JPH07302924A

JPH07302924A - 太陽電池付き横葺き屋根ユニット

Info

Publication number: JPH07302924A
Application number: JP6114111A
Authority: JP
Inventors: Yuji Inoue; 裕二井上; Masahiro Mori; 昌宏森; Seiki Itoyama; 誠紀糸山; Fumitaka Toyomura; 文隆豊村; Takashi Otsuka; 崇志大塚; Kimitoshi Fukae; 公俊深江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1995-11-14
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP3507126B2

Abstract

(57)【要約】【目的】設置が簡単で、長期信頼性が高い太陽電池付
き横葺き屋根ユニットを提供する。【構成】野地板３４０上に、面板部１１００と軒側係
合部１３０と棟側係合部１４０を有する太陽電池付き屋
根板１００が複数枚敷設され電気的に接続された太陽電
池付き屋根ユニットにおいて、太陽電池は高分子充填材
に埋設され、表面に耐候性透明フィルムを有する。そし
て軒側の太陽電池付き屋根板１００の棟側係合部１４０
が隣接する棟側の太陽電池付き屋根板１００の軒側係合
部１３０の内側に係合される。太陽電池付き屋根板１０
０と野地板１００との間には太陽電池付き屋根板同士を
電気的に接続する配線材を通すための空間部が形成さ
れ、この空間部を介して母屋方向に隣接する太陽電池付
き屋根板同士が電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池付き横葺き屋
根ユニットに関し、特に、雨仕舞いが良好で信頼性に優
れた太陽電池付き横葺き屋根ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エコロジーに対する人々の意識が
高まり、クリーンなエネルギーである太陽電池に対する
期待がますます大きくなってきている。日本において
も、太陽電池光発電システムの普及を目指して多くの研
究が実施されている。また、太陽光発電システムの建設
や運用にあたっての制度も緩和されてきており、１９９
３年４月より系統連携逆潮流システムに関する制度も整
ってきた。

【０００３】この様な状況のなか、家屋の屋根に太陽電
池を設置することが行われている。最近では、例えば特
開昭５７−６８４５４号公報に記載のように、太陽電池
を一体に組み込んだスレート瓦などの屋根材を、通常の
瓦などのように、一部を順次に重畳しつつ、屋根面に下
方から上方に向かって葺き、屋根面全体に太陽電池を設
置することが提案されている。

【０００４】また、特公平４−６７３４９記載の太陽電
池付き屋根ユニットでは、複数の太陽電池付き屋根ユニ
ットを野地板上へ敷設し、またこのユニットを上端部と
下端部をはぜ折りにして順次重ねるともに、棒状の電極
を介して太陽電池を上下方向へ電気的に直列接続して、
接続部での雨漏れを防止するようになっている。更に、
特公平５−３１８３２記載の太陽電池付き屋根ユニット
では、桟木が配設された野地板上へ太陽電池を敷設し、
また上下の太陽電池を導電性ゴムで接続することによっ
て雨仕舞いする構造が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開昭５７−６８４５４号公報に記載の技術の場合、太
陽電池を一体に組み込んだスレート瓦に太陽電池を埋め
込むための凹状溝を形成しなければならず、作業工程が
複雑であった。また、凹状溝に太陽電池を埋め込んだ際
に、太陽電池と凹状溝の間の密閉が十分でないため、時
間と共に太陽電池のセル内に雨がしみてしまい、これが
太陽電池の性能劣化の原因となる。また、スレート瓦の
太陽電池部分の面積の割合が少ないため、一定面積の屋
根に敷設できる太陽電池の割合が少なかった。その他、
スレート瓦のサイズを大きくすると重量が重くなり、ま
た割れ易くなって敷設作業の作業性が著しく悪くなるこ
とから、スレート瓦のサイズを大きくできなかった。ま
たこのため、非発電領域が更に増える、などの問題があ
った。

【０００６】また特公平４−６７３４９記載の太陽電池
付き屋根ユニットでは、接続端部まで太陽電池を設けて
いることから、はぜ折りにより太陽電池が損傷する危険
性があった。また太陽電池間の接続をはぜ組み部で行っ
ているため、接触不良が起き易く、長期信頼性に欠け
る。更に、母屋方向の太陽電池同士を電気的に短絡しな
いように間隔を設けて設置しなければならず、絶縁機構
を有する特別な「継ぎ手プレート」と「カバープレー
ト」を用意する必要があった。

【０００７】更に、特公平５−３１８３２記載の太陽電
池付き屋根ユニットでは、導電性ゴムの劣化による接続
不良が発生する。また太陽電池の被覆が基板の途中まで
しかされておらず、接続電極が露出していることから、
電極の劣化、並びにこれに伴い接触不良が起こり易いと
いう問題があった。本発明の目的は、設置が簡単で、長
期信頼性が高い太陽電池付き横葺き屋根ユニットを提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、屋根材上に面板部と軒側係合部と棟側係
合部を有しかつ上面に太陽電池を有する太陽電池付き屋
根板が複数枚敷設され且つ前記太陽電池同士が電気的に
接続された太陽電池付き横葺き屋根ユニットにおいて、
前記太陽電池は、可曲性であり、また弾力性を有した充
填材中に埋設されるとともに表面が耐候性の透明フィル
ムにより保護されており、前記軒側係合部は前記面板部
から垂下した垂下部と垂下部の下端縁から棟側に折曲し
た下辺部とを有し、前記棟側係合部は前記面板部から立
ち上げた立ち上り部を有し、軒側の前記太陽電池付き屋
根板の棟側係合部が隣接する棟側の屋根板の軒側係合部
の内側に内包されて係合されており、前記太陽電池付き
屋根板と前記屋根材との間には前記太陽電池付き屋根板
上の太陽電池と母屋方向に隣接する他の前記太陽電池付
き屋根板上の太陽電池とを電気的に接続する配線材を通
すための空間部を有し、前記空間部を介して一方の前記
太陽電池付き屋根板上の太陽電池と母屋方向に隣接する
他の太陽電池付き屋根板上の太陽電池とが電気的に接続
されることを特徴とする太陽電池付き横葺き屋根ユニッ
トにより、達成できる。

