JP4579442B2

JP4579442B2 - Roof-integrated solar cell module

Info

Publication number: JP4579442B2
Application number: JP2001120284A
Authority: JP
Inventors: 正弘大澤; 勇次郎綿貫; 康次清水; 拓文渡邉; 俊夫五十嵐; 智敏溝田; 雅人浜島
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd; Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP2002317529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に太陽電池モジュールを収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害であることから注目を集めている。同一基板上に形成された複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。
【０００３】
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。一般住宅用として、太陽電池付き屋根瓦もしくは瓦一体型太陽電池モジュールなども開発されている。
【０００４】
近年では、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おり、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が可能となっている。
【０００５】
上記薄膜太陽電池モジュールとして、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。
【０００６】
また、前述の瓦一体型太陽電池モジュールに関しても、多くの特許提案がなされて、例えば、下記の公報に開示されている。その概要は、以下のとおりである。
(1)特開平８−１４４４４０号公報には、太陽電池モジュールの周囲にフレームを取付け、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた後、屋根瓦側面からコ字状の金具で太陽電池モジュールとともに締結するものが開示されている。
(2)特開平１０−８８７３９号公報には、Ｌ字状金具を屋根瓦に取付け、太陽電池モジュールを取付けた後にＬ字状金具の先端を折り曲げて固定する、前記(1)の公報と同様のものが開示されている。
(3)特開２０００−３５２１５５号公報には、太陽電池モジュール裏面に取付けた端子ボックスにボルトを取付け、屋根瓦に開けた穴を介して裏側からナットで固定するものが開示されている。
(4)特開２００１−３２４５４号公報には、先端を折り曲げたＬ字状金具を太陽電池モジュールの裏面に取り付け、Ｌ字状金具に設けたボルトを屋根瓦の貫通穴に通して裏側から固定するものが開示されている。
(5)特開２０００−３５２１５４号公報には、屋根瓦に設けた溝に太陽電池モジュールを差し込み、固定部材で固定するものが開示されている。
(6)特開平１１−１９９９号公報には、太陽電池モジュールの裏面と対向する屋根瓦の面に溝を付け、その部分に接着材を置いて太陽電池モジュールを接着固定するものが開示されている。
【０００７】
前記公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールは、瓦へ取り付ける方法・手段は異なるものの、本件発明の課題の観点からは、後述するように、いずれも類似の構成を備えている。
【０００８】
図１０は、従来の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構造の一例を示す側断面図である。図１０において、太陽電池１は、１個もしくは複数個の太陽電池素子が直列または並列接続されており、その受光面側に、例えばガラス板などの表面保護部材２、裏面側には、例えばアルミ箔の両面に一弗化エチレンを接着した裏面保護部材３が設けられ、接着封止性に優れかつ安価なＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などの接着性樹脂封止材４により熱融着封止され一体化されている。
【０００９】
また太陽電池１は、そのプラス(＋)極とマイナス(−)極に、内部リード線５、６が電気的に接続され、この内部リード線５、６は、裏面保護部材３に接着固定された端子ボックス７に、裏面保護部材３を貫通して導かれ、端子ボックス７の内部で外部リード線としてのケーブル８の芯線９、１０と電気接続され、これら全体として太陽電池モジュール１１を形成している。
【００１０】
なお、前記表面保護部材２としては、ガラス板などの無機系材料の外に、透明アクリル板などの有機系材料を用いることもある。また、裏面保護部材３としては、上記金属箔入り樹脂以外に、フツ素系フィルムなどの有機系フィルム単体、有機系フィルムと金属箔を貼り合せた複合材料、もしくは金属板やガラス板などの金属・無機系材料を用いることもある。
【００１１】
前述のように構成された太陽電池モジュール１１は、屋根瓦本体１２に設けた凹部１３に嵌め込まれ、この凹部１３には固定封止材１４、例えば、室温硬化型シリコンゴム接着剤が塗布、充填されて固定される。さらに固定をより確実にするため、太陽電池モジュール１１の表面保護部材２側には固定金具１５が設けられ、固定ネジ１６により締結して一体化の機械的強度を高めており、全体として瓦一体型太陽電池モジュール１７を構成している。この瓦一体型太陽電池モジュール１７は、図示しない屋根の野地板に、複数個設置され、太陽電池付きの屋根が構成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、瓦一体型太陽電池モジュールとして、必要とされる機能は以下のとおりである。
(1)太陽電池モジュールが、瓦に容易かつ確実に取付けられ、経年的にその固定力が低下しないこと。
(2)屋外耐候性に優れて特に、水分侵入防止機能の信頼性が高く、寿命が長いこと。
(3)厚さ寸法が薄いこと。
(4)軽量であること。
(5)外観上、凹凸が無いこと。
【００１３】
前記図１０ならびに各公報に記載された従来の瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、上記必要機能の観点からみて、下記のような問題点がある。
【００１４】
図１０に示す瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、屋根瓦本体１２および太陽電池モジュール１１の寸法の不揃いのため、屋根瓦本体１２の凹部１３に充填される固定封止材１４は、その一部が固定金具１５と太陽電池モジュール１１の表面保護部材２との間にも充填される。従って、固定封止材１４として、一般的に採用される有機系材料（例えば、室温硬化型シリコンゴム接着剤）を用いた場合、太陽光や風雨などで長期的に劣化して接着強度が低下したり、固定封止材１４の封止機能が無くなり、太陽電池モジュール１１の端部１８から水分が侵入して太陽電池１やリード線５、６などを腐食させる問題がある。
【００１５】
特に接着性樹脂封止材４にＥＶＡを用いた場合、水分による加水分解を起こして酢酸を生じさせ、さらに腐食を促進させる。また、有機系材料成分が溶け出して表面保護部材２の表面を汚染し、太陽電池モジュール１１の発電特性を低下させる。加えて、機械的併用固定の固定金具１５は、太陽電池モジュール１１の表面に突出しており、美観を損ね、且つ塵埃などを堆積させるなどの問題点を有する。
【００１６】
また、前記引用公報の内、(1)，(2),(4)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、固定用の金具を別に設けるため、部品点数が増し、部品コストや取付け作業が複雑となり、全体として費用が高くなる。さらに、前述したように太陽電池モジュール表面に金具が突出するために美観を損ね、塵埃などを堆積させる。
【００１７】
前記(3)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、端子ボックスを介してモジュールを固定するので、端子ボックスを強固なものにすることが必要で大型化が避けられず、取付け寸法上不利であり、コスト的にも割高となる。さらに、瓦に対して一個所での固定となり、太陽電池モジュールを瓦に均等に取付け難いなどの問題もある。
【００１８】
