WO2014050078A1

WO2014050078A1 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: WO2014050078A1
Application number: PCT/JP2013/005634
Authority: WO
Inventors: 昌生幸柳
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-04-03
Also published as: JPWO2014050078A1

Abstract

フレーム材またはコーナ部材のバリによってコーナ部材が挿入し、嵌め込まれる際に妨げられることを防止する。太陽電池モジュール（１０）は、太陽電池パネル（１１）と、太陽電池パネル（１１）の周縁部に配置される複数のフレーム材（２２，２３）と、２つのフレーム材（２２，２３）を接続するコーナ部材（２５）と、を備え、フレーム材（２２，２３）は、中空部を有する本体部と、本体部とともに太陽電池パネルを保持する凹部（２１）を形成する固定部（３８）と、中空部の内壁に設けられ、フレーム材の長手方向に沿って延びる複数のリブと、を有し、中空部（３１）にコーナ部材（２５）が挿入されたときにコーナ部材（２５）と接触する突起がリブに形成される。

Description

太陽電池モジュール

　本発明は、太陽電池モジュールに関する。

　太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を複数の配線材を用いて互いに直列接続し、受光面側と裏面側をそれぞれ封止材で挟み、その外側の受光面側と裏面側にそれぞれ保護部材を配置し、端部を複数のフレーム材を用いて枠状に固定して構成される。

　このような太陽電池モジュールでは、フレーム構造体は、各フレーム材のコーナ部分に、コーナーピースという固定部材を取り付け部に圧入することにより、フレーム材同士を接合固定する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７－９５８１９号公報

　特許文献１にかかる太陽電池モジュールでは、フレーム材にコーナーピースを圧入してフレーム材間を固定する方法であるため、精度良く所定の位置にフレーム材を配置する必要があった。また、精度良く所定の位置にフレーム材を配置したとしても、バリ等により接続不良となる場合があった。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされた太陽電池モジュールを提供することである。

　本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの周縁部に配置される複数のフレーム材と、２つのフレーム材を接続するコーナ部材と、を備え、フレーム材は、中空部を有する本体部と、本体部とともに太陽電池パネルを保持する凹部を形成する固定部と、中空部の内壁に設けられ、フレーム材の長手方向に沿って延びる複数の支持部と、を有し、中空部にコーナ部材が挿入されたときにコーナ部材と接触する突起が支持部に形成される。

　上記構成によれば、フレーム材またはコーナ部材のバリによってコーナ部材が挿入し、嵌め込まれる際に妨げられることがなく、また、突起の先端に沿ってコーナ部材を挿入して嵌め込むことができ、より確実に所望の太陽電池モジュールとすることができる。

本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂにおける断面図、（ｃ）は太陽電池パネルの断面図である。本発明の実施の形態における太陽電池モジュールのフレーム材がコーナ部材と共に太陽電池モジュールのフレーム構造体を構成することを示す図である。本発明の実施の形態における太陽電池モジュールのフレーム材にコーナ部材が挿入され、嵌め込まれる様子を示す図である。本発明の実施の形態における太陽電池モジュールのフレーム材にコーナ部材が挿入され、嵌め込まれたときの断面図である。

　以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、全ての図面において一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　図１は、太陽電池モジュール１０の構成図である。図１（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂにおける断面図である。太陽電池モジュール１０は、太陽電池パネル１１と、太陽電池パネル１１の周縁部を支持するフレーム構造体１２を含んで構成される。図１（ｃ）は太陽電池パネル１１の断面の拡大図である。

　太陽電池パネル１１は、複数の太陽電池１３が配線材１４，１５で互いに接続された太陽電池ストリング１６を有する。太陽電池パネル１１は、受光面側の保護部材１９、受光面側の封止材１７、太陽電池ストリング１６、裏面側の封止材１８、裏面側の保護部材２０を順次積層して構成される。

　太陽電池１３は、太陽光等の光を受光することで正孔および電子の光生成キャリアを生成する光電変換部を備える。光電変換部は、例えば、結晶性シリコン（ｃ－Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料の基板を有する。光電変換部の構造は、広義のｐｎ接合である。例えば、ｎ型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を用いることができる。この場合、受光面側の基板上に、ｉ型非晶質シリコン層と、ボロン（Ｂ）等がドープされたｐ型非晶質シリコン層と、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）の透光性導電酸化物で構成される透明導電膜（ＴＣＯ）を積層し、基板の裏面側に、ｉ型非晶質シリコン層と、燐（Ｐ）等がドープされたｎ型非晶質シリコン層と、透明導電膜を積層する構造とできる。

