JP5879537B2 - 太陽電池パネル、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、太陽電池パネル、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、フレームを備える太陽電池モジュールに関するものである。
太陽光を光電変換し、電力を取り出す太陽電池モジュールが広く利用されている。太陽電池モジュールは、積雪荷重、風圧等の様々な環境負荷に耐えるため、太陽電池を含む太陽電池パネルの周縁部にアルミニウム材等の金属で形成されたフレームを有する。
このような太陽電池モジュールでは、表面部材だけでなくフレームによっても強度が確保されるため、太陽電池モジュールを大型化した際にも表面部材を厚くする必要がなく、重量増加を抑えることができ、取り扱いが容易になる。さらに、表面部材の厚みを薄くすることにより透過する光量を多くして発電効率を向上させることができるという利点がある。
上記の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルとフレームとの間にシール材を介在させて、太陽電池パネルをフレームに嵌め込んで固定されている。シール材には、種々の形状、材質のものがあり、種々の取り付け方法が提案されている。
特開２００７−９５８１９号公報（特許文献１）には、両面受光型の太陽電池モジュールにおいて、シリコーン樹脂等のシール材をフレームの挟持部に充填し、太陽電池パネルを嵌め込むことにより、シール材をフレームと太陽電池パネル間に配置することが開示されている。
従来の太陽電池モジュールの要部断面図を図６に示す。図６に示すように、表面（受光面）側の透光性の第１保護部材５２と、裏面側の透光性の第２保護部材５３とを用いて、太陽電池５１をその間に挟み、内部の隙間に透明樹脂５４を充填して太陽電池パネル５０が構成される。そして、この太陽電池パネル５０の周縁部に、シール材４０を介してアルミニウムフレーム６０を嵌め込んで太陽電池モジュール６１とする。
ところで、大面積の太陽電池モジュールの場合、太陽電池パネルの撓みや変形が大きくなる。この変形により、フレームに太陽電池パネルを嵌め込む際に、第１保護部材又は第２保護部材がフレームの端部に擦れ、第１保護部材又は第２保護部材に傷などがつく虞がある。特に、上記第１保護部材又は第２保護部材として、ガラス板を用いた場合、フレームに太陽電池パネルを嵌め込む際に、第１保護部材又は第２保護部材の端部がフレームに接触し、割れや欠けが発生する虞がある。このため、フレームに太陽電池パネルを嵌め込む際には、撓みなどに注意して取り付ける必要があった。
本発明は、第１保護部材と第２保護部材との間に封止された複数の太陽電池を有する太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外周に取り付けられたフレームとを有する太陽電池モジュールであって、第１保護部材および第２保護部材の辺はそれぞれ面取り加工されており、第１保護部材の面取り加工により形成された面と、第２保護部材の面取り加工により形成された面と、の大きさが異なる。
また、本発明は、第１保護部材と第２保護部材との間に封止された複数の太陽電池を有する太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外周に取り付けられるフレームと、を備え、第１保護部材および第２保護部材の面はそれぞれ面取り加工されており、第１保護部材の面取り加工により形成された面と、第２保護部材の面取り加工により形成された面と、の大きさが異なり、太陽電池パネルを前記フレームに嵌め込む際に、第１保護部材または第２保護部材のうち、垂直下側に面取り加工により形成された面が大きい一方の保護部材を位置させる。
また、本発明は、第１保護部材と第２保護部材との間に封止された複数の太陽電池を有し、周囲を凹部に嵌め込むことにより固定される太陽電池パネルであって、第１保護部材および第２保護部材の辺はそれぞれ面取り加工されており、第１保護部材の面取り加工により形成された面と、第２保護部材の面取り加工により形成された面と、の大きさが異なる。
本発明は、太陽電池パネルの取付作業が簡便な太陽電池モジュールを提供することができる。
本発明の実施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ないし図５に従い本発明の実施形態につき説明する。本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１は、内部に複数の太陽電池１１を備えた太陽電池パネル１０の周縁部にフレーム２０が取り付けられる。
本実施形態では、太陽電池１１として、厚みが０．１５ｍｍ程度、１辺が１００ｍｍ程度の略正方形の単結晶シリコン半導体を基板として用いる。太陽電池１１は、ｎ型の単結晶シリコン基板半導体を用い、ｐ型の非晶質シリコン層を積層し、構成される。より具体的には、太陽電池１１は、ｎ型の単結晶シリコン基板とｐ型の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、ヘテロ接合界面における欠陥を低減し、特性を改善した構造とされる。
