(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ビニール製のルーフィングが施されたコンクリート製構造物の屋根に太陽電池モジュールを取り付けることにより構成される太陽電池モジュールの取り付け構造物において、
前記太陽電池モジュールの背面の構成材料と接着可能な材料で形成されたモジュール側層と、塩化ビニールで形成されたルーフィング側層とが一体成形された背面材を有するとともに、前記背面材の前記モジュール側層を前記太陽電池の取り付け面に接着した状態で、前記ルーフィング側層を前記ルーフィングに溶剤で接着させることで、前記太陽電池モジュールを前記ルーフィングに接着する構成とする、
ことを特徴とする太陽電池モジュールの取り付け構造物。
【請求項２】
前記背面材のモジュール側層は、前記塩化ビニール内の可塑剤の移行を阻止する材料で形成されてい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の取り付け構造物。
【請求項３】
前記背面材は、前記モジュール側層としてプラスチックシートを用い、前記モジュール側層と前記ルーフィング側層とをロールラミネートすることにより一体成形されていることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュールの取り付け構造物。
【請求項４】
前記背面材は、前記モジュール側層として金属板を用い、前記金属板の一方の面に前記ルーフィング側層として塩化ビニール塗装を施すことにより形成されることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュールの取り付け構造物。
【請求項５】
前記太陽電池モジュールの充填材として、分解温度の低い過酸化物を含有する材料を用いたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの取り付け構造物。
【請求項６】
前記太陽電池モジュールの上側面にガラス板を載置し、前記ガラス板を保護するためのフレーム部材を前記ガラス板の周縁部の表面に接着固定した構成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の取り付け構造物。
【請求項７】
塩化ビニール製のルーフィングが施されたコンクリート製構造物の屋根に取り付けられる太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池モジュールの背面の構成材料と接着可能な材料で形成されたモジュール側層と、塩化ビニールで形成されたルーフィング側層とが一体成形された背面材を、
有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート製構造物の屋根に太陽電池モジュールを取り付けることにより構成される太陽電池モジュールの取り付け構造物、および太陽電池モジュールに関し、特に塩化ビニール製のルーフィングが施されたコンクリート製構造物の屋根に太陽電池モジュールを取り付けることにより構成される太陽電池モジュールの取り付け構造物、および太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池はクリーンエネルギー源として期待されている。この太陽電池を普及させるには、多くの家の屋根に設置する必要がある。最近ではコンクリート製の家が増えているので、このコンクリート製の屋根に太陽電池モジュールを取り付けるための工夫が必要となっている。
【０００３】
図１０はコンクリート製の屋根に取り付けるための従来の太陽電池モジュールの周縁部付近の構成を示す断面図である。太陽電池モジュール８０は、太陽電池素子８１をエチレン−酢酸ビニール共重合体樹脂（以下、ＥＶＡと呼ぶ）８２で封止した本体部の表面にガラス８３を重ね、背面側に背面材８４を貼り付けることにより構成されている。背面材８４としては、両面に１沸化ビニールを貼り付けたアルミ箔が使用されている。この背面材８４の下面には、太陽電池素子８１の出力を取り出すための端子部８５が設けられている。
【０００４】
このような太陽電池モジュール８０は、アルミ製のフレーム８６に接着剤８７によって接着されている。フレーム８６は、コンクリート製の屋根に固定された図示されていない金属製の架台に取り付けられる。これにより、太陽電池モジュール８０が屋根に取り付けられる。
【０００５】
