JP3376064B2

JP3376064B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP3376064B2
Application number: JP33713893A
Authority: JP
Inventors: 昌宏森; 裕二井上; 誠紀糸山; 文隆豊村; 崇志大塚
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JPH07202235A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールに
関し、特に詳しくは、製作が簡単であり軽量で、モジュ
ール単体での構造強度に優れた太陽電池モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、太陽電池は、クリーンで非枯
渇性のエネルギー供給源として汎用されており、また、
それ自体の開発研究も多種多様に行われているが、太陽
電池モジュールの形状、つまり、地上及び屋根上等ヘの
設置にうまく適合する太陽電池モジュールの開発がなさ
れている。

【０００３】このような太陽電池モジュールの従来例と
しては、図１４及び図１５に示す太陽電池モジュールが
挙げられ、これは、モジュール周縁部に、モジュールの
機械的構造強度の補強及び、モジュールの設置架台への
取付を目的として、アルミニウム等の材料によりフレー
ム材３５を設けている。

【０００４】３６及び３７で示されるフレーム材を除い
た部分の太陽電池モジュールは通常、大別して、次の２
つのタイプのモジュールが上げられる。

【０００５】１つは、図１４に断面図を示すタイプのモ
ジュールであり、受光面側にガラス３８を、裏面側に例
えば「アルミフィルムをフッ素樹脂フィルムではさんだ
積層フィルム」のような防湿性を有したフィルム３９を
用い、太陽電池素子４０を透光性樹脂４１により樹脂封
止したものである。

【０００６】もう１つは、図１５に断面図を示すタイプ
のモジュールであり、受光面側にフッ素樹脂フィルム４
２を、裏面側に金属製補強板４３を用い、例えば「ステ
ンレス基板を有したアモルファスシリコン太陽電池」の
ような可曲性を有する太陽電池素子４４を透光性樹脂４
５により樹脂封止したものである。

【０００７】このタイプのモジュールは、可曲性を有す
る太陽電池素子を用いることによって、太陽電池素子の
割れ防止及び保護のために、表面にガラス材を用いる必
要がない。それで、上記ガラスを用いるタイプのモジュ
ールに比較すると軽量に作製することができる。

【０００８】これら従来の太陽電池モジュールを設置架
台上に取り付けるには、図に示すように、フレーム材の
下辺部に穴をあけ、設置架台４６にボルト・ナットで固
定するのが通常である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例における太
陽電池モジュールにおいては、太陽電池モジュール自体
にフレーム材を有していることにより、モジュール重量
が重くなるという問題がある。

【００１０】前記、表面にガラスを有しないタイプのモ
ジュールは、フレーム材を除いた部分においては、ガラ
スを用いたモジュールに比べ、軽量であるという特徴を
有しているにもかかわらず、フレーム材を設けるために
その特徴を充分に発揮できないことが問題である。

【００１１】また、図１５からわかるように、金属製補
強板上に太陽電池素子を樹脂封止した状態のモジュール
３７にフレーム材３５を取り付けるには、モジュールと
フレーム材の固定をはかるために、シーリング材４７を
設ける必要がある。

【００１２】この固定は、フレーム材の溝部４８にシー
リング材４７を予め注入した後、前記金属製補強板上に
太陽電池素子を樹脂封止した状態のモジュール３７を該
溝部４８に挿入後にフレーム材を互いにネジ等により機
械的に固定するのが通常である。

【００１３】この作業において、前記シーリング材がフ
レーム材よりはみだし、モジュール表面に付着しないよ
うに、かつ、該モジュールと該フレーム材の固定を充分
とするために、溝部４８がシーリング材によりすき間な
く埋められていることが必要である。そのため、シーリ
ング材の注入量を適当な量に制御しながら、狭い溝部に
一様に注入しなければならないので、非常に煩雑な作業
となっているという問題がある。

【００１４】その際に、シーリング材の注入量が過小と
ならないように、モジュール裏面側、つまり、金属製補
強板の裏面側に故意にはみださせて作製する方法をとる
こともある。

【００１５】この場合には、裏面側への「はみだし」は
外観上の問題は全くないのだが、シーリング材のはみだ
した分は全く無駄となっているという問題がある。

【００１６】さらに、前記フレーム材及びシーリング材
は、耐候性に優れたものを選んで使用しており、コスト
的にも高く、かつ、シーリング材に関しては前記のよう
に無駄に使用する場合もあり、安価な太陽電池モジュー
ルを提供できないという問題がある。

