JPH0617257U - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】太陽電池モジュールに関し、降雨後のモジュー
ル表面への水の溜まりを防止し、乾燥時の汚れの成長を
無くし、出力の長期安定性に優れた太陽電池モジュール
を提供せんとするものである。 【構成】太陽電池パネルにフレームを取り付けてなる太
陽電池モジュールであって、前期フレームの受光面側の
一部に、水抜き用切欠部を設けたことを特徴としてい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は屋外に設置される太陽電池モジュールに関し、出力の長期安定性に優 れた太陽電池モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年地球環境問題への取組から、代替エネルギーとしての太陽電池が注目され ており、屋内用途のみならず無線中継所や砂漠における揚水ポンプ用電源など、 種々の屋外用途に用いられている。太陽電池を屋外に設置する場合、厳しい気象 環境に耐えうる耐久性が要求され、一般的に毎秒６０メートルの最大瞬間風速に 耐えられるような機械的強度が必要とされている。このため、太陽電池パネルの 周囲にフレームを設けることが、必要不可欠なモジュール技術となっている。図 ６にはフレームを用いた従来技術における太陽電池モジュールの、フレーム取り 付け部分の断面図を示す。太陽電池パネル部１は、白板ガラス１０に対して、エ チレンビニルアセテートなどの充填材１３により太陽電池１１を封入し、アルミ ニウム箔サンドイッチ形フッ化ビニルフィルムなどからなるバックシート１２で 裏面を保護された、所謂スーパーストレートタイプのものが一般的によく用いら れている。この太陽電池パネル１の周囲には、高い機械的強度を確保するために フレーム４が取り付けられており、太陽電池パネル１とフレーム４との固定をよ り確実にするため、パネル１の端面部分とフレーム４がブチルゴム等の接着剤２ を用いて嵌着されている。図７にはこのようにして作製された太陽電池モジュー ルの受光面側平面図を示す。本モジュールが屋外に設置される場合、年間の発電 量が最大になるよう、通常設置場所の緯度と等しい傾斜を持たせて設置されるの が普通である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述の太陽電池モジュールは、優れた機械的強度を有しており、強度面におい ては屋外での使用に十分耐えうるものであるが、以下に示すような問題点があっ た。即ち太陽電池モジュールは、通常設置場所の緯度と等しい傾斜角を持って設 置されたり、家庭の屋根上に設置されたりするため、図８に示すように降雨後に おいてはモジュール端部に水溜まり１４ができてしまう。この溜まり水にはモジ ュールが傾いているために、降雨前にモジュール全面に堆積していた埃などが雨 滴により洗い流される結果、大量の異物が含まれることになる。この異物は溜ま った雨水の乾燥と同時に、モジュール表面に汚れとして残り、降雨と溜まり水の 乾燥を繰り返す毎に、モジュール表面の汚れとして成長することになる。

【０００４】 モジュール表面に汚れが付着すると、当然のことながら太陽電池に到達する光 量が減少し、出力電流の低下を招いてしまう。太陽電池モジュールは、所望の電 流、電圧を得るために複数個の素子が直並列に組み合わされており、汚れによる 出力電流の低下は、汚れの付着した部分の素子の出力低下のみにとどまらず、モ ジュール全体の出力を大きく低下させてしまうことになる。またさらに汚れが著 しい場合、単なる出力の低下にとどまらず、素子が破壊されてしまうという重大 な不良、所謂ホットスポット現象につながる場合がある。図９には一例として、 ｎ個の素子を直列に接続したモジュールの、使用状態における回路図を示す。太 陽電池はダイオードで表され、外部負荷Ｒとともに直列に接続されている。今、 モジュールの汚れが著しく、素子２０の出力電圧が大幅に低下したとすると、素 子２０には他の発電している素子からの総発生電圧が、逆方向電圧の形で印加さ れることになる。この逆方向電圧が素子の耐圧を超える値になると、素子２０は 破壊されることになる。即ち図９において、素子２０が汚れにより発電を止める と、その両端にはｎ−１個の開放電圧の総和に等しい大きさの逆方向電圧がかか ることになる。

