JP6265235B2

JP6265235B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP6265235B2
Application number: JP2016153090A
Authority: JP
Inventors: 裕貴奥田; 昭久中橋
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2016192898A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

近年、環境負荷が小さなエネルギー源として、太陽電池モジュールに対する注目が高まってきている。

太陽電池モジュールは、太陽電池を有するモジュール本体と、モジュール本体の周囲に設けられたフレームとを有する。フレームは、通常、各辺に沿って設けられた４つのフレーム片が連結されることにより構成されている。特許文献１には、ねじを用いてフレーム片を連結することが記載されている。

特開２００５−２９４４５５号公報

ところで、太陽電池モジュールでは、フレーム内に水が溜まっていると、太陽電池モジュールの雰囲気の温度が低下し、水が凍った際に、水の膨張によりフレームが破壊されてしまう場合がある。このため、フレーム内の水が排出されやすくする必要がある。

しかしながら、ねじ止めされた複数のフレーム片を有するフレームを備えた太陽電池モジュールであって、フレーム内から水が排出されやすい太陽電池モジュールは、十分に検討されていないのが実情である。

本発明の主な目的は、フレーム内から水が排出されやすい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、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、太陽電池を有する矩形状のモジュール本体と、前記モジュール本体を包囲するように設けられたフレームと、を備える太陽電池モジュールであって、前記フレームは、前記モジュール本体の長辺部の外側に設けられた長辺側フレーム片と、前記モジュール本体の短辺部の外側に設けられた短辺側フレーム片と、前記長辺側フレーム片と前記短辺側フレーム片とを固定するねじと、を有し、前記長辺側フレーム片は、前記長辺側フレーム片の延びる方向に沿って一方側端部から他方側端部にわたって貫通孔が形成された筒状部と、前記筒状部の上に前記モジュール本体の長辺部が嵌め込まれる溝部と、を有し、前記筒状部は、前記モジュール本体側の内側側壁部と前記内側側壁部と対向する外側側壁部と天壁部と底壁部とで形成されており、前記貫通孔内において、前記内側側壁部に前記ねじが挿入される２つのねじ孔が形成されており、前記筒状部の前記長辺側フレーム片の延びる方向から見た断面視で、前記筒状部の天壁部の前記モジュール本体側端部および前記内側側壁部の上側端部で形成される領域は、面取り状に形成されており、前記２つのねじ孔の一方を第一のねじ孔とし、他方を第二のねじ孔とすると、前記第一のねじ孔は、前記筒状部の天壁部および前記内側側壁部から円弧状に突出した第一の部分と、前記天壁部および前記内側側壁部と一体化された第二の部分とを備え、かつ、円弧状の内周面が形成されており、前記第一のねじ孔には、前記第一の部分は前記面取り状の形状部の法線方向に対応する部分に第一の切り欠け部が設けられており、前記第二のねじ孔は、前記内側側壁部から円弧状に突出した第三の部分を備え、かつ、前記第一のねじ孔の下側であって前記筒状部の底壁部よりも上側に形成されているとともに、前記第一のねじ孔と前記筒状部の底壁部のいずれとも接しておらず、円弧状の内周面が形成されており、前記第二のねじ孔には、前記第三の部分は前記内側側壁部の法線方向に対応する部分に第二切り欠け部が設けられており、前記内側側壁部は、前記第一のねじ孔と前記第二のねじ孔との間に位置する部分、および前記第二のねじ孔と底壁部との間に位置する部分は、前記外側側壁部のうち、それぞれ対応して対向する部分と平行である。

本発明によれば、フレーム内から水が排出されやすい太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的平面図である。本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールのモジュール本体１０とフレーム２０とを分離した図である。本発明の一実施形態における長辺側フレーム片と、短辺側フレーム片との接続を示す図である。図１の矢印ＩＶから視た略図的側面図である。本発明の一実施形態におけるフレームの略図的分解斜視図である。図１の線ＶＩ−ＶＩにおける長辺側フレームの略図的断面図である。本発明の一実施形態における短辺側フレーム片の略図的側面図である。図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの略図的平面図である。図２は、図１に示す太陽電池モジュール１のモジュール本体１０とフレーム２０とを分離した図である。図２において、モジュール本体１０上の点線は、フレーム２０が配置されていた位置を示している。

