JP5174939B2 - Solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、住宅やビルなどの建物に設置され太陽光にて発電を行う太陽電池モジュールに関するものである。 The present invention relates to a solar cell module that is installed in a building such as a house or a building and generates power using sunlight.
太陽電池モジュールとして、受光面側に透明基板(ガラス)を配置し、この透明基板の裏面側に直列或いは並列に接続された複数の太陽電池セルを並べて配置し、これら複数の太陽電池セルを封止樹脂にて封止して太陽電池パネルを構成し、さらにこの太陽電池パネルの周縁部にフレームを取り付けた構造のものがある。 As a solar cell module, a transparent substrate (glass) is arranged on the light receiving surface side, and a plurality of solar cells connected in series or in parallel are arranged on the back side of the transparent substrate, and the plurality of solar cells are sealed. There is a structure in which a solar cell panel is configured by sealing with a stop resin, and a frame is attached to the peripheral portion of the solar cell panel.
太陽電池モジュールは、一般に住宅やビルなどの建物に設置されて風雨にさらされる。太陽電池モジュールは、このような厳しい環境で使用する製品であるため、風荷重や積雪荷重に対する強度が製品品質を表す指標の1つとされる。近年、単位出力当たりの価格低減や、施工作業に費やす時間及び結線作業に費やす時間を短縮する目的で太陽電池モジュールの大型化が進められている。この大型化により、太陽電池パネルの特に透明基板の耐荷重性能は低減している。 A solar cell module is generally installed in a building such as a house or a building and exposed to wind and rain. Since the solar cell module is a product used in such a harsh environment, the strength against wind load and snow load is one of the indexes representing product quality. In recent years, solar cell modules have been increased in size for the purpose of reducing the price per unit output and shortening the time spent on construction work and the time spent on connection work. With this increase in size, the load bearing performance of the solar cell panel, particularly the transparent substrate, is reduced.
太陽電池モジュールには、表面に堆積した積雪などによる積雪荷重が鉛直下方に押し下げるように働き下方に向けてたわむ。この対策として、太陽電池パネルの周囲4辺を取り囲むフレームに加えて、太陽電池パネルの裏面にてフレーム間に架け渡されるように配設されて、太陽電池パネルを裏面から支持する補強フレームを設けることが知られている。このような構造では荷重が加わった際の透明基板変形量の低減が期待できる。 In the solar cell module, a snow load caused by snow accumulated on the surface works so as to push downward vertically and bends downward. As a countermeasure, in addition to a frame that surrounds the four sides of the solar cell panel, a reinforcing frame that is arranged so as to be bridged between the frames on the back surface of the solar cell panel and supports the solar cell panel from the back surface is provided. It is known. Such a structure can be expected to reduce the amount of deformation of the transparent substrate when a load is applied.
また、このようにパネルの裏面に上記補強フレームを備える太陽電池モジュールにおいて、さらにパネル裏面と補強フレームの衝突や摩擦による、バックシートの磨耗やセルの破損を防ぐため、パネル裏面に緩衝材を取付けることが行われる。このような構造とすることにより、モジュール裏面が直接補強フレームに接触することがなくなるので、モジュール裏面の破損や摩耗を防止することができる(例えば、特許文献1参照)。 In addition, in the solar cell module having the reinforcing frame on the back surface of the panel as described above, a buffer material is attached to the back surface of the panel in order to prevent backsheet wear and cell damage due to collision and friction between the back surface of the panel and the reinforcing frame. Is done. By adopting such a structure, the module back surface does not directly contact the reinforcing frame, so that damage or wear of the module back surface can be prevented (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1にて提案されている緩衝材は弾性体であるため、モジュールへの荷重が増加したときに、補強フレームが緩衝材に埋没して、緩衝材が配置されてない箇所にて、モジュールと補強フレームとが接触することがあるので改善が求められていた。また、弾性体の緩衝材は、風圧などの振動荷重に対して、補強フレームとの繰り返し摩擦により摩耗が懸念されるので改善が求められていた。
