JP4848085B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、建物の屋根材や明り取りパネルとして用いられる太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅等の屋根に複数枚の太陽電池モジュールを敷設し、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、本来の電力消費を補って消費電力を節約する太陽電池システムが実用化されている。
【０００３】
前記太陽電池モジュールは、例えば１枚のガラス基板に透明電極層、アモルファスシリコンからなる光電変換セル、裏面電極層を形成したもので、裏面には保護層を介してプラスチックフィルムがラミネートされ，横長の長方形状の薄板パネル構造に構成されている。
【０００４】
また、太陽電池モジュールの受光面側に強化ガラスを設け，この強化ガラス内に金属線によって格子または網目状に形成したシールド導体を設け，外部からのサージを吸収するようにしたものが、特開昭６０−１８９２７２号公報で知られている。
【０００５】
また、太陽電池以外の部分の屋根材として，太陽電池モジュールとの調和を図るために、ガラス基板を強化ガラス，網入りガラス，線入りガラス等の着色ガラスとしたものが、特開平１０−２２７１０２号公報で知られている。
【０００６】
さらに、太陽電池モジュールにおいて，光電変換セルを被覆する透明板及びバックカバーとの間のいずれか一方又は双方に接着性樹脂を含浸させた網状体を介装したものが特開平９−６９６４６号公報で知られている。
【０００７】
この太陽電池モジュールは，網状体をガラス繊維不織布によって形成し，この網状体にエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）等を含浸させたもので，燃焼試験時に樹脂の滴下を防止して太陽電池モジュールを難燃又は不燃化したものである。従って，ガラス繊維不織布は樹脂の保持力を高めるために高密度とし、燃焼試験時に樹脂が溶融して滴下しないように形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って，太陽電池モジュールのガラス基板や太陽電池モジュールとの調和を図るための屋根材としてのガラス基板に網状体を入れることは，特開昭６０−１８９２７２号公報及び特開平１０−２２７１０２号公報から公知である。しかし、ガラス基板に金属の網状体を入れると，ガラスと金属の熱膨張係数が異なることから，太陽光線によってガラス基板が加熱されると割れ易いという問題がある。
【０００９】
また、特開平９−６９６４６号公報に示すように，ＥＶＡ樹脂を含浸させた高密度のガラス繊維不織布をガラス基板と貼り合わせた場合には，前述のような問題は解消されるが，ＥＶＡ樹脂を含浸させた高密度のガラス繊維不織布を設けると，光透過率が低下し、太陽電池の発電効率が低下するという問題がある。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、太陽電池の発電効率を低下させることなく，衝撃強度が高く，また万一破損してもガラス破片が飛散することはない安全性の高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ガラス基板の裏面に光電変換セル及び裏面電極を設けた太陽電池モジュールにおいて、前記ガラス基板の裏面側から前記光電変換セル及び裏面電極を、樹脂充填材を充填した金網で覆い、更に前記光電変換セル及び裏面電極と、前記樹脂充填材を充填した金網との間に、前記光電変換セル及び裏面電極と、前記樹脂充填材を充填した金網との熱膨張の差による該両者の剥離を防止可能な電気的絶縁性不織布からなるスペーサを、前記光電変換セル及び裏面電極の部分と前記樹脂充填材を充填した金網の部分との両者に密に接触して介在するように設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、樹脂充填材を充填した金網を透光性部材で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールである。
【００１３】
請求項３の発明は、樹脂充填材を充填した金網を強化ガラスで覆ったことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールである。
【００１５】