前記(5)および(6)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールは、図１０とほぼ同様の構造であり、前述と同様な問題点がある。
【００１９】
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、容易かつ確実に太陽電池モジュールと瓦とが一体化でき、屋外耐候寿命が長く、さらに、厚さ寸法が小さく軽量であって美観に優れた瓦一体型太陽電池モジュールを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明においては、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる矩形状太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記矩形状太陽電池モジュールはその４辺の周縁部に、それぞれ上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム４個を備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、
前記４個のフレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、
前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなるものとする（請求項１の発明）。
【００２１】
上記構成により、太陽電池モジュール周縁部の表面保護部材を、比較的高い寸法精度が得られるフレームで覆い、かつ固定封止材と共に前記モジュールの周囲を封止することができるので、モジュールへの水分侵入を遮断することができる。また、フレームにより、モジュール周囲全体を均等に機械的に保持し、フレームの下側平板部に固定した差込締結部材と瓦裏面側からの固定部材とを介して、太陽電池モジュールを屋根瓦に容易かつ確実に締結可能となり、モジュールと屋根瓦の一体化の作業性が向上する。さらに、寸法・重量も従来のものと略同程度とすることができる。
【００２２】
前記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし９の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの下側平板部の長さ寸法（Ｌ２）は、上側平板部の長さ寸法（Ｌ１）に差込締結部材の側面最大幅寸法を加えた寸法より大とする（請求項２の発明）。これにより、フレームの下側平板部への差込締結部材の固定が容易となる。
【００２３】
また、前記請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記側板部を挟んで前記上側平板部と反対側に延長して庇状平板部を備えるものとする（請求項３の発明）。これにより、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた場合に、屋根瓦とモジュールとの隙間を蓋うとともに、この隙間に充填材を挿入した場合の、充填材の保持、並びに太陽光が直接充填材に当ることによる劣化防止を図ることが可能となる。
【００２４】
さらに、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その頭部に食い込み部を有し、この食い込み部を前記フレームの下側平板部に圧接して食い込ませることにより固定してなる圧接固定型ボルトとする（請求項４の発明）。これにより、屋根瓦と太陽電池モジュールとの組み立てが容易になる。また、後に詳述するように、前記圧接固定型ボルトの頭部が食い込むために、フレーム厚さ（高さ）寸法を薄く（低く）することが出来て、瓦に取付けたときの全体の厚さを薄くできる利点を有する。
【００２５】
また、請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その先端部に矢印状の側断面を有する戻り止め部を有し、かつ中央部にすり割り部を設けてなる差込みピンとする（請求項５の発明）。これにより、屋根瓦と太陽電池モジュールとの締結の確実性と容易性を向上することができる。
【００２６】
さらに、請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記固定部材は、その中央部に開口部を有し、かつこの開口部の対向する２箇所に舌状突起部を設け、前記差込締結部材が前記開口部に差し込まれた際に、前記舌状突起部がそのバネ力により前記差込締結部材を固定する機能を有してなる差し込みナットとする（請求項６の発明）。固定部材としては、通常のねじ込みナットを使って回転締結しても良いが、前記請求項６の発明により、回転締結することなく、差し込むだけで固定締結が可能となり、作業時間の短縮が図れる。
【００２７】
また、前記請求項１ないし６のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記屋根瓦本体の貫通穴には、シリコン系，エポキシ系，アクリル系などの有機系充填材、若しくはセメント材などの無機系充填材の内のいずれかを充填してなるものとする（請求項７の発明）。これにより、万一、屋根瓦と太陽電池モジュールとの間から、水の侵入があったとしても、野地板に到達するのを防止できる。
【００２８】
さらにまた、請求項１ないし７のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記太陽電池モジュールの中心側に向かって漸次肉薄とする直線状傾斜面を有してその断面形状を略直角三角形とし、さらに、前記傾斜面の傾斜勾配が１／３以下となるように、前記上側平板部の厚さ寸法（ｔ１）と長さ寸法（Ｌ１）の比を定めてなるものとする（請求項８の発明）。また、前記請求項８に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記直線状傾斜面に代えて、円弧状傾斜面とする（請求項９の発明）。
【００２９】
上記請求項８ないし９の発明により、後に詳述するように、太陽電池モジュールの表面保護部材の表面に降りそそいだ雨水は、フレームの先端部に滞留することなく傾斜勾配に沿って流れ落ち、塵埃などが堆積することもない。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１は、この発明の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成断面図であり、図２は、太陽電池モジュール１１を屋根瓦本体２００に挿入する状態の斜視図である。図１および図２において、太陽電池モジュール１１は、フレーム１００および固定封止材１０８を除き、図１０に示す従来の構造同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図１および図２において、フレーム１００が取付けられた太陽電池モジュール１１は、屋根瓦本体２００に開けられた貫通穴２０１に圧接固定型ボルト１０６が挿入されつつ、屋根瓦本体２００に設けられた凹部２０２に嵌め込まれて、屋根瓦本体２００の裏側から差し込みナット２０３により固定される。また貫通穴２０１には、図示しない充填材が充填されて水密的に封止される。
【００３３】
また、太陽電池モジュール１１は、図２に示すように、屋根瓦本体２００に設けられた凹部２０２に挿入されるとともに、段差部２０４には、フレーム１００の庇状平板部１０４が挿入され、屋根瓦本体２００とフレーム１００の隙間に挿入された隙間充填材２０５が太陽光に直接曝露され、劣化するのを防止するとともに美観向上を果たしている。隙間充填材２０５としては、スポンジゴム、板状ゴムなどの有機系緩衝材、充填材、接着材などの内いずれかを用いることができる。なお、隙間充填材２０５は、段差部２０４と庇状平板１０４の隙間を通って雨水などが太陽電池モジュール１１の裏側に侵入するのを防止するもので、雨水侵入による信頼性の低下や野地板に雨水が漏れる恐れの無い場合は、省略することが出来る。
【００３４】
さらに、図１において、接着支持体２０６は、圧接固定型ボルト１０６に加えて太陽電池モジュール１１を必要に応じて接着固定するもので、例えば、両面接着テープを用いる。上記のように、機械的固定と接着による固定を併用することにより、屋根瓦本体２００と太陽電池モジュール１１の固定をより確実なものとすることができる。
【００３５】
前記瓦一体型太陽電池モジュールに使用される各部材およびその組み立て体の詳細について、以下に述べる。
【００３６】
