(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、不燃材を前記端子取りだし用穴の光受光面側に有し、前記不燃材が前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、前記導電部材が前記端子取りだし用穴の光受光面側で前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記裏面被覆材は不燃材であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記裏面被覆材は金属鋼板であることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記導電部材は銅箔であることを特徴とする請求項１〜４記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記裏面被覆材が折り曲げ加工されており、前記折曲げ加工部において前記不燃材または前記導電部材が前記裏面被覆材と共に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜５記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記端子取りだし用穴を垂上折り曲げ部に有することを特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
受光面側に表面被覆材を有し、前記表面被覆材は耐候性透明樹脂であることを特徴とする請求項１〜７記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８記載の太陽電池モジュールを屋根面上に配置したことを特徴とする太陽電池付き屋根。
【請求項１０】
請求項１〜８記載の太陽電池モジュールにより構築されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項１１】
前記請求項９記載の太陽電池付き屋根により構築されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールに関しており、その中でも特に防耐火性能が向上したことを特徴としたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より環境問題に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ２排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーヘの希求はますます強まってきている。太陽電池は現在のところ、その安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として期待のもてるものだということができる。
【０００３】
近年では、太陽電池モジュールの形態として様々なタイプが提案されてきている。その中でも、より高い設置容易性、経済性、意匠性を重視する観点から、既設屋根上に設置する方式から脱却し、屋根材そのものに太陽電池を組み入れた、いわゆる太陽電池一体型屋根材に関する技術開発が行われている。このような太陽電池は従来、屋根材が葺かれているところへそのまま、太陽電池モジュールを組み入れることが可能であり、様々な開発が行われている。
【０００４】
図１０は屋根材と一体になった太陽電池モジュールを屋根面上に葺いた時の概略仕上がり図を示している。図において１００１は光起電力素子、１００２は太陽電池モジュールである。屋根材そのものが太陽電池と一体になっているため、設置架台が不要で経済性に優れ、外観が良いため、将来の太陽電池モジュールの形態として有望視されている。
【０００５】
上記のような太陽電池モジュールにおいて、光起電力素子の電力取り出しのための端子取り出し位置が、光起電力素子のないところに設けられている場合がある。
【０００６】
図１１は端子取り出し位置が、光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの一つの例を表している。図において１１０１は光起電力素子、１１０２は端子箱、１１０３は電力取りだし用ケーブルである。図１１のような太陽電池モジュールは、屋根材として設置した場合に軒先側や棟側で電気接続をする時に、端子箱１１０２を光起電力素子１１０１のない軒先側あるいは棟側に配置することで、端子箱１１０２に取り付けられた電力取りだし用ケーブルによる電気接続の作業性を向上することができる。
【０００７】
また、図１２は同様に端子取り出し位置が、光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの第二の例を表している。図１２（ａ）は端子取り出し位置が光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの別の例、図１２（ｂ）は端子箱が光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールが屋根面上に配置されているところを表す概略断面図である。図において１２０１は光起電力素子、１２０２は端子箱、１２０３は電力取りだし用ケーブル、１２０４は屋根材間カバー、１２０５は屋根面、１２０６は固定部材である。図１２のような太陽電池モジュールは、端子箱１２０２が屋根材の折り曲げ垂上部に配置されているため、桟木等を使用せずに屋根材の底面を直接屋根面１２０５上に面接して配置することができ、施工作業を簡略化することができる。
【０００８】
上記のように、屋根材の形態によっては太陽電池モジュールの端子取りだし位置が光起電力素子のない部分に設けられる場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は、上記の端子取りだし位置が光起電力素子のない部分に設けられた太陽電池モジュールの端子取りだし部の構造を説明するための概略図である。図１３（ａ）は端子取りだし位置が光起電力素子のない部分に設けられた太陽電池モジュールの概略図、図１３（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図、図１３（ｃ）は端子取りだし部の上視図である。
