JP3481113B2 - 建材型太陽電池モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、屋根瓦などの建
材として用いることができる建材型太陽電池モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の太陽電池モジュールを示
した分解斜視図である。かかる太陽電池モジュールは、
複数の太陽電池素子５１…と、前記太陽電池素子５１…
の受光面側および裏面側に各々配置された接着封止材
（例えばＥＶＡ：エチレンビニルアセテート）５２，５
３と、受光面側の接着封止材５２上に配置された透明ガ
ラス基板５４と、裏面側の接着封止材５３下に配置され
たシート材（例えばポリビニルフロライド／アルニミウ
ム／ポリビニルフロライド：ＰＶＦ／Ａｌ／ＰＶＦ）５
５とから成っている。

【０００３】このような構造の太陽電池モジュールは、
真空熱圧着方式により製造される。その概略を以下に説
明する。前記透明ガラス基板５４上に接着封止材５２、
太陽電池素子５１…、接着封止部材５３、及びシート材
５５をこの順に積層したもの（以下、これを積層体とい
う）を用意し、この積層体を図示しないチャンバ内の発
熱板の上に、前記透明ガラス基板５４が下側になるよう
に置く。そして、チャンバ内を真空にし、前記発熱板に
て前記積層体を加熱し、押圧板によって前記積層体を押
圧する。これにより、太陽電池素子５１…の周囲の空気
を排除した接着が行われることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の太陽電池モジュールでは、これを製造するために上
述した真空熱圧着工程を必要とするため、高額な製造設
備が必要になり、製造コストが割高になるという欠点が
ある。また、太陽電池モジュールを構成している部材の
熱膨張係数が相互に異なるため、製造時における加熱／
冷却或いは屋根上に設置された後の太陽熱による加熱／
冷却によって反りを生じるという欠点も有している。特
に、当該太陽電池モジュールを金属板を貼り合わせて建
材として用いようとした場合、ガラス基板と金属板の熱
膨張係数が大きく異なるため、大きな反りが生じてしま
う。

【０００５】この発明は、低コストで製造が行え、且つ
反りが生じ難い建材型太陽電池モジュールを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の建材型太陽電
池モジュールは、上記の課題を解決するために、一方の
面に太陽電池素子が形成された透明基板と、この透明基
板に形成された固定用ボルトを挿通させるための貫通穴
と、前記一方の面の側に配置された建材となる耐火性の
支持基板と、前記透明基板と支持基板との間に介在され
るシール材と、を備え、前記貫通孔を通して固定用ボル
トにて前記透明基板と前記支持基板とが固定されるとと
もに、前記貫通穴が設けられる位置に形成されている太
陽電池素子は、その受光面の面積が他の位置に存在する
太陽電池素子の受光面の面積と同 一となるように、広幅
に形成されていることを特徴とする。

【０００７】かかる建材型太陽電池モジュールは、透明
基板と支持基板とを固定部材にて固定する構造であるか
ら、その製造に高額な製造設備を必要としない。また、
透明基板と支持基板との熱膨張係数が大きく異なってい
ても、それらの膨張／収縮量の差は前記シール材にて吸
収される。従って、低コストで反りを生じ難い建材型太
陽電池モジュールが得られる。

【０００８】更に、前記支持基板はセラミック等からな
っていてもよいが、金属から成っていることが望まし
い。金属から成る支持基板は、耐火性に優れ、且つ、表
面が滑らかでシール性にも優れているからである。

【０００９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１） 以下、この発明の第１の実施の形態を図に基づいて説明
する。

【００１０】図１（ａ）は、この実施の形態の建材型太
陽電池モジュールの概略を示した分解斜視図であり、同
図（ｂ）は同組立てた状態の斜視図である。この建材型
太陽電池モジュールは、サブモジュール１と、ブチルゴ
ムから成るシール材２ａ，２ｂと、建材となる金属製の
支持基板３と、固定部材であるボルト（ねじ）４とを備
えて構成されている。

【００１１】前記のサブモジュール１は、図２に示して
いるように、方形状の透明ガラス基板１ａの一方の面に
アモルファスシリコンから成る複数の太陽電池素子１ｂ
…を有して成る。これら太陽電池素子１ｂ…は、図示し
ない樹脂膜（エポキシ樹脂等）によってコーティングさ
れている。サブモジュール１の中央部には、前記ボルト
４を挿通させるための貫通穴１ｃが形成されている。図
２では、前記ボルト４が設けられる位置には、３つの太
陽電池素子１ｂが形成されている。３つのうちの中央の
太陽電池素子１ｂは前記貫通穴１ｃによって分断され、
両サイドの太陽電池素子１ｂは前記ボルト４の頭部に対
応した半円状の非素子部分を有するが、これらは他の位
置に存在する太陽電池素子１ｂ…よりも広幅に形成され
ており、受光面の面積はどの位置の太陽電池素子１ｂ…
においても同一とされている。

