JP5197733B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Description
本発明は太陽光発電システムに関する。
近年の環境保護の気運の高まりに伴い、環境負荷の少ない太陽光発電システムが注目されている。そして、このような太陽光発電システムの普及拡大のために、低コスト化が検討されている。
低コスト化を目的として、例えば、フレームレス（サッシレス）構造の太陽電池モジュールや太陽電池モジュールの発電部を大面積化することなどが提案されている。しかし、これらは強度が低下する原因となる。例えば、フレームレス構造の太陽電池モジュールは剛性が低いため撓みやすく、太陽電池モジュールが破損しやすい。大面積化した太陽電池モジュールは、１枚に加わる風圧力や積雪荷重が大きくなる。そのため、フレームレス構造の太陽電池モジュールの場合と同様に太陽電池モジュールの受光面の撓みが大きくなり、透光性基板の脱落や太陽電池素子のクラックなどが生じ易くなる。
この問題を解決するために、太陽電池モジュールの中央部を支持する支持部材を配置することが提案されている（例えば、特開２００４−０８７８８４号公報及び特開２００３−１０５９４０号公報参照）。
しかしながら、上記従来技術によれば、太陽電池モジュールの非受光面に支持部材が接触するように設けられているため、太陽電池モジュールに付加される曲げモーメントの絶対値は支持部である中央部において最大となる。そのため、正圧荷重が加わる場合、応力が中央部に集中する。すなわち、太陽電池モジュール表面の曲率半径が小さくなり、急な曲げが生じる。そして、この曲率半径がある限界値よりも小さくなると、透光性基板の割れや太陽電池素子のクラック等によって太陽電池モジュールが破損してしまう。
また、太陽電池モジュールと支持部材とが当接された状態であるため、太陽電池モジュールの裏面に沿った空気の流れ（通気）が阻害され、太陽電池モジュールの放熱が十分に行えないという問題もある。
また、当接部分に雨水等の水分が滞留するおそれがある。この場合、太陽電池モジュールに使用される裏面保護材によっては、長時間の水分の滞留によって劣化するおそれがある。さらに、裏面保護材で透湿が起こると、例えば、太陽電池素子を封止する充填剤として使用されるエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）が吸湿して酢酸を生じることで、配線材が傷むおそれもある。
本発明の目的は、良好な放熱性を有しつつ耐荷重が向上した太陽光発電システムを提供することである。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの一対の端部を保持する設置架台と、前記太陽電池モジュールの非受光面側に配置される少なくとも一つの支持部材と、を備える太陽光発電システムであって、前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの変形により、前記太陽電池モジュールの非受光面と当接可能な距離を設けて配置されている。
前記太陽光発電システムによれば、正圧荷重により撓んだ太陽電池モジュールに対して当接可能な位置に支持部材が配置されている。そのため、太陽電池モジュールに支持部材が接触して設けられる場合に比べて太陽電池モジュールの曲げモーメントの最大の絶対値を低減することができ、太陽光発電システムの耐荷重を増大させることができる。
また、太陽電池モジュールと支持部材との間隙によって通気性を確保することができる。これにより太陽電池モジュールを冷却できるため、その発電効率の低下を抑制できる。
以下、本発明の太陽光発電システムについて、添付図面を参照しながら説明する。
≪第一の実施形態≫
＜太陽光発電システム＞
図１に示すように、太陽光発電システム１００は、大略的に、太陽電池モジュール１と、設置架台２と、支持部材３とを備えている。設置架台２は、太陽電池モジュール１の一対の端部（相対する辺の端部）を保持するものであればよく、例えば、複数の保持部材２１と、太陽電池モジュール１の端部を保持部材２１とともに挟持固定する複数の係止部材２２とを有する。支持部材３は、太陽電池モジュール１の非受光面側に設けられている。
