(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板を含む太陽電池セルを並べて成る太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの裏面に配設された補強フレームと、
前記太陽電池パネルと前記補強フレームとの間に配置されて略直方体形状を呈する緩衝材とを備え、
前記緩衝材は、
前記補強フレームと対向する第２主面が平坦面であり、
前記太陽電池パネルと対向する第１主面を構成する辺のうち、前記補強フレームの長手方向に沿った両端となる辺の中央部に、それぞれ切り欠きが設けられ、
前記切り欠きの両側には、前記切り欠き同士の間における前記緩衝材の厚さと等しい厚さとなる領域が設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記緩衝材は、前記太陽電池モジュールの裏面に固着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記緩衝材は、前記補強フレームの長さ方向に複数個が配設されている
ことを特徴とする請求項１に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、住宅やビルなどの建物に設置され太陽光にて発電を行う太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールとして、受光面側に透明基板（ガラス）を配置し、この透明基板の裏面側に直列或いは並列に接続された複数の太陽電池セルを並べて配置し、これら複数の太陽電池セルを封止樹脂にて封止して太陽電池パネルを構成し、さらにこの太陽電池パネルの周縁部にフレームを取り付けた構造のものがある。【０００３】
太陽電池モジュールは、一般に住宅やビルなどの建物に設置されて風雨にさらされる。太陽電池モジュールは、このような厳しい環境で使用する製品であるため、風荷重や積雪荷重に対する強度が製品品質を表す指標の１つとされる。近年、単位出力当たりの価格低減や、施工作業に費やす時間及び結線作業に費やす時間を短縮する目的で太陽電池モジュールの大型化が進められている。この大型化により、太陽電池パネルの特に透明基板の耐荷重性能は低減している。【０００４】
太陽電池モジュールには、表面に堆積した積雪などによる積雪荷重が鉛直下方に押し下げるように働き下方に向けてたわむ。この対策として、太陽電池パネルの周囲４辺を取り囲むフレームに加えて、太陽電池パネルの裏面にてフレーム間に架け渡されるように配設されて、太陽電池パネルを裏面から支持する補強フレームを設けることが知られている。このような構造では荷重が加わった際の透明基板変形量の低減が期待できる。【０００５】
また、このようにパネルの裏面に上記補強フレームを備える太陽電池モジュールにおいて、さらにパネル裏面と補強フレームの衝突や摩擦による、バックシートの磨耗やセルの破損を防ぐため、パネル裏面に緩衝材を取付けることが行われる。このような構造とすることにより、モジュール裏面が直接補強フレームに接触することがなくなるので、モジュール裏面の破損や摩耗を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６６２５号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／１３９６０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて提案されている緩衝材は弾性体であるため、モジュールへの荷重が増加したときに、補強フレームが緩衝材に埋没して、緩衝材が配置されてない箇所にて、モジュールと補強フレームとが接触することがあるので改善が求められていた。また、弾性体の緩衝材は、風圧などの振動荷重に対して、補強フレームとの繰り返し摩擦により摩耗が懸念されるので改善が求められていた。【０００８】
上記問題を解決するために、特許文献２にて提案されている太陽電池モジュールにおいては、硬質材料で作製された緩衝材を備えている。しかしながら、ほぼ剛体の太陽電池パネルと補強フレームとの間に、硬質材料で作製された単純な直方体のような構造の緩衝材が挿入されることで、緩衝材端部に局所応力が集中する場合があった。この局所応力の集中が発生すると、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層の破損を引き起こす可能性があり、如いてはモジュールの耐荷重低下の原因となることがあり改善が求められていた。【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、緩衝材端部に発生する局所応力の集中を緩和し、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層（透明基板）の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善することができる太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の第１の太陽電池モジュールは、透明基板を含む太陽電池セルを並べて成る太陽電池パネルと、太陽電池パネルの裏面に配設された補強フレームと、太陽電池パネルと補強フレームとの間に配置された緩衝材とを備え、緩衝材は、補強フレームと対向する第２主面が平坦面であり、補強フレームの長手方向両端部の、太陽電池パネルと対抗する第１主面側の辺の少なくとも中央部に、それぞれ切り欠きが設けられていることを特徴とする。【００１１】