ところで、コンクリート製の屋根には、防水のためのルーフィングが施されている。このルーフィングの施工は、ＪＡＳＳ  ８（日本建築学会建築工事標準仕様書  防水工事）に記載されている方法などで行われる。このとき、ルーフィング材としては、塩化ビニール、ＥＰＤＭゴム、アスファルトなどが用いられるが、一般家庭用の住宅には、着色の自由度が大きく、施工が容易な塩化ビニールが用いられることが多い。
【０００６】
このようなルーフィングが施された屋根に太陽電池モジュール８０を固定するため、従来は、ルーフィングの架台を取り付ける部分を除去し、ボルトにより架台をコンクリートに直接固定していた。そして、固定後は、ルーフィングを除去した部分を防水処理していた。したがって、従来は、専用の架台を用いる必要があるとともに、防水工事にコストがかかるという問題があった。
【０００７】
そこで、太陽電池モジュールを低コストで屋根に取り付ける方法として、太陽電池モジュールを予めルーフィングに取り付け、そのルーフィングをコンクリート上に貼り付ける方法が考えられる。
【０００８】
しかし、塩化ビニール製のルーフィング材の場合は、伸びを加えながら貼り付ける必要があるため、それより先に太陽電池モジュールを取り付けてしまうと、ルーフィングの貼り付け作業に支障が生じてしまう。
【０００９】
また、太陽電池モジュールを安価に取り付けるには、施工済みのルーフィングに太陽電池モジュールを接着剤や構造用粘着テープで貼り付ける方法もある。しかし、接着剤を用いた場合、ルーフィングに用いられる材料が塩化ビニールであるため、接着性が悪いという問題がある。特に、屋根上では日中約８５℃まで温度が上がるため、一般の接着剤では十分な接着強度が得られないという欠点がある。また、粘着材を用いた場合、全面接着をするとコスト高となり、一方、部分接着では背面の隙間部分に水が溜まり、信頼性が低下するおそれがある。
【００１０】
このようなことから、ルーフィングと同じ塩化ビニールを材料とする背面材を太陽電池モジュールの背面に接着し、この背面材の他の面を溶剤によりルーフィングに接着する方法が考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、太陽電池モジュールの封止素材であるＥＶＡは、塩化ビニールと接着性が悪いため、背面材と太陽電池モジュールとの間の接着性が悪い。したがって、太陽電池モジュールをルーフィングに確実に接着することはできない。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、塩化ビニール製のルーフィングを施したコンクリート屋根上に、安価にかつ確実に太陽電池モジュールを取り付けることのできる太陽電池モジュールの取り付け構造物、および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、塩化ビニール製のルーフィングが施されたコンクリート製構造物の屋根に太陽電池モジュールを取り付けることにより構成される太陽電池モジュールの取り付け構造物において、前記太陽電池モジュールの背面の構成材料と接着可能な材料で形成されたモジュール側層と、塩化ビニールで形成されたルーフィング側層とが一体成形された背面材を有するとともに、前記背面材の前記モジュール側層を前記太陽電池の取り付け面に接着した状態で、前記ルーフィング側層を前記ルーフィングに溶剤で接着させることで、前記太陽電池モジュールを前記ルーフィングに接着する構成とする、ことを特徴とする太陽電池モジュールの取り付け構造物が提供される。
【００１４】
このような構成の太陽電池モジュールの取り付け構造物では、背面材のモジュール側層を太陽電池モジュールの背面に接着させることにより、背面材と太陽電池モジュールとを確実に接着することができる。そして、この状態で、背面材のルーフィング側層をルーフィングに接着する。両者は塩化ビニール材どうしなので、溶剤を含む接着剤を用いることにより、太陽電池モジュールを確実にルーフィングに接着させることができる。
【００１５】
また、このとき、特別な取り付け具や加工を必要としないので、安価にかつ簡単に取り付けが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図２は第１の形態の太陽電池モジュールの取り付け構造を示す平面図である。また、図１は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。太陽電池モジュール１０は、図２に示すように、複数の太陽電池セル１１を一方向に並べた状態で一体形成されている。各太陽電池セル１１の電極は、導電性粘着テープ１１ａ，１１ｂを介して、両側の電線１２，１３と接続されている。電線１２，１３は、それぞれ太陽電池モジュール１０の端部に取り付けられた端子ボックス１４，１５と電気的に接続されている。
