JPH11214736A - 太陽電池モジュール用カバーガラス構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 機械的強度を比較的高くするとともに雨水や
塵埃などが入り難くし、加えて紫外線、赤外線からの保
護を可能とする、太陽電池モジュールにおけるカバーガ
ラス構造を提供する。 【解決手段】 光電変換素子層が形成されたフレキシブ
ル基板が、接着層を介して防湿フィルムにより挟み込み
封止された太陽電池モジュールの受光面を覆うカバーガ
ラス構造を、２枚のガラス１を樹脂２を挟んで段違いに
重ね合わせ接着する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、家屋の屋上など
に設置して用いられ、フレキシブルで防湿性を備え長期
信頼性を有する太陽電池モジュールのためのカバーガラ
ス構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから最も注目を集めている。特に、アモルファ
スシリコン太陽電池は薄型で軽量、製造コストの安さ、
大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の
主流となると予測される。従来の太陽電池ではガラス基
板を用いていたが軽量化，施工性，量産性などの点か
ら、プラスチックフィルムまたは金属フィルムを用いた
フレキシブルタイプの太陽電池の研究開発が進められて
いる。その結果、フレキシブル性を生かしたロールツー
ロール方式の製造方法により、大量生産が可能になって
いる。

【０００３】図９に、太陽電池モジュールの従来例を示
す。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断
面図である。すなわち、絶縁性でフレキシブルな樹脂か
らなる長尺のフィルム基板７上に、順次第１電極層８、
光電変換層９、第２電極層１０が積層され、これらは接
着層１１を介して防湿フィルム１２で挟まれている。な
お、８ａは基板７の裏面側に形成される裏面電極層で、
モジュールを構成する個々の太陽電池素子における集
電、ならびに素子間の接続に用いられるものである。光
電変換層９は、例えばアモルファスシリコンのｐｉｎ接
合である。フィルム基板用材料としては、ポリイミド，
ポリエーテルイミド，パラ系アラミド，フッ素系樹脂全
般のフィルムが用いられる。

【０００４】接着層としてはエチレン−酢酸ビニル共重
合体（以下、ＥＶＡとも略記する。）、塩化ビニル共重
合体またはポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡとも略
記する。），ポリビニルブチラール（以下、ＰＶＢとも
略記する。）などが用いられる。防湿フィルムとしては
フッ素系樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリサル
ホン、ポリエーテルサルホン、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネート等のフィルムが用いられている。そして、太
陽電池モジュールを家屋の屋上などに設置して用いる場
合は、モジュール上部を不燃物（ガラス）等で覆うこと
が義務付けられている。そこで、従来は例えば図１０に
示すように、ガラス１を１枚毎に利用して太陽電池モジ
ュールを覆うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１０ではカバーガラ
ス１を、屋上などに設置した支持レール３上に沿って挿
入するように構成しているため、設置時に端部どうしが
ぶつかってガラス１に亀裂が入ったり破損するおそれが
ある。ガラス１としては通常強化ガラスを用いるように
しているが、これは面方向の力には強いが横方向の力に
は弱いという性質を持つことによる。また、図１０の方
法ではガラス間に隙間ができやすく、雨水や塵埃などが
入りやすいという難点もある。したがって、この発明の
課題は、機械的強度を比較的高くするとともに雨水や塵
埃などが入り難くし、加えて紫外線，赤外線からの保護
を可能とする、太陽電池モジュールにおけるカバーガラ
ス構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、光電変換素子層が形成さ
れたフレキシブル基板が、接着層を介して防湿フィルム
により挟み込み封止された太陽電池モジュールの受光面
を覆うカバーガラス構造において、前記カバーガラス
を、２枚のガラスを樹脂を挟んで段違いに重ね合わせ接
着して構成するようにしている。この請求項１の発明で
は、前記カバーガラスの側面にそのガイド板を設けるこ
とができる（請求項２の発明）。請求項１または２の発
明では、前記カバーガラスとこれを案内するレールとの
間にゴムシートを挿入することができる（請求項３の発
明）。

