JP2016152333A

JP2016152333A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2016152333A
Application number: JP2015029522A
Authority: JP
Inventors: 由貴工藤; Yuki Kudo; 和峰木村; Kazutaka Kimura; 博隆稲葉; Hirotaka Inaba
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-08-22

Abstract

【課題】曲げ剛性の高い太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】表面板２と、背面支持板３と、多数のセル６を封止しかつ表面板２と背面支持板３との間に配置された封止材層４とが積層された積層体５を有する太陽電池モジュールであって、表面板２と背面支持板３との周辺部がそれぞれの板厚方向に折り曲げられて縦壁部２Ａ，３Ａが形成され、かつ表面板２の縦壁部２Ａと背面支持板３の縦壁部３Ａとが少なくとも一部で離隔８している。【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光を電力に変換するセル（単電池）を封止している封止材層の一方の面に表面板を設け、かつ他方の面に背面支持板を設けた太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールの一例が特許文献１に記載されており、その太陽電池モジュールは、樹脂基板上に太陽光で電力を生じるセルが形成され、その上に表面保護層が形成されている。これら樹脂基板と表面保護層とは熱膨張率が異なっているので、自然環境の下に曝された場合に、熱応力による変形や剥離などが生じる可能性がある。そこで特許文献１には、樹脂基板に線膨張係数の大きい層を設ける場合には、樹脂基板の上に応力緩衝層を設けることが記載されている。

特開２０１４−０２７１１２号公報

特許文献１に記載された発明では、応力緩衝層を新たに設けなければならない不都合があり、また線膨張係数の差が大きい場合や温度変化が大きい場合には、熱応力を十分に吸収できずに変形や剥離などが生じる可能性がある。また、大きい熱応力を十分に吸収できるように構成するとすれば、応力緩衝層の厚さが増大し、太陽電池モジュールの軽量化や薄肉化が阻害される可能性が高くなる。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、新たな部材を追加することなく全体としての剛性を高くでき、併せて各層の間の耐剥離強度を向上させることの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。

上記目的を達成するために、この発明は、表面板と、背面支持板と、多数の単電池を封止しかつ前記表面板と前記背面支持板との間に配置された封止材層とが積層された積層体を有する太陽電池モジュールにおいて、前記表面板と背面支持板との周辺部がそれぞれの板厚方向に折り曲げられて縦壁部が形成され、かつ前記表面板の縦壁部と前記背面支持板の縦壁部とが少なくとも一部で離隔していることを特徴とするものである。

この発明によれば、新たな部材を追加することなく、縦壁部が設けられている周辺部における断面二次モーメントが大きくなるから、曲げに対する剛性を高くし、全体としての強度を向上させることができる。また、それらの縦壁部の一部が離隔しているから、それらの縦壁部の隙間の部分に封止材が流動して縦壁部同士を接合することになる。したがって、表面板および封止材層ならびに背面支持板の接合領域が広がっていわゆる層間剥離を防止もしくは抑制することができる。

この発明に係る太陽電池モジュールを模式的に示す一部省略した断面図である。図１に示す太陽電池モジュールの底面図である。図１に示す太陽電池モジュール示す斜視図である。図１に示す太陽電池モジュールの製造手順を説明するための分解断面図である。この発明に係る太陽電池モジュールの他の例を模式的に示す底面図である。

この発明を具体例に基づき説明する。図１ないし図３に示す太陽電池モジュール１は、表面板２と、背面支持板３と、これら表面板２と背面支持板３とで挟み込んである封止材層４とからなる積層体５を有しており、その積層構造は従来知られている太陽電池モジュールと同様である。

表面板２は、長期に亘って良好な耐候性、堅牢性および透光性を保持できる樹脂材料、例えばアクリル樹脂、ＰＣ（ポリカーボネイト）から構成され、図２および図３に明瞭に示されるように平面形状がほぼ長方形の薄い平面体となっている。背面支持板３は、表面板２とほぼ同じ形状であり、平面輪郭は、表面板２の平面輪郭よりも小さくなっている。この背面支持板３は、太陽電池モジュール１全体の撓みに対する強度を向上させるため、曲げ剛性を与える材料、例えば鉄、アルミ、ポリカーボネイト等の樹脂、カーボン繊維又はガラス繊維強化プラスチックから構成されている。この背面支持板３は、更に剛性を増すために、上記材料の間に挟持された構造部材、例えばハニカム構造部材（図示せず）を含んでもよい。

封止材層４は、所定のパターンで配列された多数のセル（単電池）６を合成樹脂からなる封止材７の内部に密封した層であり、そのセル６は、結晶系シリコン、非晶質シリコン、薄膜系、有機系材料から構成され、所定の定格電力を出力できるよう、図示していないリード線により互いに接続されている。封止材７としてＥＶＡ，アイオノマー、ポリオレフィン系、シリコーン等の透明樹脂を使用でき、透光性の表面板２および封止材層４を透過した光がセル６に入射し、光エネルギーが電力に変換されるようになっている。

表面板２および背面支持板３の周辺部は、板厚方向に折り曲げられていて、その折り曲がった部分が縦壁部２Ａ，３Ａとなっている。図１ないし図３に示す例では、縦壁部２Ａ，３Ａは背面側（図１の下側）に折れ曲がっており、各縦壁部２Ａ，３Ａの下端部は同じ高さに揃えられている。各縦壁部２Ａ，３Ａの屈曲角度は共に直角であり、したがって縦壁部２Ａ，３Ａ同士の間には、隙間８があいていてその隙間８に封止材７がはみ出して隙間８を埋めている。

