JP6671959B2 - 薄膜太陽電池モジュールの取付構造 - Google Patents
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Description
また、一般的な薄膜太陽電池モジュールはガラス基板上に半導体薄膜を積層して形成されるが、この他にも金属基板や樹脂基板などのフレキシブルあるいは可撓性を有する基板上に半導体薄膜を積層して形成することもできる。
図1は、本実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの取付構造が適用される薄膜太陽電池モジュールの一例を示している。
この薄膜太陽電池モジュール10は、可撓性を有する薄板状の金属や樹脂からなる基板上に、半導体薄膜を積層して形成されている。基板が可撓性を有することにより、モジュール自体に可撓性が持たせられている。
また、端子箱101は、細長く厚みの薄いものとした方が設置面に取り付けやすく、後述するスペーサの高さも低減できる。
さらに、本例における端子箱101は、一の側端部から正負いずれかの極に接続した出力ケーブル10aが導出され、当該一の側端部と反対側の側端部から他方の極に接続した出力ケーブル10bが導出されている。かかる構造によれば、隣接する薄膜太陽電池モジュール10同士を接続する際、出力ケーブル10a、10bの配線が行いやすい。なお、これにかかわらず、一の側端部から正負の極に接続した一対の出力ケーブルが導出された端子箱が取り付けられた薄膜太陽電池モジュールについても、薄膜太陽電池モジュール10として、以下で説明する実施例の適用が可能である。
薄膜太陽電池モジュール10は、長手方向と設置面R1の傾斜方向とが平行になると共に、裏面側の端子箱101が軒側に位置するように設置されている。この薄膜太陽電池モジュール10は、裏面側に端子箱101が設置されている軒側の一部を除き、設置面R1に直接、接着剤3によって接着して取り付けられている。
薄膜太陽電池モジュール10と設置面R1の接着に接着剤3を用いることにより、接着剤3が硬化するまでの間、薄膜太陽電池モジュール10の取付位置を微調整しながら決めることが可能であり、施工が簡便になる。また、設置面R1である屋根の垂木位置に関係なく設置できることから、様々な屋根に対応することができる。また、接着剤3による設置により、従来必要であった固定金具を留めるためのレンチ等の特殊な工具が不要となる。
また、接着剤3による取り付けでは、薄膜太陽電池モジュール10の固定のために設置面R1である屋根にネジやビス用の穴を開けることが不要となるため、雨漏り等のリスクを防止することができる。
また、接着剤3によって薄膜太陽電池モジュール10の出力ケーブル10a、10bを固定することも可能である。
さらに、発泡性接着剤はシリコーン系接着剤と異なり、一度剥がした後でも再接着が可能であり、薄膜太陽電池モジュール10の取り換えも容易である。また、発泡性接着剤は塩害によって腐食することがないため、塩害地域にも薄膜太陽電池モジュール10を設置することが可能となる。
このスペーサ21は、薄膜太陽電池モジュール10が接着される上面側が、緩やかに立ち上がるカーブを描いた曲面を形成しており、接着される薄膜太陽電池モジュール10が折曲しないようになっている。なお、スペーサ21の上面を曲面で形成する代わりに、曲がりのない平面で形成してもよい。
そして、スペーサ21と設置面R1の間、スペーサ21と薄膜太陽電池モジュール10の間に接着剤3が塗布され、必要に応じて、端子箱101や出力ケーブル10a、10bが収められた凹部21a内に接着剤3が充填される。
スペーサ22はスペーサ21と同様、薄膜太陽電池モジュール10の軒側と設置面R1の間に挟み込まれ、薄膜太陽電池モジュール10及び設置面R1とが接着剤3によって接着されている。
なお、このスペーサ22はスペーサ21と同様、好適には発泡性樹脂等の軽量な樹脂からなるが、その他の樹脂や金属からなるものであってもよい。