【０００７】上記請求項１ないし３のいずれかの発明で
は、前記カバーガラスどうしを組み合わせるときは、そ
の合わせ目の空白部を樹脂または不乾性油で封止するこ
とができ（請求項４の発明）、または、前記カバーガラ
スの一方の端部の露出部片面の全面に樹脂を接着するこ
とができる（請求項５の発明）。上記請求項１ないし５
のいずれかの発明では、前記樹脂に紫外線吸収剤を混合
することができ（請求項６の発明）、請求項１ないし６
のいずれかの発明では、前記樹脂に赤外線カット用フィ
ルムを挟み込むことができる（請求項７の発明）。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。図１（ａ）はカバーガラスを示
す斜視図、同（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図、同（ｃ）は
カバーガラスをレールに挿入した例を示す斜視図、同
（ｄ）はそのＹ−Ｙ’断面図、同（ｅ）は同じくＺ−
Ｚ’断面図と屋根上への設置方法をそれぞれ示してい
る。屋根は垂木１５の上に野地板１４をのせた構造をも
ち、レール３はこの野地板上に設置する。太陽電池モジ
ュール１３は、レール間の野地板上に直接設置される。
これらの点は、図２〜図５についても同様である。この
発明では、太陽電池モジュールに対して設置されるカバ
ーガラスを、ここでは２枚のガラス１を樹脂２により段
違いに貼り合わせて構成する。

【０００９】ガラスとしては、厚さ３ｍｍ程度の強化ガ
ラスが用いられている。その段違い量としては、ガラス
全体の長さをほぼＬ＝６０ｃｍとして、Ｌ１＝３〜５ｃ
ｍ程度とする。樹脂２には、アクリル系，酢酸ビニル系
のものを０．３〜０．５ｍｍ厚程度にして用いている。
貼り合わせは、２枚のガラス間に樹脂２を介在させ、真
空ラミネータで１５０℃，１５分間架僑・接着して行な
う。こうすることで、図１（ｃ），（ｄ）の如くガラス
どうしを組み合わせたときに接触する部分が多くなるた
め、機械的な強度が増して破損を防ぐことができる。ま
た、雨水や塵埃の入り込みも防止できた。

【００１０】図２に、この発明の第２の実施の形態を示
す。これは、図１に示すカバーガラスの、屋根等の所定
位置に設置されたレール３と接触する両端にガイド板４
を設けた点が特徴で、その他は図１と同様である。これ
により、カバーガラスがレール３と直接接触して破損す
るのを防ぐとともにカバーガラスの取り付け，取り外し
を容易にし、かつ塵埃の入り込みを抑えることができ
る。レール３の材料としてはアルミを想定しているが、
アルミ合金，ステンレスまたはプラスチック等を用いる
ことができる。その際、レール３のカバーガラスとの接
触面が適度の平滑度を持つよう、研磨等の加工をしてお
くことが望ましい。

【００１１】図３に、この発明の第３の実施の形態を示
す。これは、図２に示すものに対し、カバーガラスとこ
れを案内するレール３との間にゴムシート５を挿入した
点が特徴である。これにより、雨水や塵埃の侵入を抑え
ることができる。このゴム材としては、例えばエチレン
−プロピレン−ジエンゴム（ＥＤＰＭとも略記される）
を含むゴム全般を使用することができ、場合によっては
プラスチックを用いることもできる。また、ここでは図
２に示すものに適用したが、図１に示すものにも同様に
適用できるのはいうまでもない。

【００１２】図４はこの発明の第４の実施の形態を示す
構造図である。これは、カバーガラスどうしのはめ合わ
せ部分からの雨水の侵入を防止するため、そのはめ合わ
せ空白部（図１〜図３の（ｄ）参照）に、図４（ｄ）の
如く天然油脂または透明樹脂６を注入したものである。
天然油脂としてはオリーブ油，落花生油等の不乾性油が
ある。樹脂は透明であればどれでも良い。なお、ここで
は図３に示すものに適用しているが、図１，図２に示す
ものにも同様にして適用することができるのは勿論であ
る。

【００１３】図５に図１の変形例を示す。これは、図５
（ｂ）からも明らかなように、カバーガラスの一方の端
部の露出部片面の全面に、樹脂を接着したものである。
これにより、カバーガラスどうしを組み合わせた場合の
図４のような封止が不要となり、図１に示すものに比べ
て強度が増すので、破損のおそれをより少なくすること
ができる。ここでは、ガイド板４およびゴムシート５を
付加した例を示しているが、これらの片方または両方を
省略して図１または図２のように構成できるのは言うま
でもない。

