JP5094852B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の太陽電池セルを並べてなる太陽電池モジュールに関し、特に斜辺を有する形状の太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールは、住宅の屋根の大面積面に設置されることが多い。また、太陽電池モジュールは、一般に概略四角形或いは概略長方形の太陽電池セルを、屋根のモジュール設置面に合わせて縦横に複数枚並べて作製する。そのため、モジュール設置面が長方形となる切妻型の屋根では、太陽電池セルを隙間なく並べることが容易であるが、モジュール設置面が台形や三角形になる寄棟型の屋根においては、モジュール設置面の斜辺の部分で太陽電池セルの配置が階段状となってしまう。そして、これにともない三角形を列ねたようなのこぎり歯形状の隙間（空白領域）が形成される。

一方、このような太陽電池モジュールは、通常積層構造に作製されるが、耐候性を向上させるために裏面に配置される耐候性フィルムは、受光面側から取り込んだ光を太陽電池セル側に反射させる目的で一般に白色にされている。これに対して、太陽電池セルの表面は屋根瓦などの色に合わせて黒などの暗色にされることが多い。そのため、太陽電池セルが配置されない上記空白領域は、他の部分と色調が異なるのこぎり歯形状となり意匠上好ましくない。これに対して、従来、上記のこぎり歯形状の空白領域に、三角形の太陽電池セルを配置したり、耐候性フィルムの受光面側をのこぎり歯形状に着色したりするなどの提案がされている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４１０３１５号明細書

しかしながら、上記三角形の太陽電池セルを配置する方法に関しては、三角形の太陽電池セルの作製が容易でなく、四角形の太陽電池セルとの電気的接続も複雑になるという課題があった。また、上記耐候性フィルムの受光面側を暗色に着色する方法に関しては、上記のこぎり歯形状の部分の耐候性フィルムを形状に合わせて正確に着色することは難しく、そのためコストも増加するので改善が要求されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を向上させることができ、コストを増加させることなく意匠上優れたものとすることができる太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルが複数並べられて配置されるセル配置層を含む複数の層が積層されて構成され、セル配置層の太陽電池セルが配置されている以外の空白領域に太陽電池セルと同じ色調の薄板が配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、太陽電池セルと薄板とが、同じセル配置層に配置されているので、違和感なく意匠上優れたものとすることができる。また、薄板は、太陽電池セルがセル配置層に配置される工程と同じ工程にてセル配置層に配置されればよいので、薄板の配置が容易に行え、生産性を向上させるとともに、コストを増加させることもないという効果を奏する。

図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態１の正面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 図３は、薄板と枠体との間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。 図４は、薄板と太陽電池セルとの間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。 図５は、接続線及び引出線の配置される様子を示すの正面図である。 図６は、太陽電池セルと接続線との間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。 図７は、接続線および引出線が薄板に隠されるようにして配置される様子を示す断面図である。 図８は、接続線および引出線の図７と異なる配置位置に配置される様子を示す断面図である。 図９は、薄板に設けられた位置決め突部の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。

符号の説明

１０ 太陽電池セル
２０ 薄板
２０ａ 位置決め突部
２１〜２５ 枠体
２７ａ〜２７ｃ 接続線（太陽電池セルへ延びる配線）
２８ａ，２８ｂ 出力線（太陽電池セルへ延びる配線）
３１ 透明基板（ガラス）
３２，３４ 封止樹脂
３５ 耐候性フィルム（裏面フィルム）
Ｃ セル配置層
Ｄ 空白領域

