JP5644603B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池フレームのフレーム本体に太陽電池パネルの端部を挿入固定する為の嵌合溝を備え、この嵌合溝の断面形状が太陽電池パネルの端部の断面形状に適合するように形成された太陽電池モジュールに関する。

従来から、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽電池パネルを主体とする太陽電池モジュールの分野において、平板状の太陽電池パネルを保護し取付架台などに取付けるために、その太陽電池パネルの全周に金属製の太陽電池フレーム（外周枠）を設けた構造が採用されている。この太陽電池フレームにおいては、種々のものが開発され実用に供されている。

一般的に、図４に示すように、太陽電池フレーム５０は、縦壁部５６と底壁部５７とからなるフレーム本体５４、このフレーム本体５４の上端部に形成された嵌合溝５５などから構成されている。嵌合溝５５は、フレーム本体５４の上端部からパネル側へ突出する上突出片５８と、この上突出片５８の下側に設けられた下突出片５９とから矩形状に形成されている。太陽電池フレーム５０に太陽電池パネル５２を取り付ける場合は、太陽電池パネル５２の端部を嵌合溝５５に挿入して接着材を介して一体的に固定される。

また、特許文献１の太陽電池フレームにおいて、パネル嵌合部は、上舌片と下舌片とから断面ほぼコ字状に構成され、パネル外端部を挟持固定するように構成されている。これら上舌片と下舌片は、水平方向に互いに平行になるようにパネル側へ延び、その先端部にパネル挟持部が夫々形成され、奥端側には対向状に凹部が夫々形成されている。上側パネル挟持部の下面には、パネル受光面と当接する水平面が形成され、下側パネル挟持部の上面には、湾曲又は傾斜したパネル裏面の外周部と当接する先端側ほど下方へ傾斜したテーパ面が形成されている。

さらに、特許文献２の太陽電池モジュール枠において、モジュール枠のパネル嵌合部は、押さえと当て止めと傾斜ガイド面とから奥端側より開口側が幅広の断面ほぼコ字状に構成され、パネルの外周部に予め固定されたパネル嵌合部の断面形状に適合するゴムライナーを介してパネル端部を挟持固定するように構成されている。

特開２００８−８５１３２号公報 特開２００３−７８１５４号公報

ところで、一般的に、太陽電池パネルの裏面側には、太陽電池セルを保護するための背面保護材などが高温高圧で圧着して固定されるので、パネル端部の裏面側は外側から内側にかけて傾斜する形状となる（図４、特許文献１参照）。このため、フレームのパネル嵌合部が断面コ字状に形成されていると、パネル端部の裏面側が傾斜状になっている場合、パネル端部とフレームとの隙間が表面側より裏面側が大きくなり、パネル端部とフレームとの隙間にバラツキが生じる。このため、パネル端部をフレームに固定する前にパネル嵌合部に塗着した接着材が、隙間に均等に充填されず、接着材による封止が不十分になったり、接着力が安定しない虞がある。

また、特許文献１のパネル嵌合部の構造では、封止材を滞留させるために１対の凹部が形成されているので、これら凹部に滞留させる封止材の消費量が多くなり、組み立てコストがアップしてしまう。さらに、パネル端部とフレームとの間に生じる隙間が、この凹部により広くなり過ぎて、接着材がパネル端部の表面側及び裏面側に均等に回り込まない虞がある。

尚、特許文献１では、上側パネル挟持部がパネル表面に当接し、下側パネル挟持部がパネル裏面に当接した状態で固定されるので、太陽電池モジュールに振動が付加された場合、パネル挟持部によりパネルの表面及び裏面が損傷する可能性がある。

さらに、特許文献２では、フレームの嵌合部の形状に適合したゴムライナーを予めパネルに固定する必要があるので、汎用性がなく部品点数が増加し組み立てコストがアップする。また、パネル固定に熱可塑性樹脂からなる接着材を使用したとしても、太陽電池パネルと傾斜ガイド面との隙間が一定ではないので、接着材がパネル端部とフレームとの隙間に均等に充填されない虞がある。

