JP3448974B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断熱材を備える太陽電
池モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題に対する取り組みの
一環として、一般家庭における太陽光発電システムが種
々提案され実用化されている。前記太陽光発電システム
としては、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モ
ジュールと、太陽電池モジュールに電気的に接続された
インバータとを主体として構成したものが普及してい
る。

【０００３】前記太陽電池モジュール１００は、図１７
にその要部断面図を示すように、透光基板１上に複数の
非晶質シリコン太陽電池素子層６１を形成したり、この
非晶質シリコン太陽電池素子層６１に代わって結晶系の
シリコン太陽電池素子を透光基板１上に配設し、充填材
６３で封止するとともにバックシート６５で裏面を保護
した太陽電池パネル３と、この太陽電池パネル３の端部
にブチルゴム等の接着剤１０２を介して取り付けられた
アルミニウム合金製のフレーム１０４とを備えたものが
一般的であり、家屋の屋根上に設置する場合には、複数
枚の太陽電池モジュール１００が、屋根の野地板上に立
設固定した複数の取付具を介して、屋根瓦上に一定の間
隔をあけて浮かした状態に設置されている。つまり、家
屋の母屋上に設けられた、垂木、野地板、屋根瓦からな
る屋根の所望部位の屋根瓦を取り除き、その部分の野地
板に取付具を設け、この取付具に対してフレーム１０４
が、ネジ穴１０６をネジ止めする等の方法により固定さ
れることになる。

【０００４】一方、非晶質シリコン太陽電池は、基本的
に結晶系シリコン太陽電池よりも発電効率が低く、しか
も比較的短期間（２〜３カ月）光を照射することで発電
出力が初期状態の約８０％まで低下し、その後はほぼ一
定に維持されるという現象（ステブラーロンスキー効
果）が見られ、結晶系シリコン太陽電池と同等の出力を
得るためには、大きな受光面積が必要となる。それ故、
非晶質シリコン太陽電池は、結晶系シリコン太陽電池よ
りも安価で且つ外観も優れているが、その普及が大幅に
遅れている。但し、この発電出力が低下する現象（以
下、単に光劣化と称す）は、太陽電池を８０℃〜９０℃
以上の高温に加熱することで防止できるとともに、一旦
劣化した場合でも回復することが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の太陽電池モジュール１００は、太陽電池パネル３の周
囲にアルミニウム合金製のフレーム１０４を取り付けた
ものが一般的であり、これを例えば家屋の屋根上に設置
する場合には、屋根の野地板上に立設固定した複数の取
付具を介して、屋根瓦上に一定の間隔をあけて浮かした
状態に設置されているので、太陽電池モジュール１００
間の配線が太陽電池モジュール１００の裏面側で露出し
た状態となる。従って配線部分が風雨に晒されることに
なるので、長期の使用において配線ケーブルの被覆が風
化し、電気的トラブルが発生してしまうという懸念があ
る。この配線には、太陽電池モジュール１００間を接続
する配線と、複数の太陽電池パネル３によってモジュー
ル１００を構成する場合の、同一モジュール１００内の
各太陽電池パネル３間配線の２種類がある。さらに、安
価で且つ外観も優れていることから、一般家屋用として
コストおよび家屋外観の意匠性の点では、非晶質シリコ
ン太陽電池の使用が好適であるが、前述の光照射による
発電出力の低下により、長期に渡って安定した出力が得
られないという問題点もある。

【０００６】また、前記太陽電池モジュール１００にお
いては、これまで太陽電池素子温度の上昇によって開放
電圧が低下し、ひいては出力低下につながるとの判断に
よって素子温度を積極的に高めるという思想が無く、非
晶質シリコン太陽電池を用いた場合には、光劣化によっ
て発電出力が大幅に低下することはどうしても避けられ
ない問題であった。

【０００７】本発明は、太陽電池モジュールの一般家屋
など建築物への取付けに際し、接続用配線が外部に晒さ
れることなく、さらに非晶質シリコン太陽電池を用いた
場合でも、光劣化を防止し得る太陽電池モジュールとそ
れに用いる太陽電池パネルを実現することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる本発明
の太陽電池モジュールは、透光板の受光面とは反対側の
面側に太陽電池素子を配置するとともに、受光面とは反
対側の面上に出力端子を設けてなる複数の太陽電池パネ
ルと、前記複数の太陽電池パネルを支持するための方形
状の枠体と、前記複数の太陽電池パネルの受光面とは反
対側の面に密着して設けられ、前記枠体の開口部を閉塞
し且つその外縁部を当該枠体の外側面まで延設してなる
防水シートと、前記枠体の内部空間に収容され、前記太
陽電池パネルの受光面とは反対側の面に対し、前記防水
シートを介在させて密着してなる断熱材と、前記各太陽
電池パネルの出力端子に接続され、前記防水シートを貫
通するとともに、前記断熱材における太陽電池パネルと
反対側の面と太陽電池パネルとの間に介装した状態で枠
体外部まで延設してなる出力線とを備えた太陽電池モジ
ュールである。

【０００９】ここで請求項２のように、防水シートと、
断熱材における太陽電池パネルと反対側の面との間に、
枠体の相対向する２辺間方向に２本一組の導線を配置
し、出力線と導線とを電気的に接続したり、請求項３の
ように、前記断熱材の中央に一方向に延びる溝を設け、
各太陽電池パネルの出力線を前記溝内に挿通収容しても
よい。

【００１０】請求項４にかかる太陽電池モジュールは、
透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電池素子を配置
するとともに、受光面とは反対側の面上に出力端子を設
けてなる複数の太陽電池パネルと、前記複数の太陽電池
パネルを支持するための方形状の枠体と、前記複数の太
陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密着して設けら
れ、前記枠体の開口部を閉塞し且つその外縁部を当該枠
体の外側面まで延設してなる防水シートと、前記枠体の
内部空間に収容され、前記太陽電池パネルの受光面とは
反対側の面に対し、前記防水シートを介在させて密着し
てなる断熱材と、前記各太陽電池パネルの出力端子に接
続され、前記防水シートを貫通するとともに、前記断熱
材の太陽電池パネルと反対側の面まで取り出してなる出
力線とを備えた太陽電池モジュールである。

