WO2014076952A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2014076952A1
WO2014076952A1 PCT/JP2013/006693 JP2013006693W WO2014076952A1 WO 2014076952 A1 WO2014076952 A1 WO 2014076952A1 JP 2013006693 W JP2013006693 W JP 2013006693W WO 2014076952 A1 WO2014076952 A1 WO 2014076952A1
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solar cell
cell panel
cell module
frame
terminal box
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PCT/JP2013/006693
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Inventor
修司 福持
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三洋電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/20—Peripheral frames for modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a solar cell module in which a terminal box is installed on the back side of a solar cell panel.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a terminal box is attached to a back side substrate of a solar cell panel using an adhesive.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which an opening space is provided in a part of a frame and a terminal box is fitted in the space.
  • the structure disclosed in Patent Document 2 is excellent in the fixing property of the terminal box, but the structure of the frame is complicated.
  • the solar cell module is required to have fire resistance.
  • the terminal box may fall off due to the heat. Therefore, it is required to prevent the terminal box from dropping off by a simple method.
  • the solar cell module according to the present invention includes a solar cell panel, a terminal box installed on the back side of the solar cell panel, and a light receiving surface of the panel that is attached to the edge of the solar cell panel and located on the terminal box. And a frame having a cover to cover.
  • fire resistance can be improved by a simple method.
  • FIG. 1 is a plan view of a solar cell module 10 according to an embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is an enlarged view of a portion B (near the frame 40A) in FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion C (near the frame 40C) in FIG.
  • the “light receiving surface” means the surface of the solar cell element 21 on which sunlight is mainly incident
  • the “back surface” means the surface opposite to the light receiving surface.
  • an electrode is formed on a surface having a large electrode formation area, which will be described later, or only on one surface, that surface becomes the back surface.
  • the solar cell module 10 includes a solar cell panel 20, a terminal box 30 installed on the back side of the solar cell panel 20, and a frame 40 attached to the edge of the solar cell panel 20.
  • the solar cell panel 20 illustrated in FIG. 1 has a rectangular shape in plan view, and frames 40A and 40C are attached to the edges on the short side, and frames 40B are attached to the edges on the long side.
  • the “plan view” means a planar shape when viewed from a direction perpendicular to the light receiving surface.
  • the solar cell panel 20 includes a plurality of solar cell elements 21, a first protective member 22 disposed on the light receiving surface side of the solar cell element 21, and a second protective member 23 disposed on the back surface side of the solar cell element 21. Is provided.
  • the plurality of solar cell elements 21 are sandwiched between the first protective member 22 and the second protective member 23 and sealed with the filler 24.
  • the solar cell panel 20 includes a wiring member 25 attached to the electrode of the solar cell element 21.
  • the wiring member 25 forms a string 32 by connecting adjacent solar cell elements 21 in series.
  • a plurality of strings 32 are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of solar cell elements 21 connected by the wiring member 25 in the same plane.
  • the solar cell panel 20 connects the first transition wiring member 26 that connects the wiring members 25 positioned at the ends of the adjacent strings 32 and the wiring member 25 that is positioned at the ends of the adjacent strings 32. And a second transition wiring member 28 connected to the terminal box 30. The second transition wiring member 28 is pulled out from the solar cell panel 20 and connected to a bypass diode (not shown) provided in the terminal box 30. Furthermore, the solar cell panel 20 includes an output wiring member 27 positioned at the ends of the strings 32 at both ends. The output wiring member 27 is attached to the wiring member 25 positioned at the ends of the strings 32 at both ends, and is pulled out from the solar cell panel 20 as a cathode terminal and a positive terminal and connected to the terminal box 30.
  • the solar cell element 21 includes a photoelectric conversion unit that generates carriers by receiving sunlight.
  • a photoelectric conversion unit for example, a light receiving surface electrode is formed on the light receiving surface, and a back electrode is formed on the back surface (both not shown).
  • the structure of the solar cell element 21 is not specifically limited, For example, the structure in which the electrode was formed only on the back surface of a photoelectric conversion part may be sufficient.
  • the photoelectric conversion unit includes, for example, a semiconductor substrate such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), an amorphous semiconductor layer formed on the substrate, and an amorphous semiconductor A transparent conductive layer formed on the layer.
  • a semiconductor substrate such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), an amorphous semiconductor layer formed on the substrate, and an amorphous semiconductor A transparent conductive layer formed on the layer.
  • a semiconductor substrate such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), an amorphous semiconductor layer formed on the substrate, and an amorphous semiconductor A transparent conductive layer formed on the layer.
  • an i-type amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon layer, and a transparent conductive layer are sequentially formed on
  • the electrode includes, for example, a plurality of finger portions and a plurality of bus bar portions.
  • the finger part is a thin line-shaped electrode formed over a wide range on the transparent conductive layer
  • the bus bar part is an electrode that collects carriers from the finger part.
  • the wiring member 25 is attached to the bus bar portion.
  • the first protective member 22 may be a translucent member such as a glass substrate, a resin substrate, or a resin film. Among these, a glass substrate is preferable from the viewpoint of fire resistance, durability, and the like.
  • the second protective member 23 the same member as the first protective member 22 can be used, and a member that does not have translucency can also be used when light incidence from the back side is not assumed. In the present embodiment, a glass substrate having translucency is used for both the first protection member 22 and the second protection member 23.
