JP5691241B2 - 太陽電池ユニットの取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池ユニットの取付方法に関する。

太陽電池ユニットの一例として、太陽電池素子（セル）が設けられている補強板と透光フィルムとの間にエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が充填された太陽電池モジュールが知られている。この太陽電池ユニットには、補強板としてステンレス板、メッキ鋼板、ガルバニウム鋼板等が用いられ、太陽電池ユニットの全面に亘って設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７５２８６１号明細書

上記太陽電池ユニットの補強板として用いられているステンレス板、メッキ鋼板、ガルバニウム鋼板等は剛性が高い。ところが、太陽電池ユニットを取り付けられる建物の屋根や外装材は、必ずしも平坦ではないため、剛性が高い補強板を有する太陽電池ユニットは、施工箇所に対する適応性が悪い。このため、施工箇所に取り付け台や取り付け治具を備えることが余儀なくされ、取り付け作業が煩雑で取り付け難いという課題がある。
また、太陽電池ユニットは屋外に露出して取り付けられるため、より確実に且つ強固に取り付けることが要求される。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に取り付けられ、より確実に且つ強固に取り付けられる太陽電池ユニットの取付方法を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明は、
太陽電池ユニットの取付方法であって、
（ア）前記太陽電池ユニットは、
可撓性を有する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面側を覆い可撓性を有する表面保護部材と、
前記太陽電池セルの反受光面側を覆い可撓性を有する構造用ファスナーと、
前記表面保護部材と前記構造用ファスナーとの間にて前記太陽電池セルを被覆するとともに、前記表面保護部材、前記構造用ファスナー、及び、前記太陽電池セルを接着し、柔軟性を有する接着材と、
を有する太陽電池モジュール、及び、
前記太陽電池モジュールを補強する補強部材を、有し、
前記補強部材は前記太陽電池モジュールの端部に設けられており、
（イ）前記太陽電池ユニットが有する前記構造用ファスナーと、建物の外装材に取り付けられた構造用ファスナーとを係合させるとともに、
前記太陽電池モジュールを狭持する狭持部材を前記外装材に取り付けて前記太陽電池ユニットを前記建物に取り付け、
前記狭持部材及び前記建物のうちのいずれか一方に磁性材が設けられ、前記狭持部材及び前記建物のうちの他方に金属部材が設けられており、
前記磁性材の磁力により前記狭持部材が前記建物に取り付けられることを特徴とする。

本発明によれば、容易に取り付けられ、より確実に且つ強固に取り付けられる太陽電池ユニットの取付方法を提供することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池ユニットの構成を示す断面の模式図である。 本実施形態の太陽電池ユニットに設けられた補強部材を示す図である。 太陽電池ユニットに取り付けられた面ファスナーの変形例を示す断面の模式図である。 太陽電池モジュールの長手方向における両端部のみに補強部材が設けられている状態を示す図である。 太陽電池モジュールの長手方向における両端部と、それらの太陽電池モジュールの間とに補強部材が設けられている状態を示す図である。 太陽電池モジュールの長手方向と直交する方向における両端部のみに補強部材が設けられている状態を示す図である。 矩形状をなす太陽電池モジュールの隅角部に補強部材が設けられている状態を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る太陽電池ユニットの構成を示す断面の模式図である。図８（ａ）は、屋根側に磁性材が設けられている場合の変形例を示す断面図、図８（ｂ）は、補強部材の表面に面ファスナーが設けられている場合の変形例を示す断面図、図８（ｃ）は、補強部材の表面に他の面ファスナーが設けられている場合の変形例を示す断面図である。 第２実施形態の太陽電池ユニットの取付方法を示す図である。 第２実施形態の太陽電池ユニットの取付方法の変形例を示す図である。 第３実施形態の太陽電池ユニットの取付方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池ユニットの構成を示す断面の模式図である。
図１に示すように、第１実施形態の太陽電池ユニット１０は、可撓性を有する太陽電池セル１２と、太陽電池セル１２の受光面１２ａ側を覆い可撓性を有する表面保護部材としての表面保護シート１４と、太陽電池セル１２の反受光面側を覆い可撓性を有する裏面保護部材としての裏面保護シート１６と、柔軟性を有し、表面保護シート１４と裏面保護シート１６との間にて太陽電池セル１２を被覆するとともに、表面保護シート１４、裏面保護シート１６、及び、太陽電池セル１２を接着する接着材としてのエチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂１８と、裏面保護シート１６に接着される可撓性を有する構造用ファスナーとしての面ファスナー２０と、を有する太陽電池モジュール１１、及び、太陽電池モジュール１１を補強する補強部材５０、を有している。

