JPH1032345A - 太陽電池モジュール及びそれを用いたハイブリッドパネル - Google Patents

太陽電池モジュール及びそれを用いたハイブリッドパネル

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JPH1032345A
JPH1032345A JP8187199A JP18719996A JPH1032345A JP H1032345 A JPH1032345 A JP H1032345A JP 8187199 A JP8187199 A JP 8187199A JP 18719996 A JP18719996 A JP 18719996A JP H1032345 A JPH1032345 A JP H1032345A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池付き集熱パネル（ハイブリッドパネ
ル）の集熱と発電の効率を上げると同時にパネル組立の
量産性も高めることが可能な太陽電池モジュールを提供
する。 【解決手段】 基材１０１上に絶縁被覆の施された複数
の光起電力素子１０３と配線材１０４よりなる光起電力
素子群１０２が形成された太陽電池モジュールであっ
て、配線材１０４が形成された部分で折り曲げ加工を施
し鎧形状としたことを特徴とする。 【効果】 太陽光に対して最適な角度で太陽電池モジュ
ールを設置できると共に、パネル内でのモジュールどう
しの電気配線作業が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子を用
いた太陽電池モジュールと、かかる太陽電池モジュール
と集熱パネルを一体化したハイブリッドパネルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地球環境問題が深刻化するなかで、太陽
光エネルギーは火力発電、原子力発電などの有害な副産
物を生成しないクリーンエネルギーとして近年、非常に
注目されるようになった。また限りある地球上の資源に
対し、枯渇することのない無限エネルギーとしても太陽
光エネルギーの有効活用が望まれている。
【０００３】また一方で既存の１元型エネルギーシステ
ムでは、震災等の災害がおきた場合、エネルギー供給が
断絶したり、またその復旧に非常に時間がかかったりと
いった問題がある。太陽光エネルギーは晴れている地域
であればエネルギーとしていつでも利用できることか
ら、分散型の独立エネルギー源としての利用価値が高
い。
【０００４】これらのニーズから住宅向けの太陽光エネ
ルギー変換装置の開発が促進され、現在はその実用化が
急速に進んでいる。
【０００５】太陽光エネルギーの利用方法として半導体
素子を用いた太陽光発電システムや太陽光を断熱箱内に
取り込み、その熱を利用して温水や温風をつくる太陽光
発熱システム等が挙げられ、例えば、光吸収が良い黒色
鉄板を利用した集熱パネルが実用化されている（特公平
７−２８０３５８号公報）。
【０００６】図１３は集熱パネルの斜視図（図１３
（ａ））とその断面図（図１３（ｂ））である。この集
熱パネルは、集熱体１３０１（黒色鉄板）が受けた日射
熱を外気へ放熱しないようにガラス箱１３０２内に閉じ
込めた構成になっており、空気取入れ口１３０３から取
り込まれた空気は、集熱体１３０１から熱を受けて徐々
に昇温し、温風となり、空気取出し口１３０４から取り
出される。
【０００７】集熱パネル内の空気流通路１３０５として
集熱体１３０１の非受光面側を利用しているのは、受光
面側にあるガラス１３０６と非受光面側にあるパネル底
板の断熱材１３０７とでは、外気への熱損失が断熱材１
３０７のある非受光面側の方が小さいからである。
【０００８】特に寒冷地では熱に対する関心が高く、集
熱パネルを用いた太陽光発熱システムが普及している。
寒冷地は、比較的高緯度に位置し、太陽光の入射角度が
低くいため、太陽光から効率良く集熱を行うには、集熱
体１３０１に角度を持たせなければならない。理想的に
は太陽光（図１３（ｂ）中には２点鎖線の矢印で示し
た。）を直角に入射させる様にするのが好ましく、通常
は集熱面を水平より緯度＋１０°の角度で設置するのが
最適とされている。
【０００９】その工夫をされた鎧型集熱パネルの断面図
を図１４に示す。これは鎧型の集熱板１４０１を複数枚
取り付けた集熱パネルである。集熱板１４０１の集熱面
は集熱パネル内で角度θで傾斜しており、太陽高度が低
い場合でも高い集熱効果を得ることができるため、高緯
度の寒冷地等で実用化が進んでいるものである。
【００１０】鎧型の集熱体１４０１の立ち上がり角度θ
は、その土地の緯度や屋根勾配を考慮し、太陽光（図１
４中の２点鎖線の矢印）の入射角度に対して最適な角度
となるように、自由に設計できるようになっている。ま
た集熱体１４０１が連続的な鎧型形状になることで、集
熱体１４０１の非受光面側の空気の流れに抵抗を持たせ
ることができ、集熱効率を向上させる一因となってい
る。
【００１１】このように実際に集熱パネルを使用する寒
冷地は高緯度地域が多く、図１３のような平板状の集熱
板を利用した集熱パネルより、集熱効率の良い図１４の
鎧型集熱パネルの方が利用されるケースが多い。また鎧
型集熱パネルは既存のどんな屋根勾配に対しても、その
立ち上がり角度θを最適に設定でき、また屋根以外に壁