【００１７】
太陽電池素子１１は、フレキシブルタイプの太陽電池であり、図１に示すように、導電性粘着テープ１１ａ，１１ｂ、および電線１２，１３とともに、充填材としてのＥＶＡ１６によって全体が封止されている。ＥＶＡ１６としては、１３０℃キュアタイプが用いられており、１３０℃、１５分の架橋条件で製造した。ここで、１３０℃キュアタイプのＥＶＡとしては、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドや、ジ−ｔ−ブチル−cumyl −パーオキサイドなどの分解温度の低い過酸化物を含むものが用いられる。
【００１８】
こうして形成されたＥＶＡ１６の上面１６ａには、厚み５０μｍの光透過性の表面材１７が積層されている。表面材１７としては、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン（以下、ＥＴＦＥと呼ぶ）のフィルムが使用される。また、一方、ＥＶＡ１６の下面１６ｂには、背面材２０が接着されている。表面材１７および背面材２０は、１３０℃の状態でラミネートすることによりＥＶＡ１６に接着されている。
【００１９】
背面材２０は、下から順にルーフィング側層としての塩化ビニール層２１、接着剤層２２、モジュール側層としてのプラスチック層２３が一体成形された構成となっている。背面材２０は、ＥＶＡ１６に接着される前に、予め単体で形成されている。この形成方法としては、両面をコロナ処理された厚み２５μｍのプラスチックシート、例えばＥＴＦＥのシートと、厚み１５０μｍの塩化ビニールシートに、加熱硬化タイプのフッ素系接着剤を乾燥後の厚みが２０μｍとなるように塗布し、その接着剤の乾燥後に、両者をロールによってラミネートする方法が用いられている。
【００２０】
なお、プラスチックシートとしては、ＥＴＦＥ以外にも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フッ化ビニール（ＰＶＦ）、アクリル樹脂などの樹脂フィルムが使用できる。
【００２１】
このような背面材２０を有する太陽電池モジュール１０は、例えば幅８７０ｍｍ、長さ５３００ｍｍであり、ＪＡＳＳ  ８に記載された方法でコンクリート３１上に施された塩化ビニール製のルーフィング３２上に接着されている。具体的には、ルーフィング３２上に、接着剤としてテトラヒドロフラン溶剤（ＴＨＦ）を含有するものを塗布し、端から順に、太陽電池モジュール１０をローラなどで圧接しながら順次貼り付けていく。
【００２２】
図３は複数の太陽電池モジュール１０をルーフィング３２上に貼り付けた状態を示す平面図である。また、図４は図３のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図である。まず、図３に示すように、ルーフィング３２上には、複数（ここでは４枚）の太陽電池モジュール１０が貼り付けられている。また、各太陽電池モジュール１０の端子ボックス１４は配線ケーブル３３に、端子ボックス１５は配線ケーブル３４にそれぞれ接続されている。
【００２３】
ルーフィング３２は、図４に示すように、複数枚のルーフィング材３２１，３２２などから構成されている。各ルーフィング材３２１，３２２は、例えば厚みが３ｍｍ、幅が１０００ｍｍであり、隣り合うものとは１００ｍｍ程度重ね合わせてある。したがって、太陽電池モジュール１０は、各ルーフィング材の重ね合わせ部３２３を避けるようにして設置することが、接着強度向上の面から好ましい。
【００２４】
以上のように、本形態の太陽電池モジュールの取り付け構造では、背面材２０の材料にルーフィング３２と同じ塩化ビニールを使用したので、溶剤を用いることにより背面材２０とルーフィング３２との間を高い結合力で接着させることができる。一方、背面材２０の太陽電池モジュール側であるプラスチック層２３の材料にＥＴＦＥを用いるようにしたので、背面材２０と太陽電池モジュール１０との間を強い結合力で接着することができる。よって、太陽電池モジュール１０を確実にルーフィング３２に貼り付けることができる。また、このとき、特別な取り付け具や加工を必要としないので、安価にかつ簡単に取り付けが可能となる。
【００２５】
さらに、ＥＴＦＥなどの材料は、塩化ビニールに含まれるフタル酸エステルなどの可塑剤がＥＶＡ１６側に移行するのを阻止する働きがあるので、ＥＶＡ１６が可塑剤によって黄色に変化して発電効率が低下することが防止される。
【００２６】
また、本形態では、ＥＶＡ１６として１３０℃キュアタイプのものを用いたので、背面材２０を接着するときに、背面材２０の塩化ビニールが変質したり、剥離強度が低下することを防止できる。