【００１０】
図において１３０１は光起電力素子、１３０２は端子箱、１３０３は電力取りだし用ケーブル、１３０４は導電部材、１３０５は裏面被覆材、１３０６は端子取りだし用穴、１３０７は表面被覆材、１３０８は充填材である。
【００１１】
図のように、導電部材１３０４を延長することにより、光起電力素子１３０１のないところで端子取りだしを行なうことができる。端子取りだしを行なうためには、裏面被覆材１３０５に端子取りだし用穴１３０６を開けておいて、その端子取りだし用穴１３０６まで導電部材１３０４を延長し、かつ太陽電池モジュールの裏面側には端子取りだし用穴１３０６を覆うように端子箱１３０２を設けて、その端子箱内で導電部材１３０４と電力取りだし用ケーブル１３０３の電気接続を行なう。このように光起電力素子１３０１の電気取り出し位置を光起電力素子１３０１のない部分に設けることができる。
【００１２】
上記のような太陽電池モジュールは屋根材として使用される場合が多い。隣家が火事になった場合、飛び火の影響を最初にうけるのは家屋の壁材や屋根材であり、特に屋根材においては軒先側が最初に延焼しやすい。太陽電池モジュールが図１３のように端子取りだししている場合、火炎が非常に強い場合は飛び火が屋根材の表面被覆材１３０７上に移り、場合によっては屋根材の表面被覆材１３０７、充填材１３０８を燃やして延焼し、その延焼が端子取りだし用穴１３０６にまで達する場合がある。図１３のように端子取りだし用穴１３０６が導電部材１３０４より大きく、受光面より見て端子取りだし用穴１３０６と導電部材１３０４との間に隙間がある場合、その隙間の充填材１３０８を燃やして、さらに進行すれば屋根材と野地板との間の空間にまで火炎が及んでしまう恐れがある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような太陽電池モジュールが最良であることを見いだした。
【００１４】
すなわち本発明は、少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、不燃材を前記端子取りだし用穴の光受光面側に有し、前記不燃材が前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュール、及び少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、前記導電部材が前記端子取りだし用穴の光受光面側で前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１５】
また、本発明は上記太陽電池モジュールを屋根面上に配置したことを特徴とする太陽電池付き屋根である。
【００１６】
更に、本発明は、上記太陽電池モジュールまたは上記太陽電池付き屋根により構築されていることを特徴とする太陽光発電システムである。
【００１７】
本発明においては、前記裏面被覆材は不燃材、より好ましくは金属鋼板であることが好ましい。
【００１８】
また、前記導電部材は銅箔であることが好ましい。
【００１９】
さらには、前記裏面被覆材が折り曲げ加工されており、前記折曲げ加工部において前記不燃材または前記導電部材が前記裏面被覆材と共に折り曲げられていることが好ましく、前記端子取りだし用穴を垂上折り曲げ部に有することがより好ましい。
【００２０】
また、受光面側に表面被覆材を有し、前記表面被覆材は耐候性透明樹脂であることが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、不燃材、あるいは導電部材が裏面被覆材の端子取り出し用穴を覆っているため、飛び火による火炎が太陽電池モジュール表面上を延焼したとしても、端子取りだし用穴を通じて太陽電池モジュールの下側（太陽電池モジュールと野地板との間の空間）へ火炎が到達しにくくなり、延焼を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１４は本発明の端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの端子取りだし部の構造を説明するための概略図である。図１４（ａ）は端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの部分概略図、図１４（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図である。図において１４０１は光起電力素子、１４０２は端子箱、１４０３は電力取りだし用ケーブル、１４０４は導電部材、１４０５は裏面被覆材、１４０６は充填材、１４０７は表面被覆材、１４０８は不燃材、１４０９は端子取りだし用穴である。
【００２３】
図のように、光起電力素子１４０１のない部分で端子取りだしを行なうために、光起電力素子１４０１と電気的に接続した導電部材（本例では電線）１４０４を光起電力素子１４０１のない部分まで延長し、その延長した部分に端子取りだし用穴１４０９が配置されるように、予め裏面被覆材１４０５上に端子取りだし用穴１４０９を開けておく。そして太陽電池モジュールを一体成形する時に、不燃材１４０８を端子取りだし用穴１４０９上に積層する。この時不燃材１４０８は端子取りだし用穴１４０９より十分に大きいサイズで積層時に端子取りだし用穴１４０９全面を覆うようにした。一体成形後、電力取りだし用ケーブル１４０３の導体部を導電部材１４０４の導体部に電気的に接続して、端子箱１４０２を裏面被覆材１４０５上（裏面側）に接着固定して、端子取りだし部を作製することができる。
【００２４】
