JP3200412U - 可撓性ソーラーパネルモジュールとそれの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】発電量が大きく、製造コストが低く、且つ可撓性を有するソーラーパネルモジュールを提供する。【解決手段】複数の非可撓性ソーラーパネル１００と、複数の非可撓性カバーシート１３０と、可撓性バックシート１４０を有する。ソーラーパネルは、光電変換素子層１０１と、正極配線１５１と、負極配線１５２を有する。カバーシートはソーラーパネルの一側に配置され、サイズはソーラーパネルより大きい。可撓性バックシートはソーラーパネルの他側に配置され、複数の孔を有する。第一防水剤１６０は相隣するカバーシートの間に配置され、可撓性バックシートと接する。第二防水剤１６１はカバーシートとバックシートとの間に設けられ、ソーラーパネルの横側を覆う。相隣する非可撓性ソーラーパネルの間の領域がソーラーパネルモジュールの可撓領域となる。【選択図】図４

Description

本考案は、可撓性ソーラーパネルモジュールと、それの固定構造及び製造方法に関する。

従来のソーラーパネルモジュールはより大きい発電量を達するために、多くのソーラーパネルを組み合わせる必要がある。そうすると面積が増え、固定構造もかなりスペースを取る。最近のソーラーモジュールは優れた可撓性材を有し、地形の変化への対応性がよく、持ち運びやすいが、製造コストが高く、発電量不足などの問題がある。

上記事情を鑑みて、業界では発電量が大きく、コストが低く、可撓性材を有するソリューションが求められている。

本考案の目的は、複数の非可撓性ソーラーパネル、複数の非可撓性カバーシート、可撓性バックシート、第一防水剤及び第二防水剤とを含む可撓性ソーラーパネルモジュールを提供することである。この可撓性ソーラーパネルモジュールは、発電量が大きく、製造コストが低いなどの長所がある。

本考案はさらに、前記可撓性ソーラーパネルモジュールと、前記可撓性バックシートに配置される複数の固定ホールと、複数の固定部材及び第三防水剤を有する可撓性ソーラーパネルモジュールの固定構造を提供している。

本考案の可撓性ソーラーパネルモジュールによっては大きい発電量を出力し、その可撓性設計は各種の地形に適応し、高い防水機能は優れた信頼性を実現している。また、本考案の可撓性ソーラーパネルモジュールは簡単に製造、固定することができ、大幅に製造コストを低減し、非常に産業利用価値を有している。

本考案の実施例に基づく可撓性ソーラーパネルモジュールの製造方法である。 本考案の実施例に基づく可撓性ソーラーパネルモジュールの製造方法である。 本考案の実施例に基づく可撓性ソーラーパネルモジュールの製造方法である。 図３の可撓性ソーラーパネルモジュールの概略横断面図である。 本考案に基づく可撓性ソーラーパネルモジュールの固定状態の平面図である。 図５の可撓性ソーラーパネルモジュールの固定状態の横断面図である。

以下に本考案の好適実施例を詳細に説明し、ここに記載する部材、部材サブ部、構造、材料、配置等は、何れも説明の順序又は所属の実施例によらずに任意に新たな実施例に組み合わせることができ、これら実施例は、本考案の範疇に属する。本考案を閲読した後、当業者は、本考案の方向性を脱しない範囲内で、上記の部材、部材サブ部、構造、材料、配置等に対する変更や修飾を行うことができるので、本考案の実用新案保護範囲は、本明細書に附される実用新案登録請求の範囲に限定されるものを基準とし、且つこれら変更及び修飾は、本考案の実用新案登録の範囲内に含まれるものである。

本考案の実施例及び図面の多くにおいて、混乱を避ける為、類似する部材は、同一又は相似する符号で示され、画像が過度に複雑になり、混乱することを回避する為、重複する部材は、ただ１箇所のみを標示し、他の箇所は、これをもって類推するものとする。

