JPWO2014181738A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
種々の曲面形状を付与することができ、また軽量化することができる太陽電池モジュールを提供することにある。第１の主面２０ａ及び第２の主面２０ｂを有し、かつ曲面形状を有する透明保護部材２０と、透明保護部材２０の第２の主面２０ｂに取り付けられる複数の太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０を第２の主面２０ｂに取り付けるための取付部材２１と、複数の太陽電池パネル１０間を電気的に接続する接続部材２３とを備え、第１の主面２０ａを受光面とする太陽電池モジュール３０であって、太陽電池パネル１０が、複数の太陽電池を電気的に接続した太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングの透明保護部材２０側に設けられる透明な第１の樹脂基材と、太陽電池ストリングの第１の樹脂基材と反対側に設けられる第２の樹脂基材と、第１の樹脂基材と第２の樹脂基材との間に設けられ、太陽電池ストリングを封止するための充填材層とを含む。
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
太陽電池を住宅に設置し、太陽電池で発電した電力を家庭内で利用したり、電力会社に販売したりすることが行われている。これまで、太陽電池は主に平坦な屋根の上に設置されてきたが、屋根以外の場所にも設置することも検討されている。特許文献１においては、曲面を有する透明ガラスの屋根材にフラットパネル状太陽電池を設けた構成が記載されている。
曲面に太陽電池を積載する場合、曲面形状に沿うような太陽電池モジュールが要望される。また、軽量化することができる太陽電池モジュールが要望される。
本発明の目的は、種々の曲面形状を付与することができ、また軽量化することができる太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明は、第１の主面及び第２の主面を有し、かつ曲面形状を有する透明保護部材と、透明保護部材の第２の主面に取り付けられる複数の太陽電池パネルと、太陽電池パネルを第２の主面に取り付けるための取付部材と、複数の太陽電池パネル間を電気的に接続する接続部材とを備え、第１の主面を受光面とする太陽電池モジュールであって、太陽電池パネルが、複数の太陽電池を電気的に接続した太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングの透明保護部材側に設けられる透明な第１の樹脂基材と、太陽電池ストリングの第１の樹脂基材と反対側に設けられる第２の樹脂基材と、第１の樹脂基材と第２の樹脂基材との間に設けられ、太陽電池ストリングを封止するための充填材層とを含む。
本発明によれば、太陽電池モジュールに種々の曲面形状を付与することができ、また太陽電池モジュールを軽量化することができる。
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す側面図である。図２は、図１に示す矢印Ａ方向から見た、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す背面図である。
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す側面図である。図２は、図１に示す矢印Ａ方向から見た、第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す背面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の太陽電池モジュールは、透明保護部材２０に、３つの太陽電池パネル１０を取付部材２１及び接合部材２２で取り付けることにより構成されている。なお、図１には、接合部材２２を図示していない。透明保護部材２０は、第１の主面２０ａ及び第２の主面２０ｂを有している。第１の主面２０ａと第２の主面２０ｂは、互いに対向するように設けられている。取付部材２１は、第２の主面２０ｂの上に設けられている。したがって、太陽電池パネル１０は、透明保護部材２０の第２の主面２０ｂに取り付けられている。
図２に示すように、取付部材２１は、平面視において、Ｃの字形状を有した３つの枠部２１ａを有している。これらの枠部２１ａ内に太陽電池パネル１０がそれぞれ収納されている。枠部２１ａは、第２の主面２０ｂに対して垂直方向（ｚ方向）に延びる垂直部２１ｂと、第２の主面２０ｂに対して平行方向（ｙ方向またはｘ方向）に延びるフランジ部２１ｃとから構成されている。したがって、枠部２１ａの断面は、Ｌ字形状またはＴ字形状を有している。
