JP2019068693A - 太陽電池モジュール及び集熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体への熱伝導性が良好な構成を提供する。【解決手段】太陽電池パネル１０は、太陽電池セル１４と、太陽電池セル１４の太陽光を受ける受光面と反対側に設けられたバックシート１７とを有する。バックシート１７のうち太陽電池セル１４側とは反対側の裏面１７ａ上には、流路パネル２１が固定される。流路パネル２１は、バックシート１７の裏面１７ａと反対側に突出する凸状流路２２を有し、バックシート１７の裏面１７ａと凸状流路２２の間の空間に熱媒体を流通させる流路２３を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池パネルを有する太陽電池モジュールと、太陽電池セルが設置される集熱器に関する。

太陽電池パネルを冷却すべく、内部に熱媒体を流通させる集熱器に太陽電池パネルを設置した構成が提案されている（特許文献１）。

特開平９−９６４５１号公報

特許文献１に記載の構成の場合、太陽電池パネルと集熱器とを別の構成としている。ここで、太陽電池パネルは、一般的に、太陽電池セルの割れなどを防止すべく、太陽光を受ける表面と反対側に保護板（バックシート）を設ける。このため、特許文献１に記載の構成の場合、太陽電池セルと集熱器との間に保護板が介在することになり、集熱器の内部を流通させる熱媒体への熱伝導性が低下する。

本発明は、熱媒体への熱伝導性が良好な構成を提供することを目的とする。

本発明は、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの太陽光を受ける受光面と反対側に設けられた板状部材と、を有する太陽電池パネルと、前記板状部材のうち前記太陽電池セル側とは反対側の裏面上に固定され、前記板状部材の裏面との間に熱媒体を流通させる流路を形成する流路形成部材と、を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールにある。

また、本発明は、太陽電池セルの設置面を構成する板状部材における前記太陽電池セルが太陽光を受ける受光面とは反対側の裏面と、前記板状部材の前記太陽電池セルと反対側に固定され、前記板状部材と反対側に突出する凸状流路を有し、前記板状部材と前記凸状流路の間の空間に熱媒体を流通させる流路を形成する流路形成部材と、によって構成されることを特徴とする集熱器にある。

本発明によれば、熱媒体への熱伝導性が良好な構成を提供できる。

実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を切断して、表面側から見た斜視図。 実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を切断して、裏面側から見た斜視図。 実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 実施形態の別例に係る集熱器の一部を示す断面図。 実施形態に係る集熱器の分解斜視図。 （ａ）実施形態に係る集熱器の一部を裏側から見た平面図、（ｂ）（ａ）のＣ部拡大図。 実施形態に係る集熱器の別例を裏側から見た平面図。 太陽電池モジュールを組み込むシステムの一例を示すブロック図。

実施形態について、図１ないし図８を用いて説明する。まず、本実施形態の太陽電池モジュール１００の全体構成について、図１ないし図４を用いて説明する。

［太陽電池モジュール］
太陽電池モジュール１００は、ガラス１１と、太陽電池パネル１０と、集熱器２０と、断熱部材３０と、耐候シート４０と、フレーム５０とを有する。これらは、太陽光を受ける受光面（表面）側から、太陽電池パネル１０、集熱器２０、断熱部材３０、耐候シート４０の順で配置され、フレーム５０により支持されている。

太陽電池パネル１０は、図３に示すように、太陽光を受ける表面側から順に、ガラス１２、封止材１３、太陽電池セル１４、封止材１５、絶縁シート１６、及び、板状部材としてのバックシート１７を有する。バックシート１７は、後述するように、その裏面１７ａで集熱器２０の一部を構成する。

太陽電池セル１４は、シリコン系半導体などの発電素子であり、太陽光などの光を受けて発電する。このような太陽電池セル１４は、ガラス１２とバックシート１７の間に、樹脂部材としての封止材１３、１５などを介して、図１に示すように複数並べて配置されている。太陽電池セル１４は、両面をこれら封止材１３、１５により封止されることで、耐候性を高めている。