【００１１】ここで請求項５のように、枠体によって囲
まれる空間内の適所に、枠体の相対向する２辺間方向に
２本一組の導線を配置するとともに、一組の導線から２
本の接続用線を分岐し、少なくとも太陽電池パネルから
の出力線を断熱材における太陽電池パネルと反対側の面
の外部まで取り出して、接続用線と出力線を断熱材にお
ける太陽電池パネルと反対側の面の外部で接続したり、
請求項６のように、前記枠体の底部に前記断熱材を支持
する複数の横桟を設け、これら横桟に設けた切欠部内を
通じて、当該枠体の相対向する２辺間方向に前記２本一
組の導線を渡設してもよい。

【００１２】これら太陽電池モジュールにおいては、請
求項７のように、防水シートに粘着性を有するものを用
いてもよい。

【００１３】また、請求項８のように、前記断熱材を、
前記枠体の内部空間に、該断熱材の上面が前記枠体の上
面と略同一平面内に位置するように収容してもよい。

【００１４】

【作用】請求項１の太陽電池モジュールにあっては、前
記複数の太陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密着
して設けられ、前記枠体の開口部を閉塞し且つその外縁
部を当該枠体の外側面まで延設してなる防水シートは、
この太陽電池パネルの裏側方向に構成される太陽電池モ
ジュール空間への水の浸入を防止する。そして上記太陽
電池パネルと、方形状の枠体と、この方形状の枠体に取
り付けた断熱材とを備え、防水シートを、枠体の開口部
を閉塞し且つ外縁部を枠体の外側面まで取り出した状態
で、複数の太陽電池パネルと断熱材とを防水シートを介
在させて密着させるとともに、出力線を断熱材における
太陽電池パネルと反対側の面と太陽電池パネルとの間に
介装した状態で枠体外部まで延設することは、断熱材に
よって太陽電池素子温度を高温に保持する作用が付与さ
れるとともに、太陽電池モジュールの内部空間内に太陽
電池パネルからの出力線を収容することを可能にする。

【００１５】また、請求項２のように、防水シートと断
熱材における太陽電池パネルと反対側の面との間に、枠
体の相対向する２辺間方向に２本一組の導線を配置し、
出力線と導線とを電気的に接続することは、太陽電池モ
ジュールの内部空間内で、複数の太陽電池パネルからの
出力線を接続することを可能とする構成である。

【００１６】具体的には、請求項３のように、前記断熱
材の中央に一方向に延びる溝を設けることにより、該溝
内に前記枠体の相対向する２辺間方向の２本一組の導線
を配置することができ、各太陽電池パネルの出力線を該
溝内に挿通収容して前記導線に電気的に接続することに
より、該導線を通じて太陽電池パネルの出力を枠体外部
に取り出すことが可能である。

【００１７】請求項４の太陽電池モジュールにあって
は、前記複数の太陽電池パネルの受光面とは反対側の面
に密着して設けられ、前記枠体の開口部を閉塞し且つそ
の外縁部を当該枠体の外側面まで延設してなる防水シー
トは、この太陽電池パネルの裏側方向に構成される太陽
電池モジュール空間への水の浸入を防止する。そして上
記太陽電池パネルと、方形状の枠体と、この方形状の枠
体に取り付けた断熱材とを備え、防水シートを、枠体の
開口部を閉塞し且つ外縁部を枠体の外側面まで延設させ
た状態で、複数の太陽電池パネルと断熱材とを防水シー
トを介在させて密着させるとともに、出力線を断熱材の
太陽電池パネルと反対側の面まで取り出す構成により、
断熱材によって太陽電池素子温度を高温に保持する作用
が付与され、また太陽電池モジュールの裏面側から出力
線を取り出すことを可能とする。また請求項５のよう
に、枠体によって囲まれる空間内の適所に、枠体の相対
向する２辺間方向に２本一組の導線を配置するととも
に、一組の導線から２本の接続用線を分岐し、少なくと
も太陽電池パネルからの出力線を断熱材における太陽電
池パネルと反対側の面の外部まで取り出して、接続用線
と出力線を断熱材における太陽電池パネルと反対側の面
の外部で接続する構成は、太陽電池モジュールの内部空
間内において複数の太陽電池パネル間の接続を行うこ
と、および接続用線と出力線との接続部分を、太陽電池
モジュールの外部にまで取り出すことを可能とし、具体
的には、請求項６のように、前記枠体の底部に前記断熱
材を支持する複数の横桟を設け、これら横桟に設けた切
欠部内を通じて、当該枠体の相対向する２辺間方向に前
記２本一組の導線を渡設し、該導線から２本の接続用線
を分岐し、前記出力線を該接続用線に接続することによ
り出力を外部に取り出すことが可能である。