この間隙S1には、薄膜太陽電池モジュール10の裏面側に取り付けられた端子箱101や出力ケーブル10a、10bを収めることができ、この間隙S1から出力ケーブル10a、10bを外部へ導出することができる。
スペーサ23はスペーサ21と同様、薄膜太陽電池モジュール10の軒側と設置面R1の間に挟み込まれ、薄膜太陽電池モジュール10及び設置面R1とが接着剤3によって接着されている。
なお、このスペーサ23もスペーサ21と同様、好適には発泡性樹脂等の軽量な樹脂からなるが、その他の樹脂や金属からなるものであってもよい。
この間隙S2には、凹部23aに嵌め込まれた端子箱101から導出された出力ケーブル10a、10bを収めることができ、この間隙S2から出力ケーブル10a、10bを外部へ導出することができる。
図8は、設置面R1に対し、架台41を介して薄膜太陽電池モジュール10を取り付けた例を示している。
架台41は、薄膜太陽電池モジュール10を設置面上に取り付けるための取付部材であり、縦材411、412から構成され、設置面上に接着剤で接着されると共に、上面に薄膜太陽電池モジュール10が取り付けられる。なお、縦材411、412を設置面R1上に取付ける際、接着剤の代わりにネジ等で固定してもよい。また、この架台41の材質は、金属からなるものであってもよいが、樹脂(発泡性樹脂等)からなる方が塩害にも強く好ましい。
この縦材411、412を一定のピッチ間隔で、その長さ方向が水流れ方向と平行になるように配置することで、縦材411、412間に空隙が形成され、雨水などがこの空隙を通って流れ、排水が容易となる。
このように、端子箱101を嵌め込むことのできる凹部411aを縦材411に設けることで、この凹部411aが薄膜太陽電池モジュール10を配置する際の基準位置となり、施工が簡便となる。
なお、凹部411aのみならず、架台41にさらに、出力ケーブル10a、10bを通すための凹部を設けてもよい。
架台42は架台41と同様、薄膜太陽電池モジュール10を設置面上に取り付けるための取付部材である。この架台42は、長尺の棒状部材である複数の縦材421と、縦材421間に架け渡された平板状のパネル422から構成され、設置面上に接着剤で接着されると共に、縦材421の上面に薄膜太陽電池モジュール10が取り付けられる。なお、縦材421を設置面R1上に取付ける際、接着剤の代わりにネジ等で固定してもよい。さらに、この架台42の材質は、金属からなるものであってもよいが、樹脂(発泡性樹脂等)からなる方が塩害にも強く好ましい。
また、このパネル422は一対の縦材421間において、一の縦材421の幅方向の中央部分に一端が取り付けられ、他の縦材421の幅方向の中央部分に他端が取り付けられている。これによりパネル422は、設置面から一定の高さの位置に浮いた状態に維持されている。
また、パネル422は、縦材421の水下側に偏って取り付けられてもよい。この変形例として、パネル422が縦材421間の全面に渡って配置される構成であってもよい。
また、縦材421の水下側に偏って取り付けられているため、水上側の縦材421間には遮るものがない。そのため、水上側から薄膜太陽電池モジュール10の施工を行う作業者はこのスペースを利用することができるため、作業しやすく便利である。
図10は、複数の薄膜太陽電池モジュール11同士を接続する構造の一例を示している。
薄膜太陽電池モジュール11は、薄膜太陽電池モジュール10と同様、半導体薄膜を積層し、可撓性を有する太陽電池モジュールである。
また、端子箱111、112には夫々、互いと雌雄嵌合可能な雄型又は雌型のコネクタ111a、112aが設けられており、各コネクタ111a、112aには夫々、正極又は負極に接続したリード線が電気的に接続している。これにより、コネクタ111a、112aは夫々、正又は負の接続端子として構成され、雌雄嵌合することによって電気的に接続される。