前記構成によれば、太陽電池モジュールを明り取り窓として屋根等に施工することにより，太陽電池モジュールに太陽光線Ｌが入射すると、太陽電池モジュールを構成する光電変換セルが太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーとして取り出すことができる。さらに、ガラス基板、充填材を充填した金網は透光性を有するために，太陽光線が太陽電池モジュールを透過して室内に導かれる。従って，太陽電池モジュールを電気エネルギーとして取り出す，本来の目的の他に，建築基準法に適応する明り取りとして使用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図４は第１の実施形態を示し、図１は太陽電池モジュールの縦断側面図，図２は太陽電池モジュールの正面図，図３は第１の実施形態の変形例を示す太陽電池モジュールの縦断側面図，図４は太陽電池モジュールの施工例を示す縦断側面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール１１は、横長の長方形状のガラス基板１２の裏面側には透明な裏面電極１３及びアモルファスシリコンなどからなる半導体光電変換層（以下，光電変換セル１４という）がその長手方向を横方向にして縦方向に複数段に配置されている。この太陽電池モジュール１１は、発電効率を上げるために出力電圧を大きく、出力電流を小さくするように、複数の光電変換セル１４は直列に電気的に接続されている。
【００１９】
前記裏面電極１３及び光電変換セル１４は、樹脂充填材１５、例えば,エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＡ樹脂）,シリコーンからなる樹脂充填材１５を充填した金網１６によって覆われ，さらに金網１６はガラスまたは樹脂フィルム等の透光性部材１７によって覆われて一体的に構成されている。
【００２０】
金網１６は光線透過を妨げないように金属細線（例えば０．１ｍｍφ前後）によって，例えば２〜３ｃｍ×２〜３ｃｍの四角格子状に編成したメッシュの粗い網状体であり，ＥＶＡ樹脂の場合には,前記金網１６の片面または両面にＥＶＡ樹脂シートを重ね、これを加熱溶融することにより，金網１６にＥＶＡ樹脂からなる樹脂充填材１５を含浸固化させたものである。ＥＶＡ樹脂からなる樹脂充填材１５は接着性を有するとともに，透光性を有し，金網１６と一体的に結合し，裏面電極１３及び光電変換セル１４の全面を覆っている。さらに、透光性部材１７は、樹脂充填材１５を充填した金網１６に対して接着剤等によってラミネートされているが，この透光性部材１７は必ずしも設ける必要はない。
【００２１】
図３は変形例を示し,基本的には第１の実施形態と同じであるが, 裏面電極１３及び光電変換セル１４と樹脂充填材１５を充填した金網１６との間には例えばガラス繊維不織布からなるスペーサ２４を介在したものである。このように構成することにより,金網１６と裏面電極１３及び光電変換セル１４とをスペーサ２４によって電気的絶縁状態に保つことができるとともに, 裏面電極１３及び光電変換セル１４と樹脂充填材１５を充填した金網１６との熱膨張係数の差による剥離現象を防止できる。
【００２２】
このように構成された太陽電池モジュール１の外周縁にはフレーム１８が設けられており，図４に示すように，屋根１９に設けた開口窓２０にフレーム１８を介して取付けることにより，明り取り窓２１として使用することができる。
【００２３】
このように太陽電池モジュール１１を明り取り窓２１として施工することにより，太陽電池モジュール１１に太陽光線Ｌが入射すると、太陽電池モジュール１１を構成する光電変換セル１４が太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーとして取り出すことができる。
【００２４】
ガラス基板１２、樹脂充填材１５を充填した金網１６及び透光性部材１７は透光性を有するために，太陽光線Ｌが太陽電池モジュール１１を透過して室内に導かれる。従って，太陽電池モジュール１１を電気エネルギーとして取り出す，本来の目的の他に，建築基準法に適応する明り取りとして使用できる。
【００２５】
また、裏面に裏面電極１３及び光電変換セル１４を設けたガラス基板１２の裏面の全体を樹脂充填材１５を充填した金網１６によって覆うことにより，樹脂充填材１５を充填した金網１６が衝撃緩衝材としての作用により，衝撃強度が向上し，また落下物等によって万一ガラス基板１２が破損しても，樹脂充填材１５を充填した金網１６によってガラス破片の飛散を防止でき，安全性の向上を図ることができる。
【００２６】
図５及び図６は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図４に示すように，本実施形態の太陽電池モジュール１１は、ガラス基板１２の裏面側に透明な裏面電極１３及び光電変換セル１４がその長手方向を横方向にして縦方向に複数段に配置され，複数の光電変換セル１４は直列に電気的に接続されている。
【００２７】