＜太陽光発電システム＞
図１に示すように、太陽光発電システム１００は、大略的に、太陽電池モジュール１と、設置架台２と、支持部材３とを備えている。設置架台２は、太陽電池モジュール１の一対の端部（相対する辺の端部）を保持するものであればよく、例えば、複数の保持部材２１と、太陽電池モジュール１の端部を保持部材２１とともに挟持固定する複数の係止部材２２とを有する。支持部材３は、太陽電池モジュール１の非受光面側に設けられている。
＜太陽電池モジュール＞
太陽電池モジュール１は、例えば、スーパーストレート構造、ガラスパッケージ構造又はサブストレート構造等の種々の構造を採り得る。以下、スーパーストレート構造の太陽電池モジュールを例にとって説明する。このスーパーストレート構造は、特に生産量の多い単結晶シリコン太陽電池、及び多結晶シリコン太陽電池に適用可能であり、使用する材料の少ない点で好適である。
太陽電池モジュール１は、例えば、スーパーストレート構造、ガラスパッケージ構造又はサブストレート構造等の種々の構造を採り得る。以下、スーパーストレート構造の太陽電池モジュールを例にとって説明する。このスーパーストレート構造は、特に生産量の多い単結晶シリコン太陽電池、及び多結晶シリコン太陽電池に適用可能であり、使用する材料の少ない点で好適である。
図２において、太陽電池モジュール１は、受光面１Ａ側から順に、モジュール基板を兼ねる透光性基板１１と、透明な熱硬化性樹脂よりなる充填材１２と、非受光面１Ｂ側を保護する裏面保護フィルム１３とが積層されて構成されている。充填材１２には、光電変換を行う複数の太陽電池素子１４が封止されており、複数の太陽電池素子１４は、インナーリード１５により互いに電気的に接続されている。また、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側には、端子ボックス１６が設けられている。太陽電池素子１４による光電変換により得られた電力は、端子ボックス１６を通じて外部に出力される。なお、この太陽電池モジュール１は、外周を保護する枠を有しないフレームレス型であり、太陽電池モジュールの一例である。
太陽電池素子１４は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池及びＨＩＴ型太陽電池等が好適に採用される。単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、ＨＩＴ型太陽電池の場合、１５ｃｍ角程度の太陽電池素子１４が一般に採用される。
＜設置架台＞
設置架台２は、上述のように、保持部材２１と係止部材２２とを備える。保持部材２１は、太陽電池モジュール１を主として下方（非受光面１Ｂ側）から保持する役割を有する。保持部材２１の材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼又はアルミニウム等を好適に利用可能である。また、保持部材２１の支持面は、亜鉛メッキ、アルマイト被膜または塗装等で保護されることが好ましい。
設置架台２は、上述のように、保持部材２１と係止部材２２とを備える。保持部材２１は、太陽電池モジュール１を主として下方（非受光面１Ｂ側）から保持する役割を有する。保持部材２１の材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼又はアルミニウム等を好適に利用可能である。また、保持部材２１の支持面は、亜鉛メッキ、アルマイト被膜または塗装等で保護されることが好ましい。
係止部材２２は、保持部材２１によって保持された太陽電池モジュール１を固定する役割を有する。係止部材２２の材料は、保持部材２１と同様のものを用いることができる。
＜支持部材＞
支持部材３の材料としては、例えば、炭素鋼やステンレス鋼、アルミニウム、またそれらに亜鉛メッキやアルマイト被膜を施した金属、ゴムやプラスチック等の樹脂成型品、腐食対策を施した木材などが挙げられる。