太陽電池セル１２は、薄い板状をなす光電変換素子であり、例えばシリコーン等にて形成されて可撓性を有している。本太陽電池ユニット１０は、複数の太陽電池セル１２が平面状に接合されて一体に形成されている。

表面保護シート１４は、フッ素樹脂、たとえば、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）にて形成され、厚さが２０〜１００μｍのシートである。フッ素系樹脂であるエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）は、光透過性を有するとともに耐候性に優れる一方で、難接着性を有する。このため、表面保護シート１４の太陽電池セル１２側の接着面１４ａには、表面活性化処理として金属ナトリウム処理が施されている。この金属ナトリウム処理により、接着面１４ａのフッ素原子が飛ばされて炭素骨格が構築され接着性が高められている。金属ナトリウム処理された接着面１４ａは、トルエン等を用いて脱脂処理されている。ここで、表面活性化処理として、コロナ放電処理、プラズマ処理またはスパッタリング処理が施されていても良い。

裏面保護シート１６は、たとえば耐候性があるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にて形成され、厚さが２０〜２００μｍのシートである。ここで、裏面保護シート１６は、ポリカーボネート（ＰＣ）、または、ポリプロピレン（ＰＰ）製であっても構わない。

エチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂１８は、透明で柔軟性があり、弾性及び接着性にも優れている。このため、エチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂１８は、太陽電池セル１２を保護するように被覆した状態にて、表面保護シート１４と裏面保護シート１６との間に介在されて、表面保護シート１４、裏面保護シート１６、及び、太陽電池セル１２を接着している。

面ファスナー２０は、対をなす２つの部材が互いの表面を対向させて押圧することにより、各々の対面する部位に設けられた係合部分２０ａが係合されて接合される面ファスナーである。太陽電池ユニット１０には、対をなす面ファスナー２０の一方が、裏面保護シート１６の反太陽電池セル側に設けられている。

図２は、本実施形態の太陽電池ユニットに設けられた補強部材を示す図である。図２においては太陽電池ユニット１０を反受光面側から見た状態を示している。

矩形状をなす太陽電池モジュール１１の全周に亘る端部には、反受光面側、すなわち裏面保護シート１６の反受光面側に、磁性材であるマグネットでなる板状の補強部材５０が設けられている。本実施形態の例では、矩形状をなす裏面保護シート１６の四辺に沿わせて、周端部に４枚の補強部材５０が矩形状に配置されている。そして、矩形状に配置された補強部材５０の内側に、面ファスナー２０が設けられている。

面ファスナー２０及び補強部材５０は、脱脂処理が施された裏面保護シート１６の反太陽電池セル側の接着面１６ｂに、弾性接着剤としてのアクリル変成シリコーン系弾性接着剤２２にて接着されている。このとき、裏面保護シート１６と面ファスナー２０との接着面１６ｂ、２０ｂに塗布されるアクリル変成シリコーン系弾性接着剤２２の塗布量は、例えば１２０〜２００ｇ／ｍ^２である。

図３は、太陽電池ユニットに取り付けられた面ファスナーの変形例を示す断面の模式図である。面ファスナー２０としては、図１に示したような一方がフック状をなし、他方がループ状をなす形態の面ファスナー２０だけでなく、図３に示すように、接合される面ファスナー２１のいずれもが、先端が拡径された突起２１ａを有し、突起２１ａ同士が係合する形態の面ファスナー２１であっても構わない。ここで面ファスナーの例としては、例えば、住友スリーエム株式会社製Ｓｃｏｔｃｈｉｍａｔｅ（登録商標）Ｈｏｏｋ＆Ｌｏｏｐ ＦａｓｔｅｎｅｒやＤｕａｌ Ｌｏｃｋ（登録商標）Ｆａｓｔｅｎｅｒ等が挙げられる。

第１実施形態の太陽電池ユニット１０の製造方法は、まず、平面状に接合された複数の太陽電池セル１２を被覆するエチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂１８にて表面保護シート１４と裏面保護シート１６が接着されたシート状の太陽電池モジュール１１の裏面保護シート１６の接着面１６ｂとなる外面に脱脂処理を施す。この脱脂処理は、太陽電池モジュール１１の製造時に面ファスナー２０を接着する場合には、表面保護シート１４と裏面保護シート１６の太陽電池セル１２側の接着面１４ａ、１６ａに脱脂処理を施す際に、同時に行っても良い。