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態の正面図である。図１において、一例として示す太陽電池モジュール１００は、概略平板状で一辺を斜辺とする概略台形形状を成している。そして、平面上に並べられる太陽電池セル１０は、この斜辺に対応して図１の下段から上段に向かって徐々に数を少なくしながら並べられている。すなわち、再下段の１段目には７個の太陽電池セル１０が並べられ、２段目には６個、３段目には５個、４段目には４個、５段目には３個の太陽電池セル１０が並べられている。そして、太陽電池セル１０は概略正方形平板状を成すので、太陽電池セル群の斜辺側の縁は階段状となっている。そのため、太陽電池セル群と斜辺との間に、複数の三角形が頂部と頂部を重ねながら連結された形状であるのこぎり歯形状の空白領域（太陽電池セル１０が設けられてない領域）Ｄが形成されている。そして、この空白領域Ｄに領域全体を覆うように、空白領域Ｄとほぼ同じ形状で太陽電池セル１０と同じ色調の１枚の薄板２０が配置されている。なお、太陽電池モジュール１００の外周縁は枠体２２，２３，２４及び２５により全周にわたって覆われている。

図２は図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。なお、図２においては、積層された各層の部材を解り易くする目的で各層の厚さを大きく且つ各層間に隙間を入れて記載している。しかしながら、実際には各層は極薄く形成され且つ密着している。太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０が複数並べられて配置されるセル配置層Ｃを含む複数の層が積層されて構成されている。薄板２０は、空白領域Ｄのセル配置層Ｃに配置されている。つまり、太陽電池セル１０と薄板２０とは、同じセル配置層Ｃに配置されている。

さらに詳細に説明する。図２において、受光面側である図２の上側に透明基板（ガラス）３１によって層が形成されている。この透明基板３１は透明で太陽電池モジュール１００の全表面を覆う１枚にて形成されている。透明基板３１の裏面側に第一の封止樹脂３２にて層が形成されている。この第一の封止樹脂３２のさらに裏面側にセル配置層Ｃが形成されている。このセル配置層Ｃに太陽電池セル１０と薄板２０とが配置されている。セル配置層Ｃのさらに裏面側に第二の封止樹脂３４にて層が形成されている。つまり、セル配置層Ｃは、２つの封止樹脂の層に挟まれて形成されている。封止樹脂は半透明であるが硬化して透明になる。

第二の封止樹脂３４のさらに裏面側に耐候性フィルム（裏面フィルム）３５が形成されている。そして、この耐候性フィルム３５は、完成した太陽電池モジュール１００の裏面を構成する。耐候性フィルム３５は、太陽電池モジュール１００の耐候性を向上させる目的で設けられている。耐候性フィルム３５は明色であり詳細には白色である。そして、太陽電池セル１０は、受光面側の表面が暗色であり詳細には黒である。薄板２０は、太陽電池セル１０がセル配置層Ｃに配置される工程と同じ工程にてセル配置層Ｃに配置される。

上述のように、薄板２０は、太陽電池セル１０と同じセル配置層Ｃに配置され、厚さは、太陽電池セル１０と同じか、それより小さくされている。薄板２０は、透明基板３１及び耐候性フィルム３５で成る層の間に、２つの封止樹脂層３２，３４に挟まれて配置されている。そして、この薄板２０はポリエチレン・テレフタレート(ＰＥＴ：Poly ethylene terephthalate)などの電気的絶縁材料にて作製されている。このポリエチレン・テレフタレートは、封止樹脂との親和性が低い。そのため、薄板２０は、封止樹脂層３２，３４との接着力を向上させる目的で表面処理を施すことが好ましい。この表面処理に関しては、例えば物理的に凹凸を形成するために表面を擦ったり凹凸面にて押圧してもよいし、また、薄板２０と封止樹脂層３２，３４の両者に親和性を持つ塗料を塗布したりしてもよい。これにより、薄板２０と封止樹脂層３２，３４との間の密着性が向上して気泡などの発生を抑制することができる。

図３は薄板と枠体との間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。太陽電池セル１０と枠体との間には、万一耐候性フィルム３５に傷が発生して太陽電池セル１０などの内部回路と枠体とが水分を介して接触して短絡するのを防ぐために所定の沿面距離だけ隙間が空けられている。この実施の形態においては、薄板２０と枠体２１との間の隙間Ｓ２の大きさ、及び薄板２０と枠体２５との間の隙間Ｓ３の大きさは、太陽電池セル１０と枠体２１との間の隙間Ｓ１の大きさとほぼ同じとされている。その他の箇所に関しても、薄板２０と枠体との間の隙間の大きさは、太陽電池セル１０と枠体との間の隙間の大きさとほぼ同じとされている。