また、この発明の第２の太陽電池モジュールは、透明基板を含む太陽電池セルを並べて成る太陽電池パネルと、太陽電池パネルの裏面に配設された補強フレームと、太陽電池パネルと補強フレームとの間に配置された緩衝材とを備え、緩衝材は、補強フレームの長さ方向に並ぶ２枚の平板部と、この２枚の平板部を連結する連結部とを有し、連結部は、２枚の平板部が太陽電池パネル面に沿う同一平面上に有る状態から、連結部を中心として、補強フレーム側に凸となるように屈曲させ、且つ太陽電池パネル側には同一平面を保ち屈曲しないように連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の太陽電池モジュールによれば、緩衝材はそれぞれ特徴のある形状を有しており、太陽電池パネルと緩衝材との間で発生する局所応力の集中を緩和する。そして、太陽電池パネルの特にガラスを材料とする層の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの組み立ての初期工程の様子を示す斜視図である。
【図２】図２は、太陽電池パネルの外縁部に枠状フレームを取り付けた中間組立体に裏面から補強フレームを取り付ける様子を示す斜視図である。
【図３】図３は、中間組立体への補強フレームの取り付けが完了した様子を示す斜視図である。
【図４】図４は、説明のために示す図であって従来の緩衝材を備えたものにおいて積雪荷重の作用点と補強フレームの反力の作用点とが一致した様子を示す図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面に相当する図である。
【図５】図５は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の緩衝材が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の緩衝材の斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態２の緩衝材を２方向から見た様子を示す図である。
【図８】図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の第１の平板部の斜視図である。
【図９】図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の第２の平板部の斜視図である。
【図１０】図１０は、第１の平板部及び第２の平板部が連結された様子を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第１の平板部及び第２の平板部が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの組み立ての初期工程の様子を示す斜視図である。図２は、太陽電池パネルの外縁部に枠状フレームを取り付けた中間組立体に裏面から補強フレームを取り付ける様子を示す斜視図である。図３は、中間組立体への補強フレームの取り付けが完了した様子を示す斜視図である。
【００１６】
太陽電池モジュールは、概略矩形平板状の太陽電池パネル２０と、太陽電池パネル２０の裏面に固着された緩衝材３１と、太陽電池パネル２０の外縁部を全周にわたって囲繞する矩形枠状の枠状フレーム１０と、枠状フレーム１０に取り付けられた補強フレーム３とを有している。緩衝材３１は、太陽電池パネル２０と補強フレーム３との間に挟まれる位置に固着されている。
【００１７】
図１に示すように、太陽電池パネル２０は、複数の太陽電池セル１５が縦横に並べられて構成され概略矩形平板状を成している。枠状フレーム１０は、対向する一対の長辺フレーム１，１と、この長辺フレーム１，１の両端部間に連結された一対の短辺フレーム２，２とから構成されている。一対の長辺フレーム１，１と一対の短辺フレーム２，２とは、相互に連結されて矩形枠状の枠状フレーム１０とされている。
【００１８】
図２に示すように、緩衝材３１は、例えばアルミ或いは硬質樹脂などである硬質材料にて作製され概略平板状を成し太陽電池パネル２０の裏面に固着されている。長辺フレーム１，１の裏面中央部に補強フレーム３嵌合用の切り欠きがそれぞれ設けられている。補強フレーム３は、両端部をこの嵌合切り欠きに、裏面側から落とし込まれて長辺フレーム１，１に組み付けられている。なお、太陽電池パネル２０の裏面には、端子ボックス２０ａとこの端子ボックス２０ａから延びるケーブル２０ｂが設けられている。
【００１９】
図３に示すように、補強フレーム３は、枠状フレーム１０の対向する長辺フレーム１，１に架け渡されて枠状フレーム１０に取り付けられる。補強フレーム３は、太陽電池パネル２０との間に緩衝材３１を挟む位置に取り付けられる。このように緩衝材３１は、太陽電池パネル２０と補強フレーム３との間に挟まれて配置されるが、緩衝材３１は、太陽電池パネル２０の裏面に固着されているので移動したり、脱落したりすることがない。