即ち、太陽電池セル１４の太陽光を受ける表面側には、封止材１３を介してガラス１２を配置して、太陽電池セル１４の表面とガラス１２とを封止材１３により接着すると共に、太陽電池セル１４の表面側を封止している。一方、太陽電池セル１４の表面と反対側の裏面側には、封止材１５及び絶縁シート１６を介してバックシート１７を配置している。そして、太陽電池セル１４の裏面とバックシート１７とを封止材１５及び絶縁シート１６により接着すると共に、封止材１５により太陽電池セル１４の裏面側を封止している。

具体的には、バックシート１７は、太陽電池セル１４が設置される設置面を構成し、太陽電池セル１４をバックシート１７に押し付けることで、封止材１５により太陽電池セル１４がバックシート１７に溶着される。後述するように、バックシート１７は金属製であるため、太陽電池セル１４とバックシート１７との間を封止材１５及び絶縁シート１６により絶縁するようにしている。なお、封止材１５により絶縁性を確保できれば、絶縁シート１６を省略しても良い。

封止材１３、１５は、それぞれＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）など周知の樹脂を用いることができる。封止材１３、１５は、光を透過させるため透明としている。なお、図３では、裏面側の封止材１５を２枚記載しているが、これは、封止材１５の厚さを確保するためであり、封止材１５の厚さを確保できれば、１枚であっても良い。後述する図４では、封止材１５を１枚として記載しているが、これは、図３の２枚の封止材１５を１枚として記載したものである。

このように封止材１５の厚さを確保するのは、絶縁性を確保すると共に、バックシート１７の表面の凹凸を埋めて、太陽電池セル１４側の表面の平面性を高めるためである。即ち、封止材１５は、太陽電池セル１４とバックシート１７を溶着する際に溶けて、バックシート１７の表面の凹凸を埋める。この際、封止材１５の厚さが薄いと、この凹凸を十分に埋められずに平面性を十分に良好にできない。したがって、バックシート１７の太陽電池セル１４側の表面の凹凸の大きさとの関係で、平面性を良好にできるように、封止材１５の厚さを適宜設定することが好ましい。太陽電池セル１４と接する面の平面性が良くない場合、即ち、凹凸が大きいと太陽電池セル１４が割れる虞があるためである。また、封止材１５の厚さが薄いと、絶縁性を十分に確保できず、太陽電池セル１４とバックシート１７が導通し、漏電や短絡が生じる虞がある。このため、太陽電池セル１４とバックシート１７との間の絶縁性を十分に確保できるように、封止材１５の厚さを適宜設定することが好ましい。本実施形態では、封止材１５の厚さが、それぞれ０．６ｍｍで合計１．２ｍｍ、絶縁シートの厚さを０．０２ｍｍとしている。

太陽電池セル１４の表面側に配置されたガラス１２は、太陽電池セル１４の表面を保護する。本実施形態では、ガラス１２の太陽光を受ける側に、更に別のガラス１１を設け、後述する図４に示すように、ガラス１１とガラス１２との間に隙間１８を形成している。これにより、ガラス１１とガラス１２との間の隙間１８に空気層が形成され、断熱効果を高め、太陽電池モジュール１００における太陽光の受光面側からの放熱を抑制することができ、集熱器２０の集熱性を高めることができる。なお、ガラス１１は省略しても良い。

また、太陽電池モジュール１００の太陽光を受ける最表面側に設けられたガラス１１の太陽光を受ける表面には、親水性のコート層１１ａが形成されている。これにより、雨などによりガラス１１の表面が汚れにくくなり、ガラス１１の太陽光の透過性を維持し易くなる。この結果、太陽電池セル１４の発電効率及び後述する集熱器２０の集熱効率が維持し易くなる。なお、ガラス１１を省略する場合には、ガラス１２の表面に親水性のコート層を形成することが好ましい。

絶縁シート１６は、黒色で、熱伝導性に優れ、粘着性を有するシートである。ここで、太陽電池セル１４は、上述のように複数並べて配置されている。そして、複数の太陽電池セル１４の間には隙間を有する。太陽電池セル１４に照射された太陽光などの光は、この隙間を介して絶縁シート１６に到達する。絶縁シート１６は、黒色であるため、太陽光の照射による集熱性を高めることができ、後述する集熱器２０内を流れる熱媒体の温度をより上昇させ易くできる。絶縁シート１６としては、一例として、黒色で且つ熱伝導性が高い微粒子（例えばカーボンブラック等）を練り込んだ黒色のシートを用いて構成される。

