JPWO2013058190A1 - 太陽電池パネル用枠体及びそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池パネル用枠体及びそれを用いた太陽電池モジュール Download PDF

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Abstract

本発明の太陽電池パネル用枠体は、中空の枠本体部と、太陽電池パネルの辺縁部を嵌め込んで支持する嵌合部とが一体に形成された長尺状の枠部材を備える。前記太陽電池パネルの隣り合う辺縁部に前記嵌合部がそれぞれ嵌め込まれた前記2つの枠部材の端部同士が突き合わされ、その突き合わせ部をねじ固定する。突き合わされる前記一方の枠本体部には、前記ねじ固定用のねじ穴部と前記枠本体部の内部を仕切る仕切板とが設けられ、前記ねじ穴部と前記仕切板とが一体構造とされている。
【選択図】図4

Description

本発明は、太陽電池パネルの辺縁部を嵌め込んで支持する太陽電池パネル用枠体及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。
従来、例えば薄膜系の太陽電池パネルは、パネル面積の大面積化に伴い、力学的な強度及び耐候性を持たせるべく、枠体に嵌め込まれた状態で使用される。この場合、太陽電池パネルの強度を維持するために、枠体の板厚を増加させる手法が用いられているが、枠体全体の重量増加や材料コストの増加といった問題があった。
そこで、枠体全体の重量増加を必要最小限に抑えつつ、枠体の強度を高める手法が従来から開示されている(例えば、特許文献1参照)。
図9は、特許文献1に記載されている太陽電池パネル用の枠体の構成を示している。
この枠体(長辺フレーム)104は、その長さ(紙面垂直方向の長さ)が太陽電池パネルの長辺の長さとほぼ同等とされ、内部に強度を増すための仕切板104aが設けられている。また、上部内側には太陽電池パネル(図示省略)を挟持する溝部104bが設けられ、内部にはねじ立用のねじ溝104e,104fが長手方向に沿って形成された構成とされている。
特開2008−255708号公報
上記構成によれば、仕切板104aを設けることで、枠体104の強度を高めることができる。しかし、特許文献1に記載の枠体において、枠体104の強度をさらに高めるためには、仕切板104a自体の厚みを厚くするか、若しくは仕切板104aを複数設ける必要がある。しかし、仕切板104aの厚みを厚くしたり、仕切板104aを複数設けると、その分、枠体の重量が増加し、材料コストも上昇するといった問題が発生する。
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、仕切板の厚みを厚くするといった手法や、仕切板を複数設けるといった手法ではなく、仕切板とねじ穴部とを一体構造とすることで、枠体の重量増加や材料コストの上昇を招くことなく、枠体の強度を高めた太陽電池パネル用枠体及びそれを用いた太陽電池モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池パネル用枠体は、中空の枠本体部と、太陽電池パネルの辺縁部を嵌め込んで支持する嵌合部とが一体に形成された長尺状の枠部材を備え、前記太陽電池パネルの隣り合う辺縁部に前記嵌合部がそれぞれ嵌め込まれた前記2つの枠部材の端部同士が突き合わされ、その突き合わせ部をねじ固定する構造の太陽電池パネル用枠体であって、突き合わされる前記一方の枠本体部には、前記ねじ固定用のねじ穴部と前記枠本体部の内部を仕切る仕切板とが設けられ、前記ねじ穴部と前記仕切板とが一体構造とされていることを特徴としている。