【００２７】
次に、本発明の第２の形態について説明する。
図５は第２の形態の太陽電池モジュールの取り付け状態を示す平面図である。また、図６は図５のＸ３−Ｘ３線に沿う断面図である。さらに、図７は図５のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。本形態の太陽電池モジュール４０は、太陽電池素子１枚につき１つのモジュール構成となっており、ルーフィング５１上に貼り付けられている。各太陽電池モジュール４０には、図５に示すように、端子ボックス４１，４２が設けられている。このうち、端子ボックス４１は配線ケーブル５２に、一方、端子ボックス４２は配線ケーブル５３にそれぞれ接続されている。
【００２８】
なお、図５では最下段の太陽電池モジュールのみ配線ケーブル５２，５３に接続されているように図示されているが、実際には、すべてのモジュールが接続されている。
【００２９】
太陽電池モジュール４０は、図６に示すように、コンクリート５０の上に施されたルーフィング５１を構成するルーフィング材５１１などの上に、背面材４３を介して貼り付けられている。背面材４３の構成については、第１の形態で示した背面材２０とほぼ同じである。また、太陽電池モジュール４０の本体側は、ＥＶＡ４４によって太陽電池素子４５および配線４４ａを封止する構成となっている。このＥＶＡ４４と背面材４３との接着方法は、第１の形態で説明した方法とほぼ同じである。
【００３０】
ＥＶＡ４４の上面には、厚さ３ｍｍ程度のガラス板４６が設けられている。このガラス板４６は、端子ボックス４１，４２の部分を除いては、図７に示すように、アルミ製のフレーム４７によって保護されている。フレーム４７は、シリコーン系のシーリング材４８によって太陽電池モジュール４０の上面と端面のみを覆うように接着されている。背面材４３は、その端部側がフレーム４７の位置まで斜めに立ち上がるように形成されている。一方、端子ボックス４１，４２のある部分では、背面材４３は、図６に示すように、ルーフィング５１と密着するように全面がほぼ平らに形成されている。
【００３１】
このような構成の太陽電子モジュール４０は、図６に示すように、ルーフィング材５１１，５１２などのつなぎ部分を避けて設置することが、接着強度向上の面から好ましい。太陽電子モジュール４０のルーフィング５１への取り付け作業方法は、第１の形態と同様に、背面材４３とルーフィング５１にテトラヒドロフラン溶剤を含有した接着剤を塗布して両者を接着させる方法が使用される。
【００３２】
本形態では、フレーム４７を太陽電池モジュール４０の上面と端面のみを覆うことでガラス４６を保持するようにしたので、従来のように背面材４３側までフレーム４７が回り込まない。よって、特別な部材を用いることなく、容易に背面材４３をルーフィング５１に貼り付けることができる。
【００３３】
次に、本発明の第３の形態について説明する。
本形態における太陽電池モジュールは、基本構造は第１の形態の太陽電池モジュール１０と同じであり、また取り付けるルーフィングの構造もほぼ同じである。本形態は、背面材の構造を変えたものである。
【００３４】
図８は第３の形態の背面材の構成を示す断面図である。本形態の背面材６０は、アルミ５５％含有の亜鉛合金の金属板６１（厚さ０．３ｍｍ程度）を主要部とし、この金属板６１の太陽電池モジュール側の面にポリエステル系塗料６２を、一方、ルーフィング側の面に塩化ビニール塗装面６３を施したものである。ポリエステル系塗料６２を太陽電池モジュールの背面に接合させることにより、背面材６０を太陽電池モジュールに取り付けることができる。そして、この状態で、背面材６０の塩化ビニール塗装面６３の全面にＴＨＦ溶剤を含有した接着剤を塗布し、ルーフィングに接着することにより、太陽電池モジュールを貼り付けることができる。
【００３５】
なお、金属板６１としては、上記以外に、アルミ箔やステンレス箔などの金属箔、亜鉛メッキ鋼板などを用いることができる。
次に、本発明の構造の太陽電池モジュールの取り付け構造の強度試験の結果を説明する。
【００３６】
図９は強度試験に用いた試料片の構成を示す図である。試料片７０は、断面形状がＬ字型のルーフィング材７１と、同じく断面形状がＬ字型のモジュール側部７３を、接着剤７２によって接着したものである。これにより、試料片７０全体は、Ｔ字型となっている。モジュール側部７３は、ＥＶＡ７４に背面材７５および表面材７６を形成したものである。ここで、試料片７０の幅を２５ｍｍ、ルーフィング材７１とモジュール側部７３との接合部の長さを３０ｍｍとする。
【００３７】