【００１２】前記のシール材２ａは、前記サブモジュー
ル１の周囲縁に対応した方形の枠形状を成しており、サ
ブモジュール１の周囲縁からの雨水の侵入を阻止する。
また、シール材２ｂは、前記貫通穴１ｃの直径よりも大
きな直径を有した円形の枠形状を成しており、前記貫通
穴１ｃから雨水が侵入しても、この雨水が支持基板３上
に広がるのを阻止するとともに、貫通穴１ｃの周囲にお
いて、サブモジュール１と支持基板３との間の空間を埋
めるスペーサとして機能する。

【００１３】前記の支持基板３は、方形状板体を成し、
その中央部には、ねじ穴３ａが形成されている。このね
じ穴３ａに前記ボルト４が螺合されることによって、支
持基板３とサブモジュール１とが相互に固定されること
になる。また、支持基板３は前記サブモジュール１より
も図１において左右方向に幾分長く形成され、両サイド
部がサブモジュール１からはみ出すようになっている。
このはみ出ている部分には、図３に示しているように、
当該太陽電池モジュールを屋根１０の上に固定するため
のねじ９，９が挿通される穴が形成されている。更に、
支持基板３には、前記サブモジュール１の配線（被覆／
非被覆いずれでもよい）５を支持基板３の裏面側に引き
出すための貫通穴３ｂが形成されている。そして、上記
の貫通穴３ｂを下側から覆うように端子ボックス６が取
り付けられている。端子ボックス６からは、他の太陽電
池モジュールへの配線を行うための被覆線７が引き出さ
れている。

【００１４】上記建材型太陽電池モジュールの製造は、
支持基板３上にシール材２ａ，２ｂを介在させてサブモ
ジュール１を載せ、ボルト４を螺合させるといった作業
から成るので、高額な製造設備を必要としない。また、
透明ガラス基板１ａと支持基板３との熱膨張係数が大き
く異なっていても、その膨張／収縮量の差は前記シール
材２ａにて吸収される。従って、低コストで反りを生じ
難い建材型太陽電池モジュールが得られる。また、この
実施の形態では、ブチルゴム製のシール材２ａ，２ｂを
用いており、かかるブチルゴムは接着性が低いので、サ
ブモジュール１の交換或いは廃棄時の分別が容易になる
という利点がある。

【００１５】（実施の形態２） 図４（ａ）は、第２の実施の形態の建材型太陽電池モジ
ュールの概略を示した分解斜視図であり、同図（ｂ）は
同組立てた状態の斜視図である。この建材型太陽電池モ
ジュールは、２枚のサブモジュール１１，１１と、２対
のシール材１２ａ，１２ａ，１２ｂ，１２ｂと、１枚の
金属製の支持基板１３と、２個のボルト１４，１４とを
備えて構成されている。サブモジュール１１には、前記
ボルト１４が挿通される貫通穴１１ａが形成されてい
る。支持基板１３は、長方形状板体を成し、前記サブモ
ジュール１１を２枚並べたよりも横方向に幾分長く形成
されており、両サイド部がはみ出るようになっている。
このはみ出ている部分には、当該太陽電池モジュールを
屋根上に固定するためのねじが挿通される穴（図示せ
ず）が形成されている。また、支持基板１３の２か所に
は、前記ボルト１４，１４が螺合されるねじ穴１３ａ，
１３ａが形成されている。

【００１６】前記２枚のサブモジュール１１，１１同士
の配線について説明する。両者ともに支持基板１３に形
成した二つの貫通穴を通して配線（被覆／非被覆いずれ
でもよい）を支持基板１３の裏面側に引出し、それぞれ
の穴に端子ボックスを設けて配線接続をするようにして
もよいが、このようにすると、一つの建材型太陽電池モ
ジュールにつき二つの端子ボックスが必要になる。端子
ボックスを一つにするため、一方の側のサブモジュール
１１の配線を支持基板１３の表面を沿わせて隣のサブモ
ジュール１１の電極へと接続することが考えられる。こ
の場合には、支持基板１３の表面に沿わす配線として被
覆線が用いられる。