このように不燃材１４０８が端子取りだし用穴１４０９全面を覆っているので、飛び火による延焼で火炎が端子取りだし用穴１４０９上にまで達したとしても、太陽電池モジュール下の野地板との空間まで火炎は延焼しにくくなる。
【００２５】
図１は本発明の端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの別の例で、端子取りだし部の構造を説明するための概略図である。図１（ａ）は端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの部分概略図、図１（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図、図１（ｃ）は端子取りだし部の上視図である。図において１０１は光起電力素子、１０２は端子箱、１０３は電力取りだし用ケーブル、１０４は導電部材、１０５は裏面被覆材、１０６は端子取りだし用穴、１０７は表面被覆材、１０８は充填材である。
【００２６】
図のように、光起電力素子１０１のない部分で端子取りだしを行なうために、光起電力素子と電気的に接続した導電部材１０４を光起電力素子のない部分まで延長し、その延長した部分に端子取りだし用穴１０６が配置されるように、予め裏面被覆材１０５上に端子取りだし用穴１０６を開けておく。この穴位置および穴径は、前記導電部材１０４が端子取りだし用穴を覆うようにしておく。そして太陽電池モジュールを一体成形した後、端子取りだし用穴１０６内の導電部材１０４に、端子取りだし用ケーブル１０６の導体部を電気的に接続して、端子箱１０２を裏面被覆材１０５上（裏面側）に接着固定して、端子取りだし部を作製することができる。
【００２７】
このように導電部材１０４が端子取りだし用穴１０６を覆っているので、飛び火による延焼で火災が端子取出し穴上にまで達したとしても、太陽電池モジュール下の野地板との空間まで火災は延焼しにくくなる。
【００２８】
次に、太陽電池モジュールの作製方法について説明する。
【００２９】
図２は本発明の太陽電池モジュールの作製方法を説明するための概略図であり、図２は太陽電池モジュールを構成する各材料を積層するところを説明するための概略図、図２（ｂ）は一体成形後の太陽電池モジュールの概略断面図、図２（ｃ）は端子取りだし部を形成した後の太陽電池モジュールの概略断面図である。
【００３０】
図２において、２０１は光起電力素子、２０２は充填材、２０３は表面被覆材、２０４は裏面被覆材、２０５は導電部材、２０６は端子取りだし用穴、２０７は端子箱、２０８は電力取りだし用ケーブル、２０９は半田付け部、２１０は引き込み電線である。
【００３１】
まず、端子取りだし用穴２０６が開けられた裏面被覆材２０４の上に、充填材２０２、導電部材２０５が電気的に接続された光起電力素子２０１、充填材２０２、表面被覆材２０３の順に積層して（図２（ａ））、真空引きし、加熱することにより充填材２０２を架橋して一体成形し、太陽電池モジュールを作製する（図２（ｂ））。この時、積層した状態で導電部材２０５の位置と、裏面被覆材２０４上に開けられた端子取りだし用穴２０６の位置とが合うように、そして受光面側より見て、端子取りだし用穴２０６の直径は導電部材２０５の幅よりも小さくして、導電部材２０５が端子取りだし用穴２０６全面を覆うようにする。
【００３２】
次に一体成形後の太陽電池モジュールの端子取りだし用穴２０６内の導電部材２０５に引き込み電線２１０を半田付け（２０９）する。その後、電力取りだし用ケーブル２０８が取り付けられた端子箱２０７を太陽電池モジュールの裏面側より端子取りだし部に接着固定する。この時、端子箱２０７は接着面側に開口部を有しており、この開口部より前記の引き込み電線２１０が端子箱２０７内に挿入される。そして最後に端子箱２０７内で引き込み電線２１０と電力取りだし用ゲーブル２０８の導体部を電気接続して、端子箱２０７の蓋をして太陽電池モジュール端子取りだし部を作製する（図２（ｃ））。
【００３３】
次に、本発明で使用する太陽電池モジュールを構成する各材料について説明する。
【００３４】
〔太陽電池素子〕
本発明における光起電力素子は、特に限定はないが、好ましくは、可とう性を有する光起電力素子である。例えば導電性気体上に、光変換部材としての半導体光活性層が形成されたものである。その一例としての概略構成図を図３に示すが、この図において３０１は導電性基体、３０２は金属電極層、３０３は半導体光活性層、３０４は透明導電層、３０５は集電電極である。
【００３５】
導電性基体３０１は光起電力素子の基体になると同時に、下部電極の役割も果たす。材料としては、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フィルムやセラミックスなどがある。
【００３６】
上記導電性基体３０１上には金属電極層３０２として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金属層と金属酸化物層を形成しても良い。金属層には、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉなどが用いられ、金属酸化物層には、例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ２，ＳｎＯ２などが用いられる。上記金属電極層３０２の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などがある。
【００３７】
半導体光活性層３０３は光電変換を行う部分で、具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐｉｎ接合型非結晶シリコン、あるいはＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ２Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃｕ２Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられる。上記半導体光活性層３０３の形成方法としては、多結晶シリコンの場合は溶融シリコンのシート化か非結晶シリコンの熱処理、非結晶シリコンの場合はシランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、化合物半導体の場合はイオンプレーティング、イオンビームデポジション、真空蒸着法、スパッタ法、電析法などがある。