図４は薄板と太陽電池セルとの間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。薄板２０と太陽電池セル１０との間の隙間Ｓ５の大きさは、太陽電池セル１０間の隙間の大きさＳ４とほぼ同じとされている。図４に示す以外の箇所においても、薄板２０と太陽電池セル１０との間の隙間Ｓ５の大きさは、太陽電池セル１０間の隙間の大きさＳ４とほぼ同じとされている。このように、薄板２０の周囲の隙間を太陽電池セル１０の周囲の隙間と同じとすることにより、意匠性が向上する。

図５は接続線及び引出線の配置される様子を示すの正面図である。図５において、各段に並べられた太陽電池セル１０はそれぞれ直列に接続され、さらに各段の太陽電池セルが接続線２７ａ〜２７ｃによってそれぞれ直列に接続され、すべての太陽電池セル１０が直列に接続されている。すなわち、まず図５の１段目の７個の太陽電池セル１０が直列に接続され、これら１段目の太陽電池セル１０が、接続線２７ａによって、２段目の太陽電池セル１０に接続され、２段目の６個の太陽電池セル１０が直列に接続され、これら２段目の太陽電池セル１０が、接続線２７ｂによって、３段目の太陽電池セル１０に接続され、３段目の５個の太陽電池セル１０が直列に接続され、これら３段目の太陽電池セル１０が、接続線２７ｃによって、４段目の太陽電池セル１０に接続され、４段目の４個の太陽電池セル１０が直列に接続され、これら４段目の太陽電池セル１０が、接続線２７ｄによって、５段目の太陽電池セル１０に接続され、５段目の３個の太陽電池セル１０が直列に接続されている。このようにして直列に接続された太陽電池セル１０の両端に出力線２８ａ、２８ｂが接続されている。図５では薄板２０を省略しているが、太陽電池セル群の階段状とされた縁側に設けられた、接続線２７ａ，２７ｃ及び出力線２８ｂは薄板２０に重ねるようにして設けられている。

図６は太陽電池セルと接続線との間に形成される隙間の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。薄板２０と出力線２８ｂの間の隙間の大きさと、太陽電池セル１０と出力線２８ｂとの間の隙間の大きさは、どちらもＳ６の同じ大きさとされている。つまり出力線２８ｂは、薄板２０の太陽電池セル群側の端に重ねるようにして配置されている。

図７は接続線および引出線が薄板に隠されるようにして配置される様子を示す断面図である。なお、図７においては図２と同じように積層された各層の部材を解り易くする目的で各層の厚さを大きく且つ各層間に隙間を入れて記載している。図７中接続線／引出線（接続線２７ａ，２７ｃ及び出力線２８ｂを総称して表している）２７（２８）は、薄板２０の裏面側に配置されているので、薄板２０に隠れて見えなくなり意匠性が向上する。

図８は接続線および引出線の図７と異なる配置位置に配置される様子を示す断面図である。なお、図８に示す接続線／引出線２７（２８）は、薄板２０の受光面側に配置されているので受光面側から見える。このような構成とすることにより、接続線／引出線２７（２８）に発生する可能性のあるバリやカエリを確認し易くなる。また、接続線／引出線２７（２８）のバリやカエリに関しては、さらに薄板２０が電気的絶縁材料にて作製されているので、たとえ接続線／引出線２７（２８）にバリやカエリが発生しても電気的絶縁性能を向上させることができる。