図１、２に示されるように、太陽電池モジュール１は、モジュール本体１０と、フレーム２０とを備える。

モジュール本体１０は、ｚ軸方向から見た場合、矩形状である。モジュール本体１０は、第１及び第２の長辺部１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の短辺部１０ｃ、１０ｄとを有する。第１及び第２の長辺部１０ａ、１０ｂは、互いに平行にｘ軸方向に延びている。第１及び第２の短辺部１０ｃ、１０ｄは、互いに平行にｙ軸方向に延びている。

モジュール本体１０は、太陽電池１１を有する。具体的には、モジュール本体１０は、図示しない配線材により電気的に接続された複数の太陽電池１１を有する。太陽電池１１の受光面側には、第１の保護部材１２が配されている。太陽電池１１の裏面側には、第２の保護部材が配されている。第１の保護部材１２と第２の保護部材との間には、封止材が設けられている。太陽電池１１は、この封止材により封止されている。

なお、第１の保護部材１２は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板等により構成することができる。第２の保護部材は、ガラス板、セラミック板、樹脂板、樹脂シート、金属層を含む樹脂シート等により構成することができる。封止材は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、ポリオレフィンなどの非架橋性樹脂により構成することができる。

モジュール本体１０の外縁部は、金属製のフレーム２０により包囲されている。モジュール本体１０の端部は、フレーム２０に嵌め込まれている。フレーム２０は、第１及び第２の長辺部１０ａ、１０ｂのそれぞれの外側に設けられた一対の長辺側フレーム片２１と、第１及び第２の短辺部１０ｃ、１０ｄのそれぞれの外側に設けられた一対の短辺側フレーム片２２とを有する。

長辺側フレーム片２１は、ｘ軸方向において、長辺部１０ａ、１０ｂの一方側端部から他方側端部にわたって設けられている。短辺側フレーム片２２は、支持部２２１と、固定部２２２とを備える。支持部２２１は、ｙ軸方向において、短辺部１０ｃ、１０ｄの一方側端部から長さＡ分内側から、他方向端部の長さＡ分内側にわたって設けられている。固定部２２２は、長辺側フレーム片２１のｘ軸方向の端部の一部を覆うように、支持部２２１からｙ軸方向に延在している。なお、図２に示されるように、長さＡとは、長辺側フレーム片２１のｙ軸方向の長さのうち、モジュール本体１０に嵌め込まれた部分の長さＢと、後述する切欠２２ｇの長さＣとを合わせた長さである。

図３は、長辺側フレーム片２１と、短辺側フレーム片２２との接続を示す図である。図３に示されるように、隣り合う長辺側フレーム片２１と短辺側フレーム片２２の固定部２２２とは、短辺側フレーム片２２から長辺側フレーム片２１に向かって取り付けられる第１及び第２のねじ２３，２４により互いに固定されている。

まず、長辺側フレーム片２１の構成について説明する。図４は、図１の矢印ＩＶから視た略図的側面図である。長辺側フレーム片２１のｘ軸方向の端部の一部は、短辺側フレーム片２２の固定部２２２により覆われている。図４において、長辺側フレーム片２１の固定部２２２で覆われている部分及び短辺側フレーム片２２のモジュール本体１０側の部分は、構造説明のため破線で示している。図５は、本発明の一実施形態におけるフレームの略図的分解斜視図である。図６は、図１の線ＶＩ−ＶＩにおける長辺側フレームの略図的断面図である。

図４〜図６に示されるように、長辺側フレーム片２１は、筒状部２１ａと、延設部２１ｈと、溝２１ｍとを有する。筒状部２１ａ、延設部２１ｈ、溝２１ｍは、ｘ軸方向において、長辺側フレーム片２１の一方側端部から他方側端部わたって形成されている。

筒状部２１ａは、内側側壁部２１ｂと、外側側壁部２１ｃと、天壁部２１ｄと、底壁部２１ｅとを有する。

内側側壁部２１ｂは、ｚ軸方向に延びており、筒状部２１ａのモジュール本体１０側、すなわちｙ軸方向のｙ１側に位置する。外側側壁部２１ｃは、内側側壁部２１ｂと平行に延びており、筒状部２１ａのモジュール本体１０側とは反対側、すなわちｙ軸方向のｙ２側に位置する。天壁部２１ｄは、ｙ軸方向に延びており、内側側壁部２１ｂのｚ軸方向のｚ１側の端部と、外側側壁部２１ｃのｚ軸方向のｚ１側の端部とを接続している。底壁部２１ｅは、ｙ軸方向に延びており、内側側壁部２１ｂのｚ軸方向のｚ２側の端部と、外側側壁部２１ｃのｚ軸方向のｚ２側の端部とを接続している。