【００２０】
図４は、従来の構造における課題を再度説明するために示す図であって従来の緩衝材を備えたものにおいて積雪荷重の作用点と補強フレームの反力の作用点とが一致した様子を示す図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面に相当する図である。図４において、従来の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池パネル２０と補強フレーム３との間に単純な直方体形状の緩衝材４１が配設されている。
【００２１】
例えば、太陽電池パネル２０の全面に雪が積もり、この雪が積雪荷重Ｆとして太陽電池パネル２０に作用した場合、太陽電池パネル２０は全体に渡ってたわむ。このとき、太陽電池パネル２０の周囲４側辺は枠状フレーム１０に支持されて、また中央部は緩衝材４１に支持されてそれぞれ位置が変わらないので、その他の部分が沈み込むように変形する。そのため、緩衝材４１が単純な直方体形状であった場合、緩衝材４１の端面部等に局所応力が集中する。詳細には、緩衝材４１の長手方向端面４１ａの太陽電池パネル２０側の辺（さらに詳細には、その辺の中央部）に局所応力が集中する。そのため、この局所応力集中点Ｐの部分で、太陽電池パネル２０の特にガラスを材料とする層が破損することがあった。
【００２２】
実施の形態１．
図５は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の緩衝材が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図であり、且つ本実施の形態の緩衝材により補強フレーム側からの反力が分散された様子を示す模式図である。本実施の形態の緩衝材３２は、概略直方体の平板状を成し補強フレーム３と対向する第２主面は平坦面３２ａである。そして、緩衝材３２の、補強フレーム３長手方向の両端部の太陽電池パネル２０と対向する側の辺の中央部に、それぞれ切り欠き３２ｂが設けられている。別な言い方をすれば、切り欠き３２ｂは、補強フレーム３の長手方向両端面の太陽電池パネル２０側の辺の中央部に設けられている。すなわち、切り欠き３２ｂは、従来局所応力集中点Ｐ（図４）があった補強フレーム３の長手方向両端面の太陽電池パネル２０側の辺に対向する辺の中央部に設けられている。
【００２３】
このような構成の緩衝材３２によれば、従来局所応力集中点Ｐがあった辺の中央部に切り欠き３２ｂが設けられている。つまり、その部分に緩衝材が存在していない。そのため、応力Ｆが作用した際、従来局所応力集中点Ｐがあった端部は、若干切り欠き３２ｂ側に逃げる。そのため、局所応力集中点に集中していた補強フレーム３側からの反力Ｒが、図５に示すように短辺方向両端部方向に分散する。これにより、太陽電池パネル２０の損傷が抑制される。
【００２４】
なお、切り欠き３２ｂは、補強フレーム３の長手方向両端面の太陽電池パネル２０側の辺の少なくとも中央部に設けられれば効果があり、端面の太陽電池パネル２０側の辺の全長にわたって設けても概略同様の効果を得ることができる。しかしながら、過剰に切り欠き３２ｂを大きくすると、緩衝材３２と太陽電池パネル２０との接触面積が減り小さな緩衝材を用いた効果しか得られないものとなる。
【００２５】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態２の緩衝材が太陽電池パネルと補強フレームとの間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。図７は、実施の形態２の緩衝材を２方向から見た様子を示す図である。本実施の形態の緩衝材３３は、概略直方体の平板状を成し、太陽電池パネル２０と対向する第１主面は、平坦面３３aである。そして、緩衝材３３の補強フレーム３と対向する第２主面の長手方向中央部には全幅にわたって補強フレーム３と直交する方向に延びる切込溝３３ｂが設けられている。切込溝３３ｂは、第２主面側から断面楔型に切り込まれており、切込溝３３ｂと第１主面との間に薄肉部３３ｃを形成する。そして、この薄肉部３３ｃは、２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂを連結する連結部を構成する。
【００２６】
このように本実施の形態の緩衝材３３は、補強フレーム３３の長さ方向に並ぶ２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂと、この２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂを連結する薄肉部３３ｃ（連結部）を有し、薄肉部３３ｃは、２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂが太陽電池パネル２０の主面に沿う同一平面上に有る状態から、薄肉部３３ｃを回動軸として、補強フレーム３側に凸となる断面くの字型に屈曲するように連結する。そして、薄肉部３３ｃは、２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂを補強フレーム３側に凸となるように屈曲させるが、太陽電池パネル２０側には屈曲させずに、２枚の平板部３３Ａ，３３Ｂが太陽電池パネル２０に平行な同一平面上に有る状態に保つ。