支持部材３の材料としては、例えば、炭素鋼やステンレス鋼、アルミニウム、またそれらに亜鉛メッキやアルマイト被膜を施した金属、ゴムやプラスチック等の樹脂成型品、腐食対策を施した木材などが挙げられる。
図１（ａ）においては、支持部材３が直方体状の部材３ａおよび部材３ｂである場合を例示しているが、支持部材３の形状はこれに限定されるものではない。例えば、部材３ｂの形状は、円柱状であってもよい。また、支持部材３は、太陽電池モジュール１の長手方向または短手方向の長さとほぼ同じ長さを有する柱形状でもよい。ただし、裏面保護フィルム１３が傷付くことを抑制するため、支持部材３の支持面（非受光面１Ｂと当接可能な面）３Ｓは平滑で突起等を有しておらず、角部に丸みが施されていることが好ましい。
支持部材３は、図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂから、離間して配置されている。したがって、外部から正圧荷重が付加されていない場合、太陽電池モジュール１と支持部材３との間には空気が流れる空隙１０Ｒ（空気層）が形成される。
さらに、空隙１０Ｒが設けられるため、支持面３Ｓと非受光面１Ｂとが当接される場合に比べて、雨水などの水分が滞留することが抑制される。
また、空隙１０Ｒは、太陽電池モジュール１の両側を把持することを容易にする。そのため、太陽電池モジュール１が大型になった場合であっても、施工性が良好である。
図３（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１に受光面１Ａ側から正圧荷重が付加されると、太陽電池モジュール１は変形（撓み）を生じる。支持部材３は、このような太陽電池モジュール１の変形により非受光面１Ｂと当接可能な位置に配置されており、太陽電池モジュール１を支持する。なお、太陽電池モジュール１の変形量は、太陽電池モジュール１に付加される外力、例えば、風圧力、積雪荷重などによる正圧荷重に応じて大きくなる。太陽電池モジュール１と支持部材３との距離は、少なくとも、割れ等の破壊が起こることなく、撓んだ太陽電池モジュール１に対して、支持部材３が当接するように設定される。すなわち、太陽電池モジュール１が破壊される前に、支持部材３が太陽電池モジュール１の中央部分を支持するような距離が設定される。
次に、以上のような構成を有する太陽光発電システム１００に備えられる太陽電池モジュール１に対して、正圧荷重が付加された場合に、太陽電池モジュール１に加わる曲げモーメントについて、図４および図５を用いて説明する。ただし、正圧荷重は、均一な分布荷重とする。また、図４及び図５において、位置Ａ，Ｃのそれぞれは、太陽電池モジュール１が保持部材２１により保持される両端部分の位置に相当する。位置Ｂは、太陽電池モジュール１が支持部材３により支持される中央部分の位置に相当する。
図４（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１に外部から正圧荷重が付加されていない場合は、太陽電池モジュール１の撓みが小さいため、太陽電池モジュール１と支持部材３とが離間している。この場合、太陽電池モジュール１の支持構造は単純支持ばりとみなすことができる。
太陽電池モジュール１に分布荷重Ｗ1が付加されると、太陽電池モジュール１の非受光面側と支持部材３が接触（当接）する（図４（ｂ））。この時点から、太陽電池モジュール１の支持構造は、図４（ｂ）に示すように、３個の支点を有する連続ばりとみなすことができる。
さらに、太陽電池モジュール１に分布荷重Ｗ1よりも大きな分布荷重Ｗが付加されると、太陽電池モジュール１は、図４（ｃ）に示すような撓みを示す。これは、分布荷重Ｗ1が付加されて支持部材３に支持され始めた太陽電池モジュール１に（図４（ｂ））、さらに分布荷重Ｗ2（＝Ｗ−Ｗ1）が付加された状態である。すなわち、図４（ｃ）の状態は、図４（ｂ）に示すように分布荷重Ｗ１のみが付加された状態と、図４（ｄ）に示すように当初から支持部材３により中央部が支持されている太陽電池モジュール１に分布荷重Ｗ2が付加された状態とを重ね合わした状態であると考えることができる。
