JP5645591B2 - Support member and photovoltaic power generation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールを裏面にて支持する支持部材および太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a support member for supporting a solar cell module on the back surface and a solar power generation device.
太陽電池モジュールを裏面から支持することに関する技術として、例えば、特許文献1に記載された発明がある。特許文献1に開示される発明は、太陽電池モジュールのたわみが最小となるようにモジュールの長手方向の49〜66%の位置の裏面で架台に固定することで、軽量・高強度で耐候性、放熱性が良い支持構造を提案している。この支持構造では、ABS樹脂からなる架台固定用の長方形の支持体に、ポリウレタン系の接着剤でモジュールを取り付けている。また、モジュールの外周は耐候性合成樹脂で封止されている。 As a technique relating to supporting the solar cell module from the back surface, for example, there is an invention described in Patent Document 1. The invention disclosed in Patent Document 1 is lightweight and high-strength with weather resistance by fixing to the pedestal on the back surface at a position of 49 to 66% in the longitudinal direction of the module so that the deflection of the solar cell module is minimized. A support structure with good heat dissipation is proposed. In this support structure, a module is attached to a rectangular support made of ABS resin for fixing a pedestal with a polyurethane adhesive. Further, the outer periphery of the module is sealed with a weather resistant synthetic resin.
太陽電池モジュールの裏面側にレール状の支持部材(バックレール、バックバー)を装着して太陽電池モジュールを支持する構造では、昼夜や年間での温度差が大きいと、太陽電池モジュールの表面側に配置される基材としてのガラスや裏面側の部材とバックレールとの材料の熱膨脹率の違いから接着部に応力が発生する。特に、夏場の直射光に晒されて太陽電池モジュールの温度が上昇すると(一例として85℃以上)、モジュール等が変形する。その結果、バックレールを装着するために用いた接着剤に繰り返し応力が掛かり、樹脂の劣化が促進されるといった問題が発生し、接着部が破損するなど信頼性が著しく低下する原因となる。 In a structure that supports a solar cell module by mounting rail-like support members (back rails, back bars) on the back side of the solar cell module, if the temperature difference between day and night or year is large, Stress is generated in the bonded portion due to the difference in the thermal expansion coefficient between the glass as the base material to be arranged and the material on the back side and the back rail. In particular, when the temperature of the solar cell module rises due to direct sunlight in summer (for example, 85 ° C. or higher), the module or the like is deformed. As a result, the adhesive used for mounting the back rail is repeatedly stressed, causing a problem that the deterioration of the resin is promoted and causing the reliability to be remarkably lowered, such as breakage of the bonded portion.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱変形の影響を軽減し、モジュールとの接着部の信頼性を向上する支持部材を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at reducing the influence of a thermal deformation and obtaining the supporting member which improves the reliability of the adhesion part with a 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、太陽電池モジュールの裏面に接着される長尺状の支持部材であって、間隔を隔てて設けられた太陽電池モジュールとの接着面と、該接着面の各々から立ち上がる立ち上がり面と、立ち上がり面の間に架け渡された連結面とを備えた本体部を有し、接着面には、間欠的に配される複数の切り欠きが形成され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 is a long support member that is bonded to the back surface of the solar cell module, and is bonded to the solar cell module that is provided at an interval. A plurality of cutouts intermittently disposed on the adhesive surface, the main body portion including a surface, a rising surface rising from each of the bonding surfaces, and a connecting surface extending between the rising surfaces. Is formed.
本発明によれば、バックレール自体が変形して応力を吸収するため、バックレールの接着部に掛かる応力が軽減され、バックレールを装着するための接着剤の熱応力による劣化を抑制し、信頼性の高い支持部材を提供できるという効果を奏する。 According to the present invention, since the back rail itself is deformed and absorbs the stress, the stress applied to the adhesive portion of the back rail is reduced, the deterioration due to the thermal stress of the adhesive for mounting the back rail is suppressed, and the reliability There exists an effect that a support member with high property can be provided.
以下に、本発明にかかる支持部材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 support member 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.
