JP3670354B2

JP3670354B2 - 太陽電池装置

Info

Publication number: JP3670354B2
Application number: JP22218595A
Authority: JP
Inventors: 裕司森田; 弘人増田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JPH0969644A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に住宅用の太陽電池式の瓦などに好適であり、薄型でかつ絶縁破壊が生じにくい高耐圧な太陽電池装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、透明基板上に太陽電池素子を封止した樹脂層及び裏面保護層を順次積層して成る平板体の周縁部を金属枠で包囲した太陽電池モジュールが知られている。
【０００３】
一般に、太陽電池モジュールは複数個の太陽電池素子を直列及び／又は並列に接続して使用されるが、例えば縦横の大きさが100 mm×100 mm程度の多結晶シリコン（Ｓｉ）のセル一個当たりの出力電圧は高々0.5 〜0.6 ボルト程度であるため、このようなセルの多数を直列接続しても太陽電池モジュール全体の出力電圧はそれほど高くならない。このため、太陽電池モジュールを直流負荷にだけ使用する場合は、その耐圧性能もあまり考慮されることはなかった。
【０００４】
ところが、最近では太陽電池電源と商用電源とを系統連系させて、インバータを介して数百ボルトの交流と交換使用する場合があり、交流に対する高耐圧の太陽電池モジュールが要求されている。
【０００５】
このため、図１０に示すように、複数個のセル５０を透明樹脂５２中にモールドして、セル５０の受光面側５０ａを硬質の透明板５１で覆い、セル５０の裏面側５０ｂに透明樹脂５２を湿気や熱等から保護するシート体５３で覆って平板体５４を構成し、この平板体５４の周縁部を耐候性に優れた金属枠５５で支持し、平板体５４の裏面外周部及び側面と金属枠との間に、断面形状が略Ｌ字状の塩化ビニル樹脂の絶縁体５６を介在させた太陽電池モジュールＪが提案されている（特公平５−５９５９１号公報）。
【０００６】
しかしながら、太陽電池を利用した瓦などのように、重量の軽減や屋根材としてのデザイン性や施工の容易性を向上させるなどの目的により、太陽電池モジュールとして薄型のものを要求される場合には、上記構成の太陽電池モジュールに対して、単に厚みを薄くする程度では、例えば太陽電池モジュールの耐久性試験の一つである高温高湿状態で使用する場合の適性を評価する試験（JIS-C-8917；温度85±２℃、相対湿度90〜93±５％、試験時間1000±12時間）を満足することは不可能であった。
【０００７】
すなわち、図１１に示すように、高温などにより絶縁体５６の内部歪みが除去されるに伴い縮むことがあり、特に長尺となる側の絶縁体５６ａが大幅に縮み（長さ10ｍ当たり約100 mm程度の縮みが発生する。）、この結果、各角部において絶縁体５６ａ及び５６ｂの縮みによる隙間が形成され、高湿下においてこの隙間の金属枠５５とシート体（図１０を参照）を構成するＡｌ等の金属部分とが短絡を起こし、絶縁性を保つことができず、高耐圧を維持できないといった問題が生ずるのである。
【０００８】
そこで、本発明は上述のような問題を解消し、装置全体を薄くしても高耐圧が保つことが可能な信頼性に大変優れた太陽電池装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成させるために、本発明の太陽電池装置は、角形状の透明基板に、内部に太陽電池素子が封止された樹脂体を太陽電池素子の受光面が透明基板側となるようにして配設させた太陽電池体と、該太陽電池体の周縁部を包囲する金属枠とから成る太陽電池装置であって、前記太陽電池体の周縁部が弾性絶縁部材で被覆されるとともに、前記太陽電池体の周縁部の少なくとも一辺と前記金属枠との間に、複数に分割された絶縁樹脂体を並設させたことを特徴とする太陽電池素子である。
【００１０】
これにより、個々の絶縁樹脂体が高温高湿などにより縮むことがあっても、その割合をわずかとすることができる。特に、太陽電池装置の角部において絶縁性が確実となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）及び図２に示すように、方形状を成すガラス製の透明基板１上において、多結晶シリコン（Ｓｉ）太陽電池素子であるセル２の複数を直列及び並列接続させ、これをＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）の樹脂体３で封止し、この樹脂体３及び湿気や熱等から保護するアルミニウム製の裏面保護層４を順次積層している。
【００１２】
このようにして形成された太陽電池体５の周縁部５ａをブチルゴムの弾性絶縁部材６で被覆・包囲している。そして、太陽電池体５の周縁部５ａをＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン）の絶縁樹脂体７を複数に分割して包囲し、さらに金属枠８で周囲を囲んでいる。図中、８ａは長尺の金属枠であり、８ｂは短尺の金属枠である。
【００１３】
