(57)【要約】【課題】本発明は、適切な材料選択や厚み選択を可能にして、反りの発生が起き難くい太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明は、太陽電池セル４と封止部３と透明板２と反射板５とを備えた太陽電池モジュール１であって、下記の（１）式を満たしている。【数１】2010205757.tif 000009 但し、透明板２におけるＥ１…ヤング率、Ｉ１…断面二次モーメント、α１…線膨脹係数封止部３におけるＥ２…ヤング率、Ｉ２…断面二次モーメント、α２…線膨脹係数反射板５におけるＥ３…ヤング率、Ｉ３…断面二次モーメント、α３…線膨脹係数【選択図】図２
2010205757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルが封入される封止部と、この封止部に固着されて、太陽光を入射させる透明板と、前記透明板に対向して配置されて前記封止部に固着されると共に、太陽光を前記太陽電池セルに向けて反射させる反射板とを備えた太陽電池モジュールであって、
下記の（１）式を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール。
【数１】
2010205757.tif 000008
但し、
透明板におけるＥ１…ヤング率、Ｉ１…断面二次モーメント、α１…線膨脹係数
封止部におけるＥ２…ヤング率、Ｉ２…断面二次モーメント、α２…線膨脹係数
反射板におけるＥ３…ヤング率、Ｉ３…断面二次モーメント、α３…線膨脹係数
【請求項２】
前記反射板の厚みは均一であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射板を備えた集光型の太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００１−１１９０５４号公報がある。この公報に記載された太陽電池モジュールは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）からなる透明部材（封止部）内で離間して配置された複数枚の両面光入射型の太陽電池セルを備えている。封止部には、表面側に位置するガラス製の透明板が設けられ、裏面側に位置するアルミニウム又はステンレス製の基板（反射板）が設けられている。モジュールの透明板から入射した太陽光は、太陽電池セルの表面側に直接光として入射される。さらに、隣り合う太陽電池セル間を通り抜けて基板に達した太陽光は、太陽電池セルの表面側に間接光として入射される。このような構成の太陽電池モジュールは、隣り合う太陽電池セル間に入射した光を有効に利用でき、発電効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１９０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の太陽電池モジュールにおける透明部材（封止部）と透明板と基板（反射板）とは、様々な材質や厚さのものを利用することが可能である。しかしながら、製造時の温度変化のみならず、使用環境下での温度変化によっても反りが発生し難い太陽電池モジュールを製作するにあたって、各部材の材料選択や厚み選択を行う上で、必要以上に剛性の高い材質を利用したり、必要以上に厚みを厚くしたりすると、反りは起こり難くなるが、太陽電池モジュールのコストアップや重量増加に繋がってしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、適切な材料選択や厚み選択を可能にして、反りの発生が起き難くい太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、太陽電池セルが封入される封止部と、この封止部に固着されて、太陽光を入射させる透明板と、透明板に対向して配置されて封止部に固着されると共に、太陽光を太陽電池セルに向けて反射させる反射板とを備えた太陽電池モジュールであって、
下記の（１）式を満たすことを特徴とする太陽電池モジュール。
【数１】
2010205757.tif 000003
但し、
透明板におけるＥ１…ヤング率、Ｉ１…断面二次モーメント、α１…線膨脹係数
封止部におけるＥ２…ヤング率、Ｉ２…断面二次モーメント、α２…線膨脹係数
反射板におけるＥ３…ヤング率、Ｉ３…断面二次モーメント、α３…線膨脹係数
【０００７】
この発明にあっては、熱による反りが起きにくい太陽電池モジュールを製作するにあたって、封止部、透明板、反射板の材料選択や厚み選択を行う上で、必要以上に剛性の高い材質を利用することがなく、必要以上に厚みを厚くする必要がないので、太陽電池モジュールのコストアップや重量増加を抑制することができる。
【０００８】
また、反射板の厚みは均一であると好適である。