  • a resin such as ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or polyvinyl butyral (PVB) can be used.
  • the terminal box 30 has a terminal block corresponding to each output wiring member 27 and each second transition wiring member 28.
  • Each output wiring member 27 and each second transition wiring member 28 drawn into the terminal box 30 are attached to each terminal block by a method such as soldering.
  • a power line for outputting power from the module is attached to the terminal block to which the output wiring member 27 is connected.
  • the bypass diode is electrically connected between the output wiring material wire 27 and the second transition wiring material 28 and between the second transition wiring material 28. It is connected between the terminal blocks so as to be connected. Thereby, even if the output of some strings falls, it is comprised so that electric power may be output stably.
  • the terminal box 30 is installed on an edge (hereinafter referred to as “edge C”) along the short side of the solar cell panel 20 on the back side of the solar cell panel 20.
  • the terminal box 30 is attached to the back surface of the solar cell panel 20 with an adhesive 31, for example.
  • the adhesive 31 it is preferable to use a silicone resin adhesive, and the same adhesive as that used to fix the solar cell panel 20 to be described later to the frame 40 can be used.
  • the shape of the terminal box 30 is not specifically limited, For example, it has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the terminal box 30 is preferably attached so that its longitudinal direction is parallel to the short side of the solar cell panel 20 and in contact with the inside of the frame 40C. In this case, the terminal box 30 may be screwed to the frame 40C.
  • the frame 40 is configured by combining three types of frames 40A, 40B, and 40C as described above, and surrounds the four sides of the solar cell panel 20.
  • the solar cell panel 20 is fitted into a later-described recess and is fixed to the frame 40 using an adhesive 31.
  • the frame 40 is a metal frame such as stainless steel or aluminum, and is preferably made of aluminum from the viewpoint of lightness and the like.
  • the frame 40 protects the edge of the solar cell panel 20 and is used as a fixing member when the solar cell module 10 is installed on a roof or the like.
  • the frame 40 is also used for heat dissipation of the diode built in the terminal box 30.
  • the frame 40A is a frame that is attached to an edge opposite to the edge C of the solar cell panel 20, and has a hollow main body 41A and a recess 42A into which the edge of the solar cell panel 20 is fitted.
  • the main body 41A has a cavity extending in the longitudinal direction, and a cross section cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction has a substantially rectangular shape extending slightly longer in the vertical direction.
  • the “cross section” of the frame means a cross section cut along a plane orthogonal to the longitudinal direction.
  • the “vertical direction” of the frame means the thickness direction of the solar cell panel 20, and the light receiving surface side is “upper” and the back surface side is “lower”.
  • the “width direction” means a direction orthogonal to the vertical direction in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the frame 40A.
  • the concave portion 42A is constituted by a pressing portion 43A having an L-shaped cross section provided on the main body portion 41A.
  • the holding portion 43A includes a first portion 44A that extends in the vertical direction and that forms the same plane as the main body portion 41A outside the frame 40A, and a second portion 45A that extends in the width direction from the upper end thereof. Between the second portion 45A and the upper surface of the main body 41A, a groove is provided in which the solar cell panel 20 can be fitted from the inside.
  • the second part 45 ⁇ / b> B covers the light receiving surface of the fitted solar cell panel 20 and is in contact with the light receiving surface via the adhesive 31.
  • the length in the width direction of the second portion 45B is approximately the same as the length in the width direction of the main body portion 41A, and the second portion 45B is only the portion disposed on the main body portion 41A in the light receiving surface of the solar cell panel 20. Covering.
  • the frame 40B is attached to the edge of the long side of the solar cell panel 20.
  • the frame 40B has the same structure as the frame 40A except that the length is longer than that of the frame 40A.
  • the frames 40A and 40B are connected to each other using, for example, a corner piece (not shown) that is press-fitted into the cavity of the main body.
  • the frames 40B and 40C are fixed in the same manner.
  • frame 40A, 40B, 40C are cut diagonally, and the inclination angle with respect to the longitudinal direction of the end surface formed in this both ends is about 45 degrees.
  • Each of the frames 40A, 40B, and 40C is cut so as to have a trapezoidal shape (in plan view) that decreases toward the inside so that the end surfaces in the longitudinal direction coincide with each other at the connection portion.
  • the end of the first protection member 22 and the end of the second protection member 23 coincide with each other at the edge other than the edge C of the solar cell panel 20. That is, the recesses of the frames 40A and 40B are formed to be grooves into which the first protection member 22, the second protection member 23, the filler 24 sandwiched between the first protection member 22, and the filler 24 can be fitted.
  • the recesses of the frames 40A and 40B are formed to be grooves into which the first protection member 22, the second protection member 23, the filler 24 sandwiched between the first protection member 22, and the filler 24 can be fitted.
  • the edge C the surface on the back surface side of the first protection member 22 is exposed from the end of the second protection member 23. That is, the length of the first protection member 22 is longer than that of the second protection member 23 at the end C.
  • the recess 42C of the frame 40C is provided with a groove into which the first protection member 22 can be fitted, and the groove is narrower than the recesses of the frames 40A and 40B.
  • the frame 40C is attached to the edge C of the solar cell panel 20. Similar to the frames 40A and 40B, the frame 40C has a main body portion 41C and a concave portion 42C, and the concave portion 42C is configured by a pressing portion 43C provided on the main body portion 41C. However, the length of the first portion 44C of the pressing portion 43C is shorter than that of the first portion 44A, and as described above, the distance between the second portion 45C of the pressing portion 43C and the upper surface of the main body portion 41C is larger than that of the concave portion 42A. Is too narrow.
