JP2016111192A - Solar cell module - Google Patents

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Motochika Sakabe
元哉 坂部
靖泰 白井
Yasuhiro Shirai
靖泰 白井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress breakdown of a power generation element when receiving a shock from the outside.SOLUTION: In a solar cell module 1 including a lamination structure where a sealing layer L2, sealing a plurality of power generation elements 2, is laminated between a surface layer L1 and a back layer L3, and the power generation elements 2 are arranged in the sealing layer L2, the lamination structure consists of a first lamination 11 consisting of a part laminating the power generation elements 2, and a second lamination 12 consisting of a part not laminating the power generation elements 2, and a hollow part 50 is provided in the back layer L3 of the second lamination 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、太陽電池モジュールの構造に関するものである。   The present invention relates to the structure of a solar cell module.

従来、太陽電池モジュールの構造として、表面層と封止層と背面層とが積層している多層構造のものが周知である。この構造では、発電素子は表面層と背面層との間に積層しており、封止層によって発電素子が封止されている。   Conventionally, a solar cell module having a multilayer structure in which a surface layer, a sealing layer, and a back layer are laminated is well known. In this structure, the power generation element is laminated between the surface layer and the back layer, and the power generation element is sealed by the sealing layer.

一般的に、太陽電池モジュールは太陽光を直接受けられる環境下に設置されるので、雹が降ってきて表面層に直撃する場合がある。そのため、太陽電池モジュールの耐久性を向上させるためには、耐候性に優れていることに加え、落下物による衝撃で破損し難いことが望まれる。そこで、外部から受ける衝撃を緩和させるように構成された太陽電池モジュールが下記の特許文献に開示されている。   In general, since the solar cell module is installed in an environment where sunlight can be directly received, there is a case where a hail falls and hits the surface layer directly. Therefore, in order to improve the durability of the solar cell module, in addition to being excellent in weather resistance, it is desired that the solar cell module is not easily damaged by an impact caused by falling objects. Therefore, a solar cell module configured to mitigate an impact received from the outside is disclosed in the following patent document.

特許文献1には、封止層を構成する封止材が、柔軟性を持つことにより発電素子に作用する衝撃を緩和させることが記載されている。特許文献2には、封止層を構成する接着層および絶縁層が、弾性があり衝撃吸収性を有することが記載されている。   Patent Document 1 describes that the sealing material constituting the sealing layer reduces the impact acting on the power generation element by having flexibility. Patent Document 2 describes that an adhesive layer and an insulating layer constituting a sealing layer are elastic and have shock absorption.

また、特許文献3には、太陽電池パネルとルーフレールとの接着剤が、太陽電池パネルに加わる外部衝撃を吸収する緩衝材となることが記載されている。特許文献4には、太陽電池パネルを回転自在に支持する部材が、太陽電池パネルの裏面と接触する部分に弾性体を備えていることが記載されている。特許文献5には、樹脂体からなるスペーサーが、太陽電池本体の下面で外部からの衝撃を吸収することが記載されている。   Patent Document 3 describes that the adhesive between the solar cell panel and the roof rail serves as a buffer material that absorbs external impact applied to the solar cell panel. Patent Document 4 describes that a member that rotatably supports a solar cell panel includes an elastic body in a portion that contacts the back surface of the solar cell panel. Patent Document 5 describes that a spacer made of a resin body absorbs an external impact on the lower surface of the solar cell main body.

特開2004−79823号公報JP 2004-79823 A 特開2014−011270号公報JP 2014-011270 A 特開2012−033573号公報JP 2012-033573 A 特開2004−165556号公報JP 2004-165556 A 実開平04−63655号公報Japanese Utility Model Publication No. 04-63655

しかしながら、各特許文献の構成では、雹などが表面層に直撃した場合に、太陽電池モジュールのうち発電素子の積層している部分が、大きく撓み、あるいは大きく変形する可能性がある。そのため、発電素子に過大な曲げ応力が作用する可能性がある。   However, in the configuration of each patent document, when a bag or the like hits the surface layer directly, a portion of the solar cell module where the power generating elements are stacked may be greatly bent or greatly deformed. Therefore, an excessive bending stress may act on the power generation element.

また、特許文献3のように車両に搭載する場合、耐久性に加えて、燃費を向上させるために太陽電池モジュールが軽量であることも望まれる。特許文献4,5のように太陽電池モジュールとは別に専用の衝撃吸収部材を設けると、部品点数が増えるうえに重量化してしまう。   Moreover, when mounting in a vehicle like patent document 3, in order to improve a fuel consumption in addition to durability, it is also desired that a solar cell module is lightweight. If a dedicated impact absorbing member is provided separately from the solar cell module as in Patent Documents 4 and 5, the number of parts increases and the weight increases.

さらに、腐食や浸食防止など耐久性を向上させることや、発電効率の長期保証を実現させることなどから、太陽電池モジュールの周縁部付近には、発電素子を設けないことが望ましい場合があることも知られている。   Furthermore, it may be desirable not to provide a power generation element near the periphery of the solar cell module in order to improve durability such as corrosion and erosion prevention and to realize long-term guarantee of power generation efficiency. Are known.

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、軽量であるとともに、衝撃などの外力を受けた場合に発電素子が破損することを抑制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ものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object to provide a solar cell module that is light in weight and capable of suppressing damage to a power generating element when subjected to an external force such as an impact. To do.

上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、表面層と背面層との間に封止層が積層している積層構造に構成され、かつ前記封止層内には封止された発電素子が複数配列されている太陽電池モジュールにおいて、前記積層構造は、前記発電素子が積層している部分からなる第一積層部と、前記発電素子が積層していない部分からなる第二積層部とからなり、前記第二積層部の前記背面層には、中空部が設けられていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is configured in a laminated structure in which a sealing layer is laminated between a surface layer and a back surface layer, and the sealing layer has a sealing structure. In the solar cell module in which a plurality of the generated power generation elements are arranged, the stacked structure includes a first stacked portion including a portion where the power generation elements are stacked and a second stack including a portion where the power generation elements are not stacked. The back surface layer of the second stacked portion is provided with a hollow portion.

請求項2に係る発明は、請求項1の発明において、前記中空部は、前記背面層のうち前記積層構造を支持する部材と接触する接続部の内部に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。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the hollow portion is provided inside a connection portion that contacts a member that supports the laminated structure in the back surface layer. It is a battery module.

請求項3に係る発明は、請求項2の発明において、前記接続部は、前記背面層の一部が前記表面層とは反対側へ向けて突出している突出部に形成されており、前記中空部は、前記突出部の内部に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。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the connecting portion is formed in a protruding portion in which a part of the back layer protrudes toward the opposite side of the surface layer, and the hollow The part is a solar cell module characterized in that the part is provided inside the protrusion.

請求項4に係る発明は、請求項3の発明において、前記突出部は、前記中空部を区画する壁部として前記表面層とは反対側へ向けて延びている側壁を備え、前記側壁は、撓み構造に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention of the third aspect, the protruding portion includes a side wall extending toward the opposite side of the surface layer as a wall portion defining the hollow portion, It is a solar cell module characterized by being formed in a flexible structure.

請求項5に係る発明は、請求項4の発明において、前記撓み構造は、前記側壁の厚さが前記側壁の基端部と比較して薄い構造であることを特徴とする太陽電池モジュールである。   The invention according to claim 5 is the solar cell module according to claim 4, wherein the flexible structure is a structure in which the thickness of the side wall is thinner than the base end portion of the side wall. .

請求項6に係る発明は、請求項4の発明において、前記撓み構造は、前記突出部が突出する方向へ向けて延びている蛇腹構造であることを特徴とする太陽電池モジュールである。   The invention according to claim 6 is the solar cell module according to claim 4, wherein the flexible structure is a bellows structure extending in a direction in which the protruding portion protrudes.