図１および図５に示すように、平坦な銅箔などの導電材で構成された配線材１２０によって、複数の太陽電池１１の各々は、互いに隣接する太陽電池１１が電気的に接続される。即ち、配線材１２０の一方端が一の太陽電池１１の電極に接続されるとともに、他方端が一の太陽電池１１に隣接する別の太陽電池１１の電極に接続される。所定の方向に配列された複数の太陽電池１１は、配線材１２０で電気的に接続されて１つのストリング１１０とされる。そして、ストリング１１０、１１０間を接続する渡り配線１２１と、外部へ電力を取り出すための引き出し線１２２と、がストリング１１０に接続され、太陽電池モジュール１から所定の電力が出力されるように構成される。
配線材１２０により電気的に接続された複数の太陽電池１１が、表面側の第１保護部材１２と、裏面側の第２保護部材１３との間に配置され、耐候性、耐湿性に優れたＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）等の透光性を有する封止材１４で封止されることにより、太陽電池パネル１０が形成される。第１保護部材１２と第２保護部材１３はガラス、プラスチックなどからなる透光性を有する材料で構成される。本実施形態では、ガラス板で構成される。
図３に示すように、本実施形態は、表面側に位置する第１保護部材１２と裏面側の第２保護部材１３とは、その厚みが相違し、裏面側の第２保護部材１３の方が薄い部材が用いられる。
第１保護部材１２および第２保護部材１３の辺は、それぞれ面取り加工され、第１保護部材１２と第２保護部材１３とでは面取り加工の大きさが異なる。即ち、これら第１保護部材１２および第２保護部材１３の端部には、それぞれ面取り加工により曲面とされた加工面１２ｃ、１３ｃが形成される。第１保護部材１２の加工面１２ｃとして形成した曲面と、第２保護部材１３の加工面１３ｃとして形成した曲面の曲率、すなわち半径は、大きさが相違し、加工面１２ｃの方が加工面１３ｃより形成される曲面の曲率、つまり半径が大きくなるように形成される。
太陽電池パネル１０は、周縁部にシール材４０を用いてアルミニウム等の金属からなるフレーム２０に嵌め込まれる。フレーム２０は、アルミニウム、ステンレス又は鋼板ロールフォーミング材等で形成される。必要に応じて端子ボックス（図示せず）を、例えば裏面側の第２保護部材１３の表面に設ける。
図２および図３に示すように、フレーム２０の一例は、中空構造の本体部２１、本体部２１の受光面側に位置し、太陽電池パネル１０の周縁部がシール材を介して嵌め込まれる断面Ｕ字状の嵌合部２２を有する。
嵌合部２２は、太陽電池パネル１０の周縁部が挿入される開口部２２ａと、太陽電池パネル１０の表面側に配される第１保護部材１２と対向する上面部２３と、太陽電池パネル１０の裏面側に配される第２保護部材１３と対向する下面部２４と、第１保護部材１２と第２保護部材１３から露出した封止材１４に対向する側面部２５とを備える。さらに、嵌合部２２の側面部２５と下面部２４の接続部においては、側面部２５と下面部２４の少なくとも一方に屈曲面を形成し、シール材を溜めるための凹部を設けてもよい。
図３に示すように、前記嵌合部２２の開口部２２ａの高さ（ａ）は、前記太陽電池パネル１０の周縁部の断面高さに対応して断面高さ（ｂ）より少し大きく形成される。このように高さ（ａ）を設定することで、太陽電池パネル１０の表面側の第１保護部材１２、裏面側の第２保護部材１３が擦れないように構成される。また、開口部２２ａの先端部に位置し、第１保護部材１２と第２保護部材１３に対向する辺は、それぞれ面取り加工が施される。このため、太陽電池パネル１０の周縁部を嵌合部２２に嵌め込む際に、太陽電池パネル１０の第１保護部材１２又は第２保護部材１３に開口部２２ａの先端部が誤って触れた場合にであっても、第１保護部材１２と第２保護部材１３に傷がつくことを防止することができる。
また、第１保護部材１２の加工面１２ｃとして形成した曲面の方が第２保護部材１３の加工面１３ｃとして形成した曲面の曲率、すなわち半径の大きさより大きく形成される。つまり、第１保護部材１２の加工面１２ｃの高さ（ｃ）は、第２保護部材１３の加工面１３ｃの高さ（ｄ）より大きくなる。このため、上面部２３と第１保護部材１２の加工面１２ｃとの距離は、下面部２４と第２保護部材１３の加工面１３ｃとの距離と相違することになる。より具体的には、本実施形態では、上面部２３と第２保護部材１３の加工面１３ｃとの距離は、下面部２４と第１保護部材１２の加工面１２ｃと第１保護部材１２の加工面１２ｃとの距離に比べ、大きい。
次に、上記構成のフレーム２０を太陽電池パネル１０への取り付ける方法につき説明する。太陽電池パネル１０をフレーム２０に取り付けるには、ディスペンサ等を用いて流動性のシリコーン樹脂又はウレタン樹脂からなるシール材４０が嵌合部２２の側面部２５を中心として塗布される。そして、図２および図３に示すように、受光面を垂直下向きに、つまり、フレーム２０の上面部２３を垂直下側として、太陽電池パネル１０の周縁部にフレーム２０が嵌め込む。従って、太陽電池パネル１０は、第１保護部材１２を垂直下側として、フレーム２０の嵌合部２２に挿入される。なお、本明細書における垂直とは、太陽電池パネル１０が延在する面に対する法線方向を指すものである。
