JP5666096B2

JP5666096B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP5666096B2
Application number: JP2009042200A
Authority: JP
Inventors: 孝富士本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010199284A

Description

この発明は、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。

従来、周囲に枠体を形成した太陽電池モジュールに関しては、数多くの提案がなされている。例えば、太陽電池をガラス、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、裏面部材との間に耐候性、耐湿性に優れたＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、エチレン酢酸ビニル）等の透光性封止材により封止されることによって形成された太陽電池モジュール本体の周縁部をコの字型の断面形状を有するアルミニウム材などの枠体の凹所に嵌め込み固定することで形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８６８９８号公報

上記した特許文献１の太陽電池モジュールにあっては、太陽電池モジュール本体の周囲の辺毎に枠体に設けたコ字型の凹所を嵌め込んで組み立てを行っている。しかし、この凹所に嵌め込む作業、並びに辺毎に取り付けた枠体間を接続する作業に手間がかかるという難点がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものにして、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。

この発明は、太陽電池モジュール本体の周囲に枠体を設けた太陽電池モジュールにおいて、前記枠体は、枠状に形成された枠体本体と、前記太陽電池モジュール本体を押さえ付ける押さえ部材と、からなり、前記太陽電池モジュール本体を前記枠体本体の上面部に載置し、前記押さえ部材で太陽電池モジュール本体を枠体本体に押圧して固定することを特徴とする。

また、前記枠体本体に、前記太陽電池モジュール本体を収納する凹所を設けてもよく、前記凹所の深さが太陽電池モジュール本体の厚さより浅く形成してもよい。

また、前記凹所に排水孔を設けるとよい。

また、この発明は、前記太陽電池モジュール本体より上に載置されるスペーサー部材を備え、このスペーサー部材により前記太陽電池モジュール本体を前記枠体本体に押圧するように構成できる。

更に、前記太陽電池モジュール本体の周囲に防水用ガスケットを取り付けるとよい。

また、この発明は、前記押さえ部材に嵌合用突起が設けられ、前記枠体本体に前記嵌合用突起と嵌合する嵌合用凹所が設けられ、前記嵌合用突起を前記嵌合用凹所とを嵌合させることにより、前記押さえ部材で太陽電池モジュール本体を枠体本体に押圧して固定するように構成できる。

この発明は、太陽電池モジュール本体を押さえ部材を用いて枠体本体に押圧固定することで、作業性よく枠体本体に太陽電池モジュール本体を取り付けることができる。

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分解斜視図である。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変形例を示す概略断面図である。この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの変形例を示す概略断面図である。この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの更に異なる変形例を示す概略断面図である。この発明の第３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４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４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１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分解斜視図、図２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。図１、図２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。この他に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。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２に示すように、互いに配線材により電気的に接続され複数の太陽電池１１が、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（ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、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１が形成されている。

この第１の実施形態における太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１の周囲が枠体本体２と、押さえ部材としての押さえ金具３とにより構成される枠体に固定される。太陽電池モジュール本体１が押さえ金具３により枠体本体２の上に押圧して固定されている。

この第１の実施形態における枠体本体２は、アルミニウムの絞り加工や一体成形により矩形枠状に形成されている。この枠体本体２の外周は、太陽電池モジュール本体１より少し大きく、その内周は、太陽電池モジュール本体１の受光面を確保する大きさに形成され、太陽電池モジュール本体１の周縁部１０ａを上面部で載置可能な大きさに形成されている。

押さえ金具３は、枠体本体２と同様に、アルミニウムの一体成形により矩形枠状に形成されている。この押さえ金具３の外周は太陽電池モジュール本体１より少し大きく、その内周は、太陽電池モジュール１０の受光面を確保する大きさに形成されている。

この第１の実施形態の太陽電池モジュールの組み立ては、図１、図２に示すように、枠体本体２の上面部に太陽電池モジュール本体１の周囲を位置合わせして載置し、その後、太陽電池モジュール本体１の上に押さえ金具３を載置する。そして、太陽電池モジュール本体１を避けた位置で押さえ金具３と枠体本体２とをビス４を用いて固定し、押さえ金具３により、太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に押圧して枠体本体２と押さえ金具３との間に固定する。このようにして、この第１の実施形態における太陽電池モジュールが構成される。