このように、仕切板とねじ穴部とを一体構造とすることで、枠部材の強度を高めることができる。また、仕切板とねじ穴部とを一体構造とすることで、枠本体部の成形に必要な材料を削減することができ、その結果、材料コストを低減することができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体は、前記仕切板及び前記ねじ穴部のそれぞれが、前記枠本体部の長手方向に沿って長尺状に形成され、前記ねじ穴部の断面形状がC字状に形成された構成としていてもよい。ねじ穴部を断面C字状に形成することで、ねじの締め付け強度を維持しつつ、材料コストを低減することができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体では、前記C字状に形成された前記ねじ穴部の前記長手方向に沿う開口部の開口方向は、前記枠本体部内に形成された別のねじ穴部の前記開口部の開口方向と異なる構成としていてもよい。このように、2つのねじ穴部の開口方向を異ならせることにより、一方向からの荷重に対して強度を高めることができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体では、前記ねじ穴部は、前記仕切板と前記枠本体部の一方の側壁とが交わるコーナー部に前記仕切板及び前記側壁とともに一体に形成された構成としていてもよい。このように、ねじ穴部を、仕切板と枠本体部の一方の側壁とが交わるコーナー部において、仕切板及び側壁とともに一体に形成することで、仕切板と枠本体部の一方の側壁とが交わるコーナー部の強度をより高めることができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体では、前記ねじ穴部は、前記仕切板の一方の面側に形成された構成としていてもよい。ねじ穴を仕切板に形成することで、仕切板の強度を高めることができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体では、前記ねじ穴部は、前記仕切板の両面側に突出するように形成された構成としていてもよい。ねじ穴を仕切板の両面側に突出するように形成することで、仕切板とねじ穴部との一体性が増すため、仕切板の強度を高めることができる。
また、本発明の太陽電池パネル用枠体では、 前記ねじ穴部と前記仕切板とが一体構造とされた前記枠部材は、前記太陽電池パネルの長辺側を支持する枠部材としていてもよい。長辺側の枠部材に一体構造のねじ穴部と仕切板とを形成することで、太陽電池パネルに負荷がかかったときに、より負荷の大きい長辺側の枠部材の強度を高めることができる。
また、本発明の太陽電池モジュールは、上記各構成の太陽電池パネル用枠体を太陽電池パネルの辺縁部に嵌め合わせて支持したことを特徴としている。上記各構成の太陽電池パネル用枠体を用いることで、太陽電池モジュールの負荷に対する強度を高めることができる。
本発明によれば、仕切板とねじ穴部とを一体構造とすることで、仕切板を単体で設ける場合に比べて枠部材の強度を高めることができる。
図1Aは、太陽電池モジュールの全体構成を示す受光面側から見た斜視図である。 図1Bは、太陽電池モジュールの全体構成を示す受光面と反対側の面から見た斜視図である。 図2は、太陽電池パネルの端部断面図である。 図3は、図1AにおけるA部分を拡大して示す分解斜視図である。 図4は、枠体を構成する長辺フレームの断面図である。 図5は、図1AのB−B線断面図である。 図6は、枠体を構成する短辺フレームの断面図である。 図7は、仕切板とねじ止め部との一体構造の他の構成例1を示すフレームの断面図である。 図8は、仕切板とねじ止め部との一体構造の他の構成例2を示すフレームの断面図である。 図9は、特許文献1に記載されている太陽電池パネル用の枠体の構成を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1A及び図1Bは太陽電池モジュールの全体構成を示す斜視図である。ただし、図1Aは、太陽電池モジュールを受光面側から見た図、図1Bは、太陽電池モジュールの裏面側、すなわち受光面の反対側から見た図である。また、図2は、太陽電池パネルの端部断面図、図3は、図1におけるA部分を拡大して示す分解斜視図、図4は、枠体を構成する長辺フレームの断面図、図5は、図1のB−B線断面図である。
図1A及び図1Bに示すように、本実施形態の太陽電池モジュール1は、太陽電池パネル10と、太陽電池パネル10の周囲の各辺縁部を支持する太陽電池パネル用枠体(以下、単に枠体という。)20とで構成されている。
