JP4883114B2

JP4883114B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP4883114B2
Application number: JP2009056433A
Authority: JP
Inventors: 謙今村; 藤田　　淳; 加寿代遠藤; 隆志徳永; 哲生深田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP2010212418A

Description

本発明は、太陽電池パネルの周辺部にフレームを有する太陽電池モジュールに関するものである。

自然エネルギーを利用したシステムとして、太陽光などの光エネルギーを半導体材料などの光電変換材料を用いて電気エネルギーに変換する太陽電池システムの利用が近年増加している。太陽電池システムは、太陽電池モジュールなどの光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置と、得られた電流をインバータ等の電気回路を用いて適当な電圧の交流に変換するなど、電気利用に適するように変換する電気的変換装置などで主に構成される。

太陽電池モジュールは、シリコンなどの半導体材料からなる太陽電池素子が配列された太陽電池パネルと、太陽電池パネルの周囲を取り囲むフレーム、太陽電池素子で変換した電気を集電して電気的変換装置に導く配線などで構成される。また、パネルごとにフレームを有さずに太陽電池パネルそのもので家屋の屋根構造を構成する場合もある。

屋外で使用される太陽電池パネルは、ガラスなどの透明基板に太陽電池素子が配列され、透明基板側から光を入射する構造のものがよく使用される。透明基板の背面側には保護シートが貼り付けられ、太陽電池素子は基板と保護シートとに挟まれて封止される。パネルの形状は矩形が一般的である。フレームは、太陽電池パネルの周端部に取り付けられて周端部を補強するとともに、パネルを支持することに利用される。

太陽電池モジュールは、太陽光を効率的よく受光できるように適切な角度の傾斜をつけて架台に設置されることが多い。この架台は建物の屋根部分や地面に設置固定される。フレームはこれらの架台に固定されることが多い。

たとえば、特許文献１には、矩形の太陽電池パネルの周囲の各辺に略コの字状の溝を有する分割フレームが嵌めこまれた太陽電池モジュールが示されている。フレームは各辺ごとに分割されて、４つに分割されたフレーム同士はパネルのコーナーで締結される。溝内には固定封止材が充填される。

また、特許文献２には、箱状の下フレームと上フレームとの間に太陽電池パネルを収める構造の太陽電池モジュールが示されている。太陽電池パネルは下フレームの底の辺の階段状の出っ張りにより支持される。太陽電池パネル側面下部周辺と下フレームとの隙間、その隙間と上フレームとの間に封止剤が設けられる。封止剤として流動性のシリコン樹脂が使用される。

特開２００３−１３３５７３号公報特開平２−２１６７０号公報

太陽電池モジュールの作製後に、フレームから太陽電池パネル部分のみを取り外して再度取り付けし直すなどの脱着作業が必要となることがある。その場合、特許文献１のように辺ごとに分割されたフレームでは、締結部をばらしてフレームを各辺ごとに分解する必要があり、作業が非常に煩雑となる。また特許文献２の方法では、フレーム自体の分割は比較的容易であるものの、太陽電池パネル側面の封止のために、その側面と下フレームとの隙間に充填材を挿入するので脱着作業が容易でない。また、脱着後にパネル位置や高さのずれが発生して封止剤とパネルまたは下フレームの側壁との間に隙間が生じやすくなる問題がある。それを防止するには、パネルやフレームの精密な位置調整や流動性の封止剤を充填しなおす必要が生じる。

そこで、本発明では精度の良い組み立てが容易であり、パネルの側面部を気密に保つともに、パネルの脱着が容易となる太陽電池モジュールを実現することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、一方の主面に受光面を有する板状の太陽電池パネルと、第１フレームと、第２フレームと、側面シール材と、を備える太陽電池モジュールである。第１フレームは第１シール材を介して太陽電池パネルの受光面周辺を覆う第１主面部および第１主面部に連続して太陽電池パネルの側部の外側を囲む第１側面部と、を有する。第２フレームは第２シール材を介して太陽電池パネルの裏面周辺を覆う第２主面部と、第２主面部に連続する第２側面部とを有し、第２側面部が第１フレームの第１側面部内に挿入されて、第１フレームとの間で太陽電池パネルを狭持する。側面シール材は弾性材料からなり、第１側面部と第２側面部とのいずれか一方に固定され、第２側面部が第１側面部内に挿入された際に、第２側面部と第１側面部との他方に形成された溝にはまりこんで、両側面部間をシールするとともに、挿入位置を規制する。