図５は、図４（ｂ）、図４（ｃ）及び図４（ｄ）の各状態における、太陽電池モジュール１の曲げモーメント線図を示す図である。図５において、モーメント線図５１は、図４（ｂ）の状態の太陽電池モジュール１の曲げモーメントＭ1に対応している。また、モーメント線図５２は、図４（ｄ）の状態の太陽電池モジュール１の曲げモーメントＭ2に対応している。そして、重ね合わせの原理に基づいて、曲げモーメントＭ1，Ｍ2を合成したモーメント線図５３が、分布荷重Ｗが付加された図４（ｃ）の状態の太陽電池モジュール１に生じる曲げモーメントＭに相当することになる。また、図５では、荷重を付加しない状態で支持部材と当接する従来型の太陽電池モジュールに、分布荷重Ｗを作用させたときの曲げモーメントをモーメント線図５４で示している。
ここで、本実施形態の太陽電池モジュール１に正圧荷重が付加された場合の曲げモーメント線図５３と従来の場合の曲げモーメント線図５４とを比較する。
モーメント線図５３および５４のいずれにおいても、位置Ｂでの曲げモーメントが最小値（負の値）となり、位置Ａ，Ｂ間、位置Ｂ，Ｃ間において、曲げモーメントが最大値（正の値）となる。
本実施形態では、太陽電池モジュール１に対して支持部材３を離間させて配置しているため、太陽電池モジュール１に対して分布荷重Ｗが付加されると、位置Ｂにおいては、モーメント線図５１に示すように、分布荷重Ｗ1による正の曲げモーメントが生じている状態から、モーメント線図５２に示すように、分布荷重Ｗ2による負の曲げモーメントが生じることとなる。したがって、従来の構成の場合に比べて、位置Ｂでの曲げモーメントの大きさが小さくなる（Ｖ(B)＜Ｖo(B)）。
また、モーメント線図５３の最大値の絶対値と最小値の絶対値との差（Ｖ(AB)−Ｖ(B)及びＶ(BC)−Ｖ(B)）は、モーメント線図５４の最大値の絶対値と最小値の絶対値との差（Ｖo(AB)−Ｖo(B)及びＶo(BC)−Ｖo(B)）に比べて小さくなっている。すなわち、支持部材３を太陽電池モジュール１から離間させて配置することにより、正圧荷重が付加されたときの太陽電池モジュール１の曲げモーメントの最大の絶対値と最小の絶対値とを、互いに近づけることができる。
そして、曲げモーメントの最大値と最小値のうち、絶対値が大きい方の位置の応力が許容値を超えると、当該位置で太陽電池モジュール１の破壊が起こる。したがって、太陽電池モジュール１の破損を最大限に抑制するためには、付加されると想定される分布荷重Ｗ0が太陽電池モジュール１に付加された場合に、太陽電池モジュール１の曲げモーメントＭの最大の絶対値（Ｖ(AB)及びＶ(BC)）と最小の絶対値（Ｖ(B)）とが同じ値となるような距離δを最大値として、太陽電池モジュール１と支持部材３との間の距離を設定することが好ましい。
ここで、曲げモーメントの最大値の絶対値と最小値の絶対値とを等しくするためには、分布荷重Ｗ1，Ｗ2の比率がＷ1：Ｗ2＝１：１５となるように、距離δの値を設定すればよい。例えば、太陽電池モジュール１が図４（ａ）に示すモデルに近似されるときに、許容される最大の荷重として３０００（Ｎ／ｍ）の分布荷重が付加されるとすると、Ｗ1，Ｗ2の値は、Ｗ1：Ｗ2＝１８７．５（Ｎ／ｍ）：２８１２．５（Ｎ／ｍ）となる。なお、許容される最大の荷重とは、太陽電池モジュール１に付加されると想定される最大の荷重であり、太陽光発電システム１００の設計者等により設定される荷重である。
また、分布荷重Ｗ0（Ｎ／ｍ）が付加されるときの、太陽電池モジュール１の曲げモーメントの最大値の絶対値と最小値の絶対値とが等しくなる距離δは、太陽電池モジュール１の幅Ｌを２Ｓ（ｍ）、ヤング率をＥ（Ｎ／ｍ2）、断面二次モーメントをＩ（ｍ4）とした場合に、次式で表される。
δ＝５Ｗ1Ｌ4／（３８４ＥＩ）＝５Ｗ0Ｓ4／（３８４ＥＩ）・・・式（１）
δ＝５Ｗ1Ｌ4／（３８４ＥＩ）＝５Ｗ0Ｓ4／（３８４ＥＩ）・・・式（１）
以上の構成を有する本実施形態の太陽光発電システム１００は、次のような効果を奏する。
太陽電池モジュール１に付加される正圧荷重が小さいときは、太陽電池モジュール１は保持部材２１により支持される。一方、所定量以上の正圧荷重が負荷されると、太陽電池モジュール１が撓むことにより、その非受光面１Ｂが支持部材３に当接され、支持される。これにより、初めから支持部材３が当接する場合と比べて、支持部材３の位置で作用する曲げモーメントを低減することができる。これにより、太陽光発電システム１００の耐荷重を向上させることができる。
