WO2019087600A1 - 太陽電池モジュール、構造体取り付け用モジュール、および移動体 - Google Patents

太陽電池モジュール、構造体取り付け用モジュール、および移動体 Download PDF

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solar cell
module
base
power generation
sealing material
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PCT/JP2018/034469
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French (fr)
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元彦 杉山
直樹 栗副
剛士 植田
善光 生駒
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • 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
    • 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
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present disclosure relates to a solar cell module, a module for mounting a structure, and a mobile body.
  • a solar cell module generally comprises a power generation module including at least one solar battery cell, a base covering the back side of the power generation module, a translucent cover covering the light receiving surface side of the power generation module, and a power generation module And a sealing material for stopping (see, for example, Patent Document 1).
  • solar cell modules are installed on the roofs, wall surfaces, etc. of various structures, or mounted on various structures.
  • a sealing material is filled between the base material and the translucent cover to prevent the infiltration of moisture and the like into the module.
  • moisture and the like infiltrate into the module from the gap between the base and the light transmitting cover, which may act on the power generation module to cause performance deterioration such as output reduction. There is sex.
  • An object of the present disclosure is to suppress the infiltration of moisture and the like into the module from the peripheral portion of the solar cell module.
  • a solar cell module which is one aspect of the present disclosure is configured using a base having a convex portion formed along the peripheral edge of the upper surface of the base, and at least one solar cell, and A power generation module disposed on the inner side than the convex portion, a resin-made light-transmissive cover disposed on the module covering the entire power generation module and having a peripheral edge protruding outward from the base, A sealing material is provided between the top of the convex portion of the base and the translucent cover to seal the power generation module, and the sealing material protrudes outward from the upper surface of the base, The light-transmitting cover is in close contact with the lower surface of a portion of the light-transmitting cover that protrudes outward beyond the base material.
  • a module for mounting a structure which is an aspect of the present disclosure includes the above-described solar cell module, and a frame provided on the structure and supporting the solar cell module.
  • the solar cell module which is one mode of this indication, it can control that moisture etc. infiltrate from a peripheral part of a module. Therefore, the deterioration of the power generation module that may occur due to the action of moisture or the like on the power generation module can be suppressed.
  • FIG. 1 It is a top view of a module for structure attachment which is an example of an embodiment. It is AA line sectional drawing in FIG. It is the B section enlarged view in FIG. It is a figure which shows the modification of a solar cell module. It is a figure which shows the modification of a module for structure attachment.
  • FIG. 1 is a plan view of the structure attachment module 100.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • the structure attachment module 100 includes a solar cell module 10 and a frame 20 that supports the solar cell module 10.
  • FIG. 1 illustrates the solar cell module 10 having a rectangular shape in a plan view, the shape of the solar cell module is not particularly limited.
  • the frame 20 surrounds the four sides of the solar cell module 10 and supports the periphery of the module.
  • the frame 20 has a base supporting the solar cell module 10 from the back side, and a wall standing on the base and supporting the side of the solar cell module 10.
  • the frame 20 may be attached to various structures, or may be integrally formed with the structures.
  • the solar cell module 10 may be fixed to the frame 20 using an adhesive.
  • the frame 20 may have a hook that contacts the front side of the solar cell module 10, and the rim of the solar cell module 10 may be supported by the hook, the base, and the wall.
  • the front side of the solar cell module 10 means the side on which light is mainly incident, that is, the light receiving surface side, and the back side means the opposite side to the front side. Of the light incident on the solar cell module 10, light exceeding 50% is incident from the front side.
  • the solar cell module 10 covers the whole of the substrate 11, the power generation module 12 disposed on the substrate 11, and the power generation module 12 and is disposed on the module, and the peripheral edge portion protrudes outside the substrate 11. And a translucent cover 13.
  • the base 11 has a projection 15 formed along the peripheral edge of the upper surface 11a. As shown by a chain line in FIG. 1, it is preferable that the convex portion 15 be formed annularly over the entire length of the peripheral portion of the upper surface 11 a.
  • the power generation module 12 is disposed on the upper surface 11 a of the base 11 inside the convex portion 15. That is, when the solar cell module 10 is viewed in plan, the power generation module 12 is disposed in the range surrounded by the convex portion 15.
  • the power generation module 12 is configured using at least one solar battery cell 16. In the example shown in FIG. 1, the power generation module 12 is configured by eight solar cells 16. The plurality of solar cells 16 are connected in series, for example, by a wiring material (not shown). In addition, the structure of the photovoltaic cell 16 is not specifically limited.
  • the solar cell module 10 includes a sealing material 14 that is interposed between the top of the convex portion 15 of the base 11 and the translucent cover 13 and seals the power generation module 12.
  • the sealing material 14 protrudes outward from the upper surface 11 a of the base material 11 and is in close contact with the lower surface 13 b of the extending portion 13 a which is a portion of the translucent cover 13 protruding outward beyond the base material 11.
  • water or the like easily intrudes into the module from the gap between the base 11 and the light-transmissive cover 13 at the peripheral portion, but by providing the sealing material 14 in this manner, It becomes difficult for moisture to penetrate.
  • water vapor infiltrates along the interface between the base material 11 and the sealing material 14 or the interface between the light transmitting cover 13 and the sealing material 14, but in the solar cell module 10, the inside of the module in which the power generation module 12 is disposed.
  • the creeping distance is long. Therefore, the action of water vapor on the power generation module 12 can be suppressed.
  • the substrate 11 is a protection member disposed on the back side of the power generation module 12 and covers the entire power generation module 12 from the back side.
  • the substrate 11 is, for example, a film-like or plate-like member having a thickness of about 0.1 mm to 1 mm in a portion where the convex portion 15 does not exist.
  • a transparent member may be used for the substrate 11 as in the case of the translucent cover 13, or an opaque member may be used.