【００３８】
透明導電層３０４は光起電力素子の上部電極の役目を果たしている。用いる材料としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ２，Ｃｄ２ＳｎＯ４，高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などがある。形成方法としては抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散法などがある。
【００３９】
透明導電層３０４の上には電流を効率よく集電するために、格子状の集電電極３０５（グリッド）を設けてもよい。集電電極３０５の具体的な材料としては、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペーストなどが挙げられる。集電電極３０５の形成方法としては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッチングで取り除きパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接集電電極パターンを形成する方法、集電電極パターンのネガパターンのマスクを形成した後にメッキする方法、導電性ペーストを印刷する方法などがある。導電性ペーストは、通常微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダーポリマーに分散させたものが用いられる。バインダーポリマーとしては、例えば、ポリエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレタン、フェノールなどの樹脂が挙げられる。
【００４０】
一般的に太陽電池を扱う場合、作業性の面から軽量であることが好ましい。また太陽電池が屋根材と一体になったタイプや、建築物の外壁等へ設置するタイプの太陽電池モジュールのニーズが高まってきており、太陽電池を曲げ加工する、あるいは曲面へ設置するためにフレキシブルにすることが求められている。これらに対してステンレス基板上に形成された薄膜半導体の光起電力素子は非常に適している。それは、光起電力素子自体をかなり薄くすることができ、基板を含めて０．１ｍｍ程度の厚みまで薄くすることができるため、光起電力素子を封止するための充填材の量を少なくすることができるからである。その結果、太陽電池の軽量化が図れ、厚みを減らすことができる。厚みを減らすことができれば、太陽電池を折り曲げた時の、表面被覆材に対する応力を少なくすることができる。引っ張りに対しては被覆材の亀裂を抑制し、収縮に対しては被覆材のよりを抑制することができる。またステンレス基板上に形成されているので可曲性があるため、太陽電池に必要以上の剛性を要求しないため、充填材あるいは被覆材の厚みを減らすことができる。結果的に太陽電池の軽量化を図り、可とう性を持たせてフレキシブルで折り曲げ加工に適したものとすることができる。
【００４１】
よって光起電力素子は、ステンレス基板上に形成された薄膜半導体が最適であることがわかる。
【００４２】
〔表面被覆材〕
表面被覆材に要求される特性としては透光性、耐候性があり、汚れが付着しにくいことが要求される。材料として透光性のあるガラスや有機樹脂等を使用できるが太陽電池を一般屋根材と同様に扱うためには、太陽電池自身の折り曲げ加工が可能であると都合が良いため、表面被覆材はフレキシブルな材料であることが好ましい。
【００４３】
以上の理由より表面被覆材には好適には有機樹脂、より好適には耐候性透明フィルムが用いられる。耐候性透明フィルムを使用することにより、充填性が良くなり、軽量化が図れ、衝撃により割れない上に、折り曲げ加工することで屋根材として使用することができる。さらにはフィルム表面にエンボス処理を施すことで、太陽光の表面反射が眩しくないという効果も生まれる。
【００４４】
材料としては、有機樹脂としてはポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂フィルムなどをもちいることができるがこれに限られたものではない。充填剤との接着面には、充填剤が接着しやすいようにコロナ放電処理などの表面処理を施すこともできる。材料としてガラスを使用する場合は、例えば白板強化ガラスが使用できる。
【００４５】
〔充填材〕
本発明で充填材は、光起電力素子を封止し表面被覆材あるいは裏面被覆材上に光起電力素子を接着し固定する目的で使用する。
【００４６】
充填材に要求される特性としては、熱可塑性、耐候性、熱接着性、光透過性が挙げられる。材料としては、ＥＶＡ（酢酸ビニル−エチレン共重合体）、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート）、ＥＭＡ（エチレンメチルアクリレート）、ＥＢＡ（エチレンブチルアクリレート）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などの透明な樹脂を使用することができるがこれに限られたものではない。また光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤が含有されていることが望ましい。
【００４７】
〔裏面被覆材〕
太陽電池モジュールの裏面側の被覆材、あるいは裏面補強材として機能する。材質は特に限定はないが、ＰＥＴやテドラー等の樹脂材料の他に、テドラー／アルミ／テドラー等の積層材料も使用できる。より好ましい材質としては、防湿性や剛性を持たせることができる材料、例えばアルミニウム板、ステンレス板等の他に亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板といったメッキ鋼板等の屋根材そのものに使用されている金属製材料が使用できる。また、瓦やスレート材等の不燃材も使用できる。
