JP2015225987A - 太陽電池パネル - Google Patents

Abstract

【課題】容易に製造することができ、かつ、意匠性に優れた太陽電池パネルを提供すること。【解決手段】受光面１ａを構成する表面層２、受光面１ａと反対の裏面１ｂを構成する背面層４、表面層２と背面層４との間に配置される太陽電池セル６、および、太陽電池セル６を内部に封止する封止材７を備え、表面層２と封止材７とが熱により接着されている太陽電池パネル１において、封止材７および表面層２のそれぞれの周縁部もしくは端部で、側面部４ｂを覆うとともに、封止材７および表面層２のそれぞれの周縁部もしくは端部で覆われた背面層４の側面部４ｂを取り巻いて締め付けるように、側面部４ｂとの間で封止材７および表面層２のそれぞれの周縁部もしくは端部を挟み付けて固定するフレーム部材５を設けた。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば車両のルーフ部分に搭載される太陽電池パネルの構造に関するものである。

車両に搭載される太陽電池パネルに関する発明が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている太陽電池パネルは、車両の車体外板に取付けられる太陽電池パネルであって、バックシート、バックシート上に配置されかつ電気的に接続された複数の太陽電池セル、それら複数の太陽電池セル全体を覆うようにバックシート上に設けられた封止フィルム、および、封止フィルムを覆うトップフィルムを備えている。トップフィルムは、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂によって形成されている。そして、この特許文献１には、上記のトップフィルムを熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂のシートで構成し、真空ラミネート加工を施すことによってトップフィルムを封止フィルムに対して熱溶着させることが記載されている。

なお、特許文献２には、ウインドガラスとルーフサイドパネルとの間の接合溝、および、ルーフトップパネルとルーフサイドパネルとの間の接合溝に装着される車両用モールに関する発明が記載されている。この特許文献２に記載されている車両用モールは、ウインドガラスとルーフサイドパネルとの間の接合溝に装着される車両用モールの長さ方向に直角に切断した断面、および、ルーフトップパネルとルーフサイドパネルとの間の接合溝に装着される車両用モールの長さ方向に直角に切断した断面が、両者連続して同一断面形状に形成されている。また、連続するウインドガラスとルーフサイドパネルとの接合部が軟質樹脂で成形されている。そして、この特許文献２には、車両用モールが装着される接合溝のルーフサイドパネル側およびルーフトップパネル側に、それぞれ、階段状の部分が形成されていることが記載されている。

特開２０１２−３３５７３号公報 特開２００４−５８９３４号公報

上記の特許文献１に記載された構成のように、太陽電池パネルの表面層（トップフィルム）は、樹脂フィルムを使用し、例えば真空ラミネート加工によって封止材（封止フィルム）に熱により接着させることにより、容易に形成することができる。しかしながら、上記のように表面層の樹脂フィルムと封止材とを熱により接着させる場合には、封止材のフィルムが熱の影響を受けて収縮変形してしまう可能性がある。封止材のフィルムは、加圧によりある程度は伸ばされるものの、端部で封止材が不足する引けが発生してしまう可能性がある。その結果、表面層にしわやずれあるいは段差などが発生してしまい、太陽電池パネルの意匠性が低下してしまう場合がある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、容易に製造することができ、かつ、意匠性に優れた太陽電池パネルを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、少なくとも、受光面を構成する表面層、前記受光面と反対の裏面を構成する背面層、前記表面層と前記背面層との間に配置される太陽電池セル、および、前記太陽電池セルを内部に封止するもしくは覆う封止材を備え、前記表面層と前記封止材とが熱により接着されている太陽電池パネルにおいて、前記背面層は、前記裏面と反対の面であって前記太陽電池セルを載置する載置部、および、前記載置部の周縁部もしくは端部から前記裏面側に延びる側面部を有していて、前記封止材および前記表面層は、それぞれ、前記載置部上に積層されるとともに、前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部が、互いに積層しつつ前記側面部を覆っていて、前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部で覆われた前記側面部を取り巻いて締め付けるように設置され、前記側面部との間で前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部を挟み付けて固定するフレーム部材を備えていることを特徴とするものである。

この発明で対象とする太陽電池パネルは、表面層、太陽電池セル、封止材、および、背面層から構成されていて、太陽電池セルは封止材に包み込まれてもしくは覆われて封止されている。表面層と封止材とは熱溶着されている。そして、表面層および封止材は、それらの周縁部もしくは端部が背面層の側面部側へ折り曲げられ、フレーム部材により、そのフレーム部材と側面部との間に挟み付けられて固定されている。すなわち、表面層および封止材はそれぞれの周縁部もしくは端部が、桶や樽に用いられる箍のように機能するフレーム部材によって、背面層に固定されている。したがって、この発明で対象とする太陽電池パネルは、表面層と封止材とを熱溶着させる際に、それらの周縁部もしくは端部をフレーム部材によって背面層の側面部に容易に固定しておくことができる。そのため、封止材が熱溶着の際の熱の影響によって変形したとしても、背面層の載置部上に位置する表面層に、しわやずれあるいは段差などが発生してしまうことを抑制することができる。

