(57)【要約】【課題】モジュール側面に金属製のフレームを備えないフレームレス構造でありながら高い信頼性を有する太陽電池モジュールを得ること【解決手段】太陽電池素子５と、太陽電池素子５を封止する封止用樹脂６と、封止された太陽電池素子５の受光面側を覆う透光性基板３と、封止された太陽電池素子５の非受光面側を覆う裏面保護部材７とを備え、封止用樹脂６及び裏面保護部材７を透光性基板３の受光面４側に回り込ませて、透光性基板３の側面８を封止用樹脂６及び裏面保護部材７で覆った。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子と、
前記太陽電池素子を封止する封止用樹脂と、
封止された前記太陽電池素子の受光面側を覆う透光性基板と、
封止された前記太陽電池素子の非受光面側を覆う裏面保護部材とを備え、
前記封止用樹脂及び前記裏面保護部材を前記透光性基板の受光面側に回り込ませて、前記透光性基板の側面を前記封止用樹脂及び前記裏面保護部材で覆ったことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記透光性基板は、受光面と側面とが直交し、かつ非受光面と側面とが直交す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】
前記透光性基板の受光面側に回り込ませた前記裏面保護部材を、前記太陽電池素子と重ならない位置で前記透光性基板に接着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記裏面保護部材の端部は、前記透光性基板の中央側が低くなるように傾斜した状態で、前記透光性基板の受光面に接着されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記透光性基板の受光面と前記裏面保護部材の端部とを、接着部材を介して接着したことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記接着部材は、前記透光性基板の受光面と接する面と前記裏面保護部材の端部と接する部分とに接着剤を塗布した多孔質の海綿状部材であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記裏面保護部材は、光を反射する性質を有し、
前記透光性基板の受光面側に回り込ませた前記裏面保護部材が、入射した太陽光を前記透光性基板の受光面へ反射する反射面を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記裏面保護部材の前記透光性基板の受光面側に回り込ませた部分全体が、前記反射面を形成することを特徴とする請求項７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、外周を金属製のフレームで囲わないフレームレス構造の太陽電池モジュールにおいて、ガラス端面を保護する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、端部の保護やモジュール全体の剛性を確保するために、外周部に金属製のフレームを取り付けることが一般的である。一方で、金属製のフレームを設けないようにすれば、製造コストの低減、重量低減による施工性向上を実現できる。
【０００３】
外周がフレームで囲われた一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池素子が封止用樹脂で封止されており、太陽電池素子の受光面側は透光性基板で、非受光面側は裏面保護部材で覆われた積層構造の太陽電池パネルを有している。さらに、端子ボックスなどを取り付けた太陽電池パネルの外周を金属製のフレームで囲って太陽電池モジュールとすることで、外部からの衝撃から端部を保護することに加え、太陽電池パネル内に水分が侵入することを抑制している。
【０００４】
一方、フレームレス太陽電池モジュールは、モジュール端部に保護用のフレームが無いため、フレームの分の部品コスト削減が可能である。さらにモジュール重量を低減できるため、取付作業性の向上や重量制限のある取付対象物への取付枚数の増加を期待できる。
【０００５】
しかし、フレームレス太陽電池モジュールは、モジュール端部に保護用のフレームが無いため、外部からの衝撃に弱く、太陽電池パネルが破損しやすくなる。また、太陽電池パネルへの水分の浸入により、太陽電池素子が劣化し、信頼性が低下するという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、透光性基板の端部にＲ面又はＣ面を設けることで、充填材を透光性基板の端部に流動させ、透光性基板の端部を充填材で覆う構造とし、透光性基板の端部を外部衝撃から保護したフレームレスモジュールが開示されている。特許文献１では、Ｒ面は半径１ｍｍ以上かつ透光性基板の厚さ以下、Ｃ面は非受光面側とのなす角度が１２０〜１５０°になるように規定している。
