JP5648323B2 - 太陽電池膜構造体 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池膜構造体に関し、特に屋根や壁に膜構造を持つスタジアムや大規模施設で使用される膜体やテントなどの膜体と太陽電池モジュールが一体となった太陽電池膜構造体に関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりが世界的な広がりを見せている。このような中でも、二酸化炭素排出に伴う地球の温暖化現象に対する危機感は深刻であり、クリーンエネルギーへの期待はますます高まってきている。太陽電池は、その安全性と取扱いの容易さから、クリーンエネルギー源として期待がもたれている。

従来から太陽光を利用して電力を発生させる太陽電池モジュールは、各種建造物の屋根や壁に取り付けて電力供給源として利用されている。また、軽量であり可撓性を有するフレキシブルな太陽電池を使用することによって、平面状の屋根や壁だけでなく設置対象の平面性にとらわれることなく、各種テントの表面に貼り付けて携帯可能な電源として用いられたり、膜構造建築物の屋根や壁にその可撓性を利用して貼り付け、発電に利用することも可能である。

特許文献１には、膜体（幕体）に太陽電池が固定されている太陽電池膜（幕）構造体として、太陽電池モジュールが幕体と幕体小片に直接熱融着され、幕体と幕体小片も直接熱融着された太陽電池膜構造体が開示され、太陽電池モジュールのうち幕体との接合部にあたる表面保護フィルムと背面保護フィルムは、幕体と同種の材料が用いられている。

特開２００２−１８５０３１号公報

太陽電池モジュールの耐用年数と、膜構造建築物の膜体やテントなどの膜体との耐用年数は大きく異なり、太陽電池モジュールの耐用年数が短いため、太陽電池部分を交換する必要がある。しかしながら上記特許文献１では、太陽電池モジュールと膜体とが熱融着されているため、太陽電池部分の交換の際に太陽電池モジュールと膜体とを剥離する必要があり、膜体を傷つけてしまうという問題点があった（第１の課題）。加えて、膜構造建築物上の太陽電池には、強風にも耐えられるものが必要であるが、本発明者らの検討によれば、特許文献１のようにＦＥＰ膜（４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体）を単にコーティングした膜同士の熱融着では、接着安定性があまり良くないことが判明した（第２の課題）。本発明は、このような２つの課題を解決するものである。

本発明者らは、上記第１の課題、及び第２の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、太陽電池が交換可能な構造を用いて、太陽電池モジュールと膜体を固定することで第１の課題を解決し、加えて、上記交換可能な構造に用いる固定部材と膜体を、接着層を介して融着させることで、第２の課題を解決できることに想到し、本発明を完成させた。本発明は、
膜体に太陽電池モジュールが固定されている太陽電池膜構造体であって、
前記膜体と前記太陽電池モジュールは、固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定されており、
前記膜体と前記固定部材は、接着層を介して融着され、
前記接着層は、層厚が５０μｍ以上であることを特徴とする太陽電池膜構造体である。

また、前記接着層は、熱可塑性樹脂であることが好ましい態様である。

また、前記固定部材は固定具を含むことが好ましい態様であり、また、前記固定部材は太陽電池モジュールの周囲および／または受光面に対して裏面で太陽電池モジュールを固定することが好ましい態様である。

また、本発明の別の態様は、膜体に太陽電池モジュールが固定されている太陽電池膜構造体の製造方法であって、
前記膜体と前記太陽電池モジュールは、固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定され、
前記膜体と前記固定部材を、前記膜体と前記固定部材の間に別途挿入する接着層を介して熱融着する工程を含むことを特徴とする太陽電池膜構造体の製造方法である。

また、本発明の別の態様は、上記太陽電池膜構造体を用いる屋根材であり、建造物である。

本発明により、太陽電池膜構造体における太陽電池モジュールの交換が容易となり、交換の際に膜体を傷つけることなく容易に交換可能な太陽電池膜構造体を提供することができる。加えて、接着安定性が向上した太陽電池膜構造体を提供することができる。

本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様の断面概略図である。 本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様の斜視概略図である。 本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様の断面概略図である。 本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様の断面概略図である。 本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様の真上から見た概略図である。

本発明の太陽電池膜構造体は、膜体と太陽電池モジュールが、固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定されており、膜体と固定部材は、接着層を介して融着されており、接着層は、層厚が５０μｍ以上であることを特徴とする太陽電池膜構造体である。