  • the base material 11 may be provided with an inorganic compound layer such as silica, a metal layer such as aluminum, or the like in order to suppress permeation of water vapor and the like.
  • the substrate 11 may be made of glass, but is preferably made of resin.
  • the resin constituting the substrate 11 include cyclic polyolefin, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyetheretherketone (PEEK), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN) is mentioned.
  • the base 11 may be made of fiber reinforced plastic (FRP). In particular, in applications where impact resistance and lightness are required, FRP is preferably used.
  • Suitable FRPs include glass fiber reinforced plastic (GFRP), carbon fiber reinforced plastic (CFRP), aramid fiber reinforced plastic (AFRP) and the like.
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • AFRP aramid fiber reinforced plastic
  • a resin component which comprises FRP polyester, a phenol resin, an epoxy resin, etc. can be illustrated.
  • the base material 11 made of FRP, such as CFRP is excellent in impact resistance while being lightweight.
  • a translucent substrate may be used as in the case of the translucent cover 13, and an opaque substrate is used when light reception from the back side of the solar cell module 10 is not assumed. It is also good.
  • the total light transmittance of the substrate 11 is not particularly limited, and may be 0%. Although a glass substrate or a metal substrate may be used as the substrate 11, in order to reduce the weight of the solar cell module 10, it is preferable to use a resin substrate.
  • the thickness of the substrate 11 (the thickness of the portion where the convex portion 15 does not exist) is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm to 10 mm, and 0.2 mm to 5 mm in consideration of protection of the solar battery cell 16, lightness and the like. More preferable.
  • the thickness of the substrate 11 may be equal to or greater than the thickness of the resin substrate constituting the translucent cover 13.
  • the base material 11 has the convex part 15 cyclically formed in the peripheral part of the upper surface 11a as mentioned above.
  • the annular convex portion 15 is provided on the upper surface 11 a of the substrate 11 facing the light-transmissive cover 13, and the power generation module 12 is disposed on the inner side, so that the sealing performance of the power generation module 12 is improved.
  • the convex portion 15 is preferably integrally formed with the flat plate-like portion of the base material 11, but it is also possible to form a separate frame-like member by bonding to the plate-like portion.
  • the height of the convex portion 15 (the length along the thickness direction of the base 11 from the root to the top of the convex portion 15) is preferably equal to or greater than the thickness of the power generation module 12, for example, 0.1 mm to 1.5 mm Or 0.3 mm to 1 mm.
  • the convex portion 15 may have a substantially flat top and a substantially rectangular cross section along the thickness direction of the substrate 11.
  • a portion located on the outer side of the top surface 11a than the top is transparent. It curves toward the light property cover 13 side.
  • the portion of the upper surface 11 a located on the inner side of the top of the convex portion 15 is also curved toward the translucent cover 13 side. That is, it is preferable that the whole of the convex portion 15 be curved so as to be convex toward the translucent cover 13 side, and have a substantially semicircular cross section. In this case, air bubbles are less likely to remain around the protrusions 15, and the sealing performance of the power generation module 12 is improved.
  • the convex portion 15 is formed with a predetermined width from the outer end of the upper surface 11a.
  • the width of the convex portion 15 is, for example, 1 mm to 5 mm.
  • the translucent cover 13 is a protection member disposed on the front side of the power generation module 12 and covers the entire power generation module 12 from the front side.
  • the translucent cover 13 is, for example, a film-like or plate-like resin substrate.
  • a transparent member having a high transmittance of sunlight is used for the translucent cover 13, a transparent member having a high transmittance of sunlight is used.
  • the total light transmittance of the light transmitting cover 13 is preferably high, for example, 80% to 100%, or 85% to 95%.
  • the total light transmittance is measured in accordance with JIS K 736 1-1 (Plastic-Test method for total light transmittance of transparent materials-Part 1: Single beam method).
  • the resin base material which comprises the translucent cover 13 is, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), cyclic polyolefin, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polystyrene (PS) And at least one selected from polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
  • An example of a suitable resin base is a resin base having polycarbonate (PC) as a main component, for example, a PC base having a PC content of 90% by weight or more, or 95% by weight to 100% by weight. . Since PC is excellent in impact resistance and light transmission, it is suitable as a constituent material of the light transmission cover 13.
  • the translucent cover 13 is one size larger than the base material 11, and the peripheral edge portion protrudes outside the base material 11.
  • a portion of the light-transmissive cover 13 that protrudes outward beyond the outer end of the base 11 is referred to as an extension 13a.
  • the peripheral edge portion of the translucent cover 13 similarly overhangs around the base 11. That is, it is preferable that the width of the extension 13a be substantially constant. In this case, a uniform sealing structure can be formed along the periphery of the solar cell module 10.
  • the width of the extension 13a is, for example, 1 mm to 10 mm.
  • the thickness of the resin base material forming the translucent cover 13 is not particularly limited, but is preferably 0.001 mm to 15 mm in consideration of impact resistance (protection of the solar battery cell 16), lightness, light transmission property, etc. 0.5 mm to 10 mm is more preferable.
  • the resin base material is also called a resin substrate or a resin film. Generally, a thick one is called a resin substrate, and a thin one is called a resin film, but it is not necessary to clearly distinguish the two in the solar cell module 10 (the same applies to the base 11).
  • the tensile modulus of elasticity of the resin substrate is not particularly limited, but in consideration of impact resistance and the like, 1 GPa to 10 GPa is preferable, and 2.3 GPa to 2.5 GPa is more preferable.
  • the tensile modulus of elasticity (E) is the load applied to the test piece at a test temperature of 25 ° C and a test speed of 100 mm / min according to JIS K7161-1 (Plastics-Determination of tensile properties-Part 1: General rules) Tensile stress) and elongation (strain) are measured and calculated from the following [Equation 1].