これら内側側壁部２１ｂ、外側側壁部２１ｃ、天壁部２１ｄ及び底壁部２１ｅによって、貫通孔２１ａ１が形成されている。貫通孔２１ａ１は、ｘ軸方向において、長辺側フレーム片２１の一方側端部から他方側端部わたって形成されている。貫通孔２１ａ１のｙ軸とｚ軸とにより定義される平面における横断面は、矩形状である。

筒状部２１ａの内部には、第１のねじ２３が挿入される第１のねじ孔２１ｆと、第２のねじ２４が挿入される第２のねじ孔２１ｇとが設けられている。第１、第２のねじ孔２１ｆ、２１ｇは、ｘ軸方向に延びている。第１のねじ孔２１ｆは、内側側壁部２１ｂと天壁部２１ｄとが交差する位置に配置されている。第２のねじ孔２１ｇは、内側側壁部２１ｂ上であって、第１のねじ孔２１ｆよりもｚ２側に配置されている。すなわち、第１及び第２のねじ孔２１ｆ、２１ｇは、共に、内側側壁部２１ｂに隣接して設けられている。

なお、第１及び第２のねじ孔２１ｆ、２１ｇは、ｘ軸方向に延びた筒状であり、その筒の側面の一部が開口している。第１、第２のねじ孔２１ｆ、ねじ孔２１ｇの開口の方向は、互いに異なる。ここでは、第１のねじ孔２１ｆは、ｙ２方向とｚ２方向との間の方向に向かって開口している。第２のねじ孔２１ｇは、ｙ２方向に向かって開口している。このように、ねじ孔の側面の一部が開口していることで、ねじとねじ孔との位置合わせにあそびが確保できる。また、その開口の方向が互いに異なるので、異なる方向への収縮、伸びに耐えうる。

延設部２１ｈは、外側側壁部２１ｃのｙ２側壁面のｚ２側端部からｙ２方向に突出するように設けられる。延設部２１ｈは、ｙ軸とｚ軸とで定義される平面における横断面がＬ字状となっている。太陽電池モジュール１は、この延設部２１ｈによって被設置面に固定される。

また、外側側壁部２１ｃは、ｚ２側部分２１ｃ１において、ｚ１側部分２１ｃ２よりも壁の厚みが厚く、すなわちｙ方向の長さが長く形成されている。これにより、フレーム２０の剛性が向上されている。

溝２１ｍは、フランジ部２１ｊと、筒状部２１ａの天壁部２１ｄと、接続部２１ｋとから構成されている。フランジ部２１ｊは、ｙ軸方向に延びており、筒状部２１ａの天壁部２１ｄからｚ１側に距離をあけて配置されている。接続部２１ｋは、フランジ部２１ｊのｙ２側端部と天壁部２１ｄのｙ２側端部とを接続する。接続部２１ｋのｚ２側端部は、筒状部２１ａの外側側壁部２１ｃのｚ１側端部と接続されている。溝２１ｍは、フランジ部２１ｊと、天壁部２１ｄと、接続部２１ｋとによりｙ１側に開口したＵ字状をしている。溝２１ｍには、モジュール本体１０の第１及び第２の長辺部１０ａ、１０ｂが嵌め込まれる。

次に、短辺側フレーム片２２の構成について説明する。図７は、本発明の一実施形態における短辺側フレーム片の略図的側面図である。図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける略図的断面図である。

図４、図５、図７及び図８に示されるように、短辺側フレーム片２２は、板状部２２ａから構成されている。上述した固定部２２２は、板状部２２ａのｙ軸方向の両端部である。板状部２２ａには、開口２２ａ１，２２ａ２と、切欠２２ｂと、第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄと、溝２２ｆと、切欠２２ｇとが形成されている。

開口２２ａ１，２２ａ２は、板状部２２ａのｙ軸方向の両端部から所定距離内側に形成された貫通孔である。開口２２ａ１，２２ａ２には、それぞれ第１のねじ２３、第２のねじ２４が配置される。第１のねじ２３は、開口２２ａ１を貫通し、第１のねじ孔２１ｆに挿入される。第２のねじ２４は、開口２２ａ２を貫通し、第２のねじ孔２１ｇに挿入される。これにより、隣り合う長辺側フレーム片２１と短辺側フレーム片２２とが互いに固定される。

