JPH0856006A - 太陽電池モジュールとそれに用いる太陽電池パネル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】太陽電池モジュールの一般家屋など建築物への
取付けに際し、接続用配線が外部に晒されることなく、
さらに非晶質シリコン太陽電池を用いた場合でも、光劣
化を大幅に抑制し得る太陽電池モジュールとそれに用い
る太陽電池パネル構造を提供すること。 【構成】透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電池素
子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に出力
端子を設けた複数の太陽電池パネルと、複数の太陽電池
パネルの受光面とは反対側の面に密着させて設けた第１
の断熱材と、出力端子から取り出した出力線と、方形状
の枠体と、方形状の枠体に取り付けた第２の断熱材と、
枠体の開口部を閉塞して外縁部が枠体の外側面まで延び
る防水シートとを備えたことを特徴的構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断熱材を用いた太陽電
池モジュールとそれに用いる太陽電池パネルの構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題に対する取り組みの
一環として、一般家庭における太陽光発電システムが種
々提案され実用化され始めている。前記太陽光発電シス
テムとしては、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電
池モジュールと、太陽電池モジュールに電気的に接続さ
れたインバータとを主体として構成したものが普及して
いる。

【０００３】前記太陽電池モジュール１００は、図１５
にその要部断面図を示すように、透光板１上に複数の非
晶質シリコン太陽電池素子層６１を形成したり、この非
晶質シリコン太陽電池素子層６１に代わって結晶系のシ
リコン太陽電池素子を透光板１上に配設し、充填材６３
で封入するとともにバックシート６５で裏面を保護した
太陽電池パネル３と、この太陽電池パネル３の端部にブ
チルゴム等の接着材１０２を介して取り付けられたアル
ミニウム合金製のフレーム１０４とを備えたものが一般
的であり、家屋の屋根上に設置する場合には、複数枚の
太陽電池モジュールが、屋根の野地板上に立設固定した
複数の取付具を介して、屋根瓦上に一定の間隔をあけて
浮かした状態に設置されている。つまり、家屋の母屋上
に設けられた、垂木、野地板、屋根瓦からなる屋根の所
望部位の屋根瓦を取り除き、その部分の野地板に取付具
を設け、この取付具に対してフレーム１０４が、ネジ穴
１０６をネジ止めする等の方法により固定されることに
なる。

【０００４】一方、非晶質シリコン太陽電池は、基本的
に結晶系シリコン太陽電池よりも発電効率が低く、しか
も比較的短期間（２〜３カ月）光を照射することで発電
出力が初期状態の約８０％まで低下し、その後はほぼ一
定に維持されるという現象（ステブラーロンスキー効
果）が見られ、結晶系シリコン太陽電池と同等の出力を
得るためには、大きな受光面積が必要となる。それ故、
非晶質シリコン太陽電池は、結晶系シリコン太陽電池よ
りも安価でかつ外観も優れているが、その普及が大幅に
遅れている。但し、この発電出力が低下する現象（以
下、単に光劣化と称す）は、太陽電池を８０℃〜９０℃
以上の高温に加熱することで防止できるとともに、一旦
劣化した場合でも回復することが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の太陽電池モジュール１００は、太陽電池パネル３の周
囲にアルミニウム合金製のフレーム１０４を取り付けた
ものが一般的であり、これを例えば家屋の屋根上に設置
する場合には、屋根の野地板上に立設固定した複数の取
付具を介して、屋根瓦上に一定の間隔をあけて浮かした
状態に設置されているので、太陽電池モジュール１００
間の配線が太陽電池モジュール１００の裏面側で露出し
た状態となる。従って配線部分が風雨に晒されることに
なるので、長期の使用において配線ケーブルの被覆が風
化し、電気的トラブルが発生してしまうという懸念があ
る。この配線には、太陽電池モジュール１００間を接続
する配線と、複数の太陽電池パネル３によってモジュー
ル１００を構成する場合の、同一モジュール１００内の
各太陽電池パネル３間の配線の２種類がある。さらに、
安価でかつ外観も優れていることから、一般家屋用とし
てコストおよび家屋外観の意匠性の点では、非晶質シリ
コン太陽電池の使用が好適であるが、前述の光照射によ
る発電出力の低下により、長期に渡って安定した出力が
得られないという問題点もある。

【０００６】また、前記太陽電池モジュール１００にお
いては、これまで太陽電池素子温度の上昇によって開放
電圧が低下し、ひいては出力低下につながるとの判断に
よって素子温度を積極的に高めるという思想も無く、非
晶質シリコン太陽電池を用いた場合には、光劣化によっ
て発電出力が大幅に低下することはどうしても避けられ
ない問題であった。