  • the frame 40 ⁇ / b> C has a flange 46 that covers the light receiving surface of the solar cell panel 20 located on the terminal box 30.
  • the flange 46 is preferably formed so that the terminal box 30 is not visible when the solar cell module 10 is viewed from above at least directly above the frame 40C. Since the terminal box 30 is attached in contact with the inner surface of the solar cell module 10 of the main body portion 41C as described above, the flange portion 46 protrudes inwardly from the main body portion 41C. From the viewpoint of heat insulation and the like, it is preferable that the adhesive 31 is not provided between the flange portion 46 and the solar cell panel 20 and the flange portion 46 is not attached to the light receiving surface. Note that, for example, there is a small gap between the flange 46 and the solar cell panel 20 or there is no gap, and the flange 46 is substantially in contact with the light receiving surface.
  • the flange 46 protrudes from the recess 42C and is integrally formed with the recess 42C. More specifically, it is integrally formed with the second portion 45C of the pressing portion 43C that forms the concave portion 42C.
  • the thickness of the second portion 45C and the flange portion 46 are the same, and the flange portion 46 extends straight along the width direction, like the second portion 45C. That is, it can be said that the frame 40C projects so that the second portion 45C covers the terminal box 30.
  • a portion protruding from the main body portion 41 ⁇ / b> C toward the center side of the solar cell module 10 is referred to as a flange portion 46.
  • the collar part 46 is integrally molded with the frame 40C from a viewpoint of design property or heat insulation. Preferably it is.
  • the collar portion 46 may be formed only in the center portion in the longitudinal direction of the frame 40C to which the terminal box 30 is attached, or may be formed with a length in contact with the frames 40B on both sides as illustrated in FIG. The latter is preferable from the viewpoint of design properties and the like.
  • the flange 46 shown in FIG. 1 has a rectangular shape in plan view. It is preferable that the flange portion 46 is formed not to cover the solar cell element 21 but also the output wiring member 27 and the second transition wiring member 28 as much as possible from the viewpoint of design and the like. That is, the flange portion 46 covers the terminal box 30 and is long in the width direction so as not to cover the output wiring member 27 and the second transition wiring member 28 provided between the solar cell element 21 and the terminal box 30. It is preferable to set the length.
  • the leading end surface 49 of the flange 46 is inclined so that the lower surface 48 extends longer than the upper surface 47.
  • the inclination angle of the front end surface 49 is not particularly limited, and can be, for example, about 45 °.
  • the distal end surface 49 is preferably inclined over the entire length of the flange portion 46. By inclining the distal end surface 49 in this way, it is possible to suppress the occurrence of shadows due to the thickness of the collar portion 46.
  • the front end surface of the pressing portion is inclined (see FIG. 2).
  • the flange portion 46 of the frame 40C covers and protects the terminal box 30. Therefore, when a spark is applied to the module by a fire or the like, the heat is transferred to the terminal box. It becomes difficult to be transmitted to 30. Thereby, melting
  • the design of the solar cell module 10 is improved.
  • FIGS. 5 to 9 a diagram corresponding to FIG. 4
  • FIG. 10 a diagram corresponding to FIG. 1.
  • the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and differences from the above-described embodiment will be described in detail.
  • the flange portion 46u has a thin portion 50 whose thickness is thinner than the concave portion 42C. More specifically, the flange portion 46u is formed thinner than the second portion 45C of the pressing portion 43C constituting the concave portion 42C. In the flange portion 46u shown in FIG. 5, the entire thin portion 50 is formed from the root portion, which is the boundary with the second portion 45C, to the tip portion.
  • the thin-walled portion 50 is thinned by forming the same plane as the upper surface of the second portion 45C on the upper surface and removing the constituent material on the lower surface side. Thereby, a large gap is formed between the thin portion 50 and the solar cell panel 20. Even in the above embodiment, a gap may be formed between the flange 46u and the solar cell panel 20, but such a gap is smaller than the embodiment illustrated in FIG. Therefore, according to the said form, since the heat insulation effect is higher than the said embodiment and the heat of a spark is hard to be transmitted to the terminal box 30, it becomes possible to prevent the drop-off of the terminal box 30 more highly.
  • the thin portion 50 is preferably thin as long as there is no problem in mechanical strength.
  • the gap between the front end portion of the flange portion 46v and the solar cell panel 20 is narrower than the intermediate portion. More specifically, only the tip portion is thickened, and the gap with the solar cell panel 20 is smaller than the thin portion 50.
  • the tip portion may be further thickened so as to be in contact with the solar cell panel 20, or the entire flange 46v is thinned (the form shown in FIG. 5) and the tip portion is bent toward the solar cell panel 20 side. May be.
  • the flange portion 46v is thinned and a gap with the solar cell panel 20 is made large, there is a problem that foreign matter such as water or dust enters the gap or the flange portion 46v rises. Can be prevented.
  • the 7 is provided with ribs 51 in which a part of the thin portion 50 of the flange 46v is thickened.
  • the rib 51 is provided along the longitudinal direction of the frame 40Cw, for example, in the center in the width direction of the flange 46w.
  • the thin portions 50 are formed on both sides of the rib 51 in the width direction.