このような構成を採用すると、外気の温度変動によって、反射板の一部が急激に高温になったり、低温になったりすることがなく、太陽電池モジュールの割れ、特に太陽電池セルの割れを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、適切な材料選択や厚み選択を可能にして、太陽電池モジュールの反りの発生を起き難くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】太陽電池モジュールの反り状態を破線で示す断面図である。
【図３】ΔＺ/ＬとＳとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る太陽電池モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、集光型太陽電池モジュール１は、自動車のルーフや家屋の屋根などに設置され、効率の良い太陽光発電を可能にしている。この太陽電池モジュール１は、太陽光の入射を可能にした略均一な厚みの透明板２を有する。この透明板２は、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂などがあり、これらのうち強度、耐熱性、長期信頼性、コストの観点からソーダガラスが好ましい。
【００１３】
この透明板２に固着された封止部３内には、マトリックス状に配列された太陽電池セル４が封入され、この封止部３に利用される封止材としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましい。
【００１４】
太陽電池セル４は、太陽光を両面で捕らえるタイプと片面で捕らえるタイプとがあり、この実施形態では、両面受光型の太陽電池セルが利用されている。セルの種類は、単結晶Ｓｉセル、多結晶Ｓｉセル、薄膜Ｓｉセル、III−Ｖ族セル、化合物系セル、有機セルなどがある。
【００１５】
封止部３の表面側に配置された透明板２に対面するように、封止部３の裏面側には、断面山形の反射板５が固着されている。略均一な厚みの反射板５は、凹凸形状をなし、プレスによる形状付形性、長期信頼性、コストの観点から、金属板、プラスチック板又はガラス板であっても、これら材質を基材にして、表面に銀又はアルミが反射膜として蒸着されたものであってもよい。
【００１６】
反射板５を利用することで、隣り合う太陽電池セル４間を通り抜けて反射板５に達した太陽光を、反射板５の反射面５ａで反射された後、太陽電池セル４の裏面側に入射させることができる。これによって、太陽電池セル４の表面側に入射した太陽光と太陽電池セル４の裏面側に入射した太陽光とによって、太陽電池セル４で高出力の電気を発生させることができる。
【００１７】
前述した太陽電池モジュール１における透明板２と封止部３と反射板５とは、様々な材質や厚さのものを利用することができる。しかしながら、図２を参照して、製造時の温度変化のみならず、使用環境下での温度変化によっても反りが発生し難い太陽電池モジュール１を製作するにあたって、透明板２、封止部３及び反射板５の材料選択や厚み選択を行う上で、下記の式（１）に基づいて、太陽電池モジュール１の設計や検討を行う。
【数１】
2010205757.tif 000004
但し、
透明板２におけるＥ１…ヤング率、Ｉ１…断面二次モーメント、α１…線膨脹係数
封止部３におけるＥ２…ヤング率、Ｉ２…断面二次モーメント、α２…線膨脹係数
反射板５におけるＥ３…ヤング率、Ｉ３…断面二次モーメント、α３…線膨脹係数
【数２】
2010205757.tif 000005
但し、
太陽電池モジュール１の最も厚い位置におけるａ…透明板２の厚み、ｂ…封止部３の厚み、ｃ…反射板５の厚み
【００１８】
式（１）は、太陽電池モジュール１全体の伸縮力（分母）に対する反射板５の伸縮力（分子）の比で示されている。この伸縮力というのは、反りの中立軸に対する各部材２,３,５の剛性（Ｅ×Ｉ）に線膨脹係数（α）を掛けた値である。
【００１９】
また、式（１）の分母は、透明板２と封止部３の界面と、封止部３と反射板５の界面とで滑りがあると仮定した上で、各部材２,３,５がどの程度の力をもって伸縮しようとしているかを表している。
【００２０】
式（１）を満たさない場合、ΔＺ/Ｌ＞０．０１（太陽電池モジュール１の反り前の全長Ｌ、反り量ΔＺ、反り率ΔＺ/Ｌ）となり、太陽電池セル４の割れや集光効率低下を引き起こす。これは、反射板５の伸縮力が、太陽電池モジュール１全体に比べて小さいために、透明板２や封止部３の伸縮の抵抗となり、太陽電池モジュール１に大きな反りを発生させてしまう。
【００２１】
これに対して、式（１）を満たす場合、ΔＺ/Ｌ≦０．０１となり、透明板２や封止部３の伸縮力と反射板５の伸縮力とのバランスが良くなり、反りが発生し難い。
【００２２】
前述した式を利用することで、透明板２と封止部３と反射板５の材料や厚みを、設計段階や検討段階で評価し易いので、過剰な試作を必要としない。特にこの式は、材料が豊富な反射板５の厚みの検討を容易にする。
【００２３】