【００１８】そして請求項７の防水シートが有する粘着
性は、太陽電池パネルと断熱材との密着をより確実にす
るとともに、防水シートの外縁部が枠体の外側面まで延
びているので、隣合う太陽電池モジュール間の密着性を
より確実とするように作用する。また、請求項８のよう
に、前記枠体の内部空間に断熱材上面が前記枠体上面と
略同一平面内に位置するように収容してなるものでは、
枠体開口部よりも大きく構成された透光板からなる太陽
電池パネルが、枠体上面に載置された状態で防水シート
を介し断熱材と密着することになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の詳細を具体的実施例に基づき
説明する。図１〜図５には、本発明の太陽電池モジュー
ルの一実施例を表している。図例のものは、透光板１の
受光面とは反対側の面側に太陽電池素子を配置するとと
もに、受光面とは反対側の面上に出力端子を設けた複数
の太陽電池パネル３と、複数の太陽電池パネル３の受光
面とは反対側の面に密着させて設けた防水シート５と、
出力端子に接続するとともに防水シート５を貫通して設
けた出力線７と、方形状の枠体９と、方形状の枠体９に
対する断熱材の取り付け態様例として枠体９の内部空間
に積層状態で装着した第１および第２の断熱材１１、１
５とを備え、防水シート５を、枠体９の開口部を閉塞し
且つ外縁部５ａを枠体の外側面１３まで延設させた状態
で、複数の太陽電池パネル３と第１の断熱材１１とを防
水シート５を介在させて密着させるとともに、出力線７
を第２の断熱材１５における太陽電池パネル３とは反対
側の面と太陽電池パネル３との間に介装した状態で、枠
体９の外部まで取り出した太陽電池モジュール１７であ
る。このように断熱材を２層構造としている主な目的
は、太陽電池パネル３側には第１の断熱材１１として耐
熱性に優れる材料のものを、そして第２の断熱材１５と
しては、耐熱性については若干劣るもののより安価な材
料のものを用い、全体として断熱材のコストダウンを図
るところにある。従って、これら２つの断熱材は一枚の
ものを用いてもよい。

【００２０】そして出力線７からモジュール１７の外部
への出力取り出しについては、一例として図中に示すよ
うに、第１の断熱材１１に設けた溝１１ａ内に、木製枠
体９の相対向する２辺間方向の２本一組の導線２１を配
置し、出力線７と導線２１とを電気的に接続して取り出
している。一方、太陽電池パネル３は、取り付け具２３
によって木製枠体９に対して固定されている。

【００２１】また、図における太陽電池パネル３と防水
シート５によって構成される太陽電池パネル構造２５、
すなわち、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電池
素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に出
力端子を設けた太陽電池パネル３と、太陽電池パネル３
の受光面とは反対側の面に密着させて設けられ、外縁部
５ａが太陽電池パネル３の少なくとも側面３ａまで延び
うる大きさとした防水シート５と、出力端子に接続する
とともに防水シート５を貫通して設けた出力線７とを備
えた太陽電池パネル２５は、これだけでハンドリング可
能であり、本例のように断熱材１１、１５との組み合わ
せ以外にも、従来の太陽電池モジュールを構成する太陽
電池パネルとして用いることもできる。ここで防水シー
ト５は、各太陽電池パネル３ごとに分割して設けておい
てもよい。

【００２２】本実施例の構造は、太陽電池モジュール１
７として一般家屋の屋根上に設置する場合に適した構造
であり、以下さらに詳細に説明する。図２、図３には、
一般家屋用に適した別の実施例を表している。図２中
（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−Ａ断面
図、（ハ）は（ロ）の要部拡大図をそれぞれ示し、図３
（イ）は図２のＢ−Ｂ断面図、（ロ）は同Ｃ−Ｃ断面図
をそれぞれ示している。本図の構造例は、底部に横桟２
７を設けた方形状の木製枠体９の内部空間に、第１およ
び第２の断熱材１１、１５を、木製枠体９の上面に対し
て第１の断熱材１１の表面が略一致するよう収容し、木
製枠体９の開口部を閉塞して外縁部５ａが木製枠体９の
外側面１３まで延びる防水シート５を介在させた状態
で、太陽電池パネル３の受光面とは反対側の面と第１の
断熱材１１ととを密着させている。そして第１の断熱材
１１は中央部に一方向に延びる溝１１ａを構成するとと
もに、木製枠体９の開口部に嵌まり込む大きさで構成さ
れる一方、透光板１は木製枠体９の開口部よりも大きく
構成され、透光板１を木製枠体９の上面に載置した状態
で、防水シート５を介して第１の断熱材１１と第２の断
熱材１５とが密着状態となる。一方モジュール１７の端
部近傍では、積層された第１、第２の断熱材１１、１５
の第１の断熱材１１上面が木製枠体９上面よりも低くな
っており、この低くなった部分に上板３１が嵌め込まれ
ている。そして防水シート５は、上板３１の上面に露出
させた状態で、木製枠体９の外側面１３まで延設されて
いる。なお防水シート５は粘着性を有するものであるの
で、上板３１に対してある程度の粘着性をもって接着す
る。またこの上板３１は、本太陽電池モジュール１７を
家屋の屋根上に設置する場合に野地板として機能すると
ともに、上面にはコロニアル等の瓦材、その他の屋根材
が敷設される。

【００２３】太陽電池パネル３からの出力は、第１の断
熱材１１の中央に設けた一方向にのびる溝１１ａ内に挿
通収容され、出力線７と電気的に接続されるとともに木
製枠体９の相対向する２辺間方向に設けた２本一組の導
線２１により、木製枠体９の外部に取り出される。この
出力用導線２１からは、複数の太陽電池パネル３を直並
列に接続した全体出力が取り出される。そして太陽電池
モジュール１７の端部付近における導線２１の引回し態
様については図示するように、第１の断熱材１１の端部
近傍において、第１および第２の断熱材１１、１５を貫
通し、木製枠体９直前部において上板３１、防水シート
５、第１の断熱材１１、第２の断熱材１５のそれぞれを
貫通して上板３１面側に取り出される構造となってい
る。またこの部分における導線２１は、横桟２７に設け
た切欠部４７と第２の断熱材１５との間に挿通されてい
る。