  • the sealing material 14 intervenes between the top of the convex portion 15 of the base 11 and the translucent cover 13 as described above. Furthermore, the sealing material 14 is filled between the upper surface 11 a of the base 11 and the power generation module 12 and between the power generation module 12 and the lower surface 13 b of the translucent cover 13. The sealing material 14 is filled without a gap between the base 11 and the translucent cover 13, and is in close contact with the base 11, the power generation module 12, and the translucent cover 13, so that moisture or the like is generated in the power generation module 12. It is preventing it from acting.
  • the sealing material 14 includes a first sealing material 14A and a second sealing material 14B.
  • the first sealing material 14A is interposed between the base 11 and the translucent cover 13 outside the top surface 11a from the top of the convex portion 15, and protrudes outward from the top surface 11a.
  • the second sealing material 14 B is filled between the upper surface 11 a of the base 11 and the power generation module 12 and between the power generation module 12 and the lower surface 13 b of the light-transmissive cover 13.
  • the solar cell module 10 is manufactured by the lamination method using the resin sheet which comprises the sealing material 14. As shown in FIG. In this case, the second sealing material 14B is formed of two resin sheets.
  • resin which comprises the 1st sealing material 14A and the 2nd sealing material 14B polyolefin, polyester, an epoxy resin, the copolymer of alpha olefin and vinyl carboxylate, etc. are mentioned. Among them, polyolefins and copolymers of ⁇ -olefin and vinyl carboxylate (EVA: ethylene-vinyl acetate copolymer) are preferable.
  • the first sealing material 14A and the second sealing material 14B may be made of the same resin, or may be made of different resins.
  • the first sealing material 14A and the second sealing material 14B are composed of different resins
  • the first sealing material 14A is more hydrophobic than the second sealing material 14B and has a low water vapor permeability.
  • polyolefin is applied to the first sealing material 14A
  • EVA is applied to the second sealing material 14B.
  • the second sealant 14 B filled between the power generation module 12 and the translucent cover 13 preferably has a high total light transmittance, and is, for example, 80% to 100%.
  • the first sealing material 14A may be opaque and may contain a coloring material such as a white pigment or a black pigment.
  • the first sealing material 14A is in close contact with the curved surface of the convex portion 15 and the lower surface 13b of the translucent cover 13 from the top of the convex portion 15 to the outside of the upper surface 11a. It is filled without gaps. Furthermore, the first sealing material 14A protrudes outward from the upper surface 11a of the base 11, and is in close contact with the lower surface 13b of the extending portion 13a of the translucent cover 13. It is preferable that the first sealing material 14A similarly protrudes around the base material 11.
  • the first sealing material 14A is also in close contact with the side surface 11b of the base material 11. That is, a part of the first sealing material 14A protruding from the upper surface 11a of the base 11 is wound around the side of the base 11. In this case, the creeping distance on the side of the base material 11 is increased, and the sealing property of the power generation module 12 is improved.
  • the first sealing material 14A may extend to the back side (lower surface side) of the base material 11.
  • the first sealing material 14A is not attached to the front side (upper surface side) of the translucent cover 13 from the viewpoint of design.
  • the outer end of the first sealing material 14 ⁇ / b> A may protrude outward beyond the outer end of the translucent cover 13. In this case, it is preferable that the first sealing material 14A be similarly projected around the solar cell module 10.
  • the first sealing material 14A may protrude outward, for example, by about 1 mm to 10 mm from the outer end of the translucent cover 13.
  • the solar cell module 10 is mounted on the frame 20 in a state in which the portion of the first sealing material 14A that protrudes outward beyond the outer end of the light-transmissive cover 13 abuts on the frame 20. It may be supported.
  • the first sealing material 14A functions as a buffer material, and rattling of the solar cell module 10 is suppressed.
  • a gap is formed between the end face of the base 11 and the light transmitting cover 13 and the frame 20, and it is difficult to transmit an impact in the lateral direction to the base 11 and the light transmitting cover 13.
  • Such an arrangement is suitable for modules mounted on structures susceptible to lateral impacts.
  • the distance between the upper surface 11a of the base 11 and the lower surface 13b of the light transmitting cover 13 is, for example, 0.5 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 2 mm. Since the sealing material 14 is filled in the gap between the base 11 and the light transmitting cover 13, it can be said that the preferable thickness of the sealing material 14 is 0.5 mm to 2 mm.
  • the solar cell module 10 can be manufactured by laminating the power generation module 12 using a resin sheet that constitutes the base 11, the light transmitting cover 13, and the sealing material 14. In the laminating step, on the heater, the base material 11, the first resin sheet constituting the sealing material 14, the power generation module 12, the second resin sheet constituting the sealing material 14, and the light transmitting cover 13 in this order Stack.
  • the laminate is heated, for example, to about 150 ° C. in a vacuum state.
  • the resin sheet of the sealing material 14 is softened to be in close contact with the base 11, the power generation module 12, and the light transmitting cover 13, whereby the solar cell module 10 is obtained.
  • the power generation module 12 is formed in a sheet shape by connecting a plurality of solar battery cells 16 with a wiring material.
  • the power generation module 12 is disposed inside the convex portion 15 of the base material 11.
  • the convex portion 15 can be confirmed by the image recognition device and can be used as a mark.
  • the convex portion 15 can be used as a mark for alignment.
  • two resin sheets sandwiching the power generation module 12 are used as the second sealing material 14B.
  • the strip-shaped or frame-shaped first sealing member 14A may be attached to the peripheral portion of the base 11 or the light transmitting cover 13 before the laminate is laminated.
  • the volume change of the sealing material 14 accompanying a temperature change is the base material 11 and the light transmission cover 13 It becomes bigger than it.
