JP6028667B2 - 太陽電池 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池に関する。

従来、このような分野の技術文献として特開平１０―２７１８５９号公報が知られている。この公報には、太陽光が表面から入射する外側透明板と、外側透明板の裏面側に配置された内側透明板と、外側透明板及び内側透明板の間に配置された平板状の太陽電池とを備えた太陽光発電装置であって、内側透明板に網を埋め込み、内側透明板と太陽電池とを互いに面接触させて一体化したものを建物などの固定部材に取付けたものが記載されている。

特開平１０―２７１８５９号公報

ところで、太陽電池モジュールを車体などの固定部材に取付ける場合、製造工程の簡素化や接着信頼性の観点から、外側のガラス板などの光透過板部材の面積を太陽電池より一回り大きくして、その外周部分を車体に接合する構成が採用されている。この構成においては、前述した従来の装置のように内側透明板に網を埋め込んだとしても外周部分の強度向上に寄与せず、衝撃が加わると車体に固定された外周部分に荷重が集中して光透過板部材に破損が生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、製造工程の簡素化及び接着信頼性の向上を図りつつ、光透過板部材の破損を抑制することができる太陽電池を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る太陽電池は、固定部材と、固定部材に対して固定される光透過板部材と、太陽電池セルを内部に有し、光透過板部材の面上に配置された封止材と、太陽電池セルから見て光透過板部材の反対側に設けられ、封止材に接合されたシート部材と、を備え、光透過板部材は、封止材が配置された面上において、封止材が配置されていない面で固定部材における光透過板部材側の面に対して接着固定されており、シート部材の端部は、光透過板部材の厚さ方向から見て封止材を中心とした四方に突出しており、封止材の四方で固定部材における光透過板部材と反対側の面に対して固定されていることを特徴とする。

この太陽電池によれば、固定部材（例えば車体や建物）に対して接着層を介して光透過板部材を固定する構成とすることで、製造工程が煩雑にならず、製造工程の簡素化及び接着信頼性の向上を図ることができる。また、この太陽電池では、封止材に接合されたシート部材を備えることで、太陽電池全体の強度を向上できる。しかも、この太陽電池によれば、シート部材の少なくとも一部が固定部材に対して固定されているので、光透過板部材の表面に衝撃（又は荷重）が加わってもシート部材を伝って衝撃の一部を固定部材側に逃がすことができ、光透過板部材の破損を抑制することができる。さらには、車体などの固定部材に過大な入力が加わった場合、光透過板部材が破損したとしても、固定部材に直接固定されたシート部材により、光透過板部材の取り付け箇所の開口を最小限にすることができる。また、この太陽電池によれば、シート部材で光透過板部材を補強し、かつ光透過板部材の封止材が配置されていない面（例えば封止材より一回り突出した外周部）を接着面とすることで、製造工程の簡素化及び接着信頼性が向上する。また、この太陽電池によれば、シート部材の端部が封止材の四方で固定部材に対して固定されているので、光透過板部材の表面に衝撃が加わってもシート部材を通じて衝撃を適切に分散することができ、光透過板部材の破損を十分に抑制することができる。

本発明に係る太陽電池においては、封止材に対して光透過板部材の反対側に配置されたバックシートを更に備え、シート部材は、バックシートと一体化されていてもよい。
この太陽電池によれば、シート部材がバックシートと一体化されているので、シート部材を伝わる衝撃の一部をバックシートが負担することができ、光透過板部材の破損を一層抑制することができる。

本発明に係る太陽電池において、シート部材の一部は、封止材の内部で封止材と接合していてもよい。
この太陽電池によれば、シート部材の一部が封止材の内部で封止材と接合していることにより、シート部材と封止材とが強固に接合されるので、太陽電池モジュール全体の強度を向上させることができる。