図1は、本発明にかかる支持部材の実施の形態としてのバックレールを装着した太陽電池モジュールを模式的に示す図である。図1では、太陽電池モジュール100の受光面は下を向いている。バックレール10は、耐候性を有する樹脂性接着剤4によって太陽電池モジュール100の裏面(受光面の反対側の面)に接着されている。なお、図1では、封止材7や裏面保護部材8、バックレール10の一部を不図示として太陽電池モジュール100の内部の構成を可視化している。バックレール10は、間隔を隔てて二つ設けられた太陽電池モジュール100との接着面12と、接着面12の各々から立ち上がる立ち上がり面14と、二つの立ち上がり面14の間に架け渡された連結面13とを備えた断面ハット形の本体部11を有している。本体部11は、太陽電池モジュール100の基材5よりも熱伝導係数の高い金属で形成されている。接着面12は立ち上がり面14まで達する複数の切り欠き2によって分断されており、分断された接着面12の各々は連結面13を介して繋がっている。なお、図示は省略するが、連結面13には架台への取り付けのために用いる構造(ネジ穴や共締め用の穴など)が形成されている。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a solar cell module equipped with a back rail as an embodiment of a support member according to the present invention. In FIG. 1, the light receiving surface of the
太陽電池モジュール100の基材5としては、主にガラスが用いられる。太陽電池モジュール100は、基材5としてのガラスが表面に配置され、太陽光がガラス側から入射する構造が一般的である。このガラスの裏面側には薄板や薄膜などの半導体材料からなる太陽電池セル6が配設されており、太陽電池セル6の上は封止材7を介して裏面保護部材8によって覆われて封止されている。裏面保護部材8としては、水分が透過しにくくなるように積層された樹脂(PET/アルミ箔/PETやPET/SiON蒸着PETなど)で形成されたバックシートや、ガラス材料などが用いられる。太陽電池モジュール100の外周には、金属製のフレーム50が装着されており、モジュールの側面を封止している。
As the
バックレール10の材料としては、アルミニウムやその合金、亜鉛めっき鋼板、ステンレスなどの金属が適している。また、樹脂性接着剤4の材料としては、太陽電池モジュール100のガラスや裏面保護部材8とバックレール10との熱膨脹係数の差による応力を緩和できるホットメルトタイプの湿気硬化樹脂が望ましい。但し、樹脂性接着剤4は、特定の材質に限定されることはない。
As a material of the
バックレール10が接着された太陽電池モジュール100が太陽光によって加熱されて定常状態になった場合、相対的に熱膨脹係数が大きいバックレール10の方が太陽電池モジュール100よりも大きく伸びた状態となる。このため、太陽電池モジュール100の表面側に位置する基材5としてのガラス側に圧縮応力が作用することになる。図2は、加熱によって変形したバックレールの長手方向の位置と変形量との関係を示す図である。接着面12に作用する応力は一様であるため、変形した場合の曲率は一定となる。図2(A)は、本実施の形態に係るバックレール10の長手方向の位置と変形量との関係を示す。バックレール10の接着面12を含む一部を分断する(太陽電池モジュール100との接着面12側の剛性が低くなるように切り欠き2を設ける)ことでバックレール10全体の変形を抑制することが可能となる。これにより、樹脂性接着剤4に作用する応力を小さくできる。本実施の形態ではバックレール10の二つの接着面12に2ヶ所ずつ切り欠き2を設けているが、切り欠き2の数はこれに限定されることはない。また、切り欠き2の形状も図示した形状に限定されるわけではない。一方、図2(B)は、何ら工夫を施していないバックレールの長手方向の位置と変形量との関係を示す。切り欠きを備えないバックレールが接着された太陽電池モジュールは、バックレールの熱膨張に伴って長手方向の中央近傍が大きく変形するため、樹脂性接着剤に作用する応力が大きくなってしまう。
When the
なお、図2(A)に示したように、切り欠き2の先端部分に丸穴加工を施すなどして切り欠き2に尖った部分が存在しないようにすることで、バックレール10が変形する際に応力集中が発生することを防止できる。これにより、繰り返し応力によって切り欠き2が進展し、バックレール10が破断することを防止できる。この場合、丸穴の径を切り欠き2の幅よりも大きくすることで、応力集中係数を小さくして亀裂進展防止効果を高めることができる。また、丸穴の径を切り欠き2の幅と同じか若干大きくすることで、加工の容易性を高めることができる。
As shown in FIG. 2 (A), the
バックレール10の本体部11には、複数の冷却フィン3が設置されている。バックレール10に冷却フィン3を設けることで、バックレール10の表面積を拡大して放熱量を増大させ、樹脂性接着剤4の温度上昇を抑制する。これにより、樹脂性接着剤4の変質が防止されるため、接着部の信頼性を向上できる。また、太陽電池モジュール100全体の温度上昇を抑制して変形量を抑え、樹脂性接着剤4に作用する熱応力を低減できる。特に、裏面保護部材8に硬質なガラス材料などを用いた場合には、バックレール10との熱膨脹係数の差が大きいため温度上昇による樹脂性接着剤4の接着力低下や劣化が顕著となるが、本実施の形態に係る支持部材によれば、接着力低下を防止して信頼性を向上させることができる。すなわち、放熱フィン3でバックレール10が冷却されるため、太陽電池モジュール100の温度上昇が抑制され、樹脂性接着剤4に作用する応力が軽減される。
A plurality of
図3は、バックレール10の製造手順を示す工程図である。まず、バックレール10の材料として、亜鉛めっき鋼板などの素板(成形用に適宜の大きさに切断した金属板)1を用意する(図3(a))。そして、応力緩和用の切り欠き2となる部分を素板1から除去する(図3(b))。その後、切り欠き2を形成した素板1をプレス加工して、山折り/谷折りを施す。これにより、接着面12、接着面12とは段違いで略平行な連結面13、及びこれらを接続する立ち上がり面14を備えたバックレール10の本体部11となる断面ハット形の構造体が形成される(図3(c))。その後、この断面ハット形の本体部11の両側に冷却フィン3を所定個数溶着する(図3(d))。以上の工程により、バックレール10が製造される。
FIG. 3 is a process diagram showing a manufacturing procedure of the