太陽電池パネル10は、図2にその端部断面を一部拡大して示すように、透光性絶縁基板(表面基板)11上に、太陽電池セル15を構成する透明導電膜からなる透明電極膜12、光電変換層13、裏面電極膜14がこの順に積層され、さらに、この裏面電極膜14上に、封止フィルム(封止材)16と、耐候性・高絶縁性のための裏面保護シートとしてのバックフィルム17とが積層され、全体がラミネート封止された一体構造となっている。
透光性絶縁基板11としてはガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂がある。透明電極膜12としてはSNO2、ZNO、ITOなどがある。光電変換層13としてはアモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、CDTE,CUINSE2などの化合物系光電変換膜がある。また、裏面電極膜14は、例えばZNO透明導電膜及び銀薄膜からなる。封止フィルム16としては、熱可塑性の高分子フィルムが好ましく、なかでもEVA(エチレンビニルアセテート樹脂)製やPVB(ポリビニルブチラール樹脂)製のものなどが最適である。バックフィルム17としては、防湿性確保のためにPET/AL/PET(PET:ポリエチレンテレフタレート)の3層構造やPVF/AL/PVF(PVF:ポリフッ化ビニル樹脂フィルム)の3層構造となっている。すなわち、PETまたはPVFだけでは、付着する水滴の浸入は防止できても水蒸気の浸入は防止できないため、水蒸気の浸入を防止できる金属層(防水層)であるAL層を内部に介在させている。
枠体20は、図1A,図1B及び図3に示すように、太陽電池パネル10の各辺縁部を支持するものであって、2本の長辺フレーム(枠部材)22と2本の短辺フレーム(枠部材)24とを備えており、これらフレーム22,24が一体的に組み付けられることにより枠状に形成されている。但し、図3は、下側の長辺フレーム22と右側の短辺フレーム24との組み付け部分(突き合わせ部)を示している。
各フレーム22,24は、アルミニウムの押出加工によりそれぞれ成形されている。図1Aに示す右上側の長辺フレーム22は、太陽電池モジュール1を住宅の屋根に設置する場合には、太陽電池パネル10における住宅棟側に位置する辺縁部を支持している。また、左下側の長辺フレーム22は、太陽電池パネル10における住宅軒側に位置する辺縁部を支持している。また、左右の短辺フレーム24は、太陽電池パネル10の左右両辺縁部をそれぞれ支持すると共に、両端部を上側の長辺フレーム22の端部(端面)及び下側の長辺フレーム22の端部(端面)にそれぞれ突き合わせ、その突き合わせ部をそれぞれねじ固定により一体に連結している。
次に、長辺フレーム22の構成について、図4に示す断面図を参照して説明する。但し、以下の説明では、図4において、長辺フレーム22の左側を太陽電池パネル10の外縁を構成する外側と称し、長辺フレーム22の右側を太陽電池パネル10を支持する側、つまり内側と称して説明する。
図4に示すように、長辺フレーム22は、上片22a1,下片22a2、内側片22a3、及び外側片22a4からなる矩形の閉断面を有するフレーム本体(枠本体部)22aを備えていると共に、このフレーム本体22aの上片22a1の外側端(図中左端)から上方に延びた後、内側(図中右側)へ直角に折り曲げられて成る延長屈曲片22bが設けられている。これにより、フレーム本体22aの上片22a1と延長屈曲片22bの水平部分22b1との間で太陽電池パネル10の辺縁部に嵌め込まれる溝部(嵌合部)22cが形成されている。なお、この溝部22cの幅寸法(図4中の上下方向寸法)は、太陽電池パネル10の厚さ寸法(図2中の上下方向寸法)よりも僅かに大きく、かつ、ゴム状の端面封止部材71が断面コ字状に嵌合できる寸法に設定されている。
また、フレーム本体22aの内側片22a3の下部には、内側に水平に延設されたリブ片22dが形成されている。また、延長屈曲片22bの上端角部には、外側に水平に延びた第1延長片22eが形成されており、外側片22a4の上部には、外側に水平に延びた後、上方に若干湾曲されて成る第2延長片22fが形成されている。