【０００７】本発明は、太陽電池モジュールの一般家屋
など建築物への取付けに際し、接続用配線が外部に晒さ
れることなく、さらに非晶質シリコン太陽電池を用いた
場合でも、光劣化を大幅に抑制し得る太陽電池モジュー
ルとそれに用いる太陽電池パネル構造を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る太陽電池
モジュールは、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽
電池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上
に出力端子を設けた複数の太陽電池パネルと、複数の太
陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密着させて設け
た第１の断熱材と、出力端子から取り出した出力線と、
方形状の枠体と、方形状の枠体に取り付けた第２の断熱
材と、枠体の開口部を閉塞して外縁部が枠体の外側面ま
で延びる防水シートとを備え、防水シートを介在させた
状態で第１の断熱材と第２の断熱材とを密着させるとと
もに、出力端子に接続した出力線を、防水シートよりも
太陽電池パネル側に介装させた状態で枠体外部まで延設
した太陽電池モジュールである。ここで防水シートに粘
着性を有するものを用いたり、防水シートと太陽電池パ
ネルとの間に、枠体の相対向する２辺間方向の２本一組
の導線を配置し、出力線と導線とを電気的に接続したり
してもよい。

【０００９】また請求項４に係る太陽電池パネル構造
は、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電池素子を
配置するとともに、受光面とは反対側の面上に出力端子
を設けた太陽電池パネルと、太陽電池パネルの受光面と
は反対側の面に密着して設けた断熱材と、出力端子に接
続するとともに、断熱材の太陽電池パネルと反対側に取
り出した出力線とを備えた構造である。

【００１０】

【作用】請求項１に係る本発明の太陽電池モジュールに
あっては、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電池
素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に出
力端子を設けた複数の太陽電池パネルの、受光面とは反
対側の面に密着させて設けた第１の断熱材は、太陽電池
パネル裏面からの放熱を抑制することで、太陽光の照射
下において太陽電池素子温度を高温に保持するように作
用する。また上記太陽電池パネルと、出力端子から取り
出した出力線と、方形状の枠体と、この方形状の枠体に
取り付けた第２の断熱材と、枠体の開口部を閉塞して外
縁部が枠体の外側面まで延びる防水シートとを備え、防
水シートを介在させた状態で第１の断熱材と第２の断熱
材とを密着させるとともに、出力端子に接続した出力線
を、防水シートよりも太陽電池パネル側に介装させた状
態で枠体外部まで延設した構造は、第２の断熱材によっ
て、太陽電池素子温度を高温に保持する作用が助長され
るとともに、枠体の内部空間内に太陽電池パネルからの
出力線を収容することを可能とし、さらに太陽電池モジ
ュールの裏面側への水の浸入を防止する。

【００１１】そして請求項２に係る防水シートが有する
粘着性は、第１の断熱材と第２の断熱材との密着をより
確実にするとともに、防水シートの外縁部が枠体の外側
面まで延びているので、隣合う太陽電池モジュール間の
密着性をより確実とするように作用する。

【００１２】また請求項３のように、防水シートと太陽
電池パネルとの間に、枠体の相対向する２辺間方向の２
本一組の導線を配置し、太陽電池からの出力線とこの導
線とを電気的に接続することは、枠体の内部空間内での
複数の太陽電池パネル間の配線を可能とするように作用
する。

【００１３】請求項４に係る本発明の太陽電池パネル構
造にあっては、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽
電池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上
に出力端子を設けた太陽電池パネルと、太陽電池パネル
の受光面とは反対側の面に密着させて設けた断熱材より
なる構造は、太陽電池パネル裏面からの放熱を抑制する
ことで、太陽光の照射下において太陽電池素子温度を高
温に保持するように作用する。そしてこの太陽電池パネ
ルは、出力端子に接続した出力線が断熱材の太陽電池パ
ネルと反対側に取り出されており、裏面に断熱材を取り
付けた状態で出力を取り出すこと、およびハンドリング
が可能である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の詳細を具体的実施例に基づき
説明する。図１〜図４には、本発明の太陽電池モジュー
ルを表している。図例のものは、透光板１の受光面とは
反対側の面側に太陽電池素子を配置するとともに、受光
面とは反対側の面上に出力端子を設けた複数の太陽電池
パネル３と、複数の太陽電池パネル３の受光面とは反対
側の面に密着させて設けた第１の断熱材５と、出力端子
から取り出した出力線７と、方形状の木製枠体９と、方
形状の木製枠体９の内部空間に装着した第２の断熱材１
１と、木製枠体９の開口部を閉塞して外縁部が木製枠体
９の外側面１３まで延びる防水シート１５とを備え、防
水シート１５を介在させた状態で第１の断熱材５と第２
の断熱材１１とを密着させるとともに、出力端子に接続
した出力線７を、防水シート１５よりも太陽電池パネル
３側に介装させた太陽電池モジュール１７である。そし
て出力線７からモジュール１７の外部への出力取り出し
については、一例として図中に示すように、防水シート
１５と太陽電池パネル３との間であって、第１の断熱材
５に設けた溝１９内に、木製枠体９の相対向する２辺間
方向の２本一組の導線２１を配置し、出力線７と導線２
１とが電気的に接続されている。一方、太陽電池パネル
３は、取り付け具２３によって木製枠体９に対して固定
されている。

