JP6042977B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池パネルを備えている太陽電池モジュールに関する。
近年、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムが注目されている。太陽電池モジュールを大型化すると、風荷重および積雪荷重を大きく受けることになり、破損が生じやすくなる。
この問題を解決するために、太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルを支持するための補強部材を設けることが提案されている。例えば、太陽電池モジュールの外周に設けられて相対するフレーム同士の間に補強部材を設けている例がある。そして、この例では補強部材を太陽電池パネルの裏面に樹脂で接着することによって、太陽電池モジュールの強度を高める技術が開示されている（特開２０１１−１２９６８２号公報を参照）。
上記の樹脂には、太陽電池パネルと補強部材との接着を保つ観点から、弾性変形しつつ接着状態を保つことができる樹脂（以下、「弾性部材」という）が選ばれる。
弾性部材は、弾性部材自体および被接着物の破壊を抑制しつつ接着状態を保つ観点から適切な厚みを有する。例えば、弾性部材が薄すぎると、太陽電池パネルおよび補強部材の変形に追従できる弾性部材の変形量が小さくなり、弾性部材および太陽電池パネル裏面に加わる荷重が大きくなる。このことから、太陽電池パネルが破壊する被着材破壊が生じ易くなり、弾性部材の接着面が剥離する接着破壊も生じ易くなる。一方、弾性部材が厚すぎると、弾性部材中に生じたボイドなどの欠陥部に応力集中が生じ易くなることから弾性部材が破壊する凝集破壊が起こり易くなり機械的強度が小さくなる。
このような弾性部材としては、樹脂の硬化前にペースト状の液体であり、重合、硬化剤との化学反応、または溶媒の蒸発によって、硬化後にゴム弾性体となる樹脂を挙げることができる。
また、太陽電池パネルは搬送などで振動したり撓みが生じ易い。このため、太陽電池パネルと補強部材との間に弾性部材を充填した後に、弾性部材が未硬化の状態で直ぐに太陽電池モジュールを搬送すると、硬化の過程で弾性部材の厚みが変化する。そこで、弾性部材を所望の厚みで硬化させるには、太陽電池パネルと補強部材との距離を一定に管理しつつ、弾性部材が硬化するまで乾燥工程で養生する必要がある。
しかし、弾性部材は硬化までに時間を要することから、太陽電池パネルと補強部材との距離を一定に保ちつつ、弾性部材を硬化させることは、生産工程の途中で行われる乾燥工程において、仕掛かり品を多量に蓄えることになり生産性が悪い。
そこで、本発明の目的の１つは、生産性および強度に優れた太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの裏面を支持する支持面として前記太陽電池パネルの前記裏面から第１距離の間隔で離れている第１支持面および前記太陽電池パネルの前記裏面から前記第１距離よりも長い第２距離の間隔で離れている第２支持面を有している、棒状の補強部材と、該補強部材の前記第１支持面と前記太陽電池パネルの前記裏面との間に配置されている粘着部材と、前記補強部材の前記第２支持面と前記太陽電池パネルの前記裏面との間に配置されているとともに、前記太陽電池モジュールの前記裏面および前記第２支持面の双方に接着している、ゴム弾性を有する弾性部材とを備えている。
上記構成の太陽電池モジュールによれば、補強部材を太陽電池パネルの裏面に粘着部材および弾性部材を介して当接させると、直ちに補強部材の第１支持面に配置された粘着部材が太陽電池パネルと補強部材との間を接着して、太陽電池パネルと補強部材との距離を維持しながら固定できる。これにより、補強部材の第２支持面と太陽電池パネルの裏面との間隔が一定に保たれて、弾性部材が未硬化の状態で太陽電池モジュールを搬送した場合であっても、所望の厚みで弾性部材を硬化させることができる。
また、第２支持面と太陽電池パネル裏面との間の第２距離が、第１支持面と太陽電池パネル裏面との間の第１距離よりも長い場合には、粘着部材よりも厚みが必要な弾性部材の厚みを容易に確保できる。
また、補強部材の第２支持面と太陽電池パネルの裏面との間に充填された弾性部材が未硬化のままで太陽電池モジュールを搬送して、次工程の組立作業ができるので、太陽電池モジュールの生産性を高めることができる。