次に、脱脂処理を施した裏面保護シート１６と面ファスナー２０の接着面２０ｂとにアクリル変成シリコーン系弾性接着剤２２を塗布する。そして、アクリル変成シリコーン系弾性接着剤２２を塗布した後に、たとえば約１１分オープンタイムを取り裏面保護シート１６と面ファスナー２０及び補強部材５０とを接着する。このとき、ローラーにより圧着すると、裏面保護シート１６と面ファスナー２０との接着力を高められ、接着信頼性が向上する。

第１実施形態の太陽電池ユニット１０は、両面テープ３２等にて面ファスナー２０が予め取り付けられている建物等の金属製の屋根や金属製の外装材３０に取り付けられる。すなわち、太陽電池ユニット１０の取付方法は、設置場所となる建物等の屋根や外装材３０に予め設けられた面ファスナー２０と、太陽電池ユニット１０に設けられた面ファスナー２０を接合するとともに、太陽電池モジュール１１の周端部に設けられた補強部材５０を金属製の屋根や金属製の外装材３０上に配置するだけで完了する。すなわち、太陽電池ユニット１０は、面ファスナー２０とマグネットでなる補強部材５０の磁力により建物側に保持される。

第１実施形態の太陽電池ユニット１０によれば、太陽電池モジュール１１を構成する太陽電池セル１２、表面保護シート１４、裏面保護シート１６、及び、構造用ファスナー２０のいずれもが可撓性を有し、表面保護シート１４と裏面保護シート１６との間にて太陽電池セル１２を被覆するエチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂１８が柔軟性を有しているので、太陽電池モジュール１１としても柔軟性を備えている。また、太陽電池モジュール１１の周端部側には、全周に亘って太陽電池モジュール１１を補強する補強部材５０が設けられているので、柔軟性を備えた太陽電池モジュール１１であっても、周端部が反り返って浮き上がったり、捲れて外れることを防止することが可能である。このとき、補強部材５０は太陽電池モジュール１１の端部側に設けられているので、太陽電池モジュール１１全体の柔軟性を維持しつつ端部側の浮きや捲れを防止することが可能である。

さらに、太陽電池モジュール１１の反受光面側の補強部材５０が設けられていない柔軟性を有する領域には面ファスナー２０が設けられているので、太陽電池モジュール１１が取り付けられる建物などの屋根や外装材３０の表面の凹凸に太陽電池モジュール１１を沿わせて、容易にかつ確実に取り付けることが可能であるとともに、修理や交換の際には容易に取り外すことも可能である。このため、容易に取り付けられ、より確実に且つ強固に取り付けられる太陽電池ユニット１０を提供することが可能である。

第１実施形態の太陽電池モジュール１１は、太陽電池モジュール１１が、太陽電池セル１２の反受光面側が可撓性を有する裏面保護シート１６にて覆われているので、太陽電池モジュール１１の全体を安定した状態にて、一体として屋根や外装材３０に保持させることが可能である。

さらに、第１実施形態の太陽電池ユニット１０の補強部材５０はマグネットにて形成されており、当該太陽電池ユニット１０は金属が備えられた部位に取り付けられるので、マグネットの磁力により太陽電池ユニット１０の補強部材５０が金属側に引き寄せられた状態で保持される。このため、より確実に太陽電池ユニット１０を保持させることが可能である。

そして、上記実施形態の太陽電池ユニット１０の取付方法によれば、太陽電池ユニット１０が有する面ファスナー２０と、建物の外装材３０に取り付けられた面ファスナー２０とを係合させ、補強部材５０を磁力により屋根側の金属の部位に当接させるだけで、屋根や外装材３０の表面の凹凸に沿わせるとともに、補強部材５０により浮き上がりや捲れを防止して、より確実にかつ容易に太陽電池ユニット１０を取り付けること、及び、交換することが可能である。特に、太陽電池ユニット１０を面ファスナー２０にて着脱可能とし、取り付け作業には特別な施工技術を必要としないので、専門の作業者でなくとも太陽電池ユニット１０を容易に取り付け及び交換することが可能である。

図４〜図７は、補強部材の配置の変形例を説明するための図である。

第１実施形態においては、補強部材５０が太陽電池モジュール１１の全周に設けられている例について説明したが、補強部材５０は必ずしも太陽電池モジュール１１の全周に亘って設けられていなくてもよい。例えば、図４、図５に示すように、太陽電池モジュール１１の長手方向における両端部のみや、長手方向と直交する方向における両端部のみに補強部材５０が設けられていてもよい。