【００１５】また、同図における太陽電池パネル３と第
１の断熱材５によって構成される太陽電池パネル構造２
５、すなわち、透光板１の受光面とは反対側の面側に太
陽電池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面
上に出力端子を設けた太陽電池パネル３と、太陽電池パ
ネル３の受光面とは反対側の面に密着させて設けた断熱
材５と、出力端子に接続するとともに、断熱材５の太陽
電池パネル３と反対側に取り出した出力線７とを備えた
太陽電池パネル構造２５は、これだけでハンドリング可
能であり、本例のように第２の断熱材１１との組み合わ
せ以外にも、従来の太陽電池モジュールを構成する太陽
電池パネルとして用いることもできる。

【００１６】本実施例の構造は、太陽電池モジュール１
７として一般家屋の屋根上に設置する場合に適した構造
であり、以下さらに詳細に説明する。図２、図３には、
本発明のうち一般家屋用への実施例を表している。図２
中（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−Ａ断面
図、（ハ）は（ロ）の要部拡大図をそれぞれ示し、図３
（イ）は図２のＢ−Ｂ断面図、（ロ）は同Ｃ−Ｃ断面図
をそれぞれ示している。本図の構造例は、底部に横桟２
７を設けた方形状の木製枠体９の内部空間に、第２の断
熱材１１を、それぞれの上面が略同一平面内に位置する
ように収容し、木製枠体９の開口部を閉塞して外縁部が
木製枠体９の外側面１３まで延びる防水シート１５を介
在させた状態で、太陽電池パネル３側の第１の断熱材５
と第２の断熱材１１とを密着させている。そして太陽電
池パネル３側の第１の断熱材５は中央部に一方向に延び
る空隙２９を構成するため５ａ、５ｂの２つに分割され
るとともに、全体として木製枠体９の外周部より小さ
く、かつ木製枠体９の短辺方向開口部よりも大きく構成
され、木製枠体９の上端面から第２の断熱材１１の上面
に亙って太陽電池パネル３が載置された状態となってい
る。また第１の断熱材５は木製枠体９の長辺方向開口部
よりも小さく構成され、その端部と木製枠体９の長辺方
向開口部端との間には上板３１が設けられている。この
上板３１は、本太陽電池モジュール１７を家屋の屋根上
に設置する場合に野地板として機能する。この状態で第
１の断熱材５は、木製枠体９の上端面、第２の断熱材１
１のそれぞれに密着している。さらに木製枠体９の上端
面であって、第１の断熱材５と木製枠体９の上端面外周
端との間には固定用桟３３を設け、取り付け具２３を用
いて太陽電池パネル３と固定用桟３３とを固定してい
る。

【００１７】太陽電池パネル３からの出力線７は、２つ
の第１の断熱材５ａ、５ｂの間に設けた一方向にのびる
空隙２９内に挿通収容され、出力線７と電気的に接続さ
れるとともに木製枠体９の相対向する２辺間方向に設け
た２本一組の導線２１により、木製枠体９の外部に取り
出される。この出力用導線２１からは、複数の太陽電池
パネル３を直並列に接続した全体出力が取り出される。
そして太陽電池モジュール１７の端部付近における導線
２１の引回し態様については図示するように、第１の断
熱材５の端部近傍から太陽電池モジュール１７の端部に
亙って、第２の断熱材１１に溝３５が形成され、この溝
３５内に導線２１を挿通するとともに、太陽電池モジュ
ール１７端部において、上板３１と防水シート１５を貫
通して上板３１面側に取り出される構造である。しかし
ながらこの導線２１の取り出しについては、図例のもの
以外にも、太陽電池モジュール１７の側面や裏面から取
り出すこともでき、太陽電池モジュール１７の設置状態
によって適宜選択すればよく、本例に何ら限定されるも
のではない。

【００１８】本実施例では、太陽電池モジュール１７と
して８枚の太陽電池パネル３が用いられ、それぞれの太
陽電池パネル３間には、防水機能を有するコーキング材
３７が設けられ、モジュール内部空間への防水および防
火性能をより高める為、アルミニウム箔やアルミニウム
型材等のジョイント下地材３９が、太陽電池パネル３と
第１の断熱材５との間に介装されている。

【００１９】また、本太陽電池モジュール１７を屋根上
に設置する場合、屋根材としてのモジュール自身の防水
性能や、モジュール１７の短辺同士を近設させた隣り合
う木製枠体９間の防水性能についても、当然ながら高い
水準が要求される。このように、突き合わせ状態で近設
する木製枠体９間の防水保持機構の例を、図４として示
している。図例のものは固定用桟３３上に設けられる取
り付け具２３を、下地具２３ａと押さえ具２３ｂの２つ
に分割した構造とし、押さえ具２３ｂと太陽電池パネル
３を構成する透光板１の短部上面間にパネル側シール材
４１が装填され、一方押さえ具２３ｂ背面の突き合わせ
部には、端部シール材４３が装填されている。このよう
な構造にあっては、近設する２つの木製枠体９、９間の
防水は端部シール材４３によって行われ、太陽電池モジ
ュール１７の内部空間への防水は、パネル側シール材４
１および下地具２３ａの突起部４５と太陽電池パネル３
間に介装した防水パッキン４５ａによって行われる。そ
して仮に水が浸入したとしても、直下にある防水シート
１５によって確実に遮水されることになる。