【０００９】上記の構成において、前記太陽電池付き屋
根板の一方の側縁と母屋方向に隣接する屋根板の側縁と
が継ぎ手用水きり板と継ぎ手カバー板とにより上下から
被覆されいることが好ましい。また、前記屋根材は断熱
材であることが好ましい。更に、前記太陽電池は可曲性
ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン太
陽電池であることが好ましい。また、前記耐候性の透明
フィルムは無延伸フィルムであることが好ましい。更
に、前記太陽電池を埋設した充填材が、面板部と軒側係
合部と棟側係合部の全領域を被覆することが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明の太陽電池付き横葺き屋根ユニットで
は、太陽電池が表面保護材としてガラスを用いていない
ため、太陽電池付き屋根板自体の重量が軽い。また、太
陽電池付き屋根板が割れる心配がないため屋根への設置
作業性が良くなる。更に、太陽電池自体が可曲性を有す
るため、太陽電池付き屋根板が少々たわんでも割れると
いう問題がない。このため、通常の金属横葺き屋根を葺
くのと全く同じ簡単な工程で、太陽電池付き屋根板を葺
くことができる。

【００１１】また太陽電池が可曲性であるため、太陽電
池を屋根板と同時に折り曲げることが可能であり、種々
の形状の太陽電池付き横葺き屋根ユニットを作製でき
る。更に、母屋方向に隣接する屋根材上の太陽電池同士
の電気接続を、太陽電池付き屋根板とその下にある屋根
材との間の空間部で行うため、従来のようにハゼ組み部
で電気接続を行った場合に起こる接続部の接触不良がな
くなる。また、この電気接続は空間部を介して行われ、
即ち空間部に配線を通すことで行われる。このため、屋
根材に穴をあける必要がなく、隣接する太陽電池同士の
配線が容易となる。また、太陽電池の配線材やコネクタ
ーなどの接続部材が屋外にさらされることがなくなっ
て、接続部材の劣化がほとんどなく、接触不良がなく
て、信頼性に優れた太陽電池が提供できる。

【００１２】更に、隣接する棟側の屋根板と軒側の屋根
板とのはぜ組部に太陽電池の電気接続部分がないため、
雨仕舞いが良好となる。また、はぜ組部の屋根板の表面
に高分子充填材を有するので、この高分子充填材がはぜ
組み部における弾力性を有するパッキンの役目を果た
し、雨仕舞いを更に完壁とできる。更に、太陽電池を有
する屋根材を高分子充填材で被った構造にすることによ
り、金属屋根に特有の欠点である雨音が低減できる。

【００１３】また、母屋方向に隣接する屋根板同士を継
ぎ手用水きり板と継ぎ手カバー板により雨仕舞い構造と
して接続する構成とすれば、屋根板と太陽電池が高分子
充填材により絶縁されているため、特公平４−６７３４
９公報記載のように特別に継ぎ手用水きり板と継ぎ手カ
バー板に太陽電池同士を絶縁するための絶縁機構を持た
せる必要がなく、単純な構造の継ぎ手用水きり板と継ぎ
手カバー板を採用することができ、そのため材料コスト
を安くできる。

【００１４】また、屋根材に断熱材を用いる構成とすれ
ば、屋外暴露によるアモルファスシリコン太陽電池の温
度上昇が加速される。そしてこの温度上昇により、アモ
ルファスシリコン太陽電池の性能劣化の回復がおき、結
果としてアモルファスシリコン太陽電池の性能が向上で
きる。更に、屋根板上の太陽電池の表面の耐候性透明フ
ィルムを無延伸フィルムで構成した場合は、形状が自在
にできるため、太陽電池を有する屋根板を横葺き形状に
折り曲げてもフィルムが切れたり傷ついたりすることが
ない。

【００１５】

【実施態様例】本発明の実施態様例を図１を参照しなが
ら詳細に説明する。図１は面板部１１００と軒側係合部
１３０と棟側係合部１４０を有し、かつ上面に太陽電池
を有する本発明の太陽電池付き屋根板の外観図である。
また図２は図１におけるＢ−Ｂ’断面であり、図３は本
発明の太陽電池付き横葺き屋根ユニットを、力骨３５０
上に設けた屋根材としての野地板３４０上に設置した図
である。太陽電池付き屋根板１００は、吊り子３２０や
ボルト３３０により固定される。また、図４は上記太陽
電池付き屋根板を、継ぎ手用水きり板と継ぎ手カバーを
用いて多数枚設置した時の上視図である。

