(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、光を透過する光透過部材との間に、複数の太陽電池素子を合成樹脂を用いた封止層で封止してなる太陽電池モジュールにおいて、
前記基体は、棟側に配される一端部に立ち上がり部を有して設けられた一端の係合部と、軒側に配される他端部に垂下部を有して設けられた他端の係合部と、前記他端の係合部が設けられた他端部の上面に設けられた立ち上がり部とを有し、
前記光透過部の端面の少なくとも一部が前記封止層を構成している合成樹脂に覆われており、
前記他端部の上面に設けられた立ち上がり部と前記光透過部材の端面との間に前記合成樹脂が充填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】
前記一端の係合部における前記立ち上がり部と、前記光透過部材の端面との間に前記合成樹脂が充填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。
【請求項３】
前記一端の係合部における前記立ち上がり部、および前記他端部の上面に設けられた立ち上がり部が、前記封止層の厚さ以上の高さを有することを特徴とする請求項２に記載の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、太陽光発電システムに用いられる太陽電池モジュールに関し、特に浸水又は剥離による信頼性の低下を防ぐ機能を備える太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の太陽電池モジュールの構成を示す光入射側の平面図、図５は図４におけるVIII−VIII線の断面図、及び図６は図４におけるIX−IX線の断面である。
【０００３】
図中２は、鋼板を用いた長方形の基体であり、該基体２は、隣り合う太陽電池モジュールと係合すべき係合部２ａ，２ｂが相対する端部に備えられている。太陽電池モジュールは、前記基体２の上に、同一平面上に配列され直列又は並列に配線されている数枚〜数十枚の結晶系又はアモルファス系等の太陽電池素子３ａ，３ａ，…を封止して保護している封止層３を積層し、該封止層３の上に強化ガラス材を用いた光を透過する光透過部材１を積層してなる。
【０００４】
前記封止層３は、ＰＶＢ（ポリビニールブラチール）、ＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）等の合成樹脂を用いてなる。
【０００５】
前記基体２は、前記光透過部材１及び前記封止層３を積層してなる積層体４の面積より大きい面積を有し、一端の係合部２ａは、該基体２の端部を上側に折り曲げ、更に、図示しない隣接する太陽電池モジュールの係合部に対応する形状、例えば開口部が中央側に向いているコの字型に折り曲げてなる。また、他端の係合部２ｂは、前記端部に相対する前記基体２の端部を下側に折り曲げ、更に、図示しない他の隣接する太陽電池モジュールの係合部に対応する形状、例えばＬ字型に前記基体２方向へ折り曲げてなる。
【０００６】
以上のような構成の太陽電池モジュールを、例えば家屋の屋根上に配置する場合、まず屋根の軒側に、係合部２ｂを軒側として、複数の太陽電池モジュールを桁方向に一列にして配置し、次に、前記太陽電池モジュールの棟側に、該太陽電池モジュールの係合部２ａに新たな太陽電池モジュールの係合部２ｂを係合させて、複数の太陽電池モジュールを桁方向に一列にして配置し、順次棟側へ太陽電池モジュールを配置していく。このように配置された太陽電池モジュールの桁方向の端部には、雨水の侵入を防止し、外観を向上させるために、化粧カバーが設けられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の太陽電池モジュールは水密性が充分ではなく、光透過部材１又は基体２と封止層３との境界の端部から水分が侵入し、前記光透過部材１又は基体２と封止層３とが剥離して太陽電池モジュールの信頼性を低下させるという問題があった。特に、前記太陽電池モジュールを家屋の屋根上に設置した場合は、係合部２ａ側から係合部２ｂ側へ向かう方向が水流れ方向となるため、係合部２ａと積層体４の端面との間に空隙が存在するとき、該空隙に水が溜まりやすくなり、より水分が侵入しやすいという問題があった。