  • the rib 51 By providing the rib 51, the deformation amount of the flange portion 46w can be reduced.
  • the thin portion 50 can be formed thinner.
  • the surface of the solar cell module center side end portion below the second portion 45 ⁇ / b> C is also inclined similarly to the rib 51.
  • Such an inclined structure can be formed, for example, by increasing the thickness of the thin portion 50 as it approaches the presser portion 43C.
  • the second protective member 23x of the solar cell panel 20 is a resin sheet having a thickness smaller than that of the glass substrate.
  • the length of the 1st protection member 22 and the 2nd protection member 23x in the edge C of the solar cell panel 20 is the same, the 1st protection member 22, the 2nd protection member 23x, and this to the recessed part 42Cx of the flame
  • a through hole 29 is formed in the second protective member 23 x, and the output wiring member 27 and the second transition wiring member 28 are drawn from the solar cell panel 20 through the through hole 29 and connected to the terminal box 30. ing.
  • the structure of the other frame 40Cx is the same except that the first portion 44Cx is thicker than the first portion 44C of the frame 40C of the embodiment illustrated in FIG. 4 described above.
  • the lengths of the first protection member 22 and the second protection member 23 y at the edge C of the solar cell panel 20 are the same, and the recess 42 Cy is the same as the recess 42 A.
  • the second embodiment differs from the above-described embodiment in that it has a groove into which the second protective member 23y and the filler 24 sandwiched between the second protective member 23y can be fitted.
  • the vertical length of the first portion 44Cy is longer than that of the frame 40C.
  • the frame 41y illustrated in FIG. 9 has a structure in which the flange portion 46 is provided on the frame 40A.
  • the output wiring member 27 and the second transition wiring member 28 are routed along the periphery of the second protection member 23y, and are connected to the terminal box 30 through the recess 42Cy. In this case, it is preferable to form an insulating coating around the output wiring member 27 and the second transition wiring member 28.
  • the frame 40Cz has a trapezoidal shape as a whole including the flange portion 46z. As described above, both ends in the longitudinal direction of the frame 40Cz are cut at, for example, an angle of approximately 45 ° with respect to the longitudinal direction, but both ends in the longitudinal direction of the flange portion 46z are substantially together with the main body portion and the recess. Cut at an angle of 45 °.
  • the frame 40Cz has the same structure as the frame 40C except that the shape of both end portions in the longitudinal direction of the collar portion is different.