反射板５の材料や厚みを最適にすると、太陽電池モジュール１全体に対する反射板５の伸縮力を大きくすることができる。その結果として、太陽電池モジュール１の反り率を大幅に低減させることができ、製造時の成形精度を向上させることができる。
【００２４】
太陽電池モジュール１の反りを抑えることで、太陽電池セル４の割れを防ぐことができ、製造時の不良発生率も低減させることができる。
【００２５】
太陽電池モジュール１の反りを抑えることで、反射板５で反射した光を精度良く太陽電池セル４に入射させることができ、光学設計時通りの集光効率を長期に渡って維持させることができる。
【００２６】
封止部２、透明板３、反射板５の材料選択や厚み選択を行う上で、必要以上に剛性の高い材質を利用することがなく、必要以上に厚みを厚くする必要がないので、太陽電池モジュール１のコストアップや重量増加を抑制することができる。この重量増加の抑制効果によって、軽量化をも可能にし、自動車のルーフや家屋の屋根などの補強を最小限に抑えることができ、施工時の作業性もアップする。
【００２７】
反射板５の薄型最適化を可能にするので、反射板５の熱容量を小さくすることに伴って、太陽電池モジュール１全体の温度上乗を抑えることができる。例えば、太陽電池モジュール１の温度が２０℃のときの発熱量を１００とした場合、夏場などで、太陽電池モジュール１の温度が７０℃にまで上昇すると、発熱量は１０〜２０％低下するので、反射板５の熱容量を小さくすることは重要である。
【００２８】
また、反射板５の厚みは均一である。このような構成を採用すると、外気の温度変動によって、反射板５の一部が急激に高温になったり、低温になったりすることがなく、太陽電池モジュール１の割れ、特に太陽電池セル４の割れを抑制することができる。
【００２９】
次に、式（１）の根拠について説明する。
太陽電池モジュール１に適するような材質や厚みを選択して、上記の式に、下記の表の（１）〜（１０）における数値を代入して、下記の表の（１）〜（１０）に示されるようなＳの値をそれぞれ求めた。更に、建築や自動車業界などで一般的に利用されている構造解析ソフトを利用し、下記の表の（１）〜（１０）における数値を代入して、下記の表の（１）〜（１０）に示されるようなΔＺ/Ｌの値をそれぞれ求めた。そして、各結果は、図３に示すように、グラフ上で点（１）〜（１０）としてプロットされている。
【表１】
2010205757.tif 000006
【００３０】
この計算結果から、グラフ作成ソフトによって、図３のグラフ上に曲線Ｐを描くことができる。
【００３１】
そして、ΔＺ/Ｌ≦０．０１のときに、透明板２や封止部３の伸縮力と反射板５の伸縮力とのバランスが良くなって、反りが発生し難いことが経験上分かっているので、グラフ上から、ΔＺ/Ｌ＝０．０１のときのＳの値[Ｋ]（０．４６０）が得られ、これに基づいて、Ｓ＞０．４６を導き出した。
【実施例１】
【００３２】
下記の表において、Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及び実施例は、式（１）を満足する材質や厚みが選択された例であり、Ｂは、式（１）を満足しない材質や厚みが選択された例であり、製造時に温度１４５℃から２０℃の温度変化を与えて、これらを実際に試作した後、ΔＺ/Ｌを実測して検証した。
【００３３】
【表２】
2010205757.tif 000007
【００３４】
図３から分かるように、式（１）を満足しない実験値Ｂは、ΔＺ/Ｌ＞０．０１になり、式（１）を満足する実験値Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及び実施例は、ΔＺ/Ｌ≦０．０１になることが実験結果から確かめられた。
【００３５】
従って、ΔＺ/ＬとＳとの間に深い関係があることが判明し、式（１）に基づくと、反りの少ない太陽電池モジュールの予測が可能であると言える。
【００３６】
従って、例えば、利用する材料が特定されているときに、反りの少ない太陽電池モジュールを製作するにあたり、軽量化や高剛性などを考慮しながら、厚みを容易に検討することができる。
【００３７】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。本発明は、反射板５からの入光を可能にした太陽電池モジュールであっても適用可能である。また、封止部３の前面及び背面に透光可能な反射板を配置した太陽電池モジュールであってもよい。反射板５は、凹凸形状の断面山形又は波形、平板形状であってもよい。また、本発明は、反射板５の凹凸の大小に拘わらず適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…太陽電池モジュール、２…透明板、３…封止部、４…太陽電池セル、５…反射板。
【図１】
2010205757.tif 000010
【図２】
2010205757.tif 000011
【図３】
2010205757.tif 000012