【０００５】 以上のように、従来技術においては降雨時の雨滴により、モジュール表面に堆 積していた埃などがモジュール端部に集まり、水の蒸発とともにモジュール表面 に汚れとして成長し、モジュール出力の低下を招いてしまうという問題点を有し ていた。またさらに汚れが著しい場合、ホットスポット現象により、汚れ部分の 素子が破壊されるという重大な問題点を有していた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上述の問題点に鑑みて案出されたものあり、モジュールを構成するフ レーム形状を変更することにより、降雨時の水の溜まりを無くし、モジュール表 面への汚れの成長を抑え、もってモジュール出力の低下やホットスポット現象を 防止することができる太陽電池モジュールを提供するものであり、その特徴とす るところは、太陽電池パネルにフレームを取り付けてなる太陽電池モジュールで あって、前記フレームの受光面の一部に、水抜き用切欠部を設けたところにあり 、前記フレームには樹脂による成形品が用いられ、特にエポキシ樹脂が選択され うるものである。

【０００７】

【作用】

本考案にかかる太陽電池モジュールは、フレームに水抜き用の切欠部を設けて いるので、降雨時においても切欠部から雨水が埃とともに流出し、モジュール表 面に滞留することなく、雨水の乾燥時における汚れの成長が無くなる。

【０００８】

【実施例】

次に、本考案の詳細について実施例に基づき説明する。本考案の目的は、モジ ュール上面に溜まった水を抜き、表面への汚れの付着を防止するところにあり、 従来のモジュール枠と異なり一部に水抜き用の切欠部を設けている。このため従 来一般的に用いられてきたアルミニウム枠よりも樹脂による成形品が適しており 、機械的強度に優れたエポキシ樹脂等がより好適である。

【０００９】 フレームに設けられる切欠部の大きさは、モジュールの大きさに応じて、最低 限の機械的強度が得られるように設定され、切欠部のフレーム高さを太陽電池パ ネルの表面と同一もしくはより低くすることにより、雨水の溜まりを無くすこと ができる。

【００１０】 以下、本考案を実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本考案はこれら具体 例によって何ら制限を受けるものではない。

【００１１】 図１に第１の実施例における太陽電池モジュールの平面図を、図２（ａ）に切 欠部５の断面図を、同図（ｂ）に切欠部以外の部分の断面図をそれぞれ示す。太 陽電池パネル１は、白板ガラスに透明導電膜、ｐ−ｉ−ｎアモルファスシリコン 、裏面金属電極を順次形成し、エチレンビニルアセテート、アルミニウム箔サン ドイッチ形フッ化ビニルフィルムを積層したスーパーストレート方式を用い、従 来技術と同様に図２（ｂ）に示す如くブチルゴム２によりフレーム３、４に嵌着 固定した。フレームとしてはエポキシ樹脂による成形品を用い、図１の平面図に 示すように、傾斜設置した際の底辺部に水抜き用切欠部５を１カ所形成するとと もに、切欠部５を設けたフレーム３には、切欠部５の両側に、より水が流れやす くするために、傾斜部６、６を設けた。また図２（ａ）の断面に示す如く、切欠 部５においてはフレーム高さを太陽電池パネル表面と同一高さとなるようにした 。このようにして作製した太陽電池モジュールを、フレームに設けた取り付け穴 ７を介して架台にネジ止めし、実際の使用に供した。フィールド試験の結果、機 械的強度、モジュール表面の水はけともに良好な結果が得られた。

【００１２】 次に第２の実施例における平面図を図３に示す。設置状態における底辺部のフ レーム３に、第１の実施例と同様の水抜き用切欠部５を２カ所設けるとともに、 水を流れやすくするため、２つの切欠部間に、傾斜部６、６を設けた。フレーム 材にはエポキシ樹脂による成形品を用い、図２に示す第１の実施例と同じ断面形 状とし、太陽電池パネル１をブチルゴム２を用いて、フレーム３、４と嵌着固定 した。尚切欠部のフレーム断面形状も、図２に示す如き第１の実施例同様、フレ ーム３の切欠部高さを、太陽電池パネル１の表面と同一とした。このようにして 作製した太陽電池モジュールを、図２に示すように各フレームに設けた取り付け 用穴７を介して取り付け架台にネジ止めし、実際の使用に供した。フィールド試 験の結果、モジュール表面への汚れの成長は見られず、機械的強度においても問 題はなかった。