等にも取り付けることができ、その利用価値は高い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】太陽光発熱システムは
上記のような集熱パネルで得られた温風を住宅内に送り
込むファンを動作する必要があり、そのための電気が必
要である。その電源として太陽電池素子を集熱パネル内
に配置し、集熱と発電が同時に行えるハイブリッドパネ
ルが考えられている。
【００１３】しかしながら、熱媒に対する太陽電池素子
の耐候性を確保するために不活性ガス等の封入を要し、
パネルの気密性等の課題が多くなり、実用的ではない。
また太陽電池は電源であり、その絶縁性を確保しなけれ
ばならず、太陽電池素子をそのまま用いることで集熱パ
ネルの絶縁性の確保といった課題もある。
【００１４】更には、集熱パネルの組み立てにおいて、
作業性の低下、コスト高が問題となる。つまり太陽電池
素子を集熱パネル内に配置する為の組立工程が増加し、
また取り付け部品や、その他付随する部品が必要となっ
て、組み立てコストが高くなり、実用的ではない。
【００１５】本発明は、上記事情を鑑み、太陽電池付き
の集熱パネル（ハイブリッドパネル）の集熱効率と発電
効率の双方の向上を目的とするものである。本発明の更
なる目的は、組み立てが容易で量産性の高いハイブリッ
ドパネルの提供を目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。
【００１７】即ち、本発明第一は、少なくとも、折り曲
げ加工可能な基材：前記基材上に形成された第一絶縁
材：前記第一絶縁材上に形成された複数の光起電力素子
よりなる光起電力素子群：前記光起電力素子群上に形成
された第二絶縁材：からなる太陽電池モジュールであっ
て、前記光起電力素子が形成されていない部分に折り曲
げ加工部を有することを特徴とする太陽電池モジュール
にある。
【００１８】また、本発明第二は、少なくとも、折り曲
げ加工可能な基材：前記基材上に形成された第一絶縁
材：前記第一絶縁材上に形成され、複数の光起電力素子
と該光起電力素子を互いに電気的に接続する配線材より
なる光起電力素子群：前記光起電力素子群上に形成され
た第二絶縁材：からなる太陽電池モジュールであって、
前記配線材が形成された部分に折り曲げ加工部を有する
ことを特徴とする太陽電池モジュールにある。
【００１９】更に、本発明第三は、上記本発明第一又は
本発明第二の太陽電池モジュールと、集熱パネルとを一
体化したことを特徴とするハイブリッドパネルにある。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の太陽電池モジュー
ル及びハイブリッドパネルの実施の形態について、図を
用いて説明する。尚、本発明は以下の例に限られるもの
ではない。
【００２１】図１及び図２は、それぞれ本発明第一及び
本発明第二の太陽電池モジュールの斜視図である。基材
１０１上に第一絶縁材（不図示）を介して光起電力素子
群１０２が形成され、更にその上に第二絶縁材（不図
示）が形成されている。また、ケーブルコネクター１０
５で端子取出しを行っている。光起電力素子群１０２
は、複数の光起電力素子１０３とそれらを互いに接続す
る配線材１０４からなる。
【００２２】図１の本発明第一の太陽電池モジュール
は、光起電力素子群１０２が形成されていない部分で折
り曲げ加工されている。また、図２の本発明第二の太陽
電池モジュールは、配線材１０４のみが形成された部分
で折り曲げ加工されている。
【００２３】図３は、本発明第二の太陽電池モジュール
における折り曲げ加工部分の断面図である。配線材１０
４は第一絶縁材３０１、第二絶縁材３０２で絶縁封止さ
れており、基材１０１に接着されている。各構成材料の
界面には接着材３０３が充填されており、その接着を確
保している。以下に各構成材料について述べる。
【００２４】（基材）基材１０１は、太陽電池モジュー
ルの強度を増すために使用される板状ものであり、耐候
性、耐荷重性が要求される。また自由に曲げて様々な形
態を実現できる様に、加工性が必要である。材料として
は銅板、アルミニウム合金板、鉛板、亜鉛板、チタニウ
ム板、ステンレス鋼板等の金属の他に、例えば塗装亜鉛
鋼板のような絶縁処理した金属等を用いる。
【００２５】（第一絶縁材）第一絶縁材３０１は、光起
電力素子群１０２と基材１０１との絶縁を確保する必要
があり、絶縁性が要求される。また伸び率が良く、伸び
強度に優れ、軟質で加工性に優れた材料が好ましく、例
えばナイロン、ポリエチレンテレフタレート等を用いる
ことができる。
【００２６】（光起電力素子群）光起電力素子群１０２
は、複数の光起電力素子１０３を配線材１０４で直列ま
たは並列に接続して構成されている。
【００２７】光起電力素子１０３の断面図を図４に示
す。光起電力素子１０３は、導電性基板４０１、裏面反
射層４０２、半導体層４０３、透明電極層４０４、集電
電極４０５から構成されている。導電性基板４０１は光
起電力素子の基板であり、非受光面側の電極の役割を持
つ。裏面反射層４０２は、より多くの光起電力を得るた
めに、光を半導体層４０３に反射させる役割を持つ。半
導体層４０３は光を吸収して電気エネルギーに変える役
割を持つ。透明電極層４０４は、受光面側の電極であ
り、集電電極４０５は、透明電極上に発生した電流を効