【００２４】本実施例では、太陽電池モジュール１７と
して８枚の太陽電池パネル３が用いられ、それぞれの太
陽電池パネル３間には、防水機能を有するコーキング材
３７が設けられ、モジュール内部空間への防水性能をよ
り高める為、アルミニウム箔等の遮水機能を有するジョ
イント下地材３９が、太陽電池パネル３と防水シート５
との間に介装されている。このジョイント下地材３９部
分の詳細構造を図４（イ）、（ロ）に示している。
（イ）の例は、図２に示したものと同一であり、（ロ）
は板状のジョイント下地材３９上にジョイント用パッキ
ン３９ａを設けるとともに、ジョイント下地材３９の両
側に補助パッキン３９ｂを設けた例である。これらは構
造を判りやすく表現するため、アルミニウム箔の厚み等
を誇張して描いてある。

【００２５】また、本太陽電池モジュール１７を屋根上
に設置する場合、屋根材としてのモジュール自身の防水
性能や、太陽電池モジュールの端面同士を近設させた隣
り合う木製枠体９間の防水性能についても、当然ながら
高い水準が要求される。このように、突き合わせ状態で
近設する木製枠体９間の防水保持機構の例が、図５に示
される。図例のものは木製枠体９上に設けられる取り付
け具２３を、下地具２３ａと押さえ具２３ｂの２つに分
割した構造とし、押さえ具２３ｂと太陽電池パネル３を
構成する透光板１の端部上面間にパネル側シール材４１
が装填され、一方押さえ具２３ａ背面の突き合わせ部に
は、端部シール材４３が装填されている。さらに下地具
２３ａの厚みに相当する隙間部分には、枠上面シール材
４９が装填されている。このような構造にあっては、近
設する２つの木製枠体９、９間の防水は端部シール材４
３によって行われ、太陽電池モジュール１７の内部空間
への防水は、パネル側シール材４１および下地具２３ａ
の突起部４５と、太陽電池パネル３間に介装した防水パ
ッキン４５ａ、枠上面シール材４９によって行われる。
そして仮に水が浸入したとしても、直下にある防水シー
ト５によって確実に遮水されることになる。

【００２６】前記第１、第２の断熱材１１、１５を構成
する素材としては、断熱性、圧縮強度、耐熱性に優れ
た、例えばポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォー
ム、硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォ
ーム、硬質塩化ビニルフォーム、ユリアフォーム、フェ
ノールフォーム、ラバーフォーム、ポリプロピレン、ポ
リエチレンテレフタレート、パーライト、バーミキュラ
イト、泡ガラスなどの発泡・多孔質材料や、アスベス
ト、ロックウール、グラスウール、セラミックファイバ
ー、軟質繊維材などの繊維材料や、ケイ酸カルシウム、
塩基性炭酸マグネシウム、けいそう土、けいそう土質断
熱れんが、耐火断熱れんが、キャスタブル耐火断熱材、
コルク、炭素粉末などの粒・粉状材料や、アルミニウム
箔などからなる多層箔材料や、硬質フォームラバー、発
泡クロロプレンゴムなどの発泡ゴム材料や、軽量気泡コ
ンクリートや、発泡アルミニウムなどを用いることが可
能である。そして本発明では、太陽電池素子の温度を高
く保ことが目的の一つであるので、太陽電池モジュール
１７の耐熱性の点からは、実施例のように断熱材を２つ
に分割し、第２の断熱材１５よりも第１の断熱材１１
に、より高い耐熱性のものを用いることが望ましい。ま
た防水シート５の素材としては、特殊ゴム化アスファル
トコンパウンドやポリイソブチレンなどを採用すること
が可能である。

【００２７】また以下図６〜図８には、本発明の太陽電
池モジュールの別の実施例を表している。図例のもの
は、透光板１の受光面とは反対側の面側に太陽電池素子
を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に出力端
子を設けた複数の太陽電池パネル３と、複数の太陽電池
パネル３の受光面とは反対側の面に密着させて設けた防
水シート５と、出力端子に接続するとともに防水シート
５を貫通して設けた出力線７と、方形状の枠体９と、方
形状の枠体９に対する断熱材の取り付け態様例として枠
体９の内部空間に積層状態で装着した第１および第２の
断熱材１１、１５とを備え、防水シート５を、枠体９の
開口部を閉塞し且つ外縁部５ａを枠体の外側面１３まで
延設させた状態で、複数の太陽電池パネル３と第１の断
熱材１１とを防水シート５を介在させて密着させるとと
もに、出力線７を第２の断熱材１５の太陽電池パネル３
と反対側の面まで取り出した太陽電池モジュール１７で
ある。

【００２８】そして出力線７からモジュール１７の外部
への出力取り出しについては、枠体９によって囲まれる
空間内の適所として、木製枠体９の横桟２７に設けた切
欠部４７内に木製枠体９の相対向する２辺間方向に２本
一組の導線２１を渡すとともに、一組の導線２１から２
本の接続用線２１ａを分岐し、太陽電池パネル３からの
出力線７を第２の断熱材１５における太陽電池パネル３
と反対側の面の外部まで取り出して、この第２の断熱材
１５における太陽電池パネル３と反対側の面の外部に、
接続用線２１ａと出力線７の接続点２１ｂを設けてい
る。一方、太陽電池パネル３は、取り付け具２３によっ
て木製枠体９に対して固定されている。