【０００７】
また、特許文献２には、保護フィルムを支持体の裏面に回り込ませることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６６０４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、透光性基板の端面をＲ面、Ｃ面とすることでガラスを加工する必要があり、コスト増加につながる。また、外部衝撃や温度履歴によって充填材と透光性基板との間で剥離が発生した場合、剥離の進展が内部まで進む構造となっているため、水分が太陽電池素子の近傍まで侵入し、充填材を介して水分が太陽電池素子に到達する可能性が高まり、信頼性を低下させる要因となっている。
【００１０】
特許文献２では、支持体の裏面に回り込ませた保護フィルムと支持体との間で封止材が露出しているため、ここを通って水分が太陽電池素子近傍にまで侵入し、信頼性を低下させる要因となる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モジュール側面に金属製のフレームを備えないフレームレス構造でありながら高い信頼性を有す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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池素子と、太陽電池素子を封止する封止用樹脂と、封止された太陽電池素子の受光面側を覆う透光性基板と、封止された太陽電池素子の非受光面側を覆う裏面保護部材とを備え、封止用樹脂及び裏面保護部材を透光性基板の受光面側に回り込ませて、透光性基板の側面を封止用樹脂及び裏面保護部材で覆ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フレームレス構造でありながら信頼性を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面部分拡大図である。
【図４】図４は、裏面保護部材の形状の一例を示す図である。
【図５】図５は、封止用樹脂及び裏面保護部材が透光性基板の非受光面側のみに配置された太陽電池モジュールの断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る太陽電池モジュールにおいて透光性基板の表面で裏面保護部材及び封止用樹脂が剥がれた状態を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールにおいて裏面保護部材及び封止用樹脂の剥離が透光性基板の側面まで進展した状態を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、金属フレームを裏面に接着した太陽電池モジュールの受光面側の斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、金属フレームを裏面に接着した太陽電池モジュールの非受光面側の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、太陽電池モジュールを架台に実装した状態を示す図である。
【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２の構成を示す部分断面図である。
【図１０】図１０は、受光面側に回り込ませた裏面保護部材が全体的に反射面をなす太陽電池モジュールの構成を示す部分断面図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の構成を示す部分断面図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態４の構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態１の構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面図であり、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面を示す。図３は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの断面部分拡大図である。太陽電池モジュール１０は、モジュール側面に金属製のフレームを備えないフレームレス構造であり、太陽電池素子５が封止用樹脂６で封止されており、太陽電池素子５の受光面側は透光性基板３で覆われ、非受光面側は裏面保護部材７でそれぞれ覆われて積層構造となっている。