  • the sealing material 14 is easily shrunk inside at the peripheral portion of the solar cell module 10 and so-called sink marks are easily generated, a sufficient creeping distance can be secured by using the above configuration, and moisture into the module Etc. can be suppressed.
  • a flat portion 17 may be formed between the outer end of the upper surface 11 a and the convex portion 15 at the peripheral edge portion of the upper surface 11 a of the base material 11. That is, the convex part 15 is formed inside predetermined length from the outer end of the upper surface 11a. In this case, the creepage distance can be further increased, and the effect of suppressing the infiltration of water and the like can be improved.
  • a molding 21 may be provided between the peripheral portion of the solar cell module 10 and the frame 20.
  • the molding 21 is made of a metal, a resin material or the like, preferably made of a flexible resin material such as rubber such as ABS, PP or SBR.
  • the molding 21 is fitted in the gap between the solar cell module 10 and the frame 20, and has a function of suppressing rattling of the solar cell module 10. Further, the provision of the molding 21 makes it difficult for water to enter between the solar cell module 10 and the frame 20.
  • the portion of the first sealing material 14 ⁇ / b> A that protrudes outward beyond the outer end of the translucent cover 13 is in contact with the molding 21.
  • the first sealing material 14A extending outward beyond the outer end of the translucent cover 13 functions as a shock absorbing material that absorbs the impact from the lateral direction as described above, but providing the molding 21 results in the lateral Impact resistance from the direction is further improved.
  • the molding 21 has a substantially T-shaped cross section, and abuts the upper surface of the light-transmissive cover 13 at a peripheral portion of the light-transmissive cover 13 in a range not covered by the power generation module 12.
  • first sealing material 14A and the second sealing material 14B are used, for example, the sealing material disposed between the power generation module 12 and the translucent cover 13
  • the resin sheet may be extended to the outer side than the convex portion 15 to constitute an example illustrated in FIG.
  • the mobile object which is an example of an embodiment is a mobile object provided with the solar cell module of the above-mentioned embodiment.
  • vehicles such as a motor vehicle, a train, or a ship etc. are mentioned, for example.
  • a solar cell module of the above-mentioned embodiment is mounted in a car, it is preferable to install a solar cell module in the upper surface part of the car body, such as a bonnet and a roof.
  • the current obtained by the power generation of the solar cell module is supplied to an electric device such as a fan or a motor and used for driving and controlling the electric device.