【００２９】図７、図８には、本発明のうち一般家屋用
への別の実施例を表している。図７中（イ）は平面図、
（ロ）は（イ）におけるＡ−Ａ断面図、（ハ）は（ロ）
の要部拡大図をそれぞれ示し、図８（イ）は図７のＢ−
Ｂ断面図、（ロ）は同Ｃ−Ｃ断面図をそれぞれ示してい
る。本図の構造例は、底部に横桟２７を設けた方形状の
木製枠体９の内部空間に、第１および第２の断熱材１
１、１５を、木製枠体９、第１の断熱材１１それぞれの
上面が略同一平面内に位置するように収容し、木製枠体
９の開口部を閉塞して外縁部５ａが木製枠体９の外側面
１３まで延びる防水シート５を介在させた状態で、太陽
電池パネル３と第１の断熱材１１とを密着させている。
ここで第１の断熱材１１は木製枠体９の開口部に嵌まり
込む大きさで構成される一方、透光板１は木製枠体９の
開口部よりも大きく構成され、透光板１を木製枠体９の
上面に載置した状態で、防水シート５を介して第１の断
熱材１１と第２の断熱材１５とが密着状態となる。一方
太陽電池モジュール１７の端部近傍では、積層された第
１および第２の断熱材１１、１５のうち、第１の断熱材
１１上面が木製枠体９上面よりも低くなっており、この
低くなった部分に上板３１が嵌め込まれている。そして
防水シート５は、上板３１の上面に露出させた状態で、
木製枠体９の外側面１３まで延設されている。なお防水
シート５は粘着性を有するものであるので、上板３１に
対してある程度の粘着性をもって接着する。またこの上
板３１は、本太陽電池モジュール１７を家屋の屋根上に
設置する場合に野地板として機能するとともに、上面に
はコロニアル等の瓦材、その他の屋根材が敷設される。

【００３０】また太陽電池パネル３からの出力線７は、
防水シート５、第１および第２の断熱材１１、１５それ
ぞれを貫通して第２の断熱材１５の外部まで取り出し、
前述のように、横桟２７の切欠部４７上に渡した導線２
１からの接続用線２１ａと出力線７の両者の接続点２１
ｂを設けている。

【００３１】本実施例でも太陽電池モジュール１７とし
ては８枚の太陽電池パネル３が用いられ、それぞれの太
陽電池パネル３間には前記実施例と同様の防水機能を有
するコーキング材が設けられている。この太陽電池パネ
ル３間の構造については図４と同一であるため、説明は
省略する。

【００３２】また、本太陽電池モジュール１７を屋根上
に設置する場合も、屋根材としてのモジュール自身の防
水性能や、太陽電池モジュール１７の端面同士を近設さ
せた隣り合う木製枠体９間の防水性能について当然なが
ら高い水準が要求されるが、図５に示した構造とするこ
とにより、確実に遮水されることになる。なお本実施例
における端面同士の近設形態も、図５と同一であるた
め、ここでは説明を省略する。

【００３３】以下、上述した本発明の太陽電池モジュー
ルを、一般家屋の屋根に設置した場合の実施例について
詳細に説明する。図９、図１０に示すように、家屋５１
の上部には左右方向向きの複数の母屋５３が屋根５５の
傾斜方向に沿って設けられ、母屋５３上には最上段の母
屋５３（むな木）と軒先側に位置する最下段の母屋５３
とにわたる太陽電池モジュール１７が横方向に連設して
複数設けられ、これら複数の太陽電池モジュール１７に
より家屋５１の屋根５５が構成されている（なおここで
は、太陽電池モジュール１７の断面構造は模式的に描い
てある）。そして各太陽電池モジュール１７は、その出
力用導線２１が上方に位置するように設置され、屋根５
５の頂上部、すなわちむな木（最上段の母屋５３として
表している）近傍の一か所において、各太陽電池モジュ
ール１７間の接続配線が施されることになる。つまりこ
の家屋５１においては、垂木、野地板、屋根瓦が省略さ
れ、複数の太陽電池モジュール１７が垂木、野地板、屋
根瓦として機能することになる。但し、太陽電池モジュ
ール１７を前後に複数に分割して、隣接するもの同士を
結合してもよい。

【００３４】ここで、一つの太陽電池モジュール１７に
よって得られる発電量を、目安として屋根５５全体の発
電量の１５％以下程度に設定しておき、１つの太陽電池
モジュール１７が故障した場合でも、極端な発電量の低
下が防止されるように構成しておくと便利である。

【００３５】前記太陽電池モジュール１７のうち、左右
両端のもの１７ａは、左右対称の構成でかつ基本的には
前記太陽電池モジュール１７と同様に構成されているの
で、左側のものについて簡単に説明する。図１１に示す
ように、前記木製枠体９の左右方向の略中央部には、木
製枠体９の長辺部材９ａに対して平行にセンタフレーム
５７が設けられ、センタフレーム５７と木製枠体９の長
辺部材９ａとの間には太陽電池パネル３（但し、幅を約
１／２にしたもの）と防水シート５と第１、第２の断熱
材１１、１５とが積層状に設けられ、センタフレーム５
７と左側の長辺部材９ａ間には防水シート５と屋根下地
パネルとして機能する上板３１ａと第２の断熱材１５
（必要に応じて第１と第２の断熱材１１、１５との積層
体とする）とが設けられ、上板３１ａに対応する部分お
よびモジュール１７の端部分により、太陽電池パネル３
を設けない調整部５９、５９ａが構成されている。

【００３６】次に、前記太陽電池パネル３について説明
する。前記太陽電池パネル３は、図１２に示すように、
基本的には、透光板１と、透光板１の下面に形成した非
晶質シリコン太陽電池素子層６１と、太陽電池素子６１
の下側に設けられた充填材６３と、充填材６３の下側に
設けられバックシート６５とを備えている。前記透光板
１としては強化ガラスや貼り合わせガラス、またはその
他一般的な透光板が用いられ、ガラス成分が溶出しない
よう、必要に応じて酸化ケイ素などを被着したものを用
いても良い。太陽電池素子層６１は、透光板１上に透明
導電膜、ｐ−ｉ−ｎまたはｎ−ｉ−ｐの非晶質シリコン
層、金属電極層を順次堆積した積層体からなり、その下
面側に設けたＥＶＡ、ＰＶＢ、ポリイソブチレン系樹脂
等の充填材６３を介して透光板１に対して封入されてい
る。