【００１７】よって本発明は、製造工程が簡単であり軽
量で、モジュール単体での構造強度の強い、かつ、製造
コストの安い太陽電池モジュールを提供する事を目的と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述した課題を
解決し、上述の目的を達成するものであり、本発明の太
陽電池モジュールは、受光面側表面に透光性樹脂フィル
ムを、受光面裏面側に金属製補強板を有し、太陽電池素
子を透光性樹脂により樹脂封止した矩形の太陽電池モジ
ュールにおいて、該金属製補強板が四辺部全て、受光面
と反対側に折り曲げられた垂下部と、それをさらに太陽
電池モジュール内側に折り曲げられた下辺部を有し、前
記金属製補強板に用いる金属は、その機械的性質とし
て、縦弾性係数Ｅが１．８×１０ ⁴ ｋｇ／ｍｍ ² 以上、か
つ、降伏点応力σ _S が２０ｋｇ／ｍｍ ² 以上である金属
を用い、前記金属製補強板の板厚ｔについては、０．
２ｍｍ≦ｔ≦１．６ｍｍであり、かつ、前記四辺部のう
ち少なくとも向かい合う二辺部の前記垂下部の長さａ、
及び前記下辺部の長さｂは、２０ｍｍ≦ａ、２０ｍｍ≦
ｂ≦５０ｍｍ、であることを特徴とするにより達成する
ことができる。

【００１９】

【００２０】また、前記透光性樹脂フィルムの伸び率が
２５０％以上あることが好ましく、さらに太陽電池モジ
ュールの角部において、前記金属製補強板の隣合う下辺
部が溶接により接合されていることが好ましい。

【００２１】

【作用】本発明は前述した課題を解決し、上述の目的を
達成するものであり、本発明は、上述の手段を用いるこ
とにより、太陽電池モジュール単体での充分な構造強度
を確保することができ、従来の太陽電池モジュールに用
いられていたフレーム材を使用する必要がなくなる。

【００２２】これにより、太陽電池モジュールの製作工
程における、フレーム材を取り付けるという煩雑な作業
がなくなり、工程が簡単になり、モジュールの軽量化が
はかれる。さらに、高価なフレーム材やシーリング材を
使用することがないので、安価な太陽電池モジュールを
提供できる。

【００２３】また、前記透光性樹脂フィルムの伸び率が
２５０％以上あることにより、太陽電池モジュールを折
り曲げる時にも、フィルムに亀裂が入ったりすることが
ない。

【００２４】さらに太陽電池モジュールの角部におい
て、前記金属製補強板の隣合う下辺部が溶接により接合
されていることにより、太陽電池モジュールに「ネジ
リ」の力が加わったとしても、それに耐えることのでき
る充分な構造強度を有した太陽電池モジュールを得るこ
とができる。

【００２５】

【実施態様例】以下、本発明の実施態様例を図１、図
２、を参照しながら説明する。

【００２６】図２は本発明の太陽電池モジュールを設置
した状態を示す斜視図であり、図１は図２のＸ−Ｘ′で
の横断面図である。

【００２７】本発明の太陽電池モジュール１は、太陽電
池素子２を透光性樹脂３により樹脂封止したものであ
り、受光面側表面には透光性樹脂フィルム４を、受光面
裏面側には金属製補強板５を有しており、それらは、そ
れぞれ接着積層されているものである。

【００２８】ここで、これらを接着積層する方法として
は、例えば、本例では次のようにして作製した。金属製
補強板上に透光性樹脂としてシート状のＥＶＡ（エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体）、太陽電池素子、同ＥＶＡ、
透光性樹脂フィルムを順次重ね合わせ、加圧脱泡しなが
ら１５０℃でＥＶＡを溶融することにより接着積層し
た。

【００２９】本発明の太陽電池モジュール１の垂下部１
ａ及び下辺部１ｂは、前記接着積層されてなる平板な形
状にある太陽電池モジュール１を、「薄板鋼板用の折り
曲げ加工機」により折り曲げることにより形成したもの
である。

【００３０】このように垂下部１ａ及び下辺部１ｂを有
するように、金属製補強板５が折り曲げられ、断面がコ
の字状に形成されることにより、本発明の太陽電池モジ
ュールのように、フレーム材を有していなくとも、モジ
ュール単体で充分な構造強度を有することができるもの
である。

【００３１】また、下辺部１ｂが太陽電池モジュール内
側に形成されていることにより、太陽電池モジュールの
架台への設置時において、隣接するモジュール間のすき
間を無くして設置することができ、発電領域の面積効率
が良い。

【００３２】そして、太陽電池モジュールの形状は、
「箱型」となるので、運搬時積み重ねて収納できる等取
扱いに便利である。

【００３３】ここで、下辺部１ｂの所望の位置には予め
貫通穴があけられており、前記説明のように折り曲げら
れた後には、図１に示すように、それを利用し、ボルト
・ナット７により、支持材８に固定されるものである。