  • FIGS. 5 to 10 Various embodiments other than the forms illustrated in FIGS. 5 to 10 can be considered.
  • the thinned collar portion illustrated in FIGS. 5 to 7 may be applied.
  • the several terminal box 30 may be installed in one module, and the collar part 46 may be formed in a some flame
  • the main body portion 41A of each frame may be provided with a locking portion on which a metal fitting for fixing the solar cell module to the gantry is hooked.
  • 10 solar cell module 20 solar cell panel, 21 solar cell element, 22 first protection member, 23 second protection member, 24 filler, 25 wiring material, 26 first transition wiring material, 27 output wiring material, 28th 2 transition wiring materials, 29 through-holes, 30 terminal box, 31 adhesive, 32 string, 40, 40A, 40B, 40C frame, 41A, 41C main body, 42A, 42C recess, 43A, 43C presser, 44A, 44C 1st part, 45A, 45C 2nd part, 46 collar part, 47 upper surface, 48 lower surface, 49 tip surface, 50 thin part, 51 rib.

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Abstract

　太陽電池モジュール１０は、太陽電池パネル２０と、太陽電池パネル２０の裏面側に設置される端子ボックス３０と、太陽電池パネル２０の端縁に取り付けられ、端子ボックス３０上に位置する太陽電池パネル２０の受光面を覆う鍔部を有するフレーム４０とを備える。

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。
　特許文献１，２は、太陽電池パネルの裏面側に端子ボックスが設置された太陽電池モジュールを開示している。具体的に、特許文献１は、太陽電池パネルの裏面側基板に接着剤を用いて端子ボックスを取り付けた構造を開示する。特許文献２は、フレームの一部に開口スペースを設け、かかるスペースに端子ボックスを嵌め込んだ構造を開示する。特許文献２に開示された構造は、例えば、端子ボックスの固定性に優れるが、フレームの構造が複雑である。
特開２００７‐８１０３４号公報 特開２００７‐９５８１９号公報
　ところで、太陽電池モジュールには耐火性が要求される。例えば、火事等により火の粉が受光面上にのった場合、その熱により端子ボックスが脱落する可能性があることから、かかる端子ボックスの脱落を簡便な方法によって防止することが求められている。
　本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの裏面側に設置される端子ボックスと、太陽電池パネルの端縁に取り付けられ、端子ボックス上に位置する該パネルの受光面を覆う鍔部を有するフレームとを備える。
　本発明に係る太陽電池モジュールによれば、簡便な方法によって耐火性を向上させることができる。
本発明の実施形態である太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図である。 図１のＡＡ線断面図である。 図２のＢ部拡大図である。 図２のＣ部拡大図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 本発明の他の実施形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。
　図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１は、本発明の実施形態である太陽電池モジュール１０を受光面側から見た平面図であり、図２は、図１のＡＡ線断面図である。図３は、図２のＢ部（フレーム４０Ａの近傍）の拡大図、図４は、図２のＣ部（フレーム４０Ｃの近傍）の拡大図である。ここで、「受光面」とは太陽電池素子２１の面のうち太陽光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。換言すると、後述する電極の形成面積が大きな面、又は一方の面のみに電極が形成される場合はその面が裏面となる。
　太陽電池モジュール１０は、太陽電池パネル２０と、太陽電池パネル２０の裏面側に設置される端子ボックス３０と、太陽電池パネル２０の端縁に取り付けられるフレーム４０とを備える。図１に例示する太陽電池パネル２０は、平面視において矩形形状を有し、短辺側の端縁にフレーム４０Ａ，４０Ｃが、長辺側の端縁にフレーム４０Ｂがそれぞれ取り付けられている。なお、「平面視」とは、受光面に対し垂直方向から観た際の平面形状を意味する。
　太陽電池パネル２０は、複数の太陽電池素子２１と、太陽電池素子２１の受光面側に配置される第１保護部材２２と、太陽電池素子２１の裏面側に配置される第２保護部材２３とを備える。複数の太陽電池素子２１は、第１保護部材２２及び第２保護部材２３により挟持されると共に、充填材２４により封止されている。
　太陽電池パネル２０は、太陽電池素子２１の電極に取り付けられる配線材２５を備える。配線材２５は、隣接する太陽電池素子２１の間を直列に接続してストリング３２を形成する。ストリング３２は、配線材２５で接続される複数の太陽電池素子２１の配列方向に対し、同一平面内において直交する方向に複数配列される。