この発明における太陽電池パネルの構成の一例を説明するための断面図である。 図１に示す構成の太陽電池パネルの製造方法の一例を説明するための図である。 図１に示す構成の太陽電池パネルを製造する際の状況を説明するための図である。 この発明における太陽電池パネルの構成の他の例を説明するための図である。 この発明における太陽電池パネルの構成の他の例を説明するための断面図である。 この発明における太陽電池パネルの構成の更に他の例を説明するための図である。 従来の太陽電池パネルの構成を説明するための断面図である。

つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明は、主に車両の屋根の部分に取り付けられる太陽電池パネルの構造に関するものである。ただし、この発明の太陽電池パネルは、例えば住宅の屋根や簡易太陽光発電装置など、車両の屋根以外にも取り付けて使用することができる。

図１に示すように、この発明における太陽電池パネル１は、表面層２、太陽電池層３、背面層４、および、フレーム部材５から構成されている。

表面層２は、この太陽電池パネル１の受光面１ａを構成していて、例えば、太陽光が透過可能な透明の樹脂フィルムを材料にして形成されている。例えば、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などが用いられる。なお、受光面１ａは、この太陽電池パネル１が設置されて使用される状態で、鉛直方向の上方を向く面、もしくは太陽光が直接照射される面であって、太陽電池パネル１の意匠面となる面である。

太陽電池層３は、複数の太陽電池セル６と、それら太陽電池セル６を内部に封止した封止材７とから形成されている。太陽電池セル６は、太陽電池素子そのもの、あるいは複数の太陽電池素子をユニットにした太陽電池の基本単位となるものである。この太陽電池セル６としては、例えば、シリコン系のものや化合物半導体系のものなど、既存の各種の太陽電池素子を用いることができる。なお、各太陽電池セル６同士は、リード線（図示せず）によって接続されている。封止材７としては、例えば太陽光が透過可能なフィルム状の透明の樹脂が用いられる。具体的には、ポリオレフィン等の樹脂が用いられる。

背面層４は、この太陽電池パネル１の基体となる部分である。背面層４は、この太陽電池パネル１の裏面１ｂを構成していて、例えば、鋼板、アルミニウム合金板、合成樹脂、あるいは繊維強化プラスチックなどを材料にして形成されている。なお、裏面１ｂは、上記の受光面１ａと反対側の面である。そして、この背面層４は、裏面１ｂと反対側の面であって太陽電池セル６および封止材７が載置される載置部４ａ、および、載置部４ａの周縁部もしくは端部から裏面１ｂ側に延びる側面部４ｂを有している。

背面層４の上面に、太陽電池層３および表面層２が積層されている。図１に示す例では、太陽電池セル６は封止材７に包まれて、封止材７内に封止されている。したがって、背面層４の上面に、太陽電池セル６を包み込んで封止した封止材７が積層され、その封止材７の上面に表面層２が積層されている。なお、太陽電池セル６は、上記のように封止材７の内部に包まれて封止される構成の他に、背面層４の載置部４ａ上に載置された状態で封止材７に覆われることにより、背面層４と封止材７との間に封止されてもよい。

背面層４の上面に積層された封止材７および表面層２の周縁部もしくは端部が、それぞれ、背面層４の側面部４ｂ側へ折り曲げられている。したがって、側面部４ｂの表面においても、封止材７および表面層２が積層されている。すなわち、側面部４ｂは、封止材７および表面層２のそれぞれの周縁部もしくは端部で覆われている。そして、それら封止材７および表面層２の周縁部もしくは端部で覆われた側面部４ｂの周囲を取り巻いて締め付けるように、フレーム部材５が取り付けられている。したがって、側面部４ｂを覆った封止材７および表面層２のそれぞれの周縁部もしくは端部は、側面部４ｂとフレーム部材５とによって挟み付けられて、側面部４ｂに固定されている。

上記のように構成された太陽電池パネル１が、例えば車両のルーフレール８に取り付けられている。そして、太陽電池パネル１とルーフレール８との間の隙間に、モール９が取り付けられている。図１に示す例では、太陽電池パネル１のフレーム部材５の外周部分に、モール９を取り付ける際にモール９を載置させる載置面５ａが形成されている。

上記のように構成される太陽電池パネル１の製造方法について説明する。先ず、図２の（ａ）に示すように、背面層４の上に、太陽電池層３および表面層２が重ねられて載せられる。すなわち、背面層４の上に、太陽電池セル６を封止した封止材７および表面層２が積層させられる。この場合、
背面層４の載置部４ａの面積＜表面層４の面積＜封止材の面積
となるように各層の部材が用意される。

