(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に直列または並列接続された複数の太陽電池素子を充填材料と裏面コート材料で封止してなる大面積太陽電池パネルの周縁部を四角形状のフレームで保持した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子からの最終出力線は、前記充填材料中を太陽電池パネルの端部まで導かれて外部に導出され、前記フレームに設けた出力端子に接続されるとともに、前記太陽電池パネルと前記フレームとを嵌合固定する際の接着剤中に埋設さ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】
前記フレームの受光面側に出力端子を設けてなる請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記フレームの側面に出力端子を設けてなる請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記フレーム上の少なくとも一対をなす対向辺の各々に正負の出力端子を隣接して設けてなる請求項２又は３記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の太陽電池モジュールの複数枚と、該複数枚の太陽電池モジュールを配列設置した状態で、隣接した前記太陽電池モジュールの前記出力端子同士を並列に電気接続する並列接続用コネクター、または直列に電気接続する直列接続用コネクター、若しくは並列接続用コネクターおよび直列接続用コネクターの双方とから構成されたことを特徴とする太陽電池アレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池モジュールおよびそれを用いた太陽電池アレイに関し、太陽電池アレイを組み立てる時の作業性に優れた太陽電池モジュールと、それを用いて組み立てる太陽電池アレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球環境問題への取組から、代替エネルギーとしての太陽電池が注目されており、屋内用途のみならず一般家庭用電源など、種々の屋外用途の開発が進められている。太陽電池をこのような用途に供する場合、通常所望の電力を得るために複数枚の太陽電池モジュールを直並列に接続し、所謂太陽電池アレイとして用いる場合がほとんどである。また、太陽電池を屋根上等の屋外に設置する場合には厳しい気象環境に耐えうる耐久性が要求され、一般的に毎秒６０メートルの最大瞬間風速に耐えれるような機械的強度が必要とされている。このため、周囲にフレームを設けて機械的強度を向上させた太陽電池モジュールが、ごく一般的に用いられている。
【０００３】
従来このような太陽電池モジュールとしては、複数個の太陽電池素子２、２・・を白板ガラス１などのモジュール基材の上に直並列に接続し、エチレンビニルアセテート等の充填材３で封入し、裏面をアルミニウム箔サンドイッチ型のフッ化ビニル樹脂等のバックシート４により保護した太陽電池パネルＰに、アルミニウム等からなるフレーム７を取り付けるとともに、裏面に出力取り出し手段としての出力端子６を設けたものが一般的によく用いられている。この従来技術における太陽電池モジュールの裏面平面図を図９に、図９中のＡ−Ｂ断面図を図１０にそれぞれ示す。太陽電池パネルＰの周囲にフレーム７、７・・が取り付けられ、裏面略中央部に出力取り出し用の端子６、６が設けられている。端子には本図の如く、端子ボックス１７が設けられる場合もある。アレイとしての太陽電池モジュール同士の接続は、前記裏面に設けた端子をケーブルで接続することにより行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術における太陽電池モジュールを、例えば一般家庭用の電源として屋根上に設置して用いる場合、出力端子がモジュール裏面に形成されているため、必要数のモジュールを予め配線してから設置することになる。このため、モジュールの配線作業や設置作業が煩雑となって作業工数が増大したり、ケーブルや端子部の保守点検、修理などの際には、その都度モジュールを取り外さなければならず、維持管理の面でも煩雑な作業を行わなければならなかった。