JP4379562B2 - 複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置、特に、太陽電池モジュールと配線ダクトの設置構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用,一般住宅用にも需要が広がってきている。
【0003】
従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いていたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられている。このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式の製造方法により大量生産が可能となった。
【0004】
上記薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールとしては、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知られている。
【0005】
図9ないし図12は、本願出願人により提案され、特願平11−172624号に記載された太陽電池モジュールとその設置方法の一例を示す。
【0006】
図9は太陽電池モジュールの上面図、図10は図9のA−Aに沿った断面図である。図9,10に示すように、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池100を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層100Aおよび100Bを設けた太陽電池モジュール120において、太陽電池100の側方に前記保護層を延長して非発電領域を形成し、この非発電領域に、太陽電池モジュール設置用の取付け穴117を設ける。この例における保護層100Aおよび100Bは、後述するように多数の層を備えるが、防水,絶縁などの安全性や強度ならびに設置条件その他のニーズに応じて、保護層の一部を適宜省略できる。
【0007】
図9,10においては、太陽電池100の受光面側(光入射側)の上面にはエチレンビニルアセテート(EVA)で構成された第1の保護層101、その上面にエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)で構成された第2の保護層102、その上面にはガラス不織布にEVAを充填した第3の保護層103、さらにその上面にはETFEで構成された第4の保護層104、一方、太陽電池100の非受光面側(光入射側と反対側の下面)には、EVAで構成された第5の保護層105、その下面にはETFEで構成された第6の保護層106、その下面にはEVAで構成された第7の保護層107、さらにはその下面にはステンレス、またはアルミニューム、もしくは鉄板の金属板で構成された第8の保護層108で一体的に挟持、接合している。
【0008】
ここで第1の保護層101、第5の保護層105は太陽電池100を封止し、機械的ストレスや熱的ストレスが太陽電池100に加わるのを緩和、抑制するものであり、第2の保護層102は防水、防湿の役目、第3の保護層103は外部からの機械的衝撃や応力の緩和の役目、第4の保護層104は表面に塵埃などの汚損、光遮蔽物質の付着を抑制するものである。また第6の保護層106は防水、防湿の役目に加えて太陽電池100と第8の保護層108との電気的絶縁の役目をなすものであり、第7の保護層107は接着、及び機械的熱的ストレスの緩和の役目、第8の保護層108は機械強度体としての役目をそれぞれ成すものである。
【0009】
一方、太陽電池100の両側方には、メッキ銅箔線などの帯状の電力リード線109が太陽電池100と略同一平面上に配置され、導電性粘着テープ、若しくは銅箔線をハンダ付けして用いる接続線110で電気的に太陽電池100と電力リード線109が接続されている。電力リード線109の端部に位置する第8の保護層108の表面には端子箱111が接着、または図示しないネジなどで固定され第5の保護層105から第8の保護層108を貫通して開けられた穴112を通って引出し線113が電力リード線109とハンダ付けなどにより電気、機械的に接続、固定されている。引出し線113の他端部は、端子箱111に取付けられたケーブル114の導体部115にネジ116、若しくは図示しないハンダ付けにより電気的機械的に接続固定されている。なお、穴112は引出し線113の太さに比較して充分大きな穴径であり、第8の保護層108と引出し線113の電気的絶縁は保たれており、必要に応じて引出し線113は被覆電線、若しくは絶縁チューブを被せる、穴112に絶縁樹脂を充填するなどの方法をとる。
【0010】