さらに、弾性部材が所望の厚みで硬化することから、設置後の太陽電池モジュールに荷重が加わったり、温度変化が生じた際に、弾性部材が太陽電池パネルまたは補強部材の変形に好適に追従しつつ、その接合状態を保つことができる。
以上により、生産性および強度に優れた太陽電池モジュールを提供できる。
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。
＜＜太陽電池モジュールの基本構成＞＞
図１乃至図４を参照しながら、太陽電池モジュール１Ａの基本構成について説明する。太陽電池モジュール１Ａは、主に受光する側の面である受光面２ａおよびその反対側に位置する裏面２ｂを有する太陽電池パネル２、補強部材４、粘着部材１２および弾性部材１３を備えている。
図１乃至図４を参照しながら、太陽電池モジュール１Ａの基本構成について説明する。太陽電池モジュール１Ａは、主に受光する側の面である受光面２ａおよびその反対側に位置する裏面２ｂを有する太陽電池パネル２、補強部材４、粘着部材１２および弾性部材１３を備えている。
補強部材４は、太陽電池パネル２の裏面２ｂ側を支持する支持面４ａを有する棒状である。また、補強部材４の支持面４ａは、太陽電池パネル２の裏面２ｂから第１距離Ｄ１の間隔で離れている第１支持面４ａ１と、第１距離Ｄ１またはそれよりも長い第２距離Ｄ２の間隔で離れている第２支持面４ａ２とを有している。
粘着部材１２は、補強部材４と、補強部材４の第１支持面４ａ１と太陽電池パネル２の裏面２ｂとの間に配置されている。
弾性部材１３は、補強部材４の第２支持面４ａ２と太陽電池パネル２の裏面２ｂとの間に配置されている。
なお、第２距離Ｄ２が、第１距離Ｄ１よりも長い場合には、粘着部材１２よりも厚みが必要な弾性部材１３の厚みを容易に確保できるのでよい。
以下に、各実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
図１乃至図１１を用いて、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａについて詳細に説明する。なお、図３に示す第１側部２ｃ１，第１保持部材３１の反対側に位置している第２側部，第２保持部材は、簡単のため図示していないが、図３を参照する場合には、図示していない部位等についても符号を付して説明する。
図１乃至図１１を用いて、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａについて詳細に説明する。なお、図３に示す第１側部２ｃ１，第１保持部材３１の反対側に位置している第２側部，第２保持部材は、簡単のため図示していないが、図３を参照する場合には、図示していない部位等についても符号を付して説明する。
図１に示すように、太陽電池モジュール１Ａは、太陽電池パネル２と、一対の保持部３と、補強部材４とを備えている。一対の保持部材３は、太陽電池パネル２の互いに同一の側面にない２箇所の側部２ｃを保持している。具体的には、一対の保持部材３は、太陽電池パネル２の互いに対向する第１側部２ｃ１および第２側部２ｃ２をそれぞれ保持する、第１保持部材３１と第２保持部材３２とを備えている。
補強部材４は棒状であり、太陽電池モジュール１Ａの耐荷重性能を高める機能を有する。補強部材４は、例えば、図１および図３に示すように、太陽電池パネル２の裏面２ｂ側において、互いに対向する第１保持部材３１と第２保持部材３２との間を架設するように配置されている。そして、補強部材４の長手方向における一端は、第１保持部材３１の内側に延出した取付部３ａに連結されて、同様にして補強部材４の長手方向における他端は、第２保持部材３２の内側に延出した取付部３ａに連結されている。
図５に示すように、太陽電池パネル２は、受光面２ａ側から順に、透光性基板５と、受光面側の封止材６と、複数の太陽電池素子８と、裏面側の封止材６と、裏面保護フィルム９と、端子ボックス１０と、が配置されている。
透光性基板５は、太陽電池モジュール１Ａの基板として機能するものであって、例えば、ガラスまたはポリカーボネート樹脂などの光透過率の高い材料からなる。一対の封止材６は、太陽電池素子８を封止する機能を有しており、例えば熱硬化性樹脂からなる。
複数の太陽電池素子８は封止材６に周囲を保護されており、太陽電池素子８同士がインナーリード７で電気的に接続されている。
裏面保護フィルム９は、太陽電池パネル２の裏面側を保護する機能を有しており、例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、または、これらの２種以上を積層した樹脂からなる。