なお、絶縁シート１６とは別に、バックシート１７と太陽電池セル１４との間に黒色のシートを設けても良い。例えば、封止材１５を黒色としても良い。或いは、バックシート１７の太陽電池セル側の表面に黒色の膜をコートしても良い。例えば、バックシート１７の表面に熱伝導性を有する黒い塗料を塗っても良い。また、このような黒色のシートや膜は、上述のように複数の太陽電池セル１４の隙間を介して照射される部分にのみ設けても良い。

太陽電池セル１４の裏面側に配置されたバックシート１７は、太陽電池パネル１０の最下層に位置し、太陽電池セル１４を保護する。即ち、バックシート１７は、太陽電池セル１４の裏面側に設けられて太陽電池セル１４の設置面を構成しており、更に太陽電池セル１４が割れたりすることを防止している。

集熱器２０は、上述の太陽電池パネル１０を構成するバックシート１７の裏面１７ａと、流路形成部材としての流路パネル２１とを組み合わせることで形成されている。詳しくは後述するように、流路パネル２１は、バックシート１７の太陽電池セル１４側と反対側の裏面上に固定され、バックシート１７と反対側に突出する凸状流路２２を有する。そして、バックシート１７と凸状流路２２の間の空間に熱媒体を流通させる流路２３を形成している。流路２３を流れる熱媒体は、例えば、エチレングリコールやプロピレングリコールの水溶液などの不凍液や水などである。

このような集熱器２０は、流路２３を形成するバックシート１７が太陽電池パネル１０の一部を構成することで、太陽電池パネル１０と積層される。これにより、集熱器２０は、太陽電池セル１４で発生した熱や太陽熱を吸収し、内部を流れる熱媒体の温度を上昇させる。また、このように太陽電池セル１４の熱を吸収することで太陽電池セル１４を冷却して、太陽電池セル１４の発電効率の低下を抑制している。

断熱部材３０は、集熱器２０の太陽電池パネル１０と反対側（裏側）に設けられている。具体的には、流路パネル２１のバックシート１７と反対側に断熱部材３０が設けられている。断熱部材３０は、フェノール系樹脂により板状に形成されている。フェノール系樹脂は、耐水性、耐熱性に優れ、集熱器２０が配置される空間内でも好適に使用できる。なお、太陽電池モジュール１００内は、集熱器２０の熱などにより結露する可能性があるため、断熱部材３０として、耐水性に優れることが好ましい。

本実施形態では、断熱部材３０として、フェノール樹脂を板状に成型したフェノールフォームを用いている。このように、集熱器２０の裏側に断熱部材３０を設けることで、集熱器２０の裏側から熱が拡散することを抑制して、集熱器２０の集熱効率を高めることができる。

耐候シート４０は、アクリル板により構成され、太陽電池モジュール１００の太陽光を受ける側と反対側から雨などの湿気や異物が太陽電池モジュール１００内に浸入することを防止している。耐候シート４０は、アクリル板以外に、他の樹脂製の板、或いは、ステンレス鋼などの金属板であっても良い。

フレーム５０は、図４に示すように、本体部５１、上側部材５２、下側部材５３を有する。なお、便宜上、図４の上側を上、下側を下とするが、太陽電池モジュール１００を実際に設置する場合には、図４の状態から傾けて設置される場合が多い。例えば、家の屋根の上に設置される場合、屋根の傾斜に沿って水平方向に傾けて設置される。

本体部５１は、支持溝５１ａを有し、支持溝５１ａ内にガラス１２からバックシート１７までの構造物により構成される太陽電池パネル１０の端部がシール材５５を介して挿入される。これにより、太陽電池パネル１０がフレーム５０に支持される。この状態で太陽電池パネル１０の下方から断熱部材３０を挿入する。断熱部材３０は、後述するように、流路パネル２１の第１凸部２４と第２凸部２５に当接して位置決めされる。この際、本体部５１の下方に設けられた突出部５１ｂにより断熱部材３０の端部下面が支持され、断熱部材３０が落下することが防止される。