図３に本発明に係るフレームの断面図、図４に本発明に係る差込締結部材としての圧接固定型ボルトをフレームに固定する方法に関わる説明図を示す。
【００３７】
図３、４において、フレーム１００は断面形状が略コ字状をなしており、上側平板部１０１の寸法Ｌ１に対して、下側平板部１０２の寸法Ｌ２は長く形成されている。また側板部１０３には上側平板部１０１の略平行で反対方向に庇状平板部１０４が設けられている。
【００３８】
下側平板部１０２には、図４に示すように、穴１０５が開けられており、この穴１０５に上方より圧接固定型ボルト１０６が挿入固定されており、図示しない冶具により圧接固定型ボルト１０６は、その頭部１０６ａが押圧され、下側平板部１０２の面１０２ａに頭部１０６ａの裏側に設けられた食い込み部１０６ｂが食い込んで、固定される。本圧接固定型ボルト１０６は、その頭部厚さが薄く、且つ下側平板部１０２に食い込むために、面１０２ａより上方に大きく突出することはなく、面１０２ａと頭部１０６ａとはほぼ同一面となる。従って、上側平板部１０１の面１０１ａと頭部１０６ａの距離Ｗ１を広くすることが出来、従って、太陽電池モジュールの挿入が容易になり、かつ距離Ｗ１方向のフレーム厚さ（高さ）寸法を薄く（低く）することが出来て、屋根瓦に取付けたときの全体の厚さを薄くできる利点を有する。
【００３９】
また、上側平板部１０１の面１０１ａと反対側の面１０１ｂは、寸法Ｌ１の方向に向かい、先端が細くなるように傾斜させている。これにより、前述のように、太陽電池モジュールの表面保護部材と面１０１ａが当接、若しくは僅かな厚さの固定封止材を介して接合した状態で、表面保護部材の表面にかかる雨水などを高さ寸法ｔ１を乗り越えて流れるようにすることができる。この傾斜面勾配(ｔ１／Ｌ１)は、瓦の施工最低傾斜勾配以下にするのが望ましく、一般的な施工勾配である１／３から１／１のうち、１／３勾配以下にするのがよい。本実施例では、１／３勾配を採用しており、ｔ１＝１ｍｍ、Ｌ１＝３ｍｍの値としている。
【００４０】
図３の実施例においては、面１０１ｂを直線的な勾配としたが、円弧状とすることも出来、外観上の観点から適時、望ましい形状が選択される。加えて先端部１０１ｃは前述の排水機能を持たせ、且つ塵埃などの堆積を防止する目的で鋭利に尖っていたほうが好ましいが、組立て作業や取り扱いの際、怪我をする恐れがあり、この観点からは、適当に角を丸みをつけておいたほうがよく、例えば曲率半径０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲で適当な寸法が選ばれる。本実施例では、曲率半径０．３ｍｍの値を採用して角を丸めている。
【００４１】
さらに、上側平板部１０１に略平行で反対方向に設けられた庇状平板部１０４は、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた場合の瓦との隙間を隠すとともに、この隙間に充填材を挿入した場合の、充填材の保持、並びに太陽光が直接充填材に当ることによる劣化防止の役目を兼用している。また、下側平板部１０２の面１０２ａには突起１０２ｂが設けられている。この突起は、太陽電池モジュール組立て作業後の固定封止材の流出防止機能を果たす。なお、この突起の少なくともモジュール本体挿入側には、モジュール本体のフレームへの挿入を容易にするために、曲率半径０．２〜５ｍｍの丸みを形成することが好ましい。
【００４２】
図５に太陽電池モジュール１１とフレーム１００を分離した斜視図、図６に太陽電池モジュール１１にフレーム１００を取付けた断面図を示す。
【００４３】
図５、６において、圧接固定型ボルト１０６を装着したフレーム１００は、太陽電池モジュール１１の四辺に設けられ、固定封止材１０８をコ字状の開口部１０７に充填した後、挿入される。この際、フレーム１００の上側平板部１０１の面１０１ａと太陽電池モジュール１１の表面保護部材２の面２ａとは当接、若しくは僅かな厚さの固定封止材１０８を介して組み立てられ、前述した表面保護部材２の面２ａ上にかかる雨水がフレーム１００の先端部１０１ｃに残らないようにしてある。
【００４４】
なお、図５において、フレーム１００は、４分割したものを示したが、２分割とすることもできる。この場合、２分割された各フレームは、側板部のみ残して各辺が分割されるように切れ目を入れておき、この側板部を直角に折り曲げたものとし、前記折り曲げた２個のフレームを太陽電池モジュールの対角線上に対向させて取り付ける構成とする。
【００４５】
図７に太陽電池モジュールの固定部材としての差し込みナットの斜視図を示す。
図７において、差し込みナット２０３の開口部２０３ｐには、薄板上の中央部分に三角形の二辺が対向するように圧接固定型ボルト１０６の螺旋部分と嵌まり合う締結部２０３ａが設けられ、三角形の二辺の両側には平行したスリット２０３ｂが設けられてなる舌状突起部２０３ｃが引き起こされた構成を有しており、材料としてはリン青銅やステンレス鋼などのバネ材が用いられる。圧接固定型ボルト１０６への取付けに際して、図７の状態では下側から差し込まれる。差し込みナット２０３は、通常のナットのように回転させることなく、差し込むだけで締結機能を有するので、締結作業時間の短縮が図れる。固定部材としては、前記差し込みナットに代えて、通常のねじ込みナット方式を用いることもできる。
【００４６】
次に、図８に、差込締結部材の異なる実施例に係る差込みピンの側面図を示す。図８において、差込みピン２１０は、その先端部分が矢印状に形成された戻り止め部２１１を有する。また、先端部分から適当な長さ寸法のすり割り部２１２を設けた構造としている。本差し込みピン２１０は、図３、４の圧接固定型ボルト１０６の代わりに用いることができ、フレーム１００との接合は、穴１０５に差し込んで接着固定されるか、若しくは圧接固定型ボルト１０６の食い込み部１０６ｂと同じ構造を採用して固定してもよい。
【００４７】
図９は、屋根瓦と太陽電池モジュールとを一体化した瓦一体型太陽電池モジュールを屋根の野地板上に設置したときの部分断面図を示す。図９（ａ）は、瓦一体型太陽電池モジュール３００を複数個連結した部分断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＰ部拡大図を示す。
【００４８】
図９において、瓦一体型太陽電池モジュール３００を野地板３０１に施工した場合、太陽電池モジュール１１の表面保護部材２の傾斜勾配は、野地板３０１の傾斜勾配と略等しいか、階段状に重ね施工をしているために若干小さくなる（図９は、誇張した図としているので、傾斜勾配は、実際とはかなり異なる角度で図示されている）。一方、前述のように、屋根流れ方向の下側に位置するフレーム１００の面１０１ｂと表面保護部材２の傾斜勾配は、野地板３０１の最小勾配より小さくしてあるため、表面保護部材２の表面に降りそそいた雨水は、先端部１０１ｃに滞留することなく、軒先側に流れ落ち、塵埃などが堆積することもない。
【００４９】
なお、前記軒先側に流れ落ちる排水作用を向上するためには、図９（ｂ）のＡ部に示すように、フレーム１００の庇状平板部１０４および屋根瓦本体２００の段差部に１：３の傾斜勾配を設けることが望ましい。また、フレーム１００には、屋根瓦本体やモジュール本体と同色の塗装やアルマイト処理を施すことにより、美観の向上および耐久性の向上を図ることができる。この場合、庇状平板部１０４の平面部には丸みをつけ、例えば曲率半径１０〜１００ｍｍの曲面とすることにより、塗膜の傷防止と美観の向上を図ることができる。さらに、フレーム１００のモジュール露出表面には、縞状の筋目を付けることにより、防眩効果をもたせることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のとおり、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太陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる矩形状太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記矩形状太陽電池モジュールはその４辺の周縁部に、それぞれ上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム４個を備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、前記４個のフレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなるものとしたので、
