JP6712815B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、フレームが取り付けられる太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールは、太陽電池が含まれたモジュール本体と、金属製のフレームとを有する。フレームは、支持部と本体部とを含み、支持部の開口部にモジュール本体が嵌め込まれる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−７０３５５号公報

フレームにおいて、モジュール本体である太陽電池パネルが嵌め込まれる部分の幅が太陽電池パネルの厚みよりも十分広い場合、嵌め込まれた部分の中で太陽電池パネルが移動する。そのため、太陽電池パネルの固定が十分でない。太陽電池パネルの固定を安定させるためには、太陽電池パネルが嵌め込まれる部分の幅が、太陽電池パネルの厚みよりも少し広い程度が好ましい。しかしながら、このような場合、太陽電池パネルをフレームに嵌め込みにくくなる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、太陽電池パネルを嵌め込みやすくする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外縁部に配置される複数のフレームとを備える。複数のフレームのそれぞれは、太陽電池パネルの外縁部が嵌合される嵌合部と、嵌合部を下方から支持する支持部とを備える。嵌合部は、太陽電池パネルの外縁部が挿入される開口に向かって広がるテーパ形状を有する。

本発明の別の態様は、フレームである。このフレームは、太陽電池パネルの外縁部が嵌合される嵌合部と、嵌合部を下方から支持する支持部とを備える。嵌合部は、太陽電池パネルの外縁部が挿入される開口に向かって広がるテーパ形状を有する。

本発明によれば、太陽電池パネルを嵌め込みやすくできる。

本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。 図１の太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 図２の第１長フレームの構成を示す拡大断面図である。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、太陽電池パネルの外縁部を囲むように複数のフレームを取り付けた太陽電池モジュールに関する。フレームには、太陽電池パネルの外縁部を嵌合するための嵌合部が設けられ、嵌合部の開口から太陽電池パネルの外縁部が嵌め込まれる。嵌合部の幅が太陽電池パネルの厚みよりも十分大きい場合、嵌合部内において太陽電池パネルが動く自由度が生じるので、フレームによる太陽電池パネルの固定が十分でなくなる。嵌合部の幅が太陽電池パネルの厚みよりも少し大きい場合、嵌合部内において太陽電池パネルが動きにくくなるので、フレームによって太陽電池パネルが十分固定される。しかしながら、太陽電池パネルの外縁部を嵌合部に嵌め込みにくくなり、太陽電池モジュールの生産性が低下する。

太陽電池パネルを十分固定しながらも、太陽電池パネルの外縁部を嵌め込みやすくするために、本実施例に係るフレームは、嵌合部の幅が太陽電池パネルの厚みよりも少し大きくしながらも、太陽電池パネルの外縁部が嵌め込まれる開口に向かって広がるテーパ形状を有する。なお、以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲で平行、垂直からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。

図１は、本発明の実施例に係る太陽電池モジュール１００の構成を示す平面図である。太陽電池モジュール１００は、短フレーム１０と総称される第１短フレーム１０ａ、第２短フレーム１０ｂ、長フレーム１２と総称される第１長フレーム１２ａ、第２長フレーム１２ｂ、太陽電池パネル１１０を含む。

図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、太陽電池パネル１１０の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、太陽電池パネル１１０の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。太陽電池パネル１１０を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が受光面１１２であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が裏面１１４である。以下では、ｚ軸の正方向側を「受光面１１２側」、「上方」とよび、ｚ軸の負方向側を「裏面１１４側」、「下方」とよぶ。

太陽電池パネル１１０は、ｚ軸方向に互いに反対を向いた受光面１１２と裏面１１４を含みながら、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い矩形状を有する。太陽電池パネル１１０の受光面１１２側には透光性基板が配置され、裏面１１４側には裏面保護部材であるバックシートが配置される。また、透光性基板とバックシートとの間には、封止部材が配置されており、封止部材によって複数の太陽電池セルが封止されている。例えば、透光性基板には、ガラス基板、透光性プラスチック等が使用され、バックシートには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムで挟んだ構造を有する積層フィルムが使用される。また、封止部材には、ポリオレフィン、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリイミド等の樹脂フィルムのような熱可塑性樹脂が使用される。