この第１の実施形態においては、太陽電池モジュール本体１を押さえ金具３を用いて枠体本体２に押圧固定することで、作業性よく枠体本体２に太陽電池モジュール本体１を取り付けることができる。

また、押さえ金具３と枠体本体２との外周囲には、太陽電池モジュール本体１の厚み分だけの隙間が設けられる。太陽電池モジュールは、屋根の傾斜に沿って設置されるか、年間の発電量が最大になるように所定の傾斜を持たせて設置される。このため、雨水は傾斜に従い太陽電池モジュール本体１の表面部材１２に沿って下方向に流れることになる。この時、雨水は押さえ金具３を越えてほとんど流れ落ちるが、押さえ金具３と太陽電池モジュール本体１の間に入り込む場合もある。この第１の実施形態においては、押さえ金具３と枠体本体２との外周囲には、太陽電池モジュール本体１の厚み分だけの隙間が設けられているので、この隙間より、雨水が排出され、雨水が太陽電池モジュール本体１の外周に滞留することが防止でき、太陽電池モジュール本体１内に水分が浸入することが抑制され、太陽電池モジュールの長寿命化が図れる。

なお、上記した第１の実施形態においては、枠体本体２をアルミニウムの絞り加工や一体成形により矩形枠状に形成しているが、チャネル鋼材を用いて、所定の辺を形成し、各辺を溶接により接合して枠体本体２を形成してもよい。また、押さえ金具３は矩形枠状に一体に形成したものに限られず、各辺に対応したアルミニウムの板材を４つ用いて構成してもよく、或いは、Ｌ字型の２つの板材を用いて構成してもよい。

図３は、この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの変形例を示す概略断面図である。図３に示す実施形態は、太陽電池モジュール本体１の外周に、断面コの字型のゴム製防水ガスケット５を取り付けている。このガスケット５を取り付けた状態で太陽電池モジュール本体１を押さえ金具３を用いて枠体本体２に押圧固定する。押さえ金具３と枠体本体２とにより、ガスケット５が太陽電池モジュール本体１に押し付けられて密着する。この結果、太陽電池モジュール本体１の周囲から入り込む水分を更に防止できる。また、押さえ金具３と枠体本体２との外周囲には、太陽電池モジュール本体１とガスケット５の厚み分だけの隙間が設けられているので、押さえ金具３とガスケット５の間に入り込んだ雨水等は、この隙間より排出され、ガスケット５の外周部に水分が滞留することも防止できる。

図４は、この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールを示す分解斜視図、図５は、この発明の第２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。図４、図５に従いこの第２の実施形態の太陽電池モジュールの全体構成を説明する。

この第２の実施形態は、枠体本体２に太陽電池モジュール本体１を収容する凹所２１が設けられ、この凹所２１が組み立て時の位置決めとなる。そして、凹所２１には、排水孔２２が設けられている。この凹所２１の深さは、この実施形態においては、太陽電池モジュール本体１の厚さよりも浅く形成されている。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様であり、ここでは、説明の重複を避けるために、同一部分には同一符号を付し説明を割愛する。

この第２の実施形態の太陽電池モジュールの組み立ては、図４、図５に示すように、枠体本体２の凹所２１に太陽電池モジュール本体１の周囲を嵌め込んで載置し、その後、太陽電池モジュール本体１の上に押さえ金具３を載置する。そして、太陽電池モジュール本体１を避けた位置で押さえ金具３と枠体本体２とをビス４を用いて固定し、押さえ金具３により、太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に押圧して枠体本体２と押さえ金具３との間に固定する。このようにして、この第２の実施形態における太陽電池モジュールが構成される。