図９は薄板に設けられた位置決め突部の様子を示す図であり斜辺と隣り合う辺との間に形成される鈍角の角部の拡大図である。図９において、薄板２０の両端部の外周部に太陽電池セル１０と当接する位置決め突部２１ａが設けられている。図９の上側の端部に５段目の太陽電池セル１０に当接する位置決め突部２１ａが設けられている。図９の上側の端部に５段目の太陽電池セル１０に当接する位置決め突部２１ａが設けられている。図９では省略しているが、薄板２０の位置決め突部２１ａと反対側の端部に１段目の太陽電池セル１０に当接する位置決め突部が設けられている。このように、太陽電池セル１０に当接する位置決め突部２１ａが設けることにより、薄板２０の位置決めを容易に行うことができ作業性が向上する。なお、位置決め突部２１ａは、この実施の形態のもののように長尺の薄板２０の両端部に設けられると効果的である。

上記のように、このような構成の太陽電池モジュール１００においては、太陽電池セル１０が複数並べられて配置されるセル配置層Ｃを含む複数の層が積層されて構成され、セル配置層Ｃの太陽電池セル１０が配置されている以外の空白領域Ｄに太陽電池セル１０と同じ色調の薄板２０が配置されている。太陽電池セル１０と薄板２０とが、同じセル配置層Ｃに配置されているので、違和感なく意匠上優れたものとすることができる。また、薄板２０は、太陽電池セル１０がセル配置層Ｃに配置される工程と同じ工程にてセル配置層Ｃに配置されればよく、薄板２０の配置が容易に行えコストを増加させることもない。

なお、太陽電池モジュール１００にあっては、全体が少なくとも一辺に斜辺を有する平板状であり、太陽電池セル１０が略四角形の平面形状であり、空白領域Ｄが、斜辺と太陽電池セル１０との間に形成される少なくとも１つの略三角形の領域を有するものであれは、所定の効果を得ることができ、さらに、空白領域Ｄが複数の三角形が頂部と頂部を重ねながら連結された形状を成し、薄板２０がは空白領域と同じ形状を成すものであれば、さらに大きな効果を得ることができる。

また、セル配置層Ｃは、透明基板３１及び耐候性フィルム（裏面フィルム）３５で成る層に挟まれて形成され、耐候性フィルム３５の受光面側の色が明色（白）であり、太陽電池セル１０及び薄板２０の色調が暗色（黒）であるので、意匠上美観を保つとともに、取り込んだ光を太陽電池セル１０側に反射して性能を向上させる。

さらにまた、太陽電池モジュール１００は、外周縁を覆う枠体２１〜２５を有し、薄板２０と枠体２１，２５の隙間の大きさは、太陽電池セル２０と枠体２１〜２５の隙間の大きさとほぼ同じとされており、薄板２０と太陽電池セル１０との隙間の大きさは、太陽電池セル１０間の隙間の大きさとほぼ同じとされており、さらに、薄板２０と接続線２７ａ，２７ｃの隙間の大きさは、太陽電池セル１０と接続線２７ａ，２７ｃの隙間の大きさとほぼ同じとされているので、意匠上さらに優れたものとすることができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、一般住宅の特に寄棟型の屋根などに設置される太陽電池モジュールであって、台形や三角形などの斜辺を有する太陽電池モジュールに最適なものである。

Claims (1)

1. 全体が少なくとも一辺に斜辺を有する平板状であって、
   略四角形の太陽電池セルが縦横に複数並べられて配置されるセル配置層を含む複数の層が積層されて構成され、前記セル配置層において前記斜辺と前記太陽電池セルとの間の少なくとも１つの略三角形を含んだ領域であって前記太陽電池セルが配置されている以外の空白領域に前記太陽電池セルと同じ色調の薄板が配置されており、
   前記セル配置層は、透明基板及び裏面フィルムで成る層に挟まれて形成され、前記裏面フィルムの色調が明色であり、前記太陽電池セル及び前記薄板の色調が暗色であり、
   前記薄板は、前記透明基板及び前記裏面フィルムで成る層の間に封止樹脂層に挟まれて配置され、前記薄板の表面には、前記封止樹脂層との接着力を向上させる表面処理が施されており、
   前記薄板と前記透明基板との間の前記封止樹脂層に前記太陽電池セルへ延びる配線が設けられている ことを特徴とする太陽電池モジュール。

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