【００１７】（参考例１） 図５（ａ）は、この参考例１の建材型太陽電池モジュー
ルの概略を示した分解斜視図であり、同図（ｂ）は同組
立て斜視図である。この建材型太陽電池モジュールは、
サブモジュール２１と、ブチルゴムから成るシール材２
２と、金属製の支持基板２３と、固定部材を構成するボ
ルト２４，２４及び金属製の押さえ板２５とを備えて構
成されている。

【００１８】前記のシール材２２は、実施の形態１，２
におけるシール材２ａ，１２ａと同様に構成される。そ
して、実施の形態１，２におけるシール材２ｂ，１２ｂ
はこの実施の形態では不要である。

【００１９】前記のサブモジュール２１は、図６に示し
ているように、方形状の透明ガラス基板２１ａの一方の
面にアモルファスシリコンから成る複数の太陽電池素子
２１ｂ…を有して成るが、かかる太陽電池素子２１ｂ…
は、基板２１ａの中央の横方向領域、即ち前記押さえ板
２５が配置されることになる領域を避けた位置に形成さ
れている。そして、これら太陽電池素子２１ｂ…は、図
示しない樹脂によってコーティングされている。

【００２０】前記の支持基板２３は、方形状板体を成し
前記サブモジュール２１よりも図１において横方向に幾
分大きく形成され、両サイド部がサブモジュール２１か
らはみ出ている。このはみ出ている部分には、前記押さ
え板２５を支持基板２３に固定するための前記ボルト２
４，２４が螺合されるねじ穴２３ａ，２３ａ、及び当該
太陽電池モジュールを屋根上に固定するためのねじが挿
通される穴（図示せず）が形成されている。前記ねじ穴
２３ａ，２３ａに前記ボルト２４，２４が螺合されるこ
とによって、支持基板２３とサブモジュール２１とが固
定される。支持基板２３には、前記サブモジュール２１
に接続されている配線を支持基板２３の裏面側に引き出
すための貫通穴（図示せず）が形成されている。そし
て、上記の貫通穴を下側から覆うように端子ボックス
（図示せず）が取り付けられている。端子ボックスから
は、他の太陽電池モジュールへの配線を行うためのリー
ド線（図示せず）が引き出されている。

【００２１】上記の構成であれば、その製造は、支持基
板２３上にシール材２２を介在させてサブモジュール２
１を載せ、この上に押さえ板２５を配置してボルト２
４，２４を螺合させることで行われるので、高額な製造
設備は必要としない。また、サブモジュール２１と支持
基板２３との熱膨張係数が大きく異なっていても、その
膨張／収縮量の差は前記シール材２２にて吸収される。
従って、低コストで反りを生じ難い建材型太陽電池モジ
ュールが得られる。更に、この実施の形態のサブモジュ
ール２１には、実施の形態１のようなボルト挿通のため
の貫通穴を形成する必要がないから、サブモジュール２
１の製造が容易である。また、ボルトを螺合させたとき
に前記貫通穴に応力が集中するといった不具合も生じな
いという利点がある。

【００２２】なお、この参考例１では、金属製の押さえ
板２５を用いたが、樹脂製のものを用いてもよいもので
ある。また、樹脂製の透明なものを用いれば、全面に太
陽電池素子が形成されたサブモジュールを用いることが
できる。また、二つの押さえ板を用いて十文字状にサブ
モジュール２１を固定するようにしてもよく、この場合
に一方の押さえ板として透明樹脂製のものを用いること
が考えられる。更に、この実施の形態では、サブモジュ
ールの中央部に押さえ板を設けたが、サブモジュールの
周囲部または四隅に設けるようにしてもよいものであ
る。

【００２３】（参考例２） 図７（ａ）は、この参考例２の建材型太陽電池モジュー
ルの概略を示した分解斜視図であり、同図（ｂ）は同組
立てた状態の斜視図である。この建材型太陽電池モジュ
ールは、サブモジュール３１と、ブチルゴムから成るシ
ール材３２ａ，３２ｂと、金属製の支持基板３３とを備
えて構成される。

【００２４】前記のサブモジュール３１は、方形状の透
明ガラス基板の一方の面にアモルファスシリコンから成
る複数の太陽電池素子を有して成る。これら太陽電池素
子は、図示しない樹脂によってコーティングされてい
る。透明ガラス基板の前記一方の面の中央部には、固定
部材である突起３１ａが突設されている。この突起３１
ａの先端部には、図示しない係合部（返し）が形成され
ている。なお、突起３１ａによって分断された太陽電池
素子および半円状の非素子部分を有することになる太陽
電池素子は、他の位置に存在する太陽電池素子よりも広
幅に形成されており、受光面の面積はどの位置の太陽電
池素子においても同一とされている。