端子ボックス１０は、裏面保護フィルム９に接着されており、出力を外部に取り出す機能を有している。
また、太陽電池パネル２は、主として受光する側の受光面２ａ（透光性基板５の一主面）と、この受光面２ａの裏面に相当する裏面２ｂ（裏面保護フィルム９の一主面）とを有している。そして、太陽電池パネル２は、さらに、受光面２ａと裏面２ｂとの間に位置し且つ互いに同一面にない第１側部２ｃ１（図３を参照）および第２側部２ｃ２（不図示）を有している。なお、裏面２ｂは、全く受光しないわけではなく、例えば、裏面保護フィルム９および太陽電池素子８と裏面保護フィルム９との間に位置する封止材６として透光性を有するような材質を用いることによって、裏面２ｂ側から入射される光の一部を受けるようにしてもよい。
太陽電池素子８は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状の部材（シリコン基板）が半導体基板として用いられる。このようなシリコン基板を用いる場合は、上述のように、インナーリード７で隣接するシリコン基板同士が電気的に接続されている。また、太陽電池素子８には、例えば、薄膜太陽電池、カルコパイライト系太陽電池（例えば、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、ＣＩＳＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２およびＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）などを含む）、ＣｄＴｅ太陽電池または結晶シリコン基板上に薄膜アモルファス半導体を形成した太陽電池等を用いてもよい。
なお、本実施形態を含めた以下の実施形態の説明では、太陽電池素子８として多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
第１保持部材３１および第２保持部材３２は、太陽電池パネル２の側部に配置されており、太陽電池パネル２の側部を保持する機能を有する。具体的には、第１保持部材３１は太陽電池パネル２の第１側部２ｃ１を保持しており、第２保持部材３２は太陽電池パネル２の第２側部２ｃ２を保持している。
図３に示すように、一対の保持部材３は、太陽電池パネル２が嵌合される嵌合部３ｂと、太陽電池パネル２の主面に対して垂直な壁部３ｃと、該壁部３ｃから保持部材３で囲まれる空間に向けて突出した板状の部分である取付部３ａとを有する。なお、図３は、第１保持部材３１と太陽電池パネル２の第１側部２ｃ１との連結状態を示しているが、第２保持部材３２と太陽電池パネル２の第２側部２ｃ２の連結状態も同様である。保持部材３は、例えば、アルミニウムを押出成形したり、鋼板をロール成形したりするなどの方法によって製造することができる。
なお、本実施形態において、保持部材３は、太陽電池パネル２の全周の側部を保持するような枠状体であるが、これに限らない。保持部材３は、太陽電池パネル２を保持できれば、少なくとも太陽電池パネル２の互いに同一面にない一対の側部を保持する一対の棒状体であってもよい。
粘着部材１２としては、常温で短時間の圧力を加えるだけで直ちに接着する性質を持つ樹脂を用いることができる。粘着部材１２は、例えばブチルゴム系粘着剤を用いることができるが、それ以外に、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤またはウレタン系粘着剤を用いることができる。粘着部材１２は、粘着剤のみからなるものだけではなく、基材を有するテープ状のものを用いてもよい。
テープ状の粘着部材１２は、例えば、図１１に示すように、基材１２ａとしてポリエステル不織布またはポリエチレン織布を用いて、基材１２ａの両面に前述の粘着剤と同様な粘着剤１２ｂを設けたものを用いることができる。基材１２ａを有するテープ状の粘着部材１２を用いることで、製造時の作業性が向上する。粘着部材１２の主目的は、弾性部材１３の硬化まで太陽電池パネル２と補強部材４との間を接着することであることから、例えば低廉なブチルゴム系粘着剤またはブチルゴム系粘着剤を基材１２ａの両面に配置したテープを好適に用いることができる。