率よく集電するための電極である。
【００２８】導電性基板４０１として用いる材料として
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、亜鉛メッキ鋼板、導電層が形成されてい
るポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタライ
ド、エポキシ等の樹脂フィルムやガラス等のセラミック
が挙げられる。
【００２９】裏面反射層４０２としては、例えば金属
層、金属酸化物層、金属層と金属酸化物の複合層が用い
られる。金属の材料としては、例えばチタン、クロム、
モリブデン、タングステン、アルミニウム、銀、ニッケ
ル等が用いられる。金属酸化物材料としては、例えば酸
化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等が利用される。
【００３０】半導体層４０３を構成する材料としては、
例えば非単結晶半導体、結晶シリコン、銅インジウムセ
レナイド、サンセラム等の化合物半導体を挙げることが
できる。非単結晶半導体としては、例えばアモルファス
シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、アモル
ファスシリコンカーバイト、アモルファスシリコンナイ
トライド、更にこれらが微結晶化したマイクロクリスタ
ル、多結晶シリコン等が挙げられる。
【００３１】半導体層４０３の製法としては、非単結晶
半導体の場合は、例えばシランガス、ゲルマンガス、炭
素水素等のプラズマＣＶＤにより形成することができ
る。結晶シリコンの場合は、溶融シリコンのシート化、
あるいは非単結晶半導体の熱処理により形成することが
できる。化合物半導体の場合は、例えば電子ビーム蒸
着、スパッタリング、電析、印刷等により形成すること
ができる。
【００３２】半導体層４０３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。
【００３３】透明電極層４０４を構成する材料として
は、例えば酸化インジュウム、酸化錫、ＩＴＯ、酸化亜
鉛、酸化チタン、硫化カドミウム等を挙げることができ
る。その形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング等を用いることができる。
【００３４】集電電極４０５を構成する材料としては、
例えば金属であるチタン、クロム、モリブデン、タング
ステン、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、錫等を用い
ることができる。その製法としては、例えば前記金属粉
を分散させた導電性ペーストの印刷や、前記金属ワイヤ
ーを前記導電性ペーストで接触させて形成する方法を用
いることができる。前記導電性ペーストのバインダーに
は、例えばポリエステル、エポキシ、フェノール、アク
リル、アルキシド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレ
タン等のポリマーを使用することができる。
【００３５】配線材１０４は光起電力素子間の電気接続
を行う役割を持つ。材料としては、導電性の他に伸び率
が良く、伸び強度に優れ、軟質で加工性に優れたものが
好ましく、例えばアルミニウム、銀、銅、錫等の金属を
用いることができる。また、編み導線等も好ましく用い
ることができる。
【００３６】光起電力素子１０３と配線材１０４との接
続方法は、特に限定されるものではないが、例えば半田
付け、スポット溶接、超音波溶接等によって行うことが
できる。
【００３７】（第二絶縁材）第二絶縁材３０２は、太陽
電池モジュール表面を保護し絶縁性を確保する役割があ
り、絶縁性、透光性、耐候性を有し、汚れが付着しにく
いことが要求される。また伸び率が良く、伸び強度に優
れ、軟質で加工性に優れたものが好ましく、例えばポリ
エチレンテトラフルオロエチレン、ポリ３フッ化エチレ
ン、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂フィルムを用いる
ことができる。通常はフッ素樹脂フィルムは接着性が乏
しいため、接着面はコロナ処理やプライマー処理をする
のが望ましい。
【００３８】（接着材）接着材３０３は、前記各材料を
接着する役割があり、接着性、透光性、耐候性を要求さ
れる。また加工時の各材料の伸縮に追従できるような、
柔軟性も必要であり、材料としては、例えばＥＶＡ（酢
酸ビニル−エチレン共重合体）、ブチラール樹脂、シリ
コン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることができ
る。また太陽電池モジュールの耐スクラッチ性を上げる
ためガラス繊維を含浸したり、半導体層を劣化させる紫
外線を吸収する紫外線吸収剤を含有させてもよい。また
予め第一絶縁材３０１、第二絶縁材３０２に接着層があ
る場合は、それらを接着材としてもよい。
【００３９】本発明の太陽電池モジュールの折り曲げ加
工の方法は特に限定されず、一般的な鋼板の加工方法を
用いることができる。例えばベンダー加工、ロールフォ
ーマー加工、プレス加工等が挙げられる。これらの加工
方法で曲げ角度、曲げ半径を制御してモジュールの折り