上側部材５２は、本体部５１にブラケット５４を介してビス５７により固定される。上側部材５２は、支持溝５２ａを有し、支持溝５２ａ内にガラス１１の端部がシール材５６を介して挿入される。これにより、ガラス１１がフレーム５０に支持される。下側部材５３は、本体部５１との間で耐候シート４０を挟み込んだ状態で、ビス５８により本体部５１の下部に固定される。これにより、耐候シート４０がフレーム５０に支持される。なお、本実施形態においてはフレーム５０を本体部５１、上側部材５２、下側部材５３に分割して構成したが、適宜一体に形成しても良い。特に、本体部５１と上側部材５２とを一体に形成すれば、フレーム５０に内蔵されるガラス１１から耐候シート４０までの部品を挟み込んだ後で、下側部材５３をビス５８によって固定することができ、構成を簡易にするとともに、生産性も向上できる。

［集熱器］
本実施形態の集熱器２０について、図２を参照しつつ図４ないし図８を用いて詳しく説明する。上述のように、集熱器２０は、太陽電池セル１４が設置される板状部材としてのバックシート１７の裏側（流路パネル２１側）の面である裏面１７ａと、流路形成部材としての流路パネル２１とで構成される。バックシート１７は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどの金属製の略長方形の板状部材である。バックシート１７は、太陽電池セル１４で発生した熱や太陽熱を集熱器２０内部の熱媒体に効率良く伝えるべく、熱伝導性が高いものが好ましい。このために、本実施形態では、バックシート１７を金属製としている。一例として、熱伝導性や熱膨張率、および加工性などを考慮し、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４が好適に用いられる。

流路パネル２１は、金属製の略長方形の板状部材の一部を、バックシート１７側（板状部材側）と反対側に突出するように変形させた流路形成部としての凸状流路２２、第１凸部２４、第２凸部２５を有する。即ち、凸状流路２２は、バックシート１７の裏面を横断するようにバックシート１７とは反対側に突出して設けられている。例えば、板状部材をプレス加工することにより板状部材の一部を膨出させ、凸状流路２２、第１凸部２４、第２凸部２５を形成する。

凸状流路２２は、図２に示すように、流路パネル２１の長手方向と直交する幅方向に沿って連続するように形成されている。なお、凸状流路２２が形成される方向は、幅方向と平行しても良いし、幅方向に対して傾斜していても良い。また、凸状流路２２は、流路パネル２１の長手方向に並列に複数形成されている。このような複数の凸状流路２２は、図４に示すように、幅方向に直交する断面形状がそれぞれ三角形状となるように形成されているが、断面形状はこの形状に限らず、台形状、矩形状、円弧状など他の形状であっても良い。

隣り合う複数の凸状流路２２の間には、接合部としての平板部２２ａが存在する。即ち、複数の凸状流路２２と複数の平板部２２ａは、流路パネル２１の長手方向に交互に配置される。そして、複数の平板部２２ａとバックシート１７とを当接させ、溶接などにより金属接合している。即ち、平板部２２ａは、バックシート１７の裏面１７ａに接合される。これにより、複数の凸状流路２２とバックシート１７の裏面１７ａとの間の空間には、熱媒体を流通させる流路２３がそれぞれ形成される。即ち、凸状流路２２は、バックシート１７の裏面１７ａに対して接合されず平板部２２ａで囲まれて流路２３を形成する。

第１凸部２４及び第２凸部２５は、図２及び図７に示すように、複数の凸状流路２２の熱媒体の流れ方向の両端部とそれぞれ連続し、複数の凸状流路２２よりもバックシート１７と反対側に突出する。即ち、図４及び図５に示すように、第１凸部２４及び第２凸部２５は、複数の凸状流路２２よりも突出量が多い。なお、第１凸部２４及び第２凸部２５の突出量は同じとしている。また、第１凸部２４及び第２凸部２５は、長手方向に直交する断面形状がそれぞれ矩形状となるように形成されているが、断面形状はこの形状に限らず、台形状、三角形状、円弧状など他の形状であっても良い。