弾性部材１３としては、硬化後にゴム弾性体となり、硬化時に触れていた被着物と接着する性質を持つ樹脂を用いることができる。ここで、ゴム弾性体とは例えば常温でのヤング率が１〜１０ＭＰａ程度のものをいうものとする。弾性部材１３として、例えば、変性シリコーン樹脂、ウレタン系樹脂、または、主剤がエポキシ樹脂で硬化剤が変性シリコーン樹脂の二液形の樹脂等を用いることができる。これら樹脂の中でも、変性シリコーン樹脂は、硬化後に高伸張のゴム弾性体となり、湿度および温度変化に強く、太陽電池パネル２の裏面保護フィルム９などの樹脂に対して良好な接着性を示すことから好適に用いられる。弾性部材１３は、太陽電池パネル２と補強部材４との間で生じる振動、衝撃などを吸収できるとともに、太陽電池パネル２と補強部材４との間の熱膨張率の差によって生じる変形量の違いを吸収して接着した状態を維持できる。また、弾性部材１３は、破壊を生じるまでの伸縮性も優れており、切断時の伸びが大きいため、太陽電池モジュール１Ａの破壊を抑制できる。
弾性部材１３は、補強部材４に塗布したときは液体で弾性および接着力を持たないが、時間をかけて養生して硬化させることでゴム弾性体となり、硬化時に濡れていた部材との接着力を有する。弾性部材１３は、太陽電池パネル２および補強部材４の変形に追従するために適切な厚みで硬化するとよい。
例えば、太陽電池パネル２が主に白板ガラスからなり、補強部材４がアルミニウム合金からなる場合であれば、太陽電池パネル２と補強部材４とで熱膨張による長さが異なるので、太陽電池パネル２と補強部材４との間の弾性部材１３にせん断変形が生じる。このとき、弾性部材１３が薄すぎると、厚さに対するせん断変形量が大きいため、太陽電池パネル２および補強部材１３と弾性部材４との間の接着面に大きな荷重が加わる。これにより、弾性部材１３が剥離する接着破壊が生じたり、太陽電池パネル２の裏面保護フィルム９の層間を破壊する被着材破壊を生じるおそれがある。また、弾性部材１３が厚すぎると、弾性部材１３中に生じたボイドなどの欠陥部に応力集中が生じ易く、弾性部材１３が破壊する凝集破壊を生じ易くなり強度が低下する。したがって、弾性部材１３は、適切な厚みで硬化することが必要である。また、弾性部材１３は、前述の振動、衝撃などを吸収しつつ支持するために、粘着部材１２よりも大きい厚みを持つことが好ましい。
図２および図４に示すように、補強部材４は、第１支持面４ａ１および第２支持面４ａ２からなる平板状の支持面４ａと、垂直部４ｂと、フランジ部４ｃとを有しており、これらの部分を略Ｈ字型に連結した断面形状を有する。支持面４ａは太陽電池パネル２の裏面２ｂを保持する部分であり、フランジ部４ｃは保持部材３と結合する部分であり、垂直部４ｂは支持面４ａとフランジ部４ｃとを連結する部分である。
また、支持面４ａは、裏面２ｂに平行で補強部材４の長手方向に沿っている第１支持面４ａ１と、裏面２ｂに平行で第１支持面４ａ１よりも裏面２ｂから離れている第２支持面４ａ２とを有する。第１支持面４ａ１は、第２支持面４ａ２同士の間に配置されている。なお、第２支持面４ａ２は補強部材４の長手方向に沿って第１支持面４ａ１の両側にあるものに限定されず、片側のみにあってもよい。
第１支持面４ａ１と第２支持面４ａ２との高低差は、弾性部材１３が必要な厚みを得られるようにするとよい。例えば、弾性部材１３が変性シリコーン樹脂の場合は、その厚みが２ｍｍ必要である。そして、第１支持面４ａ１に配置された粘着部材１２の厚みが０．７ｍｍである場合は、第１支持面４ａ１と第２支持面４ａ２との高低差は１．３ｍｍにするとよい。
補強部材４は、例えば、アルミニウムを押出成形で製造したり、鋼板をロール成形して製造できる。ここで、補強部材４の断面形状は、支持面４ａの形状が上記形状である限り、例えば、Ｉ字型、Ｈ字型、Ｔ字型またはＬ字型など用途に合わせて適宜選択するとよい。
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
以下に、太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルに補強部材を取り付ける製造方法の一例について説明する。
以下に、太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネルに補強部材を取り付ける製造方法の一例について説明する。
まず、図６に示すように、補強部材４の支持面４ａを構成する第１支持面４ａ１には粘着部材１２を貼付して、支持面４ａを構成する第２支持面４ａ２には弾性部材１３を塗布する。弾性部材１３は、太陽電池パネル２と第２支持面４ａ２との間に充填できるように、粘着部材１２と略同一高さになる量を塗布するとよい。
次に、図７に示すように、補強部材４を太陽電池パネル２の裏面２ｂに載置して、粘着部材１２を裏面保護フィルム９に貼付する。このとき、弾性部材１３は液状であり、第２支持面４ａ２と裏面保護フィルム９とに対して濡れた状態になる。