太陽電池パネル１１０のｘ軸方向の両端には、ｙ軸方向に延びる短フレーム１０が配置され、太陽電池パネル１１０のｙ軸方向の両端には、ｘ軸方向に延びる長フレーム１２が配置される。隣接した短フレーム１０と長フレーム１２は互いに連結されることによって、２つの短フレーム１０と２つの長フレーム１２は、太陽電池パネル１１０の外縁部を囲むような枠形状に配置される。なお、隣接した短フレーム１０と長フレーム１２との連結には、Ｌ字形を有するコーナピース等の連結部材が使用されるが、連結部材には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。短フレーム１０と長フレーム１２は、押出成形によって形成されるので、延びる方向を横切る方向において同一形状の断面を有する。また、短フレーム１０と長フレーム１２は、太陽電池パネル１１０を保護するために、例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金で構成される。

なお、太陽電池パネル１１０の裏面１１４には、図示しない端子ボックスが取り付けられる。また、端子ボックスには、２本のケーブルのそれぞれの一端側が接続されるとともに、２本のケーブルのそれぞれの他端側には、コネクタが接続される。端子ボックス、ケーブル、コネクタは、太陽電池パネル１１０に電気的に接続され、太陽電池パネル１１０から電力を取り出す。太陽電池パネル１１０に短フレーム１０、長フレーム１２、端子ボックス、ケーブル、コネクタを取り付けられることによって、太陽電池モジュール１００が形成されるが、以下では、端子ボックス、ケーブル、コネクタの説明を省略する。

図２は、図１における太陽電池モジュール１００のｙ軸、具体的にはＡ−Ａ’線に沿った断面図である。太陽電池パネル１１０は、ｚ軸方向よりもｙ軸方向に長い形状を有し、ｚ軸の正方向側に受光面１１２を向け、ｚ軸の負方向側に裏面１１４を向けて配置される。また、太陽電池パネル１１０のｙ軸の正方向側端と、ｙ軸の負方向側端のそれぞれは、前述の外縁部１１６に相当する。

第１長フレーム１２ａと第２長フレーム１２ｂとは、左右対称ではあるが、同様に構成されるので、以下では、第１長フレーム１２ａをもとに説明する。なお、図示しない短フレーム１０も、長フレーム１２と同様に構成されてもよい。第１長フレーム１２ａ、第２長フレーム１２ｂを総称する長フレーム１２は、嵌合部２０、支持部２２、底部２６を含み、嵌合部２０は、つば部４０、壁部４２、下面部４６を含み、支持部２２は、天面部２８、中空部３０を含む。ここで、嵌合部２０、支持部２２、底部２６は、一体的に形成される。

嵌合部２０は、後述の支持部２２のｚ軸の正方向側に配置される。支持部２２の天面部２８のｙ軸の負方向側端からｚ軸の正方向に壁部４２が立設されるとともに、壁部４２のｚ軸の正方向側端からｙ軸の正方向に向かって、天面部２８に対して上方から対向するようにつば部４０が延びる。ここで、つば部４０において天面部２８に対向する面が下面部４６である。この下面部４６には、天面部２８に対して略平行な面と斜面とが含まれる。嵌合部２０は、天面部２８、壁部４２、下面部４６の組合せで形成される溝構造である。嵌合部２０は、ｙ軸の正方向側に開口４４を配置するとともに、ｙ軸の負方向に向かって凹んだ断面を有する。このような形状によって、嵌合部２０には、開口４４側から太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が嵌め込まれる。なお、嵌合部２０と太陽電池パネル１１０とは、ブチル系の封止材またはシリコーン系の接着剤などによって固定される。

支持部２２は、嵌合部２０を下方、つまりｚ軸の負方向側から支持する。支持部２２のｚ軸の正方向側には、下面部４６と対向するように天面部２８が配置される。また、支持部２２は、略矩形状の断面を有するとともに、中空構造によって中空部３０を設ける。中空部３０には、Ｌ字形を有する連結部材の一片が挿入される。なお、当該連結部材の残りの一片は、第１長フレーム１２ａに隣接した短フレーム１０の中空部３０に挿入される。底部２６は、支持部２２のｚ軸の負方向側かつｙ軸の正方向側からｙ軸の正方向に突出しており、板形状を有する。なお、底部２６は省略されてもよい。

このような構造によって、第１長フレーム１２ａと第２長フレーム１２ｂは、嵌合部２０の開口４４をｙ軸方向に互いに対向させる。これらの開口４４から太陽電池パネル１１０が挿入されることによって、第１長フレーム１２ａの嵌合部２０と第２長フレーム１２ｂの嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の両端の外縁部１１６を嵌合する。

