JP5361438B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Description

この発明は、複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュール本体の周縁部にフレームを取り付けた太陽電池モジュールに関するものである。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。
このような太陽電池を家屋或いはビル等の電源として用いるにあたっては、太陽電池1枚当たりの出力が数Wと小さいことから、通常複数の太陽電池を電気的に直列或いは並列に接続することで、出力を数100Wにまで高めた太陽電池モジュールとして使用するのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
図10は、従来の太陽電池モジュールを示す平面図である。従来の太陽電池モジュールを図10に従い説明する。
図10に示すように、複数の太陽電池800が互いに銅箔等の導電材よりなる配線材802により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材と、耐侯性フィルムからなる裏面部材との間に、耐候性、耐湿性に優れたEVA(ethylene vinylacetate、エチレン酢酸ビニル)等の透光性を有する封止材により封止されている。
複数の太陽電池800…が配線材802により直列に接続され、1単位ユニットであるストリングス810を構成している。これらストリングス810、810間は接続用配線、いわゆる渡り配線811により接続されている。更に、これら太陽電池800からの出力を外部に引き出すための引き出し線が接続されている。
このようにして太陽電池モジュール本体820が形成されており、この太陽電池モジュール本体の周縁部には、アルミニウム材などからなるフレーム850が取り付けられている。
このような太陽電池モジュールでは、表面部材だけでなくフレーム850によっても強度が確保されるため、太陽電池モジュールを大型化した際にも表面部材を厚くする必要がなく、重量増加を抑えることができ、取り扱いが容易になる。さらに、表面部材の厚みを薄くすることにより透過する光量を多くして発電効率を向上させることができる利点もある。
ところで、上記したフレーム850は、図11に示すように、各フレーム850のコーナー部分に、コーナーピース830という固定部材を取り付け部851に圧入することにより、フレーム同士を接合固定する方法が採られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−95819号公報(図11参照)
太陽電池モジュールにおいては、重量増加、コストなどを考慮して、上記フレーム850の肉厚はできる限り薄くしている。例えば、従来のフレーム850においては、肉厚が1.5mmのものが用いられている。
上記したフレーム850にコーナーピース830を圧入した際に、図12に示すように、フレーム850が変形して、隙間855が生じることがある。
この隙間855が発生すると、この隙間855を閉塞するための修正作業が必要になり、作業性が悪くなるという難点があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものにして、フレーム組み立て時に各コーナー部の変形を抑制し、作業効率の良好な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
この発明の太陽電池モジュールは、表面部材と、裏面部材と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、配線材によって電気的に接続された太陽電池と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を封止する封止材と、を備えた太陽電池モジュール本体と、この太陽電池モジュール本体の周縁部に取り付けられるフレームとを有する太陽電池モジュールであって、前記フレームは、中空構造のフレーム本体部と、フレーム本体部の上部に位置し太陽電池モジュール本体の周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、を備え、前記フレーム本体部は、圧入部材が圧入される取り付け部が設けられ、この取り付け部の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成され、フレーム同士が取り付け部に圧入部材を圧入して固定されていることを特徴とする。
また、前記外側の断面の肉厚が1.8mmから1.5mm、内側の断面の肉厚が1.1mmから1.3mmに形成するとよい。
また、フレーム同士が接合される角部の位置が面取りされた形状になるように、フレーム同士が接合される端面先端を円弧状に形成するとよい。
この発明は、フレームの断面の肉厚を外側が厚く、内側を薄くすることで、コーナー部の圧入により、内側のフレームが撓み、外側のフレームの変形が抑制される。この結果、フレームの修正作業等が減り、生産効率が向上する。
更に、圧入により、内側のフレームが太陽電池モジュール本体側にも迫り上がるように撓み、太陽電池モジュール本体とフレームの固定も強固になる。
この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームを示す断面図である。 この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームにコーナーピースを取り付けた状態を示す断面図である。 この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームとコーナーピースを示す平面図である。 この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームの取り付け状態を示す平面図である。 この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す概略断面図である。 この発明の第1の実施形態のフレーム同士を取り付けた状態を示す斜視図である。 この発明の第2の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームの取り付け状態を示す平面図である。 この発明の第2の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームを示す平面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す平面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
図5は、この発明の第1の実施形態の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。この図に従いこの太陽電池モジュールの全体構成を説明する。
この発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池11…を備えている。この太陽電池11は、例えば、厚みが0.15mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどで構成される結晶系半導体からなり、1辺が100mmの略正方形を有するが、これに限るものではなく、他の太陽電池を用いても良い。