強度試験では、試料片７０のルーフィング材７１を固定し、モジュール側部７３側を速度５０ｍｍ／分で上方に引っ張る。このときの剥離状態をランクＡ，Ｂ，Ｃの３段階に分けて評価した。これを表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003718353.tif 000002
表１における試料片の項目の「第１の形態」、「第２の形態」、「第３の形態」は、試料片７０の各材料をそれぞれ第１の形態、第２の形態、第３の形態に従って構成した場合の試験結果である。また、「使用接着剤」は、接着剤７２に用いた材料を示す。
【００３９】
さらに、「第１の比較例」とは、第１の形態と同じ構成の背面材を、同一条件でＥＶＡと接合させ、接着剤７２としてシリコーン系接着剤を用いた例である。
「第２の比較例」は、第１の比較例において接着剤７２を粘着材系接着剤とした場合の例である。
【００４０】
「第３の比較例」は、試料片７０として１５０℃キュアのＥＶＡを用いて、１５０℃、１５分の条件で背面材７５および表面材７６をラミネートし、第１の形態と同じ条件で接着した例である。
【００４１】
この試験では、初期接着強度の温度として、−１０℃、２５℃、８５℃を選択した。また、環境試験は、ＪＩＳ  Ｃ  ８９３８に準拠して実施した。
表の中の各数値は、各条件下における剥離強度であり、単位はｋｇｆである。また、試験の評価としては、被着体の伸び破壊や接着部の破壊がない場合をＡ、接着部の凝集破壊がある場合をＢ、接着部の界面破壊がある場合をＣとした。
【００４２】
この試験結果から、本発明の第１〜第３の形態の背面材および接着法を適用した場合は、接着強度が強く、安定していることが判る。
なお、第１の形態のようなフレキシブルタイプの太陽電池モジュールでは、アラミド樹脂などのプラスチック基板を用いたａ−Ｓｉ太陽電池素子を使用することが好ましい。一方、第２の形態のように表面にガラスを用いる太陽電池モジュールでは、太陽電池素子として、単結晶Ｓｉセル、多結晶Ｓｉセル、ａ−Ｓｉセルなどを用いることができる。
【００４３】
さらに、第３の形態のような背面材に鋼板などの金属板を用いた太陽電池モジュールでは、フレキシブルなＳＵＳ板、プラスチック基板を用いたａ−Ｓｉセルが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、太陽電池モジュールの背面の構成材料と接着可能な材料で形成されたモジュール側層と、塩化ビニールで形成されたルーフィング側層とが一体成形された背面材を介在させて太陽電池モジュールをルーフィングに接着する構成としたので、太陽電池モジュールを確実にルーフィングに接着させることができる。
【００４５】
また、このとき、特別な取り付け具や加工を必要としないので、安価にかつ簡単に取り付けが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。
【図２】第１の形態の太陽電池モジュールの取り付け構造を示す平面図である。
【図３】複数の太陽電池モジュールをルーフィング上に貼り付けた状態を示す平面図である。
【図４】図３のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図である。
【図５】第２の形態の太陽電池モジュールの取り付け状態を示す平面図である。
【図６】図５のＸ３−Ｘ３線に沿う断面図である。
【図７】図５のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。
【図８】第３の形態の背面材の構成を示す断面図である。
【図９】強度試験に用いた試料片の構成を示す図である。
【図１０】コンクリート製の屋根に取り付けるための従来の太陽電池モジュールの周縁部付近の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池素子
１６  ＥＶＡ
２０  背面材
２１  塩化ビニール層
２２  接着剤層
２３  プラスチック層
３１  コンクリート
３２  ルーフィング
【図１】
0003718353.tif 000003
【図２】
0003718353.tif 000004
【図３】
0003718353.tif 000005
【図４】
0003718353.tif 000006
【図５】
0003718353.tif 000007
【図６】
0003718353.tif 000008
【図７】
0003718353.tif 000009
【図８】
0003718353.tif 000010
【図９】
0003718353.tif 000011
【図１０】
0003718353.tif 000012