(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子が透光性の表面部材と裏面部材との間に充填材を介して挟持されると共に、前記表面部材と前記裏面部材との間から発電された電流を出力するための接続線が延出された矩形の太陽電池パネルと、
前記接続線と電流を外部に出力する電力線とを接続する接続部を内蔵し、前記裏面部材の端縁近傍に取り付けられる端子ボックスと、
前記太陽電池パネルの外周に嵌め込まれる外枠と、
を備え、
前記接続線が延出される１辺は、前記表面部材が前記裏面部材より外側に延出するように大きく形成し、前記表面部材と前記裏面部材のうち、前記表面部材の前記１辺が前記外枠に嵌め込まれると共に、延出された前記表面部材上で前記裏面部材の端部に沿って前記外枠内に引き回されることなく前記接続線が導出され、前記端子ボックス内に前記接続線が導かれ、
他の３辺は前記表面部材と前記裏面部材が前記外枠に嵌め込まれることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記端子ボックスは、前記裏面部材上に設けられ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】
前記接続線は、前記外枠と前記太陽電池パネルの裏面部材の端縁との間を通って前記端子ボックス内に案内されることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記裏面部材は透光性部材で構成され、前記太陽電池パネルは両面受光型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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】
この発明は、太陽電池モジュールに関し、特に両面受光型の太陽電池モジュールに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
光電変換効果を利用して光エネルギを電気エネルギに変換する太陽光発電は、地球環境に貢献できるクリーンエネルギを得る手段として広く用いられている。そして、太陽電池の光電変換効率の向上に伴って、個人住宅でも多数の太陽電池モジュールを用いる太陽光発電システムが設置されてきている。
【０００３】
太陽光により発電する太陽電池素子を設けた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子により発電された電力を外部に出力するには、太陽電池モジュール内に正極、陰極の導電体を配置し、それらの端部を接続端子として太陽電池モジュールの外部に取り出しておき、その接続端子に外部へ電流を出力するための電力線を接続して電流を取り出す方法が用いられる。
【０００４】
接続端子は、導電体を太陽電池モジュールの端縁から突設させたり、太陽電池モジュールのカバー材に貫通孔を設けて導電体を露出させたりして設けている。
【０００５】
その接続端子と電力線との接続部は、接続部の保護や漏電の防止等を目的として、端子ボックスと呼ばれる収納体に収納されている。端子ボックスは通常、モジュール製造時には邪魔になるために後付けされる。また、接続後に導電体、接続端子や接続部にかかる重量の負担を軽減し、また振動等による揺れや金属疲労等を回避するために、太陽電池モジュールの受光面と反対側の面への接着や外枠へのねじ止めなどにより固定される。
【０００６】
図９は、従来の太陽電池モジュールの要部断面図である。この図９に示すように、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池素子５１を含む板状の太陽電池パネル５０と、この太陽電池パネル５０の外周にシール材（図示せず）を介して嵌め込まれたアルミニウム等からなる外枠６０とを有する。太陽電池パネル５０は、受光面側に白板ガラスなどからなる透光性基板５２と裏面側の耐候性基板５３との間に、複数の太陽電池素子５１…を挟み、内部の隙間にはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの封止樹脂５４が充填されている。
【０００７】
外枠６０は、アルミニウム等の押し出し成形で製造され、本体部の６１の上部には太陽電池パネル５０を挟み込む断面コ字状の嵌合部６２を有するとともに、本体枠６１部分は中空形成で軽量化を図りつつ、比較的厚肉で頑丈に形成されている。端子ボックス７０は一端を外枠６０の内側に当接され、裏面側基板５３に接着され固定されている。必要に応じて外枠６０に端子ボックス７０がねじ止めされる。
【０００８】
図９に示すように、太陽電池パネル５０の端部から接続リード５５を取り出す構成においては、端子ボックス７０への接続のための取り出し用の接続リード５５が基板５３と外枠６０間に挟まれるので、傷が付く虞がある。この接続リード５５は、金属製の外枠と接触するために表面に絶縁被覆が施されているが、傷が付くと絶縁不良になる虞があるので、傷が付いても絶縁不良が生じないように、従来は絶縁被覆を厚く形成する必要があり、接続リード５５のコストが高くなるという難点があった。
【０００９】