【００２０】図５、図６には、一般家屋用に適した別の
実施例を表している。図５中（イ）は平面図、（ロ）は
（イ）におけるＡ−Ａ断面図、（ハ）は（ロ）の要部拡
大図をそれぞれ示し、図６（イ）は図５のＢ−Ｂ断面
図、（ロ）は同Ｃ−Ｃ断面図をそれぞれ示している。本
図の構造例は、底部に横桟２７を設けた方形状の木製枠
体９の内部空間に、第２の断熱材１１を、木製枠体９の
上面に対して第１の断熱材５の厚み分だけ低く位置なる
よう収容し、木製枠体９の開口部を閉塞して外縁部が木
製枠体９の外側面１３まで延びる防水シート１５を介在
させた状態で、太陽電池パネル３側の第１の断熱材５と
第２の断熱材１１とを密着させている。そして太陽電池
パネル３側の第１の断熱材５は中央部に一方向に延びる
空隙２９を構成するため５ａ、５ｂの２つに分割される
とともに、全体として木製枠体９の開口部に嵌まり込む
大きさで構成される一方、透光板１は木製枠体９の開口
部よりも大きく構成され、透光板１を木製枠体９の上面
に載置した状態で、防水シート１５を介して第１の断熱
材５と第２の断熱材１１とが密着状態となる。一方モジ
ュール１７の端部近傍では、積層された第１、第２の断
熱材５、１１の第１の断熱材５上面が木製枠体９上面よ
りも低くなっており、この低くなった部分に上板３１が
嵌め込まれている。そして防水シート１５は、上板３１
と第１の断熱材５との間に介装された状態で、木製枠体
９の外側面１３まで延設されている。またこの上板３１
は、本太陽電池モジュール１７を家屋の屋根上に設置す
る場合に野地板として機能する。

【００２１】太陽電池パネル３からの出力線７は、２つ
の第１の断熱材５ａ、５ｂの間に設けた一方向にのびる
空隙２９内に挿通収容され、出力線７と電気的に接続さ
れるとともに木製枠体９の相対向する２辺間方向に設け
た２本一組の導線２１により、木製枠体９の外部に取り
出される。この出力用導線２１からは、複数の太陽電池
パネル３を直並列に接続した全体出力が取り出される。
そして太陽電池モジュール１７の端部付近における導線
２１の引回し態様については図示するように、第１の断
熱材５の端部近傍において第２の断熱材１１を貫通し、
木製枠体９直前部において上板３１、防水シート１５、
第１の断熱材５、第２の断熱材１１のそれぞれを貫通し
て上板３１面側に取り出される構造となっている。また
太陽電池モジュール１７の端部付近におけるこの導線２
１は、横桟２７に設けた切欠部４７と第２の断熱材１１
との間に挿通されている。この導線２１の取り出しにつ
いては、図例のもの以外にも、太陽電池モジュール１７
の側面や裏面から取り出すこともでき、太陽電池モジュ
ール１７の設置状態によって適宜選択すればよく、本例
に何ら限定されるものではない。

【００２２】本実施例では、太陽電池モジュール１７と
して８枚の太陽電池パネル３が用いられ、それぞれの太
陽電池パネル３間には、先の実施例同様、防水機能を有
するコーキング材３７が設けられ、モジュール内部空間
への防水や防火性能をより高める為、アルミニウム箔や
アルミニウム型材等のジョイント下地材３９が、太陽電
池パネル３と第１の断熱材５との間に介装されている。

【００２３】また、本太陽電池モジュール１７を屋根上
に設置する場合、先の実施例同様、屋根材としてのモジ
ュール自身の防水性能や、モジュールの短辺同士を近設
させた隣り合う木製枠体９間の防水性能についても、当
然ながら高い水準が要求される。このように、突き合わ
せ状態で近設する木製枠体９間の防水保持機構の例が、
図７に示される。図例のものは木製枠体９上に設けられ
る取り付け具２３を、下地具２３ａと押さえ具２３ｂの
２つに分割した構造とし、押さえ具２３ｂと太陽電池パ
ネル３を構成する透光板１の短部上面間にパネル側シー
ル材４１が装填され、一方押さえ具２３ａ背面の突き合
わせ部には、端部シール材４３が装填されている。さら
に下地具２３ｂの厚みに相当する隙間部分には、枠上面
シール材４９が装填されている。このような構造にあっ
ては、近設する２つの木製枠体９、９間の防水は端部シ
ール材４３によって行われ、太陽電池モジュール１７の
内部空間への防水は、パネル側シール材４１および下地
具２３ａの突起部４５と太陽電池パネル３間に介装した
防水パッキン４５ａ、枠上面シール材４９によって行わ
れる。そして仮に水が浸入したとしても、直下にある防
水シート１５によって確実に遮水されることになる。こ
の枠上面シール材４９は、図４に示した構造の同部位に
も使用可能である。