However, since the cushioning material proposed in
上記問題を解決するために、特許文献2にて提案されている太陽電池モジュールにおいては、硬質材料で作製された緩衝材を備えている。しかしながら、ほぼ剛体の太陽電池パネルと補強フレームとの間に、硬質材料で作製された単純な直方体のような構造の緩衝材が挿入されることで、緩衝材端部に局所応力が集中する場合があった。この局所応力の集中が発生すると、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層の破損を引き起こす可能性があり、如いてはモジュールの耐荷重低下の原因となることがあり改善が求められていた。
In order to solve the above problem, the solar cell module proposed in
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、緩衝材端部に発生する局所応力の集中を緩和し、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層(透明基板)の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and alleviates the concentration of local stress generated at the end of the buffer material, and breaks the layer (transparent substrate) of the solar cell panel made of glass in particular. It is an object of the present invention to obtain a solar cell module that can suppress the decrease in load resistance of the module.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、透明基板を含む太陽電池セルを並べて成る太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に配設された補強フレームと、前記太陽電池パネルと前記補強フレームとの間に配置された緩衝材とを備え、前記緩衝材は、前記補強フレームの長手方向に伸縮するとともに、厚さ方向に弾性を有する蛇腹状になっていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a solar battery panel in which solar cells including a transparent substrate are arranged, a reinforcing frame disposed on the back surface of the solar battery panel, and the solar battery. A cushioning material disposed between the battery panel and the reinforcing frame, wherein the cushioning material expands and contracts in the longitudinal direction of the reinforcing frame and has a bellows shape having elasticity in the thickness direction. Features.
本発明によれば、緩衝材は特徴のある形状を有しており、太陽電池パネルと緩衝材との間で発生する局所応力の集中を緩和する。そして、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the cushioning material has a characteristic shape, and alleviates the concentration of local stress generated between the solar cell panel and the cushioning material. And the failure | damage of the layer which uses glass as a material of a solar cell panel especially can be suppressed, and there exists an effect that the load resistance fall of a module can be improved by this.
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。 Embodiments of a solar cell module according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる太陽電池モジュールの組み立ての初期工程の様子を示す斜視図である。図2は、太陽電池パネルの外縁部に枠状フレームを取り付けた中間組立体に裏面から補強フレームを取り付ける様子を示す斜視図である。図3は、中間組立体への補強フレームの取り付けが完了した様子を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an initial process of assembling a solar cell module according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the reinforcing frame is attached from the back surface to the intermediate assembly in which the frame-like frame is attached to the outer edge portion of the solar cell panel. FIG. 3 is a perspective view showing a state where the attachment of the reinforcing frame to the intermediate assembly is completed.
太陽電池モジュールは、概略矩形平板状の太陽電池パネル20と、太陽電池パネル20の裏面に固着された緩衝材31と、太陽電池パネル20の外縁部を全周にわたって囲繞する矩形枠状の枠状フレーム10と、枠状フレーム10に取り付けられた補強フレーム3とを有している。緩衝材31は、太陽電池パネル20と補強フレーム3との間に挟まれる位置に固着されている。
The solar cell module is a rectangular frame-shaped frame that surrounds the entire periphery of the