上記構成の長辺フレーム22において、本実施形態では、フレーム本体22aの内部に、ねじホールを有する2つのねじ止め部(ねじ穴部)31a,31bと、内側片22a3と外側片22a4とを連接する仕切板32とがフレーム本体22aと一体に形成されている。ここで、本実施形態では、仕切板32と上側のねじ止め部31aとは一体構造とされている。このように、仕切板32とねじ止め部31aとを一体構造とすることで、フレーム本体22aの強度を高めることができる。また、仕切板32とねじ止め部31aとを一体構造とすることで、長辺フレーム22の成形に必要な材料を削減することができ、その結果、材料コストを低減することができる。
仕切板32及びねじ止め部31a,31bは、フレーム本体22aの長手方向に沿ってその全長にわたって形成されている。また、ねじ止め部31a,31bは、その穴形状が断面C字状に形成されている。ねじ止め部31a,31bを断面C字状に形成することで、ねじの締め付け強度を維持しつつ、材料コストを低減することができる。
仕切板32とねじ止め部31aとの一体構造についてより具体的に説明すると、図3及び図4に示すように、ねじ止め部31aは、仕切板32とフレーム本体22aの内側片22a3とが交わるコーナー部に仕切板32及び内側片22a3と共に一体に形成された構造としている。このように、ねじ止め部31aを、仕切板32と内側片22a3とが交わるコーナー部において一体に形成することで、コーナー部の強度、ひいては長辺フレーム22の強度をより高めることができる。
また、C字状に形成されたねじ止め部31aの長手方向に沿う開口部31a1の開口方向X1は、内側片22a3の下部(より具体的には、内側片22a3の下部と下片22a2とが交わるコーナー部)に形成された別のねじ止め部31bの開口部31b1の開口方向X2と異なる構成としている。この例では、開口方向X1は、開口方向X2に対して約60度の角度を成している。このように、2つのねじ止め部31a,31bの開口方向を異ならせることにより、一方向からの荷重(例えば、図4中横方向または縦方向等からの荷重(外力))に対して強度を高めることができる。
また、開口部31a1,31b1の開口角度θは、この例では約60度としている。開口角度θについては任意であるが、最大でも120度(より好ましくは90度)までとするのが好適である。120度までであれば、ねじの締め付け強度を十分に保持することが可能である。
次に、短辺フレーム24の構成について、図6に示す断面図を参照して説明する。但し、以下の説明では、図6において、短辺フレーム24の左側を太陽電池パネル10の外縁を構成する外側と称し、短辺フレーム24の右側を太陽電池パネル10を支持する側、つまり内側と称して説明する。
図6に示すように、短辺フレーム24は、上片24a1,下片24a2、内側片24a3、及び外側片24a4からなる矩形の閉断面を有するフレーム本体(枠本体部)24aを備えていると共に、このフレーム本体24aの上片24a1の外側端(図中左端)から上方に延びた後、内側(図中右側)へ直角に折り曲げられて成る延長屈曲片24bが設けられている。これにより、フレーム本体24aの上片24a1と延長屈曲片24bの水平部分24b1との間で太陽電池パネル10の片縁部が嵌め込まれる溝部(嵌合部)24cが形成されている。なお、この溝部24cの幅寸法(図4中の上下方向寸法)は、太陽電池パネル10の厚さ寸法(図2中の上下方向寸法)よりも僅かに大きく、かつ、ゴム状の端面封止部材71が断面コ字状に嵌合できる寸法に設定されている。
また、フレーム本体24aの内側片24a3の下部には、内側に水平に延設されたリブ片24dが形成されている。また、延長屈曲片24bの上端角部には、外側に水平に延びた第1延長片24eが形成されており、外側片24a4の上部には、外側に水平に延びた後、上方に若干湾曲されて成る第2延長片24fが形成されている。
また、図1A,図1B及び図3に示すように、外側片24a4の両端部(ただし、図3では、一方の端部のみが示されている。)は、フレーム本体24aの両端面よりさらに外方に延設されて、上側の長辺フレーム22の端面、及び下側の長辺フレーム22の端面にそれぞれ当接する当接片24a5とされており、この当接片24a5に、長辺フレーム22のねじ止め部31a,31bに対向してねじ孔33a,33bが設けられている。
上記構成の長辺フレーム22、短辺フレーム24及び太陽電池パネル10を用いて、太陽電池モジュール1を次のように組み立てる。