【００２４】前記第１、第２の断熱材５、１１を構成す
る素材としては、断熱性、圧縮強度、耐熱性に優れた、
例えばポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、
硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォー
ム、硬質塩化ビニルフォーム、ユリアフォーム、フェノ
ールフォーム、ラバーフォーム、ポリプロピレン、ポリ
エチレンテレフタレート、パーライト、バーミキュライ
ト、泡ガラスなどの発泡・多孔質材料や、アスベスト、
ロックウール、グラスウール、セラミックファイバー、
軟質繊維材、などの繊維材料や、ケイ酸カルシウム、塩
基性炭酸マグネシウム、けいそう土、けいそう土質断熱
れんが、耐火断熱れんが、キャスタブル耐火断熱材、コ
ルク、炭素粉末などの粒・粉状材料や、アルミニウム箔
などからなる多層箔材料や、硬質フォームラバー、発泡
クロロプレンゴムなどの発泡ゴム材料や、軽量気泡コン
クリートや、発泡アルミニウムなどを用いることが可能
である。そして本発明では、太陽電池素子の温度を高く
保ことが目的の一つであるので、耐熱性の点からは、第
２の断熱材１１よりも第１の断熱材５に、より高い耐熱
性のものを用いることが望ましい。また防水シート１５
の素材としては、特殊ゴム化アスファルトコンパウンド
やポリイソブチレンなどを採用することが可能である。

【００２５】以下、上述した本発明の太陽電池モジュー
ルを、一般家屋の屋根に設置した場合の実施例について
詳細に説明する。図８〜図１０に示すように、家屋５１
の上部には、左右方向向きの複数の母屋５３が屋根５５
の傾斜方向に沿って複数並状に設けられ、母屋５３上に
は最上段の母屋５３（むな木）と軒先側に位置する最下
段の母屋５３とにわたる太陽電池モジュール１７が横方
向に連設して複数設けられ、これら複数の太陽電池モジ
ュール１７により家屋５１の屋根５５が構成されている
（ここでは、太陽電池モジュール１７の断面構造は模式
的に描いてある）。そして各太陽電池モジュール１７
は、その出力用導線２１が上方に位置するように設置さ
れ、屋根５５の頂上部、すなわちむな木（最上段の母屋
５３として表している）近傍の一か所において、各太陽
電池モジュール１７間の接続配線が施されることにな
る。つまりこの家屋５１においては、垂木、野地板、屋
根瓦が省略され、複数の太陽電池モジュール１７が垂
木、野地板、屋根瓦として機能することになる。但し、
太陽電池モジュール１７を前後に複数に分割して、隣接
するもの同士を結合してもよい。

【００２６】ここで、一つの太陽電池モジュール１７に
よって得られる発電量を、屋根５５全体の発電量の１５
％以下程度に設定しておき、１つの太陽電池モジュール
１７が故障した場合でも、極端な発電量の低下が防止さ
れるように構成しておくと便利である。

【００２７】前記太陽電池モジュール１７のうち、左右
両端のもの１７ａは、左右対称の構成でかつ基本的には
前記太陽電池モジュール１７と同様に構成されているの
で、左側のものについて簡単に説明する。図１０に示す
ように、前記木製枠体９の左右方向の略中央部には、木
製枠体９の長辺部材９ａに対して平行にセンタフレーム
５７が設けられ、センタフレーム５７と木製枠体９の右
側の長辺部材９ａとの間には第１、第２の断熱材５、１
１と防水シート１５と太陽電池パネル３（但し、幅を約
１／２にしたもの）とが積層状に設けられ、センタフレ
ーム５７と左側の長辺部材９ａ間には第２の断熱材１１
（必要に応じて第１と第２の断熱材５、１１との積層体
とする）と防水シート１５と屋根下地パネルとして機能
する上板３１ａとが設けられ、上板３１ａに対応する部
分により、太陽電池パネル３を設けない調整部５９、５
９ａが構成されている。