本発明の太陽電池モジュールは、第１フレームと第２フレームとの間に太陽電池パネルが挟まれる構造である。第１フレームと太陽電池パネルの受光面との間、および第２フレームと太陽電池パネルの裏面との間はシール材で封止される。また第１フレームの第１側面部と第２フレームの第２側面部との間は弾性材料からなる側面シール材により封止される。これらの構造によって太陽電池パネル側面が気密封止される。また、第２側面部と第１側面部との対向する面の少なくともいずれか一方に溝を有し、その溝に側面シール材がはまり込むので、フレーム間の位置が規制され、精度よい太陽電池モジュールの組み立て作業が容易となるとともに、パネルの再脱着作業も容易となる。

本実施の形態１の太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールの分解斜視図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールの一部をさらに分解した分解斜視図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールの部分断面図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールの組み立て工程を示す断面図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールの部分断面図である。本実施の形態２の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態３の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態３の太陽電池モジュールの部分構造を示す上面図である。本実施の形態３の太陽電池モジュールの部分構造を示す下面図である。本実施の形態４の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態４の太陽電池モジュールの部分構造を示す上面図である。本実施の形態４の太陽電池モジュールの部分構造を示す下面図である。本実施の形態５の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態６の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態７の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態８の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。本実施の形態９の太陽電池モジュールの応用例を示す分解斜視図である。

以下では、本発明の太陽電池モジュールの実施の形態について図面を用いて説明する。なお、ある実施の形態において説明した構成と共通の構成について他の実施の形態ではその詳細な説明を省略するものとする。

＜実施の形態１．＞
図１は本実施の形態１の太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。本実施の形態１の太陽電池モジュールは矩形の太陽電池パネル３とその外周を囲む第１フレーム１を有する。太陽電池パネル３は太陽光Ｓからの光を受光して電気に変換する。第１フレーム１は太陽電池パネル３の外周部を囲んで保護する。また、第１フレーム１は、太陽電池パネル３の受光面の周囲を全周にわたって覆う第１主面部１ａと、第１主面部１ａの外周から連続し、第１主面部１ａとおおよそ垂直に太陽電池パネル３の裏面方向に延在して太陽電池パネル３の側面の外側を囲む第１側面部１ｂとを有する。第１主面部１ａは太陽電池パネル３の受光面を露出する第１開口部１ｗを有する。第１側面部１ｂは後述する第２フレーム６と第１フレーム１とを締結するためのネジ７が下部に取り付けられている。

図２は本実施の形態１の太陽電池モジュールの分解斜視図である。太陽電池モジュールは太陽電池パネル３の受光面側から順に、第１フレーム１、第１シール材２、太陽電池パネル３、第２シール材４、第２フレーム６が積み重なる構造を有する。第２フレーム６の側部には弾性材料からなる側面シール材５が固定されている。第２フレーム６の側部および側面シール材５は第１フレーム１の側部の内側に入り込み、第１フレーム１と第２フレーム６とで箱形のフレームが構成される。太陽電池パネル３はその箱形のフレーム内で、第１シール材２、第２シール材４を介して第１フレーム１と第２フレーム６とに挟持される。第１フレーム１と第２フレーム６とはたとえばステンレス合金や、アルミ合金など、耐久性に富む材質からなることが望ましい。第１フレーム１と第２フレーム６とはそれぞれの第１主面部１ａ、第２主面部６ａおよび各第１側面部１ｂ、第２側面部６ｂが太陽電池パネル３の側面の全周を取り囲む形状となっていれば、一体に成形された材料であっても、複数の部材を組み合わせて作製された材料であってもよい。

太陽電池パネル３は一方の主面に受光面、他方の主面に裏面、受光面と裏面との周縁に側部を有する板状の構造を有する。太陽電池パネル３として、受光面側に透明なガラス基板、裏面側に半導体材料からなる光電変換素子を有するものを用いることができる。光電変換素子として、たとえばシリコンを主成分とする薄膜のものや、多結晶シリコン基板を使用したものなどを用いることができる。これらの光電変換素子は外部の水分や湿気等の影響で劣化することを防ぐために、ガラス基板と裏面側の保護シートとの間に挟まれて封止される。なお、図には示さないが太陽電池パネル３の裏面側には変換した電気を外部に取り出すための配線が取り付けられる。

第１シール材２および第２シール材４はそれぞれ太陽電池パネル３の受光面および裏面の端部周辺を、全周にわたってシールする弾性材料からなる部材であり、たとえば合成ゴムでできたガスケットである。第１シール材２や第２シール材４の外周は太陽電池パネル３の外周より少し小さく、断面形状は円形でも良いが、扁平な長方形や楕円形が好ましい。

