JP6325898B2 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュール用枠体 - Google Patents

Description

本発明は太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュール用枠体に関し、特に、太陽電池モジュール本体に枠体を取り付けた太陽電池モジュールおよびそれに使用される太陽電池モジュール用枠体に関する。

近年、地球環境問題への関心が高まりつつある中、自然エネルギーを利用した新しいエネルギー技術が大いに注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムの関心が高く、特に光電変換効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、クリーンなエネルギーを得る手段として広く行われている。

太陽電池素子は、たとえば単結晶シリコン基板や、多結晶シリコン基板を用いて作製されている。太陽電池素子としてシリコン基板を用いる場合、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を接続して実用的な電気出力が得られるように、これら複数の太陽電池素子を電気的に接続して太陽電池モジュール本体を形成する。

シリコン基板を用いた太陽電池素子を使用する場合、太陽電池モジュール本体は、裏面側のバックカバーと、受光面側の透明基板（ガラス）の間に、直列あるいは並列に接続された複数の太陽電池素子を並べて配置し、これらの太陽電池素子を封止樹脂にて封止して一体化した構造となっている。尚、太陽電池モジュール本体を構成する太陽電池素子としては、単結晶シリコン太陽電池や多結晶シリコン太陽電池の他、化合物半導体や薄膜系の太陽電池であってもよい。

さらに、この太陽電池モジュール本体の外周部に封止部材や接着剤等の緩衝材を介して枠体を取り付けたものが太陽電池モジュールである。枠体を矩形の中空部を有する断面形状とすることにより、強度が高くて軽い枠体を得ることができる。

図１０は従来例の太陽電池モジュールの組立工程を示す斜視図である。図１０（a)において、左側枠片部材５２と上側枠片部材５３のコーナー部５４をコーナー連結片５５にて連着する。コーナー連結片５５は、各枠片部材の空洞５６に嵌め込まれて固定されている。さらに、左側枠片部材５２の他方の空洞５６にはコーナー連結片５５が打設されている。このようにしてＬ字状半枠５７を作成する。

次に図１０（ｂ）において、Ｌ字状半枠５７の嵌合溝５８に太陽電池パネル５１を接着材等を用いて嵌着し、これに他のＬ字状半枠５７’を組み入れ、突出させてある折込突片部を相手側の空洞に打ち込むことにより図１０（ｃ）に示すような矩形の中空部を有する断面形状を持つ枠体部材をコーナー連結片で連着した太陽電池モジュール５０を得ることができる。

上記のような太陽電池モジュールにおいて、中空部を持つ枠体は内部に雨水などの水が溜まると、外に排出することができず、腐食の原因となったり、溜まった水が内部で凍結して、枠体を変形させたりするため、中空部の下方に、穴を開けて水分を排出させることが行われている。

実公昭６２−１１０２６号公報

しかしながら、太陽電池モジュールを架台に取り付けて太陽電池発電装置を構成する場合、太陽電池モジュールを架台に取り付けて固定したときに、架台の部材によって、排水用の穴が塞がってしまう場合あり、中空部に侵入した水が排水されない怖れがあった。また、コーナー連結片のような部材を嵌入して各枠体を連結した太陽電池モジュールの場合、各枠体の中空部同士が連通することがないため、枠体の排水孔が塞がれた場合、中空部に侵入した水が隣の枠体に流れず、中空部に水が溜まりやすくなる恐れがあった。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、枠体の中空部から水が排出されやすい太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュール用枠体を提供するものである。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体の各辺に枠体を取り付けて形成した太陽電池モジュールであって、枠体は、第１の枠体と、第１の枠体に隣接する第２の枠体とを含み、第１の枠体および第２の枠体は、中空部を有する箱部と、箱部下片と箱部外側片にわたって設けられた開口部と、を備え、中空部は、仕切片によって分けられ、仕切片の上方にある第１の空間と、仕切片の下方にあって第１の空間と連通する第２の空間とを有し、開口部により第２の空間を通じて記第１の空間と外部とが連通し、第１の枠体の第１の空間と第２の枠体の第１の空間に連結片を嵌入して互いに連結するとともに、第１の枠体の第２の空間と第２の枠体の第２の空間とが連通してなるものである。