上記の太陽電池モジュール１を製造する場合、図４に示すように、それぞれ縦壁部２Ａ，３Ａを一体に成形した表面板２および背面支持板３とを用意する。縦壁部３Ａを下向きにした背面支持板３の上面にシート状もしくはフィルム状の封止材７を配置し、その封止材７の上面にセル６を所定の配列パターンで配置する。そのセル６を挟み付けるように他の封止材７を配置し、これら封止材７およびセル６を挟み付けるように、縦壁部２Ａを下向きにした表面板２を配置する。このように積層した状態で真空熱プレスなどによるラミネート加工を施す。封止材７は熱可塑性であるから溶融し、セル６を包み込んで密封するとともに表面板２および背面支持板３を接着する。

また、表面板２と背面支持板３とを正確に位置決めすることにより、各縦壁部２Ａ，３Ａ同士の間に隙間８が生じており、加熱溶融した封止材７がその隙間８に流動して隙間８を埋める。すなわち、その縦壁部２Ａ，３Ａの部分においても表面板２と背面支持板３とが接着される。また、隙間８は、互いに対向している表面板２と背面支持板３の間を外部に連通させる開口部として機能するから、ラミネート加工の際に表面板２と背面支持板３との間の空気や、封止材７から発生した気泡を外部に排出することができ、その結果、封止材層４と表面板２や背面支持板３とがより確実に密着する。すなわち、各層を確実に接着して信頼性を向上させることができる。

なお、接着力が不足する場合には、封止材７として、より接着力の強い材料を採用し、あるいは表面板２および封止材層４ならびに背面支持板３のそれぞれの間に接着剤を入れてもよい。

この発明に係る上記の太陽電池モジュール１は、セル６を積層してあるいわゆる中央部分は平坦面もしくは平滑面になっており、これに対して周辺部は、縦壁部２Ａ，３Ａが形成されて厚さ方向の寸法が中央部分より大きくなっている。すなわち、積層体５の周辺部分の断面二次モーメントが大きくなっている。そのため、上記の太陽電池モジュール１は、曲げ剛性の高い枠を嵌めた構造と同様の構造になっているから、熱応力や外力が掛かっても変形しにくく、また変形しにくいことにより各層の間での耐剥離強度が高い。しかも新たな部品もしくは部材を追加することなく曲げ剛性が高くなっているから、太陽電池モジュール１の軽量化や薄肉化が阻害されない。

なお、この発明においては、前記縦壁部２Ａ，３Ａは積層体５の全周に設ける必要はない。例えば、積層体５が平面視で矩形もしくは方形の場合、所定の対向する二辺にのみ縦壁部を設けた構成としてもよい。また、前述した隙間８は、積層体５の全周に設けずに一部に設けられていてもよい。その例を図５に示してある。

ここに示す例は、積層体５を平面視で長方形状に形成し、その四辺の中間部分に隙間８を形成した例である。より具体的に説明すると、表面板２の縦壁部２Ａの内法と背面支持板３の縦壁部３Ａの外法とがほぼ同じになっており、さらに背面支持板３における縦壁部３Ａの中央部分（各辺での中央部分）が積層体５の中心部に向けて湾曲している。すなわち、表面板２の縦壁部２Ａの内面から離隔する方向に湾曲している。この湾曲部分に隙間８が形成されている。したがって、四つの角部では、各縦壁部２Ａ，３Ａが接触している。このような構成によれば、表面板２と背面支持板３との相対的な位置が、縦壁部２Ａ，３Ａの角部によって一義的に決まり、これらを互いに組み付ける作業が容易になり、ひいては製造作業性が向上する。また、ラミネート加工時に表面板２と背面支持板３との相対的な位置のずれが生じないので、これらの間に挟み込まれる封止材層４の流動による位置のずれや、セル６の位置もしくは配列のずれなどを防止もしくは抑制することができる。なお、各縦壁部２Ａ，３Ａが互いに接触する箇所は、三箇所以上であればよく、図５に示す四箇所に限定されない。

さらに、この発明における縦壁部は、背面支持板３側に折り曲げて形成する以外に表面板２側（上側）に折り曲げて形成されていてもよい。また、この発明に係る太陽電池モジュールの形状は、平面視で矩形もしくは方形が一般的であるが、これ以外の形状であってもよい。

以上、種々の実施例に基づきこの発明について説明したが、この発明は、これら実施例のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更および変形が可能である。

１…太陽電池モジュール、２…表面板、３…背面支持板、２Ａ，３Ａ…縦壁部、４…封止材層、５…積層体、６…セル（単電池）、７…封止材、８…隙間。

Claims

表面板と、背面支持板と、多数の単電池を封止しかつ前記表面板と前記背面支持板との間に配置された封止材層とが積層された積層体を有する太陽電池モジュールにおいて、
前記表面板と背面支持板との周辺部がそれぞれの板厚方向に折り曲げられて縦壁部が形成され、かつ前記表面板の縦壁部と前記背面支持板の縦壁部とが少なくとも一部で離隔していることを特徴とする太陽電池モジュール。