WO2014174948A1

WO2014174948A1 - 太陽電池モジュール

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Publication number: WO2014174948A1
Application number: PCT/JP2014/057658
Authority: WO
Inventors: 守孝中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP6215562B2; CN205160453U; JP2014216364A

Abstract

受光面に砂や塵がたまりにくい太陽電池モジュールを提供する。太陽電池パネルと、太陽電池パネルの端部と嵌合して太陽電池を支持するための枠体からなる太陽電池モジュールにおいて、枠体は、太陽電池パネルと嵌合するための嵌合部を有してなり、嵌合部はエッジ部を有し太陽電池パネルの端部は、嵌合部と嵌合するとともに、太陽電池パネルの受光面は、エッジ部に当接してなる太陽電池モジュール。

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ものである。

　太陽電池モジュールは、一般的に、太陽電池パネルと枠体とにより構成されている。
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図７において、太陽電池モジュール５０は太陽電池パネル５１と枠体５２からなる。太陽電池パネル５１の表面側である受光面ガラス５１ａ上（図面では下側となっている）に、熱硬化性樹脂であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）でなる受光面側封止層５１ｂ、多結晶シリコンにより形成された太陽電池セル５１ｄ、ＥＶＡでなる裏面側封止層５１ｃ、裏面側封止耐候性フィルム５１ｅがこの順に積層されて、一体化ラミネート加工されたスーパーストレート型構造である。このように、太陽電池パネル５１は、耐候性が確保された矩形状で、厚さが５ｍｍ程度の薄板として構成されている。尚、上記太陽電池セル５１ｄは、単結晶シリコンやアモルファスシリコン等で形成されたものであってもよい。

　端面封止部材５３は、太陽電池パネル５１の端部５１ｆの外形に沿って形成された枠形状をしており、エラストマー樹脂や、シリコン樹脂等の樹脂により形成されている。又、端面封止部材５３は、太陽電池パネル５１の表面側に当接する上側封止片５３ａと、太陽電池パネル５１の裏面側に当接する下側封止片５３ｂと、太陽電池パネル５１の端部５１ｆの端面に当接する横側封止片５３ｃとからなる断面略コ字状に形成されており、このコ字状の部分が溝部５３ｆ（封止用溝部）を構成している。この溝部５３ｆに、太陽電池パネル５１の端部５１ｆが嵌め込まれて封止される。

特開２００５-３４７２９１号公報

　しかしながら、前述のような構造では、枠体と受光面ガラスの間の隙間に充填されている封止部材の厚さによって、枠体と受光面ガラスの間に段差ができる。段差には、砂や塵を吸着しやすく柔らかい封止樹脂が詰まっており、その表面に砂や塵が吸着し、封止樹脂が起点となって汚れが光電変換素子全面まで及んで太陽電池モジュールの発電性能を損なう怖れがあった。また、段差に溜まった砂や塵は、降雨などによっても取り除きにくく、それらがガラス表面に移動して、太陽電池前面のガラスが汚れ、発電量が低下する原因となっていた。

　本発明は、上述の問題点を鑑みなされたものであり、受光面に砂や塵がたまりにくい太陽電池モジュールを提供するものである。

　本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの端部と嵌合して太陽電池を支持するための枠体からなる太陽電池モジュールであって、枠体は、太陽電池パネルと嵌合するための嵌合部を有し、嵌合部はエッジ部を有し、太陽電池パネルの端部は、嵌合部と嵌合するとともに、太陽電池パネルの受光面は、エッジ部に当接してなるものである。

　また、本発明の太陽電池モジュールは、エッジ部は、嵌合部の上辺部から延設されてなり、先端に向かって太陽電池パネルの方に傾斜して形成されてなるものを含む。

　また、本発明の太陽電池モジュールは、エッジ部は、先細であるものを含む。

　また、本発明の太陽電池モジュールは、嵌合部の下壁は、太陽電池パネルの受光面に対して傾斜した、第１の傾斜部と第２の傾斜部とを有し、第１の傾斜部は、エッジ部の傾斜と対応して傾斜してなり、第２の傾斜部は、太陽電池の端部の裏面の形状に対応して傾斜してなるものを含む。

　また、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの端部にテープ状の弾性部材が貼り付けられてなり、弾性部材は、太陽電池パネルの端部の、受光面側と端面と裏面側を覆うものを含む。