図1に示すように、太陽電池パネル20は、複数の太陽電池セル15が縦横に並べられて構成され概略矩形平板状を成している。枠状フレーム10は、対向する一対の長辺フレーム1,1と、この長辺フレーム1,1の両端部間に連結された一対の短辺フレーム2,2とから構成されている。一対の長辺フレーム1,1と一対の短辺フレーム2,2とは、相互に連結されて矩形枠状の枠状フレーム10とされている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、緩衝材31は、例えばアルミ或いは硬質樹脂などである硬質材料にて作製され概略平板状を成し太陽電池パネル20の裏面に固着されている。長辺フレーム1,1の裏面中央部に補強フレーム3嵌合用の切り欠きがそれぞれ設けられている。補強フレーム3は、両端部をこの嵌合切り欠きに、裏面側から落とし込まれて長辺フレーム1,1に組み付けられている。なお、太陽電池パネル20の裏面には、端子ボックス20aとこの端子ボックス20aから延びるケーブル20bが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、補強フレーム3は、枠状フレーム10の対向する長辺フレーム1,1に架け渡されて枠状フレーム10に取り付けられる。補強フレーム3は、太陽電池パネル20との間に緩衝材31を挟む位置に取り付けられる。このように緩衝材31は、太陽電池パネル20と補強フレーム3との間に挟まれて配置されるが、緩衝材31は、太陽電池パネル20の裏面に固着されているので移動したり、脱落したりすることがない。
As shown in FIG. 3, the reinforcing
図4は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態1の緩衝材が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。図5は、実施の形態1の緩衝材を3方向から見た様子を示す図である。図4及び図5に示すように、太陽電池パネル20と対向する第1主面は、太陽電池パネル20とフラットに接するように概ね平らな平坦面31aとなっている。一方、補強フレーム3に対向する第2主面は、断面円弧状曲面31bとなっている。断面円弧状曲面31bは、補強フレーム3の長手方向に湾曲し補強フレーム3側を凸とする断面円弧状の曲面である。すなわち、断面円弧状曲面31bは、補強フレーム3に直交する中心軸を持つ円筒形の一部で構成されるような湾曲面である。そして、断面円弧状曲面31bは、平坦面31aにつながる位置まで湾曲している。つまり、本実施の形態の緩衝材31は補強フレーム3の長手方向に端面を有してない。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the cushioning material of the first embodiment of the solar cell module according to the present invention is sandwiched and arranged between the solar cell panel and the reinforcing frame. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the cushioning material according to the first embodiment is viewed from three directions. As shown in FIG.4 and FIG.5, the 1st main surface facing the
図6は、説明のために示す図であって従来の緩衝材を備えたものにおいて積雪荷重の作用点と補強フレームの反力の作用点とが一致した様子を示す図3のA−A線に沿う矢視断面に相当する図である。図6において、従来の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池パネル20と補強フレーム3との間に単純な直方体形状の緩衝材41が配設されている。
FIG. 6 is a diagram for explanation, and shows a state in which the action point of the snow load and the action point of the reaction force of the reinforcing frame coincide with each other with the conventional cushioning material taken along line AA in FIG. FIG. In FIG. 6, in a conventional solar cell module, a simple rectangular
例えば、太陽電池パネル20の全面に雪が積もり、この雪が積雪荷重Fとして太陽電池パネル20に作用した場合、太陽電池パネル20は全体に渡ってたわむ。このとき、太陽電池パネル20の周囲4側辺は枠状フレーム10に支持されて、また中央部は緩衝材41に支持されてそれぞれ位置が変わらないので、その他の部分が沈み込むように変形する。そのため、緩衝材41が単純な直方体形状であった場合、緩衝材41の端面部等に局所応力が集中する。詳細には、緩衝材41の長手方向端面41aの太陽電池パネル20側の辺(さらに詳細には、その辺の中央部)に局所応力が集中する。そのため、この局所応力集中点Pの部分で、太陽電池パネル20の特にガラスを材料とする層が破損することがあった。
For example, when snow accumulates on the entire surface of the
図7は、本実施の形態の緩衝材31により補強フレーム3側からの反力が分散された様子を示す模式図である。図7において、本実施の形態の緩衝材31によれば、太陽電池パネル20側の第1主面が平坦面31aであり、補強フレーム3側の第2主面が断面円弧状曲面31bであるので、積雪荷重Fに対する補強フレーム3からの反力が断面円弧状曲面31bに沿って分散され1点に集中することがない。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the reaction force from the reinforcing
本実施の形態の太陽電池モジュールによれば、上記のようにして、太陽電池パネル20と緩衝材31との間で発生する局所応力の集中が緩和される。そして、太陽電池パネル20の特にガラスを材料とする層の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善することができる。
According to the solar cell module of the present embodiment, the concentration of local stress generated between the
なお、緩衝材31の第1主面は、概ね平坦面31aであればよく、太陽電池パネル20に広くフラットに当接するものであればよい。また、本実施の形態の緩衝材31の第2の主面は、上記のように断面円弧状曲面31bであるが、円弧に限定されるものではなく、滑らかに弧を描く曲面であれば概略同様の効果を得ることができる。さらに、断面円弧状曲面31bは、概略断面弧状の曲面であればよく、例えば曲面の途中に部分的になめらかに連続する平面が含まれるようなものでも、概略同様の効果を得ることができる。
In addition, the 1st main surface of the
実施の形態2.