また、採光型太陽電池モジュールにおいて、意匠性を考慮して、受光面ガラスまたは裏面封止ガラスのいずれか一方を他方より径大に形成し、その径大部分に端子ボックスを配置するものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３９０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した特許文献１のものにおいては、受光面ガラス又は裏面封止ガラスの周辺部に段付スペースができるので、このスペースに端子ボックスを取り付けることで、採光性に影響を与えることなく、端子ボックスを取り付けることができる。しかしながら、この特許文献１の太陽電池モジュールにおいては、ガラスの径大部に端子ボックスが配置されているため、かかる端子ボックスが邪魔になり太陽電池パネルの外周を容易に外枠で挟み込む構成には適用できないという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明においては、端子ボックスを特殊な形状を必要とせず、外枠と接続リードとの間の絶縁不良を防止した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】
【００１２】
この発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子が透光性の表面部材と裏面部材との間に充填材を介して挟持される共に、前記表面部材と裏面部材間の端縁から発電された電流を出力するための接続線が延出された太陽電池パネルと、前記裏面部材の端縁近傍に取り付けられ、前記接続線と電流を外部に出力する電力線との接続部を内蔵する端子ボックスと、前記太陽電池パネルの外周に嵌め込まれる外枠と、を備え、少なくとも前記接続線が延出される辺側の表面部材が裏面部材より外側に延出するように大きく形成され、前記延出された表面部材と裏面部材の端部との間から前記接続線が導出され、前記端子ボックス内に前記接続線が導かれることを特徴とする。
【００１３】
前記表面部材が裏面部材より外側に延出された辺側は、表面部材が前記外枠に嵌め込まれるように構成すればよい。
【００１４】
また、前記端子ボックスは表面部材側に延出する立ち上がり部が設けられた樹脂製で形成され、前記端子ボックスの立ち上がり部と太陽電池パネルの裏面部材端縁との間を通って前記接続線が端子ボックス内に案内されるように構成する良い。
【００１５】
また、端子ボックスが配置される上部領域に、ダミーセルを設ければよい。
【００１６】
また、端子ボックスが配置される上部領域に位置する前記表面部材上に、印刷による遮蔽部を設けることもできる。
【００１７】
前記裏面部材は透光性部材で構成され、前記太陽電池パネルは両面受光型の太陽電池パネルで構成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、外枠の嵌合部内に、接続線が引き回されないので、接続線の断線や絶縁不良が防止でき、信頼性の高い太陽電池モジュールが提供できる。
【００１９】
また、端子ボックスの立ち上がり部と裏面部材の端部との間から接続線を案内して、端子ボックス内に接続線が挿入されている。従って、接続線の取り扱いが簡単になると共に、外枠との間に立ち上り部が介在するので絶縁性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００２１】
図１は、この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュールの平面図、図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図、図３は、この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュール要部断面図である。また、図４は、この発明に用いられる太陽電池パネルの接続リード部分を示す平面図、図５は、この発明の第１の実施形態に用いられる端子ボックスを示す分解斜視図、図６は、この発明の第１の実施形態に用いられる端子ボックスを示す斜視図、図７は、太陽電池パネルに端子ボックスを取り付けられた状態を示す平面図である。
【００２２】
図１ないし図３に示すように、この発明の太陽電池モジュール１は、両面受光型の太陽電池素子１１を含む矩形状の両面受光型太陽電池パネル１０、この太陽電池パネル１０の外周をシール材４０を介して嵌め込まれたアルミニウム、ステンレス又は鋼板ロールフォーミング材等で形成された金属製外枠２０と、を備える。
【００２３】
太陽電池パネル１０は、受光面側に白板ガラスなどからなる透光性基板１２と裏面側の白板ガラスなどからなる透光性基板１３とを用いて、複数の太陽電池素子１１…をその間に挟み、内部の隙間にはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの透明封止樹脂１４が充填されて形成されている。
【００２４】
この実施形態における受光面側の透光性基板１２と裏面側の透光性基板１３はその大きさが相違し、受光面側の透光性基板１２の方が裏面側の透光性基板１３より大きく形成されている。この実施形態では、接続リード１５を取り出す側の受光面側の透光性基板１２の辺が裏面側の透光性基板１３より外側に延出するように大きく形成されている。
【００２５】