曲げ加工を行う。尚、曲げ角度は設置場所、設置角度に
応じて最適な角度になるように折り曲げられる。
【００４０】上記折り曲げ加工部の曲げ半径は、本発明
第一の太陽電池モジュールの場合には３．０ｍｍ以上、
本発明第二の太陽電池モジュールの場合には４．５ｍｍ
以上とするのが好ましい。折り曲げ加工部の曲げ半径が
小さ過ぎると、折り曲げ部において基材と絶縁材との間
に剥離が生じたり、配線材に亀裂が生じる場合がある。
【００４１】本発明第一の太陽電池モジュールと鎧型集
熱体を用いた、集熱と発電を同時に行える本発明のハイ
ブリッドパネルの断面図を図５に示す。本ハイブリッド
パネルは、図１に示したような本発明第一の太陽電池モ
ジュール５０１を３段、鎧型黒色鉄板５０２を４段、パ
ネル容器５０３内に配置した構成になっている。パネル
容器５０３の一面は窓５０４になっており、太陽光５０
５が入射できるようになっている。
【００４２】太陽電池モジュール５０１は、基材１０１
上に複数の光起電力素子１０２を樹脂等からなる第一絶
縁材及び第二絶縁材で封止した形で一体に形成されてい
る。また、太陽電池モジュール５０１は、光起電力素子
１０２が形成されていない部分、即ち基材１０６と絶縁
材からなる部分で折り曲げ加工され、鎧型を呈してい
る。
【００４３】パネル容器５０３には、空気が通過できる
空気取入れ口５０６と空気取出し口５０７が設けられて
いる。太陽電池モジュール５０１及び鎧型黒色鉄板５０
２は、太陽光５０５に晒され、パネル容器５０３内の空
気を２分割するように取り付けられている。太陽電池モ
ジュール５０１及び鎧型黒色鉄板５０２は、太陽光を吸
収して発熱し、非受光面側の空気５１１に熱を伝える。
空気取入れ口５０６より流入してきた空気は、太陽電池
モジュール５０１及び鎧型黒色鉄板５０２により暖めら
れた温風となり、空気取出し口５０７より流出する。こ
こで受光面側の空気を熱媒として利用しないのは、受光
面側は窓５０４部からの熱放熱があるため、十分な昇温
ができないためである。
【００４４】また太陽電池モジュール５０１は当然なが
ら発電しており、発生した電気はモジュールの非受光面
側から取り出され、ケーブルコネクター５０８により、
外部へ取り出す構成になっている。
【００４５】本ハイブリッドパネルでは、太陽電池モジ
ュール５０１は全７枚の鎧中、３枚を占めているが、電
力の必要量に応じてその何枚を適宜設定することができ
る。また同様に、鎧型黒色鉄板５０２は、必要に応じて
選択吸収板を使用したりして、更に集熱効果を挙げる事
もできる。
【００４６】本発明第一の太陽電池モジュール５０１
は、鎧型黒色鉄板５０２と同様、容易に太陽光５０５が
太陽電池モジュール５０１に最適な角度で照射するよう
に配置することができるため、本発明のハイブリッドパ
ネルでは集熱効率と発電効率の双方を向上させることが
できる。
【００４７】前述の半導体層４０３は、一般的に高温化
では特性が低下するといった性質があるため、太陽電池
モジュール５０１はパネル容器５０３の中でも比較的温
度が低い所に配置した方が良い。パネル容器５０３内は
通常、空気取入れ口５０６付近の温度が最も低く、空気
取出し口５０７付近になるにつれて上昇していく。よっ
て太陽電池モジュール５０１は、空気の取入れ口５０６
側に取り付けられ、電気取り出し用のリード線５０８は
空気の取入れ口５０６から外に取り出されている。
【００４８】本発明のハイブリッドパネルようにパネル
容器内で太陽電池モジュールを使用する場合は、その温
度に注意しなければならない。つまり通常の屋根上で使
用される場合より、使用環境温度が高く、最悪の場合は
約１２０℃まで昇温することが実験で確認されているか
らである。その高温環境下における太陽電池モジュール
の安定性を確保するためには、パネル容器内に配置する
太陽電池モジュール及びそのケーブルコネクターに１２
０℃の耐熱性が要求される。
【００４９】太陽電池モジュールは通常、屋外に晒され
る事から耐候性を考慮した設計がされる。例えば前述の
絶縁材として用いられるＥＴＦＥ（エチレン−テトラフ
ルオロエチレン共重合体）やＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート）等は、絶縁材としての連続使用温度の上限
値は１２０℃以上である。またそれ以外の材料も耐候性
を考慮して選択される。従って、本発明の太陽電池モジ
ュールは、１２０℃の環境下で使用しても絶縁等の安全
性は確保できる。
【００５０】しかしながらケーブルコネクター５０８
は、屋根の裏側に位置するといった理由から太陽電池モ
ジュールほど耐候性が考慮されていない。例えばケーブ
ルのシース部やコネクターのハウジング部には、一般に
塩化ビニルが用いられる。しかもコネクターのハウジン
グ部はそれによって絶縁性を確保している。塩化ビニル
は絶縁材料として使用される場合、その連続使用温度の
上限値は７５℃であるといわれている。つまり一般的な
耐熱ケーブルコネクターは７５℃が上限温度である。
【００５１】そのため、図５に示したようにパネル容器
５０３内に本発明第一の太陽電池モジュール５０１を複
数段配置する場合には、太陽電池モジュール５０１間の
電気接続に塩化ビニルのような従来のケーブルコネクタ
ーを使用できないため、かかるコネクターとして耐熱電
線５０９を用い、耐熱電線５０９どうしを厚着スリーブ