請求項7に係る発明は、請求項1から6のいずれかの発明において、前記表面層は、樹脂板により構成され、前記背面層は、繊維強化樹脂板により構成され、前記表面層が外部から衝撃を受けた場合に、前記中空部の形状が変化するように前記背面層が変形するように構成されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface layer is constituted by a resin plate, the back layer is constituted by a fiber reinforced resin plate, and the surface layer is externally provided. The solar cell module is configured such that the back layer is deformed so that the shape of the hollow portion changes when subjected to an impact.

請求項8に係る発明は、請求項1から7のいずれかの発明において、車両に搭載された場合に車両の外板部材を構成し、前記中空部は、車体構造に取り付けられる接続部の内部に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。   The invention according to an eighth aspect is the invention according to any one of the first to seventh aspects, wherein the outer plate member of the vehicle is configured when mounted on a vehicle, and the hollow portion is an interior of a connection portion attached to the vehicle body structure. It is provided in the solar cell module characterized by the above-mentioned.

請求項1の発明によれば、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層のうち中空部を形成している部分が撓むので、中空部を有する第二積層部で衝撃により生じる曲げモーメントなどの応力を受けることができる。これにより、第一積層部に作用する曲げモーメントを低減でき、衝撃により発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。また、背面層の一部が中空構造であるため、太陽電池モジュールを軽量化できる。   According to the first aspect of the present invention, when the surface layer receives an impact from the outside, the portion of the back layer that forms the hollow portion bends, so that the bending caused by the impact in the second laminated portion having the hollow portion. Can receive stress such as moment. Thereby, the bending moment which acts on a 1st laminated part can be reduced, and it can suppress that an excessive bending stress acts on a power generating element by an impact. Moreover, since a part of back layer is a hollow structure, a solar cell module can be reduced in weight.

請求項2の発明によれば、上記発明の効果に加え、背面層のうち接続部の内部に中空部が位置しているので、支持されている部分で変形が生じ衝撃吸収性を向上させることができる。   According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the above invention, since the hollow portion is located inside the connecting portion of the back surface layer, deformation occurs in the supported portion and the shock absorption is improved. Can do.

請求項3の発明によれば、上記発明の効果に加え、接続部が突出部に形成され、かつ中空部が突出部の内部に設けられていることにより、背面層の剛性を確保できるとともに衝撃吸収性を向上させることができる。また、背面層のうち接続部以外の部分を薄くできるため、太陽電池モジュールを軽量化である。   According to the invention of claim 3, in addition to the effects of the invention described above, the connecting portion is formed in the protruding portion and the hollow portion is provided inside the protruding portion, so that the rigidity of the back layer can be ensured and the impact can be ensured. Absorbability can be improved. Moreover, since parts other than a connection part can be made thin in a back surface layer, a solar cell module is weight reduction.

請求項4の発明によれば、上記発明の効果に加え、突出部の側壁が撓み構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁が変形し易く、中空の突出部に応力を集中させることができる。これにより、衝撃時の曲げモーメントなどの応力を第二積層部で受けることができ、第一積層部内の発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。   According to the invention of claim 4, in addition to the effects of the above invention, since the side wall of the protruding portion has a flexible structure, when the surface layer receives an impact from the outside, the side wall is easily deformed, and the hollow protruding portion is stressed. Can concentrate. Thereby, stress, such as the bending moment at the time of an impact, can be received in a 2nd laminated part, and it can suppress that an excessive bending stress acts on the electric power generating element in a 1st laminated part.

請求項5の発明によれば、上記発明の効果に加え、撓み構造が側壁の厚さが側壁の基端部と比較して薄い構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁の形状に起因する変形が生じ、中空の突出部に応力を集中させることができる。   According to the invention of claim 5, in addition to the effects of the above invention, since the bending structure is a structure in which the thickness of the side wall is thinner than the base end portion of the side wall, when the surface layer receives an impact from the outside, Deformation due to the shape of the side wall occurs, and stress can be concentrated on the hollow protrusion.

請求項6の発明によれば、上記発明の効果に加え、撓み構造が蛇腹構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁の形状に起因する変形が生じ、中空の突出部に応力を集中させることができる。さらに、蛇腹構造は突出部が突出している方向へ延びているので、突出部が撓み易くなる。   According to the invention of claim 6, in addition to the effect of the invention described above, since the flexible structure is a bellows structure, when the surface layer receives an impact from the outside, the deformation due to the shape of the side wall occurs, and the hollow protruding portion Stress can be concentrated on the surface. Furthermore, since the bellows structure extends in the direction in which the protruding portion protrudes, the protruding portion is easily bent.

請求項7の発明によれば、上記発明の効果に加え、ガラス製の表面層を備えた場合よりも太陽電池モジュールを軽量化できる。また、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層が弾性変形し、その後、中空部の形状が弾性復帰できる。これにより、複数回の衝撃を受ける場合に中空部の変形量が減少することを抑制できるため、効果的に衝撃を吸収できる。   According to invention of Claim 7, in addition to the effect of the said invention, a solar cell module can be reduced in weight rather than the case where the surface layer made from glass is provided. Further, when the surface layer receives an impact from the outside, the back surface layer is elastically deformed, and thereafter, the shape of the hollow portion can be elastically restored. Thereby, since it can suppress that the deformation amount of a hollow part reduces when receiving the impact in multiple times, an impact can be absorbed effectively.

請求項8の発明によれば、上記発明の効果に加え、車体の外面を形成する表面層が外部から衝撃を受けた場合に、車体の外板部材としての太陽電池モジュール内で発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。   According to the invention of claim 8, in addition to the effects of the invention, when the surface layer forming the outer surface of the vehicle body receives an impact from the outside, the power generation element is excessive in the solar cell module as the outer plate member of the vehicle body. It is possible to suppress a large bending stress from acting.

太陽電池モジュールの積層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated structure of a solar cell module. (a)は突出部および中空部を説明するための拡大断面図である。(b)は太陽電池モジュールがルーフパネルとして車体構造に取り付けられている部分を示す断面図である。(A) is an expanded sectional view for demonstrating a protrusion part and a hollow part. (B) is sectional drawing which shows the part by which the solar cell module is attached to the vehicle body structure as a roof panel. (a)は車体構造の一例を示す斜視図である。(b)は太陽電池モジュールの背面図である。(A) is a perspective view which shows an example of a vehicle body structure. (B) is a rear view of a solar cell module. 太陽電池モジュールをルーフパネルとして搭載した車両の上面図である。It is a top view of the vehicle carrying a solar cell module as a roof panel. (a)は図4のA−A断面を示す断面図である。(b)は図4のB−B断面を示す断面図である。(c)は図4のC−C断面を示す断面図である。(d)は図4のD−D断面を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. (B) is sectional drawing which shows the BB cross section of FIG. (C) is sectional drawing which shows CC cross section of FIG. (D) is sectional drawing which shows the DD cross section of FIG. 蛇腹構造に構成された側壁を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side wall comprised by the bellows structure. 太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a solar cell module. (a)は片持ちの多層ばりモデルを示す説明図である。(b)は(a)に示す多層ばりモデルが温度変化によって撓む場合を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows a cantilever multilayer beam model. (B) is explanatory drawing which shows the case where the multilayer beam model shown to (a) bends with a temperature change.

以下、図面を参照して、この発明の具体例について説明する。図1は、この具体例における太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。なお、以下の説明では、図1に示す上側と下側を用いて、太陽電池モジュールの厚さ方向を説明する場合がある。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the solar cell module in this specific example. In the following description, the thickness direction of the solar cell module may be described using the upper side and the lower side shown in FIG.