また、積層体４の係合部２ｂ側の端面には、風の影響により水分が侵入しやすくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、光透過部材の端面の少なくとも一部を封止層を構成している合成樹脂で覆うことにより、前記光透過部材と前記封止層との境界を防水でき、また、前記光透過部材と封止層との接触面を増して前記境界での剥離を防止でき、信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、封止層を構成している合成樹脂を用いて防水することにより、防水剤を別途用意することなしに低コストで浸水を防止できる太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、基体の端部に立ち上がり部を設け、該立ち上がり部と光透過部材の端面との間に封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、前記封止層と基体との境界が直接水分にさらされることを防ぎ、水分の侵入を防止して、前記境界での剥離を防ぐことができ、また、前記封止層と基体との接触面を増して前記境界での剥離を防止でき、信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、係合部が軒棟方向に配置され、棟側から軒側へ水が流れる場合、前記係合部を備える端部に立ち上がり部を備えることにより、積層体の棟側の端面と基体との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止でき、更に、積層体の軒側の端面に、風の影響によって水分が侵入することを防止でき、信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、立ち上がり部を封止層の厚さ以上の高さとし、前記立ち上がり部と積層体の端面との間に前記厚さ以上の高さまで封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、積層体の端面と基板との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止でき、また、合成樹脂製である前記封止層の横方向の変形を防止して前記積層体及び前記合成樹脂が崩れることを防止でき、信頼性が高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る太陽電池モジュールは、基体と、光を透過する光透過部材との間に、複数の太陽電池素子を合成樹脂を用いた封止層で封止してなる太陽電池モジュールにおいて、前記基体は、棟側に配される一端部に立ち上がり部を有して設けられた一端の係合部と、軒側に配される他端部に垂下部を有して設けられた他端の係合部と、前記他端の係合部が設けられた他端部の上面に設けられた立ち上がり部とを有し、前記光透過部の端面の少なくとも一部が前記封止層を構成している合成樹脂に覆われており、前記他端部の上面に設けられた立ち上がり部と前記光透過部材の端面との間に前記合成樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１４】
第１発明にあっては、光透過部材の端面の少なくとも一部を封止層を構成している合成樹脂で覆うことにより、前記光透過部材と封止層との境界が直接水分にさらされることを防ぎ、水分の侵入を防止して、前記境界での剥離を防ぐことができる。また、前記光透過部材と封止層との接触面が増すため、前記境界での剥離を防止できる。
また、封止層を構成している合成樹脂を用いて防水するため防水剤を別途用意する必要がない。
加えて、係合部が軒棟方向に配置され、棟側から軒側へ水が流れる場合、前記他端の係合部を備える端部の上面に立ち上がり部を備えることにより、積層体の棟側の端面と基体との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止できる。更に、積層体の軒側の端面に、風の影響によって水分が侵入することを防止できる。
【００１５】
また、封止層を構成している合成樹脂を用いて防水するため防水剤を別途用意する必要がない。
【００１６】
第２発明に係る太陽電池モジュールは、前記一端の係合部における前記立ち上がり部と前記光透過部材の端面との間に前記合成樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１７】
第２発明にあっては、前記一端の係合部における前記立ち上がり部と光透過部材の端面との間に封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、前記封止層と基体との境界が直接水分にさらされることを防ぎ、水分の侵入を防止して、前記境界での剥離を防ぐことができる。また、前記封止層と基体との接触面を増して前記境界での剥離を防止できる。