でかしめて接続している。更に接続部の絶縁性を確保す
るために圧着部を熱収縮チューブ等で被覆する必要があ
る。
【００５２】その一方で、ハイブリッドパネル間での太
陽電池モジュールの電気接続は、パネルの外で行うた
め、従来のケーブルコネクターが使用できる。
【００５３】パネル内の耐熱電線５０９とパネル外のケ
ーブルコネクター５０８は、パネルの空気取入れ口５０
６付近に端子箱５１０を配置し、端子箱内の端子台でそ
の接続を行っている。
【００５４】本発明第一の太陽電池モジュールを１段だ
けパネル内に組み込む場合には、パネル内でモジュール
どうしを接続する必要はないが、図５に示したようにモ
ジュールを複数段設置する場合には、ハイブリッドパネ
ルの組立作業においてモジュールどうしの電気接続作業
が必要となる。この具体的な作業手順を簡単に述べてみ
る。 接続する耐熱電線５０９の芯線を露出するために、被
覆を剥く。 剥いた芯線をどうしを厚着スリーブでかしめる。 予め通してあった熱収縮チューブをスリーブ上へ移動
させ、ヒートガンで加熱収縮させ絶縁被覆を行う。
【００５５】この様にハイブリッドパネル内でのモジュ
ールどうしの電気接続には通常のケーブルコネクターが
使用できないため、その作業が煩雑になりやすい。
【００５６】そこで、本発明第一の太陽電池モジュール
を複数段設置する必要がある場合には、本発明第二の太
陽電池モジュールを代用するのが好ましい。即ち、本発
明第二の太陽電池モジュールを用いることにより、ハイ
ブリッドパネル内でのモジュール間の接続作業を不要に
することができ、その組み立てを非常に簡素化すること
ができる。
【００５７】本発明第二の太陽電池モジュールと鎧型集
熱体を用いた、集熱と発電を同時に行える本発明のハイ
ブリッドパネルの断面図を図６に示す。図６中において
図５中の符号と同一符号で示したものは同一部材を示し
ており、６０１は図２に示したような本発明第二の太陽
電池モジュールである。
【００５８】以下、本発明のハイブリッドパネルの各構
成材料について述べる。
【００５９】（パネル容器）パネル容器５０３の材料
は、断熱性が高いものが好ましく、例えば、木、ポリス
チレン、珪化カルシウム、発泡スチロールなどを用いる
ことができる。
【００６０】（窓）窓５０４の材料は、光透過性と断熱
性が高いものが好ましく、例えば、ガラス、ポリカーボ
ネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ナイ
ロンなどを用いることができる。また窓５０４の取り付
けは、パネル容器５０３にゴム、シリコン、アクリル等
の接着剤により取り付け、エッチカバーを設けることも
できる。
【００６１】（空気取入れ口及び空気取出し口）空気取
入れ口５０６と空気取出し口５０７は、パネル容器５０
３にそれぞれ少なくとも一カ所形成され、空気や水など
が流入できる構造である。また、ゴミ等の混入を防ぐた
めのフィルターや酸性の物質を含む空気に対する化学フ
ィルターを付設することもできる。また、空気の流入量
を調整できる様に絞り機構を設けることもできる。
【００６２】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６３】（実施例１）本実施例に係る太陽電池モジ
ュールは、非結晶光起電力素子を、亜鉛メッキ鋼板上に
プラスチックにより絶縁被覆した構成の太陽電池モジュ
ールを折り曲げ加工することで得られる本発明第二の太
陽電池モジュールである。本太陽電池モジュールは、受
光面の水平からの立ち上がり角度が約１０°で、５枚の
鎧型を一体にした構成である。以下に図を用い、詳細に
説明する。
【００６４】まず、図７に示したような光起電力素子を
作製した。洗浄したステンレス基板７０１上に、スパッ
タ法で裏面反射層７０２としてＡｌ層とＺｎＯ層を順次
形成した。次にプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4 とＰ
Ｈ3 とＨ2 の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4
とＨ2 の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4 とＢ
Ｆ3 とＨ2 の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形
成し、ｎ層／ｉ層／ｐ層／ｎ層／ｉ層／ｐ層／ｎ層／ｉ
層／ｐ層の層構成のトリプル型ａ−Ｓｉの半導体層７０
３を形成した。更に透明電極層７０４としてＩｎ2 ０3
薄膜を、抵抗加熱法で蒸着する事によって形成した。
【００６５】ステンレン基板７０１の端部では、ステン
レン基板７０１と透明電極層７０４が短絡した状態とな
っているため、この短絡をリペアーするために透明電極
層７０４の一部を電解エッチングにより除去した。その
後、基板７０１の対向する２辺付近に絶縁両面テープ７
０５を貼り付け、更にその上面に集電電極７０６である
直径１００μｍのカーボンペースト被覆銅ワイヤーを敷
線し、テープ粘着材上で保持させた。その上からリード
電極７０７である銅箔をワイヤーを挟み込むように貼り
付けた後、基板全体を熱プレスすることで、集電電極７
０６であるカーボンペースト被覆ワイヤーを透明電極層
７０４に接着した。
