(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池素子に対してフレームからの過大な応力（挟持力）を加えることなく、外気温の上昇と下降の繰り返しによる、太陽電池素子とフレームとの間の封止部材の密着力低下を低減することができ、また、外気温の上昇による、太陽電池素子とフレームとの緩みを低減することができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池素子１の周縁部１ａに取り付けられたフレーム２を有する太陽電池モジュール１０であって、フレーム２は、太陽電池素子１の側面に沿って配置された側面部と、側面部２ａと連接し太陽電池素子１を表裏から挟持する表側主面部２ｂおよび裏側主面部２ｃとを備えるとともに、側面部２ａの長手方向に垂直な断面が屈曲形状または湾曲形状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子と、該太陽電池素子の周縁部に取り付けられたフレームとを有する太陽電池モジュールであって、
前記フレームは、前記太陽電池素子の側面に沿って配置された側面部と、該側面部と連接し前記太陽電池素子を表裏から挟持する表側主面部および裏側主面部とを備えるとともに、前記側面部の長手方向に垂直な断面が屈曲形状または湾曲形状である太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池素子と前記フレームとが分離した状態において、前記表側主面部と前記裏側主面部との距離は、前記太陽電池素子の厚みよりも小さい請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記側面部の長手方向に垂直な断面は、交互に屈曲または湾曲を繰り返している請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池素子と前記フレームとの間に、エラストマー系樹脂が介在している請求項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】
本発明は太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池素子の機械強度を向上するため、フレームで太陽電池素子の周縁部分を補強した太陽電池モジュールが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１のように、太陽電池素子の周縁部分をフレームの挟持部で表裏から押圧することで、太陽電池素子をフレームに固定する太陽電池モジュールの構造が知られている。
【０００４】
また、例えば特許文献２のように、太陽電池素子の周縁部分とフレームとの間に、温度上昇で接着強度が不可逆的に増える封止部材を用いることによって、太陽電池素子をフレームに固定する太陽電池モジュールの構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１００６３９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような構造では、太陽電池素子の周縁部分の表裏をフレームの挟持部で押圧することにより、太陽電池素子の周縁部分に過大な応力が加わるため、太陽電池素子が割れる場合があった。
【０００７】
さらには、外気温の上昇時において、太陽電池素子とフレームとの熱膨張率差のため、太陽電池素子がフレームから緩んで外れてしまう場合があった。
【０００８】
また、特許文献２のような構造では、外気温の上昇と下降とが繰り返されていく過程において、太陽電池素子とフレームとの熱膨張率差によって、太陽電池素子とフレームとの間の封止部材の密着力が次第に低下して、太陽電池素子がフレームから外れてしまう場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、該太陽電池素子の周縁部に取り付けられたフレームとを有する太陽電池モジュールであって、前記フレームは、前記太陽電池素子の側面に沿って配置された側面部と、該側面部と連接し前記太陽電池素子を表裏から挟持する表側主面部および裏側主面部とを備えるとともに、前記側面部の長手方向に垂直な断面が屈曲形状または湾曲形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子に対してフレームからの過大な応力（挟持力）を加えることなく、外気温の上昇による、太陽電池素子とフレームとの緩みを低減することができる。
【００１１】
また、外気温の上昇と下降の繰り返しによる、太陽電池素子とフレームとの間の封止部
材の密着力低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す模式図であり、フレームを太陽電池素子に装着した平面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）はフレームを太陽電池素子に装着した後における断面模式図、（ｂ）はフレームを太陽電池素子に装着する前における断面模式図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）はフレームを太陽電池素子に装着した後における断面模式図、（ｂ）はフレームを太陽電池素子に装着する前における断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（太陽電池モジュール）
以下、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を図を用いて説明する。
【００１４】
＜太陽電池素子＞
本実施形態に用いられる太陽電池素子としては、例えば、基板と、第１の電極層と、光吸収層と、半導体層と、第２の電極層、カバーガラスとを含んでなる構成の薄膜系太陽電池素子（不図示）があるが、これに限定されるものではなく、シリコン系太陽電池等であっても構わない。