太陽電池モジュール1は、表面層L1と封止層L2と背面層L3とが積層している板状の多層構造に形成されている。封止層L2は、表面1aを形成する表面層L1と背面1bを形成する背面層L3との間に積層しており、その内部には複数の発電素子2が設けられている。この具体例の太陽電池モジュール1は、車両に搭載されてルーフパネルを構成するものであり、背面1b側は車体構造に取り付けられる部分(以下「接続部」という)10となり、表面1aが車両の外面を形成する。なお、図1に示す車両内側および車両外側とは、車両の幅方向あるいは車両の前後方向を表している。   The solar cell module 1 is formed in a plate-like multilayer structure in which a surface layer L1, a sealing layer L2, and a back layer L3 are laminated. The sealing layer L2 is laminated between a surface layer L1 that forms the surface 1a and a back surface layer L3 that forms the back surface 1b, and a plurality of power generation elements 2 are provided therein. The solar cell module 1 of this specific example is mounted on a vehicle and constitutes a roof panel, and the back surface 1b side is a portion (hereinafter referred to as “connecting portion”) 10 attached to the vehicle body structure, and the surface 1a is the surface of the vehicle. Forming the outer surface. The vehicle inner side and the vehicle outer side shown in FIG. 1 represent the width direction of the vehicle or the front-rear direction of the vehicle.

表面層L1は、樹脂板3によって構成されている。樹脂板3は、透明で耐候性に優れている樹脂材料によってフィルム状に形成されており、例えばポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの樹脂材料によって構成されている。ポリカーボネートからなる樹脂板3(PC板)は、耐候性に優れているとともに軽量であるため、車両に搭載される太陽電池モジュール1における表面層L1として好適である。また、表面層L1の厚さは全体的に均一である。   The surface layer L1 is constituted by the resin plate 3. The resin plate 3 is formed into a film by a resin material that is transparent and excellent in weather resistance, and is made of a resin material such as polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), or polytetrafluoroethylene (PTFE). Has been. Since the resin plate 3 (PC plate) made of polycarbonate is excellent in weather resistance and lightweight, it is suitable as the surface layer L1 in the solar cell module 1 mounted on a vehicle. Further, the thickness of the surface layer L1 is uniform as a whole.

封止層L2は、複数の発電素子2と封止材4によって構成されている。封止層L2内では、複数の発電素子2が規則的に配列され、かつ封止材4によって封止されている。発電素子2は、シリコン系セルなど周知の発電素子である。封止材4は、透明で弾性や接着性を有する樹脂材料によってフィルム状に形成されており、例えばエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)やポリオレフィンなどのセル封止材として周知の樹脂により構成されている。また、封止層L2の厚さは全体的に均一である。   The sealing layer L <b> 2 includes a plurality of power generation elements 2 and a sealing material 4. In the sealing layer L <b> 2, the plurality of power generation elements 2 are regularly arranged and sealed with the sealing material 4. The power generation element 2 is a known power generation element such as a silicon-based cell. The sealing material 4 is formed into a film by a transparent resin material having elasticity and adhesiveness, and is made of a well-known resin as a cell sealing material such as ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or polyolefin. . Further, the thickness of the sealing layer L2 is uniform as a whole.

例えば、フィルム状に形成された二枚の封止材4によって発電素子2を上下両側から挟み込むように積層して発電素子2が封止されている。この場合、発電素子2を覆うように封止材4が接触しているので、封止材4の弾性によって発電素子2に作用する衝撃を緩和させることができる。また、封止材4の接着性によって樹脂板3の背面と封止材4の表面が接合されているため、表面層L1と封止層L2の界面が接合面に形成される。同様に、封止材4の背面とバックシート5の表面が接合されているため、封止層L2と背面層L3の界面が接合面に形成される。   For example, the power generating element 2 is sealed by laminating the power generating element 2 from above and below both sides by two sealing materials 4 formed in a film shape. In this case, since the sealing material 4 is in contact with the power generation element 2, the impact acting on the power generation element 2 can be reduced by the elasticity of the sealing material 4. Moreover, since the back surface of the resin plate 3 and the surface of the sealing material 4 are joined by the adhesiveness of the sealing material 4, the interface between the surface layer L1 and the sealing layer L2 is formed on the joint surface. Similarly, since the back surface of the sealing material 4 and the surface of the back sheet 5 are joined, the interface between the sealing layer L2 and the back layer L3 is formed on the joining surface.

なお、封止層L2内では、隣り合う発電素子2同士が図示しない導線によって電気的に接続されており、太陽電池モジュール1全体としては、一群をなす発電素子2が電気的に直列または並列に接続されている。   In addition, in the sealing layer L2, the adjacent power generation elements 2 are electrically connected to each other by a conductive wire (not shown), and as a whole of the solar cell module 1, a group of power generation elements 2 are electrically connected in series or in parallel. It is connected.

この太陽電池モジュール1では耐久性を向上し、かつ長期保証を実現するために、封止層L2のうち周縁部1c付近には発電素子2を設けていない。そのため、封止層L2は、周縁部1c付近のように封止材4のみで構成された単層構造の部分と、中央側のように発電素子2と封止材4で構成された三層構造の部分とからなる。さらに、封止層L2内では発電素子2同士が所定間隔を空けて配列されているので、周縁部1c付近以外であっても封止材4のみからなる単層構造の部分が存在する。   In the solar cell module 1, in order to improve durability and realize long-term guarantee, the power generation element 2 is not provided in the vicinity of the peripheral edge portion 1c in the sealing layer L2. Therefore, the sealing layer L2 includes a single-layer structure portion composed only of the sealing material 4 as in the vicinity of the peripheral portion 1c, and a three-layer structure composed of the power generating element 2 and the sealing material 4 as in the center side. It consists of a structural part. Furthermore, since the power generating elements 2 are arranged at a predetermined interval in the sealing layer L2, there is a single-layer structure portion composed only of the sealing material 4 even in the vicinity of the peripheral portion 1c.

なお、周縁部1cから中央側に向けた所定範囲を周縁エリアと記載する場合がある。周縁エリアは、発電素子2を設置しないことが望ましいエリアと言える。周縁エリア以外のエリアは、発電素子2を設置可能なエリアとなる。エリアとは、太陽電池モジュール1がルーフパネルとなる場合、車両の幅方向および前後方向によって規定される範囲のことである。   In addition, a predetermined range from the peripheral portion 1c toward the center side may be described as a peripheral area. It can be said that the peripheral area is an area where it is desirable not to install the power generation element 2. An area other than the peripheral area is an area where the power generating element 2 can be installed. The area is a range defined by the width direction and the front-rear direction of the vehicle when the solar cell module 1 is a roof panel.

そこで、太陽電池モジュール1の全エリアのうち、表面1aから背面1bに至る積層構造であって発電素子2が積層している部分を第一積層部11とし、第一積層部11以外の部分を第二積層部12とする。すなわち、第二積層部12とは、表面1aから背面1bに至る積層構造であって発電素子2が積層していない部分である。第二積層部12は、太陽電子モジュール1のうち少なくとも周縁エリアを構成している。   Therefore, of all the areas of the solar cell module 1, the portion where the power generation element 2 is laminated in the laminated structure from the front surface 1a to the back surface 1b is defined as the first laminated portion 11, and the portions other than the first laminated portion 11 are designated. Let it be the second laminated portion 12. That is, the 2nd lamination | stacking part 12 is a part which is the lamination | stacking structure from the surface 1a to the back surface 1b, and the electric power generation element 2 is not laminated | stacked. The second stacked unit 12 constitutes at least the peripheral area of the solar electronic module 1.

詳細には、第一積層部11は、五層構造に形成されており、表面層L1のうち発電素子2の表面と対向している部分と、封止層L2のうち発電素子2が積層している三層構造の部分と、背面層L3のうち発電素子2の背面と対向している部分とからなる。一方、第二積層部12は、三層構造に形成されており、表面層L1のうち発電素子2と対向していない部分と、封止層L2のうち封止材4のみからなる単層構造の部分と、背面層L3のうち発電素子2と対向していない部分とからなる。   Specifically, the first stacked portion 11 is formed in a five-layer structure, and the portion of the surface layer L1 facing the surface of the power generating element 2 and the power generating element 2 of the sealing layer L2 are stacked. And a portion of the back layer L3 facing the back surface of the power generating element 2. On the other hand, the second laminated portion 12 is formed in a three-layer structure, and has a single-layer structure including only a portion of the surface layer L1 that does not face the power generating element 2 and a sealing material 4 of the sealing layer L2. And a portion of the back layer L3 not facing the power generating element 2.