本体部11を断面ハット形とすることにより、冷却フィン3の2辺を本体部11で支持することが可能となり、冷却フィン3の取付強度を高めることができる。また、本体部11の両側に冷却フィン3を溶着できるため、表面積の拡大幅を増やし、放熱性を高めることができる。以上の工程により、図1に示した太陽電池モジュール100に装着されるバックレール10が製造される。素板1をプレス加工してバックレール10の本体部11を形成することにより、バックレール10の製造コストの低減を図れる。
By making the
冷却フィン3は、バックレール10の本体部11と同種の金属材料を用いて一体化されることが望ましいが、バックレール10の本体部11とは異種の金属材料を用いてバックレール10に接合されても良い。異種の金属材料を用いる場合には、冷却フィン3の方が本体部11よりも卑となる(イオン化傾向が高くなる)ように材料を選定することで、冷却フィン3を犠牲陽極として作用させバックレール10の耐久性を向上させることができる。冷却フィン3の材料としては、熱伝導性の点ではアルミニウムやこれを主成分とする合金を用いることが好ましい。冷却フィン3とバックレール10の本体部11とを同種の金属材料とする場合には、冷却フィン3と本体部11とを一体成形することも可能である。なお、バックレール10が本体部11のみで十分な放熱性を備えるのであれば、冷却フィン3を必ずしも設けなくても良い。
The
バックレール10を太陽電池モジュール100に接着する場合は、樹脂性接着剤4(例えば、ホットメルトタイプ湿気硬化樹脂)をバックレール10の接着面に塗布し、直ちに裏面保護部材8の所定の位置に押し付けることで接着できる。
When the
図4は、バックレール10を用いた太陽電池モジュール100を平面に設置する太陽光発電装置の一例を示す図である。地面などの平面に施工した基礎ブロック30上に組み上げた架台フレーム40を用意し、架台フレーム40に対して太陽電池モジュール100の裏面に接着したバックレール10の連結面13を、例えばボルト及びナットを用いて固定する。架台200を並べ、架台フレーム40を延長することで、太陽電池モジュール100を縦横に配列できる。太陽電池モジュール100の裏面の空間を空気が流れるように十分広く確保することで、太陽電池モジュール100の温度が上昇することを、バックレール10に設けた冷却フィン3の働きによって抑制できる。また、基礎ブロック30は鉄筋入りセメントで、架台フレーム40はアルミ合金で作成できる。なお、図4では理解を容易とするためにバックレール10を太陽電池モジュール100の幅よりも長く示しているが、バックレール10が太陽電池モジュール100の幅よりも短くても良い。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a solar power generation apparatus in which the
このように、本実施の形態に掛かるバックレール10は、太陽電池モジュール100への接着に用いた樹脂性接着剤4の熱応力による劣化を抑制するため、バックレール10を接着した太陽電池モジュール100の長期使用が可能となる。また、このような支持部材で太陽電池モジュールを支持することにより長期信頼性に優れた太陽光発電装置を実現できる。
As described above, the
上記の実施の形態では、バックレール10の本体部の断面がハット形である場合を例としたが、これに限定されることはなく、バックレール10の本体部の断面はZ形、C形などであってもよい。このような断面形状とすることにより、バックレール10の剛性の向上と軽量化とを両立できる。
In the above embodiment, the case where the cross section of the main body portion of the
以上のように、本発明にかかる支持部材は、太陽電池モジュールとの接着面における応力を低減できる点で有用であり、特に、昼夜や年間での温度差が大きい場所において太陽電池モジュールを支持するのに適している。またこのような支持部材を使用するので信頼性の高い太陽光発電装置となる。 As described above, the support member according to the present invention is useful in that it can reduce the stress on the adhesive surface with the solar cell module, and particularly supports the solar cell module in a place where the temperature difference between day and night and year is large. Suitable for Moreover, since such a support member is used, it becomes a highly reliable solar power generation device.
1 素板
2 切り欠き
3 冷却フィン
4 樹脂性接着剤
5 基材
6 太陽電池セル
7 封止材
8 裏面保護部材
10 バックレール
11 本体部
12 接着面
13 連結面
14 立ち上がり面
30 基礎ブロック
40 架台フレーム
50 フレーム
100 太陽電池モジュール
200 架台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
間隔を隔てて設けられた前記太陽電池モジュールとの接着面と、該接着面の各々から立ち上がる立ち上がり面と、前記立ち上がり面の間に架け渡された連結面とを備え、前記太陽電池モジュールの基材よりも熱膨張係数の大きい材料で形成された本体部を有し、
前記接着面には、間欠的に配される複数の切り欠きが形成されていることを特徴とする支持部材。 A long support member bonded to the back surface of the solar cell module,
An adhesive surface with the solar cell module provided at an interval; a rising surface rising from each of the adhesive surfaces; and a connecting surface bridged between the rising surfaces; and a base of the solar cell module Having a main body formed of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the material ,
The support member is characterized in that a plurality of intermittent cutouts are formed on the adhesive surface.
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