太陽電池素子１１…は、結晶系や非晶質系など色々なタイプのものがあるが、太陽電池素子表面の欠陥領域の発電ロスを抑え、高出力を実現した太陽電池素子が注目されている。この太陽電池素子は、結晶系基板とｐ型及びｎ型アモルファスシリコン層の間にドーパントを導入しない実質的にｉ型の非晶質シリコン層を形成し、界面特性を改善したものである。これら太陽電池素子１１…は、インナーリードで直並列に接続され、太陽電池パネル１０から接続リード１５を介して所定の出力、例えば、２００Ｗの出力が発生するように構成されている。
【００２６】
外枠２０は、中空構造の本体部２１、本体部２１の上部に位置し太陽電池パネルの外周部をシール材を嵌め込む断面コ字状の嵌合部２２を有する。嵌合部２２には、シール材を溜めるための凹部２６が設けられている。本体枠２１の４辺のうち少なくとも対向する２辺において底面から外方向に突出し更に上方向に伸びた鍔部２７が形成されている。
【００２７】
接続リード１５は、絶縁被覆されており、太陽電池パネル１０の透光性基板１２の辺が延出する端部から引き出されている。
【００２８】
図５ないし図６に示すように、端子ボックス３０は、裏面側透光性基板１３の接続リード１５が引き出される辺の端部に近接して配置される。
【００２９】
この端子ボックス３０は、１面が開口した箱形の本体部３１とその開口部に取り付けられ開口部を密閉する蓋部３２とで構成されている。これら本体部３１及び蓋部３２とは絶縁性樹脂成形により形成される。この実施形態においては、太陽電池パネル１０を外枠２０に嵌め込んだ際に、外枠２０の内面と接続リード１５とが当接することを抑制する立ち上がり部３８が設けられている。この例では本体部３１に立ち上がり部が３８が連接して設けられている。
【００３０】
この立ち上がり部３８と裏面側透光性基板１３の端部との間を通って接続リード１５を案内するものである。
【００３１】
次に、この発明の上記実施形態に用いられる端子ボックス３０の一例につき図４ないし図７を参照して説明する。
【００３２】
図４に示すように、この実施形態の太陽電池パネル１０は、パネルの端縁から４つの絶縁被覆された接続リード１５ａ〜１５ｄが導出されている。例えば、接続リード１５ａが陰極端子、接続リード１５ｄが正極端子として太陽電池パネル１０の端縁より引き出されている。更に、太陽電池パネル１０の端縁からはバイパス用の接続リード１５ｂ、１５ｃが引き出されている。すなわち、この太陽電池パネル１０は、例えば、複数の太陽電池素子１１を直列に接続したストリングスを６個の直列にに接続して構成されている。そして、陰極端子、正極端子として導出される接続リード１５ａ、１５ｄが接続されたストリングス以外のストリングスからバイパス用の接続リード１５ｂ、１５ｃが接続されている。各接続リード間には、バイパスダイオードが接続され、どれかのストリングが影等の影響により出力が低下した場合でも太陽電池モジュール１からは電力が取り出されるように構成している。このため、接続リード１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄはシリーズに端子ボックス３０内でバイパスダイオードを介して接続される。
【００３３】
端子ボックス３０の本体部３１の内部には、接続リードに対応して設けられた端子台３３ａ〜３３ｅが設けられている。そして、その端子台３３ａ〜３３ｅに対応して本体部３１の底には、接続リードが挿入される挿入穴３６…が設けられている。そして、本体部３１の両側面には電力線が挿入される挿入穴３７、３７が設けられている。
【００３４】
この実施形態においては、接続リード４本に対して端子台が５つ設けている。この実施形態では端子台３３ｅには、接続リードは接続されないので、端子台３３ｅと端子台３３ｃはジャンパー線で接続されている。端子台３３ａと３３ｂ間、端子台３３ｂと３３ｅ間、並びに端子台３３ｃと３３ｄ間にはバイパスダイオード３４がそれぞれ接続される。
【００３５】
そして、端子ボックス３０と接続リード１５ａ〜１５ｄの接続は、挿入穴３６…より、接続リード１５ａ〜１５ｄを通し、そして、各端子台３３ａ〜３３ｄに接続リード１５ａ〜１５ｄを半田付けにより接続する。そして、端子台３３ａに挿入穴３７から挿入された電力線１６をケーブルかしめなどの方法により強固に取り付ける。同様にして、端子台３３ｄに挿入穴３７から挿入された電力線１６をケーブルかしめなどの方法により強固に取り付ける。挿入穴３７には必要に応じてブッシングなどを取り付け防水性を向上させると良い。更に、図示はしないが電力線１６の抜け止めを端子ボックス３０に設けて機械的強度を向上させるように構成させると良い。
【００３６】
このようにして、端子ボックス３０を用いて接続リード１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄがシリーズに接続され、端子ボックス３０より正極用の電力線１６、陰極用の電力線１６がそれぞれ導出される。
【００３７】
図３及び図７に示すように、端子ボックス３０は、、裏面側透光性基板１３の接続リード１５が引き出される辺の端部に近接して接着剤３９等により固定される。この実施形態においては、両面受光型の太陽電池モジュールを構成している。このため、裏面側透光性基板１３に端子ボックス３０を取り付ける部分は、裏面側においては発電の無効部となる。そこで、図１に示すように、この実施形態においては、端子ボックス３０を配置される上部には太陽電池素子１１を配置しないようにして、複数の太陽電池素子１１…を配列して太陽電池パネル１０を構成している。
【００３８】