太陽電池パネル１１０を嵌合するための嵌合部２０の構造をさらに詳細に説明するために、図３を使用する。図３は、第１長フレーム１２ａの構成を示す拡大断面図である。これは、図２と同様に示される。前述のごとく、嵌合部２０によって太陽電池パネル１１０を安定して固定するために、太陽電池パネル１１０の厚み「ａ」に対して、嵌合部２０のｚ軸方向の幅「ｂ」は少し広い程度にされる。その場合、嵌合部２０への太陽電池パネル１１０の挿入が困難になる。

このような状況下において、嵌合部２０への太陽電池パネル１１０の挿入を容易にするために、嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が挿入される開口４４に向かって、つまりｙ軸の正方向側に向かって広がるテーパ形状を有する。具体的に説明すると、支持部２２の天面部２８は、ｘ−ｙ平面において平面状に形成される。一方、つば部４０における下面部４６は、ｙ軸の正方向側に向かうにつれてｚ軸の正方向側に上がっていく斜面状の構造を含む。この斜面状の構造がテーパ形状に相当する。テーパ形状の途中の部分における嵌合部２０の幅は「ｃ」にされ、幅「ｃ」は厚み「ａ」よりも十分大きくされる。このようにして、嵌合部２０に開口４４から太陽電池パネル１１０を挿入することが容易になる。太陽電池パネル１１０が挿入された後、つば部４０の下面部４６のうちの天面部２８に略平行な部分と、天面部２８との間には、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が嵌め込まれる。

図３のように、第１長フレーム１２ａの下面部４６におけるテーパ形状のｙ軸方向の長さは、「Ｌ」と示される。一方、嵌合部２０への太陽電池パネル１１０の挿入が最も浅くなる場合における下面部４６と太陽電池パネル１１０とが重畳する長さは、「Ｄ」と示される。太陽電池モジュール１００に用いる各部材においては、透光性基板の大きさの公差等を吸収するために、太陽電池パネル１１０を四方から囲む４つの外縁部１１６と、各短フレーム１０、各長フレーム１２の壁部４２との間には、わずかに空間が設けられる。つまり、太陽電池パネル１１０の全体が第１長フレーム１２ａ側あるいは第２長フレーム１２ｂ側に片寄ることがあり、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６のｙ軸方向の位置は必ずしも一定ではない。本実施例において、第１長フレーム１２ａの嵌合部２０に対して太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が最も浅く挿入される場合とは、図２の第２長フレーム１２ｂの嵌合部２０に太陽電池パネル１１０を最大限押し込んだ場合である。本実施例では、「Ｄ」は「Ｌ」よりも大きくされるので、嵌合部２０への太陽電池パネル１１０の挿入が最も浅くなる場合であっても、テーパ形状以外の部分で太陽電池モジュール１００が嵌合される。つまり、そのような場合であっても、嵌合部２０によって太陽電池パネル１１０は十分固定される。

以下では、太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。まず、太陽電池モジュール１００の外縁部１１６を囲むように短フレーム１０および長フレーム１２を用意する。これに続いて、短フレーム１０および長フレーム１２の嵌合部２０に太陽電池パネル１１０の外縁部１１６を嵌合させる。その際、短フレーム１０および長フレーム１２の支持部２２の中空部３０に連結部材が挿入される。

本発明の実施例によれば、嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が挿入される開口４４に向かって広がるテーパ形状を有するので、太陽電池パネル１１０を嵌め込みやすくできる。また、下面部４６はテーパ形状を有するので、太陽電池パネル１１０を嵌め込みやすくできる。また、太陽電池パネル１１０が嵌め込みやすくなるので、嵌合部２０の幅と太陽電池パネル１１０の厚みとを近くできる。また、嵌合部２０の幅と太陽電池パネル１１０の厚みとが近くなるので、嵌合部２０によって太陽電池パネル１１０を安定して固定できる。また、下面部４６のテーパ形状の長さ「Ｌ」は、対向側のフレームの嵌合部２０に太陽電池パネル１１０を押し込んだ場合における本フレームの下面部４６と太陽電池パネル１１０とが重畳する長さ「Ｄ」よりも短いので、太陽電池パネル１１０を安定して固定できる。