【００１７】
封止用樹脂６としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（Ethylene-Vinyl Acetate copolymers, EVA）等の樹脂が用いられる。裏面保護部材７は、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）や金属薄膜で積層構造となっている。透光性基板３の材質としては、反射防止膜をコーティングしたガラスや透明プラスチックなどが用いられる。透光性基板３の受光面４と側面８とが直交し、透光性基板３の非受光面２１と側面８とが直交する。
【００１８】
封止用樹脂６及び裏面保護部材７を透光性基板３の受光面４側に回り込ませることにより、透光性基板３の側面８を覆っている。封止用樹脂６及び裏面保護部材７は、透光性基板３の側面８を覆うだけでなく、透光性基板３の受光面４の周縁部を覆っている。透光性基板３の受光面４側に回り込ませた封止用樹脂６及び裏面保護部材７は、太陽光を遮ることがないように、太陽電池素子５と重ならない位置で受光面４に固定されている。
【００１９】
透光性基板３の受光面４側に回り込ませた封止用樹脂６及び裏面保護部材７の断面は、曲面及び傾斜面が滑らかに繋がった形状となっている。このため、透光性基板３の受光面４側に回り込ませた封止用樹脂６及び裏面保護部材７に外力が作用した場合でも、角の部分に外力が集中して封止用樹脂６や裏面保護部材７が損傷することを防止できる。
【００２０】
図４は、裏面保護部材の形状の一例を示す図である。裏面保護部材７は、透光性基板３の各辺に対応して、透光性基板３の裏面側へ折り返す折り曲げ部１７を予め設けておくことで、周縁部を受光面４側に折り返した時に折り返した周縁部同士が重なることを防止できる。折り曲げ部１７は、例えば台形形状とすることができる。
【００２１】
裏面保護部材７の端部７ａを透光性基板３の受光面４に密着させることで、外気と封止用樹脂６との接触を最小限に抑えることができ、長期信頼性を確保することができる。
【００２２】
透光性基板に想定を超える撓みが発生するなどして、封止用樹脂及び裏面保護部材が透光性基板から剥がれた場合について考える。図５は、封止用樹脂及び裏面保護部材が透光性基板の非受光面側のみに配置された太陽電池モジュールの断面図であり、封止用樹脂及び裏面保護部材の透光性基板からの剥離が生じた状態を表している。太陽電池モジュール２０は、透光性基板２３の一方の面側（非受光面側）に配置された太陽電池素子２５を封止用樹脂２６で封止し、非受光面側を裏面保護部材２７で覆った積層構造となっており、封止用樹脂２６及び裏面保護部材２７が透光性基板２３の受光面２４と反対側のみに配置されている。太陽電池モジュール２０では、角の部分において封止用樹脂２６及び裏面保護部材２７が透光性基板２３から剥離すれば、剥離の進展を妨げるものは無く、封止用樹脂２６及び裏面保護部材２７の透光性基板２３からの剥離は容易に進展してしまう。
【００２３】
図６は、実施の形態１に係る太陽電池モジュールにおいて透光性基板の表面で裏面保護部材及び封止用樹脂が剥がれた状態を示す図である。図７は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールにおいて裏面保護部材及び封止用樹脂の剥離が透光性基板の側面まで進展した状態を示す図である。裏面保護部材７及び封止用樹脂６の剥離が透光性基板３の側面まで進展するには、まず透光性基板３の受光面４側全面に剥離が進展することが条件となる。すなわち、透光性基板３の受光面４と封止用樹脂６との間に滑りが発生しないと（封止用樹脂６が受光面４と平行な方向にずれないと）裏面保護部材７及び封止用樹脂６の剥離は透光性基板３の側面まで進展しないが、透光性基板３の受光面４のどこかで接着が維持されていれば、このようなずれの発生は困難である。
【００２４】
さらに、太陽電池素子５は透光性基板３の非受光面２１側に配置されているため、図７に示す状態となってさらに裏面保護部材７及び封止用樹脂６の剥離が透光性基板３の非受光面２１まで進展した段階で、水分の侵入による太陽電池素子５の劣化が発生する状態となる。実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０の透光性基板３は、受光面４と側面８とが直交し、非受光面２１と側面８とが直交している。すなわち、透光性基板３の受光面４と側面８とのなす角度、及び透光性基板３の非受光面２１と側面８とのなす角度がいずれも鈍角となっていないため、受光面４から側面８への剥離の進展、及び側面８から非受光面２１への剥離の進展が抑制される。このため、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１０は、水分の侵入によって太陽電池素子５の劣化が生じるまでの耐久性が図５に示した太陽電池モジュールと比べて格段に向上している。その結果、モジュールの側面に保護用の部材を別に設けることなく耐久性の向上を実現できている。