また、図６に示すように、長手方向と直交する方向における両端部と、その間に間隔を隔てて補強部材５０が設けられていたり、図７に示すように太陽電池ユニット１０の隅角部のみに設けられていてもよい。この場合には、矩形状をなす太陽電池ユニット１０において、浮きや捲れが特に生じやすい隅角部に補強部材５０が設けられているので、太陽電池ユニット１０が矩形状をなしていても、太陽電池ユニット１０を、より確実に保持させることが可能である。

また、太陽電池モジュール１１の端部に設けられた補強部材５０より内側に設けられる面ファスナー２０は、必ずしもシート状の太陽電池モジュール１１の補強部材５０が設けられていない領域の全面に設けられている必要はなく、取り付けられる屋根や外装材３０等に設けられた面ファスナー２０との間にて、太陽電池ユニット１０が保持されるだけの接合強度が確保されていれば構わない。

図８は、第１実施形態の変形例に係る太陽電池ユニットの構成を示す断面の模式図であり、図８（ａ）は、屋根側に磁性材が設けられている場合の変形例を示す断面図、図８（ｂ）は、補強部材の表面に面ファスナーが設けられている場合の変形例を示す断面図、図８（ｃ）は、補強部材の表面に他の面ファスナーが設けられている場合の変形例を示す断面図である。

第１実施形態においては、マグネットでなる補強部材５０を金属製の屋根等に当接させて磁力にて保持する例について説明したが、コンクリート製の屋根などに設ける場合には、屋根等に金属製の部材を備えておいてもよい。また、図８（ａ）に示すように金属製の補強部材５１を備えた太陽電池ユニット１０を磁性材３５が備えられた屋根などの部位に取り付けてもよい。この場合にも、上記の実施形態と同様に磁力により太陽電池ユニット１０の補強部材５１が磁性材に引き付けられた状態で保持されるので、より確実に太陽電池ユニット１０を屋根側に保持させることが可能である。また、面ファスナー２０が建物の外装材に取り付けられた面ファスナー２０に係合するとともに、磁力により当該補強部材５１が磁性材３５に引き付けられるので、容易に取り付けられるとともに、より確実に且つ強固に取り付けることが可能である。

また、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール１１の端部に設けられた金属製の補強部材５０の表面に、面ファスナー２０、２１を備え、太陽電池モジュール１１の全域において面ファスナー２０、２１にて接合されてもよい。この場合には、補強部材５０と面ファスナー２０、２１とにより、太陽電池モジュール１１の端部が反り返って浮き上がったり、捲れて外れることをより確実に防止することが可能である。

図９は、第２実施形態の太陽電池ユニットの取付方法を示す図である。
第１実施形態においては、面ファスナー２０とマグネットによって太陽電池ユニット１０を保持する取付方法について説明したが、第２実施形態の太陽電池ユニット１０の取付方法は、補強部材５１はステンレス鋼製の板材であり、図９に示すように薄板状の外装材３０とともに太陽電池ユニット１０の補強部材５１が設けられた部位を狭持するクリップ状の狭持部材５５と面ファスナー２０とにより太陽電池ユニット１０を保持している。

この場合には、設置場所となる建物等の屋根や外装材３０に予め設けられた面ファスナー２０と、太陽電池ユニット１０に設けられた面ファスナー２０を接合するとともに、太陽電池モジュール１１の周端部に設けられた補強部材５１を外装材３０上に配置した後に、外装材３０とともに太陽電池ユニット１０の補強部材５１が設けられた部位を狭持部材５５にて狭持するだけで完了する。

第２実施形態の太陽電池ユニット１０の取付方法によれば、補強部材５１が外装材３０とともに狭持されているので、太陽電池モジュール１１を、より外れ難いように取り付けることが可能である。このとき、マグネットでなる補強部材５０を用い、補強部材５０を金属製の外装材に当接させた後に上記狭持部材５５にて、外装材３０とともに太陽電池ユニット１０の補強部材５０が設けられた部位を狭持すると、太陽電池ユニット１０をより確実に保持することが可能である。ここで、狭持部材としては、外装材３０とともに太陽電池ユニット１０の補強部材５０が設けられた部位を狭持することが可能な物であれば、例えば、所謂目玉クリップやダブルクリップ等の狭持部材であっても構わない。

図１０は、第２実施形態の太陽電池ユニットの取付方法の変形例を示す図である。上記第２実施形態の太陽電池ユニットの取付方法は、薄板状の外装材３０と太陽電池ユニット１０とをクリップ状の狭持部材５５にて狭持したが、外装材３０より厚みの厚い屋根の部位３１等と太陽電池ユニット１０とを狭持する場合には、図１０に示すように狭持部材としてＧ型クランプ５６等を用いて狭持してもよい。