何れにしても、図４や特許文献１，２に示す構造では、パネル端部の断面形状とフレームの嵌合部の断面形状が異なり、パネルとフレームとの隙間が表面側と裏面側とでは均等でないので、接着材が隙間に均等に充填されずに、接着材による封止が不十分になったり、接着力が安定しない虞がある。

本発明の目的は、太陽電池フレームの嵌合溝の断面形状を太陽電池パネルの端部の断面形状に適合するように形成することで、接着材によるシール性能及び接着力を向上し得る太陽電池モジュールを提供すること、パネル端部をフレームに固定する為の接着材の消費量を抑制可能な太陽電池モジュールを提供すること、などである。

請求項１の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周に設けられ且つ前記太陽電池パネルの端部を挿入して接着材を介して固定するための嵌合溝を備えた太陽電池フレームとを有する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池パネルの端部には端縁に近づく程厚みが小さくなるように傾斜した傾斜状の下面が形成され、前記嵌合溝は、フレーム本体と、このフレーム本体の上端部から太陽電池パネル側へ突出する上突出片と、この上突出片の下側に設けられた下突出片とから形成され、前記下突出片の上面に、前記太陽電池パネルの端部を挿入する際に嵌合溝内に案内する為に先端部分に形成された傾斜ガイド面と、前記太陽電池パネルの端部の傾斜状の下面と平行に奥端部分に形成された傾斜支持面とを有し、前記傾斜ガイド面と前記傾斜支持面の間に前記太陽電池パネルの表面及び裏面と平行な水平支持面が形成されたことを特徴としている。

請求項２の太陽電池モジュールは、請求項１の発明において、前記傾斜支持面は、前記フレーム本体まで連続していることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、太陽電池フレームの嵌合溝は、太陽電池パネルの端部の傾斜状の下面と平行に奥端部分に形成された傾斜支持面を有するので、嵌合溝の断面形状が太陽電池パネルの外周端部の断面形状に適合したほぼ同じ形状となり、太陽電池パネルを太陽電池フレームの嵌合溝に挿入した際に生じる隙間を一定に維持することができる。従って、太陽電池パネルの端部を嵌合溝に固定する為の接着材を、太陽電池パネルと太陽電池フレームとの隙間に均等な厚みとなるように充填することができるので、接着材のシール性能及び接着力が向上するうえ、接着材の消費量を抑制することができる。

嵌合溝は、太陽電池パネルの端部を挿入する際に嵌合溝内に案内する為に先端部分に形成された傾斜ガイド面を有するので、太陽電池パネルの端部を嵌合溝の内部に円滑に挿入することができる。さらに、太陽電池パネルが太陽電池フレームに非接触となるように挿入固定されるので、太陽電池フレームが振動しても太陽電池パネルには直接振動を伝達しないクッション性能を奏する。
しかも、下突出片は、傾斜ガイド面と傾斜支持面の間に、太陽電池パネルの表面及び裏面と平行な水平支持面を備えているので、この水平支持面により太陽電池パネルの裏面を支持することができる。

請求項２の発明によれば、傾斜支持面は、フレーム本体まで連続しているので、太陽電池パネルの端部を嵌合溝の奥端壁の近傍部まで挿入することができる。従って、嵌合溝に塗着した接着材を確実に押圧して、太陽電池パネルと太陽電池フレームとの隙間に確実に充填することができる。