図３は本実施の形態１の太陽電池モジュールの一部をさらに分解した分解斜視図であり、図２の第２フレーム６と側面シール材５とを分離して示した図である。第２フレーム６は太陽電池パネル３の裏面の周囲を全周にわたって覆う第２主面部６ａと、第２主面部６ａの外周からおおよそ垂直に延在して太陽電池パネル３の側面の外側に位置する側面部６ｂとを有する。本実施の形態１では第２側面部６ｂは第２主面部６ａの外周から連続して受光面側に延在する。第２側面部６ｂの全周には第２溝部６ｃが形成されている。この第２溝部６ｃに側面シール材５が嵌めこまれて固定される。側面シール材５はその外面側が第２側面部６ｂの外面よりも突出するように、第２溝部６ｃの深さよりも厚みが大きいものを使用する。側面シール材５は弾性材料からなる部材であって、たとえば合成ゴムでできたガスケットである。第２主面部６ａの内部には第２開口部６ｗがある。太陽電池パネル３の配線はこの第２開口部６ｗ内を通して、他の太陽電池モジュールや電気的変換装置と接続される。第２側面部６ｂの第２溝部６ｃよりも裏面側にネジ穴６ｈが形成されている。

第２側面部６ｂの外面は第１フレーム１の第１側面部１ｂの内面内に挿入できるように、第１側面部１ｂの内面よりも小さく作製される。また、第２溝部６ｃに固定された側面シール材５の外面は第１側面部１ｂの内面よりも少し大きくなるように作製される。

側面シール材５の溝部６ｃへの固定は、たとえば、あらかじめ溝形状に合わせてリング状に成形した部材を側部６ｂ広げながら溝部６ｃにはまり込むまで押しこんで形成することができる。また、溝部６ｃに１本または複数本の線状の弾性材料をその末端同士の継ぎ目がほとんどなくなるように嵌めこむことによって形成してもよい。側面シール材５と溝部６ｃとの間は接着剤などで接着されていてもよい。

図４は本実施の形態１の太陽電池モジュールの部分断面図であり、太陽電池パネル３の周縁を受光面と垂直および第１側面部１ｂと平行な方向に切断した場合に見える断面図である。図４は図１のネジ７を含む部分の断面であり、第１フレーム１にはネジ７を差し込むためのネジ穴１ｈ、第２フレーム６にはネジを締結するためのネジ穴６ｈが形成されている。

太陽電池パネル３は、たとえば、図のように薄膜Ｓｉなどの発電層３ｂがガラス基板などの透光性基板３ａ上に直接形成されており、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの熱可塑性樹脂からなる充填材３ｃをラミネートで熱圧着することにより耐候性を有するバックシート３ｄと貼り合わされた構造を有する。図は太陽光Ｓが透光性基板３ａ側から入射する場合を示す。

図のように、第２フレーム６の第２側面部６ｂは太陽電池パネル３の中心側から見て側面３ｓよりも外側に位置する。第２フレーム６の第２主面部６ａと太陽電池パネル３の裏面３ｕとの間には第２シール材４が挟み込まれている。第２側面部６ｂの外面側には第２溝部６ｃに側面シール材５が嵌めこまれている。側面シール材５は第２側面部６ｂの外面よりも突出した部分を有している。なお、図では側面シール材５が断面が円形の場合を示したがこれに限らない、たとえば断面が楕円や台形や矩形などであってもよく、その形状にあわせて第２溝部６ｃの形状も適切な形状とすればよい。また、第２側面部６ｂから突出する部分は、根元から突出方向に先端の幅が狭くなる形状であることが望ましい。

第１フレーム１の第１主面部１ａと太陽電池パネル３の受光面３ｔとの間には第１シール材２が挟み込まれている。第１フレーム１の第１側面部１ｂは第２側面部６ｂよりも外側に位置する。第１側面部１ｂの内面側には第２側面部６ｂの第２溝部６ｃと対向する位置に第１溝部１ｃが形成されている。側面シール材５の第２側面部６ｂの外面よりも突出した部分は第１溝部１ｃにはまり込んでいる。側面シール材５は第１側面部１ｂの全周に備えられているので、第１溝部１ｃも第１側面部１ｂの内面全周に形成される。第１側面部１ｂの内面は第２側面部６ｂの外面よりも大きいが、第１溝部１ｃを除く主な部分は側面シール材５の最も突出した部分よりも小さくなっている。

第１シール材２および第２シール材４を同じ形状として太陽電池パネル３を側面から同じ位置で両面側から挟むようにすると太陽電池パネル３にかかる応力のバランスがよく、また同じ部材を用意すればよいので生産上も好ましい。ただし、第１シール材２および第２シール材４の位置は太陽電池パネル３の端部から等しい位置にすることは必須ではない。