容易かつ確実に太陽電池モジュールと屋根瓦とが一体化でき、屋外耐候寿命が長く、特に太陽電池モジュールへの水侵入が防止でき、さらに、厚さ寸法が小さく軽量であって美観に優れた瓦一体型太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わる瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成の側断面図
【図２】太陽電池モジュールと屋根瓦本体を組み立てる状態を示す斜視図
【図３】本発明に係るフレームの側断面図
【図４】本発明に係るフレームと圧接固定型ボルトとを組み立てる状態を示す説明図
【図５】本発明に係る太陽電池モジュールからフレームを分離した状態の斜視図
【図６】本発明に係るフレームを取付けた状態の太陽電池モジュールの側断面図
【図７】本発明に係る差し込みナットの斜視図
【図８】本発明に係る差込みピンの側面図
【図９】本発明に係る瓦一体型太陽電池モジュールを野地板上に設置した部分断面図
【図１０】従来の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成の側断面図
【符号の説明】
１：太陽電池、２：表面保護部材、３：裏面保護部材、１１：太陽電池モジュール、１００：フレーム、１０１：上側平板部、１０２：下側平板部、１０３：側部、１０４：庇状平板部、１０６：圧接固定型ボルト、１０６ｂ：食込み部、１０８：固定封止材、２００：屋根瓦本体、２０１：貫通穴、２０２：凹部、２０３：差し込みナット、２０３ｃ：舌状突起部、２０３ｐ：開口部、２０５：隙間充填材、２１０：差込みピン、２１１：戻り止め部、２１２：すり割り部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a roof tile-integrated solar cell module in which a solar cell module is housed and fixed in a recess provided on the upper surface of a roof tile body.
[0002]
[Prior art]
Currently, clean energy research and development is underway from the standpoint of environmental protection. Among them, solar cells are attracting attention because their resources (sunlight) are infinite and pollution-free. A typical example of a solar cell (photoelectric conversion device) in which a plurality of solar cell elements formed on the same substrate are connected in series is a thin film solar cell.
[0003]
Thin-film solar cells are expected to become the mainstream of solar cells in the future because they are thin and lightweight, inexpensive to manufacture, and easy to increase in area, and are attached to roofs and windows of buildings in addition to power supply. Demand is also expanding for commercial and general residential use. For general homes, roof tiles with solar cells or tile-integrated solar cell modules have been developed.
[0004]
In recent years, research and development of flexible type solar cells using plastic films has been promoted, and mass production is possible by using a roll-to-roll method or a step-roll method by making use of this flexibility.
[0005]
As a thin film solar cell module, a solar cell formed on an electrically insulating film substrate is sealed with an electrically insulating protective material on both the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side of the solar cell. Those provided with a protective layer are known.
[0006]
In addition, many patent proposals have been made regarding the above-described roof tile-integrated solar battery module, which is disclosed in, for example, the following publications. The outline is as follows.
(1) In JP-A-8-144440, a frame is attached around a solar cell module, the solar cell module is attached to a roof tile, and then tightened together with the solar cell module with a U-shaped fitting from the side of the roof tile. Are disclosed.
(2) JP-A-10-88739, mounting the L-shaped brackets to the roof tile is fixed by bending the tip of the L-shaped brackets after attaching the solar cell module, similar to the publication of the (1) Are disclosed.
(3) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-352155 discloses that a bolt is attached to a terminal box attached to the back surface of a solar cell module, and is fixed with a nut from the back side through a hole formed in a roof tile.
(4) In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-32454, an L-shaped bracket with a bent end is attached to the back surface of the solar cell module, and a bolt provided on the L-shaped bracket is passed through a through hole of the roof tile and fixed from the back side. What to do is disclosed.
(5) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-352154 discloses one in which a solar cell module is inserted into a groove provided in a roof tile and fixed with a fixing member.