図１に示すように枠部２１ａ内に太陽電池パネル１０を挿入して収納した後、図２に示すように枠部２１ａの端部２１ｄに、接合部材２２を取り付ける。本実施形態では、枠部２１ａの端部２１ｄに、接合部材２２の両端部２２ａをスナップ留め（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）などで機械的に接合して取り付けている。しかしながら、このような接合方法に限定されるものではなく、例えば、枠部２１ａの端部２１ｄ及び接合部材２２の両端部２２ａに、ねじ穴等を形成し、これらをねじ等で接合してもよい。また、接合部材２２の一方端部が、枠部２１ａと連結して形成されており、他方端部のみが枠部２１ａと接合するように設けられていてもよい。
図１及び図２に示すように、各太陽電池パネル１０には、第１の出力配線材１１及び第２の出力配線材１２が設けられている。隣接する太陽電池パネル１０間では、一方の太陽電池パネル１０の第１の出力配線材１１と他方の太陽電池パネル１０の第２の出力配線材１２とが接続部材２３で電気的に接続されている。したがって、一方端に位置する太陽電池パネル１０の第１の出力配線材１１と、他方端に位置する太陽電池パネル１０の第２の出力配線材１２とから、３つの太陽電池パネル１０で発生した電力を取り出すことができる。
透明保護部材２０は、例えば、樹脂やガラスなどから形成することができる。太陽電池モジュール３０の軽量化を図る観点からは、樹脂から形成することが好ましい。樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。取付部材２１及び接合部材２２は、例えば、樹脂などから形成することができる。取付部材２１は、接着剤や溶着等で透明保護部材２０の第２の主面２０ｂに取り付けられていてもよいし、透明保護部材２０と同一の樹脂で、透明保護部材２０と一体的に形成されていてもよい。取付部材２１及び接合部材２２を形成する樹脂としては、フェノール樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
透明保護部材２０は、図１に示すように、曲面形状を有している。この曲面に沿って、複数の太陽電池パネル１０を配置することにより、曲面形状を有する太陽電池モジュール３０とすることができる。
図３は、第１の実施形態における太陽電池パネル内の太陽電池ストリングを示す模式的正面図である。図３に示すように、太陽電池パネル１０内には、複数の太陽電池ストリング６及び７が設けられている。太陽電池ストリング６及び７は、複数の太陽電池１を配線材４で電気的に接続することにより構成されている。太陽電池ストリング６の一方端には、第１の出力配線材１１が接続されている。太陽電池ストリング７の一方端には、第２の出力配線材１２が接続されている。太陽電池ストリング６の他方端と太陽電池ストリング７の他方端は、接続配線材１３により電気的に接続されている。
図４は、太陽電池パネル１０を示す模式的断面図である。図４は、太陽電池ストリング７の配線材４に沿う模式的断面図を示している。図４に示すように、配線材４は、隣接する太陽電池１間において、一方の太陽電池１の裏面１ｂの電極と他方の太陽電池１の表面１ａの電極とを電気的に接続するように設けられている。
太陽電池１の表面１ａ側には、透明な第１の樹脂基材２が設けられている。本実施形態では、太陽電池１の表面１ａが受光面となる。したがって、透明な第１の樹脂基材２は、透明保護部材２０側に設けられる。太陽電池１の裏面１ｂ側には、第２の樹脂基材３が設けられている。第１の樹脂基材２及び第２の樹脂基材３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂から形成することができる。第１の樹脂基材２及び第２の樹脂基材３の厚みは、これらの樹脂基材が可撓性を有する厚みであることが好ましい。
第１の樹脂基材２と第２の樹脂基材３との間には、太陽電池１を封止するための充填材層５が設けられている。充填材層５は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の架橋性樹脂やオレフィン系の非架橋性樹脂から形成することができる。充填材層５は、第１の樹脂基材２側の充填材層５ａと．第２の樹脂基材３側の充填材層５ｂとを有している。充填材層５ｂには、第１の樹脂基材２側から入射した光を反射するための反射部材が含まれていてもよい。例えば、充填材層５ｂには、酸化チタン等の白色顔料が反射部材として含まれていてもよい。第２の樹脂基材３にも、反射部材が含まれていてもよい。
以上のようにして構成された太陽電池パネル１０が、図２に示すように、取付部材２１及び接合部材２２によって、透明保護部材２０の第２の主面２０ｂ側に取り付けられる。図３に示す第１の出力配線材１１及び第２の出力配線材１２は、図２に示すように、太陽電池パネル１０の裏面１０ｂ上に露出するように引き出される。上述のように、隣接する太陽電池パネル１０間で、第１の出力配線材１１と第２の出力配線材１２とが接続部材２３で電気的に接続され、一方端に位置する太陽電池パネル１０の第１の出力配線材１１と、他方端に位置する太陽電池パネル１０の第２の出力配線材１２とが、電力を取り出す端子となる。透明保護部材２０の第１の主面２０ａから入射した光は、各太陽電池パネル１０の受光面１０ａに入射し、太陽電池パネル１０内で発生した電力は、上記の端子から取り出される。