【００１８】
また、積層体の端面と基体との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止できる。
【００１９】
更に、合成樹脂製である前記封止層の横方向の変形を防止して前記積層体及び前記合成樹脂が崩れることを防止できる。
【００２２】
第３発明に係る太陽電池モジュールは、前記一端の係合部における前記立ち上がり部、および前記他端部の上面に設けられた立ち上がり部が、前記封止層の厚さ以上の高さを有することを特徴とする。
【００２３】
第３発明にあっては、立ち上がり部を封止層の厚さ以上の高さとし、前記立ち上がり部と積層体の端面との間に前記厚さ以上の高さまで封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、積層体の端面と基板との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止でき、また、合成樹脂製である前記封止層の横方向の変形を防止して前記積層体及び前記合成樹脂が崩れることを防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す光入射側の平面図、図２は、図１におけるII−II線の断面図、図３は、図１におけるIII −III 線の断面図である。
【００２６】
図中２は、鋼板を用いた基体であり、該基体２は平面視が長方形であって、相対する２つの端部に隣り合う太陽電池モジュールと係合すべき係合部２ａ，２ｂが備えられている。太陽電池モジュールは、前記基体２の上に、同一平面上に配列され直列又は並列に配線されている数枚〜数十枚の結晶系又はアモルファス系等の太陽電池素子３ａ，３ａ，…を、ＰＶＢ（ポリビニールブラチール）、ＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）等の合成樹脂を用いた合成樹脂３ｂで封止して保護している封止層３を積層し、該封止層３の上に前記光透過部材１を積層してなる。
【００２７】
前記基体２は、前記光透過部材１及び前記封止層３を積層してなる積層体４の底面の面積より大きい面積を有し、一端の係合部２ａは、該基体２の端部を、該基体２に垂直な立ち上がり部２ｄと前記積層体４の上側に位置する部分とを有する倒立Ｌ字型をなす。このとき、前記立ち上がり部２ｄは、少なくとも前記係合部２ａが前記光透過部材１に接触しない高さに設けられる。
【００２８】
また、他端の係合部２ｂは、前記端部に相対する前記基体２の端部に設けられ、該基体２に垂直な垂下部と端部が中央側を向くＬ字型の部分とを有する。
【００２９】
更に、前記基体２は、係合部２ｂを備える端部の上面に、前記基体２から垂直に立ち上がる立ち上がり部２ｃを備える。該基体２は、更に、前記係合部２ａ，２ｂを備える端部以外の２つの端部の上面にも前記立ち上がり部２ｃを備える。該立ち上がり部２ｃは、前記積層体４の厚さを越える高さに設けられる。
【００３０】
前記封止層３を構成する合成樹脂３ｂは、前記積層体４を構成するために必要充分な分量以上の分量が用いられ、余剰の合成樹脂３ｂで積層体４と立ち上がり部２ｄ及び２ｃとの間に設けられた空隙が充填され、前記光透過部材１の端面が前記合成樹脂３ｂにより覆われる。
【００３１】
以上のような本発明の太陽電池モジュールによれば、最も水の溜まりやすい係合部２ａと積層体４の端面との間の空隙に、合成樹脂３ｂを充填することにより、前記空隙に水が溜まることを防止できる。
【００３２】
また、係合部２ｂ側の立ち上がり部２ｃと積層体４との間の空隙に合成樹脂３ｂを充填することにより、風雨の影響を受けやすい積層体４の係合部２ｂ側の端面を防水でき、封止層３と基体２又は前記光透過部材１との境界に浸水することを防ぎ、前記境界での剥離を防止できる。
【００３３】
また、合成樹脂３ｂを用いて防水するため、防水剤を別途用意する必要がない。
【００３４】
更に、立ち上がり部２ｃ，２ｃ，２ｃ又は立ち上がり部２ｄは、封止層３の厚さより高く設けられているため、封止層３の横方向への変形を防ぐ役割も果たしている。
【００３５】
前述の実施の形態では、立ち上がり部２ｃ，２ｃ，２ｃは、合成樹脂３ｂとの接触面を拡げるため積層体４の厚さ以上の高さに設けられているが、積層体４の厚さ未満の高さに設ける場合は、封止層３の横方向への変形を防ぐため、少なくとも光透過部材１の底面の位置を上回る高さに設ける。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態の太陽電池モジュールと従来の太陽電池モジュールとにおける耐湿特性について説明する。