【００１６】（屋根）本発明の太陽電池付き屋根板１０
０は、面板部１１００と、一方の軒側係合部１３０と、
他方に棟側係合部１４０を有する。太陽電池付き屋根
は、少なくとも面板部１１００に太陽電池を有してい
る。また太陽電池は軒側係合部１３０および棟側係合部
１４０にも付けられていても良い。

【００１７】（軒側係合部）軒側係合部１３０は、屋根
に設置される際に軒側に設置される係合部を指す。軒側
係合部１３０には、面板部１１００から垂下した垂下部
１５０と、垂下部１５０の下端縁から棟側に折曲した下
辺部１６０を有する。（棟側係合部）棟側係合部１４０は、屋根の棟側に設置
される係合部を指し、面板部１１００から立ち上げた立
ち上り部１７０を有する。軒側屋根板の棟側係合部１４
０は、隣接する棟側屋根板の軒側係合部１４０に内包さ
れ係合される。この構造により、雨仕舞いが良好な太陽
電池付き横葺き屋根ユニットとすることができる。

【００１８】本発明の太陽電池付き屋根は、屋根板の表
面全面が太陽電池を埋設した高分子充填材で被覆され、
折り曲げられている。そのため、軒側屋根板の棟側係合
部１４０と棟側屋根板の軒側係合部１３０とのはぜ組部
においては、弾力性のある充填材がパッキンの役目を果
たす。この結果、通常の屋根構造における横葺き屋根の
雨仕舞い構造よりもさらに良好な雨仕舞いとできる。

【００１９】（継ぎ手）太陽電池を有する一方の屋根板
の側縁と、母屋方向に隣接する他の屋根板の側縁は、雨
仕舞い構造のために、継ぎ手用水きり板と継ぎ手カバー
板とでカバーされる。ここで、本発明では、屋根板と太
陽電池が高分子充填材により絶縁されているため、特公
平４−６７３４９公報記載のように継ぎ手用水きり板と
継ぎ手カバー板に隣接する太陽電池同士を絶縁するため
の絶縁機構を特に持たせる必要がない。つまり、通常の
横葺き屋根の継ぎ手と全く同様の単純な構造の継ぎ手用
水きり板と継ぎ手カバー板を採用できる。そして、継ぎ
手が通常の屋根と全く同様のものを使用できるために、
太陽電池付き屋根と通常の屋根を混ぜ葺きできて、屋根
としての様々な意匠のバリエーションが達成できる。

【００２０】（屋根材）本発明で用いられる屋根板は通
常は屋根材が用いられる。また野地板は、通常屋根の野
地板として使用されるものであればとくに限定はない
が、好ましくは断熱性能を有する板である。具体的には
モルタル、木毛セメント板、合板、木片セメント板、ポ
リスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチ
レンフォーム、グラスウール、ロックウール、インシュ
レーションボードが好ましく、特に好ましくは熱伝導率
が０．２ｋｃａｌ／ｍ，ｈｒ℃以下の野地板である。

【００２１】そして熱伝導率が０．２ｋｃａｌ／ｍ，ｈ
ｒ℃以下の断熱材を用いた場合、太陽電池付き屋根板と
屋根材との間の空気が暖められる結果、太陽電池にアモ
ルファスシリコン太陽電池を使用した場合にはアモルフ
ァスシリコン太陽電池の性能劣化を回復でき、結果とし
てアモルファスシリコン太陽電池の性能向上が図れる。

【００２２】（屋根板）本発明において、太陽電池付き
屋根板とともに用いられる通常の屋根板としては、特に
限定はなく、折り曲げ加工でき、屋根としての機能を満
足できるものであればよい。具体的には、溶融亜鉛メッ
キ鋼板やガルバリウム鋼板などの防錆処理鋼板、特殊鋼
および非鉄金属、ステンレス鋼板、耐候性鋼板、銅板、
アルミニウム合金板、鉛板、亜鉛板、チタニウム板など
が使用できる。

【００２３】（充填材）本発明に用いられる充填剤とし
ては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、ポリビニルブチロール、シリコーン樹脂等があげ
られるがこれに限られるものではない。ここで、太陽電
池素子を埋設するための充填材の厚みは、特に限定はな
いが、軒側太陽電池の棟側係合部と棟側太陽電池の軒側
係合部とを雨仕舞いのためにはぜ組する際において充填
材がパッキンの役目を果たすことを考慮すると、０．３
ｍｍ以上が好ましい。

【００２４】また、充填材の量が必要以上に多くても太
陽電池付き屋根板のコストアップの原因になる。更に、
充填材の厚みが厚いと、太陽電池付き屋根としての折り
曲げ加工の際に加工しにくく、また折り曲げ圧力などの
折り曲げ条件が一定しない。また、充填材の厚みが厚い
と、充填材の保護フィルムである耐候性透明フィルムが
折り曲げの際の引っ張りに耐えることができなくなり、
折り曲げ角度が大きい場合には充填材の保護フィルムに
亀裂が入ってしまう。上記のような理由から、充填材の
厚みは２ｍｍ以下が好ましい。

【００２５】（透明フィルム）本発明で用いられる太陽
電池の耐候性の透明フィルムは、曲げによってフィルム
が伸びる方向に対して２５０％以上の伸び率を有するこ
とが好ましい。耐候性フィルムの伸び率が２５０％未満
であると、折り曲げの際に折り曲げ部のフィルムに亀裂
が生じやすくなって好ましくない。ここで、耐候性フィ
ルムに微少でも亀裂が入った場合、太陽電池の屋外での
使用中においてその亀裂が徐々に広がり、最終的にはそ
の亀裂の部分からフィルムがはがれてしまうという現象
が起きてしまう。