【００３４】本発明は、以上述べた例に限られるもので
はなく、各構成要素について以下に説明する。

【００３５】（透光性樹脂フィルム）本発明の太陽電池
モジュールの受光面側表面に用いられる透光性樹脂フィ
ルムは、耐候性を有したものが好ましく、例えば、フッ
素樹脂フィルムなどが適している。

【００３６】さらに、曲げ加工によりフィルムが延ばさ
れる時に、フィルムに破断及び亀裂が発生しないよう
に、フイルムの伸び率が２５０％以上あるものが好まし
い。２５０％未満では、太陽電池を折り曲げる際に亀裂
が入るおそれがある。

【００３７】（金属製補強板及びモジュール形状）本発
明の太陽電池モジュールの受光面裏面側に用いられる金
属製補強板は耐候性、折り曲げ加工性に優れ、その機械
的性質は縦弾性係数Ｅが１．８×１０⁴ｋｇ／ｍｍ²以
上、かつ、降伏点応力σ_sが２０ｋｇ／ｍｍ²以上のもの
が好ましい。

【００３８】例えば亜鉛メッキ鋼板やそれらの上にさら
にフッ素樹脂や塩化ビニルなどの耐候性物質を有した鋼
板や、ステンレス鋼板等が挙げられる。

【００３９】その機械的性質において上記値より劣る金
属、例えば、アルミニウムなどを使用した場合、モジュ
ール単体での構造強度を充分なものとしようとすると、
板厚及び以下に示すところの垂下部の長さａ、下辺部の
長さｂを非常に大きくする必要が生じる。

【００４０】それにより重量も重く、コスト的にも高く
つき、本発明の太陽電池モジュールのように折り曲げ加
工をして、フレーム材をなくすメリットがなくなる。

【００４１】上記理由を以下に簡単に述べる。太陽電池
モジュールに風力が加わる、人が乗る等により、太陽電
池モジュールを曲げようとする力が働くとき、これに抗
するのは「曲げ剛さ」であるところの「断面二次モーメ
ントＩ」である。これは、太陽電池モジュールの形状、
詳しくは、断面形状のみにより決定される値であり、こ
の値が大きいほど「曲げ剛さ」が剛い、つまり、曲がり
にくい物体形状といえる。

【００４２】この断面形状のみにより決定される「断面
二次モーメントＩ」と使用する金属材料の機械的性質に
より、「曲げ」に対する「剛さ」が決まる。太陽電池モ
ジュールを曲げようとする力が加わった時の「最大たわ
み量」は「断面二次モーメントＩ」と上記「縦弾性係数
Ｅ」により決まる。また、このとき、金属材料に加わる
最大引張り応力σ₁が、金属材料が塑性変形を起こさず
に耐えられる力「降伏点応力σ_s」より小さくなるかは
「断面二次モーメントＩ」により決まる。

【００４３】そのため、「縦弾性係数Ｅ」と「降伏点応
力σ_s」が上記値より小さな金属材料を用いると、「断
面二次モーメントＩ」の値を大きくすることにより対応
しなければならない。「断面二次モーメントＩ」の値を
大きくするためには、断面形状を決める板厚ｔ及び垂下
部の長さａ、下辺部の長さｂを大きくしなければならな
い。

【００４４】ここで、金属製補強板の板厚ｔ及び垂下部
の長さａ、下辺部の長さｂについては、後述の値をとる
ことが好ましく、それを考慮すると、「縦弾性係数Ｅ」
と「降伏点応力σ_s」について、上記値以上の金属材料
を用いないと、太陽電池モジュール設計の自由度が非常
に小さくなるものである。

【００４５】「太陽電池モジュールの外形寸法」、「太
陽電池モジュールに用いる透光性樹脂の材質及び量」等
の太陽電池モジュールの設計内容により、異なってくる
が、「縦弾性係数Ｅ」及び「降伏点応力σ_s」について
それぞれ、Ｅ＝１．８×１０⁴ｋｇ／ｍｍ²未満もしく
は、σ_s＝２０ｋｇ／ｍｍ²未満の金属材料を用いる場合
は、「断面二次モーメントＩ」は、Ｉ＝８０００ｍｍ⁴
程度以上必要になる。

【００４６】例えば、本実施態様例の概略断面図を示す
図１において、Ｗ＝３５０ｍｍとした場合に、板厚ｔ及
び垂下部の長さａ、下辺部の長さｂがそれぞれ、ｔ＝
０．４、ａ＝２０ｍｍ、ｂ＝２０ｍｍ、であるとき、太
陽電池素子及び樹脂部を除いた金属製補強板のみの「断
面二次モーメントＩ」は約７５００ｍｍ⁴になる。つま
り、Ｗ＝３５０ｍｍとした場合には、板厚ｔについてｔ
＝０．４ｍｍより小さな値での設計の自由度が非常に小
さいことになる。