フレーム２０を太陽電池パネル１０への取り付ける作業の際、上面部２３は第１保護部材１２に、また下面部２４は第２保護部材１３に臨むこととなる。本実施の形態では、第１保護部材１２の加工面１２ｃとして形成した曲面の方が第２保護部材１３の加工面１３ｃとして形成した曲面の曲率、すなわち半径の大きさより大きく形成される。つまり、第１保護部材１２の加工面１２ｃは、第２保護部材１３の加工面１３ｃに比べ、大きな面となるように面取り加工が施される。
この結果、第１保護部材１２に大きく形成した加工面１２ｃにより、フレーム２０の嵌合部２２における側面部２５と下面部２４の接続部である角部と第１保護部材１２の加工面１２ｃとの間に、より大きな空隙を確保することができる。この大きな空隙により、フレーム２０に太陽電池パネル１０を嵌め込む際に割れや欠けの発生を抑制することできる。
一方、第２保護部材１３に小さく形成した加工面１３ｃにより、加工面１３ｃと封止材１４の界面を小さく、かつ第２保護部材１３から封止材１４の剥離し難くすることができる。この結果、第２保護部材１３から封止材１４が剥離した場合に生じる水分などの侵入などによる太陽電池モジュール１の性能低下を抑制することができる。なお、フレーム２０を太陽電池パネル１０への取り付ける作業時には、第２保護部材１３が垂直上側となる。従って、太陽電池パネル１０が撓んだ場合、太陽電池パネル１０が撓んでいない時に比べ、開口部２２ａと太陽電池パネル１０との空隙は広がるため、開口部２２ａに第２保護部材１３に接触する虞がない。
以上のように、本実施形態に係る太陽電池モジュールでは、太陽電池パネル１０の周縁部は、開口部２２ａに接触することなく、嵌合部２２内にシール材４０でシールされて、図１および図４に示すように、フレーム２０に固定される。
上記の実施形態は、第１および第２保護部材１２、１３の厚さを異ならせているが、同じ厚みのガラス板を用いても良い。この場合、フレーム２０を太陽電池パネル１０への取り付ける際に垂直下側に位置する保護部材の面取り量を大きくして、開口部２２ａとの間の空隙を確保するように構成する。
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。
例えば、本発明に係る太陽電池は、上記実施形態に係るものに限られず、単結晶シリコン以外の多結晶シリコンなども含む結晶系半導体を基板とした太陽電池としても良く、両面受光型の太陽電池でも良いし、片面受光型の太陽電池であっても良い。また、裏面接合型の太陽電池であっても良く、結晶系太陽電池モジュールに限らず、薄膜系の太陽電池モジュールにも適用することができる。
さらには、上記実施形態では、面取り加工として、第１保護部材１２および第２保護部材１３の辺を曲面とする構成について説明したが、これに限られない。具体的には、第１保護部材１２および第２保護部材１３の辺を平面とする面取り加工としても良い。加工面が平面の場合、第１保護部材１２の加工面１２ｃとして形成した平面と、第２保護部材１３の加工面１３ｃとして形成した平面の大きさが相違し、加工面１２ｃの方が加工面１３ｃより形成される平面が大きくなるように形成される。
加えて、上記実施形態においては、太陽電池パネル１０にフレーム２０を取り付け、太陽電池モジュール１を形成する方法について説明したが、これに限らない。具体的には、本願発明は太陽電池パネル１０の周縁部を凹部に嵌め込む構成を有するものに適用可能であり、上記実施形態の嵌合部２２は凹部の一例に過ぎない。したがって、例えば本願発明を架台の凹部で太陽電池パネルを把持し、固定した太陽電池発電システムに適用してもよい。
以上のように、本発明の範囲は、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
１０ 太陽電池パネル
１１ 太陽電池
１２ 第１保護部材
１２ｃ 加工面
１３ 第２保護部材
１３ｃ 加工面
２０ フレーム
２１ 本体部
２２ 嵌合部
２２ａ 開口部
２３ 上面部
２４ 下面部
１０ 太陽電池パネル
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２２ａ 開口部
２３ 上面部
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Claims (2)
- 第１保護部材と第２保護部材との間に封止された複数の太陽電池を有する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの外周に取り付けられるフレームと、を備え、
前記第１保護部材および前記第２保護部材の辺はそれぞれ面取り加工されており、前記第１保護部材の面取り加工により形成された面と、前記第２保護部材の面取り加工により形成された面と、の大きさが異なり、前記太陽電池パネルを前記フレームに嵌め込む際に、前記第１保護部材または前記第２保護部材のうち、垂直下側に面取り加工により形成された面が大きい一方の保護部材を位置させる、太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記第１保護部材と前記第２保護部材は厚みが異なるガラス板からなり、前記第１保護部および前記第２保護部材のうち、受光面側の一の保護部材の厚みが大きい、請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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