【００３７】
本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールと従来の太陽電池モジュールを用いて、ＪＩＳ  Ｃ  ８８１７に準じた耐湿性試験を行なった。
【００３８】
該耐湿性試験の条件は、温度８５±２℃、湿度９０〜９３±５％中に１０００±１２時間及び１０００±１２時間連続して放置することとした。そして、試験前と試験後とにおけるパラメータ（最大出力Ｐmax ：，開放電圧Ｖoc，短絡電流Ｉsc，曲線因子Ｆ．Ｆ．）を測定し、該パラメータの変化率（試験後の特性／試験前の特性×１００）（％）を求めた。
【００３９】
この結果を、表１に示す。
【００４０】
【表１】
0003594540.tif 000002
【００４１】
表１の結果から、従来の太陽電池モジュールはＪＩＳ基準である１０００時間程度の高温・高湿環境では特性が維持されるが、２０００時間程度の高温・高湿環境では特性が低下していることが判る。一方、本発明の太陽電池モジュールは、２０００時間程度の高温・高湿環境にあっても最初の特性を維持しており、長期にわたって信頼性が維持できていることが判る。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態では強化ガラス材を光透過部材として用いたが、プラスチックフィルムを用いても良い。
【００４３】
なお、本発明の太陽電池モジュールには、光透過部材の上に非結晶質半導体を用いた複数の太陽電池素子を直接被着形成してなる集積型の非結晶質太陽電池モジュールを用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上のような本発明の太陽電池モジュールによれば、光透過部材の端面の少なくとも一部を封止層を構成している合成樹脂で覆うことにより、前記光透過部材と封止層との境界が直接水分にさらされることを防ぎ、水分の侵入を防止して、前記境界での剥離を防ぐことができる。また、前記光透過部材と封止層との接触面が増すため、前記境界での剥離を防止できる。
【００４５】
また、一端の係合部における立ち上がり部と光透過部材の端面との間に封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、前記封止層と基体との境界が直接水分にさらされることを防ぎ、水分の侵入を防止して、前記境界での剥離を防ぐことができる。また、前記封止層と基体との接触面を増して前記境界での剥離を防止できる。
【００４６】
また、立ち上がり部を封止層の厚さ以上の高さとし、前記立ち上がり部と積層体の端面との間に前記厚さ以上の高さまで封止層を構成している合成樹脂を充填することにより、積層体の端面と基板との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止できる。
【００４７】
また、合成樹脂製である前記封止層の横方向の変形を防止して前記積層体及び前記合成樹脂が崩れることを防止できる。
【００４８】
また、係合部が軒棟方向に配置され、棟側から軒側へ水が流れる場合、他端の係合部を備える端部の上面に立ち上がり部を備えることにより、積層体の棟側の端面と基体との間の空隙を減少させて該空隙に水が溜まることを防止できる。更に、積層体の軒側の端面に、風の影響によって水分が侵入することを防止できる。
【００４９】
更に、封止層を構成している合成樹脂を用いて防水することにより、防水剤を別途用意することなしに浸水を防止できるため、低コストで長期的な信頼性を確保できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す光入射側の平面図である。
【図２】図１のII−II線の断面図である。
【図３】図１のIII −III 線の断面図である。
【図４】従来の太陽電池モジュールの構成を示す光入射側の平面図である。
【図５】図４のVIII−VIII線の断面図である。
【図６】図４のIX−IX線の断面図である。
【符号の説明】
１  光透過部材
２  基体
２ａ  係合部
２ｂ  係合部
２ｃ  立ち上がり部
２ｄ  立ち上がり部
３  封止層
３ａ  太陽電池素子
３ｂ  合成樹脂
４  積層体
【図１】
0003594540.tif 000003
【図２】
0003594540.tif 000004
【図３】
0003594540.tif 000005
【図４】
0003594540.tif 000006
【図５】
0003594540.tif 000007
【図６】
0003594540.tif 000008