【００４７】ここで、太陽電池モジュールの設置時に使
用するボルト・ナットの形状寸法との適合性及びその取
り付け作業性、さらに「折り曲げ加工機」による加工上
の加工寸法の制約により、前記ａ及びｂはそれぞれ、２
０ｍｍ≦ａ、２０ｍｍ≦ｂ≦５０ｍｍであることが好ま
しい。

【００４８】さらに、金属製補強板のその板厚ｔは０．
２ｍｍ≦ｔであることが好ましい。これより薄い板材を
用いる場合には、上記２０ｍｍ≦ｂ≦５０ｍｍの範囲で
太陽電池モジュール単体での構造強度が充分なものを得
るためには、上記「断面二次モーメント」の値を大きな
値とすることができないので、高強度な材料を使用する
必要があり、材料選択の自由度が非常に狭くなり、高価
な材料を使わざる得なくなる場合もある。

【００４９】その上、金属製補強板のその板厚ｔは１．
６ｍｍ≧ｔであることが好ましい。１．６ｍｍ≧ｔであ
る金属製補強板を用いると、重量的にも重く、コスト的
にも高くつき、フレーム材をなくすメリットがなくなっ
てしまう。このような板厚の厚い金属製補強板を用いる
と、金属製補強板の加工において必要となる「切断機」
や「折り曲げ加工機」に高性能なものが必要となり、逆
にコスト高となってしまう。

【００５０】よって、金属製補強板の板厚ｔは、０．２
ｍｍ≦ｔ≦１．６ｍｍ、の範囲であることが好ましい。

【００５１】さらに、折り曲げ加工時に後述の透光性樹
脂との剥がれのないように、透光性樹脂との接着性に適
した表面処理をしたものが好ましい。

【００５２】なお、太陽電池モジュールの隣接する下辺
部同士を溶接により接合すれば、太陽電池モジュールの
隣接する各下辺部が一体となるために、太陽電池モジュ
ールに加わる「ネジリ」、つまり、モジュールの対角線
を対称軸とするような曲げのモードに対して、実施例１
に比較して非常に強くなり好ましい。

【００５３】（透光性樹脂・・樹脂封止用）本発明の太
陽電池モジュールの透光性樹脂としては、例えば、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチ
ロール、シリコーン樹脂等があげられるがこれに限られ
るものではない。

【００５４】（太陽電池素子）本発明の太陽電池モジュ
ールの太陽電池素子の種類に特に限定はないが、好まし
くは、可曲性を有する太陽電池であり、特に好ましく
は、ステンレス基上に形成されたアモルファスシリコン
太陽電池である。

【００５５】可曲性を有した太陽電池素子を用いること
により、太陽電池モジュールに力が加わり、モジュール
がたわむようなことがあっても、太陽電池素子が破壊す
るようなことがない。

【００５６】本発明に使用する太陽電池素子は、一例と
して図３の概略断面図に示した構成になっている。図３
において、２８は導電性基体、２９は裏面電極層、３０
は光電変換部材としての半導体層、３１は透明電極層、
３２は集電電極である。裏面電極層２９は導電性基体２
８で兼ねることもできる。

【００５７】上記導電性基体としては、ステンレス、モ
リブデン、タングステン、コバルト、クロム、鉄、タン
タル、ニオブ、ジルコニウム、アルミニウム、アルミニ
ウム合金、銅、チタン等が挙げられる。上記半導体層
３０としては、非晶質シリコン系半導体、単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン、銅インジウムセレナイドなどの化
合物半導体が用いられ、特に非晶質シリコン系半導体が
適当である。

【００５８】非晶質シリコン系半導体の場合は、シラン
ガスと、所望の導電体にするための形成ガスなどをプラ
ズマＣＶＤ法により反応させ形成する。

【００５９】また、多結晶シリコン半導体の場合は、溶
融シリコンのシート化あるいは非晶質シリコン半導体の
熱処理により形成する。ＣｕＩｎＳｅ₂／ＣｄＳの場合
は、電子ビーム蒸着やスパッタリング、電析（電解液の
電気分解による析出）などの方法で形成する。半導体の
構成としては、ｐｉｎ接合、ｐｎ接合ショットキー型接
合が用いられタンデム、トリプル等の複層構成とするこ
とができる。

【００６０】該半導体層は少なくとも裏面電極層２９と
透明電極層３１にサンドイッチされた構造になってい
る。該裏面電極層２９には、金属層あるいは金属酸化
物、あるいは金属層と金属酸化物の複合層がもちいられ
る。金属層の材質としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏなどが用いられ、金属酸化物と
してＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＩＴＯなどが採用され
る。