太陽電池モジュールの斜視図である。 太陽電池フレームに太陽電池パネルの端部を挿入固定する前の断面図である。 太陽電池フレームに太陽電池パネルの端部を挿入固定した後の断面図である。 従来の太陽電池フレームに太陽電池パネルの端部を挿入固定した後の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、本発明の太陽電池フレーム１０が組付けられた太陽電池モジュール１の全体構成について簡単に説明する。
図１に示すように、太陽電池モジュール１は、長方形状の太陽電池パネル２と、この太陽電池パネル２の四辺全周を取り囲んで保護する金属製の太陽電池フレーム１０とから構成されている。この太陽電池モジュール１は、例えば、（１．３ｍ〜２．０ｍ）×１．０ｍ程度のサイズに構成され、一般的に複数枚並べて設置されて電力を供給する。尚、太陽電池モジュール１の形状は、長方形状に限らず正方形状や台形状のものであってもよい。

次に、太陽電池パネル２について説明する。
図１〜図３に示すように、太陽電池パネル２（以下、パネル２という）は、単結晶又は多結晶のシリコン結晶やシリコン被膜にｐｎ接合を形成し且つ必要な電極を形成した平板状の太陽電池セル３、この太陽電池セル３の表面側を覆うカバーガラス４、太陽電池セル３を樹脂封止する合成樹脂材（ＥＶＡシートなど）とこの合成樹脂材を覆う保護フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムなど）から形成された背面保護材５などから構成されている。背面保護材５は、カバーガラス４に太陽電池セル３を挟んで高温高圧で圧着されて固定されるので、背面保護材５の外周部はカバーガラス４の端縁に近づく程厚みが小さくなるような傾斜状になる。カバーガラス４の厚みは３．２ｍｍ程度、背面保護材５の厚みは１ｍｍ程度に設定される。このパネル２の構造は、一般的な構造なのでこれ以上の詳細な説明は省略する。

次に、本発明の太陽電池フレーム１０について説明する。
図１〜図３に示すように、太陽電池フレーム１０（以下、フレーム１０という）は、パネル２の外周に設けられている。フレーム１０は、パネル２の長片側を保持する２つの横フレーム１１と、パネル２の短辺側を保持する２つの縦フレーム１２とから構成されている。各フレーム１１，１２は、パネル２の端部を挿入固定するための嵌合溝１５を夫々備えている。各フレーム１１，１２の主要部分は、横フレーム１１が係合溝１３を備えている以外ほぼ同様の構成であるので、以下の説明では、１つの縦フレーム１２を中心に説明する。尚、フレーム１０は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のものであるが、アルミニウム以外の軽合金製とすることも可能である。フレーム１０の表面には酸化アルミニウムの絶縁性被膜が形成されている。

図１〜図３に示すように、縦フレーム１２は、パネル２の１つの短辺の全長に亘って延びるフレーム本体１４と、フレーム本体１４の上端部のパネル２側に形成された嵌合溝１５を備えている。フレーム本体１４は、縦壁部１６と底壁部１７とから形成されている。縦壁部１６は、パネル２の表面と直交状になるように縦向きに設けられ、底壁部１７は、縦壁部１６の下端部に一体的に形成されてパネル２側へ延びている。嵌合溝１５には、パネル２の短辺側外周部が挿入され接着材２７を介して接着される。

尚、縦フレーム１２の長手方向の両端部には、図示は省略するが、ネジ１２ａを介して横フレーム１１と連結するためのネジ孔が形成されたネジ孔形成部が２箇所夫々設けられている。このネジ孔形成部は、フレーム１０における縦フレーム１２と横フレーム１１とを連結するための一般的な構造なので、詳しい説明は省略する。

また、横フレーム１１には、フレーム本体１４の下端部からパネル２側とは反対側へ突出し長手方向に延びる係合溝１３が形成されているが、この係合溝１３は、太陽電池モジュール１を取付架台などに取り付ける際に使用される一般的なものなので、詳しい説明は省略する。