また、出力ケーブルを用いていないため、出力ケーブルを収めるスペースや、出力ケーブルと設置面との接触等を懸念する必要もない。
なお、薄膜太陽電池モジュール11の設置面への取り付けに関しては、設置面に上述した接着剤3を使用して直接取り付けてもよいし、架台を介して取り付けてもよい。
薄膜太陽電池モジュール12は、薄膜太陽電池モジュール11と同様、両側端に正極又は負極に接続した端子箱121が取り付けられている。両側端に取り付けられた端子箱121は、正極又は負極のいずれに接続しているかによらず同一の構造からなり、両側端部には、端子箱121同士を連結する連結コネクタ122や連結ケーブル123が接続する雌型のコネクタ121aが設けられている。
ここで、連結コネクタ122には、所定の間隔をあけて同じ向きに向いた一対の雄型のコネクタが設けられており、いずれのコネクタも、端子箱121の雌型のコネクタ121aと雌雄嵌合可能に構成されている。また、連結ケーブル123の両端に設けられたコネクタも雄型形状からなり、いずれも端子箱121の雌型のコネクタ121aと雌雄嵌合可能に構成されている。なお、図11に示す実施例では、端子箱121に設けられるコネクタ121aを雌型のコネクタとしたが、これに代わり、端子箱121が雄型のコネクタを設け、連結コネクタ122および連結ケーブル123の方が雌型のコネクタを備える構成であってもよい。さらには、薄膜太陽電池モジュール11が備える正極と負極の夫々が、雄型と雌型のコネクタを備える構成であってもよい。
図12は、架台43によって、複数の薄膜太陽電池モジュール13同士を接続すると共に、設置面R1に薄膜太陽電池モジュール13を取り付ける構造の一例を示している。
薄膜太陽電池モジュール13は、半導体薄膜を積層し、可撓性を有する太陽電池モジュールである。薄膜太陽電池モジュール13の半導体薄膜に設けられた正負の電極には夫々、正負のリード線が取り付けられており、さらにこの正負のリード線は、薄膜太陽電池モジュール13の長さ方向の端部に取り付けられた一対のコネクタ131に別々に接続している。
この架台43には、一側端部に、薄膜太陽電池モジュール13のコネクタ131が差し込まれるコネクタ431が設けられている。また、コネクタ431が設けられている側端部と反対側の側端部には、薄膜太陽電池モジュール13の側端部が差し込まれる差込溝43aが設けられている。
また、架台43の内部には配線が施されており、コネクタ431と電気的に接続したリード線等は、架台43の外部や隣接する他の架台43の配線に導出あるいは接続することができるようになっている。
これにより、薄膜太陽電池モジュール13の一端を架台43の差込溝43aに差し込むと共に、薄膜太陽電池モジュール13の1コネクタ131と、架台43のコネクタ431とを接続するだけで、薄膜太陽電池モジュール13の配線と、設置面R1への設置を一度に行うことができ、便利である。
また、薄膜太陽電池モジュール13と架台43のコネクタ131とコネクタ431による接続を強固にするため、コネクタ131、及びこれに対応するコネクタ431の数を増やしてもよい。
図13は、地上や屋上といった平坦な設置面R2に対し、架台44を介して薄膜太陽電池モジュール10を取り付けた例を示している。
設置面R2上に設置される架台44は、設置面R2上に起立する縦長の支柱441、442と、支柱441、442間を繋ぐ縦材443と、縦材443間に架け渡された平板状の支持板444とからなる。
なお、支持板444は、金網等のメッシュパネルで構成してもよい。
このように、薄膜太陽電池モジュール10の水下側の端部が宙に浮いた状態にすることで、薄膜太陽電池モジュール10上に雪が積もった場合でも、架台44の傾斜に応じて雪が水下側に滑り落ちると共に、当該宙に浮いた水下側の端部が屈曲し、薄膜太陽電池モジュール10上に積もった雪を地上に落とすことができる。