【００３７】前記バックシート６５は、アルミニウム箔
をサンドしたテドラー等で構成されている。但し、前記
充填材６３やバックシート６５を省略し、代わりに適当
な保護塗膜を形成しておいてもよい。ここで透明導電膜
としては、従来の太陽電池素子と同様に酸化錫や酸化イ
ンジウム錫が用いられ、非晶質シリコン層としては、ア
モルファスシリコンカーバイトとアモルファスシリコン
によるヘテロ接合構造等が採用され、必要に応じて透明
導電膜側や金属電極層側のｐ層やｎ層を、微結晶化させ
ることも直列抵抗低減において効果的である。

【００３８】また金属電極層としては、クロム、アルミ
ニウム、銀などの一般的な金属材料を単層や積層構造と
して用いる。そして本発明では素子温度を積極的に高温
にすることから、非晶質シリコン層との間で金属成分の
拡散を防止するため、非晶質シリコン層と金属電極層と
の間に、前述の透明導電膜やシリサイド層などによる金
属拡散防止層を介在させたり、この金属拡散防止層を介
在させずに、金属電極層としてクロムやモリブデンなど
のシリサイド形成金属を用いたり、これらシリサイド形
成金属と他の金属との積層構造とすることが効果的であ
る。また、入射光の閉じ込め効果の点からは、反射率の
点から銀を用いると効果が高い。更に、充填材６３とし
てＥＶＡ、ＰＶＢなどを用いる場合は、真空ラミネート
法によって封入し、ポリイソブチレン系樹脂の場合は、
これを加熱流動化して塗布すれば良い。

【００３９】次に、前記太陽電池モジュール１７の製造
方法について簡単に説明する。先ず、図１３（ａ）に示
すように、１対の長辺部材９ａの前端部間及び後端部間
に短辺部材９ｂを固定するとともに、横桟２７を長辺部
材９ａに固定して木製の枠体９を製作する。次に、図１
３（ｂ）に示すように、複数の横桟２７の上側に必要に
応じてクッション材６７を取付け、木製枠体９によって
囲まれる空間内に上方より平板状の第１および第２の断
熱材１１、１５を積層して装着し、クッション材６７上
に載置する。なおクッション材６７を設けない場合は、
第２の断熱材１５は横桟２７上に直接装着され、また断
熱材は一層構造でもよい。

【００４０】次に、図１３（ｃ）に示すように、第１の
断熱材１１の上面と長辺部材９ａの上面と長辺部材９ａ
の外側面とに亙って、すなわち木製枠体９の開口部を閉
塞する形で防水シート５を貼着する。次に、図１４
（ｄ）に示すように、例えば防水シート５に粘着性が無
い場合など必要に応じて、防水テープ６９を防水シート
５の第１の断熱材１１上から上板３１上の部分に亙って
貼着した後、防水シート５上に複数の太陽電池パネル３
をセットするとともに前後の上板３１をセットして、上
板３１を木製枠体９に固定する。次に、図１４（ｅ）に
示すように、下地具２３ａと押さえ具２３ｂからなる取
り付け具２３を木製枠体９に対して直接、または間接的
に固定して太陽電池パネル３を木製枠体９に固定し、図
１４（ｆ）に示すような、太陽電池モジュール１７を得
ることになる。但し、左右両端の太陽電池モジュール１
７ａにおいても、上述した中央部の太陽電池モジュール
１７と略同様に製作されるので、その説明を省略する。
また以上に説明した実施例は、枠体９の内部空間に断熱
材を装着したり、断熱材を２層構造としたものであった
が、以下図１５に示すように、１枚の断熱材１１ｂをそ
の上面に設ける防水シート５とともに枠体９の開口部を
閉塞する構造で取り付けたり、図１６に示すように、１
枚の断熱材１１ｂの太陽電池パネル３側に設けた溝１１
ａ内に一組の導線２１を通し、太陽電池パネル３からの
出力線７と導線２１からの接続用線２１ａをともに断熱
材１１ｂを貫通し、断熱材１１ｂの太陽電池パネル３と
反対側の面の外部に設けた接続点２１ｂにおいて接続す
る構造でもよい。ここで図１６における断熱材１１ｂの
取り付け構造を図１５のようにしたり、あるいは図１６
における出力線７と導線２１および接続用線２１ａの構
造を、前述の２層の断熱材１１、１５を用いた構造のも
のに適用してもよいことは言うまでもないことである。

【００４１】こうして、工場内で製作した太陽電池モジ
ュール１７、１７ａは、トラックなどで建設現場に輸送
し、現場において調整部５９、５９ａを部分的にカット
するなどの寸法調整を施した後、母屋５３上に順次固定
することになる。

【００４２】次に、前記屋根５５の作用について説明す
る。本実施例では、屋根５５の略全体を太陽電池モジュ
ール１７、１７ａで構成することになるが、太陽電池モ
ジュール１７、１７ａの木製枠体９が、最上段の母屋５
３と最下段の母屋５３とに亙って設けられているので、
長辺部材９ａが垂木として機能し、しかも横桟２７で木
製枠体９の捩じりに対する強度、剛性が高められている
ので、横桟２７が野地板の持つ捩じり防止作用として機
能し、野地板及び垂木を省略しつつ屋根５５の強度を十
分に確保することが可能となる。

【００４３】しかも、太陽電池モジュール１７、１７ａ
の前後両端近傍部と、両サイドの太陽電池モジュール１
７ａの側部に調整部５９、５９ａをそれぞれ設けてある
ので、建設現場で調整部５９、５９ａの一部を切除する
などして容易に寸法調整できるとともに、家屋５１の建
築後には、この調整部５９、５９ａが移動用の通路とな
り、太陽電池パネル１７の保守点検作業が容易に行え
る。なお、この調整部５９、５９ａの切断のうち調整部
５９については、太陽電池モジュール１７からの導線２
１の引き出し部となっていない方を切断すればよい。

