JPH10212805A - 太陽電池付き建築材 - Google Patents

太陽電池付き建築材

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JPH10212805A
JPH10212805A JP9335464A JP33546497A JPH10212805A JP H10212805 A JPH10212805 A JP H10212805A JP 9335464 A JP9335464 A JP 9335464A JP 33546497 A JP33546497 A JP 33546497A JP H10212805 A JPH10212805 A JP H10212805A
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solar cell
filler
cell module
cell element
power generation
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JP9335464A
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Takashi Otsuka
崇志 大塚
Yuji Inoue
裕二 井上
Kimitoshi Fukae
公俊 深江
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Original Assignee
Canon Inc
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    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 折り曲げ部のひび割れ等による劣化を解消し
た、折り曲げ成形してなる太陽電池付き一体型屋根用建
築材の提供。 【解決手段】 耐侯性フィルムと、太陽電池素子、該太
陽電池素子を埋設するための充填材、及び該太陽電池素
子の裏面側に配置した鋼板を有し、該耐候性フィルム
と、該太陽電池素子と、該鋼板とを該充填材によって一
体構造とし、そして、該太陽電池素子を配置した発電領
域及び太陽電池素子を配置していない非発電領域を持っ
た太陽電池付き建築材であって、前記非発電領域内の充
填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚みより肉薄
であって、該非発電領域で折り曲げ成形されてなる太陽
電池付き建築材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池付き建築材
に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽エネルギーを利用する太陽電池は、
クリーンで非枯渇性のエネルギー供給源として一般家庭
から大規模発電用までの広範囲な利用が期待されてい
る。
【0003】特に建築物屋根上での使用は、限られた空
間を有効に活用する手段として期待されている。中でも
建材屋根一体型太陽電池モジュールは、架台を不要と
し、建設工事の一環として設置工事を行う為に、大幅な
コストダウンが可能であり特に有望である。
【0004】太陽電池を使用するに際しては、温度や湿
度あるいは衝撃等の外部環境からの影響に対する耐久性
が必要である。そのため、従来の一般的な太陽電池モジ
ュールは、光起電力素子を充填材により封止し、表面側
に保護材として耐候性フィルムやガラスを設ける構造が
とられている。建材屋根一体型太陽電池モジュールにお
いて特に有利である構造は、表面側に保護材として耐候
性フィルムを使用し、周囲にフレームを使用することな
く裏側に補強板を取り付け、非発電領域において補強板
ごと塑性加工を施した太陽電池モジュールである。
【0005】上述の太陽電池モジュールにおいては以下
のような利点がある。
【0006】フレームと太陽電池モジュール本体の接合
部を無くすことが出来るため、防水処理の必要が無く、
屋根としてみた場合雨仕舞に有利である。また、フレー
ムの材料費、取り付け工程を無くすことによりコストダ
ウンが可能である。フレームを使用したモジュールと比
較して軽量で取り扱い易い。
【0007】また、設置の際太陽電池モジュールの剛性
を生かし、弾力を利用した接合や重ね合わせが可能なた
め、頑強かつ信頼性の高い設置が可能となる。
【0008】さらに、裏面補強板を通常の金属屋根材と
して使用されている金属板とすることにより、通常の屋
根材に近い加工、設置が行える。これにより、屋根とし
ての信頼性を高めることが出来るだけでなく、通常の金
属屋根との互換性を高めることにより普及を促進するこ
とが出来る。
【0009】発明者等はこのような背景のもと、裏面補
強板を太陽電池素子を含めて、耐候性フィルムにより保
護した太陽電池モジュールの開発を行ってきた。
【0010】裏面補強板を耐候性フィルムによる保護す
る理由は、太陽電池と裏面補強板との接着の界面からの
剥れや、水分の侵入等の問題の防止のためである。
【0011】しかしながらこのような裏面補強金属板を
取り付け、裏面補強金属板ごと太陽電池モジュールを塑
性加工を施した太陽電池モジュールにおいては以下のよ
うな問題であった。
【0012】まず、折り曲げ部分において、太陽電池素
子の保護のための充填材を有するため、太陽電池モジュ
ールを裏面補強板側に曲げる場合、充填材の曲げ外周側
の曲げひずみが非常に大きくなり、充填材に亀裂が生ず
るという問題があった。この亀裂は外観上の問題だけで
なく、毛細管現象によりモジュール外部からの水分の流
路となり太陽電池素子に水分を運び込み、太陽電池素子
の発電能力劣化の原因となった。同様に耐候性フィルム
の亀裂という問題もあった。
【0013】また、太陽電池モジュールの充填材には、
充填材保持剤を埋設する場合が多く、この充填材保持剤
があるため、曲げひずみにより充填材とこの保持材の間
の剥れ、保持材の切断等が引き起こされ、折り曲げ部が
白く濁ってしまう問題があった。この白濁は外観上の問
題だけでなく、水分の流路となり太陽電池素子劣化の原
因ともなった。充填材保持材を埋設する理由は、太陽電
池素子の保護のためであり、さらに太陽電池モジュール
を加熱真空積層の際に高温になった充填材の流出を防ぐ
作用、また同様に加熱真空脱泡する際太陽電池モジュー
ル内に残存する空気を太陽電池モジュール外へ排出する
作用がある。
【0014】これらの問題に対して発明者等は、特開平
07−131048号公報でこの問題を解決を計るべく
折り曲げ部分から充填材保持材を除くことで上記問題の
解決を計った。しかしながら該発明をもっても、以下の
ような問題により、充分に実用に耐え得る太陽電池モジ
ュールを実施することが出来なかった。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】まず、充填材には太陽
電池素子を保護するために、衝撃を吸収するような弾力
を持った材料が使用されている。したがって、太陽電池
モジュールを折り曲げた場合、これらの充填材材料は、
裏面補強板が塑性加工されても、これらの充填材材料は
塑性加工されず、弾性回復により元の平面状態に戻ろう
とする。このため必要とする曲がり角度が得られず、角
度が開いてしまういわゆるスプリングバックの問題があ
った。また同様な原因により、太陽電池モジュールの縁
が波状にたわんでしまう問題があった。これらは、裏面
補強板に強度の低い物、例えばより薄い鋼板等を使用し
た際に著しく生じた。
【0016】また、剥れの問題について図19を参照に
説明する。これは、太陽電池モジュール1901を裏面
補強板1902側に曲げる場合、充填材1903の折り
曲げ以前の形に戻ろうとする力、すなわち弾性回復力が
充填材1903と裏面補強板1902の接着力を上回る
と、その部分において剥れ1905が生じるという問題
である。
【0017】この剥れは折り曲げ時に生じる場合と、折
り曲げ後問題のない場合でも屋外での長期使用において
剥れる場合がある。部分的に剥れる場合であっても、充
填材と裏面補強板との空間は水分の流路となり、太陽電
池素子の発電性能劣化の原因となった。
【0018】また、厚い充填材が存在するため、様々な
折り曲げ形状、複雑な折り曲げ形状に対応出来ないとい
う問題があった。
【0019】さらに、折り曲げ成形には作業性の問題が
あった。
【0020】まず、折り曲げ部を刃と型で挟み込むこと
により折り曲げるもっとも単純な折り曲げ成形機、いわ
ゆるベンダーを使用した場合、原理的に1つの折り曲げ
部に対し1度は刃を上下させなければならず、時間がか
かるため太陽電池モジュールの大量生産に対応が難し
く、コストアップの要因となっていた。これらの問題
は、折り曲げ回数の多い太陽電池モジュールであるほど
著しい。また、折り曲げ成形部分に平行に長い太陽電池
モジュールを成形する際、それより長い刃と型、及びそ
れを動かす動力が必要となり簡単に対応することが出来
ないという問題があった。
【0021】次にこのベンダーによる折り曲げの問題点
を解消するべく、一般にロール成形機と呼ばれる成形機
で太陽電池モジュールを曲げる場合にも問題があった。
【0022】まずこのロール成形器について、図20〜
22を参照して説明する。
【0023】ロール成形器は多くの段階に分け、上下の
成形ローラーにより、じょじょに成形加工を加えるもの
である。このロール成形には様々な種類形状のローラー
が使用される。
【0024】図20は上下部成形ロールの正面概略図で
ある。
【0025】素板2101は図20のように上部ローラ
ー2002と下部ローラー2003により挟まれ成形加
工されるものである。ローラーには曲げ加工を加えるだ
けでなく素板2101を一定速度で送る働きもある。ま
た必要な調整等も加える働きがある。