本発明に係る太陽電池においては、封止材の外周に沿って設けられ、太陽電池セルより光透過板部材側に配置された第１のガスバリアシートと、封止材の外周に沿って設けられ、シート部材より光透過板部材の反対側に配置された第２のガスバリアシートと、を更に備え、シート部材は第１のガスバリアシート及び第２のガスバリアシートに挟み込まれていてもよい。
この太陽電池によれば、第１のガスバリアシート及び第２のガスバリアシートがシート部材を挟み込む構成とすることにより、封止材に空気中のガスや水分が侵入することを抑制できるので、太陽電池の長寿命化を図ることができる。

本発明に係る太陽電池においては、上記固定部材が車体又は車体に取り付けられた固定具であってもよい。

本発明に係る太陽電池搭載車両によれば、製造工程の簡素化及び接着信頼性の向上を図りつつ、光透過板部材の破損を抑制することができる。さらには、固定部材に過大な入力が加わり、光透過板部材が破損したとしても、光透過板部材の取り付け箇所の開口を最小限にすることができる。

第１の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す端面図である。 第１の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す裏面図である。 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す端面図である。 図３の拡大断面図である。 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す裏面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１に示す第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１は、例えば車体Ａの上面に取付けられ、光エネルギーを電力に変換する機器である。この太陽電池モジュール１は、四角枠状のソーラーベースフレーム２を介して車体Ａに固定されている。ソーラーベースフレーム２は、特許請求の範囲に記載の固定部材に相当する。なお、ソーラーベースフレーム２に代えて、太陽電池モジュール１を車体Ａに取り付ける固定具を特許請求の範囲に記載の固定部材として採用してもよい。

また、太陽電池モジュール１は、ソーラーベースフレーム２などの固定具を介さずに、車体Ａに対して直接固定されていてもよい。例えば、太陽電池モジュール１が車体Ａの天井に埋め込まれていてもよく、太陽電池モジュール１が車体Ａの一部を構成している態様であってもよい。この場合には、車体Ａが特許請求の範囲に記載の固定部材に相当する。

なお、本実施形態では、太陽電池モジュール１が車体Ａに搭載される場合について説明するが、これに限定されない。例えば、本発明は太陽電池モジュールが住宅などの建物に固定される場合にも適用可能である。この場合には、住宅等の建物（例えば屋根の一部や建物に取り付けるための固定具）が特許請求の範囲に記載の固定部材に相当する。

図２は太陽電池モジュール１の裏面図である。図２においてソーラーベースフレーム２の図示は省略している。図１及び図２に示されるように、太陽電池モジュール１は、ガラス板部材（光透過板部材）３、太陽電池セル４、封止材５、繊維ネットラミネートフィルム（シート部材、バックシート）６を備えている。

ガラス板部材３は、表面３ａに太陽光Ｓが入射する厚板状の部材であり、太陽電池モジュール１の最上面を形成している。このガラス板部材３は、太陽電池モジュール１の強度を確保するために適切な厚さを有している。

ガラス板部材３の裏面３ｂの中央には、太陽電池セル４を内部に有する封止材５が配置されている。ガラス板部材３の裏面３ｂの外周側は、接着面として利用され、接着層７を介して四角枠状のソーラーベースフレーム２に固定されている。接着層７は、例えばウレタン樹脂からなる層であり、ガラス板部材３の外周に沿って封止材５を囲むように形成されている。この接着層７は、ガラス板部材３とソーラーベースフレーム２との組み付け誤差を許容するために十分な厚さを有している。

なお、ガラス板部材３に代えて、アクリル、ポリイミド、エンジニアリングプラスチック等の透過性樹脂からなる光透過板部材を採用してもよい。

太陽電池セル４は、光起電力効果を利用して光エネルギーを直接電力に変換する機器である。本実施形態では、シリコン系の太陽電池セル４が用いられている。なお、太陽電池セル４としては、様々な種類のものを採用することができ、シリコン系ではなく化合物系や有機系その他の太陽電池セルを用いてもよい。