この第２の実施形態においては、太陽電池モジュール本体１を凹所２１に嵌め込むだけで太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に位置決めすることができる。そして、その後、押さえ金具３を用いて枠体本体２に押圧固定することで、作業性よく枠体本体２に太陽電池モジュール本体１を取り付けることができる。

また、押さえ金具３と枠体本体２との外周囲には、凹所２１の深さと太陽電池モジュール本体１の厚み分の差だけの隙間が設けられる。

押さえ金具３と太陽電池モジュール本体１の間に入り込んだ雨水は、太陽電池モジュール本体１と枠体本体２との間の隙間より排出される。また、凹所２１と太陽電池モジュール１０の間に入り込んだ雨水は、排水孔２２から排出され、太陽電池モジュール本体１の外周に滞留するのが防止できる。

このように、太陽電池モジュール本体１と枠体本体２との間の隙間に水が滞留することが防止できるので、太陽電池モジュール本体１内に水分が浸入することが抑制され、太陽電池モジュールの長寿命化が図れる。

図６は、この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの変形例を示す概略断面図である。図６に示す実施形態は、太陽電池モジュール本体１の外周部の下側に凹所２１に沿って下側ゴム製防水ガスケット５１を配置し、太陽電池モジュール本体１の外周部の上側に上側ゴム製防水ガスケット５２を配置したものである。

この図６に示す実施形態においては、枠体本体２の凹所２１に防水ガスケット５１を配置し、その防水ガスケット５１上から太陽電池モジュール本体１の周囲を凹所５１内に嵌め込んで載置し、その後、太陽電池モジュール本体１の上に防水ガスケット５２を載置し、その上に押さえ金具３を載置する。そして、太陽電池モジュール本体１を避けた位置で押さえ金具３と枠体本体２とをビス４を用いて固定し、押さえ金具３により、太陽電池モジュール本体１とガスケット５１、５２を枠体本体２に押圧する。そして、ガスケット５１，５２に挟まれた状態で太陽電池モジュール本体１を枠体本体２と押さえ金具３との間に固定される。この結果、押さえ金具３と枠体本体２とにより、ガスケット５１、５２が太陽電池モジュール本体１に押し付けられて密着する。この密着する両ガスケット５１、５２により、太陽電池モジュール本体１の周囲から水分が入り込むことを防止する。

図７は、この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールの更に異なる変形例を示す概略断面図である。図７に示す実施形態は、太陽電池モジュール本体１の外周に、断面コの字型のゴム製防水ガスケット５を取り付けている。このガスケット５を取り付けた状態で枠体本体２の凹所２１に嵌め込む。その後、太陽電池モジュール本体１を押さえ金具３を用いて枠体本体２に押圧固定する。押さえ金具３と枠体本体２とにより、ガスケット５が太陽電池モジュール本体１に押し付けられて密着する。このガスケット５により、太陽電池モジュール本体１の周囲から入り込む水分を更に防止できる。また、押さえ金具３と枠体本体２との外周囲には、凹所２１の深さと太陽電池モジュール本体１とガスケット５の厚み分の差だけの隙間が設けられている。このため、押さえ金具３とガスケット５の間に入り込んだ雨水等はこの隙間より排出され、ガスケット５の外周部に水分が滞留することも防止できる。また、凹所２１とガスケット５の間に入り込んだ雨水は排水孔２１から排出され、太陽電池モジュール本体１の外周に滞留するのが防止できる。

図８は、この発明の第３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８に示す第３の実施形態と第２の実施形態とが相違する点は、凹所２１の深さになる。この第３の実施形態に示す凹所２１は、太陽電池モジュール本体１の厚さより深く設けられている。この図８に示す例では、太陽電池モジュール本体１の外周にコの字型ゴム製防水ガスケット５２を取り付けた状態においても凹所２１の深さが深く形成されている。

このような場合には、押さえ金具３で太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に押さえ付けられないので、スペーサー部材６を押さえ金具３と太陽電池モジュール本体１との間に配設している。

