。

支持部材は、上下方向に積み重ねられた太陽電池モジュールの重量を四隅で受けるため、支持部材自体の強度を確保する必要がある。そのため、支持部材の肉厚はダンボール製の梱包材よりも更に厚くなる。また、支持部材で横方向の位置ずれも防止する必要があり、支持部材の横方向にも厚さが必要となる。

支持部材は強度を確保するために形状が複雑になるため、ダンボール製の梱包材と比較して製作コストはさらに高くなる。また、太陽電池モジュールの四隅に支持部材を取り付ける場合、正確に位置あわせする必要がある。

加えて、太陽電池モジュールの設置場所において、支持部材をリサイクルする目的で製造業者側へ返却する場合もあり、その場合には返却輸送費用と作業工数が追加で必要となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、倉庫保管や輸送時に余分な緩衝材や補強材等の梱包材を必要とせず、容易に太陽電池モジュールをスタックすることができ、スタックした際に太陽電池モジュールが横方向にずれて荷崩れが生じることを防止することが可能となり、かつ製造部材コスト及び太陽電池モジュール設置場所での作業性を改善した太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池パネルと、上部材、中間部材及び下部材が縦部材の同側に突出した断面視概略Ｅ字形状の棒状であり、上部材と中間部材との間に形成される溝部に太陽電池パネルを挟持するように太陽電池パネルの周縁に装着される金属製枠体と、を有する太陽電池モジュールであって、金属製枠体は、上部材の上面及び下部材の下面の一方に、先端側に向かって中間部材に近づくように傾斜した傾斜面によって形成された雌型位置合わせ構造を備え、上部材の上面及び下部材の下面の他方に、先端側に向かって中間部材から遠ざかるように傾斜した傾斜面によって形成された雄型位置合わせ構造を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ずれや荷崩れの発生を防止しつつ、複数枚の太陽電池モジュールを上下方向に積層できるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 図３は、金属製枠体の断面図である。 図４は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを積み重ねてスタックした状態を示す図である。 図５は、太陽電池モジュールの梱包にダンボール製の梱包箱を使用した梱包方法を模式的に示す斜視図である。 図６は、太陽電池モジュールを梱包箱内に収納するために使用するダンボール製の梱包材の一般的な形状を示す図である。 図７は、太陽電池モジュールの梱包に支持部材を使用した梱包方法を模式的に示す斜視図である。 図８は、支持部材の斜視図である。 図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２に適用される金属製枠体の構成を示す図である。 図１０は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３に適用される金属製枠体の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面は、理解を容易にするために、各部材の縮尺は実際と異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。太陽電池モジュール５は、太陽電池セル７、透光性基板８、表面充填材９、裏面充填材１０及び裏面シート１１を積層した太陽電池パネル４と、太陽電池パネル４を支持する金属製枠体６とを有する。

図３は、金属製枠体の断面図である。金属製枠体６は、上部材１２、下部材１３、中間部材１５及び縦部材１４で構成された棒状である。縦部材１４は、上部材１２と中間部材１５と下部材１３とを接合している。上部材１２、中間部材１５及び下部材１３は、縦部材１４の同じ側に突出しているため、金属製枠体６の断面は概略Ｅ字状となっている。上部材１２と中間部材１５と縦部材１４とで囲まれる溝部１６は、太陽電池パネル４を金属製枠体６内に保持及び支持するためのものである。なお、太陽電池モジュール５は、上部材１２の上面１２ａが太陽側となる向きで屋上等の設置箇所に設置される。金属製枠体６は、風雨などで太陽電池パネル４が破損するのを防ぐために高い機械的強度を備えている。