上述のように、長辺側フレーム片２１において、第１及び第２のねじ孔２１ｆ、２１ｇは、共に、筒状部２１ａの内側側壁部２１ｂに隣接して設けられている。このため、開口２２ａ１，２２ａ２を板状部２２ａのｙ軸方向の両側端部から離れた位置に設けることができる。よって、開口２２ａ１，２２ａ２が板状部２２ａのｙ軸方向の端部近傍に形成された場合と比較して、板状部２２ａの開口２２ａ１，２２ａ２が設けられた部分の剛性の低下が抑制される。

切欠２２ｂは、図４及び図５に示されるように、板状部２２ａのｚ２側の辺とｙ２側の辺とが交差する位置に矩形状に形成されている。切欠２２ｂの大きさは、短辺側フレーム片２２を長辺側フレーム片２１に取り付けた場合に、貫通孔２１ａ１のねじ孔２１ｆ、２１ｇが切欠２２ｂから露出しないように調整される。切欠２２ｂより、貫通孔２１ａ１に侵入した水は、切欠２２ｂを経由して貫通孔２１ａ１から好適に排出される。切欠２２ｂが太陽電池モジュール１の各角部に設けられている。そのため、貫通孔２１ａ１から水がより排出しやすい。

図４、図７及び図８に示されるように、第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄは、ｙ軸方向に沿って平行に延び、板状部２２ａのｘ１側壁面からｘ１側方向に向かって突出している。すなわち、第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄは、板状部２２ａのモジュール本体１０に面する側の面から、モジュール本体１０側に突出している。第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄは、ｙ軸方向において、開口２２ａ１，２２ａ２が設けられた端部を除いた板状部２２ａの全体にわたって設けられている。第２のリブ２２ｄは、板状部２２ａのｚ２側端部に形成されている。第１のリブ２２ｃは、第２のリブ２２ｄよりもｚ１側に形成されている。これら第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄにより、板状部２２ａの剛性が向上されている。

溝２２ｆは、板状部２２ａの一部と、第１のリブ２２ｃと、フランジ部２２ｅとから構成されている。フランジ部２２ｅは、板状部２２ａのｚ１側端部において、ｙ軸方向に沿って延びている。フランジ部２２ｅのｙ軸方向の長さは、第１及び第２のリブ２２ｃ、２２ｄのｙ軸方向の長さよりも短い。フランジ部２２ｅは、板状部２２ａのｘ１側壁面からｘ１方向に向かって突出している。溝２２ｆは、フランジ部２２ｅと、板状部２２ａと、リブ２２ｃとによりｘ１側に開口したＵ字状をしている。溝２２ｆには、モジュール本体１０の第１及び第２の短辺部１０ｃ、１０ｄが嵌め込まれる。溝２２ｆは、上述した短辺側フレーム片２２の支持部２２１に該当する。

切欠２２ｇは、図４、５、７に示されるように、板状部２２ａのｚ１側端部において、フランジ部２２ｅのｙ軸方向の両端部と、長辺側フレーム片２１を覆う部分との間に形成されている。切欠２２ｇは、短辺側フレーム片２２の固定部２２２に形成されている。切欠２２ｇは、凹形状状である。切欠２２ｇの凹形状の底辺は、モジュール本体１０の受光面側の表面と面一か、またはモジュール本体１０の受光面側の表面よりも裏面側にまで至っている。よって、この切欠２２ｇを経由して、モジュール本体１０の上の水が好適に排出される。特に、切欠２２ｇがモジュール本体１０の各角部に設けられているため、モジュール本体１０の上の水がより好適に排出される。

太陽電池モジュール１では、押し出し成形法を用いてフレーム片２１，２２を作製する場合に、押し出し成形法に加工する必要がある切欠２２ｂ、２２ｇ及び開口２２ａ１，２２ａ２は、短辺側フレーム片２２に集められている。このため、長辺側フレーム片２１の加工が端面カットのみに抑えることができ、フレーム２０の作製が容易となり、安価に製作することが可能である。

また、長辺側フレーム片２１には、筒状部２１ａが設けられている。これにより、相対的に長く、高い剛性が要求される長辺側フレーム片２１の剛性が高められている。これに対し、短辺側フレーム片２２には、筒状部は設けられていない。これは、短辺側フレーム片２２が相対的に短く、高い剛性が要求されないためである。そのため、水が内部に溜まり得るのは、筒状部２１ａを有する長辺側フレーム片２１のみであり、短辺側フレーム片２２には水が溜まらない。長辺側フレーム片２１に溜まった水は、フレーム２０の各角に形成された切欠２２ｂにより好適に排出される。