【００２５】
図８Ａ〜８Ｃは、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの実装例を示す図である。図８Ａは、金属フレームを裏面に接着した太陽電池モジュールの受光面側の斜視図である。図８Ｂは、金属フレームを裏面に接着した太陽電池モジュールの非受光面側の斜視図である。図８Ｃは、太陽電池モジュールを架台に実装した状態を示す図である。端子ボックス１４を取り付けた太陽電池モジュール１０の裏面に金属フレーム１１を接着し、金属フレーム１１を架台１５に架け渡してボルト１６等で固定する構造とすることで、太陽電池モジュール側面のフレームは実装面でも不要となり、省資源化、軽量化、小型化を実現できる。
【００２６】
このように、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールは、モジュール側面に金属製のフレームを備えないフレームレス構造ではあるが、封止用樹脂６及び裏面保護部材７によって透光性基板３の側面８を覆うことで、外部衝撃からモジュール端部を保護するとともに、モジュール内への水分の侵入を防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、封止用樹脂６及び裏面保護部材７は、太陽電池モジュールを構成する部材であるため、新規に部材を調達する必要はなく、製造コストの増加を抑えることが可能であり、金属製のフレームを廃止したことによるコスト減を、新規部材の調達によるコスト増で相殺してしまうことがない。
【００２８】
実施の形態２．
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２の構成を示す部分断面図である。実施の形態１と同様に、太陽電池モジュール１０は、太陽電池素子５が封止用樹脂６で封止されており、太陽電池素子５の受光面側は透光性基板３で、非受光面側は裏面保護部材７でそれぞれ覆われて積層構造となっている。封止用樹脂６及び裏面保護部材７は、モジュール端部８を覆うだけでなく、透光性基板３の受光面４の周縁部を覆っている。実施の形態２では、裏面保護部材７は、太陽光１２を反射する性質を有する。この他は実施の形態１と同様である。
【００２９】
透光性基板３の受光面４側に回り込んだ裏面保護部材７は、曲面又は傾斜面となっており、入射した太陽光１２を透光性基板３の受光面４に反射する反射面２２を形成している。透光性基板３の受光面４側で反射面２２に入射した太陽光１２は、反射面２２で反射され、反射光１３が透光性基板３の受光面４に照射される。これにより、太陽電池モジュールの発電効率を高めることができる。
【００３０】
裏面保護部材７として用いる太陽光１２を反射する膜は、ＰＥＴなどの材料の表面にアルミニウムなどの光沢のある金属を真空蒸着したり、ウェットプロセスで膜を形成したりするなどして実現できる。
【００３１】
図示は省略するが、太陽電池モジュール１０は、裏面において、裏面保護部材７に切り込みを入れて、太陽電池素子５から電力を取り出すための端子を引き出す。この部分で端子が裏面保護部材７に接触しないようにするための絶縁性の保護部材を更に備えることにより、太陽電池モジュール１０において生じた電圧が高電圧であっても安定してモジュールから電力を取り出せるため、信頼性が高くなる。
【００３２】
図１０は、受光面側に回り込ませた裏面保護部材が全体的に反射面をなす太陽電池モジュールの構成を示す部分断面図である。封止用樹脂６及び裏面保護部材７の透光性基板３の受光面４側に回り込んだ部分が全体的に反射面２２を形成するようにして反射面２２の面積を大きくすることにより、太陽電池モジュールのより広い範囲で太陽光１２をモジュール側へ反射して反射光１３を太陽電池素子５に入射させ、発電効率を高めることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図１１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態３の構成を示す部分断面図である。実施の形態３にかかる太陽電池モジュール１０は、裏面保護部材７の端部７ａは、透光性基板３の中央側が低くなるように傾斜した状態で、受光面４に接着されている。これにより、裏面保護部材７と透光性基板３との接着部には傾斜部１８が形成されている。この他は実施の形態１と同様である。