第１溝部１ｃの断面形状は側面シール材５の断面形状に対応して適切な形状とすればよい。側面シール材５の突出部分が有する裏面側の面、主面側の面の少なくともいずれか一方が第１溝部１ｃ内に接するようにする。側面シール材５の突出部分が有する裏面側の面と主面側の面とがいずれも第１溝部１ｃの内面に接するようにすることがさらに望ましい。たとえば図は側面シール材５の突出する部分がおおむね断面半円状である場合に、第１溝部１ｃの形状を第１側面部１ｂの内面側から外面側に幅が狭くなる台形とした場合である。台形の溝の受光面側の斜面と裏面側の斜面とのいずれにも側面シール材５が接する。また側面シール材５とは台形の底の面でも接して、この面で側面が全周にわたってシールされる。このように全周にわたって連続して接する面を有するようにする。第１溝部１ｃの形状は側面シール材５の突出する部分と同様な形状、たとえば図の側面シール材５の場合は断面がおおむね同様な半円状などとしてもよい。

次に、本実施の形態１の太陽電池モジュールの組み立て方法について説明する。図５は本実施の形態１の太陽電池モジュールの組み立て工程を示す断面図であり、図４の断面図と同じ位置について示している。組み立て工程において、まず、図５（ａ）のように第２フレーム６の第２主面部６ａに第２シール材４を配置し、その上に太陽電池パネル３を載置して、さらに太陽電池パネル３の受光面の周辺に第１シール材２を載置し、受光面に垂直な方から第１フレーム１を第２フレーム６に被せていく。第２側面部６ｂは第１側面部１ｂより小さいので容易に挿入可能であるが、第１側面部１ｂの内面が側面シール材５に接すると挿入抵抗が大きくなる。さらに第２側面部６ｂを第１側面部１ｂに押し込んでいくと、図５（ｂ）のように、弾性材料からなる側面シール材５は圧縮変形や弾性変形する。さらに押しこむと、第１フレーム１の第１主面部１ａが第１シール材２に接し、弾性材料からなる第１シール材２を変形していく。そして、図５（ｃ）のように第１側面部１ｂ内の第１溝部１ｃの位置が側面シール材５と対向する位置となった時点で、変形していた側面シール材５は圧縮変形前の本来の形状にもどるように変形して第１溝部１ｃにはまり込む。このとき、第１溝部１ｃの内面に側面シール材５が接する。このように第１溝部１ｃが側面シール材５に達して、嵌合されることによって、第２側部６ｂの挿入位置が規制される。その後に、ネジ穴にネジを挿入して第１フレーム１と第２フレーム６とを締結する。

側面シール材５は第１フレーム１と第２フレーム６とに全周にわたって接するので側部間をシールする作用を有する。また、第１フレーム１と太陽電池パネル３の受光面と間は第１シール材２、第２フレーム６と太陽電池パネル３の裏面との間は第２シール材４でシールされる。その結果、第１フレーム１と第２フレーム６とが有する面と、第１シール材２、第２シール材４、側面シール材５によって囲まれる空間は密閉空間となり、この空間部分に太陽電池パネル３の側面が保持されるのでパネル側面側から生じる湿度や水分などによる劣化を防止することができる。

また、側面シール材５は、その突出部分が有する裏面側の面、主面側の面の少なくともいずれか一方が第１溝部１ｃ内に接するので、シールする作用だけでなく相互位置を規制する効果をも有する。

図６は本実施の形態１の太陽電池モジュールの部分断面図であり、側面シール材５と第１溝部１ｃとによる位置規制効果を説明する図である。図では典型的な例として、側面シール材５の断面が円形、第１溝部１ｃが台形の断面を有する溝とした場合について説明する。図の矢印ｍは第１フレーム１と第２フレーム６とが相対的に動く方向を示し、第１フレーム１の第１主面部１ａと第２フレーム６の第２主面部６ａとの間隔が接近する方向、または離れる方向に動くことを示す。

側面シール材５が第１溝部１ｃにはまり込んだ時には第１シール材２が第１主面部１ａと太陽電池パネルの受光面３ｔとの間に挟まれて圧縮変形されているので、この第１シール材２によって第１主面部１ａと第２主面部６ａとの間隔が離れる方向に力が加わる。一方、側面シール材５の突出部分のうち最も突出する部分を境にして第１主面部１ａよりも遠い側の部分５ｂの表面は、第１溝部１ｃの内面のうち第１主面部１ａから遠い側にある斜面１ｃｂに接する。この接する構造が第１主面部１ａと第２主面部６ａとの間隔が離れないように係止する作用を有するので、両フレーム間の間隔が保たれる。その結果、第２フレーム６に対して第１フレーム１を押し込み続けなくても位置ずれが少なく、高精度の組み立てが容易となる。たとえば、第１フレーム１と第２フレーム６とでネジ穴の高さと溝の高さを一致させておけば、第１、第２両フレーム間をネジで締結する場合に、それぞれのネジ穴の位置が一致するようにフレーム間の相互位置を調整する必要がなくなる。