上部材１２の上面１２ａは、平坦部１２ｅと、中間部材１５側にテーパ状に傾斜した（上部材１２の先端１２ｄ側に向かって中間部材１５に近づくように傾斜した）傾斜部１２ｆとを備えており、平坦部１２ｅと傾斜部１２ｆとが雌型位置合わせ構造１２ｂを形成している。一方、下部材１３の下面１３ａは、平坦部１３ｅと、下部材１３の先端１３ｄ側に向かって中間部材１５から遠ざかるように傾斜した傾斜部１３ｆと、平坦部１３ｇとを備えており、平坦部１３ｅと傾斜部１３ｆとが雄型位置合わせ構造１３ｂを形成している。雌型位置合わせ構造１２ｂと雄型位置合わせ構造１３ｂとは、対応する位置に形成されており、それぞれの嵌合部長さは等しくなっている。すなわち、平坦部１２ｅの長さと平坦部１３ｅの長さとが等しく、傾斜部１２ｆの長さと傾斜部１３ｆの長さとが等しくなっている。また、傾斜部１２ｆの傾きと傾斜部１３ｆの傾きとが等しくなっている。

図４は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを積み重ねてスタックした状態を示す図である。太陽電池モジュール５を複数積み重ねた際、下側の太陽電池モジュール５の雌型位置合わせ構造１２ｂの上に上側の太陽電池モジュール５の雄側位置合わせ構造１３ｂが重なることにより、上下に太陽電池モジュール５は、横方向の位置ずれが防止される。すなわち、上下に隣接する太陽電池モジュール５は、下側に位置する太陽電池モジュール５の金属製枠体６の上部材１２に形成された雌型位置合わせ構造１２ｂと、上側に位置する太陽電池モジュール５の金属製枠体６の下部材１３に形成された雄型位置合わせ構造１３ｂとによって、横方向にずれないように連結される。

また、平坦部１２ｅと平坦部１３ｅとは長さが等しく、かつ、傾斜部１２ｆと傾斜部１３ｆとは長さが等しく、かつ、傾斜部１２ｆの傾きと傾斜部１３ｆの傾きとが等しくなっているため、複数の太陽電池モジュール５を上下に隙間無く積み重ねることが可能である。

複数の太陽電池モジュール５は、直接積み重ねてもよいが、金属製枠体６の上部材１２と下部材１３とが直に接することによって接触面に傷が発生する場合は、隣接する太陽電池モジュール５間に薄いシート１７を挟み込んでも良い。

太陽電池モジュール５間に挟み込むシート１７は、上部材１２と下部材１３との位置合わせの妨げとならないように、容易になじむ（雌型位置合わせ構造１２ｂ及び雄型位置合わせ構造１３ｂに合わせて変形する）ものを選定する。また、シート１７は、摩擦係数の高いものであるほど、太陽電池モジュール５の横方向の位置ずれを防止する効果が高くなる。シート１７としては、例えば合紙を適用できる。

例えば、金属製枠体６が着色されていて、上部材１２の上面１２ａや下部材１３の下面１３ａに傷が生じると美観を損ねるような場合は、隣接する太陽電池モジュール５同士の間に太陽電池モジュール５の重量によって容易になじむシート１７を挟み込むことにより、金属製枠体６に生じた傷で太陽電池モジュール５の美観を損ねることを防止できる。

比較のために、一般的な太陽電池モジュールの梱包方法を図５〜図８を用いて説明する。図５は、太陽電池モジュールの梱包にダンボール製の梱包箱を使用した梱包方法を模式的に示す斜視図であり、木製パレット１０１の上に複数の太陽電池モジュール梱包箱１０２を積み重ねた状態を示している。一般的に、太陽電池モジュールを収納した複数の太陽電池モジュール梱包箱１０２と木製パレット１０１とは、ポリプロピレンバンドなどで固定してスタックした状態を１単位として出荷される。

図６は、太陽電池モジュールを梱包箱内に収納するために使用するダンボール製の梱包材の一般的な形状を示す図である。梱包材１０３は、太陽電池モジュールの側面、底面及び上面を覆うために複雑な形状をしている。このため、梱包材１０３は、作成するのにコストがかかるとともに、梱包作業時には、ダンボール折り作業及びダンボール開き防止作業（テープ貼り作業）が必要であり、作業に時間を要する。また、ダンボール製の梱包材１０３は厚さがあって場所をとるため、太陽電池モジュールのスタックが占める空間が大きくなり、輸送時には輸送密度が低下する。