また、第１凸部２４及び第２凸部２５は、流路パネル２１の幅方向の両端部に、それぞれ流路パネル２１の長手方向に沿って形成されている。そして、長手方向に並列に配置された複数の凸状流路２２の両端部が、それぞれ第１凸部２４及び第２凸部２５と接続するようにしている。

第１凸部２４は、複数の凸状流路２２の幅方向一端部と連続し、バックシート１７との間の空間に流路２３に熱媒体を流入させるための入口流路２６を形成する。第２凸部２５は、複数の凸状流路２２の幅方向他端部と連続し、バックシート１７との間の空間に流路２３から熱媒体を排出するための出口流路２７を形成する。入口流路２６及び出口流路２７は、図５に示すように、凸状流路２２により形成される流路２３と連通している。

入口流路２６は、複数の流路２３に熱媒体を流入させる経路であり、出口流路２７は、複数の流路２３から集まった熱媒体が排出される経路である。このため、入口流路２６及び出口流路２７は、それぞれ、少なくとも１つの流路２３よりも断面積を大きくすることが好ましい。これにより、入口流路２６から各流路２３、出口流路２７へ熱媒体を円滑に流し易くなる。

本実施形態では、凸状流路２２の高さ（突出量）を第１凸部２４及び第２凸部２５の高さよりも低くすることで、流路２３の断面積を入口流路２６及び出口流路２７の断面積よりも小さくしている。これにより、流路パネル２１の材料費を抑えられると共に、断熱部材３０と複数の凸状流路２２との間に隙間３１を形成するようにしている。即ち、断熱部材３０は、図４及び図５に示すように、第１凸部２４及び第２凸部２５に当接することで位置決めされる。このため、第１凸部２４及び第２凸部２５よりも突出量が小さい複数の凸状流路２２と断熱部材３０との間には、隙間３１が形成される。これにより、断熱部材３０と複数の凸状流路２２との間の隙間３１に空気層が形成され、断熱効果を高め、集熱器２０の集熱性を高めることができる。

このように構成される流路パネル２１は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどの金属製である。なお、流路パネル２１は、バックシート１７と溶接により接合できれば、バックシート１７と同じ材料であっても良いし異なった材料であっても良い。但し、バックシート１７が流路パネル２１よりも剛性が高くなるようにすることが好ましい。例えば、バックシート１７と流路パネル２１を異なる金属材料により形成したり、厚さを変えたりして、バックシート１７の方が流路パネル２１よりも剛性が高くなるようにする。

例えば、図６に示すように、板状部材としてのバックシート１７Ａと流路形成部材としての流路パネル２１Ａを同一材料（例えば、両方ともステンレス鋼）で形成した場合、バックシート１７Ａの板厚ｔ１を流路パネル２１Ａの板厚ｔ２よりも厚くする。これにより、バックシート１７Ａの方が流路パネル２１Ａよりも剛性が高くなる。

このようにバックシート１７（１７Ａ）の剛性を流路パネル２１（２１Ａ）の剛性よりも高くするのは、バックシート１７の変形を小さくして、バックシート１７の平面性を良好にするためである。バックシート１７は、上述のように太陽電池セル１４が樹脂部材としての封止材１５及び絶縁シート１６を介して設置されるため、太陽電池セル１４側の表面の平面性が高いことが好ましい。即ち、凹凸があっても、凹凸の高さが小さいことが好ましい。バックシート１７に対する流路パネル２１の接合の一例として、後述するシーム溶接を用いることによって、溶接時にバックシート１７に発生する凹凸の高さを抑えることができるが、更にバックシート１７側の剛性を高くすることによって、溶接により凹凸が発生する対象が流路パネル２１側とすることができ、バックシート１７の平面性を高めることができる。

特に、太陽電池セル１４は、バックシート１７に押し付けて溶着されるため、バックシート１７の表面の凹凸が大きいと、この際に太陽電池セル１４が割れるなど損傷する虞がある。このため、バックシート１７の表面の平面性が高いことが好ましい。詳しくは後述するように、バックシート１７は、流路パネル２１と溶接により接合される。太陽電池セル１４は、バックシート１７と流路パネル２１とが溶接された後にバックシート１７に溶着される。また、バックシート１７は、集熱器２０の内部を流れる熱媒体から圧力を受ける。このため、バックシート１７の剛性を高くすれば、溶接による変形量や、熱媒体の圧力による変形量を小さくすることができ、バックシート１７の平面性を良好に維持できる。