次いで、図２の（ｂ）に示すように、上記のように積層された表面層２の上からフレーム部材５が設置される。これにより、図３に示すように、表面層２および封止材７のそれぞれの周縁部もしくは端部が、背面層４とフレーム部材５とによって挟み付けられる。したがって、背面層４上に積層された表面層２および封止材７のそれぞれの周縁部もしくは端部が、背面層４に固定される。なお、背面層４の剛性が不足する場合には、サポート部材１０のような治具を使用することもできる。

フレーム部材５によって表面層２および封止材７のそれぞれの周縁部もしくは端部が背面層４に固定されると、図２の（ｃ）に示すように、それら背面層４、封止材７（太陽電池セル６を含む）、表面層２、およびフレーム部材５が反転させられて、表面転写型１１の上に載置される。表面転写型１１は、ラミネート加工用治具１２および加熱板１３の上に設置されている。なお、図では、表面転写型１１および表面層２の表面部が平面になっている状態を示しているが、この太陽電池パネル１の表面は、平面に限定されるものではない。例えば、車両の外観形状に合わせた曲面や起伏がある面であってもよい。

そして、図２の（ｄ）に示すように、背面層４の裏面１ｂ側からシート１４が被せられて真空ラミネート加工が施される。すなわち、上記のように積層された背面層４、封止材７、および表面層２が、真空ラミネートプレスによって接合される。具体的には、表面層２と封止材７との間が熱溶着させられる。

上記のように表面層２と封止材７とが熱溶着させられる際に、封止材７が熱可塑性樹脂で形成されている場合には、加熱により封止材７が変形したり、加熱後に封止材７が収縮したりする。図７に示すように、従来の構成では、表面層と封止材とを熱溶着させる際に封止材が収縮変形し、表面層に段差やしわなどが発生してしまう場合があった。それに対して、この太陽電池パネル１では、上記のように、表面層２と封止材７とを熱溶着させる前に、表面層２および封止材７の周縁部もしくは端部が背面層４の側面部４ｂ側に、フレーム部材５によって背面層４に固定されている。そのため、表面層２と封止材７と熱溶着させる際に封止材７が収縮した場合であっても、載置部４ａ上の表面層２すなわち太陽電池パネル１の意匠面に段差やしわなどが生じてしまうことを防止できる。

図４，図５は、この発明における太陽電池パネル１の他の構成を示している。図４，図５に示す例では、表面層２および封止材７の周縁部もしくは端部を固定するフレーム部材５の外周部分に結束部材１４が取り付けられている。この結束部材１４は、例えば、金属製の線材や帯材、あるいは熱収縮性のある樹脂などによって形成されている。このような結束部材１４をフレーム部材５の外周部分に取り付けることにより、フレーム部材５を背面層２に対してより安定して固定することができる。例えば、フレーム部材５を取り付ける際の作業性を向上させるためにフレーム部材５を分割構造にした場合であっても、上記のような結束部材１４を取り付けることにより、フレーム部材５を安定して固定することができる。

なお、上記の図１，図４では、太陽電池パネル１の全周に亘って、すなわち、４面の側面部４ｂの全てに、フレーム部材５が取り付けられている例を示しているが、図６に示すように、一部の側面部４ｂのみにフレーム部材５を取り付けるように構成することもできる。この図６に示す例では、太陽電池パネル１のルーフレール８との取り付け部側の側面部４ｂのみに、フレーム部材５が取り付けらている。

１…太陽電池パネル、 １ａ…受光面、 １ｂ…裏面、 ２…表面層、 ３…太陽電池層、 ４…背面層、 ４ａ…載置部、 ４ｂ…側面部、 ５…フレーム部材、 ６…太陽電池セル、 ７…封止材、 １４…結束部材。

Claims (1)

1. 少なくとも、受光面を構成する表面層、前記受光面と反対の裏面を構成する背面層、前記表面層と前記背面層との間に配置される太陽電池セル、および、前記太陽電池セルを内部に封止するもしくは覆う封止材を備え、前記表面層と前記封止材とが熱により接着されている太陽電池パネルにおいて、
   前記背面層は、前記裏面と反対の面であって前記太陽電池セルを載置する載置部、および、前記載置部の周縁部もしくは端部から前記裏面側に延びる側面部を有していて、
   前記封止材および前記表面層は、それぞれ、前記載置部上に積層されるとともに、前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部が、互いに積層しつつ前記側面部を覆っていて、
   前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部で覆われた前記側面部を取り巻いて締め付けるように設置され、前記側面部との間で前記封止材および前記表面層のそれぞれの周縁部もしくは端部を挟み付けて固定するフレーム部材を備えている
   ことを特徴とする太陽電池パネル。

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