　また、太陽電池パネル２０は、隣接するストリング３２の端部に位置する配線材２５同士を接続する第１の渡り配線材２６と、隣接するストリング３２の端部に位置する配線材２５同士を接続するとともに端子ボックス３０に接続される第２の渡り配線材２８と、を備える。第２の渡り配線材２８は、太陽電池パネル２０から引き出されて端子ボックス３０に設けられた図示しないバイパスダイオードに接続される。さらに、太陽電池パネル２０は、両端のストリング３２の端部に位置する出力配線材２７を備える。出力配線材２７は、両端のストリング３２の端部に位置する配線材２５に取り付けられ、陰極端子、正極端子として太陽電池パネル２０から引き出されて端子ボックス３０に接続される。
　太陽電池素子２１は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部を備える。光電変換部には、例えば、受光面上に受光面電極が、裏面上に裏面電極がそれぞれ形成される（いずれも図示せず）。なお、太陽電池素子２１の構造は特に限定されず、例えば、光電変換部の裏面上のみに電極が形成された構造であってもよい。
　光電変換部は、例えば、結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板と、基板上に形成された非晶質半導体層と、非晶質半導体層上に形成された透明導電層とを有する。具体例としては、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成し、裏面上にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成した構造が挙げられる。透明導電層は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）やアンチモン（Ｓｂ）等をドープした透明導電性酸化物から構成されることが好ましい。
　電極は、例えば、複数のフィンガー部、及び複数のバスバー部からなる。フィンガー部は、透明導電層上の広範囲に形成される細線状の電極であり、バスバー部は、フィンガー部からキャリアを収集する電極である。配線材２５は、バスバー部に取り付けられる。
　第１保護部材２２には、例えば、ガラス基板や樹脂基板、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。これらのうち、耐火性、耐久性等の観点から、ガラス基板が好適である。第２保護部材２３には、第１保護部材２２と同じ部材を用いることができ、また裏面側からの光の入射を想定しない場合には透光性を有さない部材を用いることもできる。本実施形態では、第１保護部材２２、第２保護部材２３共に透光性を有するガラス基板を用いている。充填材２４には、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の樹脂を用いることができる。
　端子ボックス３０は、各出力配線材２７及び各第２の渡り配線材２８に対応して端子台を有している。端子ボックス３０内に引き込まれた各出力配線材２７及び各第２の渡り配線材２８は、半田付け等の方法により各端子台に取り付けられる。出力配線材２７の接続される端子台には、モジュールから電力を出力するための電力線が取り付けられている。また、出力配線材線２７と第２の渡り配線材２８がされた時、出力配線材線２７と第２の渡り配線材２８間、及び第２の渡り配線材２８間にバイパスダイオードが電気的に接続されるように、端子台間に接続されている。これにより、一部のストリングの出力が低下した場合でも安定して電力が出力されるように構成されている。
　端子ボックス３０は、太陽電池パネル２０の裏面側において、太陽電池パネル２０の短辺に沿った端縁（以下、「端縁Ｃ」という）に設置されている。端子ボックス３０は、例えば、接着剤３１によって太陽電池パネル２０の裏面に取り付けられる。接着剤３１としては、シリコーン樹脂系接着剤を用いることが好適であり、後述する太陽電池パネル２０をフレーム４０に固定する接着剤と同様のものを用いることができる。端子ボックス３０の形状は特に限定されず、例えば、略直方体形状を有する。端子ボックス３０は、その長手方向が太陽電池パネル２０の短辺と平行に、且つフレーム４０Ｃの内側に接して取り付けられることが好適である。なお、この場合、端子ボックス３０は、フレーム４０Ｃにねじ止めされていてもよい。
　フレーム４０は、上記のように、３種類のフレーム４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを組み合わせて構成され、太陽電池パネル２０の四方を囲んでいる。太陽電池パネル２０は、後述の凹部に嵌め込まれると共に接着剤３１を用いてフレーム４０に固定される。フレーム４０は、ステンレスやアルミニウム等の金属製枠であって、軽量性等の観点から好ましくはアルミニウム製とされる。フレーム４０は、太陽電池パネル２０の端縁を保護すると共に、太陽電池モジュール１０を屋根等に設置する際の固定用部材として利用される。また、フレーム４０は、端子ボックス３０に接触するようにして配置された場合、端子ボックス３０に内蔵されたダイオードの放熱にも利用される。
　フレーム４０Ａは、太陽電池パネル２０の端縁Ｃと反対側の端縁に取り付けられるフレームであって、中空構造の本体部４１Ａと、太陽電池パネル２０の端縁が嵌め込まれる凹部４２Ａとを有する。本体部４１Ａは、長手方向に延びた空洞を有し、長手方向に直交する方向に切断した断面は、上下方向にやや長く延びた略矩形形状を有する。以下、特に断らない限り、フレームの「断面」とは長手方向に直交する面で切断した断面を意味する。また、フレームの「上下方向」とは、太陽電池パネル２０の厚み方向を意味し、受光面側を「上」、裏面側を「下」とする。さらに、「幅方向」とは、フレーム４０Ａの長手方向に直交する断面において、上下方向と直交する方向を意味する。
　凹部４２Ａは、本体部４１Ａ上に設けられた断面Ｌ字形状の押え部４３Ａにより構成される。押え部４３Ａは、フレーム４０Ａの外側において本体部４１Ａと同一平面を構成する上下方向に延びた第１部分４４Ａと、その上端から幅方向に延びた第２部分４５Ａとを含む。第２部分４５Ａと本体部４１Ａの上面との間には、太陽電池パネル２０を内側から嵌め込み可能な溝が設けられている。第２部分４５Ｂは、嵌め込まれた太陽電池パネル２０の受光面上を覆い、接着剤３１を介して受光面に接する。なお、第２部分４５Ｂの幅方向長さは本体部４１Ａの幅方向長さと同程度であり、第２部分４５Ｂは、太陽電池パネル２０の受光面のうち本体部４１Ａ上に配置された部分のみを覆っている。