次に、嵌合溝１５について説明する。
図２，図３に示すように、嵌合溝１５は、上述のフレーム本体１４の上端部と、このフレーム本体１４の上端部からパネル２側へ突出する上突出片１８と、この上突出片１８の下側に設けられた下突出片１９とから形成され、パネル２の短辺の全長に亘って延びて形成されている。嵌合溝１５の断面形状は、パネル２の端部の断面形状に適合したほぼ同じ形状に形成されている。嵌合溝１５の縦幅は、フレーム本体１４の縦幅の約１／３程度の長さに形成されている。上突出片１８と下突出片１９は、フレーム本体１４と一体的に形成されている。上突出片１８は、縦壁部１６や底壁部１７と同様に板状に底壁部１７より短く形成されている。

下突出片１９において、先端部分のガイド板部１９ａは先端下がりの少し折れ曲がった状態に形成され、途中部分の途中板部１９ｂは上突出片１８と平行な直線状に形成され、奥端部分の奥端板部１９ｃはフレーム本体１４に接近するほど縦方向に厚みが増すように形成されている。下突出片１９の幅方向（図２，図３の左右方向）の全長は、上突出片１８より長く形成されている。下突出片１９は、ガイド板部１９ａの上面に形成された傾斜ガイド面２１と、途中板部１９ｂの上面に形成された水平支持面２２と、奥端板部１９ｃの上面に形成された傾斜支持面２３とを有する。

傾斜ガイド面２１は、パネル２の端部を挿入する際に嵌合溝１５内に案内する為のもので、先端側が下方へ傾斜するように形成されている。水平支持面２２は、パネル２の表面４ａ及び裏面（水平下面５ａ）と平行になるように形成され、パネル２の端部の水平下面５ａを支持する。傾斜支持面２３は、パネル２端部の裏面側の傾斜面（端縁に近づく程前記端部の厚みが小さくなるように傾斜した傾斜状の下面５ｂ）と平行になるように奥端側が上方に傾斜するように形成され、パネル２の端部の傾斜状の下面５ｂを支持する。傾斜支持面２３は、フレーム本体１４まで連続している。

傾斜ガイド面２１と水平支持面２２と傾斜支持面２３の幅方向（図２，図３の左右方向）の長さ関係は、約１：１：１程度の関係に設定されているが、嵌合溝１５の断面形状が、パネル２の端部の断面形状とほぼ同様な形状に形成されるのであれば、特にこの形状に限定する必要はない。傾斜ガイド面２１の傾斜角度は、傾斜支持面２３の傾斜角度より大きい角度に設定されているが、特にこの角度関係に限定する必要はない。

図３に示すように、パネル２の端部は、嵌合溝１５に接着材２７を介して固定されている。接着材２７は、嵌合溝１５にパネル２の端部を固定すると共に挿入した際に生じる隙間を充填するもので、本実施例では粘着性の高いブチルゴムが使用されるが、特にこれに限定する必要はなく、パネル２にフレーム１０が固定可能のものなら他の材質のものを使用しても良い。

次に、パネル２の端部をフレーム１０（縦フレーム１２）の嵌合溝１５に挿入固定する方法について説明する。
先ず、図２に示すように、縦フレーム１２の嵌合溝１５にパネル２の端部を、パネル２の表面４ａと嵌合溝１５の水平支持面２２とが平行な状態となるように右方から挿入する。このとき、図示は省略するが、嵌合溝１５の奥端近傍部には予め接着材２７（ブチルゴム）が塗着されている。尚、パネル２の端部を下方にズレた状態で嵌合溝１５に挿入しようとしても、傾斜ガイド面２１によりパネル２の端部は嵌合溝１５の内部へ誘導することができる。

次に、図３に示すように、パネル２の端部を嵌合溝１５の奥方に向けて挿入し続け、パネル２の端部が奥端近傍部に到達すると、パネル２の端部が接着材２７を徐々に押圧する。すると、押圧された接着材２７が、パネル２の表面４ａ側及び裏面（水平下面５ａと傾斜状の下面５ｂ）側の隙間に均等に回り込み充填され、パネル２の端部が嵌合溝１５に弾性保持される。