また、図２（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１に正圧荷重が付加されていないときは、支持部材３は太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側に接触しておらず、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側の空隙１０Ｒを空気が流通可能であるため、冷却効果を得ることができる。例えば無風の晴天時に、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側で生じた自然対流に伴う対流熱伝達により、太陽電池モジュール１を冷却し発電効率を高く保つことができる。
なお、支持部材３は、フレーム４付きの太陽電池モジュール１ａに適用可能である。フレーム４付きの太陽電池モジュール１ａの構成について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、太陽電池モジュール１ａの本体部分の周囲をフレーム４に連結させることで、本体部分を保護し、その強度を増すことができる。また、図１に示す設置架台２にフレーム４を取り付けるようにすることで、保持部材２１や係止部材２２を省略することも可能である。
また、支持部材３をフレーム４に連結することで、太陽電池モジュール１ａと支持部材３とを一体的に扱えるため、支持部材３が備え付けられた状態で、太陽電池モジュール１ａの交換を行うことができる。また、正圧荷重に対する強度が向上した太陽電池モジュール１ａとして、例えば多雪地域で用いられてきた従来の太陽電池モジュールと容易に置き換えることもできる。
≪第二の実施形態≫
次に、本発明の第二の実施形態に係る太陽光発電システム１００ａの構成について、図７を用いて説明する。なお、本実施の形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。以下の実施形態においても同様とする。
次に、本発明の第二の実施形態に係る太陽光発電システム１００ａの構成について、図７を用いて説明する。なお、本実施の形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。以下の実施形態においても同様とする。
図７に示すように、第二の実施形態では、第一の実施形態に係る部材３ａと、その上に凸で且つ中空の支持部材３ｃが備えられている。
支持部材３ｃは、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂに向かうにしたがって、水平方向の断面の大きさが段階的に小さくなるピラミッド形状を有している。支持部材３ｃは、太陽電池モジュール１と当接した際に、変形可能な弾性部材（ＥＰＤＭや天然ゴム等）で形成されている。
本実施形態によれば、太陽電池モジュール１に付加される正圧荷重が大きくなると、太陽電池モジュール１と支持部材３との接触面積が大きくなるため、応力が分散される。したがって、太陽電池モジュール１の裏面（非受光面１Ｂ）の一部分に応力が集中して加わることを抑制することができるため、太陽電池モジュール１の破壊を抑制することができる。
≪第三の実施形態≫
本発明の第三の実施形態では、図８（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側に、支持部材３ｄが設けられている。そして、支持部材３ｄと太陽電池モジュール１との間の距離が、太陽電池モジュール１の中心部分から端縁部分に向かうに従って次第に小さくなるように設定されている。詳細には、支持部材３ｄの支持面３ｄＳは、非受光面１Ｂに対して凹状に湾曲している。