【００６１】上記金属層及び金属酸化物の形成方法とし
ては抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング
法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散法などがある。
さらに、透明電極層の上の光起電力によって発生した電
流を効率よく集電するための、格子（グリッド）上の集
電電極の材料としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、
Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｕや銀ペーストなどの導電性ペー
ストが用いられる。グリッド電極の形成方法にはマスク
パターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤな
どの蒸着方法、あるいは全面に金属層を蒸着した後にエ
ッチングしてパターニングする方法、光ＣＶＤにより直
接グリッド電極パターンを形成する方法、グリッド電極
のネガパターンのマスクを形成した後にメッキにより形
成する方法、導電性ペーストを印刷して形成する方法な
どがある。導電性ペーストは、通常、微粉末状の金、
銀、銅、ニッケル、及びそれらの合金、混合物カーボン
などをバインダーポリマーと分散させたものが使用され
る。上記バインダーポリマーとしては、ポリエステル、
エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテー
ト、ゴム、ウレタン、フェノールなどの樹脂がある。グ
リッド電極で集電した電流をさらに集めて輸送するため
のバスバーの材料としてはスズ、あるいはハンダコーテ
ィングした銅、ニッケルなどを用いる。バスバーのグリ
ッド電極への接続は、導電性接着剤あるいはハンダで行
う。

【００６２】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００６３】（実施例１）本実施例は、ステンレス基板
上に形成したアモルファスシリコン太陽電池を直列接続
したものを用いて作製した太陽電池モジュールについて
記述する。

【００６４】まず、アモルファスシリコン太陽電池素子
は次のようにして作製した。図７に示すように、洗浄し
た０．１ｍｍのロール状の長尺ステンレス基板９上にＳ
ｉを１％含有するＡｌ１０をスパッタ法により膜厚５０
００Å形成した。

【００６５】次にｎ／ｉ／ｐ型非晶質シリコン半導体層
１１をｎ型半導体としてはＰＨ₃、ＳｉＨ₄、Ｈ₂のガス
を用い、ｉ型半導体としてはＳｉＨ₄、Ｈ₂のガスを用
い、ｐ型半導体としてはＢ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₄、Ｈ₂のガスを
用いてプラズマＣＶＤ法によってｎ型半導体層を３００
Å、ｉ型半導体層を４０００Å、ｐ型半導体層を１００
Å、順次形成した。その後、膜厚８００ÅのＩＴ０１２
を抵抗加熱蒸着により形成してアモルファスシリコン太
陽電池を形成した。

【００６６】次に、上記長尺の太陽電池素子を縦３０ｃ
ｍ×１５ｃｍの大きさで図８のような形状にプレスマシ
ンを用いて打ち抜き複数個の太陽電池素子を作製した。

【００６７】ここでプレスマシンにより切断された太陽
電池素子の切断面では、太陽電池素子がつぶされてＩＴ
Ｏ電極とステンレス基板が短絡した状態になっている。
そこで次に、この短絡をリペアーするために、図８及び
図９に示したように各太陽電池素子のＩＴＯ電極の周辺
を除去した。ここで、ＩＴＯ電極の周辺の除去はＩＴＯ
は除去するがアモルファスシリコン半導体は溶解しない
選択性を持つエッチング材（ＦｅＣｌ₃溶液）を、各太
陽電池素子の切断面よりやや内側のＩＴＯの周囲にスク
リーン印刷しＩＴＯを溶解した後、水洗浄することによ
り行い、ＩＴＯ電極の素子分離部１３を形成した。

【００６８】次にＩＴＯ上に集電用グリッド電極１４と
してポリエステル樹脂をバインダーとする銀ペースト
（デュポン社製『５００７』）をスクリーン印刷するこ
とにより形成した。

【００６９】次にグリッド電極の集電電極である錫メッ
キ銅線１５をグリッド電極と直交させる形で配置したの
ち、グリッド電極との交点に接着性銀インク１６（エマ
ーソンアンドカミング社製『Ｃ−２２０』）を点下し１
５０℃／３０分乾燥して、グリッド電極と錫メッキ銅線
とを接続した。

【００７０】その際に、錫メッキ銅線とステンレス基板
の端面が接触しないように、錫メッキ銅線の下にポリイ
ミドテープ１７をはりつけた。

【００７１】次にアモルファスシリコン太陽電池素子
の、非発電領域の一部のＩＴＯ層／ａ−Ｓｉ層を、グラ
インダーで除去してステンレス基板を露出させた後、そ
の部分に銅箔１８をスポット溶接器で溶接した。