本実施形態の太陽電池モジュール３０は、曲面形状を有する透明保護部材２０に、複数の太陽電池パネル１０を取り付けて構成されている。したがって、曲面形状を有する太陽電池モジュール３０とすることができる。また、太陽電池パネル１０は、第１の樹脂基材２と第２の樹脂基材３を用いて形成されているので、太陽電池モジュール３０を軽量化することができる。
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の太陽電池モジュール３１を示す側面図である。図６は、図５に示す矢印Ａ方向から見た、第２の実施形態の太陽電池モジュール３１を示す背面図である。本実施形態では、図５及び図６に示すように、各太陽電池パネル１０の裏面１０ｂに、端子ボックス１４を設け、端子ボックス１４間を接続部材２４で接続している。
図５は、第２の実施形態の太陽電池モジュール３１を示す側面図である。図６は、図５に示す矢印Ａ方向から見た、第２の実施形態の太陽電池モジュール３１を示す背面図である。本実施形態では、図５及び図６に示すように、各太陽電池パネル１０の裏面１０ｂに、端子ボックス１４を設け、端子ボックス１４間を接続部材２４で接続している。
図７は、第２の実施形態における太陽電池パネル１０内の太陽電池ストリングを示す模式的正面図である。図７に示すように、第２の実施形態と同様に、太陽電池パネル１０内には、太陽電池ストリング６及び７が設けられ、太陽電池ストリング６及び７は接続配線材１３により電気的に接続されている。太陽電池ストリング６の一方端に接続される第１の出力配線材１１及び太陽電池ストリング７の一方端に接続される第２の出力配線材１２は、図６に示す端子ボックス１４まで引き出されて、端子ボックス１４内の端子に電気的に接続されている。
各太陽電池パネル１０内の太陽電池１で発電された電力は、図６に示す両端の太陽電池パネル１０の端子ボックス１４内の端子から取り出すことができる。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、曲面形状を有する太陽電池モジュール３０とすることができ、また軽量化することができる。
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の太陽電池モジュール３２を示す背面図である。本実施形態では、図８に示すように、ｙ方向に３つの太陽電池パネル１０を配列し、ｘ方向に２つの太陽電池パネル１０を配列して、合計６つの太陽電池パネル１０を用いている。ｘ方向にも複数の太陽電池パネル１０を配列することにより、ｘ方向にも湾曲した曲面形状を有する透明保護部材２０を用いることができる。透明保護部材２０の第２の主面２０ｂには、取付部材２５が、第１の実施形態と同様にして取り付けられている。取付部材２５には、ｙ方向に３つ、ｘ方向に２つとなるように、枠部２５ａが形成されている。それぞれの枠部２５ａに、太陽電池パネル１０を挿入した後、枠部２５ａの一方端部２５ｄに接合部材２６を接合させ、他方端部２５ｅに接合部材２７を接合させて、太陽電池パネル１０を透明保護部材２０に取り付けている。
図８は、第３の実施形態の太陽電池モジュール３２を示す背面図である。本実施形態では、図８に示すように、ｙ方向に３つの太陽電池パネル１０を配列し、ｘ方向に２つの太陽電池パネル１０を配列して、合計６つの太陽電池パネル１０を用いている。ｘ方向にも複数の太陽電池パネル１０を配列することにより、ｘ方向にも湾曲した曲面形状を有する透明保護部材２０を用いることができる。透明保護部材２０の第２の主面２０ｂには、取付部材２５が、第１の実施形態と同様にして取り付けられている。取付部材２５には、ｙ方向に３つ、ｘ方向に２つとなるように、枠部２５ａが形成されている。それぞれの枠部２５ａに、太陽電池パネル１０を挿入した後、枠部２５ａの一方端部２５ｄに接合部材２６を接合させ、他方端部２５ｅに接合部材２７を接合させて、太陽電池パネル１０を透明保護部材２０に取り付けている。
図８に示すように、本実施形態では、各太陽電池パネル１０の第１の出力配線材１１及び第２の出力配線材１２を、各太陽電池パネル１０間で互いに近づくように配置している。これにより、太陽電池モジュール３２の出力端子となる図８の左側に位置する第１の出力配線材１１と第２の出力配線材１２の位置を互いに近づけることができ、隣接する太陽電池パネル１０の間の配線が行いやすくなる。隣接する太陽電池パネル１０の間は、第１の実施形態と同様に、第１の出力配線材１１と第２の出力配線材１２を接続部材２３で電気的に接続している。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、曲面形状を有する太陽電池モジュール３０とすることができ、また軽量化することができる。本実施形態は、透明保護部材２０の曲面形状の変化が大きい場合に特に好適である。透明保護部材２０の曲面形状が単調でかつ緩やかに変化する場合には第１の実施形態の太陽電池モジュール３０を用いることができる。しかし、透明保護部材２０の曲面形状が急峻に変化する部位を有する場合には、太陽電池パネル１０に応力が加わり破損する恐れがある。本実施形態を適用することで、１枚の太陽電池パネル１０に加わる応力を低減させ、太陽電池モジュール３２の信頼性を向上させることができる。