他方、第1の保護層101から第8の保護層108は太陽電池100の側方に延長して非発電領域を形成し、この非発電領域に電力リード線109を避けてその外側に第4の保護層104から第8の保護層108を貫通して取付け穴117が設けられており、全体として四角形平板の太陽電池モジュール120を構成している。
【0011】
次に、前記特願平11−172624号に記載された太陽電池モジュールの設置方法の一例について説明する。図11,12は太陽電池モジュールの設置方法に関する例を示すもので、図11は太陽電池アレイの上面図、図12は図11のC−C部分断面図である。
【0012】
図11に於いて、太陽電池アレイ200は図示しない屋根面に太陽電池モジュール120を複数個、平面状に設置して構成している。
【0013】
図12においては、屋根の野地板3の表面にルーフィング材4が敷かれ、その断面形状が略I字状のアルミニュームなどの金属製、若しくはエポキシ樹脂などの構造用有機材料で構成された固定部材201が木ネジ6などで野地板3に固定されている。
【0014】
太陽電池モジュール120は、第4の保護層104を光入射側に、第8の保護層108を光入射側と反対側にして、第8の保護層108の非発電領域を、例えばブチルゴムなどで構成された緩衝材202を介して固定部材201の上リム203の上面に当接し、隣接する太陽電池モジュール120の側方の端部204の間に隙間205を開けて置かれている。
【0015】
一方、断面形状が略T字状のアルミニュームなどの金属製、若しくはエポキシ樹脂などの構造用有機材料で構成された押え具206は、その略中央の突起部207が前記の隙間205に挿入され、且つ先端部208が固定部材201のほぼ中央部に設けられた溝209に嵌め込まれている。
【0016】
他方、突起部207から左右に延びた平板部210は、ブチルゴムなどの弾力性を有する有機材料で構成した当て板211を介して隣接する太陽電池モジュール120の非発電領域に当接し、押え具206の平板部210に開けられた穴212、当て板211に開けられた穴213、太陽電池モジュール120の取付け穴117、緩衝材202に開けられた穴214、固定部材201に開けられた穴215を連通して差し込みピン216で押え具206、当て板211、太陽電池モジュール120、緩衝材202、固定部材201を一体的に固定している。また、差し込みピン216は、その先端217が他のピン直径より大きく鏃(ヤジリ)状になっており、かつ中央部にスリットが設けられ、差し込んだ後、抜けない構造となっている。
【0017】
図6ないし図8は、設置方法を簡略化する観点から、前記図9ないし図12により説明したものとは若干異なる構成の太陽電池モジュールとその設置方法を示し、後の説明の便宜上、構成を簡略化して模式的に示したものである。
【0018】
まず、図6は、太陽電池モジュールの構成を示し、図6(a)図は平面図を、図6(b)図は、(a)図のA−A線に沿う断面図を示す。図6(b)図においては屋根の野地板に設置した状態を示す。
【0019】
図6に示す太陽電池モジュール50においては、太陽電池51から電力を取出すための導電性粘着テープ52が太陽電池の陽極側、陰極側に電気的に接続され、太陽電池51の両側には太陽電池モジュールから太陽電池の電力を取出すための帯状の平箔金属板53が平行に配設され、この平箔金属板53と導電性粘着テープ52とが電気的に接続されている。
【0020】
太陽電池51、導電性粘着テープ52および平箔金属板53を表裏より、充填材として例えばEVAなどの熱溶着性プラスチック材54a、54bで保護し、またその表面に耐候性フィルムとしてETFEなどのフッ素系フィルム材を用いた表面保護材55a、55bを設けて一体化し、太陽電池モジュールを構成している。さらに、太陽電池の受光面と反対側の裏面には金属板56を配し、EVAなどの熱溶着性プラスチック材54cを用いてプラスチックフィルムのみで構成した太陽電池モジュールと金属板とを一体化している。
【0021】
また、この太陽電池モジュールにおいては、端子箱71を受光面側の太陽電池列の終端部の非発電領域50aに設け、この端子箱71内で、平箔金属板53と電力ケーブル72とを電気的に接続する構成としている。
【0022】
さらに、この太陽電池モジュールの屋根等への取付け方法は、図6(b)に示すように、野地板61上に太陽電池モジュールを配置し、矢印で示す複数本のネジ62を太陽電池モジュールの非発電領域に貫通させ、野地板61に固定するようにしている。
【0023】
図7は、図6の太陽電池モジュールを複数個用いた太陽電池アレイと、電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置の斜視図を示し、図8は、図7におけるB−B線に沿う部分断面図を示す。
【0024】