また、本発明の太陽電池モジュールの枠体は、箱部の上に、太陽電池モジュール本体を取り付けるための嵌合部を有するものである。

また、本発明の太陽電池モジュールの枠体は、箱部の第１の空間の上方に上部仕切片を有し、上部仕切片の上方に第３の空間を有するものである。

本発明の太陽電池モジュール用枠体は、太陽電池モジュール本体の各辺に取り付けて太陽電池モジュールを形成するための太陽電池モジュール用枠体であって、枠体は、中空部を有する箱部と、箱部下片と箱部外側片にわたって設けられた開口部と、を備え、中空部は、隣り合う別の枠体を連結する連結片が嵌入される仕切片の上方の第１の空間と、仕切片の下方にあって第１の空間と連通するとともに開口部と連通し、かつ、隣り合う別の枠体の中空部と連通する第２の空間とを有してなるものである。

本発明により、枠体の中空部から水が排出されやすくなり、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュール用枠体の信頼性を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体と連結片を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体と連結片を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体を連結片で接続する様子を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの部分斜視図である。 本発明の第２の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分断面図である。 本発明の第４の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分斜視図である。 従来例の太陽電池モジュールの組立工程を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。太陽電池モジュール１は、太陽電池モジュール本体１０の周辺部に枠体２０をはめ込んで形成されている。枠体２０は、第１の枠体である枠体２１と第１の枠体がはめ込まれた太陽電池モジュール本体１０と辺と隣り合う辺にはめ込まれた第２の枠体２２からなる。太陽電池モジュール１は、架台に設置して太陽電池発電システムに使用されるが、以下、便宜上、太陽電池モジュール１が架台に設置される場合、第１の枠体の方向に太陽電池モジュールが傾斜して設置されるとして説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの部分断面図である。枠体２０はアルミなどの金属の押し出し成型により形成されている。枠体２０は太陽電池モジュール本体１０を嵌合するための嵌合部２３と、強度を保持するための箱部２４を有している。嵌合部２３は、箱部２４の上に位置している。

嵌合部２３は、断面がコの字状であり、嵌合部上片２３ａと、嵌合部側片２３ｂと、嵌合部下片２３ｃからなる。嵌合部２３には、太陽電池モジュール本体１０の辺部１１が嵌め込まれている。シリコンゴムやブチルゴムなどの弾性樹脂やクッション材のあるテープ類又はクッション材からなる封止部材１３は、太陽電池モジュール本体１０と嵌合部２３の間に挟み込まれて端面１２と密着してなり、太陽電池モジュール本体１０の端面１２から水分が太陽電池モジュール本体内部に浸入することを防いでいる。

箱部２４は、箱部上片２４ａ、箱部外側片２４ｂ、箱部下片２４ｃ、箱部内側片２４ｄでからなる。箱部上片２４ａは、嵌合部下片２３ｃと重複する部分である。また、箱部下片２４ｃを延長してリム２８が形成されている。箱部２４の内側は中空部２５であり、仕切片２６ａおよび２６ｂが形成されている。仕切片２６ａおよび２６ｂによって、中空部２５は、第１の空間２５ａと、第１の空間の下方にある第２の空間２５ｂとに仕切られている。また、仕切片２６ａと仕切片２６ｂとの間に溝部２７が形成されてなり、溝部２７によって第１の空間２５ａと第２の空間２５ｂは連通している。溝部は箱部外側片と箱部内側片の間に形成されていればよく、箱部外側片と箱部内側片のいずれか一方に近い位置に形成されていてもよい。

図３は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体と連結片を示す斜視図である。枠体２０は、端面が４５度にカットされており、連結片４０を用いて隣り合う辺を構成する枠体と連結される。箱部内側片２４ｄには、ポンチによる加工部２９が複数形成されている。なお、端面のカット角度は、４５度に限定されることなく、隣り合う辺とのカット角度が合っている構造であって、第１の枠体と第２の枠体が連結される面において、それぞれの嵌合部、箱部が対応する構造であればよい。例えば、一方は６０度カットに対して、もう一方は３０度カットの組み合わせも可能である。加工部２９は、第１の空間２５ａに凸部を形成している。