まず、太陽電池パネル10の周囲の辺縁部に、端面封止部材71が嵌め込まれる。この端面封止部材71は、詳細な図示は省略しているが、太陽電池パネル10の各辺縁部の外形に沿って形成された枠形状をしており、例えばエラストマー樹脂により形成されている。そして、この端面封止部材71が嵌め込まれた太陽電池パネル10の周囲の辺縁部に、長辺フレーム22及び短辺フレーム24の各溝部22c,24cをそれぞれ嵌め込む。
次に、太陽電池パネル10の隣り合う辺縁部に溝部22c,24cがそれぞれ嵌め込まれた長辺フレーム22の端面のねじ止め部31a,31bに、短辺フレーム24の当接片24a5に形成されたねじ孔33a,33bを対峙させ(図3参照)、ねじ孔33a,33bの外側からねじ部材35をねじ込むことによって、長辺フレーム22と短辺フレーム24とをねじ止め固定して一体的に組み付けている。
これにより、仕切板32とねじ止め部31aとの一体構造により強度が補強された長辺フレーム22と、短辺フレーム24とを用いて、太陽電池パネル10を支持した太陽電池モジュール1を作製することができる。
<仕切板とねじ止め部の他の構成例1>
図7は、仕切板32とねじ止め部31aとの一体構造の他の構成例1を示すフレームの断面図である。
この構成例1では、一方のねじ止め部31aが、仕切板32の略中央部において、仕切板32の一方の面側(この例では上面側)に一体的に形成された構成としている。このように、ねじ止め部31aを仕切板32に形成することで、仕切板32自体の強度を高めることができる。また、この構成例1では、ねじ止め部31aの開口部31a1の開口方向X1は、別のねじ止め部31bの開口部31b1の開口方向X2と直交する方向となっている。このように、2つのねじ止め部31a,31bの開口方向X1,X2を異ならせることにより、一方向からの荷重(例えば、図7において横方向または縦方向等からの荷重(外力))に対して強度を高めることができる。
<仕切板とねじ止め部の他の構成例2>
図8は、仕切板32とねじ止め部31aとの一体構造の他の構成例2を示すフレームの断面図である。
この構成例2では、一方のねじ止め部31aが、仕切板32の略中央部において、仕切板32の両面側(すなわち、上面側と下面側)に突出するようにして一体的に形成された構成としている。このように、ねじ止め部31aを仕切板32の両面側に突出するように渾然一体となった形状とすることで、仕切板32とねじ止め部31aとの一体性が増し、仕切板32の強度をより高めることができる。また、この構成例2でも、ねじ止め部31aの開口部31a1の開口方向X1は、別のねじ止め部31bの開口部31b1の開口方向X2と直交する方向となっている。このように、2つのねじ止め部31a,31bの開口方向X1,X2を異ならせることにより、一方向からの荷重(例えば、図8において横方向または縦方向等からの荷重(外力))に対して強度を高めることができる。
なお、上記実施形態では、仕切板32を長辺フレーム22に形成しているが、もちろん短辺フレーム24にも形成してもよい。また、仕切板32を短辺フレーム24のみに形成してもよい。すなわち、仕切板32とねじ止め部(ねじ穴部)31aとの一体構造を備える枠部材は、長辺フレーム22に限らず、短辺フレーム24であってもよい。仕切板32とねじ穴部31aとの一体構造を短辺フレーム24に形成する場合には、長辺フレーム22にねじ穴部31aに対向してねじ孔が設けられる。
仕切板32とねじ穴部31aとの一体構造は、長辺フレーム22または短辺フレーム24の一方のみに形成しても、あるいは、長辺フレーム22および短辺フレーム24の両方に形成してもよい。
また、太陽電池パネル10の構成は特に限定されるものではなく、シリコン系太陽電池、化合物太陽電池、有機太陽電池等のいずれの太陽電池を採用することが可能である。
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
なお、この出願は、日本で2011年10月18日に出願された特願2011−228916号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。