図8は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態2の緩衝材が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。図9は、実施の形態2の緩衝材を3方向から見た様子を示す図である。図8及び図9に示すように、本実施の形態の緩衝材32においては、太陽電池パネル20と対向する第1主面は、太陽電池パネル20とフラットに接するように概ね平らな平坦面32aとなっている。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the cushioning material of the second embodiment of the solar cell module according to the present invention is sandwiched and arranged between the solar cell panel and the reinforcing frame. FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the cushioning material according to the second embodiment is viewed from three directions. As shown in FIGS. 8 and 9, in the
一方、補強フレーム3に対向する第2主面には、補強フレーム3と直交する方向に延びる複数の凸部32bが形成され、これら複数の凸部32bの稜線(頂面)を滑らかに結ぶ曲面が、太陽電池パネル20側を凸とする断面円弧状の曲面32bとなっている。各凸部32bの間隔は、溝内に太陽電池パネル20が入り込んで変形することがないように適度な間隔となっている。そして、最も端部に設けられた凸部32bは、断面概略三角形状でその帳面は平坦面31aにつながる。つまり、本実施の形態の緩衝材32は補強フレーム3の長手方向に端面を有してない。その他の構成は実施の形態1と同様である。
On the other hand, a plurality of
図10は、実施の形態2の緩衝材32により補強フレーム3側からの反力が分散された様子を示す模式図である。太陽電池パネル20は、緩衝材32の凸部32bの稜線(頂面)に接触して、補強フレーム3の長手方向に湾曲し補強フレーム3側を凸とする断面円弧状の曲面となる。そのため、補強フレーム3側からの反力Rは、この断面円弧状の曲面に沿って分散される。そのため、実施の形態1のものと概略同様の効果が得られる。また、本実施の形態の緩衝材32によれば、溝が形成されている分の材料が減少するのでコストダウンを図ることができる。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state in which the reaction force from the reinforcing
なお、太陽電池パネル20の形成する曲面は、断面円弧状の曲面に限定されるものではなく、滑らかに弧を描く曲面であれば概略同様の効果を得ることができる。
Note that the curved surface formed by the
実施の形態3.
図11は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態3の緩衝材の斜視図である。図12は、本実施の形態の緩衝材により補強フレーム側からの反力が分散された様子を示す模式図である。本実施の形態の緩衝材33は、概略直方体の平板状を成し太陽電池パネル20と対向する第1主面は平坦面33aである。そして、補強フレーム3に対向する第2主面の補強フレーム3の長手方向両端部の中央部に、それぞれ切り欠き33bが設けられている。別な言い方をすれば、切り欠き33bは、補強フレーム3の長手方向両端面の補強フレーム3側の辺の中央部に設けられている。すなわち、切り欠き33bは、従来局所応力集中点P(図6)があった補強フレーム3の長手方向両端面の太陽電池パネル20側の辺に対向する辺の中央部に設けられている。
FIG. 11: is a perspective view of the buffer material of
このような構成の緩衝材33によれば、従来局所応力集中点Pがあった辺に対向する辺の中央部に切り欠き33bが設けられている。つまり、その部分に緩衝材が存在していない。そのため、応力が作用した際、従来局所応力集中点Pがあった端部は、若干切り欠き33b側に逃げる。そのため、局所応力集中点に集中していた補強フレーム3側からの反力が、図12に示すように短辺方向両端部方向に分散する。これにより、太陽電池パネル20の損傷が抑制される。
According to the
なお、切り欠き33bは、補強フレーム3の長手方向両端面の補強フレーム3側の辺の少なくとも中央部に設けられれば効果があり、端面の太陽電池パネル20側の辺の全長にわたって設けても概略同様の効果を得ることができる。しかしながら、過剰に切り欠き33bを大きくすると、緩衝材33と太陽電池パネル20との接触面積が減り小さな緩衝材を用いた効果しか得られないものとなる。
The
実施の形態4.