この太陽電池11内には、例えば、n型領域とp型領域が形成され、n型領域とp型領域との界面部分でキャリア分離用の電界を形成するための接合部が形成されている。例えば、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池などが用いられる。
この複数の太陽電池11の各々は互いに隣接する他の太陽電池11と扁平形状の銅箔などで構成された配線材(図示せず)によって電気的に接続されている。即ち、配線材の一方端側が所定の太陽電池11の上面側の集電極に接続されるとともに、他方端側がその所定の太陽電池11に隣接する別の太陽電池11の下面側の集電極に接続される。これら太陽電池11…は、配線材で直列に接続され、太陽電池モジュール10から所定の出力、例えば、200Wの出力が発生するように構成されている。
図5に示すように、複数の太陽電池11が互いに銅箔等の導電材よりなる配線材(図示せず)により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材12と、耐侯性フィルム又はガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する部材からなる裏面部材13との間に、耐候性、耐湿性に優れたEVA(ethylene vinylacetate、エチレン酢酸ビニル)等の透光性を有する封止材14により封止され、太陽電池モジュール本体10が形成されている。
上記太陽電池モジュール本体10は、周縁部にシール材40を用いてアルミニウムなどからなるフレーム20に嵌め込まれる。このフレーム20は、アルミニウム、ステンレス又は鋼板ロールフォーミング材等で形成されている。必要に応じて端子ボックス(図示せず)が、例えば裏面部材13の表面に設けられる。
図1及び図2に示すように、フレーム20の一例は、中空構造の本体部21、本体部21の上部に位置し、外周部をシール材を介して嵌め込む断面コ字状の嵌合部22を有する。嵌合部22には、シール材を溜めるための凹部26が設けられている。
フレーム20のコーナー部には、後述するコーナーピースが圧入される矩形状の取り付け部27が設けられている。
そして、この実施形態における取り付け部27の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成されている。すなわち、取り付け部27の外側に位置する断面の肉厚(a)が1.8mmから1.5mm、内側に位置する断面の肉厚(b)が1.1mmから1.3mmとなるように形成されている。この実施形態においては、外側の断面の肉厚と内側の断面の肉厚との合計は2.9mmとなるように形成している。
この実施形態においては、フレーム20は、アルミニウム材で形成され、矩形状の取り付け部27の幅(c)は約8.8mm、高さ(d)は約20mmである。
そして、取り付け部27の外側に位置する断面の肉厚(a)が1.6mmのとき、内側に位置する断面の肉厚(b)が1.3mmとなるように形成されている。
従来のフレームの取り付け部27の断面の肉厚は、外側がと内側は同じ肉厚で形成され、双方の肉厚は1.45mmであり、合計の肉厚は2.9mmである。
上記のように、この実施形態の合計の肉厚を従来の肉厚と同じにすることで、強度、重量並びにコストは従来のものとこの実施形態のものとは変わりはない。
図3、図4に示すように、取り付け部27に圧入されるコーナーピース30は、アルミニウムで形成され、鉤状部31が設けられている。この鉤状部31の幅(w)は、矩形状の取り付け部27の幅(c)より、若干広く形成され、この実施形態では、8.95mmとしている。そして、高さ(h)は取り付け部27の高さ(b)と同じか若干低く形成され、この実施形態では19mmとしている。
フレーム20(20a、20b)同士の接続は、図2及び図4に示すように、一方のフレーム20(20a)の取り付け部27にコーナーピース30の鉤状部31を圧入して、コーナーピース30を圧入固定する。その後、他方のフレーム20(20b)の取り付け部27にコーナーピース30の他方の鉤状部31を圧入して、フレーム20a、20bが固定される。
この取り付け部21の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成されているので、取り付け部21の内側の撓みが大きく、外側の取り付け部はほとんど変形しない。その結果、図7に示すように、フレーム20、20同士の外周側の接合面に変形等により隙間が生じることがなくなり、修正作業等が不要になる。
そして、図6に示すように、取り付け部21の内側は、内側に図中eで示す量だけ撓んで変形する。この変形量は、この実施形態においては、0.15mmであった。そして、この内側の撓みにより、断面コ字状の嵌合部22の下側が図中fだけ上方に迫り上がって変形する。この変形量fは、この実施形態では、0.05mmであった。
このように、太陽電池モジュール本体10とフレーム20と接触する部分も迫り上がり、その結果太陽電池モジュール本体10とフレーム20の固定も強固になる。
図8、図9は、この発明の第2の実施形態を示す平面図である。
この第2の実施形態は、フレーム20c、20c同士の接合面の角部の位置が面取りされた形状になるように構成したものである。このため、フレーム20c、20c同士が接合される端面25が円弧状に形成されている。このフレーム20cの断面の肉厚は、上記の実施形態と同様に、外側が厚く内側が薄く形成されている。
この発明よるフレーム20cによれば、コーナーピース30を圧入しても、外側に位置するフレームの形状は変形しない。このため、フレーム20c同士が接合される端面を円弧状に形成することで、両フレーム20c、20cを接合した角部の位置が面取りしたように仕上げられる。
このように、角部を面取りしたように仕上げることで、手などが触れた際にも鋭角なものが当接したときの痛みや感覚を与えることがなく、取り扱いがより容易になる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 太陽電池モジュール本体、11 太陽電池、20 フレーム、21 フレーム本体、22 嵌合部、27 取り付け部、30 コーナーピース、31鉤状部。

Claims (2)

  1. 表面部材と、裏面部材と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、配線材によって電気的に接続された太陽電池と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を封止する封止材と、を備えた太陽電池モジュール本体の周縁部にフレームを取り付けた太陽電池モジュールであって、
    前記フレームは、中空構造の本体部と、本体部の上部に位置し、周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、を備え、
    前記本体部は、他のフレームに設けられた圧入部材が圧入される取り付け部が設けられ
    、この取り付け部の断面の肉厚は、外側が1.8mmから1.5mmと厚く内側が1.1mmから1.3mmと薄く形成され、フレーム同士が取り付け部に圧入部材を圧入して固定されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. フレーム同士が接合される角部の位置が面取りされた形状になるように、フレーム同士が接合される端面が円弧状に形成されている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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