　本発明により、砂や塵が太陽電池パネル表面に堆積しにくくなり、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の太陽電池モジュールを示す平面図である。本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネル端部の断面図である。本発明の太陽電池モジュールに使用される枠体の断面図である。本発明の太陽電池モジュールに使用される太陽電池パネルと、枠体との嵌合の過程を説明する説明図である。本発明の太陽電池モジュールの端部の断面図である。本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネル端部の別の実施の形態を示す説明図である。従来の太陽電池モジュールの端部の断面図である。

（実施の形態１）
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

　図１は、本発明の太陽電池モジュールを示す平面図である。図１において、太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル１０と枠体２０からなる。太陽電池パネル１０の各辺には、端部に太陽電池パネル１０を支持するための枠体２０が嵌めこまれて取り付けられ、太陽電池モジュール１を形成している。枠体２０は、アルミニウムやステンレスなど耐侯性のある金属が用いられる。

　図２は、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネル端部の断面図である。図２において、太陽電池パネル１０は、受光面側の透光性絶縁基板である受光面ガラス１１と、裏面側の耐候性フィルム１２の間に、結晶系太陽電池やアモルファス太陽電池などの光電変換素子１３をＰＶＢ（ポリビニルブチラール）やＥＶＡなどの透明樹脂１４とともに封止して形成される。封止はラミネータを用いて行われるが、ラミネート工程において、ＥＶＡが加熱されて溶けて流動化し、端部のＥＶＡは外に逃げるよう移動するため、裏面の形状が、端にいくにつれ薄くなるように形成される。そのため、太陽電池パネル１０の裏面の端部は、端面に近づくにしたがって、透明樹脂１４の厚さが薄くなり、傾斜した形状を有している。例えば、受光面ガラス１１の厚みを２．８mm、パネル中央部のパネルの厚さを４．４７mmとすると、パネル端部の厚みは３．５mmである。

　太陽電池パネル１０の端部には、ブチルゴムなどの弾性体を使用したテープなどで構成された弾性部材１５が端部を覆うように貼り付けられている。ブチルゴムは柔軟に変形し、粘着性もあるので、弾性部材１５の材料として好適である。

　弾性部材１５は、受光面部１５ａ、端面部１５ｂ、裏面部１５ｃからなり、それぞれ太陽電池パネル端部の受光面、端面、および裏面を覆っている。例えば、弾性部材１５として、幅が１７mmのテープを使用する場合、受光面ガラス１１の端から６．７５mm内側のところから、端面、裏面にわたって接着されている。また、圧縮しない状態のテープの厚みは０．８～１．２mm程度である。弾性部材１５として、テープ状の部材を使用することにより、均一な厚さの弾性部材を、正確な位置に配置することができる。

　図３は、本発明の太陽電池モジュールに使用される太陽電池パネルと嵌合する枠体の断面図である。図３において、枠体２０は、基部２１と、基部２１上に設けられた箱状部２２と、箱状部２２上に設けられ、枠体２０に太陽電池パネル１０と嵌合するための嵌合部２３からなる。箱状部２２の上壁２４は嵌合部２３の下壁２６と共有している。

　嵌合部２３の上壁２４は、上辺部２４ａとエッジ部２４ｂからなる。上辺部２４ａは、嵌合部２３の奥から所定長さの部分であって、基部２１に対して平行に形成されている。エッジ部２４ｂは、上辺部２４ａから延設された部分であって、先端にむかうにつれ、基部２１に近づくように曲がっている。エッジ部２４ｂの先端は、先細に形成されており、太陽電池パネル１０に当接したとき、太陽電池パネル１０となす角度が鈍角になるようになっている。上辺部２４ａと、エッジ部２４ｂの先端は、例えば０．５mm程度の高さの差がある。この高さの差によって上辺部２４ａ直下に空間２５が形成される。

　嵌合部２３の上辺部２４ａから延設されたエッジ部２４ｂは、エッジ部２４ｂの先端に向かうに従って、基部２１の方に曲がっているので、枠体２０と太陽電池パネル１０を嵌合させたとき、エッジ部２４ｂは受光面ガラス１１と当接し、エッジ部２４ｂの先端と上辺部２４ａの高さの差でできた空間２５に太陽電池パネル１０に貼り付けられた弾性部材１５の受光面部１５ａが収まることになる。