封止材５は、太陽電池セル４を保護するための透明な樹脂材であり、例えばＥＶＡ［Ethylene Vinyl Acetate］から構成されている。封止材５の内部には、複数の太陽電池セル４が同一面内に並べられており、本実施形態では合計１２枚（４枚×３列）の太陽電池セル４が所定間隔で配置されている。なお、太陽電池セル４の枚数や配置は図２に示すものに限られない。板状に成形された封止材５は、その上面がガラス板部材３の裏面３ｂに接合されており、下面が繊維ネットラミネートフィルム６によって覆われている。

繊維ネットラミネートフィルム６は、格子状の高強度補強繊維ネット８をフィルム材で挟み込んで形成されたバックシートである。すなわち、高強度補強繊維ネット８は、バックシートと一体化されている。繊維ネットラミネートフィルム６は、太陽電池セル４から見てガラス板部材３と反対側となる封止材５の下面に設けられている。

高強度補強繊維ネット８は、例えば、アラミド繊維や炭素繊維、超延伸のポリオレフィンなどから構成されている。高強度補強繊維ネット８は炭素繊維などの高熱伝導性の材料からなることが好ましい。この場合、高強度補強繊維ネット８を通じて太陽電池セル４で発生した熱を逃がすことができるので、太陽電池セル４の温度上昇を抑えることができ、太陽電池モジュール１の発電効率を高めることができる。この高強度補強繊維ネット８は、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａにも配置されている。

図２に示されるように、繊維ネットラミネートフィルム６は、封止材５より一回り広い面積を有しており、その中央に太陽電池セル４を含む封止材５が位置している。この繊維ネットラミネートフィルム６の中央側は封止材５に対して接合されている。

繊維ネットラミネートフィルム６の外周側の端部６ａは、ガラス板部材３の厚さ方向（図１の矢印Ｔの方向、本実施形態では上下方向に相当）から見て封止材５より外側に位置している。繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａは、封止材５の外周全てにおいて外側に突出しており、ソーラーベースフレーム２に対して面接合されている。なお、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａを車体Ａに対して直接固定してもよい。

なお、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａは、必ずしも封止材５の外周全てにおいて外側に突出している必要はなく、ガラス板部材３の厚さ方向Ｔから見て封止材５を中心とした四方に突出してソーラーベースフレーム２（又は車体Ａ）に固定される態様であってもよい。四方とは、例えば太陽電池セル４を水平に配置した場合における車両の前後左右の方向に相当する。この場合であっても、繊維ネットラミネートフィルム６を車体Ａに対して十分な強度で固定することができる。なお、四方ではなく、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａの一部（例えば図２において端部６ａが描く四角形の角の部分）のみがソーラーベースフレーム２や車体Ａに固定されていてもよい。

また、繊維ネットラミネートフィルム６は、常に張られた状態でソーラーベースフレーム２に固定される必要はなく、多少の緩みが存在してもよい。この場合、ガラス板部材３の表面３ａに衝撃や荷重が加わった際に繊維ネットラミネートフィルム６が張った状態となれば、衝撃などを車体Ａに逃がすことができる。

また、繊維ネットラミネートフィルム６の一部は、ガラス板部材３の裏面３ｂに接着されている。具体的には、繊維ネットラミネートフィルム６の外周部分のうち端部６ａの内側の部位がガラス板部材３の裏面３ｂに接着されている。これにより、繊維ネットラミネートフィルム６は、封止材５の側方も全て覆うように配置されるので、封止材５に対する空気中のガスや水分の侵入を抑えることができる。また、繊維ネットラミネートフィルム６がガラス板部材３に直接接合されることで、ガラス板部材３の外周側の強度向上にも寄与する。

