JP6104673B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本実施形態は、光電効果を用いて太陽光を電力に変換して出力する太陽電池モジュールに関する。

地球温暖化、化石燃料の枯渇が問題となっており、地球環境とエネルギーに対する関心が急速に高まっている。このような状況の下、環境負荷の少ないエネルギー源として太陽光が注目されており、太陽光を利用したメガソーラー発電所が注目を集めている。

メガソーラー発電所は、光電効果を用いて太陽光を電力に変換する太陽電池モジュールを大地に大量に設置した発電所である。太陽電池モジュールは、太陽電池セルを直列及び並列に二次元アレイ状に並べた板状の太陽電池パネルを四方を囲むフレームに嵌め込んで成る。

この太陽電池モジュールは、太陽電池セルが並ぶ受光面を太陽側に向け、その裏面を大地側に向けて、大地に設置された架台に固定される。架台は、一般的に平行な二本の支持フレームが渡されており、太陽電池モジュールは、この支持フレームに載せられて、ボルト留め等により支持フレーム上に固定される。

メガソーラー発電所は、数十年以上の運用が想定される。そのため、太陽電池モジュールは、十分な耐用年数を有するように設計されているが、絶えず雨風、降雪、塵埃、過酷な寒暖差、予期せぬ飛来物等に晒されれば、大量のモジュールの幾つかは故障や劣化や安全性等を考慮して交換が必要となる。

太陽電池モジュールは、モジュールの個体識別番号によって管理されており、個体識別番号に対して、モジュール型式、コネクタ型式、性能、及び特性が紐付けられている。これらの紐付けはラベルシール等の識別表示によりなされ、識別表示は、太陽電池モジュールに貼着されることが多い。貼着箇所は、主に、モジュールの裏面である（例えば特許文献１参照）。交換作業者は、この識別表示を頼りに代替品の選定及び準備を行う。交換作業員は、太陽電池モジュールの裏面を覗き込み、識別表示を確認することになる。

特開平１１−２６１０９５号公報

太陽電池モジュールの裏面は、先端にコネクタを設けたケーブルを引き出すジャンクションボックスが突起する以外は、無地の平面である。図８に示すように、識別表示７０としてラベルシールを貼着する際には、美観を維持すべく、このジャンクションボックス６０の辺を基準にして、傾き無く真っ直ぐに貼られる。つまり、識別表示７０は、ジャンクションボックス６０の近くに設けられる。ジャンクションボックス６０は、モジュールの裏面１１の端側に偏って膨出しているため、識別表示７０も裏面１１の端側に設けられることになる。一方、架台の支持フレーム８は、太陽電池モジュール１を安定感を保たせて固定すべく、裏面１１の両端側に互いに距離をとるように引き離して平行に渡される。そうすると、片側の支持フレーム８は、ジャンクションボックス６０に近い場所を通ることになり、モジュール裏面１１に設けられた識別表示７０は、支持フレーム８の陰に隠れてしまうことがあった。

このような状況では、交換作業員は、単に太陽電池モジュール１の裏面１１側に廻るだけでは識別表示７０を視認しづらくなり、特異な体勢で支持フレーム８とモジュール裏面１１の隙間を覗き込み、或いは懐中電灯を用いることを余儀なくされ、時には太陽電池モジュール１を架台から取り外すなどしなくてはならなかった。そのため、従来の識別表示７０の設置態様を有する太陽電池モジュール１を敷設してなるメガソーラー発電所では、交換作業員による太陽電池モジュール１の交換作業効率を低下させかねなかった。

また、太陽電池モジュール１は、複数が積層されて工場から倉庫や現場へ輸送される。そうすると、輸送により生じる振動や揺れにより、太陽電池モジュール１の裏面に貼り付けられるバックシートを這い回って傷つけてしまったり、上層に位置する太陽電池モジュール１から延びるケーブル６１や其の先端のコネクタ６２が下層の太陽電池モジュール１の受光面を這い回って傷つけてしまうおそれがある。この危険回避のため、ケーブル６１を丸めて縛っておくが、太陽電池モジュール１の設置作業に縛りを解く作業が追加され、大量の設置作業の効率を低下させてしまう。