このように構成されるバックシート１７及び流路パネル２１は、図７に示すように、流路パネル２１の上面（凸状流路２２、第１凸部２４及び第２凸部２５が形成されることで一部が凹んだ側の面）にバックシート１７の裏面１７ａを重ね合わせることで構成される。そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、バックシート１７及び流路パネル２１を溶接により接合することで、バックシート１７に流路パネル２１が固定され、集熱器２０が形成される。

本実施形態では、バックシート１７と流路パネル２１とをシーム溶接により固定している。これは、スポット溶接で固定した場合、溶接部の高さが高くなってバックシート１７の表面の平面性が低下するためである。本実施形態では、流路パネル２１のうち、隣り合う複数の凸状流路２２の間の平板部２２ａとバックシート１７とを、幅方向に間隔をあけてシーム溶接している。即ち、平板部２２ａの流路２３に沿った方向に間欠的にシーム溶接を施している。

したがって、図８（ｂ）に示すように、平板部２２ａの溶接部２８は、流路２３に沿った方向の長さが、この方向に直交する方向の長さよりも長い。本実施形態では、溶接部２８は、幅方向の長さが長手方向の長さよりも長い。なお、流路２３に沿う方向は、幅方向と平行でなくても良く、傾斜していても良い。また、流路２３が曲がっている場合にも、それに沿って曲がった方向が流路２３に沿う方向となる。また、平板部２２ａに行う溶接は、このように間欠的なものではなく、連続したものであっても良い。但し、隣り合う複数の凸状流路２２の間部分は、仮にシール性が低くても隣の流路２３に熱媒体が漏れるだけである。このため、この部分のシール性は高くなくても良いため、本実施形態では、間欠的にシーム溶接を行っている。

これに対して、図８（ａ）に示すように、バックシート１７と流路パネル２１の周縁部は、全周に亙ってシーム溶接している。即ち、溶接部２９は、集熱器２０の周縁部の全周に亙って連続している。これにより、周縁部をシールして熱媒体が外部に漏れることを抑制している。

なお、バックシート１７と流路パネル２１の接合は、溶接以外に、例えば、摩擦攪拌接合で行っても良い。要は、バックシート１７と流路パネル２１の接合強度を確保できれば、溶接以外の接合方法であっても良い。

このようにバックシート１７と流路パネル２１とを溶接により接合することで構成される集熱器２０は、図８（ａ）に示す入口２４ａから熱媒体が流入する。入口２４ａから流入した熱媒体は、入口流路２６から複数の流路２３に分岐して流れ、出口流路２７に集まり、出口２５ａから排出される。そして、熱媒体は、このように入口２４ａから入口流路２６、複数の流路２３及び出口流路２７を介して出口２５ａまで流れる間に、太陽光や太陽電池セル１４の熱により温度上昇し、出口２５ａから排出される。なお、太陽電池モジュール１００は、例えば、複数の流路２３を流れる熱媒体が重力方向下方から上方に向かう方向に流れるように設置される。

［集熱器の別例］
上述の説明では、流路パネル２１に複数の凸状流路２２を長手方向に並列に並べることで、流路２３を複数形成した例について説明した。但し、集熱器の流路は、このような流路以外であっても良い。例えば、図９に示す集熱器２０Ａのように、複数の凸状流路２２Ａを、第１凸部２４と第２凸部２５との間で複数回折り返すように形成しても良い。図示の例の場合、それぞれの凸状流路２２Ａを２回折り返し、入口流路２６と出口流路２７との間に、５本の流路２３Ａを形成している。要は、集熱器２０Ａの全体に流路が配置されるように構成されれば、流路の形状、本数は、適宜設定可能である。但し、このような場合であっても、隣り合う流路の間部分の溶接は、流路に沿って間欠的にシーム溶接により接合することが好ましい。即ち、この部分の溶接部は、流路に沿った方向の長さが、この方向に直交する方向の長さよりも長くなるように、シーム溶接を施すことが好ましい。