図7および図8において、複数個の太陽電池モジュール50は、隣接する配線ダクト70の間に、列状に配置された複数個の太陽電池51の列方向と直角方向に並列に配設され、太陽電池モジュールの列と配線ダクト70とが、矢印で示した屋根流れ方向に対して交互になるように、野地板61にネジ62等により直接固定されている。また、電力ケーブル72は、端子箱71から配線ダクト70の側部に導入されている。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図6ないし8で示すような従来の太陽電池モジュールとその設置方法を採用した発電装置においては、以下のような問題がある。
【0026】
前述のように、隣接する配線ダクトの間に、太陽電池モジュールを、直接、野地板にネジ止めを行なった場合、太陽光により太陽電池モジュール温度が上昇した際に、太陽電池モジュール、特にその裏面保護部材における金属板が熱膨張を起こし、モジュール全体に、波打ちや撓みが発生する問題があった。
【0027】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、太陽電池モジュール温度の上昇に伴い生ずるモジュールの波打ちや撓み等の発生を抑制し、かつ太陽電池モジュールの設置および配線ダクトへの電力ケーブルの導入が簡便な、複数個の太陽電池モジュールと配線ダクトとを備えた発電装置を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明は、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなるものとする(請求項1の発明)。
【0029】
上記によれば、太陽電池モジュールが日射を受けて熱膨張した場合、配線ダクトに取り付けたモジュール折り曲げ部が板バネとなり、熱膨張した長さ分湾曲するため、太陽電池モジュールの波打ちや撓み等の発生を防ぐことができる。また、
太陽電池モジュールを、配線ダクト間に、容易に設置固定することができる。
【0030】
また、前記発明の実施態様として、下記請求項2ないし3の発明が好適である。即ち、請求項1に記載の発電装置において、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものとする(請求項2の発明)。これにより、端子箱から導出した電カケーブルが、太陽電池モジュールの折り曲げ部を回避せずに、配線ダクトに導入できるため、配線作業等が容易となる。切り欠き部の形状は、矩形,円弧状等種々の形状をとり得る。
【0031】
さらに、請求項1または2に記載の発電装置において、前記複数個の太陽電池モジュールを、隣接する配線ダクトの間に、前記列状に配置された複数個の太陽電池の列方向と直角方向に並列に配設し、隣接する太陽電池モジュールの前記並列方向の非発電領域の少なくとも一部を重ねて屋根などの傾斜面に設置してなるものとする(請求項3の発明)。これにより、太陽電池モジュール間の隙間を少なくすることが可能となり、アレイ全体の太陽電池占有率を向上させることができる。また、隣り合う太陽電池モジュールを一度にネジ止めするため、設置工数が削減できる。
【0032】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【0033】
図1は、請求項1の発明に関わる実施例の太陽電池モジュールの模式的斜視図を示し、図2は、従来の図7に対応する太陽電池モジュールと配線ダクト部の部分断面図を示す。
【0034】
図1において、太陽電池モジュール30の構造は、図6で述べた構造と殆んど同様の構造であるが、図1において、太陽電池モジュール30は、その対向する1組の非発電領域の端部30s、30tを、受光面側に折り曲げ、折り曲げ部30a,30bを構成している点が、主として異なる。図1において、後述する配線ダクト70は、鎖線で示す。
【0035】
図2に示すように、配線ダクト70は、蓋70aとダクト部70bとから構成され、このダクト部の側面部70cに、太陽電池モジュールの折り曲げ部30a,30bを、スペーサ34を介してネジ35aにより固定する。一方、図1に示すように、折り曲げを行っていない非発電領域30v,30wには、太陽電池モジュール30の幅方向(図1中、矢印で図示)の熱膨張を逃がすための長穴36を設け、図2に示すように、太陽電池モジュール30を、ネジ35bにより野地板61に固定する。
【0036】
上記構成により、太陽電池モジュールが熱膨張した場合において、配線ダクトに取り付けたモジュール折り曲げ部が板バネとなり、熱膨張応力が緩和でき、太陽電池モジュールの波打ちや撓み等の発生を防ぐことができる。
【0037】