また、側面シール材５の突出部分のうち第１主面部１ａに近い側の部分５ａの表面は、第１溝部１ｃの内面のうち第１主面部１ａに近い側の斜面１ｃａに接している。この接する構造が第１主面部１ａと第２主面部６ａとの間隔が近づきすぎないようにするストッパとして作用する。その結果、第１フレーム１の押し込み量を適切な量で停止することが容易となる。

また、図のように第１溝部１ｃの断面台形の底面に相当する面１ｃｃと側面シール材５の最も突出する部分とが接する構造を有する。この部分は位置の規制効果は大きくないが、全周にわたってシールする効果を高めることができるので、接する構造であることが望ましい。上記では第１溝部１ｃを断面が台形の溝としたが、断面が矩形や円形であったり、湾曲面を有する溝であったりしてもよい。

ネジ７は第１、第２フレームの各辺端部付近に設置されて両フレーム間を締結し、フレームの脱落防止や強度を向上する。本実施の形態１ではネジ７は第１側面部１ｂおよび第２側面部６ｂの面に概ね垂直な方向に取り付けられて、両者の間隔を接近させ、両者に挟まれる側面シール材５を圧縮するように締結するので、シールする効果を高めることができる。

本実施の形態１では側面シール材５を溝にはめこむことによって第２フレーム６に固定するので、側面シール材５の交換も容易である。このように側面シール材５を溝で固定する場合は、第２溝部６ｃの溝の深さを側面シール材５が突出する５ａ、５ｂの突出高さに比べて大きくする方が好ましい。これにより側面シール材５の固定部分５ｃが大きくなり、第１フレーム１を押し込んだ際に側面シール材５が第２溝部６ｃからずれることを防止できる。

また、上記の側面シール材５は第２フレーム６側に固定したが、第１フレーム１側に固定して、対向する第２フレーム６側に側面シール材５の突出部分がはまり込む溝を設けてもよい。また、溝と側面シール材５とは１対に限らず、複数対が同時にはまり込むようにしてもよい。

また、上記の第１シール材２、第２シール材４はあらかじめ成形されたガスケットなどの場合を述べたが、塗布材料からなって第１フレーム１と第２フレーム６とを締結後に硬化する材料であってもよい。この場合でも本実施の形態１の第１フレーム１と第２フレーム６との間をシールするとともに、両社の相対位置を高精度に保つことによって、組み立てを容易とする効果は同様に得ることができる。

また、本実施の形態１の太陽電池モジュールは第２フレーム６から第１フレーム１を受光面に垂直な方向に引き上げることによって取り外し、太陽電池パネル３を容易に取り出すことが可能である。従って、一旦モジュールを組み立てた後に、再度フレームから太陽電池パネル３のみを取り外すことが容易に可能である。さらに、再度、太陽電池パネル３を取り付けし直す場合においても、容易に精度よく組み立て可能である。

以上のように、本実施の形態１の太陽電池モジュールは、太陽電池パネル３、第１フレーム１、第２フレーム６、側面シール材５、を有している。太陽電池パネル３は一方の主面に受光面３ｔ、他方の主面に裏面３ｕ、受光面と裏面との周縁に側部３ｓを有する板状である。第１フレーム１は弾性材料からなる第１シール材２を介してその太陽電池パネル３の受光面周辺を覆う第１主面部１ａと、太陽電池パネル３の側部外側を囲む第１側面部１ｂとを有する。第２フレーム６は、弾性材料からなる第２シール材４を介して太陽電池パネル３の裏面周辺を覆う第２主面部６ａと、外面が側部外側に位置する第２側面部６ｂを有し、その第２側面部６ｂが前記第１フレーム１の第１側面部１ｂ内に挿入されることにより、第１フレーム１との間で太陽電池パネル３を狭持する。側面シール材５は弾性材料からなり、第１側面部１ｂと第２側面部６ｂとのいずれか一方に固定され、第２側面部６ｂが第１側面部１ｂ内に挿入された際に、第２側面部６ｂと第１側面部１ｂとの他方に形成された溝にはまりこんで、両側面部間をシールするとともに、挿入位置を規制する。このため、太陽電池パネル３の側面が気密封止されて止水性が保持できる。また、フレーム間の位置が規制され、精度よい太陽電池モジュールの組み立て作業が容易となるとともに、パネルの再脱着作業も容易となる。