本発明は、太陽電池パネルの辺縁部を嵌め込んで支持する太陽電池パネル用枠体及びそれを用いた太陽電池モジュールに有用である。特に、仕切板とねじ穴部とを一体構造とすることで、枠体の重量増加や材料コストの上昇を招くことなく、枠体の強度を高める用途に適用できる。
1 太陽電池モジュール
10 太陽電池パネル
11 透光性絶縁基板
12 透明電極膜
13 光電変換層
14 裏面電極膜
15 太陽電池セル
16 封止フィルム
17 バックフィルム(裏面保護シート)
17a AL層(金属層)
20 枠体(太陽電池パネル用枠体)
22 長辺フレーム(枠部材)
22a フレーム本体(枠本体部)
22a1 上片
22a2 下片
22a3 内側片
22a4 外側片
22b 延長屈曲片
22b1 水平部分
22c 溝部(嵌合部)
22d リブ片
22e 第1延長片
22f 第2延長片
24 短辺フレーム(枠部材)
24a フレーム本体(枠本体部)
24a1 上片
24a2 下片
24a3 内側片
24a4 外側片
24b 延長屈曲片
24b1 水平部分
24c 溝部(嵌合部)
24d リブ片
24e 第1延長片
24f 第2延長片
31a,31b ねじ止め部(ねじ穴部)
31a1,31b1 開口部
32 仕切板
33a,33b ねじ孔
35 ねじ部材
71 端面封止部材

Claims (8)

  1. 中空の枠本体部と、太陽電池パネルの辺縁部を嵌め込んで支持する嵌合部とが一体に形成された長尺状の枠部材を備え、前記太陽電池パネルの隣り合う辺縁部に前記嵌合部がそれぞれ嵌め込まれた前記2つの枠部材の端部同士が突き合わされ、その突き合わせ部をねじ固定する構造の太陽電池パネル用枠体であって、
    突き合わされる前記一方の枠本体部には、前記ねじ固定用のねじ穴部と前記枠本体部の内部を仕切る仕切板とが設けられ、前記ねじ穴部と前記仕切板とが一体構造とされていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  2. 請求項1に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記仕切板及び前記ねじ穴部はそれぞれ、前記枠本体部の長手方向に沿って長尺状に形成され、前記ねじ穴部の断面形状がC字状に形成されていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  3. 請求項2に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記C字状に形成された前記ねじ穴部の前記長手方向に沿う開口部の開口方向は、前記枠本体部内に形成された別のねじ穴部の前記開口部の開口方向と異なっていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記ねじ穴部は、前記仕切板と前記枠本体部の一方の側壁とが交わるコーナー部に前記仕切板及び前記側壁とともに一体に形成されていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  5. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記ねじ穴部は、前記仕切板の一方の面側に形成されていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  6. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記ねじ穴部は、前記仕切板の両面側に突出するように形成されていることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の太陽電池パネル用枠体であって、
    前記ねじ穴部と前記仕切板とが一体構造とされた前記枠部材は、前記太陽電池パネルの長辺側を支持する枠部材であることを特徴とする太陽電池パネル用枠体。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の太陽電池パネル用枠体を太陽電池パネルの辺縁部に嵌め合わせて支持したことを特徴とする太陽電池モジュール。
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