【００６６】次に図８に示したような光起電力素子群を
作製した。本光起電力素子群は、上述の光起電力素子を
２０枚直列接続した構成になっている。光起電力素子８
０１は１ｍｍギャップ、９０ｍｍギャップを交互に繰返
し、１０枚並べられており、更に２ｍｍギャップで折り
返すような形で同様に１０枚並べられている。１ｍｍギ
ャップの光起電力素子８０１どうしの電子接続は、光起
電力素子８０１のリード電極７０７（図７参照）により
行った。９０ｍｍギャップの光起電力素子８０１どうし
の電気接続は光起電力素子８０１のリード電極７０７で
は短いために配線材８０２を継ぎ足して行った。配線材
８０２は折り曲げ加工されるため、２００μｍ厚の軟質
銅を用いている。２ｍｍギャップの光起電力素子８０１
どうしの電気接続は、光起電力素子８０１のリード電極
７０７では方向が違うために配線材８０２として軟質銅
を継ぎ足して行った。末端の光起電力素子の裏面側には
正極と負極の端子取り出し部８０３が設けられている。
また発電に寄与しないリード電極及び配線材の部分は、
デザイン性を考慮して、マスクするために黒色ＰＥＴテ
ープ８０４が貼られている。
【００６７】上記の光起電力素子群を用いて太陽電池モ
ジュールを作製した。次に折り曲げ加工する前の太陽電
池モジュールの断面図を図９に示す。基材９０１である
０．４ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板上に、第一絶縁材９０２
である５０μｍ厚のＰＥＴフィルムが積層され、その上
に光起電力素子８０１と配線材８０２等からなる光起電
力素子群９０３、更に第二絶縁材９０４である５０μｍ
厚のＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重
合体）が積層されている。第二絶縁材９０４と光起電力
素子群９０３は接着材９０５である４６０μｍ厚のＥＶ
Ａ（エチレン−酢酸ビニル共重合ポリマー）を用いて接
着されており、また光起電力素子群９０３と第一絶縁材
９０２、及び第一絶縁材９０２と基材９０１は接着剤９
０６である２３０μｍ厚のＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニ
ル共重合ポリマー）を用いて接着されている。これらの
接着方法は、真空ラミネート法により行われている。モ
ジュール裏面側には端子取り出し口９０７が予め設けら
れている。
【００６８】次に折り曲げ加工した後の太陽電池モジュ
ールの斜視図を図１０に示す。図１０に示されるよう
に、配線材８０２上で上方向、下方向に４０ｍｍ間隔
で、９０°に折り曲げを繰り返す事で立ち上り角度が１
０°の鎧形状を形作っている。折り曲げ加工はベンダー
を用い、折り曲げ部の曲げ半径は４．５ｍｍとした。ま
た、端子取り出し部９０７からケーブルコネクター１０
０１により端子取り出しを行っている。
【００６９】折り曲げ部の断面図を図１１に示す。配線
材８０２である２００μｍ軟質銅が、第二絶縁材９０４
である５０μｍ厚のＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体）と第一絶縁材９０２である５０μ
ｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタート）で絶縁封止
され、基材９０１である亜鉛メッキ鋼板上に接着されて
いる。配線材８０２の表面側にはマスクシール８０４
（図８参照）として、黒色の５０μｍ厚のＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタート）テープが貼られている。
【００７０】配線材８０２と第一絶縁材９０２の界面及
び、第一絶縁材９０２と基材９０１の界面には、接着材
９０６として２３０μｍ厚のＥＶＡ（エチレン−酢酸ビ
ニル共重合ポリマー）を用いている。その接着力は配線
材（銅）に対して、約４００ｇ／１０ｍｍである。
【００７１】また配線材８０２とマスクシール８０４の
界面及び、マスクシール８０４と第二絶縁材９０４の界
面には、接着材９０５として４６０μｍ厚のＥＶＡ（エ
チレン−酢酸ビニル共重合ポリマー）を用いている。
【００７２】折り曲げ加工の中立面は基材９０１の中心
であり、曲げに対して外側では伸び力が加わり、内側で
は収縮力が加わる。
【００７３】折り曲げ部の配線材８０２には軟質銅が用
いられているが、これが硬質銅であると下方向に折り曲
げられた時、配線材に引っ張り力が加わり、断線するの
を防止するためである。すなわち、配線材８０２として
軟質銅を使う事で折り曲げ加工が実現している。更に詳
細に述べれば、本実施例での曲げ部の曲げ半径は４．５
ｍｍ、中立面からの距離は約０．６ｍｍになっているた
め、下方向の加工による変形量は計算により約１３％の
伸び加工になる。これに対して配線材料である軟質銅は
３５％以上の伸び率を持つものを使用しているのであ
る。
【００７４】折り曲げ部の曲げ半径を変えて曲げ加工し
た際の、配線材及びモジュール保護材（絶縁材、接着
材）の状態を観察した結果を表１に示す。表１に示され
るように、曲げ半径が１．５ｍｍに小さくなると、配線
材に軟質銅を用いても亀裂が入るものが発生したり、ま
た環境試験をすると、特に上方向の曲げ部分でモジュー
ル保護材である接着材等の剥離が発生する事が判明し