【0026】図21は上下部成形ロール群の概略図であ
る。
【0027】素板は、図右の方より左の方へとローラー
により送られじょじょに成形されるものである。このロ
ーラーの段階が多いほど、成形加工の段階を多数に分割
することができるため、複雑でかつ良好な成形が出来
る。
【0028】図22はロール成形による成形工程の説明
図である。
【0029】素板は多くの段階に分けられ、それぞれの
ローラーにより、じょじょに図22のように形成され、
最終的に必要な形状を得ることとなる。
【0030】このロール形成機を使用することの利点
は、複雑な断面形状の成形加工を一度の加工で行うこと
が可能であること、長尺の太陽電池モジュールの折り曲
げ成形に対応可能であること、連続加工であるため高生
産性であること等があげられる。さらに、多数の成形ロ
ールにより、緩やかに、調整を加えつつ成形することに
よって、表面性状、形状、寸法精度に優れた成形を得る
ことが可能であるという利点がある。
【0031】しかしながら、このロール成形機により、
太陽電池モジュールの折り曲げ成形を行った場合、充填
材に対しては、くぼみや切れが生じるという問題があっ
た。また耐候性フィルムに対しても同様に、切れめや傷
等が生ずるという問題があった。
【0032】これらの問題を図23を参照に説明する。
【0033】図23は折り曲げ成形途中の太陽電池モジ
ュールと上下成形ロールの概略正面図である。図の様に
太陽電池モジュール2301を裏面補強板2302の方
へ曲げようとした場合に、上下成形ローラー2305が
太陽電池モジュール2301の表面側の2か所におい
て、強く押しつけることとなる(図中2307)。この
部分の充填材2303が厚く、弾力も大きいことから、
成形荷重に充填材2303が耐えられず、切れや、くぼ
みの問題が生じた。また、同様に耐候性フィルムに対す
る切れや、傷等の問題も同様の場所で生じた。更に、成
形荷重をこの厚い充填材2303が吸収してしまうこと
より成形寸法精度が悪くなってしまうという問題もあっ
た。
【0034】これらは外観だけの問題ではなく、充填材
のくぼみや切れは、充填材のひび割れや充填材の剥れの
原因になり、耐候性フィルムの傷は、耐候性フィルムの
剥れやその傷からの水分流入による太陽電池素子の性能
劣化等の原因となる。また曲げ部付近においての抑える
圧力が充填材に吸収されてしまい十分に得られないこと
から、補助的な太陽電池受光面上に当たるローラーの圧
力も増大し、太陽電池素子への圧力による性能劣化の原
因ともなる。
【0035】以上の様に、従来の太陽電池モジュールの
折り曲げ成形は難しく、かつ、信頼性がなく、太陽電池
素子の長期的な劣化の原因ともなっていた。
【0036】(目的)本発明の目的は、折り曲げ成形加
工性による劣化を解消し、耐久性に優れた太陽電池付き
一体型屋根用建築材を提供することである。
【0037】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1に耐侯性
フィルムと、太陽電池素子、該太陽電池素子を埋設する
ための充填材、及び該太陽電池素子の裏面側に配置した
鋼板を有し、該耐候性フィルムと、該太陽電池素子と、
該鋼板とを該充填材によって一体構造とし、そして、該
太陽電池素子を配置した発電領域及び太陽電池素子を配
置していない非発電領域を持った太陽電池付き建築材で
あって、前記非発電領域内の充填材の厚みは、前記発電
領域内の充填材の厚みより肉薄であって、該非発電領域
で折り曲げ成形されてなる太陽電池付き建築材に第1の
特徴があり、第2に耐侯性フィルムと、太陽電池素子、
該太陽電池素子を埋設するための充填材、及び該太陽電
池素子の裏面側に配置した鋼板を有し、該耐候性フィル
ムと、該太陽電池素子と、該鋼板とを該充填材によって
一体構造とし、そして、該太陽電池素子を配置した発電
領域及び太陽電池素子を配置していない非発電領域を持
った太陽電池付き屋根用建築材であって、前記非発電領
域内の充填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚み
より肉薄であって、該非発電領域で折り曲げ成形し、該
折り曲げ成形部を屋根垂下部とした太陽電池付き屋根用
建築材に第2の特徴があり、第3に耐侯性フィルムと、
太陽電池素子、該太陽電池素子を埋設するための充填
材、及び該太陽電池素子の裏面側に配置した鋼板を有
し、該耐候性フィルムと、該太陽電池素子と、該鋼板と
を該充填材によって一体構造とし、そして、該太陽電池
素子を配置した発電領域及び太陽電池素子を配置してい
ない非発電領域を持った太陽電池付き屋根用建築材であ
って、前記非発電領域内の充填材の厚みは、前記発電領
域内の充填材の厚みより肉薄であって、該非発電領域で
折り曲げ成形してなる太陽電池付き瓦棒屋根用建築材に
第3の特徴がある。
【0038】また、前記充填材の厚みが薄い平面領域の
充填材の厚みが、5μm以上1000μm以下であるこ
とが好ましい。
【0039】また、前記充填材には、充填材保持材が埋
設されており、前記充填材の厚みが薄い平面領域には充
填材保持材を埋設しないことが好ましい。
【0040】また、前記充填材保持材が不織布あるいは
織布であることが好ましい。
【0041】また、前記不織布あるいは織布が、セラミ
ック不織布あるいは織布、ガラス不織布あるいは織布、
ポリプロピレン不織布あるいは織布であることが好まし
い。
【0042】また、前記耐候性フィルムが無延伸フィル
ムであることが好ましい。
【0043】また、前記裏面補強板が金属板であること
が好ましい。
【0044】また、前記太陽電池素子が可曲性太陽電池
であることが好ましい。
【0045】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属電極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグ
リッド電極を有する非結晶シリコン太陽電池素子である
ことが好ましい。
【0046】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属電極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグ
リッド電極を有する複数の非結晶シリコン太陽電池を直
列接続した非結晶シリコン太陽電池素子であることが好
ましい。
【0047】また、前記折り曲げ成形がロール成形機に
より成形されることが好ましい。
【0048】本発明の太陽電池モジュールによれば、耐
候性フィルムにより保護されていることにより、温度、
湿度あるいは風雨等の外部環境からの耐久性を得ること
が出来る。
【0049】また、太陽電池素子を埋設するための充填
材を持つことにより同様に温度、湿度あるいは風雨等の
外部環境からの耐久性を得ることが出来る。また、衝撃
等から太陽電池を保護することが出来る。
【0050】また、裏面補強板を有し折り曲げ成形され
たことにより、構造材としての強度を持たせることが出
来る。これにより、フレーム等の枠体を不要とし、軽量
化、コストダウンが可能となる。折り曲げ加工部分を利
用した設置固定が可能となる。
【0051】また、充填材の厚みが薄い平面領域におい
て、折り曲げ成形されたことにより充填材を減らすこと
により曲げひずみを減少させ、裏面補強板と充填材間に
生ずる剥れを防止することが出来る。また同様に、充填
材の弾性回復量を減少することにより、必要な曲がり角
度が得られず、角度が開いてしまうスプリングバックの
問題が解消出来る。また、太陽電池モジュールの端部付
近で折り曲げた際に太陽電池モジュールの縁が波打つ問
題が解消出来る。
【0052】また、ロール成形機械による折り曲げを行
う際には、耐候性フィルムと充填材に生じる、切れやつ
ぶれの問題を解消出来る。ロール成形機の押さえロール
にかかる圧力を減少させられる為、太陽電池素子にかか
る圧力を減少させることが出来る。さらに、充填材の使
用量を減らし、コストダウンとなる。
【0053】またこの充填材の厚さについて、発明者等
は実験サンプルを作製し、折り曲げて、折り曲げ部分の
評価を行った。
【0054】まず、加工部の充填材の厚さを1μm、5
μm、10μm、100μm、500μm、1000μ
m、1500μm、2000μm、と変化させた太陽電
池モジュールを実験サンプルとして作製した。
【0055】実験サンプルは以下のようにして得た。
【0056】太陽電池素子の上下にはそれぞれ1000
μmのシート状充填材を積層した。また加工領域の充填
材の積層は、充填材の厚さが1μm、5μm、10μ
m、100μmのサンプルについては裏面補強板に充填
材を塗布し、充填材の厚さが500μm、1000μ
m、1500μm、2000μm、のサンプルについて
は500μm厚さのシート状充填材を必要枚数積層する
ことにより行った。長方形の裏面補強板と耐候性フィル
ムの間にこれらの充填材と太陽電池素子を挟み込み真空
ラミネーターを用いて150℃で充填材を溶融させるこ
とにより、太陽電池モジュールを得た。
【0057】充填材にはEVA(エチレン酢酸ビニル共
重合体)を使用した。
【0058】以上のように作製した実験サンプルに対
し、ロール成形機で折り曲げ加工を行い、その外観を評
価した。折り曲げ形状は太陽電池モジュールの長手方向
の端辺に沿って、裏面補強板側に90度に1cm垂下さ
せる形状とした。その結果を表1に示す。
【0059】また、それらのサンプルについて温度変化
に対する耐久性を見る為に−40度/1時間:85度/
1時間なる試験サイクルを50回繰り返したのち折り曲
げ部の外観を目視により評価した。その結果を表1に示
す。また比較の為に型と刃で挟み込むことにより折り曲
げるベンダーによる折り曲げを行った際の結果も表1に
示す。評価基準は以下の通りである。○:外観の変化が
見られない場合。×(1):切れやへこみが見られた場
合。×(2):裏面補強板と充填材間で剥れが生じた場