【００２６】また、耐候性の透明フィルムの種類は、特
に限定はないが、耐侯性、機械的強度や透明性などを考
慮すると、フッ素樹脂フィルムが好ましく、無延伸型の
エチレン−テトラフロロエチレンの共重合体フィルムが
更に好ましい。（太陽電池素子）本発明の太陽電池素子は、その種類は
特に限定はないが、好ましくは可曲性を有する太陽電池
であり、特に好ましくはステンレス基板上に形成された
非晶質シリコン半導体である。

【００２７】つまり、ステンレス基板上に形成された非
晶質シリコン半導体は、０．１ｍｍ程度の厚みまで薄く
することができるため、太陽電池素子を充填するための
充填剤の量を少なくできる。また、ステンレス基板上に
形成された非晶質シリコン半導体は可曲性であるため、
太陽電池付き屋根板の上を人が歩いたとしても太陽電池
が割れない。また、ステンレス基板上に形成された非晶
質シリコン半導体を使用することで、太陽電池素子の重
量を軽量化することができる結果、裏面補強板の厚みを
低減でき、材料費が削減できる。

【００２８】本発明の太陽電池付き屋根板に使用する太
陽電池素子の一例の概略断面図を、図１３に示した。こ
の太陽電池素子１３００は、導電性基体１３０１、裏面
反射層１３０２、光電変換部材としての半導体層１３０
３、透明導電層１３０４から構成される。ここで、裏面
反射層１３０２は、導電性基体１３０１で兼ねることも
できる。

【００２９】そして導電性基体１３０１は、特に限定は
ないが、可曲性や耐衝撃性を考慮すると導電性基体が好
ましい。このような導電性基体として、例えば、ステン
レス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鋼
板、導電層が形成してあるポリイミド、ポリエステル、
ポリエチレンナフタライド、エポキシなどの樹脂フィル
ムやセラミックス等が挙げられる。

【００３０】また半導体層１３０３は、特に限定はない
が、非晶質シリコン半導体、多結晶シリコン半導体、結
晶シリコン半導体、銅インジウムセレナイドなどの化合
物半導体が適当である。非晶質シリコン半導体の場合、
シランガスなどのプラズマＣＶＤにより形成する。ま
た、多結晶シリコン半導体の場合は、溶融シリコンのシ
ート化あるいは非晶質シリコン半導体の熱処理により形
成する。

【００３１】半導体層１３０３の構成としては、ｐｉｎ
接合、ｐｎ接合、ショットキー型接合が用いられる。こ
の半導体層１３０３は、少なくとも裏面電極層１３０２
と透明導電層１３０４とにサンドイッチされた構造にな
っている。裏面電極層１３０２には、金属層あるいは金
属酸化物、あるいは金属層と金属酸化物層の複合層が用
いられる。金属層の材質としては、Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，
Ｎｉなどが用いられ、金属酸化物層としてはＺｎΟ，Ｔ
ｉΟ₂，ＳｎΟ₂などが用いられる。これら金属層およ
び金属酸化物層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、電
子ビーム蒸着、スパッタリング法、スプレー法、ＣＶＤ
法などがある。

【００３２】更に、透明導電層１３０４の上の光起電力
によって発生した電流を効率よく集電するために格子状
の集電電極（グリッド電極）を設けることもできる。こ
のようなグリッド電極の材料としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ及び銀ペースト
などの導電性ペーストが用いられるが、これに限定され
ない。グリッド電極の形成方法としては、マスクパター
ンをもちいたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤなどの
蒸着方法、あるいは全面に金属層を蒸着した後にエッチ
ングしてパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グ
リッド電極パターンを形成する方法、グリッド電極のネ
ガパターンのマスクを形成したあとにメッキにより形成
する方法、導電性ペーストを印刷して形成する方法など
が挙げられる。ここで、導電性ペーストは、通常、微粉
末状の金、銀、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダ
ーポリマーと分散させたものが使用される。バインダー
ポリマーとしては、ポリエステル、エポキシ、アクリ
ル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレタ
ン、フェノールなどの樹脂がある。

【００３３】またグリッド電極で集電した電流をさらに
集めて輸送するためのバスバーを設けることもできる。
このようなバスバーの材料としては、スズ、ハンダコー
ティングした銅、ニッケルなどが用いられる。またバス
バーのグリッド電極への接続は、導電性接着剤あるいは
ハンダでおこなう。（太陽電池付き屋根板の折り曲げ）太陽電池付き屋根板
を折り曲げる方法は、特に限定はないが、太陽電池付き
屋根板の表面は通常、フッ素樹脂フィルムのような耐候
性フィルムであり、表面に傷がつきやすい。そのため、
太陽電池付き屋根板を折り曲げる「曲げ機」の型は、太
陽電池付き屋根板の表面に傷がつきにくい材質のものを
使用する方が好ましい。具体的には例えば、ウレタン樹
脂のような軟質型の上に太陽電池の耐候性透明フィルム
面を置き、裏面補強板に刃を当てて力を加えることで、
折り曲げることができる。