【００４４】また、太陽電池パネル３の下面に密着させ
て設けた２つの断熱材１１、１５により、太陽電池パネ
ル３の下面からの放熱が防止され、太陽電池パネル３の
温度上昇が促進されるので、太陽光線で太陽電池パネル
３を８０℃〜９０℃以上に加熱することが可能となり、
太陽電池素子として非晶質シリコン系半導体を用いて
も、光劣化による発電出力の低下を効果的に防止でき
る。このような本発明の太陽電池モジュール１７を一般
家屋の屋根上に取り付け、太陽電池パネル３の温度と光
電変換効率の変化を調べたところ、従来であれば太陽電
池パネル３の温度は夏期おいては最高でも気温より約３
０℃の上昇に止まっていたものが、本発明では４０℃〜
５０℃の上昇となって８０℃〜１００℃となった。これ
により従来は約１５％〜２５％の光劣化であったもの
が、本発明では約９％となり、大きな改善効果が確認さ
れた。

【００４５】更に、断熱材により家屋５１内への熱の侵
入が防止されるとともに、屋根５５からの排熱が防止さ
れ、太陽光の照射による室内温度の変動が抑制されるの
で、家屋５１の居住性を向上することが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽電池
モジュールでは、上記作用の項において説明したところ
により、以下の優れた効果を得ることができる。請求項
１の太陽電池モジュールにあっては、前記複数の太陽電
池パネルの受光面とは反対側の面に密着して設けられ、
前記枠体の開口部を閉塞し且つその外縁部を当該枠体の
外側面まで延設してなる防水シートは、この太陽電池パ
ネルの裏側方向に構成される太陽電池モジュール空間へ
の水の浸入を防止するので、太陽電池モジュールを屋根
材として使用した場合には、屋根裏への水の浸入を確実
に防止し、屋根材としての機能も充分満足させることが
できる。そして上記太陽電池パネルと、方形状の枠体
と、この方形状の枠体に取り付けた断熱材とを備え、防
水シートを、枠体の開口部を閉塞し且つ外縁部を枠体の
外側面まで延設させた状態で、複数の太陽電池パネルと
断熱材とを防水シートを介在させて密着させるととも
に、出力線を断熱材における太陽電池パネルと反対側の
面と太陽電池パネルとの間に介装した状態で枠体外部ま
で取り出すことは、断熱材によって太陽電池素子温度を
高温に保持する作用が付与されるので、従来の非晶質シ
リコン太陽電池において見られた１５〜２５％の光劣化
を、大幅に抑制することができ、また、枠体の内部空間
内に太陽電池パネルからの出力線を収容することを可能
にするので、配線が外部に露出しないことによって配線
の風化による劣化や腐食を防止することができ、さらに
太陽電池モジュールの出力を一か所から取り出すことが
可能となり、屋根材として使用した場合には、複数の太
陽電池モジュール間の接続を、軒先やむな木部分のいず
れか一か所で施すことができ、信頼性および施工やメン
テナンス性が著しく向上する。従って、種々の用途に対
して、極めて信頼性の高い太陽電池モジュールとなる。

【００４７】また請求項２では、枠体の内部空間内での
複数の太陽電池パネル間の配線を可能とするように作用
するので、複数枚の太陽電池パネルによって太陽電池モ
ジュールを構成した場合でも、各太陽電池パネル間の配
線が外部に露出することもなく、信頼性および施工やメ
ンテナンス性が著しく向上するのであり、具体的には請
求項３のように、前記断熱材の中央に一方向に延びる溝
を設けることにより、該溝内に前記枠体の相対向する２
辺間方向の２本一組の導線を配置することができ、各太
陽電池パネルの出力線を該溝内に挿通収容して前記導線
に電気的に接続することにより、該導線を通じて太陽電
池パネルの出力を枠体外部に取り出すことが可能であ
る。

【００４８】請求項４においては、上記断熱材を備えた
構成に加えて、出力線を断熱材における太陽電池パネル
と反対側の面まで取り出す構成とするので、断熱材によ
る太陽電池素子温度を高温に保持する作用とともに、太
陽電池モジュールの裏面側から出力線を取り出すことが
可能となり、本発明の太陽電池モジュールを屋根材とし
て使用した場合には、屋根裏から配線作業を行うことが
できるので、施工時の作業性が極めて向上する。また請
求項５のように、枠体によって囲まれる空間内の適所
に、枠体の相対向する２辺間方向に２本一組の導線を配
置するとともに、一組の導線から２本の接続用線を分岐
し、少なくとも太陽電池パネルからの出力線を断熱材に
おける太陽電池パネルと反対側の面の外部まで取り出し
て、接続用線と出力線を断熱材における太陽電池パネル
と反対側の面の外部で接続する構成は、太陽電池モジュ
ールの内部空間内において複数の太陽電池パネル間の接
続を行うこと、および接続用線と出力線との接続部分
を、太陽電池モジュールの外部にまで取り出すことを可
能とするので、各太陽電池パネル間の配線が外部に露出
することもなく、また本発明の太陽電池モジュールを屋
根材として使用した場合には、上記と同様に屋根裏から
容易に配線作業を行うことができるので、施工時やメン
テナンス時の作業性が極めて向上するのであり、具体的
には請求項６のように、前記枠体の底部に前記断熱材を
支持する複数の横桟を設け、これら横桟に設けた切欠部
内を通じて、当該枠体の相対向する２辺間方向に前記２
本一組の導線を渡設し、該導線から２本の接続用線を分
岐し、前記出力線を該接続用線に接続することにより出
力を外部に取り出すことが可能である。

【００４９】そして請求項７に係る防水シートが有する
粘着性は、太陽電池パネルと断熱材との密着をより確実
にするとともに、防水シートの外縁部が枠体の外側面ま
で延びているので、隣合う太陽電池モジュール間の密着
性をより確実とするように作用し、本発明の太陽電池モ
ジュールを屋根材として使用する場合においても、家屋
の屋根自身の防水性能の向上に寄与することができる。
また、請求項８のように、前記枠体の内部空間に断熱材
上面が前記枠体上面と略同一平面内に位置するように収
容してなるものでは、枠体開口部よりも大きく構成され
た透光板からなる太陽電池パネルが、枠体上面に載置さ
れた状態で防水シートを介し断熱材と密着することにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの基本構造例を表
す分解説明図