合。
【0060】充填材の厚さが1μmのサンプルについて
は温度変化試験サイクル後に充填材の接着力の低下が起
こり、裏面補強板と充填材の剥離が見られた。充填材の
接着力を得る為には5μm以上の充填材の厚みが必要な
ことを見いだした。また充填材の厚みが1500μm以
上のサンプルにおいては、ロール形成機での曲げによ
り、折り曲げ部に近くやや離れた部分に、折り曲げ線に
沿って耐候性フィルムと充填材の切れが大部分にわたっ
て見られた。またベンダーによる折り曲げによっても、
裏面補強板と充填材間の接着力が、充填材と耐候性フィ
ルムの弾性回復力を下回ることにより、裏面補強板と充
填材間の剥れが生じた。太陽電池モジュール表面に問題
なくロール成形し、また充填材の剥れを防止する為には
充填材の厚さが1000μm以下であることが必要であ
ることを見いだした。
【0061】これにより、前記充填材の厚みが薄い表面
領域の充填材の厚みが、5μm以上1000μm以下で
あることにより、上記に述べた問題の確実な解消が可能
である。
【0062】また、前記充填材の厚みが薄い平面領域に
充填材保持材を埋設しないことにより、太陽電池素子部
分を充填材保持材により保護し、太陽電池モジュールを
加熱真空積層の際に高温になった充填材の流出を防ぎ、
太陽電池モジュール内に残存する空気を太陽電池モジュ
ール外部へ向けて排出する作用をもたせながら、かつ、
折り曲げによる、充填材とこと充填材保持材の間の剥れ
や切断等のために折り曲げ部が白く濁ってしまう問題や
その部分が水分の流路となり太陽電池素子劣化の原因と
なる問題を解消出来る。
【0063】また、前記充填材保持材が不織布あるいは
織布であることにより、高い透光性、空孔率、強度が得
られる。これにより、太陽電池モジュールを加熱真空積
層の際に高温になった充填材の流出を防ぎ、太陽電池モ
ジュール内に残存する空気を太陽電池モジュール外部へ
向けて排出する効果をより高めることが出来る。また、
太陽電池素子への入射光の減少を低く押さえることが出
来る。
【0064】また、前記不織布あるいは織布が、セラミ
ック不織布あるいは織布、ガラス不織布あるいは織布、
ポリプロピレン不織布あるいは織布であることにより、
高い透光性、空孔率、強度が得られる。これにより、太
陽電池素子へのひっかきや衝撃等に対しての充分な保護
が可能である。また透光性が高いことにより、太陽電池
素子への入射光の減少を低く押さえることが出来る。ま
た長期的な変質や変色が低く、太陽電池素子への悪影響
が少ない。太陽電池モジュールを加熱真空積層の際に変
質しない為、加熱真空積層の際に高温になった充填材の
流出を防ぎ、太陽電池モジュール内に残存する空気を太
陽電池モジュール外部へ向けて排出する効果をより高め
ることが出来る。
【0065】また、前記耐候性フィルムが無延伸フィル
ムであることにより、高い耐候性フィルムの伸び率を有
する為、折り曲げの際に耐候性フィルムが破れる問題を
減少出来る。また充填材が厚い部分から充填材が薄い部
分への変化に対応することが出来るため、厚さが大きく
変化する太陽電池モジュールに対しても、切れや皺を生
じさせない。
【0066】また、前記裏面補強板が金属板であること
により、構造体としての必要な強度と、高い加工性を得
ることが出来る。屋外の使用に対して高い耐久性を得る
ことが出来る。従来の屋根材として使用されている為、
それらとの互換性を得ることが出来る。また、前記太陽
電池素子が可曲性太陽電池であることにより、太陽電池
素子の割れの問題が生じず、太陽電池モジュールに必要
以上の剛性を要求しない為、太陽電池モジュールの厚さ
を薄くすることができ、軽量化コストダウンとなる。
【0067】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属電極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグ
リッド電極を有する非結晶シリコン太陽電池素子である
ことにより、薄い太陽電池素子が安価に作製可能であ
り、太陽電池モジュールの厚さを減らすことが出来るた
め、軽量化、コストダウンとなる。
【0068】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属電極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグ
リッド電極を有する複数の非結晶シリコン太陽電池を直
列接続した非結晶シリコン太陽電池素子であることによ
り、より大型の太陽電池モジュールの作製が可能とな
り、より少数の太陽電池モジュールで、大面積の太陽電
池アレイが構成可能となり、1モジュール毎に必要な部
品や作業を減らすことができコストダウンとなる。
【0069】また、前記折り曲げ成形がロール成形機に
より成形されることにより、連続加工であり高生産性で
あるため、受けと刃を利用した折り曲げ機械と比較し短
期間で、安価な折り曲げが可能である。複雑な断面形状
の成形が可能である。大型化長尺化したモジュールに簡
単に対応可能である。
【0070】
【発明の実施の形態】本実施態様例において太陽電池モ
ジュール301は図3に見られるように、太陽電池モジ
ュールの非変換領域の充填材が変換領域の太陽電池素子
304上の発電領域の充填材と比較して薄くなってい
る。
【0071】以下に本発明の太陽電池モジュールの各構
成要素について説明する。
【0072】《光起電力素子》本発明で用いられる太陽
電池素子の種類に特に限定はないが、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単結晶シリコン半導体である。
ステンレス基板上に形成された非単結晶シリコン半導体
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為の充填剤の量を少なくす
ることができる。また、ステンレンス基板上に形成され
た非結晶シリコン半導体は可曲性であり、太陽電池が割
れることがないため扱い易く作業性を高めることが可能
である。また、ステンレンス基板上に形成された非単結
晶シリコン半導体を使用することにより太陽電池素子の
重量を計量化することができ、その結果、裏面補強板の
厚みを低減できるため、材料費を削減できる。
【0073】本発明の太陽電池モジュールに使用する太
陽電池素子の一例の概略断面図を図12に示した。図1
2において1201は基体、1202は裏面反射層、1
203は光電変換部材としての半導体層、1204は透
明導電層である。
【0074】1202の裏面反射層は1201の導電性
基体で兼ねることもできる。
【0075】上記基体1201に特に限定はないが、可
曲性や耐衝撃性を考慮すると導電性基体が好ましい。導
電性基体としては、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らセラミックス等
が挙げられる。
【0076】上記半導体層1204に特に限定ないが、
非結晶シリコン半導体、多結晶シリコン半導体、結晶シ
リコン半導体や、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。非結晶シリコン半導体の場合は、
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
化あるいは非結晶シリコン半導体の熱処理により形成す
る。
【0077】半導体層の構成としては、pin接合、p
n接合、ショットキー型接合が用いられる。該半導体層
は少なくとも裏面電極層1202と透明導電層1204
にサンドイッチされた構造になっている。該裏面電極層
1202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。
【0078】金属層の材質としては、Ti,Al,A
g,Niなどが用いられ、金属酸化物層としてZnO,
TiO2,SnO2などが採用される。上記金属層および
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。さらに、透明導電層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の、格子(グリッ
ド)上の集電電極の材料としては、Ti,Cr,Mo,
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ったものでは
ない。グリット電極の形成方法に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どがある。
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。上記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。
【0079】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の材料としてはスズあるいは
ハンダコーティングした銅、ニッケルなどを用いる。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。
【0080】また、金属板以外の裏面補強板を使用した
場合、絶縁材料による裏面補強板上に直接非結晶シリコ
ン半導体を形成し、折り曲げ位置において、レーザース
クライブにより非発電領域を作成する。そして、折り曲
げ位置上に充填材薄部を成形することにより、他の実施
態様例同様に曲げ加工性に優れた太陽電池モジュールが
作成出来る。
【0081】《裏面補強金属板》裏面補強板は折り曲げ
成形することにより構造物としての強度を有することが
望ましい。可曲性を持ち加工性に優れることが望まし
い。充填材層との接着性が強いことが望ましい。耐候
性、耐食性の高いことが望ましい。設置形態によっては