この通水路444bに通水することで、薄膜太陽電池モジュール10を冷却することができる。
図15は、垂直又は傾斜する設置面R3としての壁面に対し、薄膜太陽電池モジュール10を取り付けた例を示している。
薄膜太陽電池モジュール10は、設置面R3に対し、接着剤3で接着して取り付けられていると共に、上下端がレール45によって固定されている。
なお、このレール45は、設置面R3に対し、接着剤で接着してもよいし、ネジ等の金具を用いて固定してもよい。
この例では、設置面R1に対し、薄膜太陽電池モジュール10を接着剤3で接着した上、金具46で固定する。
所定の取付部材である構造体51、52、53は、薄膜太陽電池モジュール10を設置面上に取り付けるための取付部材であって、夫々、別の例である。この構造体51、52、53はいずれも、コンクリート等の一定の重量を有する材質からなり、設置面R2上に載置され、上面に薄膜太陽電池モジュール10が取り付けられる。
なお、構造体51は、取付面512a、513a上に薄膜太陽電池モジュール10を支持するのに必要な一定の幅を有し、例えば、薄膜太陽電池モジュール10の幅と同じ幅を有している。
構造体51を用いて設置面R2上に薄膜太陽電池モジュール10を設置する場合には、取付面512a、513a上に、薄膜太陽電池モジュール10を接着剤3によって接着して取り付ける。支持部512、513が高低差を有し、取付面512a、513aが傾斜面であることから、取付面512a、513a上に取り付けられた薄膜太陽電池モジュール10は、支持部513側から支持部512側へ向かって低くなるように傾斜する。
なお、構造体52も構造体51と同様、取付面522a、523a上に薄膜太陽電池モジュール10を支持するのに必要な一定の幅を有し、例えば、薄膜太陽電池モジュール10の幅と同じ幅を有している。
構造体52を用いて設置面R2上に薄膜太陽電池モジュール10を設置する場合には、複数の構造体52を一定のピッチ間隔で設置面R2上に配設し、隣接する構造体52のうち、一の構造体52の取付面522aに薄膜太陽電池モジュール10の一端側を取り付け、他の構造体52の取付面523aに薄膜太陽電池モジュール10の他端側を取り付ける。
なお、薄膜太陽電池モジュール10は、取付面522a、523a上に接着剤3によって接着して取り付けられる。
なお、構造体53も構造体51と同様、取付面533a、534a、535a上に薄膜太陽電池モジュール10を支持するのに必要な一定の幅を有し、例えば、薄膜太陽電池モジュール10の幅と同じ幅を有している。
構造体53を用いて設置面R2上に薄膜太陽電池モジュール10を設置する場合には、取付面533a、534a、535a上に、薄膜太陽電池モジュール10を接着剤3によって接着して取り付ける。支持部533、534、535が高低差を有し、取付面533a、534a、535aが傾斜面であることから、取付面533a、534a、535a上に取り付けられた薄膜太陽電池モジュール10は、支持部535側から支持部533側へ向かって低くなるように傾斜する。
本例における設置面としての折板屋根54は、山部541と谷部542が交互に連続した波型形状の鋼板からなる折板本体をタイトフレーム上に固定したものである。
この折板屋根54に薄膜太陽電池モジュール10を取り付ける場合、折板屋根54の山部541に薄膜太陽電池モジュール10を渡設する。この際、薄膜太陽電池モジュール10と山部541の接触箇所には接着剤3を塗布しておき、薄膜太陽電池モジュール10と折板屋根54とを接着させる。
このように湾曲させて設置することで、薄膜太陽電池モジュール上の排水性を向上させることが可能となり、さらに、薄膜太陽電池モジュール10の裏面に空間が形成され、この空間によって、薄膜太陽電池モジュール10の裏面の通気性を向上させ、薄膜太陽電池モジュール10の過熱を防いだりすることができる。
図19は、屋根等の設置面R1に対し、両面テープ55を用いて薄膜太陽電池モジュール10を接着して取り付けた例を示す。