た。また、曲げ半径が３．０ｍｍの場合には、配線材に
亀裂が発生することはないが、上方向の曲げ部分でモジ
ュール保護材である接着材等の剥離が発生する事が判明
した。
【００７５】この結果によると、上方向と下方向の双方
の曲げ加工を施す本実施例のような本発明第二の太陽電
池モジュールにあっては、曲げ半径を４．５ｍｍ以上と
することにより、接着材等の剥離のない極めて良好な状
態で曲げ加工を行うことができる。一方、例えば図１に
示したような下方向の曲げ加工のみを施す本発明第一の
太陽電池モジュールにあっては、曲げ半径を３．０ｍｍ
以上にすれば、同様に良好な状態で曲げ加工を行うこと
ができる。
【００７６】折り曲げ部の曲げ半径を４．５ｍｍとした
本実施例の太陽電池モジュールでは、屋外という厳しい
環境の中に晒される太陽電池モジュールとしても、長期
における信頼性を確保することができる。
【００７７】
【表１】
【００７８】尚、ここで行った環境試験は、湿度サイク
ル試験（−４０℃⇔＋８５℃、８５％ＲＨ）が１０サイ
クル、高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ）が１０００
時間、１２０℃耐熱試験が１０００時間、温度サイクル
試験（−４０℃⇔＋９０℃）が２００サイクルである。
【００７９】（実施例２）本実施例に係る太陽電池モジ
ュールは図１に示したような構成であり、実施例１と同
様に、非結晶光起電力素子を亜鉛メッキ鋼板上にプラス
チックにより絶縁被覆した構成の太陽電池モジュールを
折り曲げ加工することで得られる鎧型太陽電池モジュー
ルである。この鎧型太陽電池モジュールは鎧の受光面
が、水平からの立ち上がり角度が約１０°で１枚の鎧形
状を呈する。
【００８０】本実施例の鎧型太陽電池モジュールは鎧枚
数が１枚である事から、実施例１のような配線材上での
折り曲げ加工はなく、基材と樹脂部分で折り曲げ加工さ
れている。尚、折り曲げ部の曲げ半径は３．０ｍｍとし
た。
【００８１】本実施例の太陽電池モジュールも、実施例
１の太陽電池モジュールと同様、長期における信頼性を
確保することができる。
【００８２】（実施例３）本実施例に係る太陽電池モジ
ュールは、実施例１と同様に、非結晶光起電力素子を亜
鉛メッキ鋼板上にプラスチックにより絶縁被覆した構成
の太陽電池モジュールを折り曲げ加工することで得られ
る鎧型太陽電池モジュールである。この鎧型太陽電池モ
ジュールは鎧の受光面が、水平からの立ち上がり角度が
約１０°で連続した７枚の鎧形状を呈する。
【００８３】実施例１の鎧型太陽電池モジュールとの相
違点は、鎧枚数が７枚である事と、折り曲げ加工部の配
線材料に編み導線を使用している事である。本実施例で
は編み導線の素線として錫メッキ銅ワイヤーを利用して
いることで、収縮性を向上させ、加工時の変形に対する
追従性を高めた。また折り曲げ加工後のモジュールに対
する振動に対しても、折り曲げ加工部の配線材にかかる
疲労破壊を防ぐ効果も備わった。
【００８４】（実施例４）本実施例に係るハイブリッド
パネルは、実施例１の鎧型太陽電池モジュールを用いた
鎧型ハイブリッドパネルである。
【００８５】その構成を図１２の断面図を用いて説明す
る。本ハイブリッドパネルは、空気取り入れ口１２０３
及び空気取り出し口１２０４を形成したパネル容器１２
０２、光を透過する窓１２０１、上記鎧型太陽電池モジ
ュール１２０５、鎧型黒色鉄板１２０６により構成され
ている。
【００８６】パネル容器１２０２は強度を出すため、鉄
板で枠及び面を作成している。更に内部は熱を逃がさな
いように、断熱材（不図示）で被覆している。この断熱
材としてはポリスチレンを用いた。
【００８７】窓１２０１としては強化ガラスを用い、厚
みが４ｍｍのものを使用する事で、耐荷重性、断熱性を
高め、外気への熱損失をできるだけ抑えた構成になって
いる。寸法はできるだけ多くの太陽光を得るため、ほぼ
パネル容器の上面全体に形成した。
【００８８】空気取り入れ口１２０３は、パネル容器１
２０２の幅方向の側面に位置し、鎧型太陽電池モジュー
ル１２０５、鎧型黒色鉄板１２０６の非受光面側の空間
と連絡できるように設けられている。
【００８９】空気取り出し口１２０４は、パネル容器１
２０２の裏面でかつ、空気取り入れ口１２０３から遠く
離れた所に位置する。その寸法は直径が１５０ｍｍの円
形である。尚、この寸法は、住宅室内に温風を引き込む
ダクトと連結できれば良く、ダクトに合わせた大きさが
選択できる。また防塵フィルターが備えつけられてお
り、住宅室内へ塵の侵入を防いでいる。
【００９０】パネル容器１２０２内には、鎧型太陽電池
モジュール１２０５と鎧型黒色鉄板１２０６が窓１２０
１と平行に設置されている。この鎧型太陽電池モジュー
ル１２０５と鎧型黒色鉄板１２０６は、パネル容器１２
０２の側面の壁に取り付けられているＬアングル１２０
７に、部分的にスペーサーを咬ませてビス打ちにより固
定している。
【００９１】鎧型太陽電池モジュール１２０５で発生し
た電気は、ケーブルコネクター１２０８により、空気取
り入れ口１２０３から外に取り出されている。ケーブル
コネクター１２０８は空気取り入れ口１２０３付近に位
置する事から、温度が通常の屋根面裏と同じ温度を考え
られるため、通常のケーブルコネクターを使用してい
る。