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の太陽電池モジュール３３を示す背面図である。本実施形態は、フランジ部２１ｃの形状を除いて第２の実施形態と同じである。本実施形態のフランジ部２１ｃは、第２の実施形態に比べ面積が大きく構成されている。具体的には、フランジ部２１ｃは、端子ボックス１４が設けられていない領域において太陽電池パネル１０を覆うように構成されている。
図９は、第４の実施形態の太陽電池モジュール３３を示す背面図である。本実施形態は、フランジ部２１ｃの形状を除いて第２の実施形態と同じである。本実施形態のフランジ部２１ｃは、第２の実施形態に比べ面積が大きく構成されている。具体的には、フランジ部２１ｃは、端子ボックス１４が設けられていない領域において太陽電池パネル１０を覆うように構成されている。
本実施形態においては、曲面形状を有する太陽電池モジュールとすることができ、また取付部材２１の太陽電池パネル１０を保持する能力を高めることができる。
なお、第１〜４の実施形態において、透明保護部材２０の曲面形状は、上記実施形態の曲面形状に限定されるものではなく、種々の曲面形状を採用することができる。また、太陽電池パネル１０の配列位置及び配列数等は、太陽電池モジュールの曲面形状、すなわち透明保護部材の曲面形状に応じて適宜調整することができる。
１…太陽電池
１ａ…表面
１ｂ…裏面
２…第１の樹脂基材
３…第２の樹脂基材
４…配線材
５…充填材層
５ａ…受光面側の充填材層
５ｂ…裏面側の充填材層
６，７…太陽電池ストリング
１０…太陽電池パネル
１０ａ…受光面
１０ｂ…裏面
１１…第１の出力配線材
１２…第２の出力配線材
１３…接続配線材
１４…端子ボックス
２０…透明保護部材
２０ａ…第１の主面
２０ｂ…第２の主面
２１…取付部材
２１ａ…枠部
２１ｂ…垂直部
２１ｃ…フランジ部
２１ｄ…端部
２２…接合部材
２２ａ…両端部
２３，２４…接続部材
２５…取付部材
２５ａ…枠部
２５ｄ…一方端部
２５ｅ…他方端部
２６，２７…接合部材
３０，３１，３２，３３…太陽電池モジュール
１ａ…表面
１ｂ…裏面
２…第１の樹脂基材
３…第２の樹脂基材
４…配線材
５…充填材層
５ａ…受光面側の充填材層
５ｂ…裏面側の充填材層
６，７…太陽電池ストリング
１０…太陽電池パネル
１０ａ…受光面
１０ｂ…裏面
１１…第１の出力配線材
１２…第２の出力配線材
１３…接続配線材
１４…端子ボックス
２０…透明保護部材
２０ａ…第１の主面
２０ｂ…第２の主面
２１…取付部材
２１ａ…枠部
２１ｂ…垂直部
２１ｃ…フランジ部
２１ｄ…端部
２２…接合部材
２２ａ…両端部
２３，２４…接続部材
２５…取付部材
２５ａ…枠部
２５ｄ…一方端部
２５ｅ…他方端部
２６，２７…接合部材
３０，３１，３２，３３…太陽電池モジュール
Claims (5)
- 第１の主面及び第２の主面を有し、かつ曲面形状を有する透明保護部材と、
前記透明保護部材の前記第２の主面に取り付けられる複数の太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルを前記第２の主面に取り付けるための取付部材と、
前記複数の太陽電池パネル間を電気的に接続する接続部材とを備え、
前記第１の主面を受光面とする太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池パネルが、
複数の太陽電池を電気的に接続した太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングの前記透明保護部材側に設けられる透明な第１の樹脂基材と、
前記太陽電池ストリングの前記第１の樹脂基材と反対側に設けられる第２の樹脂基材と、
前記第１の樹脂基材と前記第２の樹脂基材との間に設けられ、前記太陽電池ストリングを封止するための充填材層とを含む、太陽電池モジュール。 - 前記透明保護部材が、樹脂から形成されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池パネルが、前記太陽電池ストリングの端部の電極に接続された出力配線材を含み、前記接続部材が前記複数の太陽電池パネルの前記出力配線材間を接続する、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池パネルが、複数の前記太陽電池ストリングを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記複数の太陽電池ストリングが、接続配線材によって電気的に接続されている、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
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