外観に影響を与えるため色調が選択可能であることが望
ましい。裏面補強板には金属板が好ましく具体的には銅
板、アルミニウム合金板、鉛板、亜鉛板、チタニウム
板、ステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛−アルミ合
金メッキ鋼板等の鋼板特殊メッキ鋼板、積層・被覆鋼板
等が挙げられる。ポリエステル樹脂系塗料、エポキシ樹
脂系塗料等により着色されたものが好ましい。
【0082】《耐候性フィルム》耐候性フィルムは耐候
性に優れていることが望ましい。汚れを防ぐために揮発
性を有することが望ましい。充填材が厚い部分から充填
材が薄い部分への変化に対応する必要がある為、伸び率
が大きいことが望ましい。また、裏面補強板の折り曲げ
に裂けること無く追従することが必要であり、伸び率が
大きいことが望ましい。耐候性フィルムにはフッ素樹脂
フィルム等が挙げられる。さらに好ましくは無延伸型の
エチレン−テトラフロロエチレンの共重合体フィルムで
ある。
【0083】充填材層との接着性を確保する為、コロナ
放電処理、オゾン処理等の易接着処理を行うことが好ま
しい。無延伸型フィルムが好ましい。
【0084】本発明で用いられる太陽電池モジュールの
耐候性フィルムは、折り曲げの際に、折り曲げ部のフィ
ルムに亀裂を生じない様に高い伸び率を有していること
が好ましい。耐候性フィルム上の亀裂は外観上好ましく
なく、フィルムはがれの原因でもある。
【0085】《光起電力素子を埋設する為の充填材》太
陽電池モジュールに折り曲げ成形を加えるため加工性に
優れることが望ましい。入射光側は、光電変換に利用さ
れる光に対して透明であることが望ましい。裏面補強
板、光起電力素子、耐候性フィルムとの接着性、密着性
が高いことが望ましい。また、光起電力素子の凹凸を充
填せしめるために熱可塑性樹脂であることが望ましい。
【0086】充填材には、エチレン酢酸ビニル共重合体
(EVA)、エチレン−アクリレート共重合樹脂(EE
A)、ポリビニルブチラール(PVB)、シリコーン樹
脂、及びアクリル樹脂が好ましい。これらには耐熱性向
上の為に架橋材、熱酸化防止材等を添加しても良い。光
起電力素子の裏面に位置する充填材は不透明であっても
良い。光起電力素子の入射光側と裏側あるいは、光起電
力素子の存在する部分と存在しない部分など、位置の違
いにより別種の充填材を使用しても良い。充填材中にガ
ラス、ポリプロピレン等の織布あるいは不織布等のシー
ト状充填材保持材を埋設しても良い。
【0087】《充填材保持材》本発明に用いられる充填
材保持材としては、充填材が高温になった場合でも流れ
出さない様にするため、及び太陽電池素子の保護の目的
で用いられる。また、太陽電池モジュールを加熱真空脱
泡する際に、太陽電池モジュール内に残存する空気を、
太陽電池モジュール外へ排出する作用もある。
【0088】本発明に用いられる充填材保持材しとして
は、透光性、空孔率、強度が高いことが望ましい。具体
的にはガラス、セラミック、ポリプロピレンなどを素材
とした、織布あるいは不織布等が好ましい。
【0089】《モジュールの表面形状》折り曲げ成形を
加える以前の形状において、裏面補強板と耐候性フィル
ムは概略平行に向かい合っている。この裏面補強板と耐
候性フィルム間において、太陽電池素子の存在する変換
領域においては太陽電池素子の保護の為に距離が大きく
充填材が厚く、また折り曲げを加える下降領域において
は高い加工性と加工後の信頼性を得るべく距離が小さく
充填材が薄くなっている必要がある。この為、太陽電池
モジュール表面の耐候性フィルムにおいて、充填材が厚
い部分から充填材が薄い部分へ変化している部分を連続
に覆っている必要がある。このためにも伸び率の大きい
耐候性フィルムを使用することが必要である。この充填
材の厚い部分から薄い部分への移行部分の角度はどのよ
うな角度を付けても良い。急な段差を形成しても良い
し、なだらかに変化させても良い。
【0090】充填材薄部は端部だけでは無く、どの部分
に合っても良い。例えば、概略長方形の太陽電池モジュ
ールにおいては、向かい合う長手方向の端部だけ充填材
を薄くするのでは無く、全ての端部において充填材を薄
くしても良い。また、端部付近にかかわらず、中央部に
太陽電池素子の存在しない部分を設け、その部分におい
て充填材を薄くしても良い。ロール成形を問題なく行う
為に、ローラーが押さえつける折り曲げ部の近辺におい
て充填材の薄い部分が曲げる方向に沿ってある程度の幅
を持つことが好ましい。充填材の厚みが薄い平面領域の
充填材の厚みは、5μm以上1000μm以下であるこ
とが好ましい。
【0091】《モジュールの作製方法》太陽電池モジュ
ールの充填材の薄い部分の作製の為には、構成材料を積
層する際に積層する充填材を少なくしておくことが必要
である。また、必要な形状をえるために、充填材の流れ
だしを制限する型を押し当てることが必要である。充填
材の厚い部分から薄い部分への移行部分の角度をなだら
かにする場合には、板上の治具を用いず、充填材の厚い
部分から薄い部分へ充填材を流れ出させることにより必
要な形状が得られる。押し付け板状治具の表面や、角の
部分は耐候性フィルムに傷を付けない様に表面処理し
た。積層する充填材の量と押しつけ治具の厚さは、耐候
性フィルムがたるんで皺にならぬように決定した。
【0092】太陽電池モジュールの上記の充填材薄部を
形成する一例を図17を参照して説明する。構成材料を
積層する際に充填材薄部に積層する充填材の量を、発電
領域と比較して少なくしておき、充填材の平面性及び均
一性を上げ、充填材の厚い部分から薄い部分への移行部
分の角度に急な段差を形成するために、薄くする部分に
おいて押しつけるための板状治具1702を耐候性フィ
ルム受光面側より当て、真空ラミネーターを用い充填材
を溶融させることにより形成した。また、この押しつけ
板状治具1702を厚くし、それに対応して充填材の量
を減らすことにより、充填材薄部の厚さをより薄くする
ことが出来る。また、同様に押しつけ板状治具1701
を薄くし、それに対応して充填材の量を増やすことによ
り、充填材薄部の厚さをあまり薄くしないことも出来
る。このように充填材薄部の厚さを調整する。
【0093】《塑性加工》太陽電池モジュールの折り曲
げ成形方法については、特に限定はないが、ロール成形
機を使用して折り曲げることが好ましい。この場合に耐
候性フィルムに傷を付けないために、出来るかぎり金属
製のローラーではなく、ウレタン樹脂のような軟質なロ
ーラーを使用することが好ましい。ローラーの角のRは
大きい方が良い。ロールの送り速度は遅い方が良く、傷
や寸法誤差を少なくするこどか出来る。
【0094】また、太陽電池モジュールの表面は通常、
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ため、他の折り曲げ機を使用する際
にも、折り曲げる「曲げ機」の型は、太陽電池モジュー
ル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。例えば、ウレタン樹脂のよなう軟質型の上に太
陽電池モジュールの耐候性フィルム面を置き裏面補強板
に刃をあて力を加えることにより傷つけることなくおり
まげることができる。
【0095】
【発明の実施の形態】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。
【0096】(実施例1)図1は本実施例の太陽電池モ
ジュールの外観図である。
【0097】図2は折り曲げ加工を施す以前の本実施例
の太陽電池モジュールの上面外観図である。
【0098】図3は図2のA−A′断面図である。
【0099】本実施例は、ステンレス基板上に作成した
アモルファスシリコン太陽電池素子を直列接続し、裏面
に亜鉛メッキ鋼板を設けた太陽電池モジュールを折り曲
げ加工したあとに、多数枚設置した例について記述す
る。
【0100】まず、アモルファスシリコン太陽電池素子
(図12)は次のようにして作成した。
【0101】洗浄した0.1mmのロール状の長尺ステ
ンレス基板1201上にSiを1%含有する。
【0102】AI(1202)をスパッタ法により膜厚
5000Å形成した。次にn/i/p型非結晶シリコン
半導体層1203を、n型半導体としてはPH3,Si
4、H2のガスを用い、i型半導体としてはSiH4
2のガスを用い、p型半導体としてはB26、Si
4、H2ガスをもちいてプラズマCVD法によってn型
半導体層を300オングストローム、i型半導体層を4
000オングストローム、p型半導体層を100オング
ストローム、順次形成した。その後、膜厚800オング
ストロームのITO(1204)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1200を
形成した。
【0103】次に、上記長尺の太陽電池素子を縦30c
m×15cmの大きさで図13のような形状にプレスマ
シンを用いて打ち抜き複数個の太陽電池素子を作成し
た。ここでプレスマシンにより切断された太陽電池素子
の切断面では、太陽電池素子がつぶされてITO電極と
ステンレス基板が短絡した状態になっている。そこで次
に、この短絡をリペアーするために、図13及び図14
に示したように各太陽電池素子のITO電極の周辺を除
去した(1301)。ここで、ITO電極の周辺の除去
は、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(FeC13溶
液)を各太陽電池素子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の電極の素子分離部1301
を形成した。
【0104】次にITO上に集電用グリッド電極130
2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 Du Pont Company.