【００３４】（電気的接続）母屋方向に隣接する屋根材
上における太陽電池同士の電気的な接続は、屋根板と屋
根材との間の空間部において行う。接続方法としては、
コネクター方式や圧着スリーブ接続方式、はんだ付け接
続方式などの通常の電気接続方法を採用することができ
る。

【００３５】そして、このように屋根板と屋根材との間
の空間部で接続することで、ハゼ組み部で電気接続を行
った場合のような接続部の接触不良をなくすことができ
る。また、空間部に配線を通すため、野地板などの屋根
材に穴をあける必要がなく、隣接する太陽電池同士の配
線が容易となる。更に、太陽電池の配線材やコネクター
などの接続部材が屋外にさらされることがないため、接
続部材の劣化がほとんどない信頼性に優れた太陽電池付
き横葺き屋根ユニットが提供できる。

【００３６】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。（実施例１）本実施例は、ステンレス基板上に作製した
アモルファスシリコン太陽電池素子を直列接続し、また
裏面に亜鉛メッキ鋼板を設けた太陽電池モジュールを、
横葺き屋根状に折り曲げ加工し、こうして得た太陽電池
付き屋根板を断熱性の野地板上に多数枚設置した例であ
り、以下に詳細を説明する。

【００３７】まず、アモルファスシリコン太陽電池素子
の作製手順を、図１３により説明する。洗浄した０．１
ｍｍのロール状の長尺ステンレス基板（導電性基体１３
０１）上に、Ｓｉを１％含有するＡｌ（裏面反射層１３
０２）を、スパッタ法により膜厚５０００Å形成した。
次に、ｎ／ｉ／ｐ型非晶質シリコン半導体層（半導体層
１３０３）を、ｎ型半導体としてはＰＨ₃，ＳｉＨ₄、
Ｈ₂のガスを、ｉ型半導体としてはＳｉＨ₄、Ｈ₂のガ
スを、またＰ型半導体としてはＢ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₄、Ｈ
₂のガスをそれぞれ用いて、プラズマＣＶＤ法によって
ｎ型半導体層を３００Å、ｉ型半導体層を４０００Å、
ｐ型半導体層を１００Å、それぞれ順次形成した。

【００３８】その後、膜厚８００ÅのＩＴＯ（透明導電
層１３０４）を、抵抗加熱蒸着により形成して、アモル
ファスシリコン太陽電池素子（太陽電池素子１３００）
を形成した。次に、上記のようにして作製した長尺の太
陽電池素子を、プレスマシンを用いて、縦３０ｃｍ×横
１５ｃｍの大きさで図１４のような形状に打ち抜き、複
数個の太陽電池ストリップ１４００を作製した。ここ
で、プレスマシンにより切断された太陽電池ストリップ
１４００の切断面では、太陽電池ストリップ１４００が
つぶされてＩＴ０電極とステンレス基板が短絡した状態
になっている。

【００３９】そこで次に、この短絡をリペアーするため
に、図１４及び図１５に示したように、各太陽電池素子
のＩＴＯ電極の周辺に素子分離部１４１１を設け、この
素子分離部１４１１によりＩＴＯ電極の周辺の除去を行
った。この除去は、具体的には、次のように行った。ま
ず、ＩＴＯを溶解するがアモルファスシリコン半導体は
溶解しない選択性を持つエッチング材（ＦｅＣｌ₃溶
液）を各太陽電池ストリップ１４００の切断面よりやや
内側のＩＴＯの周囲にスクリーン印刷し、ＩＴＯを溶解
した後、水洗浄することにより行い、ＩＴＯ電極の素子
分離部１４１１を形成した。

【００４０】次に、ＩＴＯ上に集電用グリッド電極１４
１２として、ポリエステル樹脂をバインダーとする銀ペ
ースト（デュポン社ＤｕＰｏｎＣｏｍｐａｎｙ．
『５００７』）を、スクリーン印刷により形成した。次
いで、グリッド電極１４１２の集電電極である錫メッキ
銅線１４１３を、グリッド電極１４１２と直交させる形
で配置した。その後、グリッド電極１４１２との交点
に、接着性の銀インク１４１４としてエマーソンアンド
カミング社（ＥＭＡＲＳＯＮ＆ＣＵＭＩＮＧ，ＩＮＣ）
製『Ｃ−２２０』を点下し、１５０℃／３０分乾燥し
て、グリッド電極１４１２と錫メッキ銅線１４１３とを
接続した。その際に、錫メッキ銅線１４１３とステンレ
ス基板の端面が接触しないように、錫メッキ銅線１４１
３の下にポリイミドテープを貼りつけた。

【００４１】次に、アモルファスシリコン太陽電池素子
からなる上記の太陽電池ストリップにおける非発電領域
の一部のＩＴＯ層／ａ−Ｓｉ層を、グラインダーで除去
してステンレス基板を露出させた後、その部分に銅箔１
４１５をスポット溶接器で溶接した。次に上記太陽電池
ストリップを、図１６のように、太陽電池ストリップ１
４０１の錫メッキ銅線１４１３と太陽電池ストリップ１
４０２の銅箔１４１５とを半田付けすることにより直列
接続した。そして、同様にして、隣接する太陽電池スト
リップの錫メッキ銅線１４１３と銅箔１４１５とを半田
付けすることにより、１３枚の太陽電池ストリップ１４
０１、１４０２、１４０３、１４０４、…を直列接続し
た。なお、プラス及びマイナスの端子用配線は、各太陽
電池ストリップのステンレス基板の裏側で行った。