次に、図3は、請求項2に関わる実施例の太陽電池モジュール30の斜視図を示す。太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部に、電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものであるが、図3の実施例においては、製作の簡略化の観点から、太陽電池モジュール30の4隅の非発電領域30fを矩形に切断し、太陽電池モジュール30の対向する1組の非発電領域端部30s,30tを、受光面側に折り曲げ、折り曲げ部30a,30bを構成している。本構造の太陽電池モジュールの設置固定方法は、図2に示す実施例と同様である。図3に示す構造のモジュールの場合には、端子箱71からの電カケーブル72が太陽電池モジュールの折り曲げ部を回避せずに、図3には図示しない配線ダクトに導入することができるため、配線作業等が容易となる。
【0038】
図4,図5は、請求項3に関わる実施例の太陽電池モジュールの設置方法の平面図および部分斜視図を示す。図4における太陽電池モジュールは、図3に示すものと同様に電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備え、折り曲げ部30a,30bと配線ダクト70との接続は、図2に示す実施例と同じである。図4,図5に示す実施例においては、隣り合う太陽電池モジュール30の折り曲げを行なっていない非発電領域を重ねてネジ35bで固定を行なっている。固定の詳細は図5に示す。
【0039】
図5において、隣接する太陽電池モジュール30−1,30−2の折り曲げを行っていない非発電領域端部のうち、太陽電池モジュール30−1の非発電領域端部30wと太陽電池モジュール30−2の非発電領域端部30vとを重ね、一体的にネジ35bによりネジ止めを行い、太陽電池モジュール30−1,30−2を同時に固定する。なお、図5においては、切り欠き部30fは、30w,30fの面まで、一部延長して切り欠いた実施例を示すが、これにより、前記重ね合わせが容易となる。
【0040】
図4および図5に示す実施例によれば、アレイ全体の太陽電池占有率を向上させることができ、また、太陽電池モジュールの設置工数の削減が可能となる。
【0041】
【発明の効果】
上記のとおり、この発明によれば、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなるものとすることにより、また、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものとすることにより、
太陽電池モジュール温度の上昇に伴うモジュールの波打ちや撓み等の発生を抑制することができ、さらに、太陽電池モジュールの設置および配線ダクトへの電力ケーブルの導入が簡便な、複数個の太陽電池モジュールと配線ダクトとを備えた発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に関わる太陽電池モジュールの模式的斜視図
【図2】図1の太陽電池モジュールを用いた発電装置の設置例を示す部分断面図
【図3】この発明の図1とは異なる太陽電池モジュールの模式的斜視図
【図4】この発明の異なる発電装置の設置例を示す平面図
【図5】図4の太陽電池モジュールの設置例の部分斜視図
【図6】従来の太陽電池モジュールの一例を示す図
【図7】従来の太陽電池モジュールを用いた発電装置の設置例を示す斜視図
【図8】図7の部分断面図
【図9】従来の異なる太陽電池モジュールの上面図
【図10】図9の太陽電池モジュールの断面図
【図11】図9の太陽電池モジュールの設置方法の一例を示す上面図
【図12】図11の太陽電池モジュールの設置構造を示す断面図
【符号の説明】
30:太陽電池モジュール、30a,30b:折り曲げ部、30f:切り欠き部、51:太陽電池、70:配線ダクト、70c:配線ダクトの側面部、72:電力ケーブル。
Claims (3)
- 透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、
前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、
前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。 - 請求項1に記載の発電装置において、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。
- 請求項1または2に記載の発電装置において、前記複数個の太陽電池モジュールを、隣接する配線ダクトの間に、前記列状に配置された複数個の太陽電池の列方向と直角方向に並列に配設し、隣接する太陽電池モジュールの前記並列方向の非発電領域の少なくとも一部を重ねて屋根などの傾斜面に設置してなることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。
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