　光電変換部は、太陽光等の光を電気に変換する機能を有すれば、これ以外の構造であってもよい。例えば、ｐ型多結晶シリコン基板と、その受光面側に形成されたｎ型拡散層と、その裏面側に形成されたアルミニウム膜とを備える構造であってもよい。

　配線材１４，１５は、光電変換部上に導電ペースト等を用いて形成された接続用電極に接着剤を介して接続される導電性部材である。配線材１４，１５としては、銅等の導電性材料で構成される薄板が用いられる。薄板に代えて撚り線状のものを用いることもできる。導電性材料としては、銅の他に、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、あるいはこれらの合金を用いることができる。

　接着剤としては、アクリル系、柔軟性の高いポリウレタン系、あるいはエポキシ系等の熱硬化性樹脂接着剤を用いることができる。接着剤には、導電性粒子が含まれる。導電性粒子としては、ニッケル、銀、金コート付ニッケル、錫メッキ付銅等を用いることができる。接着剤として、絶縁性の樹脂接着剤を用いることもできる。この場合には、配線材１４，１５と接続用電極の互いに対向する面は、部分的に接触して電気的接続を取るようにする。

　受光面側の封止材１７と裏面側の封止材１８は、太陽電池１３を受光面側の保護部材１９と裏面側の保護部材２０の間に固定するための部材である。これらの封止材１７，１８は、耐熱性、接着性、柔軟性、成形性、耐久性等を考慮して材質が選定される。封止材１７，１８は、それぞれ、できるだけ高い透明性を有し、入射した光を吸収したり反射することなく透過させる封止材が用いられる。例えば、ポリエチレン系のオレフィン樹脂やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等が用いられる。ＥＶＡ以外には、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることもできる。

　受光面側の保護部材１９は、外部から光を取り入れることができる透明な板体、フィルムである。受光面側の保護部材１９としては、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等の透光性を有する部材を用いることができる。

　裏面側の保護部材２０は、太陽電池モジュール１０の仕様によって透明または光を反射する材料が用いられる。透明材料を用いる場合、裏面側の保護部材２０としては、ガラス板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートや、複数種類のプラスチックシートを積層した複合シート等を用いることができる。また、光を反射する材料を用いる場合、裏面側の保護部材２０としては、白色に着色したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートや、複数種類のプラスチックシートを積層した複合シートの他、プラスチックシートと金属箔を積層した構造とすることができる。

　太陽電池モジュールのフレーム構造体１２は、複数のフレーム材を組み合わせて、太陽電池モジュール１０の外形を枠状に保持するものである。以下では、特に断らない限り、太陽電池モジュールのフレーム構造体１２を単にフレーム構造体１２と述べる。太陽電池モジュールの平面形状が矩形の場合は、一方向に延在するフレーム材２２を２つ、一方向と直交する方向に延在するフレーム材２３を２つ、合計４つのフレーム材を矩形の枠状とし、フレーム構造体１２とする。フレーム材２２，２３の上部には凹部２１が設けられ、ここに太陽電池パネル１１の周縁部が嵌め込まれ、接着材等で固定されて支持される。

　図２は、フレーム構造体１２におけるフレーム材２２，２３とコーナ部材２５の関係を説明するために、フレーム材２３の端面２４の部分を抜き出して示す図である。フレーム材２３の他方の端面、およびフレーム材２２の両方の端面は、座標軸の方向が変わるのみで、同様な構造となる。したがって、このフレーム材２３の一方の端面２４を用い、説明する。図２（ａ）にフレーム構造体１２を構成する１つのフレーム材２３と、このフレーム材２３に挿入して嵌め込まれるコーナ部材２５を示すとともに、図２（ｂ）にＢ部の詳細図を示す。

　フレーム材２２は、中空部３１を有する断面形状となるように、成形型を用いて引抜成形等によってアルミニウム合金等の金属材料を成形し、表面に耐水性等の耐候性処理を行った長尺材が用いられる。中空部３１の詳細については後述する。フレーム構造体１２の大きさに合わせ、且つフレーム材２２とフレーム材２３を用いてフレーム構造体１２を構成したときに端面２４同士が接触するように、長尺材を斜めに切断してフレーム材２２、２３を形成する。フレーム材２３についても同様の構造である。