図１〜３及び図４を参照し、それぞれ本考案に基づく可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の製造方法及び図３の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の概略横断面図である。まず、図１に示すように、複数の非可撓性ソーラーパネル１００及び１００’（図１には三枚のみを表示しているが、より多く用意してもよい）と、複数の非可撓性ソーラーパネル１００と１００’よりやや大きいガラスカバーシート１３０を用意する。図４に示すように、いずれの非可撓性ソーラーパネル１００と１００’において、下から上へは、背面ガラス１０２及び光電変換素子層１０１からなる積層構造である。光電変換素子層１０１において下から上へは、下電極層、光電変換層、オプションバッファ層及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）及び／または酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる透明上電極層を含む。下電極及び透明上電極は光電変換素子層から発生した電流を伝送する。光電変換素子層は、透明上電極層及びオプションバッファ層を通した光を吸収してそれを電流に転換し、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及びセレン（Ｓｅ）などからなる半導体材料となり、または銅（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などのＩｂ族の元素、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩｂ族元素、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などのＶＩｂ元素からなる化合物半導体材料を含んでもよい。オプションバッファ層は透明上電極層を形成する際に光電変換層を保護し、且つ電気伝送を手伝う。非可撓性ソーラーパネル１００と１００’の構造は同じであり、異なる部分は配置の左右方向が逆となる。そのため、これからは代表として一者のみを説明する。いずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）は、両側の電極に配置される正面正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’）、正面負極配線１１１ａ（１１１ａ’）、正面正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’） から非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面に裏折る背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）、正面負極配線１１１ａ（１１１ａ’）、正面正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’）から非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面に裏折る背面負極配線１１２ａ（１１２ａ’）を含む。本考案のすべての図面において、背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）及び背面負極配線１１２ａ（１１２ａ‘）は正面配線と区別するために破線で表示する。また、ここで注意すべきなことは、図４及び本考案のすべての図面においての構成要件は比例によって作成されていない。例えば、正面正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’）及び正面負極配線１１１ａ（１１１ａ’）の幅は光電変換素子層１０１及び背面ガラスの幅より遥かに小さいはずだが、配線と他の部材との間の電気的接続関係を明確に表示するために大きくする。また、正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’）、 正面負極配線１１１ａ（１１１ａ’）、 背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）及び背面負極配線１１２ａ（１１２ａ‘）の実体接続は実際、同時に一つの横断面において見れるはずがないが、図４ではこれらの電気的接続関係を表すために、特別に実体接続の状態を表す。また、図４の目的は異なる部材の間の相対関係を表すことであって、部材それぞれの細部構造を表さない。例えば、光電変換層１０１は通常パターン化した下電極層、パターン化した光電変換層、パターン化したオプションバッファ層及びパターン化した透明上電極層を含むが、ここでは焦点をぼかさないように、まだパターン化していない単層構造によって光電変換素子層１０１を表示する。正面正極配線１２１ｂ（１２１ｂ’）は非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の正極と電気的に接続し、正面負極配線１１１ａ（１１１ａ’）は非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の負極と電気的に接続する。配線は例として銅箔(Copper foil)や銅帯(Copper ribbon)、または他の金属や合金線材からなる。いずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）は少なくとも一つのソーラーユニットセル(unit cell)、または複数の互いに直列接続されるソーラーユニットセルを有する。ガラスカバーシート１３０は非可撓性構造であって、厚さはなるべく薄い方が望ましい。

続いて、図２に示すように、複数の非可撓性ソーラーパネル１００と１００’は可撓性バックシート１４０に配置され、可撓性バックシート１４０とソーラーパネル１００（１００’）の背面との間に第一封止剤（未表示）が設けられる。図２に示すように、複数のガラスカバーシート１３０はそれぞれ非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）に配置され、ガラスカバーシート１３０と非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）との間に第二封止剤（未表示）が設けられる。第一封止剤と第二封止剤は異なるもので、または同じものであってもよく、その中には例として酢酸ビニル(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、ポリオレフィン(polyolefin, PO）、ポリビニルブチラール(polyvinyl butyral , PVB)などの熱封止剤(thermal encapsulant)、またはＵＶ硬化剤(UV curable encapsulant)を含む。非可撓性ソーラーパネル１００は相隣する非可撓性ソーラーパネル１００’との間に適切な距離が置いてあり、即ち、いずれのガラスカバーシート１３０の相隣同士の間に適切な距離ｄが置かれている。可撓性バックシート１４０は高張力のプラスチック薄片であり、例えばポリエチレン(Polyethylene, PE)薄片、ポリアミド(Polyamide, PA)、ポリエチレンテレフタラート(Polyethylene terephthalate, PET)薄片、または上記のものにアルミ箔を付けた薄い板である。可撓性バックシート１４０はいずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）に対応する部分の中央領域には少なくとも一つの孔（未図示）があって、これによっていずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面の背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）と背面負極配線１１２ａ（１１２ａ’）は第一封止剤（未図示）及び前記少なくとも一つの孔（未図示）から外へ出て、且つ互いに接続する。上述べた状態で真空ラミネート(laminate)法によってガラスカバーシート１３０、第二封止剤（未図示）、ソーラーパネル１００（１００’）、第一封止剤（未図示）及び可撓性バックシート１４０を張り合わせて固定する。