『5007』)をスクリーン印刷することにより形成し
た(1302)。次にグリッド電極の集電電極である錫
メッキ銅線1303をグリッド電極と直交させる形で配
置したのち、グリッド電極との交点に接着性銀インク=
エマーソンアンドカミング社(EMARSON&CUM
ING,INC)製『C−220』1304を点下し1
50℃/30分乾燥して、グリッド電極と錫メッキ銅線
とを接続した。その際に、錫メッキ銅線とステンレス基
板の端面が接触しないように、錫メッキ銅線1303の
下にポリイミドテープを貼りつけた。
【0105】次に、アモルファスシリコン太陽電池素子
の、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1305をスポット溶接器で溶接した。
【0106】次に上記太陽電池素子を図15のように、
1501の太陽電池素子の錫メッキ銅線1504と15
02の太陽電池素子の銅箔1505とを半田付けするこ
とにより直列接続し、同様に隣接する太陽電池素子の錫
メッキ銅線と銅箔を半田付けすることにより13枚の太
陽電池素子を直列接続した。
【0107】プラス及びマイナスの端子用配線はステン
レス基板の裏側で行った。
【0108】図16に、直列接続された太陽電池素子の
裏面配線図を示した。プラス側の配線は、13番目の太
陽電池素子1601の中央部に絶縁性ポリエステルテー
プ1603を貼りつけた上に銅箔1602を貼りつけ、
次に、銅箔1602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
陽電池素子1604に銅箔1606を図16に示した様
に配線した後、その太陽電池素子にスポット溶接された
銅箔1605と半田付けすることにより行った。
【0109】次に、0.3mmの厚みの亜鉛メッキ鋼板
302/EVA303/上記13枚直列接続した太陽電
池素子304/EVA302/50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)」305/EVAを充填材薄
部において均一に薄く押しつけるための治具、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、図3に示したように、太陽電
池素子304を亜鉛メッキ銅板302及び無延伸フッ素
樹脂フィルム305ではさみ込み樹脂封止した太陽電池
モジュール301を作成した。この際、充填材を薄くす
る部分に重ね合わせるEVAは厚くする部分と比較して
少量である。押しつけ板状治具に厚さ1.5mmの鋼板
を使用し、充填材薄部における充填材の量を発電領域の
1/4とした。そうすることにより、発電領域の充填材
の厚さが2mm、充填材薄部での充填材の厚みが0.5
mmの太陽電池モジュールを得た。
【0110】なお、無延伸フッ素樹脂フィルム305は
EVA303との接着を高めるために予め接着面にプラ
ズマ処理を施してある。ここで直列接続された太陽電池
素子304は、後の工程で太陽電池モジュール301の
端部を折り曲げるため、裏面の亜鉛鋼板および無延伸フ
ッ素樹脂フィルム305よりも一回り小さなサイズであ
る。
【0111】次に、上記太陽電池モジュール301を、
図1のような形状にロール成形機により折り曲げ加工し
た。
【0112】すなわち、垂下係合部は、太陽電池の面板
部から垂下102させ、さらに内側に鋭角におりまげ1
03、さらにもう一度折り返されている103。また、
立ち上がり係合部は、太陽電池がついた面板部から90
度立ち上げられ104さらに折り込み105、端部をも
う一度さらに折り込まれている105。
【0113】ここで太陽電池モジュールの立ち上がり係
合部105と太陽電池モジュールの垂下係合部103の
係合は図4のような形で係合される。
【0114】図4は本実施例の太陽電池モジュールを複
数枚野地板上に設置した際の概略断面図である。太陽電
池モジュール401は上端立ち上がり部404と下端垂
下部402を有し、それぞれの先端は係合部403、4
05を持つ。上下に隣り合う太陽電池は該係合部40
3、405によりはぜぐみの係合される。また、架台4
06には固定部材407によって上端立ち上がり部を固
定することにより設置される。
【0115】折り曲げ部のない方向に隣接する太陽電池
モジュールの間には、継ぎ手を接続した。
【0116】本実施例では、係合部の充填材が薄く、一
般的な屋根材に近いため、一般的な屋根材と同じように
折り曲げ、設置することが出来た。
【0117】本実施例ではフレームを使用しないことに
より軽量な太陽電池モジュールとなり設置時等の作業性
が良好であり、また材料費を小さくすることが出来た。
【0118】また、曲げ部における白濁及び充填材のひ
び割れも無くなり、外見的に良好な太陽電池モジュール
か得られた。
【0119】また、折り曲げによる充填材、耐候性フィ
ルムのはがれもなく折り曲げ部分の信頼性が向上した。
【0120】また、係合部の充填材が薄いために、屋内
から屋根上屋外への炎の延焼経路が減少した。
【0121】(実施例2)図5は本実施例の太陽電池モ
ジュールの外観図、図6は本実施例の切り取り及び折り
曲げ加工以前の太陽電池モジュールの上面外観図、図7
は図6のB−B′断面図、図8は図6のC−C′断面図
である。
【0122】本実施例は、ステンレス基板上に作成した
アモルファスシリコン太陽電池素子を直列接続し、裏面
に亜鉛メッキ鋼板を設けた太陽電池モジュールを折り曲
げ加工した例である。
【0123】本実施例2は実施例1と同様に作製した太
陽電池素子を使用し、0.3mmの厚みの亜鉛メッキ鋼
板702/EVA703/13枚直列接続した太陽電池
素子704/EVA702/50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)」705/EVAを薄部にお
いて均一に薄く押しつけるための治具、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、図7及び図8に示したように、太陽
電池素子704を亜鉛メッキ鋼板702及び無延伸フッ
素樹脂フィルム704ではさみ込み、樹脂封止した太陽
電池モジュール701を作成した。図6、図7、図8に
見られる様に本実施例においては被膜薄部が全端に存在
し、全端において曲げ加工性が良好である。
【0124】この際、被膜を薄くする部分に重ね合わせ
るEVAは、厚くする部分と比較して少量である。薄部
において均一に薄く押しつけるための治具は鋼板を使用
した。押しつけ板状治具には厚さ1.5mmの鋼板を使
用し、充填材薄部における充填材の量を発電領域の1/
4とした。そうすることにより、発電領域の充填材の厚
さが2mm、充填材薄部での充填材の厚みが0.5mm
の太陽電池モジュールを得た。
【0125】次に、コーナーシェアーで四隅を切り取り
(図6点線部)、ベンダーにより各4辺において、裏面
補強材側に90度に2度折り曲げることにより図5のよ
うに箱形に折り曲げた。設置は架台に裏側から固定用穴
602を通し、ねじ留めすることにより行った。
【0126】本実施例ではフレームを使用しないことに
より軽量な太陽電池モジュールとなり設置時等の作業性
が良好であり、また材料費を小さくすることが出来た。
【0127】また、曲げ部における白濁及び充填材のひ
び割れも無くなり、外見的に良好な太陽電池モジュール
が得られた。
【0128】また、折り曲げによる充填材、耐候性フィ
ルムのはがれもなく折り曲げ部分の信頼性が向上した。
【0129】(実施例3)図9は本実施例の太陽電池モ
ジュールの外観図、図10は本実施例の太陽電池モジュ
ールの折り曲げ加工以前の上面外観図、図11は図10
におけるD−D′断面図である。
【0130】本実施例は、ステンレス基板上に作成した
アモルファスシリコン太陽電池素子を直列接続し、本実
施例は、ステンレス基板上に作成したアモルファスシリ
コン太陽電池素子を直列接続し、裏面に亜鉛メッキ鋼板
を設けた太陽電池モジュールを折り曲げ加工したあと
に、多数枚設置した例について記述する。
【0131】本実施例は実施例1と同様に作製した太陽
電池素子を使用し、0.3mmの厚みの亜鉛メッキ鋼板
1102/EVA1103/13枚直列接続した太陽電
池素子1104/EVA1103/50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)」1105/EVAを被
膜薄部において均一に薄く押しつけるための治具、を順
次重ね合わせ、真空ラミネーターを用いて150℃でE
VAを溶融させることにより、図10、図11に示した
ように、太陽電池素子1104を亜鉛メッキ鋼板110
2及び無延伸フッ素樹脂フィルム1105ではさみ込み
樹脂封止した太陽電池モジュール1101を作成した。
この際、被膜を薄くする部分に重ね合わせるEVAは、
厚くする部分と比較して少量とした。押しつけ板状治具
には厚さ1.5mmの鋼板を使用し、充填材薄部におけ
る充填材の量を発電領域の1/4とした。そうすること
により、発電領域の充填材の厚さが2mm、充填材薄部
での充填材の厚みが0.5mmの太陽電池モジュールを