【００２５】前記の支持基板３３は、方形状板体を成
し、前記サブモジュール３１よりも図５において横方向
に幾分大きく形成され、両サイド部がサブモジュール３
１からはみ出ている。このはみ出ている部分には、当該
太陽電池モジュールを屋根の上に固定するためのねじが
挿通される穴（図示せず）が形成されている。また、支
持基板３３の中央部には、貫通穴３３ａが形成されてい
る。この貫通穴３３ａに前記の突起３１ａが嵌合される
ことによって、当該支持基板３３とサブモジュール３１
とが相互に固定されることになる。更に、支持基板３３
には、前記サブモジュール３１に接続されている配線を
支持基板３３の裏面側に引き出すための貫通穴（図示せ
ず）が形成されている。そして、上記の貫通穴を下側か
ら覆うように端子ボックス（図示せず）が取り付けられ
ている。端子ボックスからは、他の太陽電池モジュール
への配線を行うためのリード線（図示せず）が引き出さ
れている。

【００２６】シール材３２ａは、前記サブモジュール３
１の周囲縁に対応した方形の枠形状を成しており、サブ
モジュール３１の周囲縁からの雨水の侵入を阻止する。
また、シール材３２ｂは、前記突起３１ａの直径よりも
大きな直径を有した円形の枠形状を成しており、前記貫
通穴３３ａから雨水が侵入しても、この雨水が支持基板
３３上に広がるのを阻止するとともに、貫通穴３３ａの
周囲における支持基板３３とサブモジュール３１との間
の空間を埋めるスペーサとして機能する。

【００２７】上記の構成であれば、その製造は、支持基
板３３上にシール材３２ａ，３２ｂを介在させてサブモ
ジュール３１を載せ、このサブモジュール３１の突起３
１ａを支持基板３３の貫通穴３３ａに嵌合させることで
行われるので、高額な製造設備を必要としない。また、
サブモジュール３１と支持基板３３との熱膨張係数が大
きく異なっていても、その膨張／収縮量の差は前記シー
ル材３２ａ，３２ｂにて吸収される。従って、低コスト
で反りを生じ難い建材型太陽電池モジュールが得られ
る。

【００２８】なお、以上説明した実施の形態では、シー
ル材としてブチルゴムを用いた場合を示したが、このブ
チルゴムに限るものではなく、シリコーンゴムなどの他
のゴムを用いてもよい。また、シール材は一定の形状を
備えて提供されるものであってもよいが、これに限ら
ず、例えば、流動状或いは棒状のゴムを作業者が手作業
で所定の形状に加工するようにしてもよいものである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、低コストで反りを生じ難い建材型太陽電池モジュー
ルが得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態１
の建材型太陽電池モジュールを示す斜視図である。

【図２】図１のサブモジュールの拡大平面図である。

【図３】図１の建材型太陽電池モジュールの取付状態を
示す断面図である。

【図４】同図（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態２
の建材型太陽電池モジュールを示す斜視図である。

【図５】同図（ａ）（ｂ）は、この発明の参考例１の建
材型太陽電池モジュールを示す斜視図である。

【図６】図５のサブモジュールの拡大平面図である。

【図７】同図（ａ）（ｂ）は、この発明の参考例２の建
材型太陽電池モジュールを示す斜視図である。

【図８】従来の太陽電池モジュールの分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１ サブモジュール ２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ，２２，３２ａ，３２ｂ
シール材 ３，１３，２３，３３ 支持基板 ４，１４，２４ ボルト ２５ 押さえ板

フロントページの続き (72)発明者 森実 昌史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 中島 三郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 内橋 健二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−64854（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−32224（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04D 13/18 H01L 31/04 H01L 31/042

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の面に太陽電池素子が形成された透
   明基板と、この透明基板に形成された固定用ボルトを挿
   通させるための貫通穴と、前記一方の面の側に配置され
   た建材となる耐火性の支持基板と、前記透明基板と支持
   基板との間に介在されるシール材と、を備え、前記貫通
   孔を通して固定用ボルトにて前記透明基板と前記支持基
   板とが固定されるとともに、前記貫通穴が設けられる位
   置に形成されている太陽電池素子は、その受光面の面積
   が他の位置に存在する太陽電池素子の受光面の面積と同
   一となるように、広幅に形成されていることを特徴とす
   る建材型太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 前記支持基板は金属から成っていること
   を特徴とする請求項１に記載の建材型太陽電池モジュー
   ル。