以上説明した第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、車体Ａに対して接着層７を介してガラス板部材３を固定する構成とすることで、製造工程が煩雑にならず、製造工程の簡素化及び接着信頼性の向上を図ることができる。また、この太陽電池モジュール１では、封止材５に接合された繊維ネットラミネートフィルム６を備えることで、太陽電池モジュール全体の強度を向上できる。しかも、この太陽電池モジュール１によれば、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａがソーラーベースフレーム２を介して車体Ａに固定されているので、ガラス板部材３の表面３ａに衝撃（又は荷重）が加わっても繊維ネットラミネートフィルム６を伝って衝撃の一部を車体Ａ側に逃がすことができ、ガラス板部材３の破損を抑制することができる。さらには、ソーラーベースフレーム２に過大な入力が加わった場合、ガラス板部材３が破損したとしても、ソーラーベースフレーム２に直接固定された繊維ネットラミネートフィルム６により、ガラス板部材３の取り付け箇所の開口を最小限にすることができる。

また、この太陽電池モジュール１によれば、封止材５が配置されたガラス板部材３の面上において、封止材５が配置されていない面（すなわち封止材５より一回り突出した外周部の面）で車体Ａにガラス板部材３を接着固定しているので、繊維ネットラミネートフィルム６でガラス板部材３を補強し、かつガラス板部材３の封止材５が配置されていない面を接着面とすることで、製造工程の簡素化及び接着信頼性が向上する。

また、この太陽電池モジュール１によれば、繊維ネットラミネートフィルム６の端部６ａがガラス板部材３の厚さ方向Ｔから見て封止材５の外周全てにおいて外側に突出し、ソーラーベースフレーム２を介して車体Ａに固定されているので、ガラス板部材３の表面３ａに衝撃が加わっても繊維ネットラミネートフィルム６を通じて衝撃を適切に分散することができ、ガラス板部材３の破損を十分に抑制することができる。

更に、この太陽電池モジュール１によれば、高強度補強繊維ネット８が繊維ネットラミネートフィルム（バックシート）６と一体化されているので、高強度補強繊維ネット８を伝わる衝撃の一部をバックシートで負担することができ、ガラス板部材３の破損を一層抑制することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、第１の実施形態と比べて、高強度補強繊維ネット（シート部材）１１がバックシート１４と一体化されておらず封止材１２の内部で封止材１２と接合している点が主に相違している。なお、第１の実施形態と同一又は相当する構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

図３は第２の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す端面図、図４は図３の部分拡大図である。図３及び図４に示されるように、第２の実施形態に係る太陽電池搭載車両では、格子状の高強度補強繊維ネット１１の中央部分が封止材１２に内包されており、封止材１２の内部で封止材１２と接合している。高強度補強繊維ネット１１は、封止材１２のうち太陽電池セル４より下側（ガラス板部材３の反対側）に配置されている。また、封止材１２の下面には、アルミ入りＰＥＴ［ポリエチレンテレフタレート］フィルムからなるバックシートが配置されている。

ここで、図４に示す破線Ｃは、太陽電池モジュール１０の厚さ方向Ｔにおける中心線（厚さ方向Ｔの二等分線）である。図４に示されるように、高強度補強繊維ネット１１は中心軸Ｃよりも下に位置することが好ましい。この場合、飛石などによりガラス板部材３の表面３ａに衝撃が加わり、上方からの曲げが生じても太陽電池モジュール１０の下側の引っ張りに対する強度を確保することができる。

図５は、第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１０を示す裏面図である。図５では、ソーラーベースフレーム１３及びバックシート１４の図示を省略している。図３及び図５に示されるように、高強度補強繊維ネット１１の端部１１ａは、ガラス板部材３の厚さ方向Ｔから見て、封止材１２の外周全てにおいて外側に突出している。高強度補強繊維ネット１１の端部１１ａは、四角枠状のソーラーベースフレーム１３に複数形成されたフック部分に掛けられており、四方に引っ張られた状態でソーラーベースフレーム１３に固定されている。

また、第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１０では、封止材１２の外周に沿って第１のガスバリアシート１５及び第２のガスバリアシート１６が設けられている。第１のガスバリアシート１５及び第２のガスバリアシート１６は、例えばアルミテープからなり、封止材１２に対する空気中のガスや水分の侵入を防ぐためのものである。