＜膜体＞
本発明における膜体とは、ドーム膜やテントなど、軽量屋根に使用できるものをいう。膜体の材料としては、Ａ種膜材料（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による材料であり、ガラス繊維織物にフッ素樹脂がコーティングされている高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）、Ｂ種膜材料、Ｃ種膜材料、テント倉庫用膜材料が挙げられる。このうち、Ａ種膜材料であることが好ましい。

本発明の膜体の膜厚は特段制限されないが、通常０．１〜３ｍｍのものが用いられる。特に膜構造建築物の屋根材として使用する場合であって、Ａ種膜材料を最外層の膜体として用いる場合には、０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であることが好ましい。又、２ｍｍ以下が好ましい。この範囲の膜厚とすることで、耐久性が高く、柔軟性に優れ、また透光性も得られるという利点がある。

＜固定部材＞
本発明における固定部材は、太陽電池モジュールと膜体を脱着可能な構造で固定するものである。本発明において脱着可能とは、膜体を傷つけることなく取り外し交換ができることを意味する。脱着可能な構造としては固定具によるものが好ましく、具体的に例示をすると、ファスナーによる固定、面ファスナー（マジックテープ：登録商標）による固定、ネジ止めによる固定、ロープによる固定、バンドによる固定などが挙げられる。

先にも述べたように、太陽電池の耐用年数は一般的に１０年程度と言われている。一方、Ａ種膜材料に代表される膜構造建築物の膜体の耐用年数は、太陽電池の寿命をはるかに上回る３０年以上と言われている。そのため、発電性能低下による太陽電池モジュールの交換が必要になる。また、太陽電池の技術は年々進歩しているため、当初取り付けた太陽電池の耐用年数に到達する前に高性能な太陽電池に交換する場合も出てくる。このため、膜体に太陽電池モジュールを直接固定する方法でなく、太陽電池モジュールが膜体にダメージを与えることなく脱着可能になるような構造、具体的には固定具を使用して膜体に固定されることが好ましい。

本発明における固定部材の材質は、特に制限を受けるものではなく、融着が可能な素材であればよい。熱可塑性樹脂製のシートや繊維織物、薄い金属板などでもよい。好ましくは、上記膜体と同質の材料である。固定部材の材料を膜体の材料と同質の材料とすることで、以下のような効果がある。
一般に膜体の材質として好ましいＡ種膜材料の表面はフッ素樹脂加工されている。フッ素樹脂表面にフッ素樹脂以外の部材を固定しようとする場合には、ナトリウム金属などのアルカリ金属による表面処理や、プラズマ処理などによる表面改質を行いフッ素樹脂表面の接着性を改善させて固定する方法、熱融着により材質表面を溶融させて非接着物と接着させる方法が知られている。しかしながら、ナトリウム金属での表面処理やプラズマ装置を使用して建造物の広範囲の表面改質を行うことは極めて非効率である。

そのため、フッ素樹脂材料の表面に他部材を固定する場合には、熱融着による接着方法が用いられることが好ましいが、同種のフッ素樹脂材質を重ね合わせて、フッ素の溶融温度以上に加熱させることにより熱融着させて結合させる方法が好ましい。よって本発明の固定部材は、上記膜体と同質の材料を採用することが好ましい。なお、本発明において「同質の材料」とは、最表面層に存在する樹脂材料が同一のカテゴリー、例えばフッ素系樹脂やスチレン系樹脂、アクリル系樹脂などのカテゴリーに属することを意味する。具体的には、融着される基材の最表面がフッ素系樹脂で覆われている材料の場合、Ａ種膜のようにガラス繊維織物にフッ素樹脂がコーティングされているものでもよいし、フッ素樹脂のフィルムやシートのようにフッ素樹脂のみで構成されている材料でもよい。より好ましくはＡ種膜材料を同質の材料として用いる場合である。

軽量屋根などの材質である膜体と太陽電池を取り付ける接合方法としては、糸での縫合やステープラーなどでの機械的固定も可能であるが、膜体に微小な穴が開いてしまうため建造物の屋内への雨水など浸入の原因となる。一方、膜体に固定部材を融着により接合する場合には、膜体表面からの浸水の可能性はほとんどないと考えられる。