背面層L3は、バックシート5によって構成されている。バックシート5は、弾性変形あるいは塑性変形が可能な材料によって板状に形成されており、例えば繊維強化樹脂(FRP)や、炭素繊維強化樹脂(CFRP)や、アルミなどの、剛性が高く軽量な材料により構成されている。繊維強化樹脂からなるバックシート5(FRP板)は、軽量で弾性変形が可能であることに加え、車体の外板部材として必要な剛性を有するため、車両に搭載される太陽電池モジュール1の背面層L3として好適である。   The back layer L3 is constituted by the back sheet 5. The back sheet 5 is formed in a plate shape by a material that can be elastically deformed or plastically deformed. For example, the backsheet 5 is made of a fiber that is rigid and lightweight, such as fiber reinforced resin (FRP), carbon fiber reinforced resin (CFRP), or aluminum. It is composed of materials. Since the back sheet 5 (FRP plate) made of fiber reinforced resin is lightweight and elastically deformable, and has the rigidity necessary for the outer plate member of the vehicle body, the back surface of the solar cell module 1 mounted on the vehicle. Suitable as the layer L3.

そのバックシート5には、背面1b側の一部を中空構造に形成した中空部50が設けられている。バックシート5は弾性変形や塑性変形可能であるため、表面層L1が外部から衝撃を受けた場合、中空部50の形状が変化するように背面層L3が変形可能である。つまり、中空部50は背面層L3で衝撃を吸収するための構成である。   The back sheet 5 is provided with a hollow portion 50 in which a part on the back surface 1b side is formed in a hollow structure. Since the backsheet 5 can be elastically deformed or plastically deformed, when the surface layer L1 receives an impact from the outside, the back surface layer L3 can be deformed so that the shape of the hollow portion 50 changes. That is, the hollow part 50 is a structure for absorbing an impact by the back surface layer L3.

さらに、バックシート5には平板部51から下側に突出している突出部52が設けられている。平板部51は、封止材4との接合面を全面に亘り形成しており、その平板部51の表面(封止材4との接合面)が平坦面である。太陽電池モジュール1の背面1bは、平板部51の背面からなる凹面51aと、突出部52の背面からなる凸面52aとによって凹凸面に形成されている。つまり、背面層L3の厚さは突出部52が設けられている部分が平板部51のみからなる部分よりも厚く形成されている。そして、中空部50は、突出部52の内部に設けられている。すなわち、バックシート5は相対的に厚い部分が中空構造に形成されており、背面層L3のうち第二積層部12を構成している部分に中空部50が設けられている。   Furthermore, the back sheet 5 is provided with a protruding portion 52 that protrudes downward from the flat plate portion 51. The flat plate portion 51 forms a bonding surface with the sealing material 4 over the entire surface, and the surface of the flat plate portion 51 (the bonding surface with the sealing material 4) is a flat surface. The back surface 1 b of the solar cell module 1 is formed in a concavo-convex surface by a concave surface 51 a formed from the back surface of the flat plate portion 51 and a convex surface 52 a formed from the back surface of the protruding portion 52. That is, the thickness of the back surface layer L3 is formed so that the portion where the protruding portion 52 is provided is thicker than the portion consisting only of the flat plate portion 51. The hollow portion 50 is provided inside the protruding portion 52. That is, the back sheet 5 has a relatively thick portion formed in a hollow structure, and the hollow portion 50 is provided in a portion constituting the second laminated portion 12 in the back layer L3.

図2(a)に示すように、突出部52は、平板部51から下側へ向けて延びている一対の側壁52bと、凸面52aを形成する底壁52cとを備えている。各側壁52bは底壁52cを介して繋がっており、各側壁52bの内壁面と底壁52cの内壁面とによって中空部50が区画されている。   As shown in FIG. 2A, the protruding portion 52 includes a pair of side walls 52b extending downward from the flat plate portion 51 and a bottom wall 52c forming a convex surface 52a. Each side wall 52b is connected via the bottom wall 52c, and the hollow part 50 is divided by the inner wall surface of each side wall 52b and the inner wall surface of the bottom wall 52c.

側壁52bは、撓み構造に形成されている。撓み構造とは、表面層L1が外部から衝撃を受けた場合に、側壁52bの形状に起因して突出部52で撓みを発生させる易くするための構造である。この具体例の撓み構造は、切れ込み部52dによって側壁52bの厚さ側壁52bの基端部と比較して薄い構造に形成されている。この基端部とは、中空部50の最も表面側の位置に対応する側壁部である。切れ込み部52dは、側壁52bの壁面が上下方向に対して谷形状となるように形成されている。つまり、側壁52bの厚さは切れ込み部52bによって徐々に変化するように構成されている。また、側壁52bの外壁面と内壁面に切れ込み部52dが設けられている。なお、図2(a)に示す点線は上下方向に平行な補助線である。   The side wall 52b is formed in a flexible structure. The bending structure is a structure for easily causing the protrusion 52 to bend due to the shape of the side wall 52b when the surface layer L1 receives an impact from the outside. The bending structure of this specific example is formed in a thin structure by the cut portion 52d as compared to the thickness of the side wall 52b and the base end portion of the side wall 52b. The base end portion is a side wall portion corresponding to the position on the most surface side of the hollow portion 50. The cut portion 52d is formed so that the wall surface of the side wall 52b has a valley shape with respect to the vertical direction. That is, the thickness of the side wall 52b is configured to gradually change by the cut portion 52b. Moreover, the notch part 52d is provided in the outer wall surface and inner wall surface of the side wall 52b. In addition, the dotted line shown to Fig.2 (a) is an auxiliary line parallel to an up-down direction.

このように側壁52bが撓み構造であるため、表面層L1が外部から衝撃を受けることで太陽電池モジュール1に生じる応力を、中空の突出部52に集中させることができる。そのため、突出部52を有する第二積層部12が、衝撃により生じる曲げモーメントなどの応力を受ける(吸収する)ための構造として機能する。したがって、第二積層部12で衝撃時の曲げモーメントを受けているため、第一積層部11内の発電素子2に作用する曲げモーメントを低減できる。つまり、衝撃時の曲げモーメントで発電素子2が破損することを抑制できる。   Thus, since the side wall 52b has a bending structure, the stress generated in the solar cell module 1 due to the external impact of the surface layer L1 can be concentrated on the hollow protrusion 52. Therefore, the second laminated portion 12 having the protruding portion 52 functions as a structure for receiving (absorbing) stress such as a bending moment generated by impact. Therefore, since the second laminated portion 12 receives a bending moment at the time of impact, the bending moment acting on the power generating element 2 in the first laminated portion 11 can be reduced. That is, it is possible to prevent the power generating element 2 from being damaged by the bending moment at the time of impact.

例えば、バックシート5が弾性を有する繊維強化樹脂板(FRP板)により構成された場合、衝撃荷重により生じる曲げモーメントで突出部52が撓み弾性変形する。突出部52は弾性復帰できるため、衝撃時に変形した中空部50の形状は、その後衝撃前の形状に戻る。これにより、表面層L1が複数回衝撃を受ける場合にも、中空部50の変形可能量が低減することを抑制できるので効果的に衝撃を吸収することができる。   For example, when the back sheet 5 is made of an elastic fiber reinforced resin plate (FRP plate), the protruding portion 52 is bent and elastically deformed by a bending moment generated by an impact load. Since the protrusion 52 can return elastically, the shape of the hollow portion 50 deformed at the time of impact returns to the shape before the impact thereafter. Thereby, even when the surface layer L1 receives impacts a plurality of times, it is possible to suppress the reduction of the deformable amount of the hollow portion 50, so that the impacts can be effectively absorbed.