【００９２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。 （１）本発明の鎧形状を呈する太陽電池モジュールを用
いることにより、その土地、その設置勾配を考慮した最
適立ち上がり角度を自由に設計できる高集熱、高発電の
性能をもったハイブリッドパネルが実現できた。 （２）特に鎧形状の複数が一体化された本発明第二の太
陽電池モジュールでは、ハイブリッドパネルを組み立て
る際に太陽電池モジュールどうしの接続が不要であり、
より量産性のあるハイブリッドパネルが実現できた。 （３）光起電力素子群の配線材のみが形成された部分を
折り曲げ加工部とした本発明第二の太陽電池モジュール
では、その配線材を特に軟質金属若しくは編線導線とし
たことで、その製造上の歩留を上げることができた。 （４）折り曲げ加工部の曲げ半径を特定の範囲にした事
で、極めて長期信頼性の高い太陽電池モジュール及びハ
イブリッドパネルが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一の鎧型太陽電池モジュールの実施態
様例を表す斜視図である
【図２】本発明第二の鎧型太陽電池モジュールの実施態
様例を表す斜視図である
【図３】本発明第二の鎧型太陽電池モジュールの折り曲
げ加工部の実施態様例を表す断面図である。
【図４】本発明に係る光起電力素子の実施態様例を表す
断面図である。
【図５】本発明第一の鎧型太陽電池モジュールを用い
た、鎧型ハイブリッドパネルの実施態様例を表す断面図
である。
【図６】本発明第二の鎧型太陽電池モジュールを用い
た、鎧型ハイブリッドパネルの実施態様例を表す断面図
である。
【図７】実施例１〜４に係る光起電力素子の斜視図であ
る。
【図８】実施例１及び実施例４に係る光起電力素子群の
上面図である。
【図９】実施例１及び実施例４に係る折り曲げ加工する
前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１０】実施例１及び実施例４に係る鎧型太陽電池モ
ジュールの斜視図
【図１１】実施例１及び実施例４に係る鎧型太陽電池モ
ジュールの折り曲げ加工部の断面図である。
【図１２】実施例４に係る鎧型ハイブリッドパネルの断
面図である。
【図１３】従来の集熱パネルを表す図である。
【図１４】従来の鎧型集熱パネルの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 昌宏 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 塩見 哲 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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、折り曲げ加工可能な基材：
    前記基材上に形成された第一絶縁材：前記第一絶縁材上
    に形成された複数の光起電力素子よりなる光起電力素子
    群：前記光起電力素子群上に形成された第二絶縁材：か
    らなる太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子
    が形成されていない部分に折り曲げ加工部を有すること
    を特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 前記折り曲げ加工部の曲げ半径が、３．
    ０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の太
    陽電池モジュール。
  3. 【請求項３】 少なくとも、折り曲げ加工可能な基材：
    前記基材上に形成された第一絶縁材：前記第一絶縁材上
    に形成され、複数の光起電力素子と該光起電力素子を互
    いに電気的に接続する配線材よりなる光起電力素子群：
    前記光起電力素子群上に形成された第二絶縁材：からな
    る太陽電池モジュールであって、前記配線材が形成され
    た部分に折り曲げ加工部を有することを特徴とする太陽
    電池モジュール。
  4. 【請求項４】 前記配線材は、軟質金属であることを特
    徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  5. 【請求項５】 前記配線材は、編線導線であることを特
    徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  6. 【請求項６】 前記折り曲げ加工部の曲げ半径が、４．
    ５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３〜５のいず
    れかに記載の太陽電池モジュール。
  7. 【請求項７】 前記折り曲げ加工部を有することによ
    り、鎧型形状となる事を特徴とする請求項１〜６のいず
    れかに記載の太陽電池モジュール。
  8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電
    池モジュールと、集熱パネルとを一体化したことを特徴
    とするハイブリッドパネル。
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