【００４２】図１７に、直列接続された太陽電池素子
（太陽電池ストリップ）の裏面配線図を示した。プラス
側の配線は、１３番目の太陽電池ストリップ１４０４の
中央部に、絶縁性ポリエステルテープ４２２０を貼りつ
けた上に銅箔４２１０を貼りつけ、次に銅箔４２１０と
錫メッキ銅線を半田付けすることにより行った。また、
マイナス側の配線は、１番目の太陽電池ストリップ１４
０１に銅箔４２３０を図１６に示した様に配線した後、
この銅泊４２３０を太陽電池ストリップ１４０１にスポ
ット溶接された銅箔４３００と半田付けすることにより
行った。

【００４３】次に、図１８に示したように、０．８ｍｍ
の厚みの亜鉛メッキ鋼板１８０１／ＥＶＡ１８０２／上
記１３枚直列接続した太陽電池素子１８０３／ＥＶＡ１
８０２／５０ミクロン厚の無延伸エチレン−テトラエチ
レン共重合体フッ素樹脂フィルム「アフレックス（旭硝
子）」からなるフッ素樹脂フィルム１８０４を順次重ね
合わせ、真空ラミネーターを用いて１５０℃でＥＶＡを
溶融させることにより、み込み樹脂封止した太陽電池モ
ジュール１８００を作製した。

【００４４】なお、フッ素樹脂フィルム１８０４はＥＶ
Ａ１８０２との接着を高めるため、予め接着面にプラズ
マ処理を施してある。また直列接統された太陽電池素子
１８０３は、後の工程で太陽電池モジュール１８００の
端部を折り曲げるため、裏面の亜鉛鋼板およびフッ素樹
脂フィルム１８０４よりも一回り小さなサイズとしてあ
る。更に、この実施例で用いたフッ素樹脂フィルム１８
０４の引張伸度は２５０％以上であった。

【００４５】次に、上記のようにして作製した太陽電池
モジュールを、図５のような形状に折り曲げ加工して、
太陽電池付き屋根板を得た。即ち、軒側係合部において
は、太陽電池の面板部１６２０から垂下（垂下部１６２
１）させるとともに内側に鋭角に折曲げ（下辺部１６３
０）、更に軒側に折り返されている（折り返し部１６４
０）。また、棟側係合部においては、太陽電池がついた
面板部１６２０から９０度立ち上げ（立ち上がり部１６
５０）とともに軒側に折り込み（折り込み部１６６
０）、また端部を更に棟側に折り込んだ（折り込み部１
６７０）。ここで、軒側の太陽電池付き屋根板１６００
の棟側係合部と棟側の太陽電池付き屋根板１７００の軒
側係合部との係合は図５のような形で係合した。

【００４６】上記の係合部において、雨仕舞いは、太陽
電池付き屋根板１６００の面板部１６２０と太陽電池付
き屋根板１７００の垂下部１７２１との接合点１７１
０、および係合部の中の接触面１７２０において行われ
る。ここで、太陽電池の充填材には弾力性のあるＥＶＡ
を用いており、またその厚みは、２ｍｍある。このた
め、舞いがさらに優れた構造になった。

【００４７】ここで隣接する太陽電池同士の電気接続
は、太陽電池付き屋根板と断熱性の野地板の間の空間部
で行った。この方法により母屋方向に隣接する太陽電池
同士の電気接続の信頼性を向上させることができた。図
６に、本実施例の太陽電池付き屋根を、野地板上に複数
枚敷設した図を示した。太陽電池つき屋根板６０１０、
６０２０、６０３０、６０４０では、それぞれ隣接する
屋根の棟側係合部と軒側係合部を係合し、それぞれの棟
側係合部は吊り子６４００で野地板６２００にボルト６
５００で固定されてある。ここで６３００は力骨であ
る。また、この野地板６２００には、５０ｍｍ厚の硬質
ウレタンフォーム（熱伝導率：０．０２２ｍｈ℃／ｋｃ
ａｌ）を用いた。

【００４８】母屋方向に隣接する太陽電池付き屋根板の
間には、雨仕舞い用の継ぎ手を接続した。図７に母屋方
向に隣接する太陽電池付き屋根の表面をカバーする継ぎ
手カバー板７０１０の外観図を、また図８に裏面側の雨
仕舞いの役目を果たす継ぎ手用水きり板７０２０の外観
図を、それぞれ示した。更に、図９に、母屋方向に隣接
する太陽電池付き屋根板に継ぎ手カバー板７０１０、継
ぎ手用水きり板７０２０を取り付けた時のたるき方向の
断面図であり、図１０は母屋方向の断面図である。な
お、隣接する太陽電池付き屋根板を接続する配線材（ケ
ーブル）は、図３では３１０で、図５では１６１０で、
図６では６１００で、図１０と図１１では８４００で、
それぞれ示した。

【００４９】本実施例では、ステンレス基板上に蒸着さ
れたアモルファスシリコン太陽電池がＥＶＡに埋設され
た構造になっている。また、裏面の亜鉛鋼板と太陽電池
も絶縁構造となっている。よって、隣接する太陽電池付
き屋根板同士が互いに接触しても隣接する太陽電池が電
気的に短絡することはない。またこのため、本実施例の
太陽電池付き屋根を接続する継ぎ手には、一般的な金属
屋根の継ぎ手に用いられている金属継ぎ手と全く同様な
金属継ぎ手が使用できた。