【００２７】
このような構成の太陽電池モジュールによれば、太陽電池パネル２０側から例えば積雪荷重である押圧力Ｆ１（図６）が加わると、荷重時の太陽電池パネル２０の湾曲に追従するように、緩衝材３３も緩やかに屈曲し、補強フレーム３との間での応力集中が緩和されるので、太陽電池パネル２０の損傷を低減することができる。
【００２８】
一方、太陽電池パネル２０側に、主に風圧荷重を中心とする押圧力Ｆ２が印加された場合に、本実施の形態の緩衝材３３は、切込溝３３ｂに方向性があるために屈曲せずに同一平面を保つ。すなわち、太陽電池パネル２０の湾曲に対し、緩衝材３３はその変位を抑制するように働く。これにより、緩衝材３３はあたかも太陽電池パネル２０を支持する補強フレームの役割を果たすこととなり、太陽電池パネル２０の変位を抑制し、太陽電池パネル内の太陽電池セル１５の破損を防ぐ効果も得られる。
【００２９】
また、本実施の形態のように、補強フレーム３側には屈曲し太陽電池パネル２０側には屈曲しない連結部を、切込溝３３ｂ及び薄肉部３３ｃにて構成することにより、構造が簡単で安価とすることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の第１の平板部３４Ａの斜視図である。図９は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の、図８の第１の平板部３４Ａと連結する第２の平板部３４Ｂの斜視図である。第１の平板部３４Ａ及び第２の平板部３４Ｂは、概略直方体の平板状を成し、それぞれの長手方向端部には、補強フレーム３と直交する方向に延びる断面円形の軸部３４ｅと、この軸部３４ｅに回動可能に係合する略Ｕ字型の係合部３４ｂとからなるヒンジ構造によって、容易に連結分離可能となっている。
【００３１】
図１０は、上記第１の平板部３４Ａ及び第２の平板部３４Ｂが連結された様子を示す斜視図である。図１１は、第１の平板部３４Ａ及び第２の平板部３４Ｂが太陽電池パネル２０（省略）と補強フレーム３との間に挟まれて配置される様子を示す斜視図である。このような構造の緩衝材３４では、押圧力Ｆの荷重時に短手方向のヒンジ部を中心軸として、容易に屈曲が可能であり、上記実施の形態２と同様の応力集中緩和効果が得られる。
【００３２】
また、第１の平板部３４Ａが有する突起部３４ｃと、第２の平板部３４Ｂが有する溝部３４ｆとが緩衝することで、異なる方向の押圧力Ｆ２の荷重時には、緩衝材３４は、太陽電池パネル２０側には屈曲しない構造となっており、太陽電池パネル２０の湾曲を抑制する効果も、実施の形態２と同様に得られる。
【００３３】
本実施の形態の太陽電池モジュールによれば、上記のようにして、太陽電池パネル２０と緩衝材３４との間で発生する局所応力の集中が緩和される。そして、太陽電池パネル２０の特にガラスを材料とする層の破損を抑制することができ、これによりモジュールの耐荷重低下を改善することができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態１乃至３の緩衝材３２，３３，３４は、いずれも太陽電池パネル２０と補強フレーム３との間に１個が設けられているが、緩衝材３２，３３，３４は、補強フレーム３の長さ方向に複数個が配設されてもよい。例えば、複数個の緩衝材３２，３３，３４が、補強フレーム３の長さ方向に所定の間隔を空けながら配設される。また、緩衝材３４は、両端にヒンジ構造を設けて複数個を互いに連結して配設することもできる。これにより、太陽電池パネル２０のゆがみをより小さくすることができ、太陽電池パネル２０の補強フレーム３への接触を防止することができるので、太陽電池パネル２０の損傷をより確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、住宅やビルなどの建物に設置される太陽電池モジュールに有用であり、特に、積雪が多い地方や激しい風雨が発生する地方に設置される太陽電池モジュールに適している。
【符号の説明】
【００３６】
１  長辺フレーム
２  短辺フレーム
３  補強フレーム
１０  矩形の枠状フレーム
１５  太陽電池セル
２０  太陽電池パネル
２０ａ  端子ボックス
２０ｂ  ケーブル
３１，３２，３３，３４  緩衝材
３１ａ，３２ａ，３３ａ  平坦面
３３Ａ，３３Ｂ  平板部
３３ｂ  切込溝（連結部）
３３ｃ  薄肉部（連結部）
３４Ａ，３４Ｂ  平板部
３４ｂ  係合部（ヒンジ構造）
３４ｅ  軸部（ヒンジ構造）
３４ｃ  突部
３４ｆ  溝部
４１  従来の緩衝材
４１ａ  端面
Ｐ  局所応力集中点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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