  • SYMBOLS 10 solar cell module 11 base material, 11a upper surface, 11b side surface, 12 power generation module, 13 translucent cover, 13a extension part, 13b lower surface, 14 sealing material, 14A 1st sealing material, 14B 2nd sealing Material, 15 convex parts, 16 solar cells, 17 flat parts, 20 frames, 21 moldings, 100 modules for mounting structure

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Abstract

実施形態の一例である太陽電池モジュール１０は、凸部１５を有する基材１１と、少なくとも１つの太陽電池セル１６を用いて構成され、基材１１上において凸部１５よりも内側に配置された発電モジュール１２と、発電モジュール１２の全体を覆って当該モジュール上に配置され、周縁部が基材１１よりも外側に張り出した透光性カバー１３と、基材１１の凸部１５の頂部と透光性カバー１３との間に介在する封止材１４とを備える。封止材１４は、基材１１の上面１１ａから外側にはみ出し、透光性カバー１３の延出部１３ａの下面１３ｂに密着している。

Description

太陽電池モジュール、構造体取り付け用モジュール、および移動体
　本開示は、太陽電池モジュール、構造体取り付け用モジュール、および移動体に関する。
　太陽電池モジュールは、一般的に、少なくとも１つの太陽電池セルを含む発電モジュールと、発電モジュールの裏面側を覆う基材と、発電モジュールの受光面側を覆う透光性カバーと、発電モジュールを封止する封止材とを備える（例えば、特許文献１参照）。太陽電池モジュールは、種々の建造物の屋根、壁面などに設置されたり、様々な構造物に搭載されている例もある。
特開２０１３－１４５８０７号公報
　太陽電池モジュールでは、基材と透光性カバーとの間に封止材を充填してモジュール内への水分などの浸入を防止している。しかし、太陽電池モジュール（太陽電池パネル）の周縁部において、基材と透光性カバーとの隙間からモジュール内に水分などが浸入し、発電モジュールに作用して出力低下等の性能劣化を引き起こす可能性がある。また、樹脂製の透光性カバーを用いた場合、基材の剛性を高くする必要があるため、太陽電池モジュールの周縁部で封止材の所謂ひけが発生し易くなり、上記隙間から水分などが浸入し易くなる。本開示の目的は、太陽電池モジュールの周縁部から水分などがモジュール内に浸入することを抑制することである。
　本開示の一態様である太陽電池モジュールは、基材上面の周縁部に沿って形成された凸部を有する基材と、少なくとも１つの太陽電池セルを用いて構成され、前記基材上において前記凸部よりも内側に配置された発電モジュールと、前記発電モジュールの全体を覆って当該モジュール上に配置され、周縁部が前記基材よりも外側に張り出した樹脂製の透光性カバーと、前記基材の前記凸部の頂部と前記透光性カバーとの間に介在し、前記発電モジュールを封止する封止材とを備え、前記封止材は、前記基材上面から外側にはみ出し、前記透光性カバーの前記基材よりも外側に張り出した部分の下面に密着していることを特徴とする。
　本開示の一態様である構造体取り付け用モジュールは、上記太陽電池モジュールと、構造物に設けられ、前記太陽電池モジュールを支持する枠体とを備える。
　本開示の一態様である太陽電池モジュールによれば、モジュールの周縁部から水分などが浸入することを抑制できる。ゆえに、発電モジュールに水分などが作用することで起こり得る発電モジュールの劣化を抑制できる。
実施形態の一例である構造体取り付け用モジュールの平面図である。 図１中のＡＡ線断面図である。 図２中のＢ部拡大図である。 太陽電池モジュールの変形例を示す図である。 構造体取り付け用モジュールの変形例を示す図である。
　以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、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等は、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。なお、本明細書において「略～」との用語は、略同一を例に説明すると、完全に同一である場合、および実質的に同一と認められる場合を含む意図である。
　図１～図３を参照して、構造体取り付け用モジュール１００および太陽電池モジュール１０の構成について詳説する。図１は、構造体取り付け用モジュール１００の平面図である。図２は図１中のＡＡ線断面図、図３は図２中のＢ部拡大図である。
　図１～図３に例示するように、構造体取り付け用モジュール１００は、太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０を支持する枠体２０とを備える。図１では、平面視矩形形状の太陽電池モジュール１０を例示しているが、太陽電池モジュールの形状は特に限定されない。枠体２０は、太陽電池モジュール１０の四方を囲み、当該モジュールの周縁部を支持している。枠体２０は、太陽電池モジュール１０を裏側から支持する基部と、基部に立設して太陽電池モジュール１０の側方を支持する壁部とを有する。枠体２０は、種々の構造物に取り付けられていてもよく、構造物と一体成形されていてもよい。
　太陽電池モジュール１０は、枠体２０に接着剤を用いて固定されていてもよい。或いは、枠体２０が太陽電池モジュール１０の表側に当接する鉤部を有し、鉤部、上記基部、および上記壁部によって太陽電池モジュール１０の周縁部が支持されていてもよい。ここで、太陽電池モジュール１０の表側とは光が主に入射する側、すなわち受光面側を意味し、裏側とは表側と反対側を意味する。太陽電池モジュール１０に入射する光のうち、５０％を超える光が表側から入射する。
　太陽電池モジュール１０は、基材１１と、基材１１上に配置された発電モジュール１２と、発電モジュール１２の全体を覆って当該モジュール上に配置され、周縁部が基材１１よりも外側に張り出した透光性カバー１３とを備える。基材１１は、上面１１ａの周縁部に沿って形成された凸部１５を有する。図１に鎖線で示すように、凸部１５は、上面１１ａの周縁部の全長にわたって環状に形成されることが好ましい。
　太陽電池モジュール１０において、発電モジュール１２は、基材１１の上面１１ａ上において、凸部１５よりも内側に配置される。つまり、太陽電池モジュール１０を平面視したときに、凸部１５によって囲まれた範囲に発電モジュール１２が配置される。発電モジュール１２は、少なくとも１つの太陽電池セル１６を用いて構成される。図１に示す例では、８つの太陽電池セル１６で発電モジュール１２が構成されている。複数の太陽電池セル１６は、例えば図示しない配線材によって直列接続される。なお、太陽電池セル１６の構造は特に限定されない。