得た。次に、上記太陽電池モジュール1001を、図9
のような形状にローラーフォーマーにより折り曲げ加工
した。すなわち、中央部を曲げ、片側端部において、裏
面補強板側に鋭角におりまげ、さらにもう一度折り返し
て係合部903を作製し、またそれと向かい合う端部に
おいては、太陽電池がついた面板部から90度立ち上げ
904、次に耐候性フィルム側に鋭角におりまげ、さら
に端部をもう一度折り込まれて立ち上がり係合部905
を作製した。設置は実施例1と同様に行われた。
【0132】本実施例においては、端部のみならず中央
付近において曲げ加工性が良好な太陽電池モジュールと
なり、中央で曲げることにより、限られた面積を有効に
利用することが出来た。
【0133】曲げ部における白濁及び充填材のひび割れ
も無く、外見的に良好な太陽電池モジュールが得られ
た。また、折り曲げによる充填材、耐候性フィルムのは
がれもなく折り曲げ部分の信頼性が向上した。
【0134】(実施例4)本実施例の太陽電池モジュー
ルは、太陽電池素子を保護する為の充填材の厚い部分か
ら、加工領域の充填材の薄い部分への充填材厚さの変化
がテーパー状になだらかになっていることが特徴であ
る。
【0135】図24に折り曲げ加工を施す以前の本実施
例の太陽電池モジュールの概略断面図を示す。
【0136】この太陽電池モジュールの作製方法を図2
5を参照して説明する。
【0137】熱源を持つ鋼板上に、実施例1と同様に用
意された積層材料を裏面補強板2502、シート状の充
填材2504、直列接続された光起電力素子2501、
シート状の充填材2504、耐候性フィルム2503、
の順に積層した。この際、加工領域である端部付近に積
層するシート状の充填材は薄くしてある。次に耐熱性シ
リコンゴムのシートを重ね熱源を持つ鋼板4206とシ
リコンゴムシート4207間を真空ポンプ10torr
になるよう減圧し、150度cまで加熱30分間保持
し、その後真空引きを続けながら室温まで冷却した。充
填材を多く積層した部分から、少なく積層した部分へと
若干量の充填材の流れ込みを許容することにより、なだ
らかな表面を持つ太陽電池モジュールを得た。充填材の
厚さは、充填材の厚い部分においては2mm、充填材の
薄い部分においては0.5mmとなった。
【0138】折り曲げ成形や設置方法は実施例1と同様
に行った。
【0139】本実施例の太陽電池モジュールによれば、
加工性、信頼性の高い、低コストな軽量モジュールであ
るだけでなく、実施例1と比較して、充填材の厚い部分
から薄い部分の移行部分がなだらかになっていることに
より、従来屋根に近い外観が得られる。
【0140】(実施例5)本実施例の太陽電池モジュー
ルは、太陽電池素子の保護部分と、加工領域に別々の種
類の充填材を使用していることが特徴である。
【0141】図26に折り曲げ加工を施す以前の本実施
例の太陽電池モジュールの断面図構成図を示す。
【0142】この太陽電池モジュールの作製方法を図2
7を参照して説明する。
【0143】本実施例においては実施例1と同様に用意
された積層材料を使用した。熱源を持つ鋼板上に、熱が
加えられた充填材の流れを制限し太陽電池モジュール表
面の形状を決定する為の型2708、耐候性フィルム2
703を積層し、その上に充填材を厚くする部分におい
ては充填材2704、直列接続された太陽電池素子27
01、充填材2704と積層し、加工領域の充填材を薄
くする部分においては充填材2708のみを積層した。
この際加工領域での充填材には太陽電池素子周囲を充
填、保護する為の材料と異なるEEA樹脂を使用した。
次に裏面補強板2702をのせた後、耐熱性シリコンゴ
ムのシートを重ね熱源を持つ鋼板2706とシリコンゴ
ムシート間を真空ポンプで10torrになるように減
圧し、150度cまで加熱し30分間保持し、その後真
空引きを続けながら室温まで冷却した。これにより、太
陽電池素子の保護部分と、加工領域に別々の種類の充填
材を使用した太陽電池モジュールを得た。充填材の厚さ
は、充填材の厚い部分においては2mm、充填材の薄い
部分においては0.5mmとなった。
【0144】曲げ成形や設置方法は実施例1と同様に行
った。
【0145】本実施例は、使用する充填材の選択の幅が
広がった太陽電池モジュールの例である。
【0146】加工領域の充填材は透明度の高いものを選
択する必要は無く、太陽電池素子を保護する部分の充填
材と比較し加工性の高い材料を選択することが可能であ
り、好ましい色を選ぶことも可能である。
【0147】(実施例6)本実施例の太陽電池モジュー
ルは、裏面補強板に塑性加工を加えた鋼板を使用するこ
とでフラットな表面形状を持っていることが特徴であ
る。
【0148】図28に折り曲げ加工を施す以前の本実施
例の太陽電池モジュールの断面図を示す。
【0149】この太陽電池モジュールの作製方法を図2
9を参照して説明する。
【0150】裏面補強板以外は、実施例1と同様に用意
された積層材料を使用した。熱源を持つ鋼板上に、耐候
性フィルム2903、充填材2904、直列接続された
太陽電池素子2901、充填材2904、図のような断
面に折り曲げられた裏面補強金属板2902の順に積層
したのち耐熱性シリコンゴムのシートを重ね、熱源を持
つ鋼板2906とシリコンゴムシート間を真空ポンプで
10torrになるように減圧し、150度cまで加熱
し30分間保持し、その後真空引きを続けながら室温ま
で冷却し、太陽電池モジュールを得た。充填材の厚さ
は、充填材の厚い部分においては2mm、充填材の薄い
部分においては0.5mmとなった。
【0151】曲げ成形や設置方法は実施例1と同様に行
った。
【0152】本実施例の太陽電池モジュールによれば、
本実施例においては、加工性、信頼性の高い、低コスト
な軽量モジュールであるだけで無く、外観上太陽電池の
存在を感じさせない、フラットな表面を持つ太陽電池を
得ることが出来た。
【0153】(実施例7)本実施例の太陽電池モジュー
ルは、太陽電池モジュールを受光面側に折り曲げたこと
が特徴である。
【0154】図30に本実施例の太陽電池モジュールの
外観図を示す。
【0155】本実施例では実施例2と同様に作製した太
陽電池モジュールを使用して受光面側に折り曲げ、設置
を行った。設置は、一般に瓦棒葺きと呼ばれるごとき方
法で行った。
【0156】本実施例の太陽電池モジュールにより、充
填材が厚い部分で受光面側に折り曲げた場合に生じるス
プリングバックや、縁波等の問題の解消を可能とした。
【0157】(実施例8)本実施例の太陽電池モジュー
ルは、充填材の薄い加工領域が曲げ部とそれに必要な最
小限の領域にのみ広がっていることが特徴である。
【0158】図31に折り曲げ加工を施す以前の本実施
例の太陽電池モジュールの断面図を示す。
【0159】この太陽電池モジュールの作製方法を図3
2を参照して説明する。
【0160】熱源を持つ鋼板上に、充填材の薄い部分を
形成する為の治具3207を乗せた後、実施例1と同様
に用意された積層材料を耐候性フィルム3203、充填
材3204、直列接続された光起電力素子3201、充
填材3204、裏面補強金属板3202の順に積層し
た。次に耐熱性シリコンゴムのシートを重ね、熱源を持
つ鋼板3206とシリコンゴムシート間を真空ポンプで
10torrになるように減圧し、150度cまで加熱
し30分間保持し、その後真空引きを続けながら室温ま
で冷却した。
【0161】実施例1と異なり、シート状の充填材を積
層する際に加工領域と発電領域の充填材の量を同じにし
てあり、裏面補強板に大気圧がかかることによる加工領
域からの充填材が流れ出しを利用して、充填材の薄い部
分を成形した。充填材の厚さは、充填材の厚い部分にお
いては2.2mm、充填材の薄い部分においては0.8
mmとなった。
【0162】充填材の量に変更を加える必要が無い為太
陽電池モジュール材料積層時の作業性が向上した。
【0163】曲げ成形や設置方法は実施例7と同様に行
った。
【0164】本実施例の太陽電池モジュールによれば、
太陽電池モジュールに対する加工性を犠牲にすることな
く、太陽電池モジュール作製時の作業性の向上を可能と
した。
【0165】(実施例9)本実施例の太陽電池モジュー
ルは曲げ位置により、ロール成形機と、型と刃を使用す
る折り曲げ機の2つの曲げ方法を用いたことが特徴であ
る。
【0166】本実施例では実施例2と同様に作製した太
陽電池モジュールを使用して図33に本実施例の太陽電
池モジュールの外観図を示す。
【0167】本実施例はまず太陽電池モジュールの四隅
を切断し、長手方向の相対する端部をロール成形機を使
用して折り曲げ設置架台との係合部を成形した(330
2)。次にベンダーで短辺方向の相対する端部の折り曲
げを行った(3303)。
【0168】本実施例の太陽電池モジュールによれば、
長辺の2辺にロール成形を行うことにより、曲げ作業性
が向上した。
【0169】(実施例10)本実施例の太陽電池モジュ
ールは、端部に最も近い部分において、裏面補強板が露
出していることが特徴である。
【0170】図34に本実施例の折り曲げ前の太陽電池
モジュールの概略断面構成図を示す。
【0171】図35に本実施例の設置後の太陽電池モジ