(6) Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1999 discloses a technique in which a groove is formed on the surface of the roof tile facing the back surface of the solar cell module, and an adhesive is placed on that portion to bond and fix the solar cell module. Yes.
[0007]
The roof tile-integrated solar cell module described in the above publication has a similar configuration as described later from the viewpoint of the subject of the present invention, although the method and means for attaching to the roof tile are different.
[0008]
FIG. 10 is a side sectional view showing an example of a schematic structure of a conventional roof tile-integrated solar battery module. In FIG. 10, a solar cell 1 has one or a plurality of solar cell elements connected in series or in parallel, a surface protecting member 2 such as a glass plate on the light receiving surface side, and aluminum on the back surface side, for example. Back surface protection member 3 having ethylene monofluoride bonded to both sides of the foil is provided, and heat fusion is performed by adhesive resin sealing material 4 such as EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer resin) which is excellent in adhesive sealing property and inexpensive. It is sealed and integrated.
[0009]
The solar cell 1 has internal lead wires 5 and 6 electrically connected to the positive (+) and negative (−) electrodes, and the internal lead wires 5 and 6 are bonded and fixed to the back surface protection member 3. The terminal box 7 is guided through the back surface protection member 3 and is electrically connected to the core wires 9 and 10 of the cable 8 as an external lead wire inside the terminal box 7 to form a solar cell module 11 as a whole. ing.
[0010]
In addition, as the surface protection member 2, an organic material such as a transparent acrylic plate may be used in addition to an inorganic material such as a glass plate. Further, as the back surface protection member 3, in addition to the resin containing the metal foil, an organic film alone such as a fluorine film, a composite material obtained by bonding an organic film and a metal foil, or a metal such as a metal plate or a glass plate・ Inorganic materials may be used.
[0011]
The solar cell module 11 configured as described above is fitted into a recess 13 provided in the roof tile main body 12, and a fixed sealing material 14, for example, a room temperature curable silicone rubber adhesive is applied and filled in the recess 13. To be fixed. In order to further secure the fixing, a fixing fitting 15 is provided on the surface protection member 2 side of the solar cell module 11 and is fastened by a fixing screw 16 to increase the integrated mechanical strength. A body type solar cell module 17 is configured. A plurality of tile-integrated solar cell modules 17 are installed on a roof base plate (not shown) to constitute a roof with solar cells.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the function required as a roof tile-integrated solar cell module is as follows.
(1) The solar cell module must be easily and reliably attached to the roof tile, and its fixing power will not decrease over time.
(2) Excellent outdoor weather resistance, especially high reliability of moisture intrusion prevention function and long life.
(3) The thickness dimension is thin.
(4) Lightweight.
(5) There are no irregularities in appearance.
[0013]
The conventional roof tile-integrated solar battery module described in FIG. 10 and each publication has the following problems from the viewpoint of the necessary functions.
[0014]
In the roof tile-integrated solar cell module shown in FIG. 10, the fixed sealing material 14 filled in the recess 13 of the roof tile body 12 is a part of the roof tile body 12 and the solar cell module 11 because of uneven dimensions. Is also filled between the fixing bracket 15 and the surface protection member 2 of the solar cell module 11. Therefore, when a generally employed organic material (for example, room temperature curable silicone rubber adhesive) is used as the fixed sealing material 14, the adhesive strength is reduced due to long-term deterioration due to sunlight, wind, and rain. Or the sealing function of the fixed sealing material 14 is lost, and there is a problem that moisture enters from the end 18 of the solar cell module 11 and corrodes the solar cell 1 or the lead wires 5 and 6.
[0015]
In particular, when EVA is used for the adhesive resin sealing material 4, it is hydrolyzed by moisture to produce acetic acid, and further promotes corrosion. In addition, the organic material component melts and contaminates the surface of the surface protection member 2, and the power generation characteristics of the solar cell module 11 are deteriorated. In addition, the mechanically fixed fixture 15 protrudes from the surface of the solar cell module 11 and has problems such as loss of aesthetics and accumulation of dust.
[0016]
Further, in the above-mentioned cited gazettes, in the roof tile-integrated solar cell module described in the gazettes of (1) , (2) , (4) , since the fixing metal fittings are separately provided, the number of parts is increased and the part cost is increased. In addition, the installation work becomes complicated and the overall cost increases. Further, as described above, the metal fitting protrudes from the surface of the solar cell module, so that the appearance is lost and dust is accumulated.
[0017]
In the roof tile-integrated solar battery module described in the above (3) publication, the module is fixed through the terminal box, so it is necessary to make the terminal box strong and an increase in size is inevitable. This is disadvantageous in terms of dimensions and is expensive in terms of cost. Furthermore, there is a problem that the solar cell module is difficult to be evenly attached to the roof tile because it is fixed to the roof tile at one place.
[0018]
The roof tile-integrated solar cell module described in the publications of the above (5) and (6) has substantially the same structure as that shown in FIG. 10, and has the same problems as described above.
[0019]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to easily and surely integrate the solar cell module and the roof tile, to have a long outdoor weathering life, and to increase the thickness. The object is to provide a roof tile-integrated solar cell module that is small in size and light in weight and excellent in aesthetics.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a rectangular solar cell module formed by sealing a solar cell with an adhesive resin sealing material between a translucent surface protection member and a back surface protection member is provided on a roof. In the tile-integrated solar cell module that is housed and fixed in a recess provided on the top surface of the tile body,
The rectangular solar cell module has a substantially U-shaped cross section formed by an upper flat plate portion, a lower flat plate portion, and a side plate portion at the periphery of each of the four sides, and an opening portion of the U-shaped cross section is formed. It comprises four frames that fit around the module and fix and hold the module, and the concave portion of the roof tile body comprises a plurality of through holes,
An insertion fastening member to the through hole formed by fixing the lower flat plate portion and the roof tile main body of the four frames to the lower flat plate portion, and the insertion fastening member from the back surface side of the recess. By fastening with a fixing member for fixing to the tile body,
The solar cell module and the roof tile body are integrated (invention of claim 1).