　太陽電池モジュール１０は、基材１１の凸部１５の頂部と透光性カバー１３との間に介在し、発電モジュール１２を封止する封止材１４を備える。封止材１４は、基材１１の上面１１ａから外側にはみ出し、透光性カバー１３の基材１１よりも外側に張り出した部分である延出部１３ａの下面１３ｂに密着している。太陽電池モジュール１０は、その周縁部において、基材１１と透光性カバー１３との隙間からモジュール内に水分などが浸入し易いが、このように封止材１４を設けることで、モジュール内に水分などが浸入し難くなる。例えば、水蒸気は基材１１と封止材１４の界面、または透光性カバー１３と封止材１４の界面に沿って浸入するが、太陽電池モジュール１０では、発電モジュール１２が配置されるモジュール内部までの当該沿面距離が長くなっている。このため、発電モジュール１２に水蒸気が作用することを抑制できる。
　基材１１は、発電モジュール１２の裏側に配置される保護部材であって、発電モジュール１２の全体を裏側から覆っている。基材１１は、例えば凸部１５が存在しない部分の厚みが０．１ｍｍ～１ｍｍ程度のフィルム状ないし板状の部材である。基材１１には、透光性カバー１３と同様に透明な部材を用いてもよいし、不透明な部材を用いてもよい。また、基材１１には、水蒸気等の透過を抑制するために、シリカ等の無機化合物層、アルミニウム等の金属層などが設けられていてもよい。
　基材１１は、ガラス製であってもよいが、好ましくは樹脂製である。基材１１を構成する樹脂の一例としては、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が挙げられる。また、基材１１は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で構成されていてもよい。特に、耐衝撃性および軽量性が要求される用途では、ＦＲＰを用いることが好ましい。
　好適なＦＲＰとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）などが挙げられる。ＦＲＰを構成する樹脂成分としては、ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが例示できる。例えば、ＣＦＲＰ等のＦＲＰ製の基材１１は、軽量でありながら耐衝撃性に優れる。樹脂製の透光性カバー１３を用いる場合、基材１１の剛性を高くすることが好ましい。
　基材１１には、透光性カバー１３と同様に透光性の基材が用いられてもよく、太陽電池モジュール１０の裏面側からの受光を想定しない場合は不透明な基材が用いられてもよい。基材１１の全光線透過率は特に限定されず、０％であってもよい。基材１１には、ガラス基材または金属製の基材を用いてもよいが、太陽電池モジュール１０の軽量化を図るためには、樹脂基材を用いることが好ましい。
　基材１１の厚み（凸部１５が存在しない部分の厚み）は特に限定されないが、太陽電池セル１６の保護、軽量性等を考慮すると、０．１ｍｍ～１０ｍｍが好ましく、０．２ｍｍ～５ｍｍがより好ましい。基材１１の厚みは、透光性カバー１３を構成する樹脂基材の厚みと同等か、またはそれ以上であってもよい。
　基材１１は、上述のように、上面１１ａの周縁部において環状に形成された凸部１５を有する。基材１１の透光性カバー１３と対向する上面１１ａに環状の凸部１５を設けて、その内側に発電モジュール１２を配置することで、発電モジュール１２の封止性が向上する。凸部１５は、基材１１の平坦な板状部分と一体成形されていることが好ましいが、枠状の別部材を板状部分に接合して形成することも可能である。凸部１５の高さ（凸部１５の付け根から頂部までの基材１１の厚み方向に沿った長さ）は、発電モジュール１２の厚み以上であることが好ましく、例えば０．１ｍｍ～１．５ｍｍ、または０．３ｍｍ～１ｍｍである。
　凸部１５は、頂部が略平坦で側面が基材１１の厚み方向に沿った断面略矩形形状を有していてもよいが、好ましくは頂部よりも上面１１ａの外側に位置する部分が、透光性カバー１３側に向かって湾曲している。また、凸部１５の頂部よりも上面１１ａの内側に位置する部分についても、透光性カバー１３側に向かって湾曲していることが好ましい。つまり、凸部１５の全体が、透光性カバー１３側に凸となるように湾曲し、断面略半円形状を有することが好ましい。この場合、凸部１５の周囲に気泡が残り難くなり、発電モジュール１２の封止性が向上する。
　図３に示す例では、上面１１ａの外端から所定幅で凸部１５が形成されている。上面１１ａの外端に接する位置から凸部１５を形成することで、凸部１５の外側に気泡が残り難くなる。凸部１５の幅は、例えば１ｍｍ～５ｍｍである。
　透光性カバー１３は、発電モジュール１２の表側に配置される保護部材であって、発電モジュール１２の全体を表側から覆っている。透光性カバー１３は、例えばフィルム状ないし板状の樹脂基材である。透光性カバー１３には、太陽光の透過率が高い透明な部材が用いられる。透光性カバー１３の全光線透過率は高いことが好ましく、例えば８０％～１００％、または８５％～９５％である。全光線透過率は、ＪＩＳ　Ｋ７３６１－１（プラスチック－透明材料の全光線透過率の試験方法－第１部：シングルビーム法）に基づいて測定される。
　透光性カバー１３を構成する樹脂基材は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から選択される少なくとも１種で構成される。好適な樹脂基材の一例は、ポリカーボネート（ＰＣ）を主成分とする樹脂基材であって、例えばＰＣの含有率が９０重量％以上、または９５重量％～１００重量％のＰＣ基材である。ＰＣは、耐衝撃性および透光性に優れるため、透光性カバー１３の構成材料として好適である。
　透光性カバー１３は、基材１１よりも一回り大きく、周縁部が基材１１よりも外側に張り出している。本明細書では、透光性カバー１３の基材１１の外端よりも外側に張り出した部分を延出部１３ａとする。透光性カバー１３の周縁部は、基材１１の周囲において同様に張り出すことが好ましい。即ち、延出部１３ａの幅は略一定であることが好ましい。この場合、太陽電池モジュール１０の周縁に沿って均一な封止構造を形成できる。延出部１３ａの幅は、例えば１ｍｍ～１０ｍｍである。
　透光性カバー１３を構成する樹脂基材の厚みは特に限定されないが、耐衝撃性（太陽電池セル１６の保護）、軽量性、光透過性等を考慮すると、０．００１ｍｍ～１５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ～１０ｍｍがより好ましい。なお、樹脂基材は、樹脂基板または樹脂フィルムとも呼ばれる。一般的に、厚みが厚いものは樹脂基板、厚みが薄いものは樹脂フィルムと呼ばれるが、太陽電池モジュール１０において両者を明確に区別する必要はない（基材１１についても同様）。
　上記樹脂基材の引張弾性率は特に限定されないが、耐衝撃性等を考慮すると、１ＧＰａ～１０ＧＰａが好ましく、２．３ＧＰａ～２．５ＧＰａがより好ましい。引張弾性率（Ｅ）は、ＪＩＳ　Ｋ７１６１－１（プラスチック－引張特性の求め方－第１部：通則）に基づき、試験温度２５℃、試験速度１００ｍｍ／分の条件で、試験片にかかる荷重（引張応力）と伸び（ひずみ）を測定し、下記［式１］から算出される。