また、突出部52の内部に中空部50が設けられているため、中空部50は相対的に背面層L3の下側に位置している。図2(a)に示すように、中空部50が凹面51aよりも下側に位置している場合、突出部52のうち上下方向で凹面51aから中空部50に至るまでの部分が、所定厚さΔdだけ平板部51よりも厚い。また、中空部50を含む突出部52の厚さ(上下方向で平板部51の凹面51aから突出部52の凸面52aまでの長さ)は、所定厚さD(>Δd)だけ平板部51よりも厚い。   Moreover, since the hollow part 50 is provided in the inside of the protrusion part 52, the hollow part 50 is located in the lower side of the back surface layer L3 relatively. As shown in FIG. 2A, when the hollow portion 50 is positioned below the concave surface 51a, the portion of the protruding portion 52 extending from the concave surface 51a to the hollow portion 50 in the vertical direction has a predetermined thickness. The thickness Δd is thicker than the flat plate portion 51. In addition, the thickness of the protruding portion 52 including the hollow portion 50 (the length from the concave surface 51a of the flat plate portion 51 to the convex surface 52a of the protruding portion 52 in the vertical direction) is a predetermined thickness D (> Δd) from the flat plate portion 51. Also thick.

そして、図2(b)に示すように、太陽電池モジュール1がルーフパネルを構成する場合、周縁エリア内の第二積層部12において、背面層L3が車体構造に接続される部分(接続部10)となる。周縁エリア内の接続部10は、モール6を介してルーフサイドレール21に取り付けられており、突出部52の凸面52aが接着剤によってモール6の上面に接着されている。要するに、凸面52aとモール6との接触領域が接続部10となり、背面層L3のうち接続部10となる部分の内部に中空部50が設けられる。なお、モール6は必須ではなく、モール6を用いない場合には、凸面52aとルーフサイドレール21との接触領域が接続部となる。   And when the solar cell module 1 comprises a roof panel as shown in FIG.2 (b), in the 2nd lamination | stacking part 12 in a peripheral area, the part (connection part 10) where the back surface layer L3 is connected to a vehicle body structure. ) The connecting portion 10 in the peripheral area is attached to the roof side rail 21 via the molding 6, and the convex surface 52a of the protruding portion 52 is bonded to the upper surface of the molding 6 with an adhesive. In short, the contact area between the convex surface 52a and the molding 6 becomes the connection portion 10, and the hollow portion 50 is provided inside the portion of the back layer L3 that becomes the connection portion 10. Note that the molding 6 is not essential, and when the molding 6 is not used, a contact area between the convex surface 52a and the roof side rail 21 is a connecting portion.

図3(a)に示すように、太陽電池モジュール1が取り付けられる車体構造20には、ルーフパネルとなる太陽電池モジュール1を支持する部材として、ルーフサイドレール21と、フロントヘッダ22と、リヤヘッダ23と、ルーフセンターリインホースメント(以下「センターR/F」という)24と、ルーフデントリインホースメント(以下「デントR/F」という)25とが含まれる。   As shown to Fig.3 (a), in the vehicle body structure 20 to which the solar cell module 1 is attached, as a member which supports the solar cell module 1 used as a roof panel, the roof side rail 21, the front header 22, and the rear header 23 are shown. And a roof center reinforcement (hereinafter referred to as “center R / F”) 24 and a roof dental reinforcement (hereinafter referred to as “dent R / F”) 25.

ルーフサイドレール21は、フロントピラーとセンターピラーとリヤピラーと一体化されたサイドメンバを構成している。フロントヘッダ22がフロントピラーに取り付けられ、リヤヘッダ23がリヤピラーに取り付けられている。また、センターR/F24およびデントR/F25は、ルーフサイドレール21に取り付けられている。さらに、デントR/F25は、車両の前後方向で、フロントヘッダ22とセンターR/F24との間に一つ、リヤヘッダ23とセンターR/F24との間とに二つ設けられている。   The roof side rail 21 constitutes a side member integrated with the front pillar, the center pillar, and the rear pillar. The front header 22 is attached to the front pillar, and the rear header 23 is attached to the rear pillar. The center R / F 24 and the dent R / F 25 are attached to the roof side rail 21. Further, one dent R / F 25 is provided between the front header 22 and the center R / F 24 and two between the rear header 23 and the center R / F 24 in the longitudinal direction of the vehicle.

図3(b)に示すように、太陽電池モジュール1には、車両構造20に対応する位置に接続部10が設けられている。周縁エリア内の接続部10として、ルーフサイドレール21に取り付けられる第一接続部10aと、フロントヘッダ22に取り付けられる第二接続部10bと、リヤヘッダ23に取り付けられる第三接続部10cとが設けられている。さらに、周縁エリア以外の接続部10として、センターR/F24に取り付けられる第四接続部10dと、デントR/F25に取り付けられる第五接続部10eとが設けられている。そして、各接続部10a〜10e内の中空部50同士は連通している。要するに、太陽電池モジュール1のうち車体構造20に対応する位置に中空部50が設けられており、背面層L3は一連の中空構造に形成されている。   As shown in FIG. 3B, the solar cell module 1 is provided with a connecting portion 10 at a position corresponding to the vehicle structure 20. As the connection part 10 in the peripheral area, a first connection part 10 a attached to the roof side rail 21, a second connection part 10 b attached to the front header 22, and a third connection part 10 c attached to the rear header 23 are provided. ing. Furthermore, as the connection part 10 other than the peripheral area, a fourth connection part 10d attached to the center R / F 24 and a fifth connection part 10e attached to the dent R / F 25 are provided. And the hollow parts 50 in each connection part 10a-10e are communicating. In short, the hollow part 50 is provided in the position corresponding to the vehicle body structure 20 in the solar cell module 1, and the back layer L3 is formed in a series of hollow structures.

そして、図4に示すように、太陽電池モジュール1が車体構造20に取り付けられると、一枚の太陽電池モジュール1が車両の外板部材としてルーフパネル全体を構成している。この場合の接続部10と車体構造20との取り付け構造を図5に示してある。なお、図5では、車体構造20と接続部10とを離して図示してある。   And as shown in FIG. 4, when the solar cell module 1 is attached to the vehicle body structure 20, the one solar cell module 1 comprises the whole roof panel as an outer plate member of a vehicle. An attachment structure between the connecting portion 10 and the vehicle body structure 20 in this case is shown in FIG. In FIG. 5, the vehicle body structure 20 and the connection portion 10 are illustrated separately.

図5(a)に示すように、太陽電池モジュール1の前方端部では、接着剤41によって第二接続部10bの凸面52aがフロントヘッダ22の上面に接着されている。フロントヘッダ22によって第二接続部10bが支持されている。   As shown in FIG. 5A, at the front end portion of the solar cell module 1, the convex surface 52 a of the second connection portion 10 b is bonded to the upper surface of the front header 22 by an adhesive 41. The second connection portion 10 b is supported by the front header 22.

図5(b)に示すように、前後方向で太陽電池モジュール1の中間部付近では、第四接続部10dの凸面52aがセンターR/F24の上面と接触している。つまり、センターR/F24によって第四接続部10dが支持されている。   As shown in FIG. 5B, the convex surface 52a of the fourth connecting portion 10d is in contact with the upper surface of the center R / F 24 in the vicinity of the middle portion of the solar cell module 1 in the front-rear direction. That is, the fourth connecting portion 10d is supported by the center R / F 24.