本発明の第三の実施形態では、図８（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側に、支持部材３ｄが設けられている。そして、支持部材３ｄと太陽電池モジュール１との間の距離が、太陽電池モジュール１の中心部分から端縁部分に向かうに従って次第に小さくなるように設定されている。詳細には、支持部材３ｄの支持面３ｄＳは、非受光面１Ｂに対して凹状に湾曲している。
なお、各位置における支持部材３ｄと太陽電池モジュール１との距離は、太陽電池モジュール１の各位置の撓み量の限界値よりも小さくなるように設定されることが好ましい。また、太陽電池モジュール１と支持部材３ｄとの距離は、平面透視において、太陽電池モジュール１の中心部と支持部材３ｄとが重なる場合に、その中心部の位置で距離が最大となるように設定されることが好ましい。
図９（ａ）に示すように、外部から荷重が付加されていない場合は、太陽電池モジュール１は略平坦である。太陽電池モジュール１の受光面１Ａに所定の正圧荷重が付加されると、太陽電池モジュール１が撓み、支持部材３ｄの支持面３ｄＳの一部で支持される（図示せず）。このとき、支持部材３ｄは、太陽電池モジュール１をその撓み形状に合わせて支持するため、支持部材３ｄ近傍での太陽電池モジュール１の湾曲量が軽減され、透光性基板１１の破損や太陽電池素子１４のクラックの発生等が低減される。
さらに大きな荷重が太陽電池モジュール１に付加されると、図９（ｂ）に示すように、非受光面１Ｂと、支持部材３ｄの略全面とが接触する。このとき、支持部材３ｄが太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側を比較的大きな面で支持するため、太陽電池素子１４に加わる圧力を軽減できる。また、支持部材３ｄは、太陽電池モジュール１の周縁の固定部付近を支持するため、該固定部付近での湾曲が低減される。これにより、透光性基板１１の破損や太陽電池素子１４のクラックの発生等を低減することができる。したがって、太陽光発電システム１００ｂの耐荷重を向上させることができる。
なお、１つの太陽電池モジュール１に対して、支持部材３を並列に複数配置してもよい。また、支持部材３の支持面３ｄＳは、例えば太陽電池モジュール１と同程度の広さを有していてもよい。また、支持部材３ｄは、図１０に示すように、フレーム４付きの太陽電池モジュール１ａにも適用可能である。この場合、例えば、支持部材３ｄがフレーム４に設けられる。
≪第四の実施形態≫
支持部材３ｄの形状は、曲面としているが、このような形状に限られるものではない。本発明の第四の実施形態では、図１１に示すように、支持面が、高さ方向において段差を含むように（階段状に）変化する支持部材３ｅが太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側に設けられている。このように支持部材３ｅの高さを階段状に変化させることで、支持面を曲面とする場合に比べて加工が容易となる。
支持部材３ｄの形状は、曲面としているが、このような形状に限られるものではない。本発明の第四の実施形態では、図１１に示すように、支持面が、高さ方向において段差を含むように（階段状に）変化する支持部材３ｅが太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側に設けられている。このように支持部材３ｅの高さを階段状に変化させることで、支持面を曲面とする場合に比べて加工が容易となる。
また、例えば高さの異なる部材を組み合わせて支持部材３ｅを構成することも可能である。この場合、施工現場で支持部材３ｅの高さを調整して設置することが容易となる。すなわち、設置環境に応じて高さを微調整することが可能となる。
なお、支持部材３ｅが撓んだ太陽電池モジュール１を支持する場合に、段差部分と太陽電池素子１４とが重ならないよう、支持部材３ｅが配置されることが好ましい。これにより、太陽電池素子１４にクラックが発生することを低減できる。
≪第五の実施形態≫
本発明の第五の実施形態では、複数の部分支持部材でなる支持部材が用いられている。具体的には、図１２に示すように、支持部材３ｆは、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側において、太陽電池モジュール１の一対の端部間に所定間隔をあけて設けられる部分支持部材３１ｆ，３２ｆ，３３ｆを備える。なお、部分支持部材３１ｆ，３２ｆ，３３ｆの支持面のそれぞれは、支持部材３ｄの支持面３ｄＳと同様に凹状に湾曲した面の一部を形成している。