そして、図３、図４を参照する。可撓性バックシート１４０の端部に接続ボックスが固定されている。接続ボックスの可撓性バックシート１４０を傷付かないように強化する手段として、接続ボックス１５０と可撓性バックシート１４０との間に強化層１４１を挿入する。強化層１４１の材料は、可撓性バックシート１４０と同じで、または異なってもよい。また、強化層１４１は接続ボックス１５０と可撓性バックシート１４０との間に配置される他に、選択的に可撓性バックシート１４０の外側に配置されてもよい。図４に示すように、いずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）が可撓性バックシート１４０の孔（未図示）から出た背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）は、可撓性バックシート１４０背面に貼り付けた配線１５１に通じて、相隣する非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）と電気的に接続するようにし、いずれの非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）が可撓性バックシート１４０の孔（未図示）から出た背面負極配線１１２ｂ（１１２ｂ’）は、可撓性バックシート１４０背面に貼り付けた配線１５２に通じて、相隣する非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面正極配線１１２ｂ（１１２ｂ’）と電気的に接続するようにする。一番接続ボックス１５０に近い非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）は配線１５１に通じて接続ボックス１５０の正極と電気的に接続し、背面負極配線１１２ａ（１１２ａ’）は配線１５２に通じて接続ボックス１５０の負極と接続する。以上のステップはほぼ本考案の可撓性ソーラーパネルモジュールの製造が終わる。配線１５１と１５２はそれぞれ背面正極配線１２２ｂ（１２２ｂ’）自体（の延長）と背面負極配線１１２ａ（１１２ａ’）自体（の延長）であり、異なる線材であってもよい。接続ボックス１５０はさらに正極配線１５１’と負極配線１５２’を含み、それを用いて可撓性ソーラーパネルモジュール１０００が外部と電気的に接続する。相隣するガラスカバーシート１３０同士の間に、可撓性バックシート１４０と実体接触するように熱可塑性ポリオレフィン(thermalplastic polyolefin, TPO) などの第一防水剤１６０が設けられ、且つガラスカバーシート１３０と可撓性バックシート１４０との間にブチルゴム(butyl rubber)などの第二防水剤１６１が設けられ、ソーラーパネル１００（１００’）及びその配線を湿気、機械力の影響を受けないように保護する同時に、複数のガラスカバーシート１３０の間の可撓性を確保する。第一防水剤１６０と第二防水剤１６１は同じ防水剤または異なる防水剤である。可撓性バックシート１４０の背面線材１５１と１５２の露出部は選択的に別の一層の防水剤１７０（例えば可撓性バックシートと同じ材料または熱可塑性ポリオレフィン）を設けて配線１５１と１５２が湿気、機械力の影響を受けないように保護する同時に、可撓性バックシート１４０の可撓性を確保する。

上記図１〜３と図４の実施例において、可撓性バックシート１４０は可撓性を有するため、相隣する非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の間には十分な隙間があれば、複数の折り曲げ部（図１〜３の中に距離ｄが表示する領域）の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を実現できる。一つの望ましい実施例において、非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の間の隙間距離は、非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）とガラスカバーシート１３０（１３０’）の厚さ合計値より小さくならない。また、非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）の背面ガラス１０２及びガラスカバーシート１３０とも、厚さが２．０ｍｍと等しく、またはより小さい時に、非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）は折り曲げられ(bendable)、さらに可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の可撓性を改善する。また、図1〜３と図４の実施例において、可撓性ソーラーパネルモジュール１０００における各非可撓性ソーラーパネル１００（１００’）は並列方式で電気的に接続しているが、理解すべきなのは、本考案は直列方式で電気的に接続するソーラーパネルにも応用できる。