図5(c)に示すように、第五接続部10eの凸面52aはデントR/F25の上面と接触しており、デントR/F25によって第五接続部10eが支持されている。この場合、デントR/F25は、落下物によってルーフパネルが凹むことを抑制するために、フロントヘッダ22などの他の車体構造20に比べて剛性が低く構成されている。そのため、デントR/F25は衝撃荷重によってフロントヘッダ22よりも撓むことができる。したがって、デントR/F25に支持される第五接続部10eは、他の接続部10a〜10dに比べて撓み量(変形量)が少なくなるように構成されてよい。例えば、第五接続部10eは他の接続部10a〜10dよりも中空部50の容積が少なく形成されており、第五接続部10eの変形量が他の接続部10a〜10dよりも少なくなるように構成されてよい。要する、車体構造20の剛性が高い場合には撓み量の大きな接続部10を形成し、反対に車体構造20の剛性が低い場合には撓み量の小さい接続部10を形成することができる。   As shown in FIG. 5C, the convex surface 52a of the fifth connecting portion 10e is in contact with the upper surface of the dent R / F 25, and the fifth connecting portion 10e is supported by the dent R / F 25. In this case, the dent R / F 25 is configured to have a lower rigidity than the other vehicle body structures 20 such as the front header 22 in order to prevent the roof panel from being dented by falling objects. Therefore, the dent R / F 25 can be bent more than the front header 22 by an impact load. Therefore, the fifth connection portion 10e supported by the dent R / F 25 may be configured to have a smaller amount of deflection (deformation amount) than the other connection portions 10a to 10d. For example, the fifth connecting portion 10e is formed so that the volume of the hollow portion 50 is smaller than that of the other connecting portions 10a to 10d, and the deformation amount of the fifth connecting portion 10e is smaller than that of the other connecting portions 10a to 10d. May be configured. In other words, when the rigidity of the vehicle body structure 20 is high, the connection portion 10 having a large deflection amount can be formed. On the contrary, when the rigidity of the vehicle body structure 20 is low, the connection portion 10 having a small deflection amount can be formed.

図5(d)に示すように、太陽電池モジュール1の後方端部では、接着剤41によって第三接続部10cの凸面52aがリヤヘッダ23の上面に接着されている。リヤヘッダ23によって第三接続部10cが支持されている。   As shown in FIG. 5D, at the rear end of the solar cell module 1, the convex surface 52 a of the third connection portion 10 c is bonded to the upper surface of the rear header 23 by the adhesive 41. The third connection portion 10 c is supported by the rear header 23.

このように、車体構造20が太陽電池モジュール1を支持する部材であるため、雹などが表面層L1に直撃した場合、衝撃荷重で中空の突出部52が変形するとともに、車体構造20で衝撃荷重を受けている。   Thus, since the vehicle body structure 20 is a member that supports the solar cell module 1, when a bag or the like directly hits the surface layer L 1, the hollow protrusion 52 is deformed by the impact load, and the vehicle body structure 20 Is receiving.

以上説明した通り、この具体例の太陽電池モジュールによれば、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層のうち中空部を形成している部分が変形するため、中空部を有す得る第二積層部で衝撃を吸収できる。すなわち、衝撃時、第二積層部の背面層が撓み、第二積層部で曲げモーメントを受けているため、第一積層部に作用する曲げモーメントを低減できる。したがって、衝撃による発電素子の破損を抑制できる。また、中空部を区画している側壁が撓み構造であるため、第二積層部の背面層側に応力を集中させることができる。さらに、背面層の一部が中空構造に形成されているので、太陽電池モジュールを軽量化できある。   As described above, according to the solar cell module of this specific example, when the surface layer receives an impact from the outside, the portion of the back layer that forms the hollow portion is deformed, and thus may have a hollow portion. The second laminated part can absorb the impact. That is, at the time of impact, the back layer of the second laminated portion is bent and the bending moment is applied to the second laminated portion, so that the bending moment acting on the first laminated portion can be reduced. Therefore, damage to the power generation element due to impact can be suppressed. Moreover, since the side wall which divides the hollow part is a bending structure, stress can be concentrated on the back layer side of a 2nd laminated part. Furthermore, since a part of back layer is formed in the hollow structure, a solar cell module can be reduced in weight.

なお、この発明に係る太陽電池モジュールは、上述した具体例に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   The solar cell module according to the present invention is not limited to the specific examples described above, and can be appropriately changed without departing from the object of the present invention.

例えば、この発明の撓み構造は、上述した具体例のように、切れ込み部52dが、側壁52bの内壁面および外壁面に設けられた構造に限定されず、その内壁面と外壁面とのうち少なくともいずれか一方に設けられた構造であってもよい。変形例として、図6(a)に示すように、外壁面のみに切れ込み部52dが設けられた側壁52bであってもよい。   For example, the flexure structure of the present invention is not limited to the structure in which the cut portions 52d are provided on the inner wall surface and the outer wall surface of the side wall 52b as in the specific examples described above, and at least of the inner wall surface and the outer wall surface. The structure provided in either one may be sufficient. As a modification, as shown in FIG. 6A, a side wall 52b in which a notch 52d is provided only on the outer wall surface may be used.

別の変形例として、図6(b)に示すように、側壁52bの撓み構造は、突出部52が突出する方向に延びている蛇腹構造52eに形成されもよい。蛇腹構造52eとは、側壁52bの厚さは一定であり、中空部50の断面積が、背面層L3の厚さ方向に沿って増減する構造をいう。そして、蛇腹構造52eの場合には、表面層L1が衝撃を受けた際、側壁52cの形状に起因する変形量(上下方向への伸縮量)が切れ込み部52dの場合よりも増大するため、衝撃吸収性能が向上する。さらに、この発明では中空部50の形状は特に限定されない。なお、図6(a),(b)に示す点線は上下方向に平行な補助線である。また、中空部50を平板部51に形成し、突出部52を設けなくてもよい。この場合は、平板部51と車体構造との接触領域が接続部となる。   As another modification, as shown in FIG. 6B, the bending structure of the side wall 52b may be formed in a bellows structure 52e extending in a direction in which the protruding portion 52 protrudes. The bellows structure 52e is a structure in which the thickness of the side wall 52b is constant and the cross-sectional area of the hollow portion 50 increases or decreases along the thickness direction of the back layer L3. In the case of the bellows structure 52e, when the surface layer L1 receives an impact, the amount of deformation (the amount of expansion / contraction in the vertical direction) due to the shape of the side wall 52c increases more than in the case of the cut portion 52d. Absorption performance is improved. Furthermore, in this invention, the shape of the hollow part 50 is not specifically limited. Note that the dotted lines shown in FIGS. 6A and 6B are auxiliary lines parallel to the vertical direction. Moreover, the hollow part 50 is formed in the flat plate part 51, and the protrusion part 52 does not need to be provided. In this case, the contact area between the flat plate portion 51 and the vehicle body structure is the connection portion.

また、この発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュール1のうち少なくとも周縁エリア内の第二積層部12に中空部50が設けられていればよい。その変形例として、図7に示すように、周縁エリア内のみに中空部50が設けられている構成であってもよい。つまり、第二積層部12であっても、周縁エリア外であれば、その背面層L3に中空部50および突出部52が設けられていない構成となる。   Moreover, in the solar cell module of this invention, the hollow part 50 should just be provided in the 2nd lamination | stacking part 12 in the peripheral area at least among the solar cell modules 1. FIG. As a modification thereof, as shown in FIG. 7, a configuration in which the hollow portion 50 is provided only in the peripheral area may be employed. That is, even if it is the 2nd lamination | stacking part 12, if it is outside a peripheral area, it becomes the structure by which the hollow part 50 and the protrusion part 52 are not provided in the back surface layer L3.

特に、太陽電池モジュールが車両に搭載される場合、ルーフパネルに限らず、ボンネットやトランクなどの外板部材を構成することができる。さらには、太陽電池モジュールはドアパネルやサイドパネルなどの外板部材を構成してもよい。   In particular, when the solar cell module is mounted on a vehicle, an outer plate member such as a bonnet or a trunk can be configured without being limited to the roof panel. Furthermore, the solar cell module may constitute an outer plate member such as a door panel or a side panel.

加えて、少なくとも周縁エリア内の第二積層部12には、背面層L3に突出部52が設けられていることにより、その第二積層部12を第一積層部11よりも厚く形成できる。これにより、太陽電池モジュール1が温度変化を受けた場合に、多層構造の各層を構成する部材において線形膨張係数が異なることにより生じる変形量(熱変形量)を抑制できる。したがって、上述した具体例および変形例によれば、多層構造に起因する熱変形量を抑制できるとともに、外部からの衝撃を吸収することができる。なお、以下、図8を参照して、多層構造で生じる熱変形について補足説明する。   In addition, at least the second laminated portion 12 in the peripheral area is provided with the protruding portion 52 on the back layer L3, so that the second laminated portion 12 can be formed thicker than the first laminated portion 11. Thereby, when the solar cell module 1 receives a temperature change, it is possible to suppress a deformation amount (thermal deformation amount) caused by a difference in linear expansion coefficient among members constituting each layer of the multilayer structure. Therefore, according to the specific example and the modification described above, it is possible to suppress the amount of thermal deformation due to the multilayer structure and to absorb an external impact. In the following, with reference to FIG. 8, a supplementary description will be given of thermal deformation that occurs in the multilayer structure.