　嵌合部２３の下壁２６は、嵌合部入口２７から奥部２８に向かって傾斜している。嵌合部入口２７付近の第１の傾斜部２６ａは、エッジ部２４ｂの形状に対応する傾斜を有しており、太陽電池パネル１０が挿入されるのに必要な幅を確保することができる。また、嵌合部の奥部２８に近い部分の第２の傾斜部２６ｂは、太陽電池パネル１０の端部の形状に沿った形状に形成されている。すなわち、太陽電池パネル１０の端部裏面の形状に対応して傾斜してなり、嵌合部の奥部２８に近づくにしたがって狭くなっている。このように、嵌合部２３の下壁２６は第１の傾斜部２６ａと、第２の傾斜部２６ｂの２種類の傾斜面を有している。

　図４は、太陽電池パネルと、枠体との嵌合の過程を説明する説明図である。

　図４（ａ）は、挿入前の太陽電池パネルと枠体との位置関係を示す図である。太陽電池パネル１０の端部は、枠体２０の嵌合部２３にほぼ水平に挿入される。

　図４（ｂ）は、太陽電池パネルが枠体に挿入される様子を示す図である。太陽電池パネル１０の弾性部材１５は、上壁２４と下壁２６に圧縮されながら、嵌合部の奥部２８に向けて挿入される。嵌合部入口２７付近の第１の傾斜部２６ａは、エッジ部２４ｂの形状に対応して傾斜し、奥に向かって高くなっているのに対し、エッジ部２４ｂの先端は低くなっているので、太陽電池パネル１０は、弾性部材１５の裏面部１５ｃを、第１の傾斜部２６ａに押し付けるようにして挿入される。

　図４（ｃ）は、太陽電池パネルが枠体にさらに挿入される様子を示す図である。太陽電池パネル１０は、弾性部材１５の裏面部１５ｃを、第２の傾斜部２６ｂに押し付けるようにして挿入される。一方、弾性部材１５の受光面部１５ａは、嵌合部２３に挿入されるに従い、上壁２４の形状に沿って拡張する。その結果、太陽電池パネル１０が嵌合部の奥部２８付近まで挿入されたとき、弾性部材１５は、上辺部２４ａ直下の受光面部１５ａよりも、裏面部１５ｃの方が圧縮された状態になる。

　図５は、本発明の太陽電池モジュールの端部の断面図であり、図１におけるＡ－Ａ’断面を示すものである。太陽電池パネル１０を嵌合部２３の奥部２８まで挿入すると弾性部材１５の受光面部１５ａは、上壁２４と密着する。また、弾性部材１５の端面部１５ｂは、奥壁２９と密着する。また、弾性部材１５の裏面部１５ｃは、下壁２６と密着する。

　太陽電池パネル１０の裏面側端部と第２の傾斜部２６ｂの形状がほぼ同じなので、太陽電池パネル１０を奥部２８まで挿入したとき、弾性部材１５の裏面部１５ｃは、ほぼ一定の厚さになり、均等に弾性部材１５に圧力がかかるようになる。

　太陽電池パネル１０を枠体２０と嵌合させる過程において、弾性部材１５の裏面部１５ｃは、下壁２６に押し付けられて圧縮されながら挿入される。一方、弾性部材１５の受光面部１５ａは、太陽電池パネル１０を奥まで挿入すると、上辺部２４ａ直下の空間２５に収まる。すなわち、受光面部１５ａは、嵌合部の奥部２８まで挿入したとき、空間２５に入り込んで拡張し、圧縮率が小さくなる。そのため、挿入しようとする力を加えたままの状態では、受光面部１５ａよりも、裏面部１５ｃの方が圧縮された状態になる。すなわち、裏面部１５ｃの方が、受光面部１５ａよりも圧縮率が高く反発力が強い。そのため、挿入しようとする力を加えるのを止めると、太陽電池パネル１０は、上壁２４の方向に移動し、太陽電池パネル１０の受光面ガラス１１は、裏面部１５ｃの反発力によって、エッジ部２４ｂに押し付けられて当接する。挿入完了後の弾性部材であるテープの厚さは０．４～０．６ｍｍ程度である。

　受光面ガラス１１と、エッジ部２４ｂが当接しているので、受光面において枠体２０の嵌合部２３と太陽電池パネル１０の間隙はない。したがって、当接している箇所から内側へは、砂や塵が侵入する恐れはなく、エッジ部２４ｂより内側に配置された弾性部材１５は、砂やほこりにさらされない。その結果、受光面ガラス１１上には、弾性部材１５に付着した砂や塵が移動してくることはない。さらに、エッジ部２４ｂと受光面ガラス１１の角度は鈍角になっているため砂や塵が堆積しにくくなるので、受光面への砂や塵の堆積による太陽電池モジュール１の発電性能の低下を防ぐことができる。