即ち従来の技術においては、モジュールの出力端子が裏面に設けられているため、家庭の屋根上などのモジュール背面が開放されていない場所への設置については、設置作業や維持管理に、極めて煩雑な作業を強いられるという欠点を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解決すべく案出されたもので、太陽電池アレイを組み立てる時の作業性に優れた太陽電池モジュールを提供せんとするものであり、その特徴とするところは、透明基板上に直列または並列接続された複数の太陽電池素子を充填材料と裏面コート材料で封止してなる大面積太陽電池パネルの周縁部を四角形状のフレームで保持した太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子からの最終出力線は、前記充填材料中を太陽電池パネルの端部まで導かれて外部に導出され、前記フレームに設けた出力端子に接続されるとともに、前記太陽電池パネルと前記フレームとを嵌合固定する際の接着剤中に埋設されていることを特徴とする太陽電池モジュール。また、前記フレームの受光面側または側面に出力端子を設けてなること、更に前記フレーム上の少なくとも一対をなす対向辺の各々に正負の出力端子を隣接して設けてなることが好ましい。そして上記フレーム材料として、樹脂を用い、特にエポキシ樹脂を用いることが有効である。
また、本発明は、前述の太陽電池モジュールの複数枚と、該複数枚の太陽電池モジュールを配列設置した状態で、隣接した前記太陽電池モジュールの前記出力端子同士を並列に電気接続する並列接続用コネクター、または直列に電気接続する直列接続用コネクター、若しくは並列接続用コネクターおよび直列接続用コネクターの双方とから構成されたことを特徴とする太陽電池アレイを提供するものである。
【０００６】
【作用】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子からの最終出力線が、太陽電池パネルの裏面を封止する材料と、太陽電池パネルとフレームとを嵌合固定する際の接着剤中に埋設され、従来のように裏面を封止する材料を貫通させてないので、屋外に設置する場合などの厳しい気象環境に耐えうる耐久性が付与されるのである。また、本発明の太陽電池アレイは、四角形状のフレームの受光面側または側面であって少なくとも一対をなす対向辺の各々に正負の出力端子を隣接して設けた複数枚の太陽電池モジュールと、並列接続用コネクター、直列接続用コネクターとを用いることにより、アレイとして複数枚の太陽電池モジュールを配列設置後においても、隣接した前記太陽電池モジュールのフレームに設けられた出力端子同士を、受光面側または側面から並列接続用コネクターまたは直列接続用コネクターで容易に並列または直列に電気接続する事が可能となる。
【０００７】
【実施例】
次に本発明の詳細について、実施例にもとづいて説明する。本発明の太陽電池モジュールは、出力取り出し手段を、モジュールを構成するフレーム上に複数個設けるものである。出力取り出し手段としては、端子や出力リード線などが可能である。
【０００８】
図１には本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、フレームの受光面側に出力取り出し手段として出力端子を設けた場合の、端子部の断面構造図を示している。太陽電池パネルＰには、複数の太陽電池素子２を白板ガラス１上に２枚のエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂３、アルミニウム箔サンドイッチ形フッ化ビニル樹脂４を積層して封止した、従来技術と同じスーパーストレートタイプのものを用いている。太陽電池からの最終出力線５は、ＥＶＡ樹脂３中を太陽電池パネルＰの端部まで導かれて外部に導出される。導出された最終出力線５は、エポキシ樹脂からなるフレーム７の受光面側に設けた出力端子６に接続するとともに、太陽電池パネルＰとフレーム７とを嵌合固定する際のブチルゴム系接着剤８中に埋設される。複数個の出力端子を設けるためには、前記太陽電池素子２の最終出力線５から並列に分岐すればよく、例えば太陽電池素子２が封入される２枚のＥＶＡ樹脂３の間に出力取り出し線を設置したり、ポリイミドテープ等で絶縁した銅箔などを任意の位置に配置し、所望の出力端子位置まで配線すればよい。
【０００９】
次に、このようにして作製した太陽電池モジュールの接続形態について説明する。図２には出力取り出し手段として、２組の出力端子を設けた太陽電池モジュールの出力端子配列を示す。図中Ａ、Ｃがプラス出力端子、Ｂ、Ｄがマイナス出力端子にそれぞれなっている。例えばこのモジュールの出力としてはＡとＢ、ＣとＤまたはＡとＤあるいはＢとＣから、同一の出力が得られることになる。このような太陽電池モジュールを複数枚並べてアレイとする際、直列に接続する場合は隣り合うモジュールの端子Ｂと端子Ｃ、または端子Ａと端子Ｄとを接続し、並列に接続する場合においては端子Ａと端子Ｃ、端子Ｂと端子Ｄとを接続すればよい。以上の接続方法については以後図３に示すように表すこととする。（ａ）は直列接続の場合を、（ｂ）は並列接続の場合をそれぞれ表している。端子間の接続には、接続コネクターが用いられる。
【００１０】