[0021]
With the above configuration, the surface protection member at the periphery of the solar cell module can be covered with a frame that can obtain relatively high dimensional accuracy, and the periphery of the module can be sealed together with the fixed sealing material. Intrusion can be blocked. Also, the entire periphery of the module is mechanically held uniformly by the frame, and the solar cell module is attached to the roof tile via an insertion fastening member fixed to the lower flat plate portion of the frame and a fixing member from the back side of the tile. Fast and easy fastening is possible, and the workability of module and roof tile integration is improved. Further, the size and weight can be made approximately the same as the conventional one.
[0022]
As an embodiment of the invention of claim 1, the inventions of claims 2 to 9 below are preferable. That is, in the roof tile-integrated solar battery module according to claim 1, the length dimension (L2) of the lower flat plate portion of the frame is equal to the length dimension (L1) of the upper flat plate portion. The size is larger than the size including the large size (invention of claim 2). Thereby, fixation of the insertion fastening member to the lower flat plate part of the frame is facilitated.
[0023]
The roof tile-integrated solar battery module according to claim 1 or 2, wherein the upper flat plate portion of the frame includes a bowl-shaped flat plate portion that extends to the opposite side of the upper flat plate portion with the side plate portion interposed therebetween. (Invention of claim 3). As a result, when the solar cell module is mounted on the roof tile, the gap between the roof tile and the module is covered, and when the filler is inserted into this gap, the filler is retained and the sunlight is directly filled. It becomes possible to prevent deterioration due to hitting.
[0024]
Furthermore, the roof tile-integrated solar cell module according to any one of claims 1 to 3, wherein the insertion fastening member has a biting portion at a head portion thereof, and the biting portion is provided on a lower flat plate portion of the frame. A press-fixing type bolt that is fixed by being pressed into and pressed into the bolt (invention of claim 4). Thereby, an assembly with a roof tile and a solar cell module becomes easy. Also, as will be described in detail later, the frame thickness (height) dimension can be reduced (lower) because the head of the press-fitting fixed bolt bites in, and the overall thickness when attached to the roof tile. This has the advantage that the thickness can be reduced.
[0025]
Further, in the roof tile-integrated solar battery module according to any one of claims 1 to 4, the insertion fastening member has a detent portion having an arrow-shaped side section at a tip portion thereof, and a central portion. It is set as the insertion pin provided with the slit part (invention of claim 5). Thereby, the certainty and ease of fastening of a roof tile and a solar cell module can be improved.
[0026]
Furthermore, the roof tile-integrated solar cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixing member has an opening at a central portion thereof, and tongue-shaped protrusions at two opposing portions of the opening. When the insertion fastening member is inserted into the opening, the tongue-shaped projection has a function of fixing the insertion fastening member by its spring force. 6 invention). The fixing member may be rotationally fastened by using a normal screw nut. However, according to the invention of the sixth aspect, it is possible to fasten and fasten by simply inserting it without rotationally fastening, and the working time can be shortened.
[0027]
The roof tile-integrated solar battery module according to any one of claims 1 to 6, wherein the through hole of the roof tile body has an organic filler such as silicon, epoxy or acrylic, or a cement material. Any one of inorganic fillers such as the above is filled (invention of claim 7). Thereby, even if there is water intrusion from between the roof tile and the solar cell module, it is possible to prevent reaching the base plate.
[0028]
Furthermore, in the roof tile-integrated solar cell module according to any one of claims 1 to 7, the upper flat plate portion of the frame has a linear inclined surface that gradually becomes thinner toward a center side of the solar cell module. Then, the cross-sectional shape is a substantially right triangle, and the ratio of the thickness dimension (t1) to the length dimension (L1) of the upper flat plate portion is set so that the inclination gradient of the inclined surface is 1/3 or less. It shall be defined (invention of claim 8). In the roof tile-integrated solar battery module according to claim 8, an arcuate inclined surface is used instead of the linear inclined surface (invention of claim 9).
[0029]
As described in detail later, the rainwater poured on the surface of the surface protection member of the solar cell module flows down along an inclined gradient without staying at the front end of the frame, as described in detail later. There is no accumulation.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a roof tile-integrated solar battery module according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a state in which the solar battery module 11 is inserted into a roof tile main body 200. 1 and 2, the solar cell module 11 is the same as the conventional structure shown in FIG. 10 except for the frame 100 and the fixed sealing material 108, and thus the description thereof is omitted.
[0032]
1 and 2, the solar cell module 11 to which the frame 100 is attached has a recess provided in the roof tile main body 200 while the press-fixing bolt 106 is inserted into a through hole 201 formed in the roof tile main body 200. It is fitted in 202 and is fixed by the insertion nut 203 from the back side of the roof tile main body 200. The through hole 201 is filled with a filler (not shown) and sealed in a watertight manner.
[0033]
As shown in FIG. 2, the solar cell module 11 is inserted into the recess 202 provided in the roof tile main body 200, and the bowl-shaped flat plate portion 104 of the frame 100 is inserted into the stepped portion 204. The gap filling material 205 inserted into the gap between the roof tile body 200 and the frame 100 is directly exposed to sunlight and prevented from being deteriorated, and the aesthetics are improved. As the gap filling material 205, any of organic buffer materials such as sponge rubber and plate rubber, filling materials, and adhesive materials can be used. The gap filler 205 prevents rainwater or the like from entering the back side of the solar cell module 11 through the gap between the stepped portion 204 and the bowl-shaped flat plate 104. If there is no risk of rainwater leaking, it can be omitted.
[0034]
Further, in FIG. 1, an adhesive support 206 is used for adhering and fixing the solar cell module 11 as necessary in addition to the press-fixing bolt 106, and for example, a double-sided adhesive tape is used. As described above, the combination of the mechanical fixing and the fixing by adhesion makes it possible to more reliably fix the roof tile main body 200 and the solar cell module 11.
[0035]
Details of each member used in the roof tile-integrated solar battery module and the assembly thereof will be described below.
[0036]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a frame according to the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram relating to a method for fixing a pressure-contact fixing type bolt as an insertion fastening member according to the present invention to the frame.
[0037]
3 and 4, the frame 100 has a substantially U-shaped cross section, and the dimension L2 of the lower flat plate portion 102 is longer than the dimension L1 of the upper flat plate portion 101. Further, the side plate portion 103 is provided with a bowl-shaped flat plate portion 104 that is substantially parallel to and opposite to the upper flat plate portion 101.