【図２】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−
Ａ断面図、（ハ）は（ロ）の要部説明図

【図３】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は図２（イ）におけるＢ−Ｂ断面図、
（ハ）は同Ｃ−Ｃ断面図

【図４】本発明の太陽電池モジュールの太陽電池パネル
間の構造例説明図

【図５】本発明の太陽電池モジュールの隣接部分の構造
例説明図

【図６】本発明の太陽電池モジュールの基本構造例を表
す分解説明図

【図７】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−
Ａ断面図、（ハ）は（ロ）の要部説明図

【図８】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は図７（イ）におけるＢ−Ｂ断面図、
（ハ）は同Ｃ−Ｃ断面図

【図９】本発明の太陽電池モジュールを屋根に取り付け
た例を表す家屋の全体説明図

【図１０】本発明の太陽電池モジュールを屋根に取り付
けた場合の断面構造例を表す説明図

【図１１】屋根端部に設けられる本発明の太陽電池モジ
ュールの構造例を表す説明図

【図１２】本発明の太陽電池モジュールに用いる太陽電
池パネルの構造例を表す断面説明図

【図１３】本発明の太陽電池モジュールの製造方法例を
表す説明図

【図１４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法例を
表す説明図

【図１５】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す
説明図

【図１６】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す
説明図

【図１７】従来の太陽電池モジュールの構造を表す説明
図

【符号の説明】

１ 透光板 ３ 太陽電池パネル ５ 防水シート ７ 出力線 ９ 木製枠体 ９ａ 長辺部材 ９ｂ 短辺部材 １１ 第１の断熱材 １１ａ 溝 １１ｂ １枚の断熱材 １３ 枠体の外側面 １５ 第２の断熱材 １７、１００ 太陽電池モジュール ２１ 導線 ２１ａ 接続用線 ２１ｂ 接続点 ２３ 取り付け具 ２５ 太陽電池パネル構造 ２７ 横桟 ３１ 上板 ３７ コーキング材 ３９ ジョイント下地材 ３９ａ ジョイント用パッキン ３９ｂ 補助パッキン ４１ パネル側シール材 ４３ 端部シール材 ４５ 突起部 ４５ａ 防水パッキン ４７ 切欠部 ４９ 枠上面シール材 ５１ 家屋 ５３ 母屋 ５５ 屋根 ５７ センタフレーム ５９、５９ａ 調整部 ６１ 非晶質シリコン太陽電池層 ６３ 充填材 ６５ バックシート ６７ クッション材 ６９ 防水テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−34982（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−181333（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−77514（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−106150（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−159850（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電
   池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に
   出力端子を設けてなる複数の太陽電池パネルと、前記複数の太陽電池パネルを支持するための 方形状の枠
   体と、前記複数の太陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密
   着して設けられ、前記枠体の開口部を閉塞し且つその外
   縁部を当該枠体の外側面まで延設してなる防水シート
   と、 前記枠体の内部空間に収容され、前記太陽電池パネルの
   受光面とは反対側の面に対し、前記防水シートを介在さ
   せて密着してなる 断熱材と、前記各太陽電池パネルの出力端子に接続され、前記防水
   シートを貫通するとともに、前記断熱材における太陽電
   池パネルと反対側の面と太陽電池パネルとの間に介装し
   た状態で枠体外部まで延設してなる出力線と、を備えた
   太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】防水シートと、断熱材における太陽電池パ
   ネルと反対側の面との間に、枠体の相対向する２辺間方
   向に２本一組の導線を配置し、出力線と導線とを電気的
   に接続した請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】前記断熱材の中央に一方向に延びる溝を設
   け、各太陽電池パネルの出力線を前記溝内に挿通収容し
   てなる請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電
   池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に
   出力端子を設けてなる複数の太陽電池パネルと、前記複数の太陽電池パネルを支持するための 方形状の枠
   体と、前記複数の太陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密
   着して設けられ、前記枠体の開口部を閉塞し且つその外
   縁部を当該枠体の外側面まで延設してなる防水シート
   と、 前記枠体の内部空間に収容され、前記太陽電池パネルの
   受光面とは反対側の面に対し、前記防水シートを介在さ
   せて密着してなる 断熱材と、前記各太陽電池パネルの出力端子に接続され、前記防水
   シートを貫通するとともに、前記断熱材の太陽電池パネ
   ルと反対側の面まで取り出してなる出力線と、を備えた
   太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】枠体によって囲まれる空間内の適所に、枠
   体の相対向する２辺間方向に２本一組の導線を配置する
   とともに、一組の導線から２本の接続用線を分岐し、少
   なくとも太陽電池パネルからの出力線を断熱材における
   太陽電池パネルと反対側の面の外部まで取り出して、接
   続用線と出力線を断熱材における太陽電池パネルと反対
   側の面の外部で接続した請求項４記載の太陽電池モジュ
   ール。
6. 【請求項６】前記枠体の底部に前記断熱材を支持する複
   数の横桟を設け、これら横桟に設けた切欠部内を通じ
   て、当該枠体の相対向する２辺間方向に前記２本一組の
   導線を渡設してなる請求項４または５記載の太陽電池モ
   ジュール。
7. 【請求項７】防水シートが粘着性を有するものである請
   求項１〜６の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 【請求項８】前記断熱材を、前記枠体の内部空間に、該
   断熱材の上面が前記枠体の上面と略同一平面内に位置す
   るように収容してなる請求項１〜７の何れか１項に記載
   の太陽電池モジュール。