そして、図８に示すように、太陽電池パネル２上に補強部材４が載置された状態で弾性部材１３の硬化が進み、弾性部材１３が裏面保護フィルム９と第２支持面４ａ２との双方に接合した状態でゴム弾性体となる。
粘着部材１２が太陽電池パネル２と補強部材４との間の接合を保ちつつ、第１支持面４ａ１と第２支持面４ａ２との高低差で弾性部材１３の厚みが決まることから、弾性部材１３の硬化前に太陽電池モジュール２を工程内で搬送できて、養生に要する時間を削減できる。これにより、太陽電池モジュール１Ａの生産性が高められる。
＜作用効果＞
上記の製造方法によって、太陽電池パネル２の裏面２ｂと補強部材４との間に配置された弾性部材１３は、太陽電池モジュール１に負圧荷重、正圧荷重および温度変化の内の少なくとも１つによる影響があった場合に、補強部材４と太陽電池パネル２との間の接合を保ちつつ、太陽電池パネル２に生じる応力を分散させて支持できる。この点について、以下に詳述する。
上記の製造方法によって、太陽電池パネル２の裏面２ｂと補強部材４との間に配置された弾性部材１３は、太陽電池モジュール１に負圧荷重、正圧荷重および温度変化の内の少なくとも１つによる影響があった場合に、補強部材４と太陽電池パネル２との間の接合を保ちつつ、太陽電池パネル２に生じる応力を分散させて支持できる。この点について、以下に詳述する。
まず、図９を用いて、太陽電池パネル２に負圧の分布荷重が加わった場合について説明する。例えば、粘着部材１２および弾性部材１３のそれぞれに、次のものを用いる。粘着部材１２は、ブチルゴム系粘着剤であって、引張強さ：０．０５ＭＰａ、厚み：０．５ｍｍ、切断時の伸び：１８００％以上、最大引張応力：０．１ＭＰａのものを用いる。また、弾性部材１３は、シリコーン系シーリング材であって、引張強さ：２ＭＰａ、厚み：２．０ｍｍ、切断時の伸び：４００％、最大引張応力：１ＭＰａのものを用いる。
弾性部材１３の引張強さが粘着部材１２の引張強さよりも大きいので、弾性部材１３が負圧荷重を主に支持できる。そして、弾性部材１３が、太陽電池パネル２と補強部材４との間の変位を一定範囲内に保つ。粘着部材１２の切断時伸びが弾性部材１３の切断時伸びよりも大きいことから、粘着部材１２の最大引張応力が弾性部材１３の最大引張応力よりも小さいものの、粘着部材１２も接着状態を維持して負圧荷重を支持する。さらに、弾性部材１３および粘着部材１２で協働して、補強部材４から太陽電池パネル２に加わる負圧荷重を支持して、太陽電池パネル２に生じる引張応力を分散させることができる。
粘着部材１２および弾性部材１３で引張応力を分散させて支持できる。これにより、弾性部材１３が太陽電池パネル２から剥離する接着破壊までの限界値を高めることができるとともに、図５に示す封止材６と裏面保護フィルム９との接着界面が剥離する被着材破壊を抑制できる。
次に、図１０を用いて、太陽電池パネル２に正圧の分布荷重が加わったときについて説明する。太陽電池パネル２に加わった正圧荷重は、上述のように弾性部材１３が太陽電池パネル２と補強部材４との間に充填されていることから、太陽電池パネル２は粘着部材１２と弾性部材１３とを介して補強部材４で支持される。
このように、粘着部材１２および弾性部材１３が協働することで太陽電池パネル２の裏面２ｂに生じる応力を分散させることができる。また、弾性部材１３の引張強さが粘着部材１２の引張強さよりも高いので、弾性部材１３が正圧荷重の大きな割合を支持する。さらに、第１支持面４ａ１に配置された粘着部材１２が、第２支持面４ａ２に配置された弾性部材１３の間に配置されていることによって、引張強さの小さい粘着部材１２が支持面４ａの外側に押し出されたままになるのを抑制できる。そして、弾性部材１３は、ゴム弾性体であることから、荷重が加わったときに端部が外側に向けて凸状に膨らみ、除荷した後は元の形状に戻ることができる。
次に、太陽電池モジュール１Ａが気温等の変化を受けて、太陽電池パネル２と補強部材４との間にせん断方向の応力が生じた場合について説明する。
例えば、太陽電池パネル２の主要な構成部材である透光性基板５にＦｅ成分の少ない白板ガラス（熱膨張係数：９×１０−６／℃）を用い、補強部材４にアルミニウム合金（Ａ６０６３）（熱膨張係数：２３．４×１０−６／℃）を用いた場合を考える。