本発明における固定部材を配置する位置や、その大きさは、太陽電池モジュールを膜体に固定することが可能であれば特段限定されないが、太陽電池モジュールの周囲を囲むように配置されていることが、固定時の引っ張り応力を分散させることができるため、好ましい。また、太陽電池モジュールの受光面に対して裏面側の中央付近を１箇所乃至複数箇所固定するように固定用部材を配置させることが、骨組膜構造、サスペンション膜構造、空気膜構造といった膜体の膨らみや凹みに太陽電池モジュールを順応させることができるため、好ましい。

＜接着層＞
本発明では、上記膜体と上記固定部材は接着層を介して融着されることを特徴としており、接着層の層厚は５０μｍ以上である。
上記説明したように、本発明では膜体と固定部材は融着により接合を行うが、ＦＥＰ膜をコーティングした膜同士の熱融着では接着安定性があまり良くないという知見を、本発明者らは得た。このような接着安定性を改善するために、本発明においては膜体と固定部材の間に別途接着層を挿入し、該接着層を介して融着する。

膜体と固定部材が例えばＡ種膜材からなる場合、膜体の表面にはガラス繊維材料による凹凸表面が数１０μｍの高低差で存在する。Ａ種膜材以外の材料であっても、膜体の強度を保つために繊維が含まれ、その繊維による凹凸が存在する。本発明の接着膜では、熱融着の場合、接着層が熱により溶融されたときの溶融樹脂が繊維の凹凸に入り込み、投錨効果が得られるものである。そのため、接着層を介しない場合に比べて、膜体と固定部材の接着力が強固となる。加えて、接着層の層厚が５０μｍより薄い場合には、上記繊維の凹凸に十分に溶融した接着層が入り込めず、投錨力が不十分となる。

接着層の層厚は７５μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。一方、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることが更に好ましい。接着層が上記範囲内である場合には、膜体と固定部材を接着した後の積層体の可撓性が良好となり十分な意匠性を発揮することができる。また、熱融着の場合には、融着の処理時間が適度であり作業効率の観点からも好ましい。加えて、良好な剥離強度を維持することができる。なお、上記接着層の層厚は、膜体及び固定部材にコーティングが施されていて、該コーティングが接着層として用いることができるものであれば、コーティング層の厚さも接着層の層厚として含む。一方、膜体にコーティングがされていない場合、およびコーティングがされている場合であっても、接着層として用いることのできない材料からなるコーティングである場合には、別途膜体と固定部材の間に挿入した接着層のみの厚さをいう。

接着層の材質は、融着が可能であれば特段限定されず、具体的には、熱可塑性樹脂が好ましい。より好ましくはＦＥＰ（４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体）、ＰＦＡ（４フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体）、ＰＣＴＦＥ（３フッ化塩化エチレン樹脂）、ＥＴＦＥ（４フッ化エチレンとエチレンの共重合体）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）、ＥＣＴＦＥ（３フッ化塩化エチレンとエチレンの共重合体）などの熱可塑性フッ素樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性フッ素樹脂は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）と同程度、またはより低めの溶融温度であるため溶着作業に適しており、剥離強度が強く優れた接着層として使用される。この中でもＦＥＰまたはＰＦＡのようなパーフロロ系フッ素樹脂を用いると、より高い接着力が得られ好ましい。接着層が熱可塑性樹脂であるＦＥＰの場合には、通常、重量平均分子量が１×１０⁴以上、好ましくは１×１０⁵以上である。また、１×１０⁶以下であることが好ましい。なお、重量平均分子量は、ＳＥＣ（サイズ排除クロマトグラフィー）測定により決定される。

また、接着層は、熱融着により膜体と固定部材を融着する場合には、その溶融温度が１５０℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましい。一方、３３０℃以下であることが好ましく、３２０℃以下であることがより好ましい。接着層の溶融温度が上記範囲であることにより、フッ素樹脂の溶融粘度が適度なものとなるため、意匠性が損なわれることがなく、接着部分の凹凸に樹脂が十分に侵入することができるために、接着後の剥離強度を十分に確保することができる。また、フッ素樹脂が安定な状態を保つことができるため、人体に有毒なガスが発生することもなく、かつ、エネルギーコストの面からも好ましい。なお、膜体にコーティングがされている場合、接着層とコーティングの材質が同じであっても異なっていてもよいが、投錨力の観点から同じ材質で構成されることが好ましい。

＜太陽電池モジュール＞
本発明の太陽電池モジュールは、光エネルギーを直接電力に変換できるモジュールであり、通常、太陽電池素子、表面保護シート、裏面保護シート、封止層などが積層し構成されるが、光エネルギーを電力に変換できる構造であれば特段限定されるものではない。