本実施形態は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、識別表示の視認性を高めて交換作業効率を損なうことのない太陽電池モジュール、またケーブルによる受光面や裏面の傷付き防止措置を設置作業性を損なうことなく達成する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本実施形態の太陽電池モジュールは、受光面とは反対の裏面に支持フレームを架設することで架台に取り付けられる太陽電池モジュールであって、前記裏面から引き出され、先端にコネクタが設けられたケーブルを備え、前記裏面のうちの、前記支持フレームの陰となる領域以外に、モジュールを識別する識別表示が設けられ、前記識別表示は、前記モジュールの識別情報が印字された印字領域と、前記ケーブルを前記裏面に固定するための貼着体が貼着される貼着領域と、を有することを特徴とする。

前記受光面と前記裏面とを有するパネルと、前記パネルが嵌め込まれる枠体と、前記枠体に穿設される、前記支持フレームに対する複数組の取付穴と、を備え、前記識別表示は、各組の取付穴を結んだ各ラインから外れた領域に設けられるようにしてもよい。また、前記識別表示は、前記裏面の中心側で前記ラインで四方を囲まれた領域に設けられるようにしてもよい。また、前記識別表示は前記裏面の中心領域に設けられるようにしてもよい。

第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの全体構成を示し、（ａ）は受光面側、（ｂ）は受光面とは反対の裏面側を示す模式図である。 第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの識別表示を示す模式図である。 太陽電池モジュールに対する支持フレームの架設態様を示す図である。 太陽電池モジュールのクランプを用いた場合の支持フレームの架設態様を示す図である。 太陽電池モジュールのクランプの取り付け態様を示す説明図である。 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの識別表示を示す模式図である。 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの裏面側を示す模式図である。 従来の太陽電池モジュールと識別表示の位置関係を示す模式図である。

以下、太陽電池モジュールの第１及び第２の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。第１の実施形態に係る太陽電池モジュールは、識別表示の視認性を高めるための識別表示の設置態様に関し、第２の実施形態に係る太陽電池モジュールは、第１の実施形態に加えて、ケーブルによる受光面や裏面の傷付きを防止するための識別表示への新たな機能付与の態様に関する。

（第１の実施形態）
図１の（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２を直列及び並列に二次元アレイ状に並べた板状の太陽電池パネル３の四方を囲む枠体４に嵌め込んで成る。太陽電池セル２の並設面を表面又は受光面といい、受光面とは反対側の面を裏面という。

太陽電池セル２は、多結晶シリコン等の半導体ウェハの表裏面に電極を付設し、それをサブストレートに搭載して成り、光起電力効果により光エネルギーを電力に変換する発電体である。太陽電池パネル３は、所望の電圧と電流を得られるように、太陽電池セル２を複数枚直並列に電気的に接続して並べた板であり、周囲の環境に耐えるために、太陽電池セル２をＥＶＡ等の充填剤で封止し、更に受光面をガラス板等の保護板で覆っている。

図１の（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１の裏面はバックシート５で覆われている。この裏面にはジャンクションボックス６０が膨出し、ジャンクションボックス６０からはケーブル６１が引き出されている。ケーブル６１の先端にはコネクタ６２が取り付けられている。また、太陽電池モジュール１の裏面には、この太陽電池モジュール１の識別表示７が設けられている。

バックシート５は、太陽電池パネル３を湿気等から保護する封止部材であり、耐候性を有し、ＥＶＡフィルム、ＰＥＴフィルム、フッ素コート層等を積層してなり、太陽電池パネル３と密着している。ケーブル６１は、太陽電池パネル３で発生した電力を外部に取り出す電力線である。コネクタ６２は、多数の太陽電池モジュール１を直列に繋ぐ接続口である。ジャンクションボックス６０は、ケーブル６１と太陽電池パネル３との中継箱であり、バイパスダイオードを有し、ケーブル６１が引き出される。