本発明の第五の実施形態では、複数の部分支持部材でなる支持部材が用いられている。具体的には、図１２に示すように、支持部材３ｆは、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂ側において、太陽電池モジュール１の一対の端部間に所定間隔をあけて設けられる部分支持部材３１ｆ，３２ｆ，３３ｆを備える。なお、部分支持部材３１ｆ，３２ｆ，３３ｆの支持面のそれぞれは、支持部材３ｄの支持面３ｄＳと同様に凹状に湾曲した面の一部を形成している。
支持部材３ｆによると、材料費や製造工数を低減することができる。また、太陽電池モジュール１の非受光面１Ｂの下方に、支持部材間の空間を確保できるため、空気の流量が増大し、太陽電池モジュール１の冷却効率を高めることができる。また、支持部材３ｆと非受光面１Ｂとが当接した場合にも、部分支持部材間の空間を空気が通過するため、太陽電池モジュール１を冷却でき、発電効率の低下を抑制することができる。
また、太陽電池モジュール１間を接続するケーブル等を部分支持部材間の空間内に収納できるため、太陽電池モジュール１と支持部材３ｆとが接触しても、ケーブルがこれらに挟まれることを抑制できる。
≪第六の実施形態≫
本発明の第六の実施形態では、図１３に示すように、支持部材３ｇが、支持部材３ｄと同様に、支持面が凹状に湾曲し、平面視において細長い形状を有している。そして、支持部材３ｇは、平面透視において、その短手方向の両側端部の位置が太陽電池素子１４間に位置するように配置されており（図１３（ｂ）参照）、その長手方向の両側端部の位置が太陽電池素子１４に重ならないように配置されている（図１３（ｃ）参照）。
本発明の第六の実施形態では、図１３に示すように、支持部材３ｇが、支持部材３ｄと同様に、支持面が凹状に湾曲し、平面視において細長い形状を有している。そして、支持部材３ｇは、平面透視において、その短手方向の両側端部の位置が太陽電池素子１４間に位置するように配置されており（図１３（ｂ）参照）、その長手方向の両側端部の位置が太陽電池素子１４に重ならないように配置されている（図１３（ｃ）参照）。
支持部材３ｇは太陽電池モジュール１を支持したときに、太陽電池素子１４に直接圧力が加わることを抑制できるため、太陽電池素子１４にクラックが生じることを低減することができる。
また、図１３に示すように、支持部材３ｇは、その長手方向が太陽電池素子１４間を直線状に接続するインナーリード１５の接続方向と同方向となるように配置されている。また、支持部材３ｇは、その側端部とインナーリード１５とが重ならないように配置されている。これにより、支持部材３ｇが太陽電池モジュール１を支持する際に、インナーリード１５に直接圧力が加わることが抑制され、太陽電池素子１４とインナーリード１５の接続部が剥離したり、該接続部近傍で太陽電池素子１４にクラックが生じたりすることを抑制できる。
≪第七の実施形態≫
本発明の第七の実施形態に係る太陽光発電システムでは、図１４に示すように、太陽電池モジュール１の略中央部に、太陽電池素子１４を配置しない直線状の非配置部分が設けられている。支持部材３ｈは、複数の部分支持部材から構成されており、平面透視において、上記非配置部分に重なるように、すなわち配置部分に重ならないように配置されている。これにより、支持部材３ｈが太陽電池モジュール１を支持したときに、太陽電池素子１４に加わる圧力が軽減されるため、太陽電池素子１４にクラックが生じること等を低減することができる。
本発明の第七の実施形態に係る太陽光発電システムでは、図１４に示すように、太陽電池モジュール１の略中央部に、太陽電池素子１４を配置しない直線状の非配置部分が設けられている。支持部材３ｈは、複数の部分支持部材から構成されており、平面透視において、上記非配置部分に重なるように、すなわち配置部分に重ならないように配置されている。これにより、支持部材３ｈが太陽電池モジュール１を支持したときに、太陽電池素子１４に加わる圧力が軽減されるため、太陽電池素子１４にクラックが生じること等を低減することができる。