　突き合わせ部４０は、フレーム材２２の長手方向とフレーム材２３の長手方向とが直交するように組み合わせられた箇所である。突き合わせ部４０では、長手方向に対して所定の角度θで斜め切断されたフレーム材２２の端部と、長手方向に対し９０度から所定の角度θを差し引いた角度で斜め切断されたフレーム材２３の端部とが突き合わせられる。所定の角度θを４５度とすれば、フレーム材２２の端部も、フレーム材２３の端部も、ともに長手方向に対し４５度の角度で斜め切断される。

　コーナ部材２５は、互いに直交する方向に延びる挿入部２６、２７を有するＬ字形状部材である。コーナ部材２５により２つのフレーム材２２、２３を接続する。挿入部２６、２７は、Ｌ字形の内側となる面には複数の爪２８が設けられる。

　これらの爪２８を設けることで、コーナ部材２５と、フレーム材２３の内壁との接触面積を少なくでき、コーナ部材２５を中空部３１の所定の位置に滑り込ませやすくなる。また、コーナ部材２５をフレーム材２３の中空部３１に挿入する際に爪２８が変形するようにして、コーナ部材２５を中空部３１の所定の位置に挿入して嵌め込んだ後、抜けにくくすることができる。

　コーナ部材２５は、アルミニウム合金等の金属材料を押出成形等でＬ字形状に成形された長尺材を所定の厚さに切断したものを用いることができる。

　コーナ部材２５は、フレーム材２２，２３の断面における中空部３１に挿入して嵌め込まれ、２つのフレーム材２２，２３の端面２４同士が接触した突き合わせ部４０を有するフレーム構造体１２を形成する。そこで、コーナ部材２５が挿入して嵌め込まれるフレーム材２２，２３の中空部３１について詳細に説明する。なお、フレーム材２２，２３は、突き合せ部４０で互いに直交する関係にあって、中空部３１は同様である。

　フレーム材２３は、本体部３０と、本体部３０とともに凹部２１を形成する固定部３８と、を有する。本体部３０は、剛性を有しながら軽量化を図るために、断面形状において中空部３１を有する。なお、フレーム材２３には、固定の際に用いられる鍔部３９を設けることができる。

　保持部３２は、本体部３０の内壁に設けられ、フレーム材２３の長手方向に沿って延びる凸部である。保持部３２は、４つのリブ３３，３４，３５，３６で構成され、これら４つのリブ３３，３４，３５，３６に囲まれた空間３７を形成する。保持部３２は、フレーム材２３の矩形の枠形状の剛性を向上させる機能を有するが、この空間３７の大きさをコーナ部材２５の断面形状と合わせることで、コーナ部材２５をフレーム材２３の内部に保持する機能を有する。

　４つのリブ３３，３４，３５，３６は、コーナ部材２５の断面形状２９である矩形形状の４つの隅部を保持するように配置される。図２（ａ）で説明すると、コーナ部材２５の断面形状２９の右上の隅部をリブ３３が保持し、左上の隅部をリブ３４が保持し、左下の隅部をリブ３５が保持し、右下の隅部をリブ３６が保持する。

　４つのリブ３３，３４，３５，３６のそれぞれには、突起４３，４４，４５，４６が設けられる。突起４３，４４，４５，４６は、フレーム材２３の長手方向に延びる４つのリブ３３，３４，３５，３６の先端に、フレーム材２３の長手方向に沿って設けられる。拡大図である図２（ｂ）には、リブ３３に設けられる突起４３が示されている。突起４３，４４，４５，４６は、コーナ部材２５の挿入部２６、２７のそれぞれ向かい合う２つの辺に接触するように配置される。

　かかる構成の作用について、図３、図４を用いて詳細に説明する。図３にフレーム材２３にコーナ部材２５が挿入して嵌め込まれる様子を示す。図４にフレーム材２３にコーナ部材２５が挿入して嵌め込まれたときの断面図を示す。

　図３の白抜き矢印に示されるように、フレーム材２３の中空部２１に設けられる４つのリブ３３，３４，３５，３６で囲まれる空間３７に、コーナ部材２５の挿入部２６が入るように、フレーム材２３にコーナ部材２５が押し込まれて嵌め込まれる。このときに、４つのリブ３３，３４，３５，３６に設けられる４つの突起４３，４４，４５，４６は、空間３７へ向けて形成されており、先端部がコーナ部材２５の対向する２辺に接触する。