　フレーム４０Ｂは、太陽電池パネル２０の長辺側の端縁に取り付けられる。フレーム４０Ｂは、フレーム４０Ａよりも長さが長い以外はフレーム４０Ａと同じ構造を有する。フレーム４０Ａ，４０Ｂは、例えば、本体部の空洞に圧入されるコーナーピース（図示せず）を用いて互いに接続される。フレーム４０Ｂ，４０Ｃも同様にして固定される。なお、各フレーム４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの長手方向両端部は斜めにカットされており、かかる両端部に形成される端面の長手方向に対する傾斜角度は略４５°であることが好ましい。各フレーム４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、接続部分で各々の長手方向端面が一致するように、内側に向かって小さくなる台形形状（平面視）となるようにカットされる。
　本実施形態では、太陽電池パネル２０の端縁Ｃ以外の端縁において、第１保護部材２２の端と第２保護部材２３の端とが一致している。即ち、フレーム４０Ａ，４０Ｂの凹部は、第１保護部材２２、第２保護部材２３、及びこれに挟持された充填材２４等を嵌め込み可能な溝となるように形成される。一方、本実施形態では、端縁Ｃにおいて、第１保護部材２２の裏面側の面が第２保護部材２３の端から露出している。即ち、端部Ｃにおいて、第１保護部材２２の長さが第２保護部材２３よりも長くなっている。そして、フレーム４０Ｃの凹部４２Ｃには、第１保護部材２２を嵌め込み可能な溝が設けられており、かかる溝はフレーム４０Ａ，４０Ｂの凹部よりも狭くなっている。
　フレーム４０Ｃは、太陽電池パネル２０の端縁Ｃに取り付けられる。フレーム４０Ｃは、フレーム４０Ａ，４０Ｂと同様に、本体部４１Ｃ及び凹部４２Ｃを有し、凹部４２Ｃは本体部４１Ｃ上に設けられた押え部４３Ｃにより構成される。但し、押え部４３Ｃの第１部分４４Ｃの長さは第１部分４４Ａよりも短く、上記のように、押え部４３Ｃの第２部分４５Ｃと本体部４１Ｃの上面との間隔は凹部４２Ａの場合よりも狭い。
　フレーム４０Ｃは、端子ボックス３０上に位置する太陽電池パネル２０の受光面を覆う鍔部４６を有する。鍔部４６は、少なくともフレーム４０Ｃの直上から太陽電池モジュール１０を平面視したときに端子ボックス３０が見えないように形成されることが好ましい。端子ボックス３０は、上記のように本体部４１Ｃの太陽電池モジュール１０の内側の面に接して取り付けられているから、鍔部４６は、本体部４１Ｃよりも内側に大きく張り出している。断熱性等の観点から、鍔部４６と太陽電池パネル２０との間には接着剤３１が設けられず、鍔部４６が受光面に貼り付いていないことが好適である。なお、鍔部４６と太陽電池パネル２０との間には、例えば、小さな隙間が存在するか又は隙間がなく鍔部４６は受光面に略接している。
　鍔部４６は、凹部４２Ｃから張り出して凹部４２Ｃと一体成形されている。より詳しくは、凹部４２Ｃを形成する押え部４３Ｃの第２部分４５Ｃと一体成形されている。本実施形態では、第２部分４５Ｃと鍔部４６との厚みが同一であり、鍔部４６は第２部分４５Ｃと同様に幅方向に沿って真っすぐに延びている。即ち、フレーム４０Ｃは、第２部分４５Ｃが端子ボックス３０上を覆うように張り出していると言える。説明の便宜上、本体部４１Ｃよりも太陽電池モジュール１０の中央側に張り出した部分を鍔部４６とする。なお、鍔部４６をフレーム４０Ｃから分離された別部材として、例えば、太陽電池パネル２０の受光面に直接貼り付ける構成としてもよいが、意匠性や断熱性の観点からフレーム４０Ｃと一体成形されていることが好ましい。
　鍔部４６は、端子ボックス３０が取り付けられるフレーム４０Ｃの長手方向中央部だけに形成されてもよく、図１に例示するように両側のフレーム４０Ｂに接する長さで形成されてもよい。意匠性等の観点からは、後者が好ましい。図１に示す鍔部４６は、平面視において矩形形状を有する。鍔部４６は、太陽電池素子２１はもとより、出力配線材２７及び第２の渡り配線材２８についても意匠性等の観点から可能な限り覆わないように形成されることが好適である。即ち、鍔部４６は、端子ボックス３０上を覆い、太陽電池素子２１と端子ボックス３０との間に設けられる出力配線材２７及び第２の渡り配線材２８を覆わないように、その幅方向長さを設定することが好適である。
　鍔部４６は、その下面４８が上面４７よりも長く延びるように先端面４９が傾斜している。先端面４９の傾斜角度は特に限定されず、例えば、４５°程度とすることができる。先端面４９は、鍔部４６の全長に亘って傾斜していることが好適である。このように先端面４９を傾斜させることにより、鍔部４６の厚みに起因する影の発生を抑制することができる。なお、フレーム４０Ａ，４０Ｂについても、押え部の先端面が傾斜していることが好ましい（図２参照）。
　上記構成を備えた太陽電池モジュール１０によれば、フレーム４０Ｃの鍔部４６が端子ボックス３０上を覆って保護するため、火事等により火の粉がモジュール上にのった場合に、その熱が端子ボックス３０に伝わり難くなる。これにより、端子ボックス３０を固定する接着剤３１の溶融等を抑制して、端子ボックス３０の脱落を防ぐことができる。即ち、太陽電池モジュール１０によれば、簡便な構造によって耐火性を向上させることができる。
　また、鍔部４６により端子ボックス３０が受光面側から見えないように隠蔽されるため、太陽電池モジュール１０の意匠性が向上する。
　図５～図９（図４に対応する図）、及び図１０（図１に対応する図）を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。以下では、上記実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略し、上記実施形態との相違点につき詳細に説明する。
　図５に例示する形態では、鍔部４６ｕが、凹部４２Ｃよりも厚みが薄くなった薄肉部５０を有する点で上記実施形態と相違する。より詳しくは、凹部４２Ｃを構成する押え部４３Ｃの第２部分４５Ｃよりも鍔部４６ｕが薄肉に形成されている。図５に示す鍔部４６ｕでは、第２部分４５Ｃとの境界である根元部分から先端部分まで、その全体が薄肉部５０となっている。
　薄肉部５０は、上面については第２部分４５Ｃの上面と同一平面を形成すると共に、下面側の構成材料が除かれることで薄肉化されている。これにより、薄肉部５０と太陽電池パネル２０との間に大きな隙間が形成される。上記実施形態においても、鍔部４６ｕと太陽電池パネル２０との間に隙間が形成される場合はあるが、かかる隙間は図５に例示する形態に比べて小さい。したがって、当該形態によれば、上記実施形態よりも断熱効果が高く、火の粉の熱が端子ボックス３０に伝わり難いため、端子ボックス３０の脱落をより高度に防ぐことが可能となる。薄肉部５０は、機械的強度に問題がない範囲で厚みが薄いことが好ましい。