　また、受光面ガラス１１と、エッジ部２４ｂとが当接している箇所から内側には雨水が浸入しにくくなるので、太陽電池モジュール１の耐久性を向上させることができる。さらに、雨水によって、太陽電池モジュール１上に堆積した砂や塵が洗い流されやすくなる。

　雨水が蒸発すると雨水に含まれていた塵やほこりが、雨水がたまっていた個所に付着することがあるが、エッジ部２４ｂは先細に形成され、エッジ部２４ｂと受光面ガラス１１の角度は鈍角になっているため、受光面ガラス１１との当接している箇所に水滴などがたまりにくい。そのため水がスムーズに流れ、雨水がとどまりにくいので、塵やほこりがエッジ部２４ｂに堆積しにくくなる。

　また、太陽電池パネル１０の端部の弾性部材１５は、太陽電池パネル端部を覆うように形成されているので、太陽電池パネル１０の端部を保護するとともに、端部への水などの侵入を確実に防ぐことができる。また、枠体２０の嵌合部２３に密着しているので、嵌合部２３と弾性部材１５の間への水の浸入を防止することができ、太陽電池モジュール１の耐久性を高めることができる。

　さらに、太陽電池パネル１０と枠体２０の嵌合部２３とを密着させるための部材として、両面に接着層のあるシート状の弾性部材１５用いることにより、太陽電池パネル１０を枠体２０に密着させて確実に枠体２０に固定することができる。また、弾性部材１５としてテープ状の部材を用いることにより、弾性部材１５の位置や厚さおよび弾性部材１５の量を確実にコントロールすることができる。そのため、弾性部材１５の受光面部１５ａが嵌合部２３の上壁２４の上辺部２４ａ直下の空間２５に確実に収めることができるとともに、太陽電池パネル１０を上壁２４方向に押し付けるように固定できるので、受光面ガラス１１をエッジ部２４ｂに確実に当接させることができる。
（実施の形態２）
　図６は、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネル端部の別の実施の形態を示す説明図である。図６（ａ）において、封止キャップ１６は、太陽電池パネル１０の端部の形状に合うように形成されている。図６（ｂ）に示されるように、封止キャップ１６を太陽電池パネル１０の端部に挿入することで太陽電池パネル１０の端部を保護するとともに、弾性部材として実施例１におけるテープに対応する機能を有するものである。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　太陽電池モジュール
１０　太陽電池パネル
１１　受光面ガラス
１２　耐候性フィルム
１３　光電変換素子
１４　透明樹脂
１５　弾性部材
１５ａ　受光面部
１５ｂ　端面部
１５ｃ　裏面部
２０　枠体
２１　基部
２２　箱状部
２３　嵌合部
２４　上壁
２４ａ　上辺部
２４ｂ　エッジ部
２５　空間
２６　下壁
２６ａ　第１の傾斜部
２６ｂ　第２の傾斜部
２７　嵌合部入口
２８　奥部
２９　奥壁

Claims

　太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの端部と嵌合して太陽電池を支持するための枠体からなる太陽電池モジュールであって、
　前記枠体は、太陽電池パネルと嵌合するための嵌合部を有し、
　前記嵌合部はエッジ部を有し
　前記太陽電池パネルの端部は、前記嵌合部と嵌合するとともに、前記太陽電池パネルの受光面は、前記エッジ部に当接してなる太陽電池モジュール。
　前記エッジ部は、前記嵌合部の上辺部から延設されてなり、先端に向かって太陽電池パネルの方に傾斜して形成されてなる請求項１に記載の太陽電池モジュール。
　前記エッジ部は、先細である請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
　前記嵌合部の下壁は、前記太陽電池パネルの受光面に対して傾斜した、第１の傾斜部と第２の傾斜部とを有し、
　前記第１の傾斜部は、前記エッジ部の傾斜と対応して傾斜してなり、
　前記第２の傾斜部は、前記太陽電池の端部の裏面の形状に対応して傾斜してなる、
　請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
　前記太陽電池パネルの端部にテープ状の弾性部材が貼り付けられてなり、
　前記弾性部材は、前記太陽電池パネルの端部の、受光面側と端面と裏面側を覆う、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。