＜実施の形態２．＞
図７は本実施の形態２の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、実施の形態１の図５（ａ）の組み立てを説明する断面図と同様の部分を示している。本実施の形態２の太陽電池モジュールは実施の形態１と比べて、各シール材のフレームへの固定構造が異なる。第１フレーム１の第１主面部１ａは太陽電池パネルの受光面に対向する部分に溝１ｇを有し、第１シール材２はこの溝１ｇにはまり込んで固定される。固定は接着剤を用いてもよい。一方、第２フレーム６の第２主面部６ａは太陽電池パネルの裏面に対向する部分に溝６ｇを有し、第２シール材４はこの溝６ｇにはまり込んで固定される。固定は接着剤を用いてもよいし、用いなくてもよい。

これらの溝１ｇや６ｇによって各シール材２、４の位置が規制され、位置ずれが生じないので精度のよい組み立てが容易となる。また、各シール材がフレームに固定されているので、特に太陽電池パネル３をフレームから再脱着する際の作業性が優れる。

また、本実施の形態２の太陽電池モジュールでは、側面シール材５は第１フレーム１の第１側面部１ｂの内面側に固定し、対向する第２フレーム６の第２側面部６ｂの外面側に第２溝部６ｃを設けた。また、第２溝部６ｃは断面が半円状の形状とした。このような構成であっても側面シール材５が第２溝部６ｃにはまり込むことで、精度のよいモジュールを実現することができる。

＜実施の形態３．＞
図８は本実施の形態３の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、実施の形態１の図４と同様の位置の断面図である。図９は本実施の形態３の太陽電池モジュールの部分構造を示す上面図であり、太陽電池パネル３を第２フレーム６上に載置後に受光面の上方から見た図である。図１０は本実施の形態３の太陽電池モジュールの部分構造を示す下面図であり、図９に被せる第１フレーム１を裏面側から見た図である。図８は図９および図１０の点線位置Ｌを組み合わせてできるモジュールの断面図である。

本実施の形態２の太陽電池モジュールは実施の形態１の太陽電池モジュールと比較して、第１フレーム１の第１側面部１ｂの内面側、および対向する第２フレーム６の第２側面部６ｂの外面側は角が曲面で構成される点で異なる。また、矩形の太陽電池パネル３を曲面の角を有する第２フレーム６内に収める際に第２側面部６ｂの内面と太陽電池パネル３の側面３ｓとの隙間ができるので、この隙間部分を埋めるようにスペーサ８が設置される。

フレームの角が曲面となっているので、側面シール材５の角も曲面で構成される。このため、第１フレーム１を第２フレーム６に対して押し込む際に、角における側面シール材５の圧縮変形が滑らかな変形となり、押し込み作業が容易となる。また、フレームの脱着の繰り返しによって側面シール材５が劣化や損傷することを防止できる。

スペーサ８は図のように太陽電池パネル３の側面３ｓの一部のみに形成されるだけで良い。このスペーサ８によって、第２フレーム６内に設置される太陽電池パネル３の位置が精度良く固定される。スペーサ８はたとえば、合成ゴムなどの弾性材料であってもよい。スペーサ８は接着性の材料であってもよいが、太陽電池パネル３のフレームからの再脱着を容易にするためには太陽電池パネル３の側面３ｓに接着しないようにすることが望ましい。

＜実施の形態４．＞
図１１は本実施の形態４の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図である。また、図１２は本実施の形態４の太陽電池モジュールの部分構造を示す上面図であり、図１３は本実施の形態４の太陽電池モジュールの部分構造を示す下面図である。本実施の形態４の太陽電池モジュールは実施の形態３とおおむね同様の形状を有するが、第１フレーム１と第２フレーム６とが複数の部材から構成されている点で異なる。なお、図１１は実施の形態３の図８、図１２は実施の形態３の図９、図１３は実施の形態３の図１０と同じ部分を示す。

本実施の形態４の太陽電池モジュールの第１フレーム１と第２フレーム６とは、たとえばステンレスなどの耐久性に優れた金属製の部分の主面部と側部とを有し、その対向する側部に樹脂などで形成された部分を貼り付けることで形成される。第１フレーム１の第１側面部１ｂは第１主面部１ａに連続する１ｑの内面側にモールドされた部分１ｐを有する。また、第２フレーム６の第２側面部６ｂは第２主面部６ａに連続する６ｑの外面側にモールドで形成された部分６ｐを有する。