第１のガスバリアシート１５は、封止材１２とガラス板部材３との間に一部が挟まれた状態で設けられ、太陽電池セル４より上側（ガラス板部材３側）に位置している。また、第２のガスバリアシート１５は、バックシート１４の下面に一部が接着された状態で設けられ、高強度補強繊維ネット１１より下側（ガラス板部材３の反対側）に位置している。これらの第１のガスバリアシート１５及び第２のガスバリアシート１６は、封止材１２の側方で高強度補強繊維ネット１１を挟み込むように接着されている。

以上説明した第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１０においても、高強度補強繊維ネット１１を伝ってガラス板部材３の表面３ａに加わった衝撃の一部を車体Ａ側に逃がすことができるので、ガラス板部材３の破損を抑制することができる。しかも、この太陽電池モジュール１０によれば、高強度補強繊維ネット１１の一部が封止材１２の内部で封止材１２と接合していることにより、高強度補強繊維ネット１１と封止材１２とが強固に接合されるので、太陽電池モジュール１０の強度を向上させることができる。

更に、この太陽電池モジュール１０によれば、封止材１２の側方で第１のガスバリアシート１５及び第２のガスバリアシート１６が高強度補強繊維ネット１１を挟み込む構成とすることにより、封止材１２に空気中のガスや水分が侵入することを抑制できるので、太陽電池モジュール１０の長寿命化を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ガラス板部材や封止材、太陽電池セルの寸法比率は一例であり、商品に応じた適切な寸法比率を採用することができる。また、ガラス板部材（光透過板部材）は、封止材の設けられる面と直交する面で固定されていてもよい。ガラス板部材は、片持ち状態等であってもよい。

また、ソーラーベースフレームの形状は、図１及び図３に示すものに限られず、例えば平行に延在する一対のレールなどであってもよく、取付ける車種や場所に応じて適切な形状のものが採用される。また、高強度補強繊維ネットの形状は完全な格子状である必要はなく、いわゆるネットとしての強度を確保できる形状であればよく、端部は必ずしも四角形の枠状になる必要はない。

１，１０…太陽電池モジュール ２，１３…ソーラーベースフレーム（固定部材） ３…ガラス板部材（光透過板部材） ３ａ…表面 ３ｂ…裏面 ４…太陽電池セル ５，１２…封止材 ６…繊維ネットラミネートフィルム（シート部材、バックシート） ６ａ，１１ａ…端部 ７…接着層 ８，１１…高強度補強繊維ネット（シート部材） １４…バックシート １５…第１のガスバリアシート １６…第２のガスバリアシート Ａ…車体（固定部材） Ｃ…中心軸 Ｓ…太陽光

Claims (5)

1. 固定部材と、
   前記固定部材に対して固定される光透過板部材と、
   太陽電池セルを内部に有し、前記光透過板部材の面上に配置された封止材と、
   前記太陽電池セルから見て前記光透過板部材の反対側に設けられ、前記封止材に接合されたシート部材と、を備え、
   前記光透過板部材は、前記封止材が配置された面上において、前記封止材が配置されていない面で前記固定部材における前記光透過板部材側の面に対して接着固定されており、
   前記シート部材の端部は、前記光透過板部材の厚さ方向から見て前記封止材を中心とした四方に突出しており、前記封止材の四方で前記固定部材における前記光透過板部材と反対側の面に対して固定されていることを特徴とする太陽電池。
2. 前記封止材に対して前記光透過板部材の反対側に配置されたバックシートを更に備え、
   前記シート部材は、前記バックシートと一体化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。
3. 前記シート部材の一部は、前記封止材の内部で前記封止材と接合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 前記封止材の外周に沿って設けられ、前記太陽電池セルより前記光透過板部材側に配置された第１のガスバリアシートと、
   前記封止材の外周に沿って設けられ、前記シート部材より前記光透過板部材の反対側に配置された第２のガスバリアシートと、
   を更に備え、
   前記シート部材は前記第１のガスバリアシート及び前記第２のガスバリアシートに挟み込まれていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の太陽電池。
5. 前記固定部材が車体又は車体に取り付けられた固定具であることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の太陽電池。

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