【００２８】次に、前記太陽電池パネル３について説明
する。前記太陽電池パネル３は、図１１に示すように、
基本的には、透光板１と、透光板１の下面、すなわち受
光面とは反対側の面に形成した非晶質シリコン太陽電池
素子層６１と、太陽電池素子６１の下側に設けられた充
填材６３と、充填材６３の下側に設けられバックシート
６５とを備えている。前記透光板１としては強化ガラス
や貼り合わせガラス、またはその他一般的な透光板が用
いられ、ガラス成分が溶出しないよう、必要に応じて酸
化ケイ素などを被着したものを用いても良い。太陽電池
素子層６１は、透光板１上に透明導電膜、ｐ−ｉ−ｎま
たはｎ−ｉ−ｐの非晶質シリコン層、金属電極層を順次
堆積した積層体からなり、その下面側に設けたＥＶＡ、
ＰＶＢ、ポリイソブチレン系樹脂等の充填材６３を介し
て透光板１に対して封入されている。

【００２９】前記バックシート６５は、アルミニウム箔
をサンドしたテドラー等で構成されている。但し、前記
充填材６３やバックシート６５を省略し、代わりに適当
な保護塗膜を形成しておいてもよい。ここで透明導電膜
としては、従来の太陽電池素子と同様に酸化錫や酸化イ
ンジウム錫が用いられ、非晶質シリコン層としては、ア
モルファスシリコンカーバイトとアモルファスシリコン
によるヘテロ接合構造等が採用され、必要に応じて透明
導電膜側や金属電極層側のｐ層やｎ層を、微結晶化させ
ることも直列抵抗低減において効果的である。

【００３０】また金属電極層としては、クロム、アルミ
ニウム、銀などの一般的な金属材料を単層や積層構造と
して用いる。そして本発明では素子温度を積極的に高温
にすることから、非晶質シリコン層との間で金属成分の
拡散を防止するため、非晶質シリコン層と金属電極層と
の間に、前述の透明導電膜やシリサイド層などによる金
属拡散防止層を介在させたり、この金属拡散防止層を介
在させずに、金属電極層としてクロムやモリブデンなど
のシリサイド形成金属を用いたり、これらシリサイド形
成金属と他の金属との積層構造とすることが効果的であ
る。また、入射光の閉じ込め効果の点からは、反射率の
点から銀を用いると特に効果が高い。更に、充填材６３
としてＥＶＡ、ＰＶＢなどを用いる場合は、真空ラミネ
ート法によって封入し、ポリイソブチレン系樹脂の場合
は、これを加熱流動化して塗布すれば良い。

【００３１】次に、前記太陽電池モジュール１７の製造
方法例について簡単に説明する。先ず、図１２（ａ）に
示すように、１対の長辺部材９ａの前端部間及び後端部
間に短辺部材９ｂを固定するとともに、横桟２７を長辺
部材９ａに固定して木製の枠体９を製作する。次に、図
１２（ｂ）に示すように、複数の横桟２７の上側に必要
に応じてクッション材６７を取付け、木製枠体９の内部
空間内に上方より平板状の第２の断熱材１１を装着し、
クッション材６７上に載置する。なおクッション材６７
を設けない場合は、第２の断熱材１１は横桟２７上に直
接装着される。

【００３２】次に、図１２（ｃ）に示すように、第２の
断熱材１１の上面と長辺部材９ａの上面と長辺部材９ａ
の外側面とに亙って、すなわち木製枠体９の開口部を閉
塞する形で防水シート１５を貼着する。次に、図１３
（ｄ）に示すように、例えば防水シート１５に粘着性が
無い場合など必要に応じて、防水テープ６９を防水シー
ト１５の第２の断熱材１１上の部分と上板３１とに亙っ
て貼着した後、防水シート１５上に複数の太陽電池パネ
ル３をセットするとともに前後の上板３１をセットし
て、上板３１を木製枠体９に固定する。なおここでは、
図１として示した先の実施例とは異なり、各太陽電池パ
ネル３の各々に第１の断熱材５を取り付けた例を示して
いる。次に、図１３（ｅ）に示すように、下地具２３ａ
と押さえ具２３ｂからなる取り付け具２３を木製枠体９
に対して直接、または間接的に固定して太陽電池パネル
３を木製枠体９に固定し、図１３（ｆ）に示すような、
太陽電池モジュール１７を得ることになる。但し、左右
両端の太陽電池モジュール１７ａにおいても、上述した
中央部の太陽電池モジュール１７と略同様に製作される
ので、その説明を省略する。また以上に説明した実施例
は、木製枠体９の内部空間に第２の断熱材１１を装着し
たものであったが、図１４に示すように、第２の断熱材
１１をその上面に設ける防水シート１５とともに木製枠
体９の開口部を閉塞する構造で木製枠体９に取り付ける
ことも可能であり、その他の構造も含めて何ら限定され
るものではない。

【００３３】こうして、工場内で製作した太陽電池モジ
ュール１７、１７ａは、トラックなどで建設現場に輸送
し、現場において調整部５９、５９ａを部分的にカット
するなどの寸法調整を施した後、母屋５３上に順次固定
することになる。