図１２のように第２主面部６ａに連続する６ｑ部分は角がおおむね直角の矩形に形成されて、その外面に貼り付けられる６ｐによって第２側面部６ｂの角が曲面となるようにする。第２溝部６ｃはこのモールド部分６ｐに形成される。モールド部分は全周に一体に形成されたものでも良いが、複数の分割された部品を６ｑの外周に継ぎ目がなくなるように貼り合わせたものであってもよい。

同様に、図１３のように第１主面部１ａに連続する１ｑ部分は矩形に形成されて、その内面に貼り付けられる１ｐによって第１側面部１ｂは角が曲面を有するようになっている。第１溝部１ｃはこのモールド部分１ｐに形成される。モールド部分は全周に一体に形成されたものでも良いが、複数の分割された部品を１ｑの内周に継ぎ目なく貼り合わせたものであってもよい。

以上のように樹脂などの材料のモールド部品１ｐ、６ｐを用いてフレームを形成したので、容易に曲面部や溝部を形成することができる。また、主として外部に露出する面は耐久性に優れる金属などで形成するとよい。

＜実施の形態５．＞
図１４は本実施の形態５の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、実施の形態１の図４と同様の位置の断面図である。本実施の形態４の太陽電池モジュールでは太陽電池３の側面３ｓと裏面のバックシート３ｄの端部との間にたとえば数ｍｍ程度の隙間がある太陽電池３を用いる。第２フレーム６と裏面３ｕとの間の第２シール材４は、バックシート３ｄの端部と透光性基板３ａとの両方に押し付けられる構造を有する。これによって、バックシート３ｄの端部と透光性基板３ａとの隙間の止水性をさらに向上させることが可能である。

＜実施の形態６．＞
図１５は本実施の形態６の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、実施の形態１の図５（ａ）の組み立てを説明する断面図と同様の部分を示している。本実施の形態６の太陽電池モジュールは側面シール材５が第２フレーム６の第２側面部６ｂの外面に貼り付けられた構造を有する。側面シール材５の貼り付けには接着剤を使用してもよい。側面シール材５の断面はたとえば図のような半円形のものとするとよい。第２側面部６ｂの外面に突出する側面シール材５が第１フレーム１の第１側面部１ｂの第１溝部１ｃに嵌合して精度のよい組み立てが行える点は実施の形態１と同様である。本実施の形態６では第２側面部６ｂに第２溝部６ｃを形成する必要がないのでフレームの製造が容易となる。また、接着固定されるので側面シール材５の位置ずれが生じない。

＜実施の形態７．＞
図１６は本実施の形態７の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、実施の形態１の図４と同様の位置の断面図である。上記の実施の形態で述べた構造と、本実施の形態７の太陽電池モジュールとは第１フレームの第１側面部１ｂと第２フレーム６の第２側面部６ｂとが太陽電池パネル３の裏面側方よりも受光面と反対側に延在する部分１３を有する点で異なる。図のように、この延在する部分１３は第２主面部１ａよりも裏面側に延びた構造とするとよい。第１側面部１ｂと第２側面部６ｂとの間に挟まれる側面シール材５は、延在する部分１３に設置される。

第１側面部１ｂの内面および第２側面部６ｂの外面は太陽電池パネル３の側面３ｓよりも外側、いいかえれば太陽電池パネルの中心から遠い側、にある必要がある。第２側面部６ｂの内面側は図のように太陽電池パネル３の側面３ｓよりも内側にあってもよい。また、ネジ７も延びた部分１３に設置され、その位置は太陽光の入射方向からみて側面シール材５が設置される位置よりさらに後方とする。ネジ７は第２側面部６ｂを貫通するものであってもよい。従って、第２側面部６ｂはネジ７が貫通する程度に薄くてもよい。

このように、第１側面部１ｂと第２側面部６ｂとが太陽電池パネル３の裏面から受光面と反対側に延在する部分１３を有して、その部分でフレーム同士を締結する構造としたので、第２側面部６ｂの内面側を太陽電池パネル３の側面３ｓよりも内側にすることができる。このため、太陽電池パネル３の側面３ｓより外側のフレームの幅を狭くできる。

また、本実施の形態７では、延在する部分１３に第１側面部１ｂと第２側面部６ｂとの間に挟まれる側面シール材５により、上記で述べた実施の形態と同様にフレーム間の位置が規制されるので、精度のよい組み立てが容易となる。