以上のような太陽電池モジュールを用いてアレイを構成した場合の接続形態について、以下詳細に説明する。図４には第１の実施例として、１５枚の太陽電池モジュールを３並列５直列に接続して１列に配置した例を示す。２個の並列接続用コネクター１０、１０により、３枚の太陽電池モジュールＭを接続した５個のユニットアレイＵを、４個の直列接続用コネクター１１、１１・・により直列に接続し、３並列５直列のアレイを構成した。本アレイの出力としては、両端部の太陽電池モジュールのプラス出力端子とマイナス出力端子からそれぞれ取り出せばよい。
【００１１】
次に第２の実施例として第１の実施例同様、１５枚の太陽電池モジュールを３並列５直列に接続するとともに、３列のアレイとして配列した場合の接続形態を図５に示す。本実施例では、端部に位置するモジュール同士の接続には並列接続用の外側接続コネクター１２を用いた。この外側接続コネクター１２は、ここでは並列接続用のものを用いたが、アレイとしての配列方法の違いにより、直列接続用のものを用いる場合もある。本アレイの出力としては、例えば接続端部に位置するモジュール１３のプラス出力端子とモジュール１４のマイナス出力端子をもって取り出せばよい。
【００１２】
さらに図６には第３の実施例として、上述の実施例同様に１５枚の太陽電池モジュールを３並列５直列に接続するとともに、３列のアレイとして配列した場合の接続形態を示す。本実施例は図７に示す如く、太陽電池モジュールの４辺のフレーム全てに、出力取り出し手段としての出力端子６、６・・を設けたものであり、上記第２の実施例と異なり、特別な外側接続コネクターが不要となるものである。本アレイの出力も第２の実施例と同様、例えば接続端部に位置するモジュール１５のプラス出力端子とモジュール１６のマイナス出力端子をもって取り出せばよい。
【００１３】
本実施例では出力取り出し手段としての出力端子を、モジュールを構成するフレームの受光面側に設けたが、図８に示すようにフレーム側面に設けた場合でも、本実施例と同様に接続用コネクターにより接続すればよい。また接続部には、雨よけのためのカバー等を適宜設ければよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子からの最終出力線が、太陽電池パネルの裏面を封止する材料と、太陽電池パネルとフレームとを嵌合固定する際の接着剤中に埋設され、従来のように裏面を封止する材料を貫通させてないので、屋外に設置する場合などの厳しい気象環境に耐えうる耐久性が付与されるのである。本発明の太陽電池モジュールは、四角形状のフレームの受光面側または側面であって少なくとも一対をなす対向辺の各々に正負の出力端子を隣接して設けたので、この太陽電池モジュールの複数枚をアレイとして配列設置後においても、受光面側または側面から直列接続用コネクターや並列接続用コネクターにより簡単に直並列接続が可能となった。このためアレイが一般家庭の屋根上など、太陽電池モジュール背面が開放されていない場所に設置する場合においても、設置作業や維持管理に際して従来のように煩雑な作業を強いられることなく、極めて簡便に作業を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの端子部断面構造の一例を表す説明図
【図２】本発明の太陽電池モジュールの端子位置の一例を表す説明図
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの接続方法を表し、（ａ）は直列接続の場合の説明図、（ｂ）は並列接続の場合の説明図
【図４】本発明の第１の実施例における太陽電池モジュールの接続形態を表す説明図
【図５】本発明の第２の実施例における太陽電池モジュールの接続形態を表す説明図
【図６】本発明の第３の実施例における太陽電池モジュールの接続形態を表す説明図
【図７】本発明の第３の実施例における太陽電池モジュールの端子位置を表す説明図
【図８】本発明の太陽電池モジュールの端子部断面構造の別の例を表す説明図
【図９】従来技術の太陽電池モジュールの裏面構造の一例を示す平面図
【図１０】従来技術の太陽電池モジュールの端子部断面構造の一例を表す説明図
【符号の説明】
１  白板ガラス
２  太陽電池素子
３  エチレンビニルアセテート樹脂
４  アルミニウム箔サンドイッチ形フッ化ビニル樹脂
５  最終出力線
６  出力端子
７  フレーム
８  ブチルゴム系接着剤
１０  並列接続用コネクター
１１  直列接続用コネクター
１２  外側接続コネクター
１３、１４、１５、１６  接続端部に位置する太陽電池モジュール
１７  端子ボックス
Ａ、Ｃ  プラス出力端子
Ｂ、Ｄ  マイナス出力端子
Ｍ  太陽電池モジュール
Ｐ  太陽電池パネル
Ｕ  ユニットアレイ
【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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