太陽電池素子は、光エネルギーを直接電力に変換することができる太陽電池の心臓部である。太陽電池素子としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池素子などのシリコン系太陽電池素子を例示することができる。また、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することもできる。さらに色素増感太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子、ＨＩＴ太陽電池素子等を採用してもよい。

表面保護シートは、温度変化、湿度変化、風雨などから太陽電池素子の受光面を保護するためのシート状部材であり、太陽電池素子の受光面側に配置される。耐光性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの表面被覆材として好適な性能を備え、加えて当該性能が屋外暴露において長期間維持される性質を有することが好ましい。具体的には、ソーダ石灰ガラス、白板ガラス、無アルカリガラスなどのガラスおよびこれらの強化ガラス；ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂；ビスフェノールＡポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂；ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂；エポキシ樹脂；ポリスチレン等のスチレン樹脂；ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂等の合成樹脂からなるものを採用することができる。

裏面保護シートは、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムおよびシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを裏面保護シートとして使用することができる。

封止層は、太陽電池モジュールの補強や太陽電池素子の保護のために、太陽電池素子と表面保護シート、及び太陽電池素子と裏面保護シートの間に設けられるものである。封止層の構成材料としては、太陽電池モジュールを補強することや、太陽電池素子を何らかの形で保護できるものであれば、どのような材料も使用することができる。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンフィルムなどを封止層の構成材料として用いることができる。

＜太陽電池膜構造体の製造方法＞
本発明の別の態様は、膜体に太陽電池モジュールが固定されている太陽電池膜構造体の製造方法である。膜体と太陽電池モジュールは固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定されるが、膜体と固定部材を別途挿入する接着層を介して融着する融着工程を含むことを特徴としている。接着層は、膜体及び固定部材に接着層として用いることができるコーティングがされている場合には、コーティングが接着層となり得る。しかしながら、コーティングのみを接着層とした場合には、接着力が十分ではない場合が多いことから、別途接着層を膜体と固定部材の間に挿入し、融着する工程を有することが好ましい。

本発明において膜体と固定部材の融着の方法は、具体的には熱による融着や超音波による融着が挙げられ、接着層の種類により適宜選択することができる。接着層が熱可塑性樹脂であれば熱融着による融着が好ましく、熱可塑性を有しない樹脂の場合などには超音波による融着が好ましい。投錨力の確保の観点やコストの観点から、熱可塑性樹脂からなる接着層を熱融着することが好ましい。膜体と固定部材の融着は大気下にて行うことができる。また、熱融着の場合の温度は、接着層が溶融する温度以上の温度で行えばよく、適宜設定することができるが、２５０℃以上が好ましく、３６０℃以上がより好ましい。一方、４５０℃以下であることが好ましく、４００℃以下であることがより好ましい。上記温度範囲で行うことで、膜体の形状を維持しつつ融着することができ、有害ガスも発生しないため好ましい。熱融着には、熱コテ式や熱板式や熱風式やインパルス式などの熱融着装置を使用することができる。

＜太陽電池膜構造体の用途＞
本発明の太陽電池膜構造体は、膜構造建築物やテントなどの屋根材に採用することで、耐用年数を経過して光変換効率が低下した太陽電池モジュールを、屋根材を傷つけることなく簡易に交換できる。特に膜構造建築物やテントなど、フレキシブルな膜体に適している。そして、本発明の太陽電池膜構造体を採用した屋根材を用いた建造物も本発明の範囲内である。

以下、本発明の太陽電池膜構造体を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面で表される態様は、本発明の実施態様の一つであり、これに限定されないことはいうまでもない。

図１は、本発明の太陽電池膜構造体の一実施態様に係る、太陽電池モジュール固定部の断面概略図である。太陽電池モジュール１は、膜体５に、固定部材４により固定されている。そして膜体５と固定部材４は、接着層６を介して融着されている。固定部材４は、固定具３を含んでおり、固定具３と固定部材４は工業用ミシンなどでの縫い付けにより縫合部２で縫合されている。図１における固定具３はファスナーであり、ファスナーは太陽電池モジュールとも、工業用ミシンなどでの縫い付けにより、縫合部２で縫合されている。太陽電池モジュール１と膜体５は、固定部材４が有するファスナーにより脱着可能に固定されており、本実施形態の太陽電池膜構造体は、太陽電池モジュールの脱着が極めて容易である。