なお、図では側面シール材５の固定や嵌合のために第１側面部１ｂと第２側面部６ｂに形成する溝部１ｃ、６ｃを溝加工で形成した場合の断面図であるが、溝加工のかわりに、第１側面部１ｂと第２側面部６ｂとのそれぞれの面を屈曲させて、屈折した部分を溝として用いてもよい。

＜実施の形態８．＞
図１７は本実施の形態８の太陽電池モジュールの構造を示す部分断面図であり、本実施の形態７の太陽電池モジュールとほぼ同じ構造であるが、第２フレーム６の第２主面部６ａの受光面側の周辺部に小さな凸部１５を設けた点が異なる。この凸部１５は太陽電池パネル３の側面３ｓ端部に接することで、組み立て時のパネルの位置決めが簡略化される。特に設置後の太陽電池モジュールからフレームが傾斜したままの状態で太陽電池パネル３を交換する場合に、この凸部１５によって太陽電池パネル３を保持できるので、作業が大幅に簡略化できる。なお、凸部１５の形状は上方に出ていれば良く、太陽電池パネルの端部を傷めないようラウンド加工してあることが望ましい。

＜実施の形態９．＞
図１８は本実施の形態９の太陽電池モジュールの応用例を示す分解斜視図である。本実施の形態９の太陽電池モジュールは架台２０によってフレーム部分が保持される。太陽電池モジュール自体の構成は上記で述べた構成と同様であるが、第２フレームの一部に架台２０との連結部を有する。図は実施の形態８と同様な第２フレーム６を用いる場合を示している。

本実施の形態９の太陽電池モジュールは第２フレーム６と架台２０とを連結したまま、太陽電池パネル３を脱着することができる。図のように、順に第１フレーム１、第１シール材２、太陽電池パネル３を取り外すことができ、また、逆順で取り付けることが容易である。本実施の形態９の太陽電池モジュールは上記で述べたように、第１フレーム１と第２フレーム６との間に嵌合う構造を有しているので、取り付け位置の精度や再現性に優れる。また、実施の形態７や８で示した受光面と反対側に延在する部分１３を有するフレームを使用して、延在する部分１３に架台２０を接続するようにすると、モジュールの受光効率を向上させることができる。なお、架台２０と第２フレーム６とは一体に形成されていてもよい。また、架台２０のかわりに第２フレーム６は建物の屋根部材や壁部材に固定されたり一体化されたりしてもよい。

なお、上記のある実施の形態で述べた一部の構成を、他の実施の構成で述べた構成と組み合わせて太陽電池モジュールを構成してもよい。

本発明の太陽電池モジュールは組み立てが容易であり、パネルの側面部を気密に保つともに、パネルの脱着が容易となる太陽電池モジュールを実現することができる。

１第１フレーム、１ａ第１主面部、１ｂ第１側面部、１ｃ第１溝部、１ｈネジ穴、２第１シール材、３太陽電池パネル、４第２シール材、５側面シール材、６第２フレーム、６ａ第２主面部、６ｂ第２側面部、６ｃ第２溝部、６ｈネジ穴、７ネジ、８スペーサ、１３延在する部分、１５凸部、２０架台。

Claims

一方の主面に受光面を有する板状の太陽電池パネルと、
第１シール材を介して前記太陽電池パネルの受光面周辺を覆う第１主面部と、前記第１主面部に連続して前記太陽電池パネルの側部の外側を囲む第１側面部とを有する第１フレームと、
第２シール材を介して前記太陽電池パネルの裏面周辺を覆う第２主面部と、前記第２主面部に連続する第２側面部とを有し、該第２側面部が前記第１フレームの第１側面部内に挿入されて、前記第１フレームとの間で前記太陽電池パネルを狭持する第２フレームと、
弾性材料からなり、前記第１側面部と前記第２側面部とのいずれか一方に固定され、前記第２側面部が前記第１側面部内に挿入された際に、前記第２側面部と前記第１側面部との他方に形成された溝にはまりこんで、両側面部間をシールするとともに、挿入位置を規制する側面シール材と、
を備える太陽電池モジュール。
前記第２側面部と前記第１側面部との対向する面のいずれの面にも溝が形成され、前記側面シール材は前記第１側面部と前記第２側面部とのいずれか一方の溝によって固定される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第２フレームの太陽電池パネルと対向する面においてシール材の位置を規制する溝を有する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第２側面部と前記第１側面部との対向する面の一方の面に前記側面シール材が接着されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第１側面部と前記第２側面部とは前記太陽電池パネルの裏面側方よりも受光面と反対方向に延在する部分を有し、該延在部の前記第１側面部と前記第２側面部との対向する面間に前記側面シール材が挟まれる請求項１に記載の太陽電池モジュール。