太陽電池モジュール１は矩形状を有する。ジャンクションボックス６０は、このモジュールの裏面幅方向において中心、裏面全長方向において中心よりも一辺側に偏って配置されている。例えば、全長１６５０ｍｍの太陽電池モジュール１において、ジャンクションボックス６０は、枠の一辺端部から１７５ｍｍ以内に収まるように配置される。ケーブル６１は、そのジャンクションボックス６０から裏面中心領域に侵入するケーブル長を有し、例えば、全長１６５０ｍｍの太陽電池モジュール１において、ケーブル長１３００ｍｍのケーブル６１が取り付けられている。

太陽電池モジュール１の識別表示７は、交換作業員又は読取装置によってモジュールを特定する情報が認識可能な表示物である。識別表示７は、ラベルシールとして裏面中心領域に貼着されている。バックシート５に直接印刷されていてもよいし、裏面中心領域に膨出し、又は裏面中心領域に取り付けられる構造物に設けられてもよい。

図２に示すように、識別表示７に表示されるモジュール特定情報は、モジュールの個体識別番号、モジュール型式、コネクタ型式、性能、及び特性である。モジュールの性能は、例えば、公称最大出力、公称最大出力動作電圧、公称最大出力動作電流、公称開放電圧、公称短絡電流等である。モジュールの特性は、例えば、最大システム電圧、耐風圧性、アレイの組み立て形態、バイパスダイオードの有無等である。読取装置によって認識可能な表示物は、例えばバーコードである。

この識別表示７は、例えば、モジュール型式、コネクタ型式、性能、及び特性を記載したラベル７ａと、モジュールの個体識別番号及び其のバーコード表記を記載したラベル７ｂとに分離されて貼着されている。ラベル７ａ及びラベル７ｂが共に裏面中心領域に貼着される。尚、モジュールの個体識別番号及び其のバーコード表記を記載したラベル７ｂは、太陽電池モジュール１に複数貼着される場合がある。裏面中心領域に貼着される識別表示７としては、ラベル７ａとラベル７ｂの両方、ラベル７ａとラベル７ｂの何れか一方、複数のラベル７ｂのうちの少なくとも１枚が考えられる。

このような太陽電池モジュール１は、大地に設置された架台に受光面を太陽側に向けて取り付けられる。架台への取り付けはボルトによる締結である。太陽電池モジュール１の枠体４の裏面側には、ボルトを挿入する複数の取付穴４１が穿設されている。図３に示すように、太陽電池モジュール１は、架台の支持フレーム８に固定される。支持フレーム８は、安定性の観点から裏面の全長方向で向かい合う両端側に分けられて、互いに距離をとるように引き離して裏面に架設される。すなわち、識別表示７が設けられる裏面中心領域Ａには、支持フレーム８は架設されない。

図３に示す支持フレーム８の架設態様においては、全長方向の両辺側に各々２本の支持フレーム８が渡される。すなわち、太陽電池モジュール１は、計４本の支持フレーム８に取り付けられ、２本ずつが両辺に分かれて互いに距離をとるように位置する。１組の取付穴４１は、１本の支持フレーム８に対して、裏面の幅方向で向かい合う枠体４の両辺の同じ位置に１穴ずつ空けられている。

例えば、全長１６５０ｍｍの太陽電池モジュール１において、一辺端部からそれぞれ１７５ｍｍの位置に一組の取付穴４１が設けられ、それぞれ一本の支持フレーム８が裏面幅方向に沿って架設される。更に、これら１７５ｍｍ位置から中心側に２５０ｍｍの両位置に、それぞれ一組の取付穴４１が設けられ、更にそれぞれ一本の支持フレーム８が架設される。そして、内側の二組の取付穴４１で四方が囲まれた全長８００ｍｍの中心領域Ａには、取付穴４１が設けられず、従って、この中心領域Ａには、支持フレーム８が架設されない。