図７は、太陽電池モジュールの梱包に支持部材を使用した梱包方法を模式的に示す斜視図であり、木製パレット１０１上に太陽電池モジュール１０５の四隅に一致するように専用の支持部材１０４を取り付け、支持部材１０４の上に太陽電池モジュール１０５を積み重ねた状態を示している。一般的に、支持部材１０４を使用して積み重ねられた複数の太陽電池モジュール１０５は、木製パレット１０１にポリプロピレンバンドなどで固定してスタックした状態を１単位として出荷される。

図８は、支持部材の斜視図である。支持部材１０４は、上下方向に積み重ねられた太陽電池モジュール１０５の重量を板部１０４ａで受けるため、板部１０４ａは、太陽電池モジュール１０５を支持できるだけの強度を備えている必要がある。このため、支持部材１０４は、板部１０４ａの肉厚を厚くする必要がある。また、積み重ねた太陽電池モジュール１０５の横方向の位置ずれを壁部１０４ｂで防止するため、支持部材１０４は壁部１０４ｂの肉厚を厚くする必要がある。

このように、一般的な太陽電池モジュールは、ダンボール製の梱包材を使用する場合には、梱包作業の作業性及び輸送密度の低下、支持部材を使用する場合には、輸送密度の低下という問題が発生する。また、いずれの場合も、梱包材や支持部材のコストによって太陽電池モジュールの製造コストが高騰するという問題が発生する。

一方、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールは、ダンボール製の梱包材や複雑な形状の支持部材が不要であり、合紙のような薄いシートのみで太陽電池モジュールの梱包が可能となるため、梱包材コストが低くなり、製造コストを抑えることができる。

また、梱包時には、ダンボール折り作業や、開き防止作業（テープ貼り付け）、支持部材の取り付け及び位置合わせ作業が不要となり、太陽電池モジュール外形と太陽電池モジュール間に挟むシートの位置合わせのみで梱包が可能となるため、作業時間を短縮でき、製造コストを抑えられる。

また、ダンボール製の梱包材や支持部材が不要となるため、複数の太陽電池モジュールを上下に隙間無く積み重ねてストックすることが可能となり、輸送密度が高くなり輸送効率が向上する。また、同じ枚数の太陽電池モジュールを梱包する場合には、ダンボール製の梱包材や支持部材を用いる場合と比較して包装容積を縮減できる。その結果、総容量で制約される輸送コンテナでは、搭載可能な太陽電池モジュール数が多くなり、輸送コストを抑えられる。

また、太陽電池モジュールの梱包に必要な資材は、太陽電池モジュール間のシートのみであり、ダンボール製の梱包材や支持部材は不要となるため、太陽電池モジュールの設置場所での開梱作業やリサイクル作業などの労働力を削減でき、設置コストを抑えることができる。

実施の形態２．
図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２に適用される金属製枠体の構成を示す図である。実施の形態２にかかる太陽電池モジュールに適用される金属製枠体６は、下部材１３の下面１３ａに、雄型位置合わせ構造１３ｂが断続的に形成されている。すなわち、金属製枠体６の下面１３ａは、雄型位置合わせ構造１３ｂが形成された部分と形成されていない部分とが交互に存在している。

金属製枠体６に雄型位置合わせ構造１３ｂを断続的に形成することにより、実施の形態１のように雄型位置合わせ構造１３ｂが連続している場合と比較して、金属製枠体６の軽量化を図ることができる。また、シートを介してモジュールを積み重ねた場合、雄型位置合わせ構造１３ｂが形成された部分とされていない部分との境目に形成されるエッジ１８がシートを噛みこむことによって、太陽電池モジュールとシートとの間に滑りが生じて横方向にずれることを防止する効果が高まる。