【００１３】 さらに第３の実施例における平面図を図４に示す。本実施例は設置状態におけ る底辺部のフレーム３全体を水抜き部とした例である。フレーム材には第１およ び第２の実施例同様、エポキシ樹脂による成形品を用い、図２に示すようにフレ ーム３の高さを、太陽電池パネル１の表面と同一とした。フレーム４の断面形状 は第１および第２の実施例と同一であり、太陽電池パネル１をブチルゴム２を用 いて、嵌着固定した。水抜き部となるフレーム３についてはフレーム４、４で両 側を支持するとともに、ブチルゴムにて太陽電池パネルと接着した。このように して作製した太陽電池モジュールを、図２に示すように各フレームに設けた取り 付け穴７を介して、取り付け架台にネジ止めし、実際の使用に供した。フィール ド試験の結果、モジュール表面への汚れの成長は見られず、機械的強度において も問題はなかった。

【００１４】 上述の実施例においては水抜き用切欠部のフレーム高さを、太陽電池パネル表 面と同一としたものを用いたが、図５に示すように、より低く設定することも可 能である。また切欠部を設けたことによる強度の低下については、切欠部の大き さやモジュール寸法等に応じて、フレーム断面の形状や寸法、肉厚等を最適化す ることによって補償すれば良い。また上述の実施例では４本のフレームにより太 陽電池モジュールの枠を構成したが、３本のフレーム４を一体成形したものや、 枠全体を一体成形したものをを用いることもできる。

【００１５】

【考案の効果】

以上のように本考案においては、太陽電池モジュールを構成するフレームのう ち、傾斜設置状態において底辺に位置するフレームに水抜き用の切欠部を設け、 モジュール表面からの水はけを良くしたため、モジュール底辺に雨水が溜まり、 乾燥時に受光面に汚れが成長して太陽電池の出力を落としたり、ホットスポット 現象等の回復不可能な重大な不良が発生しなくなり、長期安定性に優れた太陽電 池モジュールを実現することができた。さらにフレーム材料としてエポキシ樹脂 等を用いるため、一般的な樹脂成形法を用いることができ、工業的に容易な方法 により、これら効果を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例における太陽電池モジュー
ルの構造を表す説明図

【図２】フレームの断面構造を表す説明図で、（ａ）は
切欠部、（ｂ）は切欠部以外の部分

【図３】本考案の第２実施例における太陽電池モジュー
ルの構造を表す説明図

【図４】本考案の第３実施例における太陽電池モジュー
ルの構造を表す説明図

【図５】本考案における水抜き用切欠部の、別の一例の
断面構造を表す説明図

【図６】太陽電池モジュールの断面構造を表す説明図

【図７】従来技術における太陽電池モジュールの構造を
表す説明図

【図８】水溜まりの形成状態を表す説明図

【図９】太陽電池の動作状態を表す回路図

【符号の説明】

１ 太陽電池パネル ２ ブチルゴム ３ 切欠部を設けたフレーム ４ 切欠部を設けないフレーム ５ 切欠部 ６ 傾斜部 ７ 取り付け用穴 １０ 白板ガラス １１ 太陽電池 １２ バックシート １３ 充填材 １４ 水溜まり ２０ 出力が低下した太陽電池 Ｒ 外部負荷抵抗

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽電池パネルにフレームを取り付けてな
   る太陽電池モジュールであって、前記フレームの受光面
   側の一部に、水抜き用切欠部を設けたことを特徴とす
   る、太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】前記フレームに樹脂による成形品を用いた
   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. 【請求項３】前記樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴
   とする、請求項２記載の太陽電池モジュール。