そして、この実施形態においては、接続リード１５を取り出す側の受光面側の透光性基板１２の辺が裏面側の透光性基板１３より外側に延出するように大きく形成されている。このため、図２及び図３に示すように、この辺を嵌め込む外枠２０の嵌合部２２ａは、受光面側の透光性基板１２を嵌め込むように構成されいる。そして、他の３辺の外枠２０の嵌合部２２は、両透光性基板１２、１３を嵌め込むように構成されている。このため、嵌合部２２ａは、他の嵌合部２よりその隙間が狭く形成されることになる。この実施形態においては、外枠２０の中空分２８を同じ大きさにするために、嵌合部２２ａの下方部分２２ｂを肉厚にしてその隙間が狭くなるように構成している。
【００３９】
この実施形態における太陽電池モジュール１は、図３に示すように、太陽電池パネル１０の裏面側の透光性基板１３端縁近傍に端子ボックス３０が取り付けられる。端子ボックス３０の立ち上がり部分３８が外枠に近接又は当接した状態で嵌合部２２ａに太陽電池パネル１０の透光性基板１２を嵌め込み、太陽電池パネル１０の他の３辺を嵌合部２２にそれぞれ嵌め込み、シール材により固定されている。
【００４０】
そして、この実施形態では、立ち上がり部３８と裏面側透光性基板１３の端部との間から接続リード１５を案内して、端子ボックス３０内に接続リード１５が挿入されている。従って、接続リード１５の取り扱いが簡単になる。また、従来のように、嵌合部２２内には接続リード１５が引き回されないので、接続リード１５の断線、絶縁不良などが生じる虞もない。
【００４１】
このように、端子ボックス３０の立ち上がり部３８と太陽電池パネル１０の端縁との間を通って接続リード１５を端子ボックス３０内に案内することができる。この結果、接続リード１５は樹脂製端子ボックス３０の立ち上がり部３８で外枠２０と直接当接することが無くなり、接続リード１５の絶縁被覆を薄いものを用いても絶縁性は十分に確保することができる。
【００４２】
上記したように、第１の実施形態においては、端子ボックス３０が配置される上部には太陽電池素子１１を配置しないようにして、複数の太陽電池素子１１…を配列して太陽電池パネル１０を構成している。このため、図１に示すように、この部分が面積の無効部分となる。そこで、図８に示す第２の実施形態においては、この面積の無効部分を有効に利用したものである。
【００４３】
図８に示すように、第２の実施形態における太陽電池モジュール１ａは、端子ボックス３０が配置される上部の太陽電池素子を配置しない領域の透光性基板１２に、ダミーセル１１ａをあたかも太陽電池素子１１が規則正しく配列されたように配置する。このように、ダミーセル１１ａを配置することで、意匠的美観に優れる。そして、このダミーセル１１ａは、ダミーセル１１ａを透光性基板１２の所定の箇所に貼り付けたり、又は印刷により設ければよい。また、印刷を利用する場合には、ダミーセル上のものではなく、端子ボックス３０やその他の部分を隠す隠蔽部としても用いられる。そして、色合いがセルと同様の配色であれば、同様の効果が得られる。
【００４４】
更に、ダミーセル１１ａに光を乱反射するような処理を施し、ダミーセル１１ａが無ければ透過していた光を反射させ、太陽電池素子１１側へ入射させるように構成すれば、光の利用率も向上させることができる。
【００４５】
また、上記した実施形態においては、裏面側の基板を透光性基板１３で構成したが、透光性を有さない絶縁性の裏面部材を用いた太陽電池モジュールにもこの発明は適用できる。
【００４６】
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、上記した実施の形態の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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明は、太陽光発電装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュールの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュールの要部断面図である。
【図４】この発明に用いられる太陽電池パネルの接続リード部分を示す平面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態に用いられる端子ボックスを示す分解斜視図である。
【図６】この発明の第１実施形態に用いられる端子ボックスを示す斜視図である。
【図７】太陽電池パネルに端子ボックスを取り付けられた状態を示す平面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態を示す太陽電池モジュールの平面図である。
【図９】従来の太陽電池モジュールの要部断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  太陽電池パネル
１１  太陽電池素子
１２  透光性基板（受光面側）
１３  透光性基板（裏面側）
１５  接続リード
１６  電力線
２０  外枠
２１  本体部
２２  嵌合部
２８  開口部
３０  端子ボックス
３８  立ち上がり部
３９  接着剤
４０  シール材
【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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