連結片４０は、Ｌ字状の形状をしており、連結片端部４１は第１の空間２５ａに挿入し易いように先細になっている。連結片端部４１を第１の空間２５ａに挿入し、さらに、連結片４０の屈曲部４２まで第１の空間２５ａに嵌入することにより、連結片４０を枠体２０に固定する。連結片４０の歯状部４３が、加工部２９の凸部と咬合することにより、連結片４０が枠体２０固定される。また、連結片４０の屈曲部４２付近の外形の断面形状は、第１の空間２５ａの断面形状とほぼ一致しており、連結片４０を屈曲部４２まで嵌入することで、第１の空間２５ａの端部を閉塞する。

図４は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体と連結片を示す斜視図であり、下方から視たものである。枠体２０の箱部下片２４ｃに穴が設けられて、第２の空間２５ｂに連通する開口部３０が形成されている。開口部３０は、中空部２５に侵入した水を外に排出する排水孔として機能するとともに、箱部の第１の空間、第２の空間に空気を通して中空部２５が過湿になることを防ぐ。

図５は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの枠体を連結片で接続する様子を示す説明図である。図５（ａ）に示されるように、第２の枠体２２に挿入されて固定された連結片４０を第１の枠体２１の第１の空間２５ａに挿入し、第１の枠体２１と第２の枠体２２とが連結される。図５（ｂ）に示されるように、第１の第１の枠体２１と第２の枠体２２とが連結される。第１の枠体の第２の空間と第２の枠体の第２の空間が連通する。このとき、第１の枠体の第１の空間と、第二の枠体の第１の空間の端部には、連結片４０が嵌入されている。

次に、嵌合部２３に太陽電池モジュール本体１０を嵌合させる。続いて、太陽電池モジュールの残る２辺にも枠体を取り付けることにより、図１に示される太陽電池モジュールが形成される。

図６は、本発明の第１の実施の形態である太陽電池モジュールの部分斜視図である。図６（ａ）は、太陽電池モジュールの角部の斜視図である。第１の枠体２１と、第２の枠体２２に太陽電池モジュール本体１０が取り付けられて太陽電池モジュール１が形成されている。図６（ｂ）は、太陽電池モジュールの角部を下方から視たものである。第１の枠体２１の箱部下片２４ｃには開口部３０が設けられている。この開口部３０は第１の枠体２１の第２の空間２５ｂと連通する。また、第２の枠体２２の箱部下片２４ｃに開口部３０が設けられている。この開口部３０は第２の枠体２２の第２の空間２５ｂと連通している。この太陽電池モジュール１を第１の枠体２１を傾斜の方向に沿うように、また、図面における角部が傾斜の下側になるよう架台に設置すると、第１の枠体２１の中空部２５である第１の空間２５ａまたは第２の空間２５ｂに水が浸入した場合、多くの場合、第１の枠体２１の開口部３０より水が排出される。

また、架台が第１の枠体の開口部を塞いでしまう場合や開口部よりも低い高さにある第１の枠体の部分に水分が浸入した場合において、太陽電池モジュール１の角部で第１の枠体２１の第２の空間２５ｂと第２の枠体２２の第２の空間２５ｂが連通しているので、第１の枠体２１の中空部２５に侵入した水分は第２の枠体２２の第２の空間２５ｂを経由して、第２の枠体２２の開口部３０より排出することができる。

中空部の全体に連結片を挿入する構造では、枠体の中空部に水が入った場合、隣り合う枠体の中空部の間に連結片が存在するため、水が枠体の角部に溜まって排出されない恐れがあった。しかし、中空部２５の下方に連結片４０のない第２の空間２５ｂを確保することで、第１の枠体２１の第２の空間２５ｂを隣り合う第２の枠体２２の第２の空間２５ｂと連通させて、第１の枠体２１の中空部２５の水を第２の枠体２２の開口部３０から排出することができるので、太陽電池モジュールおよび太陽光発電装置の信頼性を高めることができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分断面図である。第１の実施形態は、仕切片を左右に設けたが、箱部内側片上または、箱部外側片上のいずれか一方にだけ仕切片を設けても良い。図７（ａ）は、太陽電池モジュール１の枠体２０の仕切片２６ｃを箱部外側片２４ｂ側のみに設けたものであり、図７（ｂ）は、太陽電池モジュール１の枠体２０の仕切片２６ｄを箱部内側片２４ｄ側のみに設けたものである。いずれの場合も仕切片によって、連結片４０が位置決めされ、点線の矩形で示される連結片４０で閉塞されることのない第２の空間２５ｂが確保される。