≪変形例≫
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。
例えば、上述の実施形態では、陸屋根や地上に設置される傾斜架台を用いて説明してきたが、設置架台２の形状はこれに限られない。本発明は、例えば、屋根置き型の太陽光発電システムや屋根材型の太陽光発電システムにも好適に利用可能である。
また、上述の実施形態において、太陽電池モジュール１の支持構造を２次元の単純支持ばりに近似して説明した。しかし、他の支持構造であっても、支持部材３を太陽電池モジュールの非受光面１Ｂ側から任意の距離を離間して配置することで、正の曲げモーメントと負の曲げモーメントの値を調節することができる。
すなわち、図１５（ａ）に示すように、保持部材２１が移動も回転もできない固定端であってもよい。また、太陽電池モジュール１の一対の端部を固定する保持部材２１は、単純支持ばりのように相対する２辺の固定に限られるものでなく、図１５（ｂ）に示すように、矩形の太陽電池モジュールの３辺や４辺を固定しても良く、保持部材２１が太陽電池モジュールの１辺の長さよりも短い構成であっても良い。この例として、フレームレス型の太陽電池モジュール１が係止部材２２によって部分的に設置架台２に固定される場合が考えられる。この場合、設置架台２の使用材料を低減できる。すなわち、支持部材３を設ける事で、より設置架台２の使用材料を低減することができる。また、図１５（ｃ）に示すように、張り出しばりのように、太陽電池モジュール１の端辺よりも若干中央寄りの位置で、該太陽電池モジュール１を固定するようにしてもよい。
Claims (9)
- 太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの一対の端部を保持する設置架台と、
前記太陽電池モジュールの非受光面側に配置される少なくとも一つの支持部材と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの変形により、前記太陽電池モジュールの非受光面と当接可能な距離を設けて配置されている太陽光発電システム。 - 前記太陽電池モジュールの変形量は、前記太陽電池モジュールに付加される外力に応じて大きくなる、請求項１に記載の太陽光発電システム。
- 前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの一対の端部間に設けられるとともに、前記太陽電池モジュールと前記支持部材との距離が、前記支持部材の中央部から端部に向かうに従って小さくなるように形成されている、請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
- 前記支持部材の支持面が、凹状に湾曲している、請求項１から３のいずれかの項に記載の太陽光発電システム。
- 前記支持部材の支持面が、段差を有する、請求項１から４のいずれかの項に記載の太陽光発電システム。
- 前記支持部材の少なくとも一つが、平面透視において前記太陽電池モジュールの中心部と重なるように配置されている、請求項１から５のいずれかの項に記載の太陽光発電システム。
- 前記太陽電池モジュールと前記支持部材との距離は、
許容される最大の荷重が前記太陽電池モジュールの受光面側から付加される場合に、前記太陽電池モジュールに生じる曲げモーメントの最大値の絶対値と最小の絶対値とが略同一となるような距離δを最大値として設定される、請求項１から６のいずれかの項に記載の太陽光発電システム。 - 前記距離δが、前記太陽電池モジュールの中心部と前記支持部材との間に設定される、請求項７に記載の太陽光発電システム。
- 前記支持部材は、平面透視において、前記太陽電池モジュールにおける太陽電池素子が配置されている部分に重ならないように配置される、請求項１から８のいずれかの項に記載の太陽光発電システム。
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