【００１５】
ここで基板は、太陽電池素子を支持するためのものであり、剛性、平滑性を満たしていれば良い。
【００１６】
基板に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、硬質樹脂、サファイヤおよびＳＵＳ等の金属が挙げられる。
【００１７】
太陽電池素子の周縁部を囲むようにフレームが設けられ、太陽電池素子とフレームとを組み合わせたものが太陽電池モジュールとなる。
【００１８】
本発明の太陽電池モジュールの一実施形態によれば、太陽電池素子と、該太陽電池素子の周縁部に取り付けられたフレームとを有する太陽電池モジュールであって、前記フレームは、前記太陽電池素子の側面に沿って配置された側面部と、該側面部と連接し前記太陽電池素子を表裏から挟持する表側主面部および裏側主面部とを備えるとともに、前記側面部の長手方向に垂直な断面が屈曲形状または湾曲形状である。
【００１９】
＜フレーム＞
例えば図１において、フレーム２の側面部２ａは、太陽電池素子１の周縁部１ａを囲んでおり、フレーム２の側面部２ａの長手方向に垂直な方向の断面を視たとき、図２では湾曲形状、図３では屈曲形状となっていることがわかる。
【００２０】
フレーム２には、側面部２ａと連接している表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃがあり、この表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃによって、太陽電池素子１の表裏が挟持されている。
【００２１】
このような湾曲形状または屈曲形状を有することによって、外気温の影響を殆ど受けることなく、太陽電池素子１に対してフレーム２から一定の挟持力が加えることができる。
【００２２】
よって、外気温の上昇による、太陽電池素子１とフレーム２との緩みを低減することが
でき、また、外気温の上昇と下降の繰り返しによる、太陽電池素子１とフレーム２との間の封止部材の密着力低下を低減することができる。
【００２３】
さらに、太陽電池素子１をフレーム２に嵌めるために、表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとを押し広げた際に、側面部２ａの湾曲形状または屈曲形状によって側面部２ａが伸び易くなっているので、太陽電池素子１をフレーム２に対して嵌め易くなる。
【００２４】
ここで湾曲形状は、曲率半径が５〜１０ｍｍの範囲であれば、側面部材２ａが伸縮し易い点で好ましい。
【００２５】
また屈曲形状は、屈曲している角度が１２０〜１６０度の範囲であれば、側面部２ａが伸縮し易い点で好ましく、図３のような三角波形状だけでなく矩形波状であっても構わない。
【００２６】
このような湾曲形状または屈曲形状は、フレーム２の側面部２ａを断面視したときに、一箇所でもあれば本願の発明の効果を奏する。
【００２７】
またこのような湾曲形状または屈曲形状は、フレーム２の全体に設けられていることが好ましい。
【００２８】
さらに本発明の太陽電池モジュールの一実施形態によれば、前記太陽電池素子と前記フレームとが分離した状態において、前記表側主面部と前記裏側主面部との距離は、前記太陽電池素子の厚みよりも小さいことが好ましい。
【００２９】
そして、図２（ｂ）および図３（ｂ）において、太陽電池素子１とフレーム２とを個別に分離した状態で比較したとき、表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとの距離Ｔ１は、太陽電池素子１の厚みＴ２よりも小さいことを示している。
【００３０】
Ｔ１をＴ２より大きくなるように広げたときに、フレーム２は側面部２ａが弾性力によって再び縮もうとするので、挟持力が得易くなる。
【００３１】
ここで、太陽電池素子１の基板およびフレーム２の材質がそれぞれ同じであれば、熱膨張率差の影響をあまり受けない点で好ましいが、具体的には弾性力を有する金属であることが好ましい。  
【００３２】
表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃを、それぞれ内側（表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとが対向する方向）に折り曲げるなどして変形させることによって、挟持力を強くしておいても良い。
【００３３】
表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとの距離Ｔ１と、太陽電池素子１の厚みＴ２との比率Ｔ１／Ｔ２は、０．９〜０．９９の範囲であることが好ましい。
【００３４】
この範囲であれば、表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとが、太陽電池素子１を適切な挟持力で挟むことができる。
【００３５】
これにより、太陽電池素子１がフレーム２から外れたり、太陽電池素子１が表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃとからの挟持力による応力によって、割れてしまうことを低減できる。
【００３６】
さらに本発明の太陽電池モジュールの一実施形態によれば、前記側面部の長手方向に垂
直な断面は、交互に屈曲または湾曲を繰り返していることが好ましい。
【００３７】
ここで屈曲形状または湾曲形状が交互に凸凹しているとは、例えば屈曲形状または湾曲形状が周期的な凹凸を有していると換言してもよい。
【００３８】
なお、周期的な凹凸を有しているとは、一定の周期を有している場合に限らず、変則的な周期であっても構わない。
【００３９】
具体的には、例えば図２のような湾曲形状の繰り返しや、あるいは、図３のような屈曲形状の繰り返し等が挙げられ、これによって、いわゆるバネと同じ作用を有する形状のものである。