[0038]
As shown in FIG. 4, a hole 105 is formed in the lower flat plate portion 102, and a press-fixing type bolt 106 is inserted and fixed into the hole 105 from above. The head portion 106a is pressed, and the biting portion 106b provided on the back side of the head portion 106a bites into the surface 102a of the lower flat plate portion 102 to be fixed. Since the head pressure fixing bolt 106 has a thin head portion and bites into the lower flat plate portion 102, it does not protrude greatly above the surface 102 a, and the surface 102 a and the head portion 106 a are substantially the same surface. It becomes. Accordingly, the distance W1 between the surface 101a of the upper flat plate portion 101 and the head portion 106a can be increased. Therefore, the solar cell module can be easily inserted, and the frame thickness (height) dimension in the direction of the distance W1 is reduced. (Lower), and has the advantage that the overall thickness when attached to the roof tile can be reduced.
[0039]
Further, the surface 101b opposite to the surface 101a of the upper flat plate portion 101 is inclined so as to be directed in the direction of the dimension L1 and to have a thin tip. As a result, as described above, the surface protection member and the surface 101a of the solar cell module are in contact with each other, or rainwater or the like applied to the surface of the surface protection member is bonded through a fixed sealing material having a slight thickness. It can be made to flow over the height dimension t1. This slope slope (t1 / L1) is preferably less than or equal to the minimum construction slope slope of the roof tile, and is less than or equal to 1/3 of the general construction slope of 1/3 to 1/1. Good. In the present embodiment, a 1/3 gradient is adopted, and t1 = 1 mm and L1 = 3 mm.
[0040]
In the embodiment of FIG. 3, the surface 101b has a linear gradient, but it can also have an arc shape, and a desired shape is selected in a timely manner from the viewpoint of appearance. In addition, the tip 101c preferably has a sharp point for the purpose of providing the above-described drainage function and preventing the accumulation of dust and the like, but there is a risk of injury during assembly work and handling. It is better to round the corners appropriately. For example, an appropriate dimension is selected in the range of the curvature radius of 0.1 mm to 1.0 mm. In this embodiment, the value of a curvature radius of 0.3 mm is adopted to round the corners.
[0041]
Further, the bowl-shaped flat plate portion 104 provided in the opposite direction substantially parallel to the upper flat plate portion 101 conceals the gap with the roof tile when the solar cell module is attached to the roof tile, and a filler is inserted into this gap. In this case, it also serves to hold the filler and to prevent deterioration caused by direct sunlight hitting the filler. Further, a protrusion 102 b is provided on the surface 102 a of the lower flat plate portion 102. This protrusion fulfills the function of preventing the fixed sealing material from flowing out after the solar cell module assembly operation. In addition, it is preferable to form a roundness with a radius of curvature of 0.2 to 5 mm on at least the module body insertion side of the protrusion in order to facilitate the insertion of the module body into the frame.
[0042]
FIG. 5 is a perspective view in which the solar cell module 11 and the frame 100 are separated, and FIG. 6 is a sectional view in which the frame 100 is attached to the solar cell module 11.
[0043]
In FIGS. 5 and 6, the frame 100 to which the pressure-fixing bolt 106 is attached is provided on the four sides of the solar cell module 11, and is inserted after filling the U-shaped opening 107 with the fixing sealing material 108. At this time, the surface 101a of the upper flat plate portion 101 of the frame 100 and the surface 2a of the surface protection member 2 of the solar cell module 11 are in contact with each other or assembled through a fixed sealing material 108 having a slight thickness. Rainwater applied on the surface 2 a of the surface protection member 2 is not left at the front end 101 c of the frame 100.
[0044]
In FIG. 5, the frame 100 is shown as being divided into four parts, but it may be divided into two parts. In this case, each of the two divided frames is cut so that each side is divided while leaving only the side plate portion, and the side plate portion is bent at a right angle. It is set as the structure attached so as to oppose on the diagonal of a battery module.
[0045]
FIG. 7 shows a perspective view of an insertion nut as a fixing member of the solar cell module.
In FIG. 7, the opening 203 p of the insertion nut 203 is provided with a fastening portion 203 a that fits with the spiral portion of the press-fixing bolt 106 so that two sides of the triangle face the central portion on the thin plate. It has a configuration in which a tongue-like projection 203c is formed by providing parallel slits 203b on both sides of the two sides, and a spring material such as phosphor bronze or stainless steel is used as the material. At the time of attachment to the press-fixing bolt 106, in the state of FIG. 7, it is inserted from the lower side. Since the insertion nut 203 has a fastening function only by being inserted without rotating like a normal nut, the fastening operation time can be shortened. As the fixing member, a normal screw nut system can be used instead of the insertion nut.
[0046]
Next, in FIG. 8, the side view of the insertion pin which concerns on a different Example of an insertion fastening member is shown. In FIG. 8, the insertion pin 210 has a detent portion 211 whose tip is formed in an arrow shape. In addition, a slit 212 having an appropriate length is provided from the tip. The insertion pin 210 can be used in place of the press-fixing bolt 106 shown in FIGS. 3 and 4, and the frame 100 can be joined by being inserted into the hole 105 and bonded or fixed, or the press-fixing bolt 106 can be bitten. The same structure as that of the portion 106b may be adopted and fixed.
[0047]
FIG. 9 is a partial cross-sectional view when a roof tile-integrated solar cell module in which a roof tile and a solar cell module are integrated is installed on a roof base plate. 9A is a partial cross-sectional view in which a plurality of roof tile-integrated solar battery modules 300 are connected, and FIG. 9B is an enlarged view of a portion P in FIG. 9A.
[0048]
In FIG. 9, when the roof tile-integrated solar cell module 300 is applied to the base plate 301, the slope gradient of the surface protection member 2 of the solar cell module 11 is substantially equal to the slope gradient of the base plate 301 or is stacked in a staircase manner. (Since FIG. 9 is exaggerated, the slope is illustrated at a considerably different angle from the actual angle). On the other hand, as described above, the slope of the surface 101b of the frame 100 located on the lower side of the roof flow direction and the surface protection member 2 is smaller than the minimum slope of the field plate 301. The rainwater that has fallen into the water does not stay at the tip 101c, but flows down to the eaves side, so that dust or the like does not accumulate.