本例によれば、設置面R1に容易に薄膜太陽電池モジュール10を取り付けることができる。
図20は、設置面R1に対し、両面ファスナ56を用いて薄膜太陽電池モジュール10を取り付けた例を示す。
なお、本例にかかわらず、薄膜太陽電池モジュール10の裏面に、フック上に起毛されたフック面からなる面ファスナ562を取り付け、設置面R1の表面に、ループ状に密集して起毛されたループ面からなる面ファスナ561を取り付けるものとしてもよい。
本例によれば、設置面R1に対し、薄膜太陽電池モジュール10を係脱自在に取り付けることができるため、必要に応じて薄膜太陽電池モジュール10を外したり、付け替えたりすることができ、便利である。
図21は、設置面R1に対し、タッカー等を用いて薄膜太陽電池モジュール14を取り付けた例を示す。
これにより、発電領域141に影響を及ぼすことなく、薄膜太陽電池モジュール14を簡易に設置面R1に取り付けることができる。
なお、本例にかかわらず、タッカー等を用いた鋲による取り付けに代えて、非発電領域142にビスや釘等を打ち込んで取り付けてもよい。
図22は、設置面R1に対し、ワイヤー58を用いて薄膜太陽電池モジュール15を取り付けた例を示す。
本例によってもやはり、発電領域151に影響を及ぼすことなく、薄膜太陽電池モジュール15を簡易に設置面R1に取り付けることができる。
図23は、薄膜太陽電池モジュール10、特に複数の薄膜太陽電池モジュール10を輸送するのに好適なパレット61、及びパレット61による薄膜太陽電池モジュール10の輸送形態を示している。
図23(a)に示されるように、パレット61はL字形状からなり、積み重ねられた複数の薄膜太陽電池モジュール10が載置される載置部611と、載置部611の一側端部から直角に立設した立設部612とからなる。
なお、本例におけるパレット61は、棒状の枠材を組んで設けられているが、木製あるいは金属製等の平板を複数、組んで設けたものでもよいし、金属製の平板を直角に屈曲させて設けたものでもよい。
そして、図23(c)に示されるように、リフター62でパレット61ごと輸送する。この際、載置部611の立設部612側が低くなるようにパレット61を傾けて保持することで、複数の薄膜太陽電池モジュール10は載置部611と立設部612の両面から支持され、安定した状態で薄膜太陽電池モジュール10を輸送することができる。
これにより、家屋等の建物の屋根や屋上などの高所にも簡便に荷揚げすることができる。
図24は、薄膜太陽電池モジュール10の裏面に、山部と谷部が連続した波型の金属板からなるバックサポート63を接着剤によって接着して取り付ける例を示している。
なお、薄膜太陽電池モジュール10とバックサポート63を接着する接着剤には、ブチル系の接着剤など、耐候性を有するものを用いるのが好ましい。
本例によれば、薄い薄膜太陽電池モジュール10の剛性が高められ、荷重性能を向上させることができる。
図25は、薄膜太陽電池モジュール10の裏面に、梯子状あるいは略井桁形状のバックサポート64を接着剤によって接着して取り付ける例を示している。
本例によってもやはり、薄い薄膜太陽電池モジュール10の剛性が高められ、荷重性能を向上させることができる。なお、図25においては、バックサポート64が梯子形状となる例を示したが、これに代わり、バックサポート64をX形状や四角形状で構成してもよい。
図26は、設置面R1に対し、架台65を介して薄膜太陽電池モジュール10を取り付けた取付構造の例を示している。
架台65は、棒状の縦長部材であって、薄膜太陽電池モジュール10を差し込むことのできる差込溝65aが側端部に設けられ、この差込溝65aによって、差し込まれた薄膜太陽電池モジュール10の一側端部の一側端部を設置面R1上に支持する。
さらに、差込溝65aの奥には十分なスペースが設けられており、この差込溝65aに薄膜太陽電池モジュール10を差し込んだ際、差込溝65a奥のスペースにおいて、薄膜太陽電池モジュール10から引き出された出力ケーブル10a(10b)を収めると共に、引き回すことができる。