図13は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態4の緩衝材の斜視図である。図14は、本実施の形態の緩衝材を3方向から見た様子を示す図である。本実施の形態の緩衝材34は全体的に蛇腹状になっている。本実施の形態の緩衝材33においては、太陽電池パネル20と対向する第1主面と補強フレーム3に対向する第2主面の両主面の全体に補強フレーム3の短手方向に延びる複数のひだ34aが形成されており、補強フレーム3の長手方向に伸縮するとともに、厚さ方向に弾性を有するようになっている。
FIG. 13: is a perspective view of the shock absorbing material of
このような構造の緩衝材34は、太陽電池パネル20側から或いは補強フレーム3側から押圧力が加わるとその力の大きさに応じて補強フレーム3の長手方向に伸びる。そして、それと同時に厚さ方向に縮む。これにより、太陽電池パネル20は緩やかに湾曲し補強フレーム3との間での応力集中が緩和されるので、太陽電池パネル20の損傷を低減することができる。
When a pressing force is applied from the
なお、上記実施の形態1〜4の緩衝材31〜34は、太陽電池パネル20と補強フレーム3との間に1個が設けられているが、緩衝材31〜34は、補強フレーム3の長さ方向に複数個が配設されてもよい。一例として複数個の緩衝材31〜34は、補強フレーム3の長さ方向に所定の間隔を空けながら配設される。これにより、太陽電池パネル20のゆがみをより小さくすることができ、太陽電池パネル20の補強フレーム3への接触を防止することができるので、太陽電池パネル20の損傷をより確実に防止することができる。
In addition, although the buffer materials 31-34 of the said Embodiment 1-4 are provided between the
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、住宅やビルなどの建物に設置される太陽電池モジュールに有用であり、特に、積雪が多い地方や激しい風雨が発生する地方に設置される太陽電池モジュールに適している。 As described above, the solar cell module according to the present invention is useful for a solar cell module installed in a building such as a house or a building. In particular, the solar cell module is installed in a region where there is a lot of snow or a region where severe wind and rain occur. Suitable for battery modules.
1 長辺フレーム
2 短辺フレーム
3 補強フレーム
10 矩形の枠状フレーム
15 太陽電池セル
20 太陽電池パネル
20a 端子ボックス
20b ケーブル
31〜34 緩衝材
31a,32a,33a 平坦面
31b 断面円弧状曲面
32b 凸部
33b 切り欠き
34a ひだ
41 従来の緩衝材
41a 端面
P 局所応力集中点
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記太陽電池パネルの裏面に配設された補強フレームと、
前記太陽電池パネルと前記補強フレームとの間に配置された緩衝材とを備え、
前記緩衝材は、前記補強フレームの長手方向に伸縮するとともに、厚さ方向に弾性を有する蛇腹状になっている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 A solar panel formed by arranging solar cells including a transparent substrate;
A reinforcing frame disposed on the back surface of the solar cell panel;
A cushioning material disposed between the solar cell panel and the reinforcing frame;
The said buffer material is a bellows shape which expands-contracts in the longitudinal direction of the said reinforcement frame, and has elasticity in the thickness direction. The solar cell module characterized by the above-mentioned.
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。 The solar cell module according to claim 1, wherein the buffer material is fixed to a back surface of the solar cell module.
ことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 3. The solar cell module according to claim 1, wherein a plurality of buffer materials are disposed in a length direction of the reinforcing frame. 4.
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