ュールの折り曲げ部付近の断面図を示す。
【0172】まず太陽電池モジュールの作製方法を説明
する。熱源を持つ鋼板上に、熱が加えられた充填材の流
れを制限し太陽電池モジュール表面の形状を決定する為
の型、充填材の薄い部分を形成する為の治具を乗せた
後、実施例1と同様に用意された積層材料を耐候性フィ
ルム、充填材、直列接続された光起電力素子、充填材、
裏面補強金属板の順に積層した。この際、耐候性フィル
ムと充填材は、裏面補強板の全面を覆わないように小さ
くしてある。次に耐熱性シリコンゴムのシートを重ね、
熱源を持つ鋼板とシリコンゴムシート間を真空ポンプで
10torrになるよう減圧し、150度cまで加熱し
30分間保持し、その後真空引きを続けながら室温まで
冷却した。
【0173】これにより端部に近い部分において裏面補
強板が露出している太陽電池モジュールを作製した(図
中3410)。充填材の厚さは、充填材の厚い部分にお
いては2mm、充填材の薄い部分においては0.5mm
となった。折り曲げ成形や設置方法は実施例1と同様に
行った。図35に見られる様に裏面補強板と充填材の接
着が始まる部分は風雨に晒されない係合部の中に納めら
れている。
【0174】本実施例の太陽電池モジュールは、太陽電
池モジュール表面形状の一例である。
【0175】風雨に晒される部分においては耐候性フィ
ルムに切れめや繋ぎ目等が無いことが必要であるが、耐
候性フィルムと充填材は、鋼板の全てを覆っている必要
は無い。これは設置後に風雨に晒されない場所に位置す
る最端部付近は、耐候性フィルムで裏面補強板を保護す
る必要性が薄く、またその部分からの充填材や耐候性フ
ィルムの剥れや、水分流入等の問題が起こりにくいため
である。
【0176】本実施例の太陽電池モジュールによれば、
充填材と耐候性フィルムを減らすことが出来コストダウ
ンとなる。また、充填材の無い部分においては、より良
い曲げ加工性が得られる。
【0177】
【発明の効果】本発明の太陽電池モジュールによれば、
耐候性フィルムにより保護されていることにより、温
度、湿度あるいは風雨等の外部環境からの耐久性を得る
ことが出来た。
【0178】また、太陽電池素子を埋設するための充填
材をもつことにより同様に温度、湿度あるいは風雨等の
外部環境からの耐久性を得ることが出来た。また、衝撃
等から太陽電池を保護することが出来た。
【0179】また、裏面補強板を有し折り曲げ成形され
たことにより、構造材としての強度を持たせることが出
来た。これにより、フレーム等の枠体を不要とし、軽量
化、コストダウンが可能となった。また、折り曲げ加工
部分を利用した設置固定が可能となった。
【0180】また、充填材を減らすことにより曲げひず
みを減少させ、裏面補強板と充填材間に生ずる剥れを防
止することが出来た。また同様に、充填材の弾性回復量
を減少することにより、必要な曲がり角度が得られず、
角度が開いてしまうスプリングバックの問題が解消出来
た。また、太陽電池モジュールの端部付近で折り曲げた
際に太陽電池モジュールの縁が波打つ問題が解消出来
た。
【0181】また、ロール成形機械により折り曲げを行
う際には、耐候性フィルムと充填材に生じる、切れやつ
ぶれの問題を解消出来た。ロール成形機の押さえロール
にかかる圧力を減少させられる為、太陽電池素子にかか
る圧力を減少させることが出来た。さらに、充填材の使
用量を減らし、コストダウンとなった。また、前記充填
材の厚みが薄い平面領域の充填材の厚みが、5μm以上
1000μm以下であることにより、上記に述べた問題
の確実な解消を可能とした。
【0182】また、前記充填材の厚みが薄い平面領域に
充填材保持材を埋設しないことにより、太陽電池素子部
分を充填材保持材により保護し、太陽電池モジュールを
加熱真空積層の際に高温になった充填材の流出を防ぎ、
太陽電池モジュール内に残存する空気を太陽電池モジュ
ール外部へ向けて排出する作用をもたせながら、かつ、
折り曲げによる、充填材とこの充填材保持材の間の剥れ
や切断等のために折り曲げ部が白く濁ってしまう問題や
その部分が水分の流路となり太陽電池素子劣化の原因と
なる問題を解消出来た。
【0183】また、前記充填材保持材が不織布あるいは
織布であることにより、高い透光性、空孔率、強度が得
られた。これにより、太陽電池モジュールを加熱真空積
層の際に高温になった充填材の流出を防ぎ、太陽電池モ
ジュール内に残存する空気を太陽電池モジュール外部へ
向けて排出する効果をより高めることが出来た。また、
太陽電池素子への入射光の減少を低く押さえることが出
来た。
【0184】また、前記不織布あるいは織布が、セラミ
ック不織布あるいは織布、ガラス不織布あるいは織布、
ポリプロピレン不織布あるいは織布であることにより、
高い透光性、空孔率、強度が得られた。これにより、太
陽電池素子へのひっかきや衝撃等に対しての充分な保護
が可能となった。また透光性が高いことにより、太陽電
池素子への入射光の減少を低く押さえることが出来た。
太陽電池モジュールを加熱真空積層の際に変質しない
為、加熱真空積層の際に高温になった充填材の流出を防
ぎ、太陽電池モジュール内に残存する空気を太陽電池モ
ジュール外部へ向けて排出する効果をより高めることが
出来た。
【0185】また、前記耐候性フィルムが無延伸フィル
ムであることにより、高い耐候性フィルムの伸び率を有
する為、折り曲げの際に耐候性フィルムが破れる問題を
減少出来た。また充填材が厚い部分から充填材が薄い部
分への変化に対応することが出来るため、厚さが大きく
変化する太陽電池モジュールに対しても、切れや皺を防
いだ。
【0186】また、前記裏面補強板が金属板であること
により、構造体としての必要な強度と、高い加工性を得
ることが出来る。屋外の使用に対して高い耐久性を得る
ことが出来た。従来の屋根材として使用されている為、
それらとの互換性を得ることが出来る。また、前記太陽
電池素子が可曲性太陽電池であることにより、太陽電池
素子の割れの問題が生じず、太陽電池モジュールに必要
以上の剛性を要求しない為、太陽電池モジュールの厚さ
を薄くすることができ、軽量化コストダウンとなった。
【0187】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグリ
ッド電極を有する非結晶シリコン太陽電池素子であるこ
とにより、薄い太陽電池素子が安価に作製可能であり、
太陽電池モジュールの厚さを減らすことが出来るため、
軽量化、コストダウンとなった。
【0188】また、前記太陽電池素子が導電性基体上に
金属電極層と非結晶シリコン半導体層と透明導電層とグ
リッド電極を有する複数の非結晶シリコン太陽電池を直
列接続した非結晶シリコン太陽電池素子であることによ
り、より大型の太陽電池モジュールの作製が可能とな
り、より少数の太陽電池モジュールで、大面積の太陽電
池アレイが構成可能となり、1モジュール毎に必要な部
品や作業を減らすことができコストダウンとなった。
【0189】また、前記折り曲げ成形がロール形成機に
より成形されることにより、連続加工であり高生産性で
あるため、受けと刃を利用した折り曲げ機械と比較し短
期間で、安価な折り曲げが可能となった。複雑な断面形
状の成形が可能となった。大型化長尺化したモジュール
に簡単に対応可能となった。
【0190】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様例及び実施例の太陽電池モジ
ュールの外観図である。
【図2】本発明の実施態様例及び実施例の太陽電池モジ
ュールの上面外観図である。
【図3】本発明の実施態様例及び実施例の太陽電池モジ
ュールの断面概略図である。
【図4】本発明の実施例の太陽電池モジュールの設置時
における断面概略図である。
【図5】本発明の実施例の太陽電池モジュールの外観図
である。
【図6】本発明の実施例の太陽電池モジュールの上面外
観図である。
【図7】本発明の実施例の太陽電池モジュールの断面概
略図である。
【図8】本発明の実施例の太陽電池モジュールの断面概
略図である。
【図9】本発明の実施例の太陽電池モジュールの外観図
である。
【図10】本発明の実施例の太陽電池モジュールの上面
外観図である。
【図11】本発明の実施態様例の太陽電池モジュールの
断面概略図である。
【図12】本発明の実施例の太陽電池モジュールの太陽
電池素子の断面図である。
【図13】本発明の実施例のa−Si太陽電池素子の概
略構成図である。
【図14】本発明の実施例のa−Si太陽電池素子の断
面図である。
【図15】本発明の実施例のa−Si太陽電池素子の直
列接続図である。
【図16】本発明の実施例の太陽電池モジュールの裏面
配線図である。
【図17】本発明で用いた充填材肉薄部の一例を示す断
面図である。
【図18】従来の太陽電池モジュールの概略断面図であ
る。
【図19】従来の太陽電池モジュールの成形時における
問題の説明図である。
【図20】上下部成形ロールの正面図である。
【図21】成形ロール群の概略図である。
【図22】ロール成形工程の工程図である。
【図23】上下成形ロールの正面図である。
【図24】本発明の別の実施態様における折り曲げ加工