図２は、図１に示す実施態様の斜視概略図である。太陽電池モジュール１の周囲にファスナーが取り付けられており、固定部材４は太陽電池モジュール１の周囲で太陽電池モジュール１を固定している。このような態様は、固定時の引っ張り応力を分散させることができるため、好ましい。

図３は、本発明の太陽電池膜構造体の、別の一実施態様に係る太陽電池モジュール固定部の断面概略図である。固定具３には、面ファスナー（マジックテープ：登録商標）が採用されており、太陽電池モジュール１と膜体５は、固定部材４が有する面ファスナーにより脱着可能に固定されており、太陽電池モジュールの脱着が極めて容易である。
また、固定部材４は、太陽電池モジュール１の周囲で太陽電池モジュール１を固定しているのに加え、太陽電池モジュールの裏面（太陽光の受光面の裏面）の中心部で太陽電池モジュール１を固定している。このような態様は、骨組膜構造、サスペンション膜構造、空気膜構造といった膜体の膨らみや凹みに太陽電池モジュールを順応させることができるため、好ましい。

図４は、本発明の太陽電池膜構造体の、別の一実施態様に係る太陽電池モジュール固定部の断面概略図である。固定具３には、ネジが採用されており、太陽電池モジュール１と膜体５は、固定部材４が有するネジにより脱着可能に固定されている。また、図５は、本発明の太陽電池膜構造体の、別の一実施態様に係る太陽電池モジュールの真上から見た概略図である。固定具３には、ロープが採用されており、太陽電池モジュール１と膜体５は、固定部材４が有するロープとロープ穴により脱着可能に固定されている。

以下、本発明の太陽電池モジュールについて、実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明が実施例の形態のみに限定されないのはいうまでもない。

（実施例１）
図１に示すように、太陽電池モジュールと膜体を、ファスナーを有する固定部材により固定し、太陽電池膜構造体を製造した。
膜体、及び固定部材として、厚さ０．７ｍｍのＡ種膜材を用いた。Ａ種膜材は、ガラス織布と四フッ化エチレン樹脂からなり、膜材の厚みが０．５ｍｍ以上の材料である（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による）。また、Ａ種膜材表面には２０μｍのＦＥＰコーティング層を有する。Ａ種膜材を所定の長さに切断し、膜体とした。
用いた太陽電池モジュールは、表面保護フィルムとして厚み０．１ｍｍのＥＴＦＥ（２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体）、太陽電池素子の受光面側および背面側の封止層として厚み０．３ｍｍのシート状ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）フィルム、太陽電池素子セルとしてａ−Ｓｉ太陽電池素子を用い、太陽電池モジュールの受光面から、表面保護フィルム、封止層、太陽電池素子、封止層、背面保護フィルムの順に積層した。また、太陽電池素子から電力を取出すための配線として幅３ｍｍ 、厚み５０μｍの錫メッキ銅箔を用いた。用いた太陽電池素子では、基板の太陽電池素子面（受光面）の反対面に正極、および負極が形成されている。背面保護フィルムとしては、表面保護フィルムと同様に厚み０．１ｍｍのＥＴＦＥを使用した。

太陽電池素子のない太陽電池モジュールの周囲に、膜体本体へ取り付けを行うための固定具としてテントなどに用いられるファスナーを工業用ミシンで縫いつけた。
また、膜体本体側には、Ａ種膜材の膜体本体に厚さ１２８μｍのＦＥＰ（４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体）フィルムを接着層として敷いた上に、あらかじめ太陽電池モジュール側で使用するファスナーと対になるファスナーを縫い付けた、膜体と同種のＡ種膜材を重ね熱融着して、太陽電池モジュール固定部材とした。固定部材の熱融着部分は幅５０ｍｍとして、熱板式の熱融着機を使用し３６５℃で１分３０秒間加熱し、その後１分間金属板で冷却した。
このように、膜体本体から太陽電池を着脱可能とするための固定具を備えた太陽電池モジュールを、該太陽電池モジュールを着脱するための固定部材を備えた膜体本体に固定し、太陽電池膜構造体１とした。

膜体本体と固定部材の加熱融着部の剥離強度を、層間剥離強度万能引張試験機（東洋ボールドウィン製ＴＥＮＳＩＬＯＮ ＳＴＭ−Ｔ−１００）を使用して測定した。剥離強度の分布は２．２〜４．１ｋｇ／ｃｍの範囲であり、平均３．０ｋｇ／ｃｍであった。なお、試験片は１０ｍｍ×２００ｍｍを用いた。