尚、本実施例では、パネル２の端部が接着材２７を介して嵌合溝１５に固定されると、以下のような一定の隙間を空けて固定される。即ち、パネル２の水平下面５ａと水平支持面２２との隙間は０．５ｍｍ程度であり、パネル２の傾斜状の下面５ｂと傾斜支持面２３との隙間は０．５ｍｍ程度であり、パネル２の表面４ａと嵌合溝１５の上面２４との隙間は０．５ｍｍ程度であり、パネル２の側面４ｂと嵌合溝１５の奥端面２５との隙間は１．０ｍｍ程度である。
以上の説明では、縦フレーム１２について説明したが、横フレーム１１についても同様であるので、説明は省略する。

次に、本発明の太陽電池モジュール１の効果について説明する。
本発明の太陽電池モジュール１のフレーム１０の嵌合溝１５は、パネル２の端部の傾斜状の下面５ｂと平行に奥端部分に形成された傾斜支持面２３を有するので、嵌合溝１５の断面形状がパネル２の外周端部の断面形状に適合したほぼ同じ形状となり、パネル２をフレーム１０の嵌合溝１５に挿入した際に生じる隙間を一定に維持することができる。従って、パネル２の端部を固定する為の接着材２７を、パネル２と嵌合溝１５との隙間に均等な厚みとなるように充填することができるので、接着材２７のシール性能及び接着力が向上するうえ、接着材２７の消費量を抑制することができる。

嵌合溝１５は、パネル２の端部を挿入する際に嵌合溝１５内に案内する為に先端部分に形成された傾斜ガイド面２１を有するので、パネル２の端部を嵌合溝１５の内部に円滑に挿入することができる。さらに、パネル２がフレーム１０に非接触となるように挿入固定されるので、フレーム１０が振動してもパネル２には直接振動を伝達しないクッション性能を奏する。

傾斜支持面２３は、フレーム本体１４まで連続しているので、パネル２の端部を嵌合溝１５の奥端壁の近傍部まで挿入することができる。従って、嵌合溝１５に塗着した接着材２７を確実に押圧して、パネル２とフレーム１０との隙間に確実に充填することができる。

下突出片１９は、傾斜ガイド面２１と傾斜支持面２３の間に、パネル２の表面４ａ及び裏面（下面５ａ）と平行な水平支持面２２を備えているので、この水平支持面２２によりパネル２の裏面（下面５ａ）を支持することができる。

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

本発明の太陽電池モジュールの太陽電池フレームは、パネル端部の裏面側が外側から内側に傾斜した形成されている種々の太陽電池パネルに適用することができる。

１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池パネル
５ｂ 傾斜状の下面
１０ 太陽電池フレーム
１３ 係合溝
１４ フレーム本体
１５ 嵌合溝
１８ 上突出片
１９ 下突出片
２１ 傾斜ガイド面
２２ 水平支持面
２３ 傾斜支持面
２７ 接着材

Claims (2)

1. 太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周に設けられ且つ前記太陽電池パネルの端部を挿入して接着材を介して固定するための嵌合溝を備えた太陽電池フレームとを有する太陽電池モジュールにおいて、
   前記太陽電池パネルの端部には端縁に近づく程厚みが小さくなるように傾斜した傾斜状の下面が形成され、
   前記嵌合溝は、フレーム本体と、このフレーム本体の上端部から太陽電池パネル側へ突出する上突出片と、この上突出片の下側に設けられた下突出片とから形成され、
   前記下突出片の上面に、前記太陽電池パネルの端部を挿入する際に嵌合溝内に案内する為に先端部分に形成された傾斜ガイド面と、前記太陽電池パネルの端部の傾斜状の下面と平行に奥端部分に形成された傾斜支持面とを有し、
   前記傾斜ガイド面と前記傾斜支持面の間に前記太陽電池パネルの表面及び裏面と平行な水平支持面が形成されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記傾斜支持面は、前記フレーム本体まで連続し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。