(補足説明)
太陽電池モジュール1のように各層の界面が接合された多層構造では、各層の構成部材で線形膨張係数の異なることによって、温度が変化した際に各層で生じる軸力の大きさおよび作用方向が異なるため、熱変形を生じてしまう。図8(a)には、片持ちn層ばりの多層ばりモデルを示してある。図8(b)には、温度変化により変形した多層ばりモデルを示してある。
(Supplementary explanation)
In the multilayer structure in which the interface of each layer is joined as in the solar cell module 1, the magnitude of the axial force generated in each layer and the direction of action differ when the temperature changes due to the difference in linear expansion coefficient among the constituent members of each layer. Therefore, thermal deformation occurs. FIG. 8A shows a multilayer beam model of a cantilevered n-layer beam. FIG. 8B shows a multilayer beam model deformed by a temperature change.

図8(a)に示すように、n層ばりの多層ばりモデルが温度変化を受ける場合、i層内では、熱膨張によるひずみ(以下「熱ひずみ」という)ε i、軸力Piによるひずみ(以下「軸ひずみ」という)ε ’’ i、曲げモーメントMiによるひずみ(以下「曲げひずみ」という)ε ’’’ iが生じる。 As shown in FIG. 8A, when the multi-layer beam model of the n-layer beam is subjected to a temperature change, the strain due to thermal expansion (hereinafter referred to as “thermal strain”) ε i and the axial force Pi in the i-layer . strain (hereinafter "axial strain" hereinafter) ε '' i, bending moment M i by strain (hereinafter "bending strain" as) ε '''i occurs.

そして、各層に生じるひずみεiは、熱ひずみε iと軸ひずみε ’’ iと曲げひずみε ’’’ iとの和で表すことができるので、下記式1で表すことができる。 The strain ε i generated in each layer can be represented by the sum of the thermal strain ε i , the axial strain ε i, and the bending strain ε ″ ″ i, and therefore can be represented by the following formula 1.

Figure 2016111192
Figure 2016111192

上記式1のαiは線形膨張係数を、ΔTは温度変化を、Aiは断面積を、Eiはヤング率を、Piは軸力を、Rは各層の中立面における曲率半径を、tiは各層の厚さを表す。なお、各層の厚さtiが曲率半径Riに比べて微小であり、いずれの層でも曲率半径Riが略等しくなると仮定できるため、全層について同一の曲率半径Rを用いることができる。図8(b)に示すδは撓みを表す。 In equation (1), α i is a linear expansion coefficient, ΔT is a temperature change, A i is a cross-sectional area, E i is a Young's modulus, P i is an axial force, and R is a radius of curvature at the neutral plane of each layer. , T i represent the thickness of each layer. Since the thickness t i of each layer is smaller than the radius of curvature R i , and it can be assumed that the radius of curvature R i is almost equal in any layer, the same radius of curvature R can be used for all layers. Δ shown in FIG. 8B represents the deflection.

二層間の接合面におけるひずみの連続性から、接合面におけるひずみは等しくなるため、下記式2で表すことができる。   Since the strain at the joint surface becomes equal from the continuity of the strain at the joint surface between the two layers, it can be expressed by the following formula 2.

Figure 2016111192
Figure 2016111192

また、軸力のつりあいから、下記式3を得ることができる。   Further, the following formula 3 can be obtained from the balance of the axial force.

Figure 2016111192
Figure 2016111192

全層における曲げモーメントと曲げ剛性と曲率半径との関係は、弾性曲線方程式から、下記式4で表すことができる。   The relationship among the bending moment, bending stiffness, and radius of curvature in all layers can be expressed by the following equation 4 from the elastic curve equation.

Figure 2016111192
Figure 2016111192

上記式4のMiは各層に生じる曲げモーメントを、Eiiは曲げ剛性を、Iiは断面二次モーメントを表す。上記式4に示す全層における曲げモーメントは、曲げモーメントの釣り合いから、下記式5で表すことができる。 In the above formula 4, M i represents a bending moment generated in each layer, E i I i represents a bending rigidity, and I i represents a cross-sectional secondary moment. The bending moment in all layers shown in the above formula 4 can be expressed by the following formula 5 from the balance of the bending moment.

Figure 2016111192
Figure 2016111192

上記式5のyはn層ばり全体の中立面から表面までの距離を表す。また、各層に生じる応力σiは、各層に生じるひずみ、すなわち上記式1に各層のヤング率Eiを乗ずることによって得られるが、熱ひずみε iは応力を生じさせないため、下記式6のように表すことができる。 Y in the above formula 5 represents the distance from the neutral plane to the surface of the entire n-layer beam. Further, the stress σ i generated in each layer is obtained by multiplying the strain generated in each layer, that is, the Young's modulus E i of each layer by the above formula 1, but the thermal strain ε i does not cause a stress. Can be expressed as:

Figure 2016111192
Figure 2016111192

このように、太陽電池モジュール1は多層構造であるために熱変形を生じてしまうが、上述したように周縁エリア内の第二積層部12は第一積層部11よりも厚いため、熱変形量を抑制できる。   As described above, the solar cell module 1 has a multilayer structure and thus undergoes thermal deformation. However, since the second laminated portion 12 in the peripheral area is thicker than the first laminated portion 11 as described above, the amount of thermal deformation. Can be suppressed.

具体的には、背面層L3のうち第二積層部12を構成する部分が第一積層部11を構成する部分よりも厚いため、上記式6から求まる各積層部11,12で生じる応力同士が近い値となる。そのため、上記式4を用いて各積層部11,12の曲率半径を求めると、各曲率半径同士が近い値となる。この場合、第二積層部12が厚く形成されていることにより、第二積層部の曲率半径が増大している。近い値とは、各積層部11,12において、曲率半径同士が一致する場合、あるいは応力同士が一致する場合を含む。すなわち、各積層部11,12における曲率半径Rの差あるいは応力の差が、零を含む所定範囲内の値になることを表す。   Specifically, since the portion constituting the second laminated portion 12 in the back layer L3 is thicker than the portion constituting the first laminated portion 11, the stresses generated in the laminated portions 11 and 12 obtained from the above formula 6 are A close value. Therefore, when the curvature radii of the stacked portions 11 and 12 are obtained using the above formula 4, the curvature radii are close to each other. In this case, the curvature radius of the second laminated portion is increased by forming the second laminated portion 12 thick. The close value includes a case where the radii of curvature coincide with each other in each of the stacked portions 11 and 12 or a case where stresses coincide. That is, it represents that the difference in the radius of curvature R or the difference in stress between the stacked portions 11 and 12 becomes a value within a predetermined range including zero.

より詳細には、第一積層部11は、樹脂板3からなる第一層L11(α11,E11,A11)と、表面側の封止材4からなる第二層L12(α12,E12,A12)と、発電素子2からなる第三層L13(α13,E13,A13)と、背面側の封止材4からなる第四層L14(α14,E14,A14)と、バックシート5からなる第五層L15(α15,E15,A15)とにより構成されている。断面積A11〜A15は各層の厚さt11〜t15により決まる。 More specifically, the first laminated portion 11 includes the first layer L 1111 , E 11 , A 11 ) made of the resin plate 3 and the second layer L 12 (α made of the surface side sealing material 4. 12 , E 12 , A 12 ), the third layer L 1313 , E 13 , A 13 ) made of the power generating element 2, and the fourth layer L 1414 , made of the sealing material 4 on the back side. E 14 , A 14 ) and a fifth layer L 1515 , E 15 , A 15 ) composed of the backsheet 5. Sectional area A 11 to A 15 is determined by the thickness t 11 ~t 15 of each layer.