太陽電池パネル２と補強部材４とを２０℃で組み立てて、夏季などに太陽電池モジュール１Ａが７０℃になった場合には、熱膨張長さの差は１ｍ当たりで０．７２ｍｍとなる。太陽電池モジュール１Ａの一辺が１〜２ｍである場合は、補強部材４の長手方向に沿って０．７２〜１．４２ｍｍの熱膨張長さの差が生じるが、弾性部材１２が太陽電池パネル２と補強部材４との間の接合を保ちつつせん断変形をすることで、太陽電池モジュール１Ａの破損を抑制できる。なお、粘着部材１２はブチルゴム系粘着剤などの高温時に大きく軟化する樹脂を用いることで、粘着部材１２も接着を維持できる。
以上のように、本実施形態によれば、太陽電池モジュールの生産性を高めつつ、その強度を高めることができる。
＜＜第２実施形態＞＞
次に、図１１および図１２を用いて、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂについて説明する。
次に、図１１および図１２を用いて、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｂは、粘着部材１２の構造が、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１Ａと異なる。具体的には、図１１に示すように、粘着部材１２は、弾性体からなる帯状の基材１２ａと、基材１２ａの両主面に配置されている粘着剤１２ｂとを備えた点で相違する。
図１２に示すように、粘着部材１２に弾性体の基材１２ａを用いたことで、粘着部材１２が弾力を持つ。これにより、粘着剤１２ｂに薄いアクリル系粘着剤を用いた場合であっても、第１支持面４ａ１が太陽電池パネル２に加わる荷重を分散させることができる。
さらに、引張強さが適切な基材１２ａを用いることで、粘着部材１２と弾性部材１３との引張強さが等しくなるようにできて、太陽電池パネル２に生じる応力を効率的に分散させることができる。この点について、以下に詳述する。
太陽電池パネル２に加えられた荷重は、粘着部材１２と弾性部材１３を介して補強部材４で支持される。このとき、粘着部材１２および弾性部材１３は、それぞれδの変位を生じる。
粘着部材１２に生じる応力σは、粘着部材１２の厚みをＬ、引張強さをＥとしたとき、下記の式（１）で表される。
σ＝Ｅ・（δ／Ｌ） ・・・ （１）
次に、弾性部材１３に生じる応力σ’は、弾性部材１３の厚みをＬ’、引張強さをＥ’としたとき、下記の式（２）で表される。
次に、弾性部材１３に生じる応力σ’は、弾性部材１３の厚みをＬ’、引張強さをＥ’としたとき、下記の式（２）で表される。
σ’＝Ｅ’・（δ／Ｌ’） ・・・ （２）
粘着部材１２に生じる応力σと、弾性部材１３に生じる応力σ’とを等しくすることで、荷重等を効率的に分散できる。つまり、式（１）および式（２）から下記の式（３）の関係が成立する粘着部材１２および弾性部材１３を用いるとよい。
粘着部材１２に生じる応力σと、弾性部材１３に生じる応力σ’とを等しくすることで、荷重等を効率的に分散できる。つまり、式（１）および式（２）から下記の式（３）の関係が成立する粘着部材１２および弾性部材１３を用いるとよい。
Ｅ／Ｌ＝Ｅ’／Ｌ’ ・・・ （３）
上記の式（３）の関係を成立させるために、粘着部材１２の引張強さを調節するとよい。例えば、粘着部材１２を基材１２ａおよび粘着剤１２ｂからなる構造とし、基材１２ａを弾性体とすることで、粘着部材１２の弾性係数を調節できる。
上記の式（３）の関係を成立させるために、粘着部材１２の引張強さを調節するとよい。例えば、粘着部材１２を基材１２ａおよび粘着剤１２ｂからなる構造とし、基材１２ａを弾性体とすることで、粘着部材１２の弾性係数を調節できる。
基材１２ａとしては、例えばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、発泡ＥＰＤＭ、シリコーンまたは発泡ブチルゴムなどを用いることができる。
＜＜第３実施形態＞＞
次に、図１３を用いて、本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃについて説明する。
次に、図１３を用いて、本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃは、補強部材４の形状が、第１実施形態および第２実施形態に係る太陽電池モジュールとは異なる。具体的には、図１３に示すように、補強部材４は、第１支持面４ａ１と第２支持面４ａ２とを連結する第１傾斜部４ｄをさらに有している点で、本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃは第１実施形態および第２実施形態に係る太陽電池モジュールと相違する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｃによれば、太陽電池モジュール１Ｃに高い正圧荷重が加わったときに、支持面４ａから加えられる荷重により太陽電池パネル２に生じる応力が、第１支持面４ａ１に相対する部分から第２支持面４ａ２に相対する部分にわたって連続的に変化する。これにより、太陽電池パネル２内の太陽電池素子８に生じるせん断応力を低減し、クラックの発生をさらに抑制できる。