【００７２】次に上記太陽電池素子を図１０のように、
太陽電池素子の錫メッキ銅線１５と太陽電池素子の銅箔
１８とを半田することにより直列接続し、同様に隣接す
る太陽電池素子の錫メッキ銅線と銅箔を半田付けするこ
とにより１３枚の太陽電池素子を直列接続した。

【００７３】次に、プラス及びマイナスの端子用配線は
ステンレス基板の裏側で行った。

【００７４】図１１に直列接続された太陽電池素子の裏
面配線図を示した。プラス側の配線は、１３番目の太陽
電池素子の中央部に絶縁性ポリエステルテープ１９を貼
り付けた上に銅箔２０を貼り付け、次に、銅箔２０と錫
メッキ銅線１５を半田付けすることにより行った。ま
た、マイナス側の配線は、１番目の太陽電池素子２１に
銅箔２２を図１１に示したように配線した後、太陽電池
素子２１にスポット溶接された銅箔２３と半田付けする
ことにより行った。

【００７５】このプラス及びマイナスの端子４９、５０
に対応して、金属製補強板に穴をあけ、端子の取り出し
を行った。

【００７６】本発明の太陽電池モジュールの金属製補強
板は、建物の屋根材として一般によく使用されている亜
鉛メッキ鋼板の板厚ｔ＝０．４ｍｍのものを用いた。本
鋼板は屋根材としての使用実績が示すように、耐候性、
折り曲げ加工性に優れており、その機械的性質は縦弾性
係数Ｅ＝２．１×１０⁴ｋｇ／ｍｍ²、降伏点応力σ_sが
３０ｋｇ／ｍｍ²以上であった。

【００７７】図６に示すように、この亜鉛メッキ鋼板上
にＥＶＡ（２５）／上記直列接続した太陽電池素子（２
６）／ＥＶＡ（２５）／フッ素樹脂フィルム（２７）を
順次重ね合わせて、真空ラミネーターを用いて１５０℃
でＥＶＡを溶融させることにより、接着積層させた。

【００７８】ここで、ＥＶＡは厚さ９００μｍのシート
状のもの、フッ素樹脂フィルムは厚さ５０μｍの無延伸
エチレン−テトラエチレン共重合体フッ素樹脂フィルム
（旭硝子社製『アフレックス』）を用いた。この無延伸
フッ素樹脂フィルムの引張伸度は２５０％以上あった。

【００７９】上記亜鉛メッキ鋼板２４は図５に示す形状
を有しており、これに対して太陽電池素子２６は斜線部
に示すところに配置作製した。このとき、ＥＶＡ及びフ
ッ素樹脂フィルムは亜鉛メッキ鋼板２４より大きく作製
し、上記接着積層後に、亜鉛メッキ鋼板の外形にそって
切断した。その後、「プレス加工機」により、ボルト・
ナットの取付用の貫通穴６を設けた。

【００８０】このように作製した太陽電池モジュールを
一点破線で示す部分で折り曲げ加工し、図４に示すよう
な箱型形状の太陽電池モジュールを作製した。この外形
寸法は以下に示すものとした。

【００８１】太陽電池モジュールの短辺側の長さＷは３
５０ｍｍ、長辺側の長さＬは１２００ｍｍ、垂下部の長
さａは２０ｍｍ、下辺部の長さｂは２０ｍｍとした。こ
のような寸法形状に作製することによって、以下のよう
な充分な構造強度を得ることができた。

【００８２】載荷試験として太陽電池モジュールの受光
面を上にして、太陽電池モジュールの短辺側Ｂ及びＤを
支持し、上方から１４６．５ｋｇ／ｍ²の等分布荷重を
加えた時、長辺側中央部における最大のたわみ量は６ｍ
ｍであった。本実施例の太陽電池素子は可曲性を有した
アモルファスシリコン太陽電池なので、上記６ｍｍのた
わみ量は何等問題ない値であった。

【００８３】このとき、長辺側中央部の下辺部に加わる
最大引張り応力は、σ＝２１ｋｇ／ｍｍ²であり、本実
施例使用の亜鉛メッキ鋼板の降伏点応力はσ_S＝３０ｋ
ｇ／ｍｍ²以下であり、塑性変形を起こすという問題は
なかった。

【００８４】ここで、太陽電池モジュールの折り曲げ
は、通常の薄板鋼板用の「折り曲げ加工機」により行っ
た。ただし、折り曲げの際に太陽電池モジュール表面に
傷がつかないように、折り曲げ加工機において太陽電池
モジュール表面があたる箇所にウレタン樹脂の型を用い
て折り曲げを行った。