上述のように構成される本実施形態の場合、太陽電池パネル１０を構成するバックシート１７（１７Ａ）と流路パネル２１（２１Ａ、２１Ｂ）とを組み合わせることで集熱器２０（２０Ａ）を構成している。このため、集熱器２０と太陽電池セル１４との間の部材による集熱性を向上させられ、集熱器２０内を流れる熱媒体への熱伝導性を良好にできる。

また、バックシート１７は、上述のように太陽電池セル１４を保護するものであり、平面性が良くないと太陽電池セル１４が割れる虞がある。但し、本実施形態では、バックシート１７の剛性を流路パネル２１の剛性よりも高くしているため、溶接や集熱器２０の内部の熱媒体の圧力によりバックシート１７の平面性が低下することを防止できる。また、バックシート１７と流路パネル２１との溶接をシーム溶接とし、複数の流路２３（２３Ａ）の間部分は、間欠的にシーム溶接としている。このため、溶接によるバックシート１７の平面性の低下を低減できる。これにより、バックシート１７を、集熱器２０を構成する部材としても、平面性が低下することを抑制でき、太陽電池セル１４の割れなどを生じにくくできる。また、このようにバックシート１７の表面の平面性が高ければ、封止材１５及び絶縁シート１６を介して太陽電池セル１４との接触面積を増やすことができ、集熱器２０の集熱性を向上させられる。

以上説明したように、本発明の太陽電池モジュールは、少なくとも１枚の太陽電池セルが有する受光面とは反対側に設けられた太陽電池パネル１０の構成部品である板状部材のうち、太陽電池セル１４側とは反対側の裏面１７ａに対して流路形成部材を接合し、太陽電池パネル１０の構成部品の板状部材（の裏面）と流路形成部材との間で熱吸収媒体（熱媒体）の流路を形成した点に特徴がある。

ここで、太陽電池パネル１０構成部品である板状部材は、太陽電池セル１４を固定する１枚のパネル（平板状部材）で構成し、この板状部材に接合される流路形成部材も１枚のパネル（平板状部材）で構成している。これにより、少なくとも板状部材の周縁部を取り囲むように流路形成部材を接合しつつ、板状部材と流路形成部材との間における非接合部によって両部材の間に流路を形成し、更にその流路への熱媒体の流入口及び流出口を設けることで、板状部材の裏面側において集熱器２０（集熱構造）を比較的簡易に形成することができる。なお、板状部材の裏面に対する流路形成部材の接合部の位置を適宜変更すれば、板状部材の裏面側における集熱構造において、例えば、熱媒体の流量や流速、熱媒体の種類等を考慮し、所望の熱吸収ができるように様々な形状の流路パターンを形成することができる。

［太陽電池モジュールを組み込むシステムの一例］
次に、上述した太陽電池モジュール１００を組み込むシステムの一例について、図１０を用いて説明する。本例のシステム１０００は、太陽電池モジュール１００を家庭用の温水及び発電用のシステムに適用した場合を示している。

システム１０００は、太陽電池モジュール１００、集熱系システム２００、発電系システム３００を有する。発電系システム３００は、太陽電池モジュール１００の太陽電池パネル１０（図１参照）により発電した電力を家庭内に送るためのシステムである。

集熱系システム２００は、太陽電池モジュール１００の集熱器２０（図２など参照）により温度上昇した熱媒体を利用して温水を作るシステムである。このために集熱系システム２００は、熱交換器２０１、貯湯槽２０２、循環ポンプ２０３、２０４、制御部２０５を有する。熱交換器２０１は、太陽電池モジュール１００により温度上昇した熱媒体により、例えば水道水を加熱して温水を生成する。生成された温水は、貯湯槽２０２に貯められる。また、熱交換器２０１を通って温度が下降した熱媒体は、再度、太陽電池モジュール１００に送られて加熱される。