【００３４】次に、前記屋根５５の作用について説明す
る。本実施例では、屋根５５の略全体を太陽電池モジュ
ール１７、１７ａで構成することになるが、太陽電池モ
ジュール１７、１７ａの木製枠体９が、最上段の母屋５
３と最下段の母屋５３とに亙って設けられているので、
長辺部材９ａが垂木として機能し、しかも横桟２７で木
製枠体９の捩じりに対する強度、剛性が高められている
ので、横桟２７が野地板の持つ捩じり防止作用として機
能し、野地板及び垂木を省略しつつ屋根５５の強度を十
分に確保することが可能となる。

【００３５】しかも、太陽電池モジュール１７、１７ａ
の前後両端近傍部と、両サイドの太陽電池モジュール１
７ａの側部に調整部５９、５９ａをそれぞれ設けてある
ので、建設現場で調整部５９、５９ａの一部を切除する
などして容易に寸法調整できるとともに、家屋５１の建
築後には、この調整部５９、５９ａが移動用の通路とな
り、太陽電池パネル１７の保守点検作業が容易に行え
る。なお、この調整部５９、５９ａの切断については、
太陽電池モジュール１７からの導線２１の引き出し部と
なっていない方を切断すればよい。

【００３６】また、太陽電池パネル３の下面に密着させ
て設けた２つの断熱材５、１１により、太陽電池パネル
３の下面からの放熱が防止され、太陽電池パネル３の温
度上昇が促進されるので、太陽光線で太陽電池パネル３
を８０℃〜９０℃以上に加熱することが可能となり、太
陽電池素子として非晶質シリコン系半導体を用いても、
光劣化による発電出力の低下を効果的に防止できる。こ
のような本発明の太陽電池モジュール１７を一般家屋の
屋根上に取り付け、太陽電池パネル３の温度と光電変換
効率の変化を調べたところ、従来であれば太陽電池パネ
ル３の温度は夏期おいては最高でも気温より約３０℃の
上昇に止まっていたものが、夏期において気温に対して
４０℃〜５０℃の上昇となって８０℃〜１００℃となっ
た。これにより従来は約１５％〜２５％の光劣化であっ
たものが、本発明では約９％となり、大きな改善効果が
確認された。

【００３７】更に、２つの断熱材５、１１により家屋５
１内への熱の侵入が防止されるとともに、屋根５５から
の排熱が防止され、太陽光の照射による室内温度の変動
が抑制されるので、家屋５１の居住性を向上することが
可能となる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に係る本発明の太陽電池モジュ
ールにあっては、透光板の受光面とは反対側の面側に太
陽電池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面
上に出力端子を設けた複数の太陽電池パネルの、受光面
とは反対側の面に密着させて設けた第１の断熱材は、太
陽電池パネル裏面からの放熱を抑制することで、太陽光
の照射下において太陽電池素子温度を高温に保持するよ
うに作用するので、従来非晶質シリコン太陽電池におい
て見られた１５％〜２５％の光劣化を、大幅に抑制する
ことができる。また上記太陽電池パネルと、出力端子か
ら取り出した出力線と、方形状の枠体と、この方形状の
枠体に取り付けた第２の断熱材と、枠体の開口部を閉塞
して外縁部が枠体の外側面まで延びる防水シートとを備
え、防水シートを介在させた状態で第１の断熱材と第２
の断熱材とを密着させるとともに、出力端子に接続した
出力線を、防水シートよりも太陽電池パネル側に介装さ
せた状態で枠体外部まで延設した構造は、第２の断熱材
によって、太陽電池素子温度を高温に保持する作用がよ
り助長され、上記光劣化の抑制効果を高めることができ
るとともに、枠体の内部空間内に太陽電池パネルからの
出力線を収容することを可能とし、さらに太陽電池モジ
ュールの裏面側への水の浸入を防止するので、配線が露
出しないことによって配線の風化による劣化や腐食が防
止されるとともに、太陽電池モジュールを屋根材として
使用した場合には、屋根裏への水の浸入を確実に防止
し、屋根材としての機能も充分満足させることができ
る。従って、種々の用途に対して、極めて信頼性の高い
太陽電池モジュールとなる。

【００３９】そして請求項２に係る防水シートが有する
粘着性は、第１の断熱材と第２の断熱材との密着をより
確実にするとともに、防水シートの外縁部が枠体の外側
面まで延びているので、隣合う太陽電池モジュール間の
密着性をより確実とするように作用するので、特に屋根
材として使用する場合においては、家屋の屋根自身の防
水性能の向上に寄与することができる。

【００４０】また請求項３のように、防水シートと太陽
電池パネルとの間に、枠体の相対向する２辺間方向の２
本一組の導線を配置し、太陽電池からの出力線とこの導
線とを電気的に接続することは、枠体の内部空間内での
複数の太陽電池パネル間の配線を可能とするように作用
するので、複数枚の太陽電池パネルによって太陽電池モ
ジュールを構成した場合でも、各太陽電池パネル間の配
線が外部に露出することもなく、しかも太陽電池モジュ
ールの出力を一か所から取り出すことが可能となり、屋
根材として使用した場合には、複数の太陽電池モジュー
ル間の接続を、軒先やむな木部分のいずれか一か所で施
すことができ、施工やメンテナンス性が著しく向上す
る。