太陽電池モジュール１を識別する識別表示７は、この支持フレーム８が架設されない中心領域Ａに設けられる。第１の実施形態においては、この識別表示７は、支持フレーム８の陰とならず、即ち支持フレーム８と重ならずに視認性が良好であればよく、この中心領域Ａのうちの何れに設けられても良い。また、この架設態様においては、２本の支持フレーム８が片側に偏って架設されるが、識別表示７は、これら支持フレーム８で挟まれる領域に設けることもできる。すなわち、太陽電池モジュール１の製造段階では、識別表示７は、一本の支持フレーム８に対して組となった２つの取付穴４１を結んだ各ラインから外れた領域に設ければよい。

図４は、支持フレーム８の他の架設態様を示している。この架設態様は、図５に示すクランプ９を用いて太陽電池モジュール１を架台に取り付ける例である。まず、クランプ９は、支持フレーム８と相俟って太陽電池モジュール１を挟み込む部材であり、太陽電池モジュール１を支持フレーム８に押し付けることによって、太陽電池モジュール１を支持フレーム８に固定する。

このクランプ９は、図５に示すように、Ｕ字の両端に外側へ向けて水平に延設された耳部９１を有するクランプ９ａと、２つのＬ字を連続させて２つの水平面９２を有するクランプ９ｂとが存在する。クランプ９ａは、一対の太陽電池モジュール１の間に設けられ、両太陽電池モジュール１を支持フレーム８に押し付ける。このクランプ９ａは、耳部９１で太陽電池モジュール１の枠体４表面を抑え、垂直面を枠体４側面に沿わせて、Ｕ字の底を支持フレーム８に向ける。そして、Ｕ字の底から支持フレーム８を貫くようにボルトを差し込み、ナットで締め付ける。クランプ９ｂは、最上段の水平面９２で太陽電池モジュール１の表面を抑え、その水平面９２に続く垂直面を枠体４の側面に沿わせ、１段下の水平面９２を支持フレーム８に向ける。そして、１段下の水平面９２から支持フレームを貫くようにボルトを差し込み、ナットで締め付ける。

このクランプ９を用いた態様では、太陽電池モジュール１の枠体４と支持フレーム８とはボルトで直接締結されない。但し、図４に示すように、太陽電池モジュール１を安定感を持たせて固定するために、支持フレーム８の架設範囲は、太陽電池モジュール１と支持フレーム８とを直接締結するために設けられた取付穴４１のうち、最も中心側の取付穴４１より外側となる。すなわち、この態様によっても、識別表示７は、支持フレーム８を取り付ける各組の取付穴４１を組同士結んだラインから外れた領域に設ければよく、支持フレーム８が架設されない、最も中心側の四点の取付穴４１で四方を囲まれた中心領域Ａに設ければよい。

このような太陽電池モジュール１によると、架台に設置しても識別表示７が支持フレーム８の陰に隠れることなく露出する。そのため、交換作業員は、太陽電池モジュール１の裏側に廻るだけで、識別表示７を視認でき、極短時間で太陽電池モジュール１を特定する情報を確認することができる。従って、太陽電池モジュール１の交換作業効率が向上する。

また、識別表示７は、最も中心側に並ぶ取付穴４１で囲まれた中心領域Ａに設けるようにしておけば、太陽電池モジュール１の製造工程において支持フレーム８の架設領域を意識することなく、支持フレーム８の陰となる領域以外に自然と設けられることができる。クランプ９を用いた太陽電池モジュール１の設置態様を採用予定であっても同じである。そのため、この太陽電池モジュール１が生産効率に影響を与えることもない。

（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１では、識別表示７にケーブル６１を裏面に仮固定する仮固定領域を設け、ケーブル固定手段としての機能を付与している。すなわち、識別表示７は、図６に示すように、モジュールを特定する情報が印字された印字領域７１の他に、ケーブル６１を裏面に固定するための貼着体７２が貼着される貼着領域７３を有する。