図４Ａは、本考案の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の局部拡大図であり、可撓性バックシート１４０の折り曲げ状態と、可撓性ソーラーパネルモジュール１０００中の封止剤を強調するため、正面と背面のすべての配線を省略する。図４Ａに示すように、相隣するガラスカバーシート１３０同士の間に十分な隙間がある時に、可撓性バックシート１４０は相隣のガラスシート１３０同士の間では可撓状態であり、真空吸着作用によってガラスシート１３０のエッジ付近の可撓性学区シート１４０はよりガラスシート１３０に近づくが、カバーシート１３０、光電変換素子層１０１及び背面ガラス１０２の厚みの制限で、ガラスシート１３０の中央部付近の可撓性バックシート１４０はガラスシート１３０にもっとも離れている。そのため、実際の応用において、図４に示す二つの相隣するガラスシート１３０同士の間の第一防水剤１６０以外に、ガラスシート１３０及び可撓性バックシート１４０との間に第二防水剤１６１を設置して、対応の前記非可撓性ソーラーパネルの一側を覆う（図４参照）。第二防水剤１６１は第一防水剤１６０と同じ材料（例えば熱可塑性ポリオレフィン）、または第一防水剤１６０と異なる材料（例えばブチルゴム）を含む。また、図４Ａの記号１６２は、可撓性バックシート１４０とソーラーパネル１００または１００’（背面ガラス１０２と光電変換素子層１０１を含む）の背面との間の第一封止剤を表し、図４Ａの記号１０３は、ガラスシート１３０とソーラーパネル１００または１００’の正面との間の第二封止剤を表している。ソーラーパネル１００または１００’の周囲は完全に封止剤（第一封止剤と第二封止剤）及び／または防水剤（１６０及び１６１）に覆われ、ソーラーパネル１００または１００’の中の光電変換素子層１０１が湿気の影響で性能が落ちることを防ぎ、ソーラーパネルを固めて、従来のソーラーパネルモジュールに必要なフレームを省く。

図５と図６は、それぞれ本考案の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の固定（装着）状態の平面図と固定状態横断面図である。本考案の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を固定する際、ソーラーパネル１００及び１００’との間に、及び／またはソーラーパネル１００／１００’と接続ボックス１５０との間に、及び／またはソーラーパネル１００／１００’の周辺の可撓性バックシート１４０（及び第一防水剤１６０）の中に複数の固定孔（ただ図６ではその中の一つの固定孔を表示する）を設け、固定部材２１０を用いて固定孔を貫いて可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を固定面（例えば屋根板５００や支持台の上表面）に固定する。本考案の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００は複数の並列ソーラーパネル１００及び１００’に通じて大量に発電し、且つその可撓性によって色々な地形に適応でき、永久に装着したい場所に固定することができる。この前提を踏まえ、固定の固着性と防水性を高めることが必要だと考えれば、第一防水剤１６０（または同じや異なる材料の第三防水剤）を固定孔内側と固定部材２１０との間に設置してなるべく固定部材２１０と固定孔との間の隙間を低め、さらに第一防水剤１６０（または同じや異なる材料の第三防水剤）を固定孔を覆うように可撓性バックシート１５０の背面に設け、湿気が固定孔から侵入することを防ぐ。もっと防水性を高める手段として、オプションの防水バッファパッド１８１と１８２をそれぞれ固定孔の上方と固定孔の下方に設置し、固定孔の上、下側を覆う。

固定の強度及び範囲を増やすために、可撓性バックシート１４０にオプションの圧着部材２００を付けてもよい。圧着部材２００がガラスシート１３０を覆う（図６参照）ように、または圧着部材２００が単にソーラーパネル１００と１００’との間に限定されるように、圧着部材２００の左右幅を調整する。圧着部材２００の長さが可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の幅を超える（図５参照）ように、または、圧着部材２００の長さは遥かに可撓性ソーラーパネルモジュール１０００の幅より小さく、島状にソーラーパネルモジュール１０００の中に分布するように、圧着２００の長さを調整してもよい。防水バッファパッド１８１の形状とサイズは圧着部材２００と同じで、または異なってもよく、例えばガラスカバーシート１３０に延長し、または、ソーラーパネル１００／１００’の側壁を覆うように延長し、あるいは相隣するソーラーパネル１００と１００’との間に介在してもよい。固定部材２１０は例えばネジ、リベット、留め具でもよい。圧着部材２００の長さに応じて複数の孔があって、複数の固定部材２１０（図５参照）に対応してもよく、または圧着部材２００は単に一つの孔でただ一つの固定部材２１０に対応してもよい。外さなく、永久に可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を固定したい場合、固定作業の前に選択的に固定面（屋根板５００の正面または地面）に熱可塑性材料を設けてから、本考案の可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を設置して、可撓性ソーラーパネルモジュール１０００を直接に固定面に固定する。

なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の方針と範囲を脱しない均等の枠内で各種の変更や改良を加えることができるため、本考案の保護範囲は下記特許権利範囲に準ずるべきである。