【００３４】
傾斜部１８が形成されるように裏面保護部材７を透光性基板３に斜めに貼り付けることで、外気と封止用樹脂６との接触を最小限に抑えることができる。すなわち、傾斜部１８の端部１８ａは、裏面保護部材７が透光性基板３に貼り付けられているため、傾斜部１８を設けた場合でも、傾斜部１８を設けない場合（実施の形態１）と比較して、封止用樹脂６と外気との接触面積が大きくなることはなく、モジュール内に湿気等が侵入することを防止する効果は同様に得られる。
【００３５】
裏面保護部材７と透光性基板３との間には線膨張係数の差があることから、日中と夜間との温度変化により、透光性基板３や封止用樹脂６、裏面保護部材７の長さが変化し、その影響で裏面保護部材７の端部を透光性基板３から剥がそうとする熱応力が働く。このような熱応力は、図１１に示すように封止用樹脂６及び裏面保護部材７が透光性基板３に対して十分に薄い領域を設けることで、小さくできる。
【００３６】
透光正基板３には、ガラスなどの弾性係数の高い材料が用いられるのに対して、封止用樹脂６の弾性係数は低くなっている。裏面保護部材７の弾性係数も、積層構造であることを考慮しても透光性基板３よりも低い。各部材の材料の弾性係数がこのような関係にある場合には、封止用樹脂６や裏面保護部材７が透光性基板３に比べて薄い傾斜部１８の領域で封止用樹脂６及び裏面保護部材７が変形することにより、封止用樹脂６及び裏面保護部材７は透光性基板３の伸び縮みに追従しやすくなる。
【００３７】
厚さが緩やかに変化する傾斜部１８を備えることで、厚さの変化が大きい場合と比較して、応力集中を軽減できる。
【００３８】
実施の形態４．
図１２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態４の構成を示す部分断面図である。実施の形態４にかかる太陽電池モジュールは、裏面保護部材７の端部と透光性基板３とが接着部材１９を介して接着されている。封止用樹脂６は、透光性基板３と裏面保護部材７及び接着部材１９の外側には露出していない。この他は実施の形態１と同様である。
【００３９】
このような構成とすることで、封止用樹脂６に低粘度の作業性の良い材料を用いることが可能となり、作業効率が向上する。すなわち、封止用樹脂６はラミネート装置内で加熱すると低粘度の状態を経て架橋反応により硬化するが、太陽電池素子５とのなじみ性を向上させるには、ラミネート装置内での粘度は低い方が好ましい。しかし、低粘度の封止用樹脂６を用いた場合には、封止用樹脂６のはみ出しが問題となる。
【００４０】
裏面保護部材７を透光性基板３の受光面４側に回り込ませる構造では、封止用樹脂６がはみ出すと、透光性基板３の受光面４に透明物質が付着することとなり、受光効率の低下を招くため好ましくない。
【００４１】
実施の形態１〜３の構造は、平坦な枠部材又は傾斜を有する枠部材を透光性基板３の受光面４側に押し付けてラミネート装置に太陽電池モジュールを投入することで実現できるが、元々非受光面２１側に平坦に配置されている封止用樹脂６を受光面４側に回り込ませるために体積移動が必要であり、封止用樹脂６が圧力により漏れ出す可能性がある。
【００４２】
実施の形態４では、接着部材１９をさらに備えるため、予め裏面保護部材７と透光性基板３の受光面４とを封じていることにより、封止用樹脂６のはみ出しを防止でき、作業性も向上する。
【００４３】
接着部材１９は、多孔質の海綿状の物質で、表面及び裏面に接着剤を塗布したものを用いれば、ラミネート装置内で真空引きを行う時に、裏面保護部材７と透光性基板３とに囲まれた空間からの空気の排出を助け、かつ封止用樹脂６の流出を防止できる。これにより、裏面保護部材７の端部７ａ近傍の封止用樹脂６に気泡が残ることによる不良の発生を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、フレームレス構造でありながら高い信頼性を有する点で有用であり、特に、重量制限のある取付対象物へ取り付けるに適している。
【符号の説明】
【００４５】
３，２３  透光性基板、４，２４  受光面、５  太陽電池素子、６，２６  封止用樹脂、７，２７  裏面保護部材、７ａ  端部、８  側面、１０，２０  太陽電池モジュール、１１  金属フレーム、１２  太陽光、１３  反射光、１５  架台、１６  ボルト、１７  折り曲げ部、１８  傾斜部、１８ａ  端部、１９  接着部材、２１  非受光面、２２  反射面。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014212236.tif 000015
【図１２】
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