＜＜第４実施形態＞＞
次に、図１４および図１５を用いて、本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄについて説明する。
次に、図１４および図１５を用いて、本発明の第４実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｄは、補強部材４の形状が、第１実施形態乃至第３実施形態に係る太陽電池モジュールとは異なる。具体的には、図１４および図１５に示すように、補強部材４は、第２支持面４ａ２がその短手方向の外縁に向かうにつれて、太陽電池パネル２の裏面２ｂから離れている第２傾斜部４ｅを有する点で第１実施形態乃至第３実施形態に係る太陽電池モジュールと相違する。
図１４に示すように、第２傾斜部４ｅの端部（補強部材４の短手方向における端部）に向かうにつれて、弾性部材１３の厚みが大きくなる。このことから、図１５に示すように、補強部材４の外縁部に向かうにつれて、弾性部材１３により小さい力で圧縮方向の変形が生じやすくなり、補強部材４の外縁部が太陽電池パネル２に生じる圧縮応力を低減できる。
さらに、太陽電池パネル２に高い正圧荷重が加わったときに、太陽電池パネル２は補強部材４に相対する位置で受光面２ａ方向に凸に撓む。このとき、補強部材４が上記構成を有することによって、第２傾斜部４ｅが正圧荷重によって湾曲した太陽電池パネル２に沿いつつ支持できることから、せん断応力を好適に緩和できる。
また、補強部材４は、第２傾斜部４ｅにおいて端部（補強部材４の短手方向における端部）に向かうにつれて太陽電池パネル２の裏面から徐々に離れる形状である。このことから、補強部材４に弾性部材１３を塗布して接着するときに、第２傾斜部４ｅと非受光面２ｂとで形成される空間が広く、該空間が弾性部材１３を補強部材４ｅからはみ出させないようにする空間として働く。これにより、補強部材４の外縁部から弾性部材１３がはみ出さないようにして外観に優れた太陽電池モジュール１Ｄとすることができる。
なお、上記の「補強部材４の短手方向」とは補強部材４の幅方向であって、例えば、補強部材４の長手方向に対して垂直な方向である。
また、本実施形態のように、第２傾斜部４ｅは、第１支持面４ａ１および第２支持面４ａ２に対して垂直ではなく、上述のように傾斜している。このような形態によって、第２支持面４ｂは、短手方向において角部を有しない形状である。このため、該角部によって生じる太陽電池モジュールへの角度の急な曲げを低減できる。
なお、図１４において第２支持面４ａ２が平面状の例を用いて説明したが、第２支持面４ａ２が、補強部材４の短手方向の外縁に向かうにつれて太陽電池パネル２から遠ざかる弧状の断面を有し、第２支持面４ａ２と第２傾斜部４ｅとが一体の形状であっても、上述した作用効果を好適に奏することができる。
＜＜第５実施形態＞＞
次に、図１６を用いて、本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅについて説明する。
次に、図１６を用いて、本発明の第５実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１Ｅは、補強部材４の形状が、第１実施形態乃至第４実施形態に係る太陽電池モジュールとは異なる。具体的には、図１６に示すように、補強部材４は、例えば、第２支持面４ａ２の長手方向に沿って幅が５ｍｍ程度の複数条の細長い溝で断面がＵ字状の凹部４ｆを備えている点で、第１実施形態乃至第４実施形態に係る太陽電池モジュールとは相違する。
この太陽電池モジュール１Ｅによれば、凹部４ｆを備えているので、弾性部材１３の一部が凹部４ｆに収容されて、弾性部材１３が第２支持面４ａ２に係合するので、特に第２支持面４ａ２への弾性部材１３の接着力を高める効果が期待できる。また、部分的に弾性部材１３が厚くなっていることから、例えば、太陽電池モジュール１Ｅに降雹があった際に生じる衝撃力を緩和する効果を期待できる。