１００ 非可撓性ソーラーパネル
１００’ 非可撓性ソーラーパネル
１０１ 光電変換素子層
１０２ 背面ガラス
１０３ 第二封止剤
１１１ａ 正面負極配線
１１１ａ’ 正面負極配線
１１２ａ 背面負極配線
１１２ａ’ 背面負極配線
１２１ｂ 正面正極配線
１２１ｂ’ 正面正極配線
１２２ｂ 背面正極配線
１２２ｂ’ 背面正極配線
１３０ ガラスカバーシート
１４０ 可撓性バックシート
１４１ 強化層
１５０ 接続ボックス
１５１ 配線
１５１’ 正極配線
１５２ 配線
１５２’ 負極配線
１６０ 第一防水剤
１６１ 第二防水剤
１６２ 第一防水剤
１７０ （別の一層の）可撓性バックシートまたは防水剤
１８１ 防水バッファパッド
１８２ 防水バッファパッド
２００ 圧着部材
２１０ 固定部材
５００ 屋根板
１０００ 可撓性ソーラーパネルモジュール
ｄ 距離

Claims (12)

1. 複数の非可撓性ソーラーパネルであって、前記非可撓性材ソーラーパネルのいずれが、光電変換素子と、正極配線と、負極配線とを有する非可撓性ソーラーパネルと、
   複数の非可撓性カバーシートであって、前記複数の非可撓性ソーラーパネルに対応し、前記複数の可撓性ソーラーパネルの一側に配置され、サイズは前記複数の非可撓性ソーラーパネルより大きい非可撓性カバーシートと、
   前記複数の非可撓性ソーラーパネルの他側に配置され、複数の孔を有する可撓性バックシートと、
   相隣する前記非可撓性カバーシートとの間に配置され、前記可撓性材バックシートと接触する第一防水剤と、
   前記非可撓性カバーシートと、前記可撓性バックシートとの間に配置され、前記非可撓性ソーラーパネルの横側を覆う第二防水剤とを有し、
   前記複数の非可撓性ソーラーパネルは前記可撓性バックシートと張り合わせ、相隣する非可撓性ソーラーパネルの間の領域は前記可撓性ソーラーパネルの可撓領域となる、可撓性ソーラーパネルモジュール。
2. 前記非可撓性ソーラーパネルの前記正極配線と前記負極配線は、前記可撓性バックシートの前記複数の孔の一つに通じて外へ電気的に連結する、請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
3. 前記第一防水剤と前記第二防水剤は異なる防水剤である、請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
4. 前記複数の非可撓性ソーラーパネルの前記可撓性バックシートと同じ側に配置され、前記複数の非可撓性ソーラーパネルと並列連結する接続ボックスと、
   前記接続ボックスと前記可撓性バックシートとの間に設置される強化層とを有する、
   請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
5. 前記非可撓性ソーラーパネルのいずれと、前記非可撓性カバーシートのいずれとの間
   に、または／及び前記非可撓性ソーラーパネルと前記可撓性バックシートとの間に配置される封止剤を含み、前記封止剤は熱封止剤またはＵＶ硬化剤である、請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
6. 相隣する二つの非可撓性ソーラーパネルとの間の距離は、前記非可撓性ソーラーパネルの一つ及び前記非可撓性カバーシートの厚み合計値より小さくならない、請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
7. 前記非可撓性カバーシートの厚みは2.0ミリとなり、またはより小さい、請求項１に記載の可撓性ソーラーパネルモジュール。
8. 請求項１記載の可撓性ソーラーパネルモジュールと、
   前記可撓性バックシートにあって、二つの相隣する前記非可撓性ソーラーパネルの間
   複数の固定ホールと、
   複数の固定部材であって、前記複数の固定部材のそれぞれは前記固定ホールを貫いて前記可撓性ソーラーパネルモジュールを固定面に固定する固定部材と、
   前記複数の固定ホールの内側及び前記複数の固定部材との間に配置される第三防水剤と、を含む、可撓性ソーラーパネルモジュールの固定構造。
9. 可撓性バックシートにあって、且つ前記固定部材の少なくとも一つを受けるための少なくとも一つの孔を有する圧着部材を含む、請求項８に記載の可撓性ソーラーパネルモジュールの固定構造。
10. 前記圧着部と前記可撓性バックシートとの間に配置される第一パッドと、前記可撓性バックシートと前記固定面との間に配置される第二パッドと、を含む、請求項９に記載の可撓性ソーラーパネルモジュールの固定構造。
11. 前記圧着部は前記非可撓性カバーシートに伸びている、請求項９に記載の可撓性ソーラーパネルモジュールの固定構造。
12. 圧着部の長さは前記非可撓性ソーラーパネルの長さより大きい、請求項９に記載の可撓性ソーラーパネル。