【００５０】（実施例２）本実施例の太陽電池付き屋根
板では、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュー
ルを作製し、またこの太陽電池モジュールを図１１に示
したように折り曲げた。即ち、本実施例の太陽電池付き
屋根板８０１０は、軒側係合部８０１１を太陽電池の面
板部８０２０から垂下（垂下部８０３０）させ、更に内
側に鋭角に折曲げ（下辺部８０４０）た後、垂下部８０
３０と平行に折り返され（折り返し部８０５０）、更に
棟側に垂下部８０３０と平行に立ち上げている（立ち上
げ部８０６０）。また、棟側係合部は、太陽電池がつい
た面板部から９０度立ち上げられ（立ち上がり部８１１
０）、次に棟側に鈍角に折り曲げた（折曲げ部８１２
０）後、立上がり部８１１０と平行に立ち上げ（立ち上
げ部８１３０）先端は軒側に折り返されている（折り返
し部８１４０）。

【００５１】ここで、太陽電池付き屋根板８１００の棟
側係合部と、その棟側の太陽電池付き屋根板８０１０の
軒側係合部８０１１との係合は図１１のような形で係合
した。この係合部において、雨仕舞いは、軒側の太陽電
池付き屋根板８１００の面板この充填材がパッキンの役
目を果たしており、通常の横葺き屋根に較べて雨仕太陽
電池素子１８０３を亜鉛メッキ鋼板及び無延伸フッ素樹
脂フィルムではさ上に、部と棟側の太陽電池付き屋根板
８０１０の垂下部８０５０との接合点８７００、および
係合部の中の接合面８７１０において行われる。また図
において８２００は吊り子、８３００はボルト、８５０
０はシート、８６００は野地板である。

【００５２】本実施例においても、太陽電池の充填材に
は弾力性のあるＥＶＡを用いているため、この充填材が
パッキンの役目を果たしており、通常の横葺き屋根に較
べて雨仕舞いが優れた構造になった。また本実施例では
上記の太陽電池付き屋根板を用いて、図１２に示すよう
な横葺き屋根を葺くことができた。ここで、斜線で示さ
れた屋根は太陽電池付き屋根８０１１、８０１２であ
り、その間にある無色の屋根８７００は、通常の亜鉛銅
板で葺かれた屋根である。ここで、太陽電池付き屋根と
太陽電池なしの屋根板との継ぎ手は、特別な継ぎ手では
なく一般的な横葺き屋根に用いられている継ぎ手を使用
した。

【００５３】このように、本実施例では、太陽電池付き
屋根を通常の横葺き屋根と混ぜ葺きしたため、少量の太
陽電池でも屋根全面に万遍なく設置することができ、外
観に優れた太陽電池付き屋根を設置することができた。

【００５４】

【発明の効果】本発明の太陽電池付き横葺き屋根ユニッ
トによれば、次のような効果が得られる。（１）太陽電池の表面保護材がガラスでないため、太陽
電池付き屋根板が軽く、また割れる心配がないので屋根
への設置作業性が良い。更に、太陽電池自体が可曲性を
有するので割れることがない。このため、簡単な工程で
太陽電池付き屋根を葺くことができ、屋根葺き工程が簡
単となる。

【００５５】（２）太陽電池が可曲性であり、太陽電池
を屋根板と同時に折り曲げることができて、種々の形状
の太陽電池付き横葺き屋根ユニットが作製できる。（３）太陽電池同士の電気接続を、太陽電池付き屋根板
と屋根材との間の空間部で行うため、接続部の接触不良
をなくせる。また空間部に配線を通すため隣接する太陽
電池同士の配線が容易となる。更に太陽電池の配線材や
コネクターなどの接続材の劣化がほとんどないため、信
頼性に優れた太陽電池が提供できる。

【００５６】（４）隣接する棟側の屋根板と軒側の屋根
板とのはぜ組部に太陽電池の電気接続部分がないので、
雨仕舞いが良好となる。更に、はぜ組部の屋根板の表面
の高分子充填材がはぜ組部における弾力性を有するパッ
キンの役目を果たし、雨仕舞を更に完璧とできる。（５）太陽電池を有する屋根材が高分子充填材で被われ
た構造なので、金属屋根に特有の欠点である雨音が低減
できる。

【００５７】（６）母屋方向に隣接する屋根板同士を継
ぎ手用水きり板と継ぎ手カバー板により雨仕舞い構造と
して接続する構成とした場合には、単純な構造の継ぎ手
用水きり板と継ぎ手カバー板を採用できるため、材料コ
ストが安くできる。（７）屋根材に断熱材を用いる構成とすれば、屋外暴露
によるアモルファスシリコン太陽電池の温度上昇が加速
されて、アモルファスシリコン太陽電池の性能劣化の回
復がおき、アモルファスシリコン太陽電池の性能向上が
できる。

【００５８】（８）屋根板上の太陽電池の表面の耐候性
透明フィルムが無延伸フィルムであるため、太陽電池を
有する屋根板を横葺き形状に折り曲げてもフィルムが切
れたり傷ついたりすることがなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例の太陽電池付き屋根板の斜
視図である。