　図６に例示する形態では、鍔部４６ｖの先端部分において、太陽電池パネル２０との隙間が中間部分よりも狭くなっている点で図５に例示する形態と相違する。より詳しくは、先端部分だけが厚肉化されており、薄肉部５０よりも太陽電池パネル２０との隙間が小さくなっている。先端部分をさらに厚肉化して太陽電池パネル２０と接するようにしてもよく、或いは鍔部４６ｖの全体を薄肉化（図５に示す形態）して先端部分を太陽電池パネル２０側に曲げ加工してもよい。これにより、鍔部４６ｖを薄肉化して太陽電池パネル２０との隙間を大きくとった場合であっても、その隙間に水や埃等の異物が侵入することや鍔部４６ｖが捲れあがるといった不具合を防止することができる。
　図７に例示する鍔部４６ｗには、鍔部４６ｖの薄肉部５０の一部が厚肉化してリブ５１が設けられている。リブ５１は、例えば、鍔部４６ｗの幅方向中央部において、フレーム４０Ｃｗの長手方向に沿って設けられる。そして、リブ５１の幅方向両側には、薄肉部５０が形成される。リブ５１を設けることにより、鍔部４６ｗの変形量を小さくすることができ、例えば、薄肉部５０をさらに薄く形成することが可能となる。また、リブ５１の太陽電池モジュール中央側終端部の面は、下方に向かってリブ５１の幅が小さくなるように傾斜していることが好適である。これにより、リブ５１に太陽電池パネル２０が引っ掛かることなく、太陽電池パネル２０をスムーズに嵌め込むことができる。同様に、第２部分４５Ｃ下方の太陽電池モジュール中央側終端部の面もリブ５１と同様に傾斜していることが好ましい。かかる傾斜構造は、例えば、薄肉部５０の厚みを押え部４３Ｃに近づくにつれて厚くすることで形成できる。
　図８に例示する形態では、太陽電池パネル２０の第２保護部材２３ｘがガラス基板よりも厚みが薄い樹脂製シートである点で上記実施形態と相違する。そして、太陽電池パネル２０の端縁Ｃにおける第１保護部材２２と第２保護部材２３ｘの長さが同じであり、フレーム４０Ｃｘの凹部４２Ｃｘに第１保護部材２２、第２保護部材２３ｘ、及びこれに挟持された充填材２４等が嵌め込まれている。したがって、フレーム４０Ｃｘの第１部分４４Ｃｘの長さが、フレーム４０Ａ及４０Ｂの第１部分４４ａ及び４４ｂと同様となる。また、第２保護部材２３ｘには、貫通孔２９が形成されており、貫通孔２９を通して出力配線材２７及び第２の渡り配線材２８が太陽電池パネル２０から引き出されて端子ボックス３０に接続されている。なお、その他のフレーム４０Ｃｘの構造は、第１部分４４Ｃｘが上記の図４に例示する実施形態のフレーム４０Ｃの第１部分４４Ｃに比べ厚い以外、同じである。
　図９に例示する形態では、太陽電池パネル２０の端縁Ｃにおける第１保護部材２２と第２保護部材２３ｙの長さが同じであり、凹部４２Ｃｙが凹部４２Ａと同様に第１保護部材２２、第２保護部材２３ｙ、及びこれに挟持された充填材２４等を嵌め込み可能な溝を有する点で上記実施形態と相違する。フレーム４０Ｃｙは、フレーム４０Ｃに比べて、第１部分４４Ｃｙの上下方向長さが長くなっている。換言すると、図９に例示するフレーム４１ｙは、フレーム４０Ａに鍔部４６を設けた構造である。また、出力配線材２７及び第２の渡り配線材２８は、第２の保護部材２３ｙの周囲を沿うようにして引き廻され、凹部４２Ｃｙの中を経て、端子ボックス３０に接続されている。なお、この場合にあっては、出力配線材２７及び第２の渡り配線材２８の周囲には絶縁被覆形成することが好ましい。
　図１０に例示する鍔部４６ｚは、内側に向かって小さくなる台形形状（平面視）を有する。フレーム４０Ｃｚは、鍔部４６ｚを含む全体としても台形形状を有する。上記のように、フレーム４０Ｃｚの長手方向両端部は、例えば、長手方向に対して略４５°の角度でカットされているが、鍔部４６ｚの長手方向両端部は、本体部、凹部と共に、略４５°の角度でカットされている。なお、フレーム４０Ｃｚは、鍔部の長手方向両端部の形状が異なる以外は、フレーム４０Ｃと同じ構造を有する。
　図５～図１０に例示した形態の他にも様々な実施形態が考えられる。例えば、図８及び図９に例示する形態において、図５～図７に例示する薄肉化された鍔部を適用してもよい。また、１つのモジュールに複数の端子ボックス３０が設置されてもよく、鍔部４６が複数のフレームに形成されてもよい。さらには、各フレームの本体部４１Ａには、太陽電池モジュールを架台に固定するための金具が引っ掛かる係止部が設けられていてもよい。
　１０　太陽電池モジュール、２０　太陽電池パネル、２１　太陽電池素子、２２　第１保護部材、２３　第２保護部材、２４　充填材、２５　配線材、２６　第１の渡り配線材、２７　出力配線材、２８　第２の渡り配線材、２９　貫通孔、３０　端子ボックス、３１　接着剤、３２　ストリング、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ　フレーム、４１Ａ，４１Ｃ　本体部、４２Ａ，４２Ｃ　凹部、４３Ａ，４３Ｃ　押え部、４４Ａ，４４Ｃ　第１部分、４５Ａ，４５Ｃ　第２部分、４６　鍔部、４７　上面、４８　下面、４９　先端面、５０　薄肉部、５１　リブ。

Claims (5)

  1. 　太陽電池パネルと、
    　前記太陽電池パネルの裏面側に設置される端子ボックスと、
    　前記太陽電池パネルの端縁に取り付けられ、前記端子ボックス上に位置する該パネルの受光面を覆う鍔部を有するフレームと、
    　を備えた太陽電池モジュール。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記フレームは、前記太陽電池パネルが嵌め込まれる凹部を有し、
    　前記鍔部は、前記凹部から張り出して前記凹部と一体成形されている太陽電池モジュール。
  3. 　請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記鍔部は、前記凹部よりも厚みが薄くなった薄肉部を有し、
    　前記薄肉部と前記太陽電池パネルとの間に隙間が形成されている太陽電池モジュール。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記鍔部は、先端部分が前記太陽電池パネルと接している、又は前記太陽電池パネルとの隙間が中間部分よりも前記先端部分で狭くなっている太陽電池モジュール。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
    　前記鍔部は、その下面が上面よりも長く延びるように先端面が傾斜している太陽電池モジュール。
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