裏面電極１３及び光電変換セル１４は、透光性を有する保護膜２２によって覆われている。さらに、ガラス基板１２の表面にはＥＶＡ樹脂、ＰＶＡ樹脂,シリコーンからなる樹脂充填材１５を充填した金網１６によって覆われ，さらに金網１６は強化ガラス２３によって覆われて一体的に構成されている。
【００２８】
金網１６は，第１の実施形態と同様に光線透過を妨げないように金属細線によって四角格子状に編成したメッシュの粗い網状体であり，ＥＶＡ樹脂の場合には,この金網１６の片面または両面にＥＶＡ樹脂シートを重ね、これを加熱溶融することにより，金網１６にＥＶＡ樹脂からなる樹脂充填材１５を含浸固化させたものである。ＥＶＡ樹脂からなる樹脂充填材１５は接着性を有するとともに，透光性を有し，金網１６と一体的に結合し，さらに、強化ガラス２３は、充填材１５を充填した金網１６に対して接着剤等によって結合されている。
【００２９】
図６は太陽電池モジュール１１を明り取り窓２１として施工することにより，強化ガラス２３及び樹脂充填材１５を充填した金網１６を透過して太陽電池モジュール１１に太陽光線Ｌが入射すると、太陽電池モジュール１１を構成する光電変換セル１４が太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーとして取り出すことができる。
【００３０】
強化ガラス２３、樹脂充填材１５を充填した金網１６は透光性を有するために，太陽光線Ｌが透過して室内に導かれる。従って，太陽電池モジュール１１を電気エネルギーとして取り出す，本来の目的の他に，建築基準法に適応する明り取りとして使用できる。
【００３１】
なお，前記実施形態によれば，太陽電池モジュールを屋根に開口した明り取り窓に装着して明り取りに使用した場合について説明したが，住宅の勾配のある屋根に太陽電池モジュールを敷設する場合、空き地や屋上等に勾配のある太陽電池モジュール設置塔を建設し、この設置塔の傾斜面に太陽電池モジュールを敷設する場合にも適用できることは勿論であり，また透光性を有することから住宅の窓枠に装着することにより採光できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、太陽電池モジュールの光電変換セル及び裏面電極を樹脂充填材を充填した金網で覆うことにより，またはガラス基板を表面を樹脂充填材を充填した金網で覆い、さらに金網を強化ガラスで覆うことにより、太陽電池モジュールを明り取りとして屋根や窓等に装着することができる。
【００３３】
従って，太陽電池モジュールに入射する太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーとして取り出すことができるとともに、太陽光線が太陽電池モジュールを透過して室内に導かれ，太陽電池モジュールを電気エネルギーとして取り出す，本来の目的の他に，建築基準法に適応する明り取りとして使用できる。
【００３４】
さらに、樹脂充填材を充填した金網が衝撃緩衝材としての作用により，衝撃強度が向上し，また落下物等によって万一ガラス基板が破損しても，充填材を充填した金網によってガラス破片の飛散を防止でき，安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュールの縦断側面図。
【図２】同実施形態の太陽電池モジュールの正面図。
【図３】同実施形態の変形例を示す太陽電池モジュールの縦断側面図。
【図４】同実施形態の太陽電池モジュールの施工例を示す縦断側面図。
【図５】この発明の第２の実施形態を示す太陽電池モジュールの縦断側面図。
【図６】同実施形態の太陽電池モジュールの施工例を示す縦断側面図。
【符号の説明】
１１…太陽電池モジュール
１２…ガラス基板
１３…裏面電極
１４…光電変換セル
１５…樹脂充填材
１６…金網

Claims (3)

1. ガラス基板の裏面に光電変換セル及び裏面電極を設けた太陽電池モジュールにおいて、
   前記ガラス基板の裏面側から前記光電変換セル及び裏面電極を、樹脂充填材を充填した金網で覆い、更に前記光電変換セル及び裏面電極と、前記樹脂充填材を充填した金網との間に、前記光電変換セル及び裏面電極と、前記樹脂充填材を充填した金網との熱膨張の差による該両者の剥離を防止可能な電気的絶縁性不織布からなるスペーサを、前記光電変換セル及び裏面電極の部分と前記樹脂充填材を充填した金網の部分との両者に密に接触して介在するように設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 樹脂充填材を充填した金網を透光性部材で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 樹脂充填材を充填した金網を強化ガラスで覆ったことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。

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