[0049]
In addition, in order to improve the drainage action which flows down to the eaves side, as shown in part A of FIG. 9B, the stepped part of the roof-like flat plate part 104 of the frame 100 and the step part of the roof tile main body 200 has a ratio of 1: 3. It is desirable to provide a slope. Further, by applying the same color and alumite treatment to the roof tile main body and the module main body on the frame 100, it is possible to improve aesthetics and durability. In this case, the flat surface portion of the bowl-shaped flat plate portion 104 is rounded, for example, a curved surface having a curvature radius of 10 to 100 mm can prevent damage to the coating film and improve aesthetics. Furthermore, the module 100 exposed surface of the frame 100 can have an anti-glare effect by providing striped streaks.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rectangular solar cell module formed by sealing the solar cell with the adhesive resin sealing material between the translucent surface protection member and the back surface protection member is provided on the roof tile body. In the roof tile-integrated solar cell module that is housed and fixed in a recess provided on the upper surface,
The rectangular solar cell module has a substantially U-shaped cross section formed by an upper flat plate portion, a lower flat plate portion, and a side plate portion at the periphery of each of the four sides, and an opening portion of the U-shaped cross section is formed. The frame includes four frames that are fitted around the module to fix and hold the module, and the concave portion of the roof tile main body includes a plurality of through holes, and the lower flat plate portion and the roof of the four frames. Fasten the roof tile body with the insertion fastening member to the through hole, which is fixed to the lower flat plate portion, and the fixing member for fixing the insertion fastening member to the roof tile body from the back side of the recess. By doing so, the solar cell module and the roof tile body are integrated.
Easy and reliable integration of solar cell module and roof tile, long outdoor weathering life, especially prevention of water intrusion into the solar cell module, and small thickness and light weight with excellent aesthetics An integrated solar cell module can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a schematic configuration of a roof tile-integrated solar cell module according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a solar cell module and a roof tile body are assembled. Fig. 4 is a side sectional view of the frame. Fig. 4 is an explanatory view showing a state in which the frame according to the present invention is assembled with a pressure-fixing bolt. 6] A side sectional view of a solar cell module with a frame according to the present invention attached. [Fig. 7] A perspective view of an insertion nut according to the present invention. [Fig. 8] A side view of an insertion pin according to the present invention. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a roof tile-integrated solar cell module according to the present invention installed on a field plate. FIG. 10 is a side cross-sectional view of a schematic configuration of a conventional roof tile-integrated solar cell module.
1: solar cell, 2: surface protection member, 3: back surface protection member, 11: solar cell module, 100: frame, 101: upper flat plate portion, 102: lower flat plate portion, 103: side portion, 104: bowl-shaped flat plate Part, 106: pressure fixing bolt, 106b: biting part, 108: fixing sealing material, 200: roof tile body, 201: through hole, 202: recess, 203: insertion nut, 203c: tongue-like projection part, 203p: Opening portion, 205: gap filler, 210: insertion pin, 211: detent portion, 212: slot portion.

Claims

A rectangular solar cell module formed by sealing a solar cell with an adhesive resin sealing material between the translucent surface protection member and the back surface protection member is housed in a recess provided on the top surface of the roof tile body. In the roof tile-integrated solar cell module,
The rectangular solar cell module has a substantially U-shaped cross section formed by an upper flat plate portion, a lower flat plate portion, and a side plate portion at the periphery of each of the four sides, and an opening portion of the U-shaped cross section is formed. It comprises four frames that fit around the module and fix and hold the module, and the concave portion of the roof tile body comprises a plurality of through holes,
An insertion fastening member to the through hole formed by fixing the lower flat plate portion and the roof tile main body of the four frames to the lower flat plate portion, and the insertion fastening member from the back surface side of the recess. By fastening with a fixing member for fixing to the tile body,
A roof tile-integrated solar battery module, wherein the solar battery module and a roof tile main body are integrated.

2. The roof tile-integrated solar battery module according to claim 1, wherein a length dimension (L2) of the lower flat plate portion of the frame is equal to a length dimension (L1) of the upper flat plate portion and a maximum side width dimension of the insertion fastening member. The roof tile-integrated solar cell module, characterized in that the size is larger than the dimension to which is added.

3. The roof tile-integrated solar battery module according to claim 1, wherein the upper flat plate portion of the frame includes a bowl-shaped flat plate portion that extends to the opposite side of the upper flat plate portion with the side plate portion interposed therebetween. A roof tile-integrated solar cell module.

4. The roof tile-integrated solar battery module according to claim 1, wherein the insertion fastening member has a biting portion at a head portion thereof, and the biting portion is pressed against a lower flat plate portion of the frame. A roof tile-integrated solar battery module, characterized in that it is a pressure-fixed bolt that is fixed by biting.

5. The roof tile-integrated solar cell module according to claim 1, wherein the insertion fastening member has a detent portion having an arrow-shaped side cross section at a tip portion thereof, and is divided into a central portion. A roof tile-integrated solar battery module, characterized in that it is an insertion pin provided with a portion.

5. The roof tile-integrated solar battery module according to claim 1, wherein the fixing member has an opening at a central portion thereof, and is provided with tongue-like protrusions at two opposite positions of the opening. In addition, when the insertion fastening member is inserted into the opening, the tongue-shaped protrusion is a plug nut having a function of fixing the insertion fastening member by its spring force. Tile integrated solar cell module.

7. The roof tile-integrated solar cell module according to claim 1, wherein the through-hole of the roof tile body has an organic filler such as silicon, epoxy or acrylic, or an inorganic material such as cement. A roof tile-integrated solar battery module, which is filled with any one of the system fillers.

The roof tile-integrated solar cell module according to any one of claims 1 to 7, wherein the upper flat plate portion of the frame has a linearly inclined surface that gradually becomes thinner toward a center side of the solar cell module. The cross-sectional shape is a substantially right triangle, and the ratio of the thickness dimension (t1) and the length dimension (L1) of the upper flat plate portion is determined so that the inclination gradient of the inclined surface is 1/3 or less. A tile-integrated solar cell module characterized by the above.

9. The roof tile-integrated solar battery module according to claim 8, wherein the roof tile-integrated solar battery module is an arc-shaped slope instead of the linear slope.