貼着体７２は、片面に接着剤が塗布されたテープ等であり、ケーブル６１を貼着領域７３上に拘束する程度の長さを有する。貼着領域７３は、貼着体７２のみの剥がしを可能とする表面を有し、貼着体７２を剥がしたときに、識別表示７が損傷しないようになっている。この貼着体７２の表面は、印字を保護する目的で施されるラミネートフィルム等のコーティングで十分であり、また、識別表示７が金属プレートである場合にはコーティングを不要としてもよい。

このケーブル固定手段として機能する識別表示７は、図７に示すように、支持フレーム８の陰にならない領域であり、且つケーブル６１が届く範囲に設けられる。望ましくは、コネクタ６２が太陽電池モジュール１の輸送時に振れ動くのを防止するために、コネクタ６２の根元付近を貼着体７２で固定するべく、ジャンクションボックス６０を中心としてコネクタ６２の根元付近までを半径とする円弧上に貼着領域７３が位置するように、識別表示７を設けるのがよい。

太陽電池モジュール１を全長方向を縦にして立掛け輸送することが想定される場合には、ケーブル６１が自然に垂れ下がる方向、即ちジャンクションボックス６０から全長方向に真っ直ぐ下ろした直線上であって、ジャンクションボックス６０を中心としてコネクタ６２の根元付近までを半径とする円弧上に貼着領域７３が位置するように、識別表示７を設けるのがよい。

このような太陽電池モジュール１によると、識別表示７が輸送過程においてはケーブル固定手段として機能することになる。このため、太陽電池モジュール１を積み重ねて輸送したとしても、上層の太陽電池モジュール１から引き出されたケーブル６１は、その裏面に固定され、その太陽電池モジュールのバックシート５を這い回ることはなく、また下層の太陽電池モジュール１の受光面を這い回ることもなく、バックシート５や受光面を傷つけてしまうことはない。

また、ケーブル６１を裏面に固定するにしても、封止部材としてのコーティングが施されているバックシート５に固定用のテープを直接貼り付けるものではないので、バックシート５の損傷のおそれはないし、テープを貼り付けるための構造物を特別に設置する必要もない。従って、この太陽電池モジュール１によると、細心注意を要するが故に効率を低下させていた輸送作業、設置作業、交換作業が簡便なものとなり、作業スピードが向上する。

（その他の実施の形態）
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１及び第２の実施形態を全てを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

尚、以上よりわかるように、裏面中心領域Ａに貼着される識別表示７とは、ラベル７ａとラベル７ｂの両方、ラベル７ａとラベル７ｂの何れか一方、又はラベル７ｂを複数貼着する場合の少なくとも１枚のラベル７ｂを意味するものである。また、印字領域７１と貼着体７２の位置関係も上下逆であってもよい。

１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池セル
３ 太陽電池パネル
４ 枠体
４１ 取付穴
５ バックシート
６０ ジャンクションボックス
６１ ケーブル
６２ コネクタ
７ 識別表示
７１ 印字領域
７２ 貼着体
７３ 貼着領域
８ 支持フレーム
９ クランプ
９１ 耳部
９２ 水平面
Ａ 中心領域

Claims (4)

1. 受光面とは反対の裏面に支持フレームを架設することで架台に取り付けられる太陽電池モジュールであって、
   前記裏面から引き出され、先端にコネクタが設けられたケーブルを備え、
   前記裏面のうちの、前記支持フレームの陰となる領域以外に、モジュールを識別する識別表示が設けられ、
   前記識別表示は、
   前記モジュールの識別情報が印字された印字領域と、
   前記ケーブルを前記裏面に固定するための貼着体が貼着される貼着領域と、
   を有すること、
   を特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記受光面と前記裏面とを有するパネルと、
   前記パネルが嵌め込まれる枠体と、
   前記枠体に穿設される、前記支持フレームに対する複数組の取付穴と、
   を備え、
   前記識別表示は、各組の取付穴を結んだ各ラインから外れた領域に設けられること、
   を特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記識別表示は、前記裏面の中心側で前記ラインで四方を囲まれた領域に設けられること、
   を特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記識別表示は前記裏面の中心領域に設けられること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の太陽電池モジュール。

Images