　この構成により、コーナ部材２５と本体部３０の内壁との接触面積を小さくし、容易に空間３７にコーナ部材２５を挿入することが可能となる。なお、突起４３，４４，４５，４６は、フレーム材２３の延在方向と直交する幅方向（Ｘ方向）に所定の半径Ｒの丸みを有する形状とすることでさらに容易に挿入することができる。

　また、Ｌ字形状に成形された長尺材を切断してコーナ部材２５を切断して形成する際にコーナ部材２５の周囲にバリが発生していることがある。バリとは、切断、圧入等の工程で加工物の辺などに付着した余分な材料のことである。コーナ部材２５の周囲にバリがある場合、コーナ部材２５をフレーム材２３に挿入して嵌め込まれる際に、フレーム構造体１２を組立てるときにバリが脱落し、本体部３０の内壁とコーナ部材２５の接触面に巻き込まれることがあった。脱落したバリが本体部３０の内壁とコーナ部材２５の接触面に挟まれると、フレーム材２３にコーナ部材２５が挿入し難くなるだけでなく、フレーム材２３の延在方向（Ｙ方向）と平行にコーナ部材２５を挿入して嵌め込むことができず、突き合わせ部４０に不要な隙間が発生したり、フレーム構造体１２が歪む問題が発生する。

　この点、本願発明では、突起４３，４４，４５，４６の先端部がコーナ部材２５の対向する２辺のそれぞれに接触する構成とすることにより、隙間５３，５４，５５，５６を設けることができ、脱落したバリが本体部３０の内壁とコーナ部材２５の接触面に挟まれることがない。この結果、脱落したバリによりフレーム材２３へコーナ部材２５の挿入が妨げられることがなく、フレーム材２３にコーナ部材２５をスムーズに挿入して嵌め込むことができる。

　また、フレーム材２３の端面２４から延在方向（Ｙ方向）に向かって突起４３，４４，４５，４６の高さが高くなる形状とすることができる。この構成によりフレーム材２３の延在方向と直交する高さ方向（Ｚ方向）の幅が、フレーム材の延在方向（Ｙ方向）にフレーム材２３の端面２４へ向かって広まった形状となる。この結果、フレーム材２３の端面がフレーム材２３の延在方向（Ｙ方向）に対して鋭角であることも相まって、フレーム材２３に対するコーナ部材２５の位置合わせを容易にすることができる。

　なお、上記のフレーム材の断面形状、コーナ部材の形状、突起の数、突起の形状等は説明のための例示であって、太陽電池モジュールに用いられるフレーム材の仕様に応じ、適宜変更が可能である。

　１０　太陽電池モジュール、１１　太陽電池パネル、１２　フレーム構造体、１３　太陽電池、１４，１５　配線材、１６　太陽電池ストリング、１７，１８　封止材、１９，２０　保護部材、２１　凹部、２２，２３　フレーム材、２４　端面、２５　コーナ部材、２６，２７　挿入部、２８　爪、２９　断面形状、３０　本体部、３１　中空部、３２　保持部、３３，３４，３５，３６　リブ、３７　空間、３８　固定部、３９　鍔部、４０　突き合わせ部、４３，４４，４５，４６　突起、５３，５４，５５，５６　隙間。

Claims

　太陽電池パネルと、
　前記太陽電池パネルの周縁部に配置される複数のフレーム材と、
　２つの前記フレーム材を接続するコーナ部材と、
　を備え、
　前記フレーム材は、中空部を有する本体部と、
　前記本体部とともに前記太陽電池パネルを保持する凹部を形成する固定部と、
　前記中空部の内壁に設けられ、前記フレーム材の長手方向に沿って延びる複数の支持部と、を有し、
　前記中空部に前記コーナ部材が挿入されたときに前記コーナ部材と接触する突起が前記支持部に形成される、太陽電池モジュール。
　請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
　前記突起は、前記コーナ部材と接触する先端部が丸みを有する、太陽電池モジュール。
　請求項１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
　前記突起は、フレーム材の端面から延在方向に向かって高さが高くなる、太陽電池モジュール。
　請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
　前記フレーム材は、突き合わされる部分が前記長手方向に対し斜めに切断された、太陽電池モジュール。
　請求項１から４のいずれか１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
　前記コーナ部材は、断面形状が矩形形状であり、
　前記突起は、前記コーナ部材の前記矩形形状の向かい合う２つの辺に接触する、太陽電池モジュール。