（実施例２）
太陽電池モジュールを着脱するための固定具として、工業用の面ファスナーを工業用ミシンで縫いつけ、膜体側の固定具として太陽電池モジュール側の面ファスナーと対となる面ファスナーを使用したほかは実施例１と同様にして、図３に示す太陽電池膜構造体２を製造した。また、太陽電池モジュールの裏面にも一部の範囲について面ファスナーを取り付けることで太陽電池モジュールの膜体からの浮き上がりを抑制した。

（実施例３）
太陽電池モジュールを着脱するための固定具として、穴径１２ｍｍのハトメを専用プレスで取り付け、膜体側の固定具としても穴径１２ｍｍのハトメを取り付け、ロープで固定したほかは実施例１と同様にして、図５に示す太陽電池膜構造体３を製造した。

（比較例１）
膜体と固定部材の接着に別途接着層を挿入しない以外は、実施例１と同様の構造の太陽電池膜構造体４を製造した。熱融着は、Ａ種膜材の膜体本体にＡ種膜材からなる固定部材を重ね、固定部材の熱融着部分は幅５０ｍｍとして、３６５℃で２分間行ったが、接着結合できなかった。

（比較例２）
比較例１で製造した太陽電池膜構造体４の熱融着を、熱融着部分は幅５０ｍｍとして、３７５℃で３分間加熱し結合した。
実施例１と同様に剥離強度を測定したところ、剥離強度の分布は０．５〜２．２ｋｇ／ｃｍの範囲であり、平均１．５ｋｇ／ｃｍであった。なお、試験片は１０ｍｍ×２００ｍｍを用いた。

※比較例１、２は接着層を用いていないが、Ａ種膜材表面には膜厚２０μｍのＦＥＰコーティング層を有する。

接着層を別途挿入せず、膜体と固定部材を熱融着した場合、ＦＥＰ層厚は４０μｍであり、温度３６５℃２分の条件では接着しなかった。一方、ＦＥＰ層厚４０μｍであっても３７０℃３分の条件では接着が可能であったが、剥離強度が低く、接着安定性が低下する。そのため、膜体及び固定部材のコーティングとは別途接着層を用いて熱融着を行うことで、接着安定性が向上する。

１ 太陽電池モジュール
２ 縫合部
３ 固定具
４ 固定部材
５ 膜体
６ 接着層

Claims (7)

1. Ａ種膜材料からなる膜体に太陽電池モジュールが固定されている太陽電池膜構造体であって、
   前記膜体と前記太陽電池モジュールは、固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定されており、
   前記固定部材はＡ種膜材料、及び固定具としてファスナー、面ファスナー、ロープ、又はバンドを含み、
   前記膜体と前記固定部材は、前記Ａ種膜材料の間で接着層として層厚が５０μｍ以上の４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体を介して融着され、
   前記太陽電池モジュールと前記固定部材は、縫い合わされていることを特徴とする太陽電池膜構造体。
2. 前記太陽電池モジュールと前記固定具とが縫い合わされていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池膜構造体。
3. 前記固定部材は太陽電池モジュールの周囲および／または受光面に対して裏面で太陽電池モジュールを固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池膜構造体。
4. Ａ種膜材料からなる膜体に太陽電池モジュールが固定されている太陽電池膜構造体の製造方法であって、
   前記膜体と前記太陽電池モジュールは、固定部材により、太陽電池モジュールと膜体が脱着可能な構造で固定され、
   前記固定部材はＡ種膜材料、及び固定具としてファスナー、面ファスナー、ロープ、又はバンドを含み、
   前記膜体と前記固定部材を、前記膜体と前記固定部材の間に別途挿入する接着層として４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体を介して融着する工程、及び
   前記太陽電池モジュールと前記固定部材とを縫い合わせる工程、
   を含むことを特徴とする太陽電池膜構造体の製造方法。
5. 前記太陽電池モジュールと前記固定具とが縫い合わされていることを特徴とする、請求
   項４に記載の太陽電池膜構造体の製造方法。
6. 請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池膜構造体、又は請求項４もしくは５に記載の製造方法で製造された太陽電池膜構造体を用いる屋根材。
7. 請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池膜構造体、又は請求項４もしくは５に記載の製造方法で製造された太陽電池膜構造体を用いる建造物。