【００８５】太陽電池モジュール表面の折り曲げ部に
は、折り曲げによる曲げ傷は全く見られなかった。折り
曲げ部での傷の確認は、折り曲げ箇所に油性マジックを
塗り付けた後、溶剤で拭き取り、折り曲げ部にインクが
残っているかどうかをみて確認した。

【００８６】このように太陽電池モジュールを作製した
ことにより、従来のようにフレーム材を有した太陽電池
モジュールに比べて、製作工程が非常に簡単であり、軽
量化がはかれた。さらに、従来用いていた高価なＡｌフ
レーム材やシリコーン材が不要になったことにより、太
陽電池モジュールの製造コストが安くなった。

【００８７】また、前記透光性樹脂フィルムの伸び率が
２５０％以上あることにより、太陽電池モジュールを折
り曲げる時にも、フィルムに亀裂が入ったりすることが
なかった。

【００８８】（比較例１）本比較例の太陽電池モジュー
ルでは、実施例１の太陽電池モジュールのフッ素樹脂フ
ィルムに一軸延伸フッ素樹脂フィルムを用いた。具体的
には、デュポン社製『テフゼル』フィルム（３８μｍ）
を用いた。このフッ素樹脂フィルムの破断時の引っ張り
伸び率は長手方向には、４５％、幅方向には６５０％で
ある（テスト方法：ＡＳＴＭ−Ｄ８８２）。表面のフッ
素樹脂フィルムを変更した以外は実施例１と同様の方法
で太陽電池モジュールを作製した。

【００８９】ここで、フッ素樹脂フィルムの方向につい
ては、太陽電池モジュールの長手方向がフッ素樹脂フィ
ルムの長手方向と一致するようにして太陽電池モジュー
ルを作製し、次に、ウレタン型を使用した折り曲げ加工
機で実施例１と同様に折り曲げた。

【００９０】その結果、図４におけるＡ辺とＣ辺の折り
曲げ部については、問題なく折り曲げることができた
が、伸び率が６０％と小さいＢ辺とＤ辺では、曲げ部に
フッ素樹脂フィルムの大きな亀裂がはいった。

【００９１】（実施例２）本実施例は、実施例１と同様
に作製した太陽電池モジュールの隣接する下辺部が、図
１２のように溶接部３３により接合されている例であ
る。

【００９２】このように作製することにより、太陽電池
モジュールの隣接する各下辺部が一体となるために、太
陽電池モジュールに加わる「ネジリ」、つまり、モジュ
ールの対角線を対称軸とするような曲げのモードに対し
て、実施例１に比較して非常に強くなった。

【００９３】太陽電池モジュールの四隅部をボルト・ナ
ット等により固定する通常の設置方法においては、太陽
電池モジュールに上記「ネジリ」が加わる可能性は少な
い。しかし、設置作業者による作業ミス等により四隅部
のうち一つが、固定されていなかったり、固定不良であ
る場合には、風力等により太陽電池モジュールに上記
「ネジリ」が加わる可能性がある。

【００９４】このような場合でも、本実施例の太陽電池
モジュールは変形、破壊を発生したりすることはない。

【００９５】なお、本実施例の溶接による接合部分にお
いては、予め溶接部周辺のＥＶＡ及びフッ素樹脂フィル
ムは切りとって角部３４を作製した。

【００９６】（実施例３）本実施例の太陽電池モジュー
ルは、図１３に示すように、モジュールの短辺側の下辺
部の長さｂを５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様
に作製した。

【００９７】本実施例では、太陽電池モジュールの長辺
側の下辺部をボルト・ナットにより固定するので、短辺
側の下辺部に対しては、モジュールを固定するための考
慮は必要なく、構造強度的に充分であれば良い。

【００９８】そこで、本実施例では構造強度的に充分で
あることを確認して、短辺側の下辺部の長さを５ｍｍと
して作製した。これにより、下辺部を短くした分だけモ
ジュールの軽量化及びコスト削減が達成できた。

【００９９】

【発明の効果】本発明は、受光面側表面に透光性樹脂フ
ィルムを、受光面裏面側に金属製補強板を有し、太陽電
池素子を透光性樹脂により樹脂封止した矩形の太陽電池
モジュールにおいて、該金属製補強板が四辺部全て、受
光面と反対側に折り曲げられた垂下部と、それをさらに
太陽電池モジュール内側に折り曲げられた下辺部を有す
るこの断面形状とし、かつ、前記金属製補強板に用いる
金属は、その機械的性質として、縦弾性係数Ｅが１．８
×１０⁴ｋｇ／ｍｍ²以上、かつ、降伏点応力σ_sが２０
ｋｇ／ｍｍ²以上である金属を用い、前記金属製補強板
の板厚ｔについては、０．２ｍｍ≦ｔ≦１．６ｍｍであ
り、かつ、前記四辺部のうち少なくとも向かい合う二辺
部の前記垂下部の長さａ、及び前記下辺部の長さｂは、
２０ｍｍ≦ａ、２０ｍｍ≦ｂ≦５０ｍｍ、とすることに
より、太陽電池モジュール単体での充分な構造強度を確
保することができ、従来の太陽電池モジュールに用いら
れていたフレーム材を使用する必要がなくなった。