　　　［式１］Ｅ＝（σ２－σ１）／（ε２－ε１）
　　σ１：ひずみε１＝０．０００５において測定された引張応力（Ｐａ）
　　σ２：ひずみε２＝０．００２５において測定された引張応力（Ｐａ）
　封止材１４は、上述の通り、基材１１の凸部１５の頂部と透光性カバー１３との間に介在する。さらに、封止材１４は、基材１１の上面１１ａと発電モジュール１２との間、および発電モジュール１２と透光性カバー１３の下面１３ｂとの間に充填されている。封止材１４は、基材１１と透光性カバー１３との間に隙間なく充填され、基材１１、発電モジュール１２、および透光性カバー１３に密着して、発電モジュール１２に水分などが作用することを防止している。
　本実施形態では、封止材１４として、第１封止材１４Ａと、第２封止材１４Ｂとが含まれる。第１封止材１４Ａは、凸部１５の頂部より上面１１ａの外側で基材１１と透光性カバー１３との間に介在すると共に、上面１１ａから外側にはみ出している。第２封止材１４Ｂは、基材１１の上面１１ａと発電モジュール１２との間、および発電モジュール１２と透光性カバー１３の下面１３ｂとの間に充填されている。なお、太陽電池モジュール１０は、封止材１４を構成する樹脂シートを用いたラミネート法により製造されることが好ましい。この場合、第２封止材１４Ｂは２枚の樹脂シートで構成される。
　第１封止材１４Ａおよび第２封止材１４Ｂを構成する樹脂の例としては、ポリオレフィン、ポリエステル、エポキシ樹脂、αオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体などが挙げられる。中でも、ポリオレフィン、およびαオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体（ＥＶＡ：エチレン－酢酸ビニル共重合体）が好適である。第１封止材１４Ａおよび第２封止材１４Ｂは、同じ樹脂で構成されてもよく、異なる樹脂で構成されてもよい。
　第１封止材１４Ａおよび第２封止材１４Ｂが異なる樹脂で構成される場合、第１封止材１４Ａは、第２封止材１４Ｂよりも疎水性が高く、水蒸気の透過性が低いことが好ましい。例えば、第１封止材１４Ａにポリオレフィンが適用され、第２封止材１４ＢにＥＶＡが適用される。発電モジュール１２と透光性カバー１３との間に充填される第２封止材１４Ｂは、全光線透過率が高いことが好ましく、例えば８０％～１００％である。他方、第１封止材１４Ａは不透明でもよく、白色顔料、黒色顔料等の色材を含有していてもよい。
　第１封止材１４Ａは、凸部１５の頂部から上面１１ａの外側において、凸部１５の湾曲面および透光性カバー１３の下面１３ｂに密接し、基材１１と透光性カバー１３との間に隙間なく充填されている。さらに、第１封止材１４Ａは、基材１１の上面１１ａから外側にはみ出し、透光性カバー１３の延出部１３ａの下面１３ｂに密着している。第１封止材１４Ａは、基材１１の周囲において同様にはみ出すことが好ましい。
　また、第１封止材１４Ａは、基材１１の側面１１ｂにも密着していることが好ましい。すなわち、基材１１の上面１１ａからはみ出した第１封止材１４Ａの一部は基材１１の側方に回り込んでいる。この場合、基材１１側の沿面距離が長くなり、発電モジュール１２の封止性が向上する。なお、第１封止材１４Ａは基材１１の裏側（下面側）まで回り込んでいてもよい。他方、意匠性の観点から、透光性カバー１３の表側（上面側）には第１封止材１４Ａが付着していないことが好ましい。
　第１封止材１４Ａの外端は、透光性カバー１３の外端よりも外側に張り出していてもよい。この場合、第１封止材１４Ａは、太陽電池モジュール１０の周囲において同様に張り出すことが好ましい。第１封止材１４Ａは、例えば透光性カバー１３の外端から１ｍｍ～１０ｍｍ程度、外側にはみ出していてもよい。図１に例示するように、太陽電池モジュール１０は、第１封止材１４Ａの透光性カバー１３の外端よりも外側に張り出した部分が枠体２０に当接した状態で枠体２０に支持されていてもよい。この場合、例えば第１封止材１４Ａが緩衝材として機能し、太陽電池モジュール１０のがたつきが抑制される。さらに、基材１１および透光性カバー１３の端面と枠体２０との間に隙間が形成され、横方向からの衝撃が基材１１および透光性カバー１３に伝わり難くなる。かかる構成は、横方向からの衝撃を受け易い構造物に搭載されるモジュールに好適である。
　基材１１の上面１１ａと透光性カバー１３の下面１３ｂとの間隔は、例えば０．５ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは０．５ｍｍ～２ｍｍである。封止材１４は、基材１１と透光性カバー１３との隙間に充填されるので、封止材１４の好適な厚みが０．５ｍｍ～２ｍｍであると言える。
　太陽電池モジュール１０は、発電モジュール１２を、基材１１、透光性カバー１３、および封止材１４を構成する樹脂シートを用いてラミネートすることにより製造できる。ラミネート工程では、ヒーター上に、基材１１、封止材１４を構成する第１の樹脂シート、発電モジュール１２、封止材１４を構成する第２の樹脂シート、および透光性カバー１３を順に積層する。この積層体は、例えば真空状態で１５０℃程度に加熱される。このとき、封止材１４の樹脂シートが軟化し、基材１１、発電モジュール１２、および透光性カバー１３に密着することで、太陽電池モジュール１０が得られる。
　発電モジュール１２は、例えば複数の太陽電池セル１６を配線材で接続してシート状に形成される。発電モジュール１２は、基材１１の凸部１５よりも内側に配置されるが、このとき、凸部１５を画像認識装置で確認し、目印として使用できる。また、発電モジュール１２の上に透光性カバー１３を積層する際も、凸部１５を位置合わせの目印として使用できる。本実施形態では、第２封止材１４Ｂとして、発電モジュール１２を挟む２枚の樹脂シートが用いられる。また、帯状または枠状の第１封止材１４Ａが、上記積層体のラミネート前に、基材１１または透光性カバー１３の周縁部に貼着されていてもよい。
　上述の構成を備えた太陽電池モジュール１０によれば、基材１１に形成された凸部１５、および凸部１５の頂部から外側にはみ出して透光性カバー１３の下面１３ｂに密着した第１封止材１４Ａによって水分などの浸入経路の距離（沿面距離）が長くなる。このため、発電モジュール１２が配置される太陽電池モジュール１０の内側に水分などが浸入し難くなり、発電モジュール１２に水分などが作用することで起こり得る発電モジュール１２の劣化を抑制できる。なお、樹脂製の透光性カバー１３を用いる場合、剛性の高い基材１１１を用いることが好ましいため、温度変化に伴う封止材１４の体積変化は、基材１１および透光性カバー１３と比べて大きくなる。このため、太陽電池モジュール１０の周縁部で封止材１４が内側に縮み易く、所謂ひけが発生し易くなるが、上記構成を備えることで、十分な沿面距離を確保でき、モジュール内への水分などの浸入を抑制できる。