【００４０】
これにより、フレーム２の側面部２ａの伸び代が増えるので、太陽電池素子１をフレーム２に嵌め易くなる。
【００４１】
そしてフレーム２の側面部２ａが弾性力によって再び縮もうとすることにより、挟持力を得易くすることができる。
【００４２】
特に図２のような湾曲形状であれば、挟持力を安定化する場合に有利であり、一方、図３のような屈曲形状であれば、挟持力を強化する場合に有利である。
【００４３】
またこのように、フレーム２の側面部２ａの断面形状が、屈曲形状あるいは湾曲形状であれば、側面部２ａからの放熱効果を期待できる。
【００４４】
さらに、フレーム２の側面部２ａの断面形状における、交互に屈曲または湾曲を繰り返す周期は多い程、フレーム２の側面部２ａの伸び代が増える点で好ましい。
【００４５】
また、フレーム２の側面部２ａの表面積が増えることによって、冷却効果が向上する点で好ましい。
【００４６】
さらに、フレーム２の側面部２ａの断面形状における、屈曲形状あるいは湾曲形状の振幅が大きい程、フレーム２の側面部２ａの伸び代が増える点で好ましい。
【００４７】
また、フレーム２の側面部２ａの表面積が増えることによって、冷却効果が向上する点で好ましい。
【００４８】
さらに、フレーム２の湾曲部分Ａまたは屈曲部分Ｂにおける肉厚を他の部分よりも相対的に薄くすれば、フレーム２の側面部２ａにおける伸び代が増える点で好ましい。
【００４９】
さらに本発明の太陽電池モジュールの一実施形態によれば、前記太陽電池素子と前記フレームとの間に、エラストマー系樹脂が介在していることが好ましい。
【００５０】
図２および図３においては、基板の主面と、フレーム２の表側主面部２ｂ、裏側主面部２ｃとの間にのみエラストマー系樹脂３を配置している。
【００５１】
これにより、太陽電池素子１とフレーム２との間の応力をエラストマー系樹脂３で緩和できるので、太陽電池素子１の割れを低減することができる。
【００５２】
ここでエラストマー系樹脂３の材質としては、ブチルゴムやシリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５３】
なお、太陽電池素子１の周縁部１ａと、フレーム２の側面部２ａとの間にもエラストマー系樹脂３が配置されていても構わない。
【００５４】
エラストマー系樹脂３の厚みは、１〜５ｍｍ程度であることが、太陽電池素子１とフレーム２の間における応力を緩衝するために好ましく、また、太陽電池素子１をフレーム２に嵌め易くすることができる点で好ましい。
【００５５】
（製造方法）
以下、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。
【００５６】
＜押し出し成型＞
本発明におけるフレーム２は、アルミニウムを主材料（例えばＡ６０６３Ｓ）として、押し出し成型によって作製することができる。
【００５７】
具体的には、押し出し工具の凹みまたは穴の中に溶融された主材料を加圧注入し、押し出し工具に設けられた断面形状の隙間（金型）から主材料を押し出し、これを冷却した後に所定の長さで切断する。
【００５８】
孔開け等の追加工が少ない場合であれば、ダイキャストで作製するよりも、低コストで量産することができ、長尺なフレームでも製作が容易である。
【００５９】
これにより、側面部の長手方向に垂直な断面が屈曲形状または湾曲形状を容易に得ることができる。
【００６０】
＜ダイキャスト＞
あるいは本発明におけるフレーム２は、アルミニウムを主材料（例えばＡＤＣ１２）として、ダイキャストによって作製することができる。
【００６１】
具体的には、閉じられた金型内の空間に溶融された主材料を加圧注入し、１００℃以下の金型にて冷却硬化した後に、金型を開いて製品を取り出す。
【００６２】
孔開け追加工が多い場合であれば、押し出し成型に比べ、ダイキャストの方が安価で一発で成型できるので製作が容易である。
【００６３】
以上のように押し出し成型やダイキャストによれば、板厚を自由に変更でき、また加工精度も高い。
【００６４】
＜プレス加工等＞
あるいは本発明におけるフレーム２は、プレス合金としてＡ２１１７Ｐ、Ａ５０５２Ｐ、冷間圧延鋼鋼板としてＳＰＣＣ、熱間圧延鋼鋼板としてＳＰＨＣが挙げられる。
【００６５】
あるいはバネ用ステンレスとしてＳＵＳ３０４−ＣＳＰ１／２、バネ鋼としてＳＵＰ６、ＳＵＰ１１Ａ等が挙げられる。
【００６６】
具体的にプレス加工では、所定の厚さの平板にポンチとダイスで打ち抜くせん断加工をし、さらに、この平板をＶ字バイスやＵ字バイスでプレスすることによって、屈曲形状や湾曲形状に曲げ加工する。
【００６７】
押し出し成型やダイキャストに対し、金型が順送型となり板材を順番にＳＴＥＰ送りし
て、打ち抜き、曲げを流れ作業的にするので低コストで加工時間が短い。
【００６８】
なお、フレーム２の側面部２ａと、表側主面部２ｂおよび裏側主面部２ｃは、それぞれ異なる材料と製法を用いたものを組み合わせたものであっても構わない。
【００６９】
＜エラストマー系樹脂＞
そしてシート状のエラストマー系樹脂３をフレーム２の表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃの内側に貼り付けてから、太陽電池素子１を嵌めればよい。
【００７０】
あるいは太陽電池素子１をフレーム２に嵌めてから、表側主面部２ｂと裏側主面部２ｃの内側に、エラストマー系樹脂３を充填してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１：太陽電池素子
１ａ：周縁部
２：フレーム
２ａ：側面部
２ｂ：表側主面部
２ｃ：裏側主面部
３：エラストマー系樹脂
１０：太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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