なお、透明基板１はガラス製に限定されるものではなく、周知の樹脂製であってもよいが、光の透過率の点を考慮すると白板強化ガラスが適している。また、セル２は単結晶や非晶質のシリコンやシリコン以外の周知の材料を使用できることはもちろんである。さらに、樹脂体３はシリコンであってもよく、裏面保護層４はアルミニウム製以外の周知の各種材料を使用することができる。さらにまた、弾性絶縁部材６はＡＢＳ以外の樹脂でもよいが、押し出し成形等の容易性からＡＢＳが適している。
【００１４】
ここで、絶縁樹脂体７は図３（ａ）及び（ｂ）に示すごとく断面が略Ｊ字状を成しており、この実施例においては短尺の二辺はそれぞれ３個でよく、長尺の二辺はそれぞれ８個で構成している。このようにすることで、絶縁樹脂体７は同一の型を用いて多数作製することができる。
【００１５】
また、短尺及び長尺のそれぞれの二辺において、高温時等における各絶縁樹脂体７の縮みを分散させることにより絶縁樹脂全体の縮みを小さくし、太陽電池装置Ｓの角部で大きな隙間が生じるのを極力防止できる。
【００１６】
さらにこれにより、厚さを従来より大幅に低減（例えば１／３以下に薄く）することができ、著しい軽量化が可能となる。なお、絶縁樹脂体７は短尺や長尺の長さが短い場合には、短尺の二辺をそれぞれ１個とし、長尺の二辺をそれぞれ２個で構成してもよい。また、絶縁樹脂体７の数や長さは自由に設定が可能であるが、同一長さとすることで容易かつ迅速に作製することが可能となる。また、絶縁樹脂体７は、特に高絶縁性、耐高温高湿性、押し出し成形性等が優れたものとしてＡＢＳが最適である。
【００１７】
次に、絶縁耐圧試験を行い従来例と比較した結果について説明する。なお、この耐圧試験は上述したJIS-C-8917と同様である。まず、図１０及び図１１に示す太陽電池装置Ｊでは、交流電圧がわずか７００Ｖにもかかわらず、隙間の箇所に絶縁破壊が生じたのに対し、上記構成の太陽電池装置Ｓでは、交流電圧２０００Ｖのときにリーク電流０．５ｍＡ、交流電圧３０００Ｖのときにリーク電流０．９ｍＡであり、交流電圧４０００Ｖ以上でも絶縁破壊は発生しなかった。
【００１８】
次に、さらにいっそう絶縁耐圧性を向上させるための金属枠８の好適例について説明する。
【００１９】
例えば金属枠８の突き合わせ構造を図８に示すように、一方の金属枠８１を平面形状で略Ｌ字状とし、他方の金属枠８２を略Ｉ字状とすると、絶縁樹脂体を絶縁樹脂体の突き合わせ構造は、図９に示すごとく金属枠が露出する面は３面となる。このような突き合わせ構造では、ブチルゴム等の弾性絶縁部材でモールドする場合、温度上昇等により軟化した弾性絶縁部材が垂れることがあり、この結果、絶縁耐圧性が低下する。
【００２０】
そこで、図４乃至図７に示すように、金属枠の端部を切り欠いた形状にし、その内側に設ける絶縁樹脂体の突き合わせ部分の面を少なくとも一面とした。
【００２１】
すなわち、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、両方の金属枠８３，８４を切り欠くことにより、絶縁樹脂体の突き合わせ構造は、図５に示すごとくとなり、金属枠の一面だけが露出するだけとなる（図７を参照）。ここで、図６に示すように、絶縁樹脂体の一方だけを切り欠くことにより、突き合わせ構造において金属枠が露出する面を皆無とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の太陽電池装置によれば、個々の絶縁樹脂体が高温高湿などにより縮むことがあっても、その割合をわずかとすることができ、信頼性の優れた太陽電池装置を提供できるだけでなく、従来よりかなり薄くても高耐圧な太陽電池装置を提供できる。
【００２３】
さらに、太陽電池体の周縁部を弾性絶縁部材で被覆して絶縁性を確実とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る一実施例を示した平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図２】図１（ａ）におけるII−II線断面図である。
【図３】（ａ）は短尺側の絶縁樹脂体の正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る一実施例の金属枠の斜視図であり、（ｂ）はそのＢ視図、（ｃ）はそのＣ視図である。
【図５】本発明に係る一実施例の角部における絶縁樹脂体の斜視図である。
【図６】本発明に係る一実施例の角部における絶縁樹脂体の斜視図である。
【図７】本発明に係る一実施例の角部における金属枠の斜視図である。
【図８】従来例の角部における金属枠の斜視図である。
【図９】従来例の角部における絶縁樹脂体の斜視図である。
【図１０】従来の太陽電池装置の断面図である。
【図１１】従来の太陽電池装置の角部の裏面側平面図である。
【符号の説明】
１・・・透明基板
２・・・セル
３・・・樹脂体
４・・・裏面保護層
５・・・太陽電池体
６・・・弾性絶縁部材
７・・・絶縁樹脂体
８・・・金属枠
Ｓ・・・太陽電池装置

Claims

角形状の透明基板に、内部に太陽電池素子が封止された樹脂体を太陽電池素子の受光面が透明基板側となるようにして配設させた太陽電池体と、該太陽電池体の周縁部を包囲する金属枠とから成る太陽電池装置であって、
前記太陽電池体の周縁部が弾性絶縁部材で被覆されるとともに、前記太陽電池体の周縁部の少なくとも一辺と前記金属枠との間に、複数に分割された絶縁樹脂体を並設させたことを特徴とする太陽電池装置。