JP2020048365A - 融雪機能付きの太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
[全体構成]
本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの一例である太陽電池モジュール10は、図1に示す通り、受光面側から、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7が順に積層されてなる多層構成体である。
(全体構成)
発熱シート1は、図2に示す通り、基板11の片面に金属配線パターンである発熱回路12が形成されてなる電熱部材である。発熱回路12は、基板11の表面に直接又は接着剤層を介して形成されている。
発熱シート1を構成する基板11は、可撓性を有する樹脂基板、硬質のガラスエポキシ基板、或いは、必用な絶縁処理加工が施されている金属基板等、公知の各種基板を特段の制限なく用いることができる。但し、設計の自由度が高く、軽量化が容易で、他の樹脂基材との密着性にも優れ、ロール・トゥ・ロール方式による生産性の向上も望める点等から、所定の体積抵抗率と厚さを併せ持つ樹脂フィルムであることが好ましい。
発熱回路12は、通電時に、太陽電池モジュール10の受光面側に付着した雪を溶かすための熱を発する電熱回路であるが、このような発熱回路12を構成する金属として、銅、アルミニウム、ステンレス、金、銀、等を、好ましい金属として挙げることができる。中でも、電気伝導性や熱伝導性の観点から銅を用いることが好ましい。以下、発熱回路12が銅により形成されているものとしてその詳細を説明する。
太陽電池モジュール10を構成する透明前面基板2としては、通常、透明なガラス板が用いられる。又、透明前面基板2は、その他の耐候性を有する透明な樹脂シートであってもよい。この樹脂シートは、フレキシブルタイプのモジュールを構成可能な可撓性を有する樹脂シートであってもよい。太陽電池モジュール10においては、発熱シート1が太陽電池素子4の非受光面側に配置されているので、例えば、透明前面基板2としてガラス板等と比較して耐衝撃性に劣る樹脂シートを用いた場合でも、降雪による衝撃や加重による発熱シートの故障リスクを十分に低く抑えることができる。
受光面側の封止材3及び非受光面側の封止材5(以下、これらをまとめて、単に「封止材」とも言う)としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、或いは、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、或いは、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)をベース樹脂とする樹脂シートが用いられる。封止材の厚さは、特に限定されないが、300μm以上600μm以下であることが好ましい。尚、封止材は、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。封止材が多層シートである場合、発熱シート1の基板11との密着性を向上させるために、最外層が、密着性向上効果を有するシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有する層であることが好ましい。
接着層6は、発熱シート1を、封止材と裏面保護シート7との間に配置する場合に、発熱シート1と、裏面保護シート7とを十分な強度で接着することを主たる目的として配置される層である。このような接着層6を形成する材料は、EVA、アイオノマー、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂、ポリウレタン、等の熱硬化性樹脂、或いは、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂であることが好ましい。但し、上述の通り、封止材と同一の樹脂をベース樹脂とすることにより、上述の効果を享受することができるので、例えば、封止材がEVAをベース樹脂とする場合であれば、接着層6についても、同様にEVA樹脂をベース樹脂とすることが好ましい。尚、接着層6の厚さは、特に限定されないが、発熱回路12の凹凸にも追従して、十分な接着性と接着耐久性を保持する観点から、300μm以上600μm以下であることが好ましい。
裏面保護シート7としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、PETフィルム又はフッ素系樹脂フィルム等が用いられる。このPETフィルムとしては、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、白色PETフィルム、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート(HR−PET)フィルム等が、必要に応じて選択される。これらのなかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート((例えば、東洋紡社製シャインビーム(耐加水分解性ポリエステルフィルム)等))が好ましい。フッ素系樹脂フィルムとしては、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等が用いられる。裏面保護シート7の厚さは、特に限定されないが、50μm以上600μm以下であることが好ましい。
本実施形態に関する太陽電池素子4としては、アモルファスシリコン型の太陽電池素子、結晶型シリコン型の太陽電池素子、カルコパイライト系の化合物等を用いてなる薄膜型の従来公知の各種の太陽電池素子が特に制限なく用いられる。
(積層工程)
太陽電池モジュール10の製造においては、先ず、発熱シート1及び、上記においてその詳細を説明した各構成部材を、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7の順に積層する積層工程を行う。この積層工程においては、発熱シート1は、一般的な載置態様と異なり、発熱回路12が形成されている側の面を接着層6に対面させる向きで配置する。
次に、積層工程において上記順序で積層された積層体を、真空熱ラミネート加工等の熱ラミネーション処理により加熱圧着して一体化する工程を行う。この加熱圧着時の加熱温度は、110℃以上190℃以下の範囲内とすることが好ましく、130℃以上であることがより好ましい。又、加熱時間は、5分〜60分の範囲内が好ましい。この真空熱ラミネート加工は、裏面保護シート7と発熱シート1の発熱回路12の形成面とを接着層6を介して加熱圧着する態様で行う。例えば、接着層6のベース樹脂がEVAである場合、これにより、裏面保護シート7と発熱シート1の間に介在する接着層6の高い接着性を十分に発現させることができる。
以上説明した本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュール10は、例えば、裏面保護シート7、接着層6、発熱シート1、封止材3、5、透明前面基板2を積層した構成からなり、太陽電池素子4が実装されていない点において太陽電池モジュール10とは異なる積層体、即ち、発熱機能を有し、発電機能は有しない発熱モジュールと、水平方向に連結して用いることにより、発電機能付きの融雪機構を構成することもできる。このような構成の融雪機構とすることで、広大な面積における対象物の融雪を行いながら、必要程度の面積の発電モジュールを組込む等、様々な条件化で高い設計自由度の下で、需要に応じた様々な態様の融雪機構を構成することができる。
11 基板
12(12A、12B、12C) 発熱回路
121(121A、121B、121C) 電気供給配線
122(122A、122B、122C) 連結配線
123(123A、123B、123C) 発熱配線
124(124B) 帯状配線
2 透明前面基板
3 受光面側の封止材
4 太陽電池素子
5 非受光面側の封止材
6 接着層
7 裏面保護シート
10 融雪機能付きの太陽電池モジュール
Claims (4)
- 透明前面基板、受光面側の封止材、太陽電池素子、非受光面側の封止材、裏面保護シートが積層されてなる多層構成体であって、更に、該多層構成体の何れかの層間に発熱シートが配置されている、融雪機能付きの太陽電池モジュールであって、
前記発熱シートは、基板の片面に発熱回路が形成されてなり、
前記発熱回路は、相対的に線幅が広い電気供給配線と、相対的に線幅が狭い発熱配線と、前記電気供給配線と前記発熱配線とを結ぶ連結配線と、からなり、
前記連結配線は前記電気供給配線との連結部分から前記発熱配線との連結部分に向けてその線幅が漸減する形状である、太陽電池モジュール。 - 前記発熱シートが、前記透明前面基板と前記受光面側の封止材との間に配置されている請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記発熱シートが、前記非受光面側の封止材と前記裏面保護シートとの間に配置されている請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池モジュールと、前記発熱シートを備え前記太陽電池素子は備えない積層体である発熱モジュールとが、水平方向に連結されてなる融雪機構。
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