このような熱媒体の流通、及び、水道水或いは温水の流通は、循環ポンプ２０３、２０４により行われる。循環ポンプ２０３、２０４は、制御部２０５により制御され、制御部２０５は、例えば、貯湯槽２０２の温度を検知してこれらを制御する。貯湯槽２０２で貯められた温水は、温度が十分に高くない場合があるため、この場合には、ボイラなどの補助熱源２１０により加熱され、家庭内に送られる。このような集熱系システム２００及び発電系システム３００の運転状態などは、表示器１１０に表示される。

１０・・・太陽電池パネル／１１、１２・・・ガラス／１１ａ・・・コート層／１４・・・太陽電池セル／１５・・・封止材（樹脂部材）／１６・・・絶縁シート／１７、１７Ａ・・・バックシート（板状部材）／２０、２０Ａ・・・集熱器／２１、２１Ａ、２１Ｂ・・・流路パネル（流路形成部材）／２２、２２Ａ・・・凸状流路（流路形成部）／２２ａ・・・平板部（接合部）／２３、２３Ａ・・・流路／２４・・・第１凸部／２５・・・第２凸部／２６・・・入口流路／２７・・・出口流路／３０・・・断熱部材／３１・・・隙間／１００・・・太陽電池モジュール

Claims (16)

1. 太陽電池セルと、前記太陽電池セルの太陽光を受ける受光面と反対側に設けられた板状部材と、を有する太陽電池パネルと、
   前記板状部材のうち前記太陽電池セル側とは反対側の裏面上に固定され、前記板状部材の裏面との間に熱媒体を流通させる流路を形成する流路形成部材と、を備えた、
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記流路形成部材は、前記板状部材の裏面に接合される接合部と、前記板状部材の裏面に対して接合されず前記接合部で囲まれて前記流路を形成する流路形成部とを備えた、
   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。
3. 前記板状部材及び前記流路形成部材は、金属製である、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記板状部材と前記流路形成部材とを溶接により固定した溶接部を有し、前記溶接部は、前記流路に沿った方向の長さが、該方向に直交する方向の長さよりも長い、
   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。
5. 前記板状部材は、前記流路形成部材よりも剛性が高い、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記板状部材と前記流路形成部材は同一材料で形成され、
   前記板状部材は、前記流路形成部材よりも板厚が厚い、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記太陽電池セルと前記板状部材との間には、絶縁シートが設けられた、
   ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記絶縁シートは、黒色である、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記板状部材の前記太陽電池セル側の面には、黒色のシート又は膜が設けられた、
   ことを特徴とする、請求項１ないし７のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
10. 前記板状部材は、前記太陽電池セルの受光面と反対側の面に樹脂部材を介して設けられている、
    ことを特徴とする、請求項１ないし９のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記流路形成部材に対し、前記板状部材との反対側に断熱部材が設けられた、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１０のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記断熱部材は、前記流路形成部材との間に隙間を形成して配置される、
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
13. 前記流路形成部材は、前記板状部材の裏面を横断するように前記板状部材側とは反対側に突出して設けられた凸状流路を有し、前記凸状流路における前記熱媒体の流れ方向の両端部とそれぞれ連続し、前記凸状流路よりも前記板状部材と反対側に突出する第１凸部及び第２凸部を有し、
    前記第１凸部は、前記板状部材との間の空間に前記流路に熱媒体を流入させるための入口流路を形成し、
    前記第２凸部は、前記板状部材との間の空間に前記流路から熱媒体を排出するための出口流路を形成し、
    前記断熱部材は、前記第１凸部及び前記第２凸部と当接して位置決めされ、前記凸状流路との間に前記隙間を形成する、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
14. 前記断熱部材は、フェノール系樹脂により形成されている、
    ことを特徴とする、請求項１１ないし１３のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
15. 太陽光を受ける最表面側に設けられたガラスを有し、
    前記ガラスの太陽光を受ける表面には、親水性のコート層を有する、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１４のうちの何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
16. 太陽電池セルの設置面を構成する板状部材における前記太陽電池セルが太陽光を受ける受光面とは反対側の裏面と、
    前記板状部材の前記太陽電池セルと反対側に固定され、前記板状部材と反対側に突出する凸状流路を有し、前記板状部材と前記凸状流路の間の空間に熱媒体を流通させる流路を形成する流路形成部材と、によって構成される、
    ことを特徴とする集熱器。

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