【００１４】ところで、太陽光からの紫外線はエネルギ
ーが高く、物を分解し易い性質を有しており、したがっ
て、太陽電池モジュールについても、その接着層１１に
は紫外線はできるだけあたらないようにすることが望ま
しい。そこで、この発明では、上記カバーガラスを構成
する樹脂３に紫外線吸収剤を重量比で１％程度混入して
いる。ガラス単体の場合（前者）と、紫外線吸収剤を混
入した樹脂で接着された、この発明によるカバーガラス
構造のもの（後者）との光透過率を、図６に示す。この
図から、後者では短波長側の３００〜３５０ｎｍの光を
透過しないことが分かる。つまり、後者のようにするこ
とで、劣化原因となる紫外線が遮断され、長期信頼性を
確保することが可能となる。

【００１５】また、太陽電池モジュールは高温中で動作
するとその効率が低下することが指摘されている。つま
り、太陽電池モジュールに赤外線が当たると温度が上が
ってその効率が低下する。そこで、この発明では、例え
ば赤外線反射剤を１００μｍ程度塗布したポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴとも略記する）フィルム２Ａ
を、図７のように樹脂２によって挟み込むようにした。
ＰＥＴフィルム単体（前者）と、赤外線反射剤を塗布し
たＰＥＴフィルムを持つ場合（後者）の光透過率と反射
率を図８に示す。この図から、８００ｎｍ以上の波長領
域では、赤外線反射剤を塗布しない場合の２倍の２０％
をカットしていることが分かる（黒丸点線参照）。つま
り、後者のようにすることで断熱効果が向上し、長期信
頼性を確保することが可能となる。この例は、上記で説
明した樹脂に紫外線吸収剤を混入するものに対しても適
用することができる。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、太陽電池モジュール
に対して設置されるカバーガラスを、ここでは２枚のガ
ラスを樹脂により段違いに貼り合わせた構造とするよう
にしたので、機械的な強度が増大して破損の割合が低下
し、雨水や塵埃の侵入を防ぐことが可能となる。また、
樹脂に紫外線吸収を混入して紫外線を遮断したり、赤外
線反射フィルムを用いることで、太陽電池モジュールの
劣化を防止でき、屋外に設置する場合の長期信頼性を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を説明するための
構造図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態を説明するための
構造図である。

【図３】この発明の第３の実施の形態を説明するための
構造図である。

【図４】この発明の第４の実施の形態を説明するための
構造図である。

【図５】図１の変形例を説明するための構造図である。

【図６】ガラス単体と紫外線吸収剤を添加された樹脂を
挟んだガラスの光透過率説明図である。

【図７】樹脂に赤外線反射剤を塗布したフィルムを挟み
込む構造の説明図である。

【図８】赤外線反射剤の光透過率，反射率説明図であ
る。

【図９】太陽電池モジールの従来例を示す構造図であ
る。

【図１０】太陽電池モジール用カバーガラスの従来例を
示す構造図である。

【符号の説明】

１…ガラス、２…樹脂、２Ａ…赤外線反射剤塗布ＰＥＴ
フィルム、３…レール、４…ガイド板、５…ゴムシー
ト、６…不乾性油、７…フィルム基板、８…第１電極
層、９…光電変換層、１０…第２電極層、１１…接着
層、１２…防湿フィルム、１３…太陽電池モジール、１
４…野地板、１５…垂木。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電変換素子層が形成されたフレキシブ
   ル基板が、接着層を介して防湿フィルムにより挟み込み
   封止された太陽電池モジュールの受光面を覆うカバーガ
   ラス構造において、 前記カバーガラスを、２枚のガラスを樹脂を挟んで段違
   いに重ね合わせ接着して構成したことを特徴とする太陽
   電池モジュール用カバーガラス構造。
2. 【請求項２】 前記カバーガラスの側面にそのガイド板
   を設けたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モ
   ジュール用カバーガラス構造。
3. 【請求項３】 前記カバーガラスとこれを案内するレー
   ルとの間にゴムシートを挿入したことを特徴とする請求
   項１または２に記載の太陽電池モジュール用カバーガラ
   ス構造。
4. 【請求項４】 前記カバーガラスどうしを組み合わせる
   ときは、その合わせ目の空白部を樹脂または不乾性油で
   封止することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載の太陽電池モジュール用カバーガラス構造。
5. 【請求項５】 前記カバーガラスの一方の端部の露出部
   片面の全面に樹脂を接着したことを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用カバ
   ーガラス構造。
6. 【請求項６】 前記樹脂に紫外線吸収剤を混合すること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽
   電池モジュール用カバーガラス構造。
7. 【請求項７】 前記樹脂に赤外線カット用フィルムを挟
   み込むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに
   記載の太陽電池モジュール用カバーガラス構造。