この第３の実施形態の太陽電池モジュールの組み立ては、図８に示すように、枠体本体２の凹所２１にガスケット５を取り付けた太陽電池モジュール本体１の周囲を嵌め込んで載置する。その後、ガスケット５の上にスペーサー部材６を載置してからその上に押さえ金具３を載置する。そして、太陽電池モジュール本体１を避けた位置で押さえ金具３と枠体本体２とをビス４を用いて固定し、押さえ金具３、スペーサー部材６により、太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に押圧して枠体本体２と押さえ金具３との間に固定する。このようにして、この第３の実施形態における太陽電池モジュールが構成される。

図９及び図１０は、この発明の第４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。

上記した第１から第３の実施形態においては、ビス４を用いて、枠体本体２と押さえ金具３とを固定している。これに対して、この第４の実施形態においては、ビス４を用いず、枠体本体２と押さえ金具３とを固定するものである。

このため、押さえ金具３ａには、嵌合用突起３０が設けられ、枠体本体２には、嵌合用凹所２６が設けられている。

嵌合用突起３０は、先端に向かって先細りの断面台形状の嵌合用爪部３１が設けられ、嵌合用凹所２６は、嵌合用爪部３１が嵌め込まれるように、深さ方向に向かって先細りの断面台形状に形成されている。

この第３の実施形態の太陽電池モジュールの組み立ては、図１０に示すように、枠体本体２の凹所２１にガスケット５を取り付けた太陽電池モジュール本体１の周囲を嵌め込んで載置する。その後、押さえ金具３ａの嵌合用突起３０の嵌合用爪部３１と嵌合用凹所２６との位置を合わせる。そして、押さえ金具３を押し込み、嵌合用凹所２６内に嵌合用爪部３１を嵌め込む。嵌合用爪部３１の平坦部３１ａと嵌合用凹所２６の入り口部２６ａとが係合し、押さえ金具３ａにより太陽電池モジュール本体１を枠体本体２に押圧して太陽電池モジュール本体１を枠体本体２と押さえ金具３との間に固定する。このようにして、この第４の実施形態における太陽電池モジュールが構成される。

この第４の実施形態においては、位置決め用の凹所２１を設けているが、第１の実施形態に示す位置決め用凹所を設けていない枠体本体２にも適用することができる。

また、嵌合用凹所２６を嵌合用爪部３１より大きく形成しておき、嵌合用凹所２６に嵌合用爪部２６を嵌め込み、その後嵌合用凹所２６をかしめて、枠体本体２と押さえ金具３ａとを固定するように構成しても良い。

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。

１太陽電池モジュール本体
２枠体本体
３押さえ金具
４ビス
５防水用ガスケット
１１太陽電池
１２表面部材
１３裏面部材
２１凹所

Claims

太陽電池モジュール本体の周囲に枠体を設けた太陽電池モジュールにおいて、前記枠体は、
矩形枠状に形成され、深さが太陽電池モジュール本体の厚さより浅く前記太陽電池モジュール本体を収納する凹所が設けられた枠体本体と、
矩形枠状に形成され、前記太陽電池モジュール本体を押さえ付ける押さえ部材と、からなり、
前記太陽電池モジュール本体を前記枠体本体の前記凹所に嵌め込み、前記押さえ部材で前記太陽電池モジュール本体を前記枠体本体に押圧して固定し、
前記枠体の外周囲には、前記枠体本体と前記押さえ部材との間に前記凹所の深さと前記太陽電池モジュール本体の厚みの差分だけの隙間が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記凹所に排水孔を設けた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。
前記太陽電池モジュール本体より上に載置されるスペーサー部材を備え、このスペーサー部材により前記太陽電池モジュール本体を前記枠体本体に押圧することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池モジュール本体の周囲に防水用ガスケットを取り付けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記押さえ部材に嵌合用突起が設けられ、前記枠体本体に前記嵌合用突起と嵌合する嵌合用凹所が設けられ、前記嵌合用突起を前記嵌合用凹所とを嵌合させることにより、前記押さえ部材で太陽電池モジュール本体を枠体本体に押圧して固定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。