【００４１】請求項４に係る本発明の太陽電池パネル構
造にあっては、透光板の受光面とは反対側の面側に太陽
電池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上
に出力端子を設けた太陽電池パネルと、太陽電池パネル
の受光面とは反対側の面に密着させて設けた断熱材より
なる構造は、太陽電池パネル裏面からの放熱を抑制する
ことで、太陽光の照射下において太陽電池素子温度を高
温に保持するように作用するので、前記太陽電池モジュ
ールと同様、従来非晶質シリコン太陽電池において見ら
れた１５％〜２５％の光劣化を、大幅に抑制することが
できる。そしてこの太陽電池パネルは、出力端子に接続
した出力線が断熱材の太陽電池パネルと反対側に取り出
されており、裏面に断熱材を取り付けた状態で出力を取
り出すこと、およびハンドリングが可能であり、アルミ
ニウムフレーム等を用いた従来の太陽電池モジュール構
造において、従来の太陽電池パネルの代わりとして使用
することもできるので、太陽電池モジュールの構造に係
わらず光劣化の少ない非晶質シリコン太陽電池モジュー
ルを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの基本構造を表す
分解説明図

【図２】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−
Ａ断面図、（ハ）は（ロ）の要部説明図

【図３】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は図３（イ）におけるＢ−Ｂ断面図、
（ハ）は同Ｃ−Ｃ断面図

【図４】本発明の太陽電池モジュールの隣接部分の構造
説明図

【図５】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるＡ−
Ａ断面図、（ハ）は（ロ）の要部説明図

【図６】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す説
明図で、（イ）は図５（イ）におけるＢ−Ｂ断面図、
（ハ）は同Ｃ−Ｃ断面図

【図７】本発明の太陽電池モジュールの隣接部分の構造
説明図

【図８】本発明の太陽電池モジュールを屋根に取り付け
た例を表す家屋の全体説明図

【図９】本発明の太陽電池モジュールを屋根に取り付け
た場合の断面構造例を表す説明図

【図１０】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す
説明図

【図１１】本発明の太陽電池モジュールに用いる太陽電
池パネルの構造例を表す断面説明図

【図１２】本発明の太陽電池モジュールの製造方法を表
す説明図

【図１３】本発明の太陽電池モジュールの製造方法を表
す説明図

【図１４】本発明の太陽電池モジュールの構造例を表す
説明図

【図１５】従来の太陽電池モジュールの構造を表す説明
図

【符号の説明】

１ 透光板 ３ 太陽電池パネル ５ 第１の断熱材 ７ 出力線 ９ 木製枠体 ９ａ 長辺部材 ９ｂ 短辺部材 １１ 第２の断熱材 １３ 枠体の外側面 １５ 防水シート １７、１００ 太陽電池モジュール １９、３５ 溝 ２１ 導線 ２３ 取り付け具 ２３ａ 下地具 ２３ｂ 押さえ具 ２５ 太陽電池パネル構造 ２７ 横桟 ２９ 空隙 ３１ 上板 ３３ 固定用桟 ３７ コーキング材 ３９ ジョイント下地材 ４１ パネル側シール材 ４３ 端部シール材 ４５ 突起部 ４５ａ 防水パッキン ４７ 切欠部 ４９ 枠上面シール材 ５１ 家屋 ５３ 母屋 ５５ 屋根 ５７ センタフレーム ５９、５９ａ 調整部 ６１ 非晶質シリコン太陽電池層 ６３ 充填材 ６５ バックシート ６７ クッション材 ６９ 防水テープ １０２ 接着材 １０４ フレーム １０６ ネジ穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電
   池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に
   出力端子を設けた複数の太陽電池パネルと、 複数の太陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密着さ
   せて設けた第１の断熱材と、 出力端子から取り出した出力線と、 方形状の枠体と、 方形状の枠体に取り付けた第２の断熱材と、 枠体の開口部を閉塞して外縁部が枠体の外側面まで延び
   る防水シートと、を備え、 防水シートを介在させた状態で第１の断熱材と第２の断
   熱材とを密着させるとともに、出力端子に接続した出力
   線を、防水シートよりも太陽電池パネル側に介装させた
   太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】防水シートが粘着性を有するものである請
   求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】防水シートと太陽電池パネルとの間に、枠
   体の相対向する２辺間方向の２本一組の導線を配置し、
   出力線と導線とを電気的に接続した請求項１または２に
   記載の太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】透光板の受光面とは反対側の面側に太陽電
   池素子を配置するとともに、受光面とは反対側の面上に
   出力端子を設けた太陽電池パネルと、 太陽電池パネルの受光面とは反対側の面に密着させて設
   けた断熱材と、 出力端子に接続するとともに、断熱材の太陽電池パネル
   と反対側に取り出した出力線と、を備えた太陽電池パネ
   ル構造。