　上述の実施形態は、本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、図４に例示するように、基材１１の上面１１ａの周縁部には、上面１１ａの外端と凸部１５との間に平面部１７が形成されていてもよい。すなわち、凸部１５は、上面１１ａの外端から所定長さ内側に形成されている。この場合、上記沿面距離をさらに長くすることができ、水分などの浸入抑制効果が向上する。
　また、図５に例示するように、太陽電池モジュール１０の周縁部と枠体２０との間に、モール２１が設けられていてもよい。モール２１は、金属、樹脂材料等で構成され、好ましくはＡＢＳ、ＰＰ、ＳＢＲ等のゴムなど、可撓性の樹脂材料で構成される。モール２１は、太陽電池モジュール１０と枠体２０との隙間にはめ込まれ、太陽電池モジュール１０のがたつきを抑制する機能を有する。また、モール２１を設けることで、太陽電池モジュール１０と枠体２０との間に水が浸入し難くなる。
　図５に示す例では、第１封止材１４Ａの透光性カバー１３の外端よりも外側に張り出した部分がモール２１に当接している。透光性カバー１３の外端よりも外側に延出した第１封止材１４Ａは、上述のように、横方向からの衝撃を吸収する緩衝材として機能するが、モール２１を設けることで横方向からの耐衝撃性がさらに向上する。また、モール２１は、断面略Ｔ字形状を有し、透光性カバー１３の周縁部において発電モジュール１２にかからない範囲で当該カバーの上面に当接している。
　なお、上述の実施形態では、第１封止材１４Ａと第２封止材１４Ｂを用いるものとして説明したが、例えば発電モジュール１２と透光性カバー１３との間に配置される封止材の樹脂シートを凸部１５よりも外側に延ばして図３等に例示する形態を構成してもよい。また、透光性カバー１３には、透光性のガラス基材を用いることも可能である。
　実施形態の一例である移動体は、上述の実施形態の太陽電池モジュールを具備する移動体である。当該移動体としては、例えば、自動車等の車両、電車、または船舶などが挙げられる。上述の実施形態の太陽電池モジュールが自動車に搭載される場合、太陽電池モジュールは、ボンネット、屋根などの自動車本体の上面部分に設置されることが好ましい。
いずれの移動体も、太陽電池モジュールの発電により得られた電流が、ファン、モーターなどの電気機器に供給され、当該電気機器の駆動・制御に使用される。
　１０　太陽電池モジュール、１１　基材、１１ａ　上面、１１ｂ　側面、１２　発電モジュール、１３　透光性カバー、１３ａ　延出部、１３ｂ　下面、１４　封止材、１４Ａ　第１封止材、１４Ｂ　第２封止材、１５　凸部、１６　太陽電池セル、１７　平面部、２０　枠体、２１　モール、１００　構造体取り付け用モジュール

Claims (13)

  1. 　基材上面の周縁部に沿って形成された凸部を有する基材と、
    　少なくとも１つの太陽電池セルを用いて構成され、前記基材上において前記凸部よりも内側に配置された発電モジュールと、
    　前記発電モジュールの全体を覆って当該モジュール上に配置され、周縁部が前記基材よりも外側に張り出した樹脂製の透光性カバーと、
    　前記基材の前記凸部の頂部と前記透光性カバーとの間に介在し、前記発電モジュールを封止する封止材と、
    　を備え、
    　前記封止材は、前記基材上面から外側にはみ出し、前記透光性カバーの前記基材よりも外側に張り出した部分の下面に密着している、太陽電池モジュール。
  2. 　前記凸部は、前記基材上面の周縁部の全長にわたって環状に形成されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 　前記封止材は、前記基材上面から外側にはみ出し、前記基材の側面に密着している、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 　前記基材上面の周縁部には、当該上面の外端と前記凸部との間に平面部が形成されている、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。
  5. 　前記封止材の外端は、前記透光性カバーの外端よりも外側に張り出している、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。
  6. 　前記凸部は、前記頂部よりも前記基材上面の外側に位置する部分が、前記透光性カバー側に向かって湾曲している、請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 　前記凸部は、前記頂部よりも前記基材上面の内側に位置する部分が、前記透光性カバー側に向かって湾曲している、請求項１～６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 　前記封止材は、さらに、前記基材上面と前記発電モジュールとの間、および前記発電モジュールと前記透光性カバーとの間に充填されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  9. 　前記封止材は、
    　前記凸部の頂部より前記基材上面の外側で前記基材と前記透光性カバーとの間に介在すると共に、前記基材上面から外側にはみ出す第１封止材と、
    　前記発電モジュールと前記基材上面との間、および前記発電モジュールと前記透光性カバーとの間に充填される第２封止材と、
    　を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  10. 　基材上面の周縁部に沿って形成された凸部を有する基材と、
    　少なくとも１つの太陽電池セルを用いて構成され、前記基材上において前記凸部よりも内側に配置された発電モジュールと、
    　前記発電モジュールの全体を覆って当該モジュール上に配置され、周縁部が前記基材よりも外側に張り出した透光性カバーと、
    　前記基材の前記凸部の頂部と前記透光性カバーとの間に少なくとも介在し、前記発電モジュールを封止する封止材と、
    　を備え、
    　前記封止材は、前記基材上面からはみ出し、前記透光性カバーの前記基材よりも外側に張り出した部分の下面に密着している、太陽電池モジュール。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールと、
    　構造物に設けられ、前記太陽電池モジュールを支持する枠体と、
    　を備えた構造体取り付け用モジュール。
  12. 　請求項５に記載の太陽電池モジュールと、
    　構造物に設けられ、前記太陽電池モジュールを支持する枠体と、
    　を備えた構造物用モジュールであって、
    　前記太陽電池モジュールは、前記封止材の前記透光性カバーの外端よりも外側に張り出した部分が前記枠体に当接した状態で前記枠体に支持されている、構造体取り付け用モジュール。
  13. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを具備する移動体。
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