なお、凹部４ｆは連続した溝でなくともよく、例えば、陥没した平面視で円形状等の凹部の多数が断続的に直線状に配置されていてもよい。凹部４ｆがこのような形態でも上記と同様な作用効果が期待できる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。例えば、本発明の他の実施形態として、上述した実施形態の如何なる組合せであってもよい。また、本発明を適用できる太陽電池モジュールとしては、上述の実施形態で説明したスーパーストレート構造のものに限られるものではなく、ガラスパッケージ構造またはサブストレート構造などの種々の構造のものに適用可能である。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：太陽電池モジュール
２：太陽電池パネル
２ａ：受光面
２ｂ：裏面
２ｃ：側部
２ｃ１：第１側部
２ｃ２：第２側部
３：保持部材
３１：第１保持部材
３２：第２保持部材
３ａ：取付部
３ｂ：嵌合部
３ｃ：壁部
４：補強部材
４ａ：支持面
４ａ１：第１支持面
４ａ２：第２支持面
４ｂ：垂直部
４ｃ：フランジ部
４ｄ：第１傾斜部
４ｅ：第２傾斜部
４ｆ：凹部
５：透光性基板
６：封止材
７：インナーリード
８：太陽電池素子
９：裏面保護フィルム
１０：端子ボックス
１１：ネジ
１２：粘着部材
１２ａ：基材
１２ｂ：粘着剤
１３：弾性部材
２：太陽電池パネル
２ａ：受光面
２ｂ：裏面
２ｃ：側部
２ｃ１：第１側部
２ｃ２：第２側部
３：保持部材
３１：第１保持部材
３２：第２保持部材
３ａ：取付部
３ｂ：嵌合部
３ｃ：壁部
４：補強部材
４ａ：支持面
４ａ１：第１支持面
４ａ２：第２支持面
４ｂ：垂直部
４ｃ：フランジ部
４ｄ：第１傾斜部
４ｅ：第２傾斜部
４ｆ：凹部
５：透光性基板
６：封止材
７：インナーリード
８：太陽電池素子
９：裏面保護フィルム
１０：端子ボックス
１１：ネジ
１２：粘着部材
１２ａ：基材
１２ｂ：粘着剤
１３：弾性部材
Claims (7)
- 太陽電池パネルと、
該太陽電池パネルの裏面を支持する支持面として前記太陽電池パネルの前記裏面から第１距離の間隔で離れている第１支持面および前記太陽電池パネルの前記裏面から前記第１距離よりも長い第２距離の間隔で離れている第２支持面を有している、棒状の補強部材と、
該補強部材の前記第１支持面と前記太陽電池パネルの前記裏面との間に配置されている粘着部材と、
前記補強部材の前記第２支持面と前記太陽電池パネルの前記裏面との間に配置されているとともに、前記太陽電池モジュールの前記裏面および前記第２支持面の双方に接着している、ゴム弾性を有する弾性部材とを備えている太陽電池モジュール。 - 前記第１支持面は、前記補強部材の長手方向に沿っており、前記第２支持面は、前記補強部材の長手方向に沿って前記第１支持面の両側にある請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記粘着部材は、基材と、該基材の両主面に配置された粘着剤とを備えている請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記粘着部材の前記基材が樹脂からなる請求項３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記補強部材の前記第２支持面は前記太陽電池パネルの前記裏面から前記第１距離よりも長い距離の間隔で離れており、前記第１支持面と前記第２支持面との間に、前記第１支持面に対して前記太陽電池パネルから離れる方向に傾斜している傾斜面を有している請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記補強部材の前記支持面は、前記補強部材の短手方向の外縁部において、前記太陽電池パネルの前記裏面から離れる方向に傾斜している請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記第２支持面に、前記弾性部材の一部を収容する凹部が設けられている請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
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| WO2014175222A1 (ja) | 2014-10-30 |
| JPWO2014175222A1 (ja) | 2017-02-23 |
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