また、長辺側フレーム片２１の長手方向に垂直な方向の断面（ｙｚ平面）において、フランジ部２１ｊが延びる方向と、延設部２１ｈが延びる方向とはことなっている。これにより、さらに長辺側フレーム片２１の剛性が高められている。

また、第１のねじ孔２１ｆは、筒状部２１ａ（貫通孔２１ａ１）の内側で、内側側壁部２１ｂと天壁部２１ｄとが交差する位置に配置されている。第２のねじ孔２１ｇは、内側側壁部２１ｂ上であって、第１のねじ孔２１ｆよりもｚ２側で、ｚ２側端部よりもｚ１側に設けられている。これにより、長辺側フレーム２１の強度が強くなる。また貫通孔２１ａ１のｚ２側端部にねじ孔が設けられていないため、水抜きがしやすくなる。

１…太陽電池モジュール
１０…モジュール本体
１０ａ、１０ｂ…長辺部
１０ｃ、１０ｄ…短辺部
１１…太陽電池
２０…フレーム
２１…長辺側フレーム片
２１ａ…筒状部
２１ａ１…貫通孔
２１ｂ…内側側壁部
２１ｃ…外側側壁部
２１ｃ１…裏面側部分
２１ｃ２…受光面側部分
２１ｆ、２１ｇ…ねじ孔
２１ｈ…延設部
２２…短辺側フレーム片
２２ａ…板状部
２２ａ１，２２ａ２…開口
２２ｂ、２２ｇ…切欠

Claims

第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、太陽電池を有する矩形状のモジュール本体と、
前記モジュール本体を包囲するように設けられたフレームと、
を備える太陽電池モジュールであって、
前記フレームは、
前記モジュール本体の長辺部の外側に設けられた長辺側フレーム片と、
前記モジュール本体の短辺部の外側に設けられた短辺側フレーム片と、
前記長辺側フレーム片と前記短辺側フレーム片とを固定するねじと、
を有し、
前記長辺側フレーム片は、
前記長辺側フレーム片の延びる方向に沿って一方側端部から他方側端部にわたって貫通孔が形成された筒状部と、
前記筒状部の上に前記モジュール本体の長辺部が嵌め込まれる溝部と、を有し、
前記筒状部は、前記モジュール本体側の内側側壁部と前記内側側壁部と対向する外側側壁部と天壁部と底壁部とで形成されており、
前記貫通孔内において、前記内側側壁部に前記ねじが挿入される２つのねじ孔が形成されており、
前記筒状部の前記長辺側フレーム片の延びる方向から見た断面視で、
前記筒状部の天壁部の前記モジュール本体側端部および前記内側側壁部の上側端部で形成される領域は、面取り状に形成されており、
前記２つのねじ孔の一方を第一のねじ孔とし、他方を第二のねじ孔とすると、
前記第一のねじ孔は、前記筒状部の天壁部および前記内側側壁部から円弧状に突出した第一の部分と、前記天壁部および前記内側側壁部と一体化された第二の部分とを備え、かつ、円弧状の内周面が形成されており、
前記第一のねじ孔には、前記第一の部分は前記面取り状の形状部の法線方向に対応する部分に第一の切り欠け部が設けられており、
前記第二のねじ孔は、前記内側側壁部から円弧状に突出した第三の部分を備え、かつ、前記第一のねじ孔の下側であって前記筒状部の底壁部よりも上側に形成されているとともに、前記第一のねじ孔と前記筒状部の底壁部のいずれとも接しておらず、円弧状の内周面が形成されており、
前記第二のねじ孔には、前記第三の部分は前記内側側壁部の法線方向に対応する部分に第二切り欠け部が設けられており、
前記内側側壁部における、前記第一のねじ孔と前記第二のねじ孔との間に相当する第一の壁部分、および前記第二のねじ孔と底壁部との間に相当する第二の壁部分は、前記外側側壁部のうち、前記第一の壁部分および前記第二の壁部分のそれぞれ対応して対向する部分と平行である、
太陽電池モジュール。
前記短辺側フレーム片の延びる方向に沿って、前記外側側壁部の下側端部から前記モジュール本体側と反対側に突出し、更に、前記外側側壁部と反対側の端部から前記短辺側フレーム片の延びる方向と垂直方向に延びる延設部を備える、請求項１記載の太陽電池モジュール。