図１１は、第３実施形態の太陽電池ユニットの取付方法を示す図である。第３実施形態の太陽電池ユニットの取付方法は、マグネットを備えた狭持部材５７を用いて太陽電池ユニット１０を建物に取り付ける。

図１１に示すように狭持部材５７は、太陽電池ユニット１０の補強部材５１が設けられた部位を狭持する狭持部５７ａを有してマグネット５７ｂが備えられた、所謂マグネットクリップタイプの狭持部材５７である。

この場合には、設置場所となる建物等の屋根や外装材３０に予め設けられた面ファスナー２０と、太陽電池ユニット１０に設けられた面ファスナー２０を接合するとともに、太陽電池モジュール１１の周端部の、補強部材５１が設けられた部位を狭持した狭持部材５７を設置場所となる建物等の屋根や外装材３０に予め設けられた金属の部位上に配置するだけで完了する。

第３実施形態の太陽電池ユニットの取付方法によれば、太陽電池モジュール１１は、面ファスナー２０が建物の外装材３０に取り付けられた面ファスナー２０に係合するとともに、太陽電池モジュール１１を狭持する狭持部材５７により太陽電池ユニット１０を建物に取り付けるので、太陽電池モジュール１１が浮き上がったり捲れたりすることを防止することが可能である。

また、太陽電池モジュール１１は、面ファスナー２０が建物の外装材３０に取り付けられた面ファスナー２０に係合するとともに、補強部材５１を狭持する狭持部材５７が磁性材の磁力により補強部材５１を建物側に引き付けるので、太陽電池モジュール１１が浮き上がったり捲れたりすることを防止するとともに磁力により引き合うことにより、容易に、且つ、確実に太陽電池ユニット１０を建物に取り付けることが可能である。このとき、狭持部材５７が金属製であり、太陽電池ユニット１０を狭持した狭持部材５７が、建物側に設けられた磁性材の磁力により保持されてもよい。

上記実施形態においては、面ファスナー２０が接着される裏面保護シート１６の接着面１６ｂに脱脂処理を施した例について説明したが、裏面保護シート１６の接着面１６ｂに更にエンボスを形成しておいても良い。裏面保護シート１６の接着面１６ｂにエンボスが形成されている場合には、裏面保護シート１６と面ファスナー２０とがより強固に接着された太陽電池ユニット１０を提供することが可能である。また、脱脂処理も必ずしも施さなくともよい。

また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１０ 太陽電池ユニット、１１ 太陽電池モジュール、１２ 太陽電池セル、
１２ａ 受光面、１４ 表面保護シート、１４ａ 接着面、１６ 裏面保護シート、
１６ｂ 接着面、１８ エチレン−酢酸ビニル重合体（ＥＶＡ）樹脂、
２０ 面ファスナー、２０ａ 係合部分、２０ｂ 接着面、２１ 面ファスナー、
２１ａ 突起、２２ アクリル変成シリコーン系弾性接着剤、３０ 外装材、
３１ 屋根の部位、３２ 両面テープ、３５ 磁性材、５０ 補強部材、
５１ 補強部材、５５ 狭持部材、５６ Ｇ型クランプ、５７ 狭持部材、
５７ａ 狭持部、５７ｂ マグネット

Claims (1)

1. 太陽電池ユニットの取付方法であって、
   （ア）前記太陽電池ユニットは、
   可撓性を有する太陽電池セルと、
   前記太陽電池セルの受光面側を覆い可撓性を有する表面保護部材と、
   前記太陽電池セルの反受光面側を覆い可撓性を有する構造用ファスナーと、
   前記表面保護部材と前記構造用ファスナーとの間にて前記太陽電池セルを被覆するとともに、前記表面保護部材、前記構造用ファスナー、及び、前記太陽電池セルを接着し、柔軟性を有する接着材と、
   を有する太陽電池モジュール、及び、
   前記太陽電池モジュールを補強する補強部材を、有し、
   前記補強部材は前記太陽電池モジュールの端部に設けられており、
   （イ）前記太陽電池ユニットが有する前記構造用ファスナーと、建物の外装材に取り付けられた構造用ファスナーとを係合させるとともに、
   前記太陽電池モジュールを狭持する狭持部材を前記外装材に取り付けて前記太陽電池ユニットを前記建物に取り付け、
   前記狭持部材及び前記建物のうちのいずれか一方に磁性材が設けられ、前記狭持部材及び前記建物のうちの他方に金属部材が設けられており、
   前記磁性材の磁力により前記狭持部材が前記建物に取り付けられることを特徴とする太陽電池ユニットの取付方法。

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