【０１００】これにより、太陽電池モジュールの製作工
程における、フレーム材を取り付けるという煩雑な作業
がなくなり、工程が簡単になり、モジュールの軽量化が
達成できた。さらに、高価なフレーム材やシーリング材
を使用することがないので、安価な太陽電池モジュール
を提供することができた。

【０１０１】また、前記透光性樹脂フィルムの伸び率が
２５０％以上あることにより、太陽電池モジュールを折
り曲げる時にも、フィルムに亀裂が入ることがなかっ
た。

【０１０２】さらに太陽電池モジュールの角部におい
て、前記金属製補強板の隣合う下辺部が溶接により接合
されていることにより、太陽電池モジュールに「ネジ
リ」の力が加わったとしても、それに耐えることのでき
る充分な構造強度を有した太陽電池モジュールを得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの実施態様例を示
す断面図である。

【図２】本発明の太陽電池モジュールの実施態様例を示
す斜視図である。

【図３】本発明の太陽電池モジュールの実施態様例の太
陽電池素子を示す断面図である。

【図４】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例を
示す斜視図である。

【図５】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例を
示す展開図である。

【図６】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例を
示す断面図である。

【図７】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例の
太陽電池素子を示す断面図である。

【図８】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例の
太陽電池素子を示す平面図である。

【図９】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例の
太陽電池素子を示す断面図である。

【図１０】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例
の太陽電池素子を直列接続したものを示す平面図であ
る。

【図１１】本発明の太陽電池モジュールの第一の実施例
の太陽電池素子を直列接続したものを示す裏面図であ
る。

【図１２】本発明の太陽電池モジュールの第二の実施例
を示す斜視図である。

【図１３】本発明の太陽電池モジュールの第三の実施例
を示す斜視図である。

【図１４】従来の太陽電池モジュールの一例を示す断面
図である。

【図１５】従来の太陽電池モジュールの一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１太陽電池モジュール、２太陽電池素子、３透光性樹脂、４透光性樹脂フィルム、５金属製補強板、９ステンレス基板、１０Ａｌ、１１非晶質シリコン半導体層、１２ＩＴＯ、１３素子分離部、１４集電用グリッド電極、１５錫メッキ銅線、１６接着性銀インク、１７ポリイミドテープ、１８、２０、２２、２３銅箔、１９絶縁性ポリエステルテープ、２４亜鉛メッキ鋼板、２５ＥＶＡ、２６太陽電池素子、２７フッ素樹脂フィルム、２８導電性基体、２９裏面電極層、３０半導体層、３１透明電極層、３２集電電極、３３溶接部、３４角部、３５フレーム材、３６、３７太陽電池モジュール３８ガラス、３９積層フィルム、４０、４４太陽電池素子、４１、４５透光性樹脂、４６設置架台、４７シーリング材、４８フレーム材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者糸山誠紀東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者豊村文隆東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大塚崇志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−22574（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−50966（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受光面側表面に透光性樹脂フィルムを、
受光面裏面側に金属製補強板を有し、太陽電池素子を透
光性樹脂により樹脂封止した矩形の太陽電池モジュール
において、該金属製補強板が四辺部全て、受光面と反対
側に折り曲げられた垂下部と、それをさらに太陽電池モ
ジュール内側に折り曲げられた下辺部を有し、前記金属
製補強板に用いる金属は、その機械的性質として、縦弾
性係数Ｅが１．８×１０⁴ｋｇ／ｍｍ²以上、かつ、降伏
点応力σ_Sが２０ｋｇ／ｍｍ²以上である金属を用い、
前記金属製補強板の板厚ｔについては、０．２ｍｍ≦
ｔ≦１．６ｍｍであり、かつ、前記四辺部のうち少なく
とも向かい合う二辺部の前記垂下部の長さａ、及び前記
下辺部の長さｂは、２０ｍｍ≦ａ、２０ｍｍ≦ｂ≦５０
ｍｍ、であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記透光性樹脂フィルムの伸び率が２５
０％以上あ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。
【請求項３】太陽電池モジュールの角部は、前記金属
製補強板の隣合う下辺部が溶接により接合されて形成さ
れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽
電池モジュール。