金属製枠体６に雄型位置合わせ構造１３ｂを断続的に形成した場合でも、太陽電池モジュール５の横方向の位置ずれを防止する効果は、実施の形態１と同様に得られる。

実施の形態３．
図１０は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３に適用される金属製枠体の構成を示す図である。実施の形態３にかかる太陽電池モジュールに適用される金属製枠体６では、上部材１２の上面１２ａは、平坦部１２ｅと、中間部材１５と反対側に逆テーパ状に傾斜した（上部材１２の先端１２ｄ側に向かって中間部材１５から遠ざかるように傾斜した）傾斜部１２ｇとを備えており、平坦部１２ｅと傾斜部１２ｇとが雄型位置合わせ構造１２ｃを形成している。一方、下部材１３の下面１３ａは、平坦部１３ｅと、下部材１３の先端１３ｄ側に向かって中間部材１５に近づくように傾斜した傾斜部１３ｈと、平坦部１３ｇとを備えており、平坦部１３ｅと傾斜部１３ｈとが雌型位置合わせ構造１３ｃを形成している。雄型位置合わせ構造１２ｃと雌型位置合わせ構造１３ｃとは、対応する位置に形成されており、それぞれの嵌合部長さは等しくなっている。すなわち、平坦部１２ｅの長さと平坦部１３ｅの長さとが等しく、傾斜部１２ｇの長さと傾斜部１３ｈの長さとが等しくなっている。また、傾斜部１２ｇの傾きと傾斜部１３ｈの傾きとが等しくなっている。

上部材１２の上面１２ａに雄型位置合わせ構造１２ｃを設け、下部材１３の下面１３ａに雌型位置合わせ構造１３ｃを設けた場合も、太陽電池モジュール５の横方向の位置ずれを防止する効果は、実施の形態１と同様に得られる。

上記の各実施の形態において、太陽電池モジュールは互いに連結され、横方向の位置ずれが発生することなく、かつ余分な梱包材を使用することが無くなり、高密度で梱包可能となるため、太陽電池モジュールの梱包材コスト、梱包作業性、輸送密度及び梱包材リサイクルコストを改善できる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、ずれや荷崩れの発生を防止しつつ、上下方向に複数を積層できる点で有用であり、特に、パレット上に複数枚積み重ねてポリプロピレンバンドで固定してスタックするのに適している。

４ 太陽電池パネル、５，１０５ 太陽電池モジュール、６ 金属製枠体、７ 太陽電池セル、８ 透光性基板、９ 表面充填材、１０ 裏面充填材、１１ 裏面シート、１２ 上部材、１２ａ 上面、１２ｂ，１３ｃ 雌型位置合わせ構造、１２ｃ，１３ｂ 雄型位置合わせ構造、１２ｄ 上部材の先端、１２ｅ，１３ｅ，１３ｇ 平坦部、１２ｆ，１２ｇ，１３ｆ，１３ｈ 傾斜部、１３ 下部材、１３ａ 下面、１４ 縦部材、１５ 中間部材、１６ 溝部、１７ シート、１８ エッジ。

Claims (2)

1. 太陽電池パネルと、
   上部材、中間部材及び下部材が縦部材の同側に突出した断面視概略Ｅ字形状の棒状であり、前記上部材と前記中間部材との間に形成される溝部に前記太陽電池パネルを挟持するように前記太陽電池パネルの周縁に装着される金属製枠体と、
   を有する太陽電池モジュールであって、
   前記金属製枠体は、
   前記上部材の上面及び前記下部材の下面の一方に、先端側に向かって前記中間部材に近づくように傾斜した傾斜面によって形成された雌型位置合わせ構造を備え、
   前記上部材の上面及び前記下部材の下面の他方に、先端側に向かって前記中間部材から遠ざかるように傾斜した傾斜面によって形成された雄型位置合わせ構造を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記雄型位置合わせ構造を前記金属製枠体の長手方向に沿って断続的に形成し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。

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