（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分断面図である。第１の実施の形態に比べて、嵌合部側に上部仕切片を追加したものである。図８（ａ）は、上部仕切片３１ａを箱部外側片２４ｂ上に設け、また、上部仕切片３１ｂを箱部内側片２４ｄ上に設けたものである。点線の矩形で示される連結片４０’は、上部仕切片３１ａ、３１ｂと、仕切片２６ａ、２６ｂの間の第１の空間２５ａ’に嵌入される。また、第３の空間２５ｃが上部仕切片３１ａ、３１ｂと箱部上片２４ａ挟まれた部分にあり、溝部３２によって第１の空間２５ａ’と連通している。第３の空間２５ｃによって、太陽電池モジュール本体１０を嵌合する嵌合部２３と連結片を挿入する第１の空間２５ａ’との間に空間を確保できるので、組み立てやすくなり、太陽電池モジュールの生産性が向上する。また、連結片の大きさを小さくすることができるので、枠体の軽量化に寄与することができる。

仕切片は、箱部外側片上または、箱部内側片上の少なくともどちらか一方にあればよい。また、上部仕切片は、部外側片上または、箱部内側片上の少なくともどちらか一方にあればよい。図８（ｂ）は、また、上部仕切片３１ｃを箱部外側片２４ｂ上のみに設けたものである。本実施例においても図８（ａ）と同様の効果を奏する。

（実施の形態４）
図９は、本発明の第４の実施の形態である太陽電池モジュールを示す部分斜視図である。図６（ｂ）に示した第１の実施の形態である太陽電池モジュールと比較して開口部の位置が異なる。第１の空間２５ａと連通する開口部３０’は箱部下片２４ｃと箱部外側片２４ｂにまたがって設けられている。開口部３０’を箱部下片２４ｃと箱部外側片２４ｂにわたって設けることにより、箱部下辺２４ｃが架台の構造物上にあって、開口部３０’と重なっていても開口部３０’が完全に塞がれることはないので、中空部２５に浸入した水を排出することができる。

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。本発明の範囲は上記した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…太陽電池モジュール本体
２０…枠体
２１…第１の枠体
２２…第２の枠体
２３…嵌合部
２４…箱部
２４ａ…箱部上片
２４ｂ…箱部外側片
２４ｃ…箱部下辺
２４ｄ…箱部内側片
２５…中空部
２５ａ…第１の空間
２５ｂ…第２の空間
２５ｃ…第３の空間
２６ａ、２６ｂ…仕切片
２７…溝部
３０、３０’…開口部
３１ａ、３１ｂ…上部仕切片
４０…連結片

Claims (4)

1. 太陽電池モジュール本体の各辺に枠体を取り付けて形成した太陽電池モジュールであって、
   前記枠体は、第１の枠体と、前記第１の枠体に隣接する第２の枠体とを含み、
   前記第１の枠体および第２の枠体は、中空部を有する箱部と、前記箱部下片と前記箱部外側片にわたって設けられた開口部と、を備え、
   前記中空部は仕切片によって分けられ、前記仕切片の上方にある第１の空間と、前記仕切片の下方にあって前記第１の空間と連通する第２の空間とを有し、
   前記開口部により前記第２の空間を通じて前記第１の空間と外部とが連通し、
   前記第１の枠体の第１の空間と前記第２の枠体の第１の空間に連結片を嵌入して互いに連結するとともに、前記第１の枠体の第２の空間と前記第２の枠体の第２の空間とが連通してなる、太陽電池モジュール。
2. 前記枠体は、前記箱部の上に、太陽電池モジュール本体を取り付けるための嵌合部を有する請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記箱部は、前記第１の空間の上方に上部仕切片を有し、前記上部仕切片の上方に第３の空間を有する請求項１または２のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
4. 太陽電池モジュール本体の各辺に取り付けて太陽電池モジュールを形成するための太陽電池モジュール用枠体であって、
   前記枠体は、中空部を有する箱部と、前記箱部下片と前記箱部外側片にわたって設けられた開口部と、を備え、
   前記中空部は、隣り合う別の枠体を連結する連結片が嵌入される仕切片の上方の第１の空間と、前記仕切片の下方にあって前記第１の空間と連通するとともに前記開口部と連通し、かつ、前記隣り合う別の枠体の中空部と連通する第２の空間とを有している太陽電池モジュール用枠体。

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