本実施例の概要は、次の通りである。本発明のある態様の太陽電池モジュール１００は、太陽電池パネル１１０と、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６に配置される複数の長フレーム１２とを備える。複数の長フレーム１２のそれぞれは、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が嵌合される嵌合部２０と、嵌合部２０を下方から支持する支持部２２とを備える。嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が挿入される開口４４に向かって広がるテーパ形状を有する。

嵌合部２０は、支持部２２の天面部２８と、天面部２８に対して上方から対向し、かつ天面部２８との間に太陽電池パネル１１０の外縁部１１６を挟み込むつば部４０の下面部４６とを備えてもよい。下面部４６は、テーパ形状を有してもよい。

複数の長フレーム１２のうち、第１の長フレーム１２と第２の長フレーム１２は、互いに対向しながら嵌合部２０を開口させ、第１の長フレーム１２の嵌合部２０と第２の長フレーム１２の嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の両端の外縁部１１６を嵌合し、第１の長フレーム１２の下面部４６におけるテーパ形状の第２の長フレーム１２に向かう方向の長さは、第２の長フレーム１２の嵌合部２０に太陽電池パネル１１０を一番奥まで押し込んだ場合における第１の長フレーム１２の下面部４６と太陽電池パネル１１０とが重畳する長さよりも短い。

本発明の別の態様は、長フレーム１２である。この長フレーム１２は、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が嵌合される嵌合部２０と、嵌合部２０を下方から支持する支持部２２とを備える。嵌合部２０は、太陽電池パネル１１０の外縁部１１６が挿入される開口４４に向かって広がるテーパ形状を有する。

以上、本発明について実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施例において、つば部４０の下面部４６にテーパ形状が形成され、天面部２８は平面状に形成される。しかしながらこれに限らず例えば、天面部２８にテーパ形状が形成され、つば部４０の下面部４６は平面状に形成されてもよい。本変形例によれば、構造の自由度を向上できる。

本実施例において、支持部２２における天面部２８が嵌合部２０に使用される。しかしながらこれに限らず例えば、嵌合部２０と支持部２２とが別々に配置されてもよい。本変形例によれば、構造の自由度を向上できる。

１０ 短フレーム（フレーム）、 １２ 長フレーム（フレーム）、 ２０ 嵌合部、 ２２ 支持部、 ２６ 底部、 ２８ 天面部、 ３０ 中空部、 ４０ つば部、 ４２ 壁部、 ４４ 開口、 ４６ 下面部、 １００ 太陽電池モジュール、 １１０ 太陽電池パネル、 １１２ 受光面、 １１４ 裏面、 １１６ 外縁部。

本発明によれば、太陽電池パネルを嵌め込みやすくできる。

Claims (1)

1. 太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの外縁部に配置される複数のフレームとを備え、
   前記複数のフレームのそれぞれは、
   前記太陽電池パネルの外縁部が嵌合される嵌合部と、
   前記嵌合部を下方から支持する支持部とを備え、
   前記嵌合部は、前記太陽電池パネルの外縁部が挿入される開口に向かって広がるテーパ形状を有し、
   前記嵌合部は、
   前記支持部の天面部と、
   前記天面部に対して上方から対向し、かつ前記天面部との間に前記太陽電池パネルの外縁部を挟み込むつば部の下面部とを備え、
   前記下面部は、テーパ形状を有し、
   前記つば部の下面部と反対を向いた上面部は、テーパ形状を有し、
   前記複数のフレームのうち、第１のフレームと第２のフレームは、互いに対向しながら前記嵌合部を開口させ、
   前記第１のフレームの前記嵌合部と前記第２のフレームの前記嵌合部は、前記第１のフレームの前記嵌合部の壁部と、前記太陽電池パネルにおける前記第１のフレーム側の外縁部との間の第１距離と、前記第２のフレームの前記嵌合部の壁部と、前記太陽電池パネルにおける前記第２のフレーム側の外縁部との間の第２距離とが一定でない状態で、前記太陽電池パネルの両端の外縁部を嵌合し、
   前記第１のフレームの前記下面部におけるテーパ形状の前記第２のフレームに向かう方向の長さは、前記第２のフレームの前記嵌合部に前記太陽電池パネルを一番奥まで押し込んだ場合における前記第１のフレームの前記下面部と前記太陽電池パネルとが重畳する長さよりも短いことを特徴とする太陽電池モジュール。

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