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図25】図24のモジュールの詳細断面図である。
【図26】本発明の別の実施態様における折り曲げ加工
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図27】図26のモジュールの詳細断面図である。
【図28】本発明の別の実施態様における折り曲げ加工
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図29】図28のモジュールの詳細断面図である。
【図30】本発明の太陽電池モジュールの外観図であ
る。
【図31】本発明の別の実施態様における折り曲げ加工
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図32】図31のモジュールの詳細断面図である。
【図33】本発明の別の太陽電池モジュールの外観図で
ある。
【図34】本発明の別の実施態様における折り曲げ加工
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図35】本発明の太陽電池モジュールの折り曲げ加工
後のモジュール構造の断面図である。
【符号の説明】
101 太陽電池モジュール 102 垂下部 103 垂下部係合部 104 立ち上がり部 105 立ち上がり部係合部 201 太陽電池モジュール 301 太陽電池モジュール 302 裏面補強板 303 充填材 304 太陽電池素子 305 耐候性フィルム 400 太陽電池モジュール 401 太陽電池モジュール 402 垂下部 403 垂下部係合部 404 立ち上がり部 405 立ち上がり部係合部 406 架台 407 固定部材 501 充填材薄部 502 充填材厚部 601 太陽電池モジュール 701 太陽電池モジュール 702 裏面補強板 703 充填材 704 太陽電池素子 705 耐候性フィルム 801 太陽電池モジュール 901 太陽電池モジュール 902 垂下部 903 垂下部系合部 904 立ち上がり部 905 立ち上がり部系合部 1001 太陽電池モジュール 1101 太陽電池モジュール 1102 裏面補強板 1103 充填材 1104 太陽電池素子 1105 耐候性フィルム 1201 ステンレス基板 1202 裏面反射層 1203 a−Si光電変換半導体層 1204 In23薄膜 1301 In23電極除去部 1302 グリッド電極 1303 錫メッキ銅線 1304 接着性銀インク 1305 銅箔 1306 ポリイミドテープ 1501、1502、1503 a−Si太陽電池素子 1504 錫メッキ銅線 1505 銅箔 1601 プラス側太陽電池素子 1602 銅箔 1603 絶縁性ポリエステルテープ 1604 マイナス側太陽電池素子 1605 銅箔 1606 銅箔 1801 太陽電池モジュール 1802 太陽電池素子 1803 裏面補強板 1804 充填材 1805 耐候性フィルム 1901 太陽電池モジュール 1902 裏面補強板 1903 充填材 1904 耐候性フィルム 1905 剥れの例 1906 亀裂の例 2001 太陽電池モジュール 2002 上部成形ローラー 2003 下部成形ローラー 2004 側面板 2101 第1段階上部成形ローラー 2102 第1段階下部成形ローラー 2103 第2段階上部成形ローラー 2104 第2段階下部成形ローラー 2105 第3段階上部成形ローラー 2106 第3段階下部成形ローラー 2107 第4段階上部成形ローラー 2108 第4段階下部成形ローラー 2109 第5段階上部成形ローラー 2110 第5段階下部成形ローラー 2111 第6段階上部成形ローラー 2112 第6段階下部成形ローラー 2201 第1段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2202 第2段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2203 第3段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2204 第4段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2205 第5段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2206 第6段階ロールにより成形された太陽電池モ
ジュールの断面図 2301 太陽電池モジュール 2302 裏面補強板 2303 充填材 2304 耐候性フィルム 2305 上部成形ローラー 2306 下部成形ローラー 2307 問題発生位置 2401 太陽電池素子 2402 裏面補強板 2403 耐候性フィルム 2404 充填材 2501 太陽電池素子 2502 裏面補強板 2503 耐候性フィルム 2504 充填材 2506 熱源を持つ鋼板 2601 太陽電池素子 2602 裏面補強板 2603 耐候性フィルム 2604 太陽電池素子を充填保護する為の充填材 2605 加工領域のための充填材 2701 太陽電池素子 2702 裏面補強板 2703 耐候性フィルム 2704 太陽電池素子を充填保護する為の充填材 2706 熱源を持つ鋼板 2708 表面形状を調整する為の鋼板 2801 太陽電池素子 2802 裏面補強板 2803 耐候性フィルム 2804 充填材 2901 太陽電池素子 2902 裏面補強板 2903 耐候性フィルム 2904 充填材 2906 熱源を持つ鋼板 3001 太陽電池素子 3002 立ち上げ部 3101 太陽電池素子 3102 裏面補強板 3103 耐候性フィルム 3104 充填材 3201 太陽電池素子 3202 裏面補強板 3203 耐候性フィルム 3204 充填材 3206 熱源を持つ鋼板 3208 表面形状を調整する為の鋼板 3301 太陽電池素子 3302 ロール成形による加工部 3303 刃と型による加工部 3401 太陽電池素子 3402 裏面補強板 3403 耐候性フィルム 3404 充填材 3405 固定部材 3406 設置架台 3407 固定具 3410 裏面補強板が露出されている部分

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐侯性フィルムと、太陽電池素子、該太
    陽電池素子を埋設するための充填材、及び該太陽電池素
    子の裏面側に配置した鋼板を有し、該耐候性フィルム
    と、該太陽電池素子と、該鋼板とを該充填材によって一
    体構造とし、そして、該太陽電池素子を配置した発電領
    域及び太陽電池素子を配置していない非発電領域を持っ
    た太陽電池付き建築材であって、前記非発電領域内の充
    填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚みより肉薄
    であって、該非発電領域で折り曲げ成形されてなる太陽
    電池付き建築材。
  2. 【請求項2】 耐侯性フィルムと、太陽電池素子、該太
    陽電池素子を埋設するための充填材、及び該太陽電池素
    子の裏面側に配置した鋼板を有し、該耐候性フィルム
    と、該太陽電池素子と、該鋼板とを該充填材によって一
    体構造とし、そして、該太陽電池素子を配置した発電領
    域及び太陽電池素子を配置していない非発電領域を持っ
    た太陽電池付き屋根用建築材であって、前記非発電領域
    内の充填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚みよ
    り肉薄であって、該非発電領域で折り曲げ成形し、該折
    り曲げ成形部を屋根垂下部とした太陽電池付き屋根用建
    築材。
  3. 【請求項3】 さらに、前記屋根垂下部の対向辺側の非
    発電領域で、立ち上がり折り曲げ部を有し、該非発電領
    域内の充填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚み
    より肉薄である請求項2に記載の太陽電池付き屋根用建
    築材。
  4. 【請求項4】 前記折り曲げ成形部は、はぜくみ係合構
    造を有している請求項2または3に記載の太陽電池付き
    屋根用建築材。
  5. 【請求項5】 耐侯性フィルムと、太陽電池素子、該太
    陽電池素子を埋設するための充填材、及び該太陽電池素
    子の裏面側に配置した鋼板を有し、該耐候性フィルム
    と、該太陽電池素子と、該鋼板とを該充填材によって一
    体構造とし、そして、該太陽電池素子を配置した発電領
    域及び太陽電池素子を配置していない非発電領域を持っ
    た太陽電池付き屋根用建築材であって、前記非発電領域
    内の充填材の厚みは、前記発電領域内の充填材の厚みよ
    り肉薄であって、該非発電領域で折り曲げ成形してなる
    太陽電池付き瓦棒屋根用建築材。
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