第二積層部12は、樹脂板3からなる第一層L21(α21,E21,A21)と、封止材4のみからなる第二層L22(α22,E22,A22)と、バックシート5からなる第三層L23(α23,E23,A24)とにより構成されている。断面積A21〜A23は各層の厚さt21〜t23により決まる。 The second laminated portion 12 includes a first layer L 2121 , E 21 , A 21 ) made of the resin plate 3 and a second layer L 2222 , E 22 , A 22 ) made only of the sealing material 4. ) And a third layer L 2323 , E 23 , A 24 ) made of the backsheet 5. Sectional area A 21 to A 23 is determined by the thickness t 21 ~t 23 of each layer.

各積層部11,12では、表面層L1について厚さt21=t11、封止層L2について厚さt22=t12+t13+t14 、背面層L3について厚さt23>t15 の関係が成り立つ。また、線形膨張係数αおよびヤング率Eは材質に固有である。そのため、樹脂板3からなる各第一層L11,L21では、線形膨張係数α11=α21かつヤング率E11=E21となる。同様に、封止材4からなる各第二層L12,L22および第四層L14では、線形膨張係数α12=α14=α22、かつヤング率E12=E14=E22となる。バックシート5からなる第五層L15および第三層L23では、線形膨張係数α15=α23、かつヤング率E15=E23となる。 Each laminate section 11 and 12, the thickness t 21 = t 11 for the surface layer L1, the thickness of the sealing layer L2 t 22 = t 12 + t 13 + t 14, relationship between the thickness t 23> t 15 for the rear layer L3 Holds. The linear expansion coefficient α and Young's modulus E are specific to the material. Therefore, in each of the first layers L 11 and L 21 made of the resin plate 3, the linear expansion coefficient α 11 = α 21 and the Young's modulus E 11 = E 21 are obtained. Similarly, in each of the second layers L 12 and L 22 and the fourth layer L 14 made of the sealing material 4, the linear expansion coefficient α 12 = α 14 = α 22 and the Young's modulus E 12 = E 14 = E 22 Become. In the fifth layer L 15 and the third layer L 23 made of the backsheet 5, the linear expansion coefficient α 15 = α 23 and the Young's modulus E 15 = E 23 are obtained.

例えば、太陽電池モジュール1において、樹脂板3がPC板、発電素子2が結晶シリコン系、封止材4がエチレン酢酸ビニルコポリマ、バックシート5がFRP板により構成されている。この場合、第一積層部11では線形膨張係数α15<α12<<α11<α12=α14 の大小関係が成り立つ。 For example, in the solar cell module 1, the resin plate 3 is composed of a PC plate, the power generating element 2 is composed of crystalline silicon, the sealing material 4 is composed of an ethylene vinyl acetate copolymer, and the back sheet 5 is composed of an FRP plate. In this case, the first laminated portion 11 has a linear expansion coefficient α 1512 << α 1112 = α 14 .

そして、太陽電池モジュール1が温度変化を受けた場合に、各積層部11,12では熱膨張によるひずみが生じ、各層で軸力Pが生じて曲げモーメントを生じる。この場合、第一積層部11において、第一,第二,第四層L11,L12,L14で生じる軸力P11,P12,P14が引っ張り荷重となり、第三,第五層L13,L15で生じる軸力P13,P15が圧縮荷重となる。さらに、第二積層部12において、第一,第二層L21,L22で生じる軸力P21,P22が引っ張り荷重となり、第三層L23で生じる軸力P23が圧縮荷重となる。これにより、各積層部11,12全体として曲げモーメントが生じる。 And when the solar cell module 1 receives a temperature change, each lamination | stacking part 11 and 12 will generate | occur | produce the distortion | strain by thermal expansion, the axial force P will arise in each layer, and a bending moment will arise. In this case, in the first laminated portion 11, the axial forces P 11 , P 12 and P 14 generated in the first, second and fourth layers L 11 , L 12 and L 14 become tensile loads, and the third and fifth layers Axial forces P 13 and P 15 generated at L 13 and L 15 are compression loads. Further, in the second laminate section 12, first, it is the second layer L 21, the axial force P 21 occurring L 22, P 22 is tensile load, axial force P 23 is the compressive load occurring in the third layer L 23 . Thereby, a bending moment is generated in each of the stacked portions 11 and 12 as a whole.

1…太陽電池モジュール、 2…発電素子、 3…樹脂板、 4…封止材、 5…バックシート、 10…接続部、 11…第一積層部、 12…第二積層部、 20…車両構造、 50…中空部、 52…突出部、 52b…側壁、 L1…表面層、 L2…封止層、 L3…背面層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell module, 2 ... Electric power generation element, 3 ... Resin board, 4 ... Sealing material, 5 ... Back sheet, 10 ... Connection part, 11 ... 1st laminated part, 12 ... 2nd laminated part, 20 ... Vehicle structure 50 ... hollow part, 52 ... projecting part, 52b ... side wall, L1 ... surface layer, L2 ... sealing layer, L3 ... back layer.

Claims (8)

表面層と背面層との間に封止層が積層している積層構造に構成され、かつ前記封止層内には封止された発電素子が複数配列されている太陽電池モジュールにおいて、
前記積層構造は、
前記発電素子が積層している部分からなる第一積層部と、
前記発電素子が積層していない部分からなる第二積層部とからなり、
前記第二積層部の前記背面層には、中空部が設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
In a solar cell module that is configured in a stacked structure in which a sealing layer is stacked between a surface layer and a back layer, and a plurality of sealed power generation elements are arranged in the sealing layer,
The laminated structure is
A first laminated portion comprising a portion where the power generating elements are laminated;
It consists of a second laminated part consisting of a part where the power generating element is not laminated,
A hollow part is provided in the back layer of the second lamination part, The solar cell module characterized by things.
前記中空部は、前記背面層のうち前記積層構造を支持する部材と接触する接続部の内部に設けられている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。   The solar cell module according to claim 1, wherein the hollow portion is provided in a connection portion that contacts a member that supports the laminated structure in the back surface layer. 前記接続部は、前記背面層の一部が前記表面層とは反対側へ向けて突出している突出部に形成されており、
前記中空部は、前記突出部の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載の太陽電池モジュール。
The connecting portion is formed in a protruding portion in which a part of the back layer protrudes toward the side opposite to the surface layer,
The solar cell module according to claim 2, wherein the hollow portion is provided inside the protruding portion.
前記突出部は、前記中空部を区画する壁部として前記表面層とは反対側へ向けて延びている側壁を備え、
前記側壁は、撓み構造に形成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュール。
The protruding portion includes a side wall extending toward the opposite side of the surface layer as a wall portion defining the hollow portion,
The solar cell module according to claim 3, wherein the side wall is formed in a flexible structure.
前記撓み構造は、前記側壁の厚さが前記側壁の基端部と比較して薄い構造であることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 4, wherein the flexible structure is a structure in which a thickness of the side wall is thinner than a base end portion of the side wall. 前記撓み構造は、前記突出部が突出する方向へ向けて延びている蛇腹構造であることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池モジュール。   The solar cell module according to claim 4, wherein the flexible structure is a bellows structure extending in a direction in which the protruding portion protrudes. 前記表面層は、樹脂板により構成され、
前記背面層は、繊維強化樹脂板により構成され、
前記表面層が外部から衝撃を受けた場合に、前記中空部の形状が変化するように前記背面層が変形するように構成されている
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
The surface layer is composed of a resin plate,
The back layer is composed of a fiber reinforced resin plate,
The said back surface layer is comprised so that the shape of the said hollow part may change, when the said surface layer receives the impact from the outside, It is comprised in any one of Claim 1 to 6 characterized by the above-mentioned. Solar cell module.
車両に搭載された場合に車両の外板部材を構成し、
前記中空部は、車体構造に取り付けられる接続部の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
When mounted on a vehicle, it constitutes a vehicle outer plate member,
The solar cell module according to claim 1, wherein the hollow portion is provided inside a connection portion attached to the vehicle body structure.
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