ここで、架台65と設置面R1との固定は例えば、図27に示されるように、予め又は施工時に現場において垂木67のピッチ間隔に合わせて架台65に設けられた貫通孔65bにネジ66が挿通されると共に、このネジ66が設置面R1の垂木67にねじ込まれる構造によって実現される。垂木67に直接、ネジをねじ込むことによって、架台65を設置面R1に固定するために別途、専用の固定金具等を用意する必要がなく、コストがかからない上に施工が容易である。
101 端子箱
101a 出力ケーブル
101b 出力ケーブル
11 薄膜太陽電池モジュール
111 端子箱
111a コネクタ
112 端子箱
112a コネクタ
12 薄膜太陽電池モジュール
121 端子箱
121a コネクタ
122 連結コネクタ
123 連結ケーブル
13 薄膜太陽電池モジュール
131 コネクタ
14 薄膜太陽電池モジュール
141 発電領域
142 非発電領域
15 薄膜太陽電池モジュール
151 発電領域
152 非発電領域
152a 貫通孔
21 スペーサ
21a 凹部
22 スペーサ
23 スペーサ
23a 凹部
3 接着剤
41 架台
411 縦材
411a 凹部
412 縦材
42 架台
421 縦材
422 パネル
43 架台
43a 差込溝
431 コネクタ
44 架台
441 支柱
442 支柱
443 縦材
444 支持板
444a 通水孔
444b 通水路
45 レール
45a 差込溝
46 金具
46a ビス孔
46b 咬止爪
47 ビス
51 構造体
511 基底部
512 支持部
512a 取付面
513 支持部
513a 取付面
52 構造体
521 基底部
522 支持部
522a 取付面
523 支持部
523a 取付面
53 構造体
531 基底部
532 基底部
533 支持部
533a 取付面
534 支持部
534a 取付面
535 支持部
535a 取付面
54 折板屋根
541 山部
541a ハゼ部
542 谷部
55 両面テープ
561 面ファスナ
562 面ファスナ
57 鋲
58 ワイヤー
61 パレット
611 載置部
612 立設部
62 リフター
63 バックサポート
64 バックサポート
641 支持片
642 支持片
65 架台
65a 差込溝
65b 貫通孔
66 ネジ
67 垂木
R1 設置面
R2 設置面
R3 設置面
S1 間隙
S2 間隙
S3 間隙
Claims (3)
- 可撓性を有する太陽電池モジュールを、所定の設置面に取り付けた取付構造であって、
上記太陽電池モジュールの裏面と上記設置面とが、接着材によって接着して取り付けられており、
上記太陽電池モジュールと上記設置面との間には、少なくともその一部において、上記太陽電池モジュールと上記設置面との間に間隙を形成するためのスペーサが挟み込まれており、
上記太陽電池モジュールの裏面に、発電した電力を取り出すための端子箱が取り付けられていると共に、
上記スペーサの上記太陽電池モジュールとの対向面には、上記端子箱が嵌め込まれる凹部が設けられており、
上記端子箱が、上記スペーサの凹部に嵌め込まれており、
上記凹部は、上記太陽電池モジュールとの対向面に沿った方向の側端部の一部が、上記端子箱から導出される出力ケーブルを上記スペーサの外部に導出可能に開放されている、
ことを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。 - 上記接着材は、発泡性接着剤である、
請求項1記載の太陽電池モジュールの取付構造。 - 上記太陽電池モジュールは薄膜太陽電池モジュールである、
請求項1又は2に記載の太陽電池モジュールの取付構造。
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