【図２】本発明の実施態様例の太陽電池付き屋根板の断
面図である。

【図３】本発明の実施態様例の太陽電池付き横葺き屋根
ユニットの断面図である。

【図４】本発明の実施態様例の太陽電池付き屋根横葺き
屋根ユニットの上面図である。

【図５】本発明の実施例の太陽電池付き屋根板の断面図
である。

【図６】本発明の実施例の太陽電池付き横葺き屋根ユニ
ットの断面図である。

【図７】本発明の実施例の太陽電池付き横葺き屋根ユニ
ットに用いられる継ぎ手カバー板の斜視図である。

【図８】本発明の実施例の太陽電池付き横葺き屋根ユニ
ットに用いられる継ぎ手用水きり板の斜視図である。

【図９】本発明の実施例の太陽電池付き横葺き屋根ユニ
ットにおける継ぎ手部のたるき方向の断面図である。

【図１０】本発明の実施例の太陽電池付き横葺き屋根ユ
ニットにおける母屋方向の断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例の太陽電池付き横葺き屋
根ユニットにおける母屋方向の断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の太陽電池付き横葺き屋
根ユニットの上面図である。

【図１３】本発明の実施例の太陽電池付き屋根ユニット
に用いる太陽電池素子の断面図である。

【図１４】本発明の実施例の太陽電池ストリップの上面
図である。

【図１５】本発明の実施例の太陽電池ストリップの断面
図である。

【図１６】本発明の実施例の太陽電池ストリップを直列
接続した状態の説明図である。

【図１７】本発明の実施例の太陽電池ストリップを直列
接続した状態の裏面における説明図である。

【図１８】本発明の実施例の太陽電池モジュールを示し
た図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１００太陽電池付き屋根板１３０軒側係合部１４０棟側係合部１５０垂下部１６０下辺部１７０立ち上り部１１００面板部１３００太陽電池素子１３０１導電性基体１３０２裏面反射層１３０３半導体層１３０４透明導電層１４００太陽電池ストリップ１４１１素子分離部１４１２グリッド電極１４１３錫めっき銅箔１４１４銀インク１４１５銅箔１６００太陽電池付き屋根板１６２０面板部１７００太陽電池付き屋根板１７１０接合点１７２０接触面１８００太陽電池モジュール１８０１亜鉛メッキ鋼板１８０２ＥＶＡ１８０３太陽電池素子１８０４フッ素樹脂フィルム４２１０銅箔４２２０絶縁性ポリエステルテープ４２３０銅箔４３００銅箔６０１０横茸き屋根６０２０横葺き屋根６０３０横葺き屋根６０４０横葺き屋根６２００野地板６３００力骨６４００吊り子７０１０継ぎ手カバー板７０２０継ぎ手用水きり板８０１０太陽電池付き屋根板８０１１軒側係合部８０２０面板部８０５０垂下部８１００太陽電池付き屋根板８７００接合点８７１０接合面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/04 (72)発明者豊村文隆東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大塚崇志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者深江公俊東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屋根材上に面板部と軒側係合部と棟側係
合部を有しかつ上面に太陽電池を有する太陽電池付き屋
根板が複数枚敷設され且つ前記太陽電池同士が電気的に
接続された太陽電池付き横葺き屋根ユニットにおいて、前記太陽電池は、可曲性であり、また弾力性を有した充
填材中に埋設されるとともに表面が耐候性の透明フィル
ムにより保護されており、前記軒側係合部は前記面板部から垂下した垂下部と垂下
部の下端縁から棟側に折曲した下辺部とを有し、前記棟側係合部は前記面板部から立ち上げた立ち上り部
を有し、軒側の前記太陽電池付き屋根板の棟側係合部が隣接する
棟側の屋根板の軒側係合部の内側に内包されて係合され
ており、前記太陽電池付き屋根板と前記屋根材との間には前記太
陽電池付き屋根板上の太陽電池と母屋方向に隣接する他
の前記太陽電池付き屋根板上の太陽電池とを電気的に接
続する配線材を通すための空間部を有し、前記空間部を介して一方の前記太陽電池付き屋根板上の
太陽電池と母屋方向に隣接する他の太陽電池付き屋根板
上の太陽電池とが電気的に接続されることを特徴とする
太陽電池付き横葺き屋根ユニット。
【請求項２】前記太陽電池付き屋根板の一方の側縁と
母屋方向に隣接する屋根板の側縁とが継ぎ手用水きり板
と継ぎ手カバー板とにより上下から被覆されいることを
特徴とする請求項１乃至２記載の太陽電池付き横葺き屋
根ユニット。
【請求項３】前記屋根材が断熱材であることを特徴と
する請求項１乃至３記載の太陽電池付き横葺き屋根ユニ
ット。
【請求項４】前記太陽電池が可曲性のステンレス基板
上に形成されたアモルファスシリコン太陽電池であるこ
とを特徴とする請求項１乃至４記載の太陽電池付き横葺
き屋根ユニット。
【請求項５】前記耐候性の透明フィルムが、無延伸フ
ィルムであることを特徴とする請求項１乃至５記載の太
陽電池付き横葺き屋根ユニット。
【請求項６】前記太陽電池を埋設した充填材が、前記
面板部と前記軒側係合部と前記棟側係合部との全領域を
被覆することを特徴とする請求項１乃至６記載の太陽電
池付き横葺き屋根ユニット。