【００４８】
〔不燃材〕
太陽電池モジュールの一体積層時に、端子取りだし用穴全面を覆うように積層して使用する。
【００４９】
材料は不燃性であれば何でもかまわないが、一般的にはステンレスや銅などの金属材料を使用する。
【００５０】
一体積層されるのでシート状であれば好ましいが、導電部材上に積層されるため凸凹に追随できるように厚さは薄ければさらに都合がよい。
【００５１】
また、太陽電池モジュールが折り曲げ加工される場合は、不燃材も同時に折り曲げされるように配置するのがより好ましい。理由は折り曲げ加工しておくことで不燃材が屋根構造上機械的に固定されるので、充填材が燃えても捲れ上がったり、剥がれることがないためである。
【００５２】
〔導電部材〕
光起電力素子からの電気を取り出すために、光起電力素子から端子取りだし部まで延長する部分に使用する。
【００５３】
一般的に、延焼時の火炎の最高温度は約９５０℃なので、導電部材に使用する材料の融点は９５０℃以上であることが好ましい。材質としては銅等の金属を使用することができる。
【００５４】
また形状は一体成型時に太陽電池モジュールを構成している充填材に充填される必要があるのでシート状のものが好ましい。さらに、火炎が延焼したときに導電部材は熱により変形したり位置がずれたりする恐れがあるので、導電部材が端子取りだし用穴を覆う場合は、穴の大きさに対して導電部材は十分に大きい方が好ましい。導電部材としては、一般的に銅箔を使用することができる。
【００５５】
また、太陽電池モジュールが折り曲げ加工される場合は、導電部材も同時に折り曲げされるように配置するのがより好ましい。理由は折り曲げ加工しておくことで導電部材が屋根構造上機械的に固定されるので、充填材が燃えても捲れ上がったり、剥がれることがないためである。
【００５６】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００５７】
（実施例１）
まず、薄膜半導体（ａ−ｓｉ）で構成された光起電力素子を製作した。この作製手順を図３を用いて説明する。
【００５８】
図３において３０１は導電性基体であるステンレス基板、３０２は金属電極層、３０３は半導体光活性層、３０４は透明導電層、３０５は集電電極である。洗浄したステンレス基板３０１上に、スパッタ法で裏面金属電極層３０２としてＡｌ層（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）を順次形成する。ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ４とＰＨ３とＨ２の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＨ２の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ４とＢＦ３とＨ２の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層膜厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／ｎ層膜厚１００Å／ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００Åの層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ系光電変換半導体層３０３を形成した。次に、透明導電層３０４として、Ｉｎ２Ｏ３薄膜（膜厚７００Å）を、Ｏ２雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する事によって形成した。
【００５９】
この上に、集電電極３０５を、銀ペーストをスクリーン印刷機によりパターン印刷し、乾燥することにより形成した。
【００６０】
上記で作製した光起電力素子を直列接続し、両端の電極取りだし部に端子取りだし用導電部材を半田付けした。端子取りだし用導電部材には銅箔（厚さ０．１ｍｍ）を使用した。
【００６１】
次に、上記作製済の光起電力素子を一体成形処理し、その後端子取りだし部を作製する工程を図２を用いて説明する。図２は本発明の実施例１の太陽電池モジュールの作製方法を説明するための概略図であり、図２（ａ）は太陽電池モジュールを構成する各材料を積層するところを説明するための概略図、図２（ｂ）は一体成形後の太陽電池モジュールの概略断面図、図２（ｃ）は端子取りだし部を形成した後の太陽電池モジュールの概略断面図である（図中の各々の符号の名称については前述済）。
【００６２】
まず一体成形処理するために太陽電池モジュールを構成する材料を積層した（図２（ａ））。
【００６３】
裏面被覆材２０４、充填材２０２、上記のように作製した導電部材２０５が取り付けられた光起電力素子２０１、充填材２０２、表面被覆材２０３の順に積層した。裏面被覆材２０４は塗装鋼板（日新製鋼製、商品名：ガルバスター、０．４ｍｍ厚）、充填材２０２はＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレード、ブリジストン社製、４６０μｍ）、表面被覆材２０３はフッ素樹脂フィルム（エチレンテトラフルオロエチレン、５０μｍ厚、ダイキン社製、商品名：ネオフロン  ＥＦ−００５０ＳＢ１）を使用した。このようにして積層した材料を真空引きした状態で１６０℃に加熱し、充填材２０２に熱を加えて架橋させて一体成形処理した。この時、裏面被覆材２０４には一体成形処理前に端子取りだし用穴２０６を開けておいた。端子取りだし用穴２０６の位置および穴径は、積層した時に受光面側からみて、導電部材２０５が端子取りだし用穴２０６全面を覆うようにした。また、後工程で導電部材２０５への引き込み電線２１０の電気接続がスムーズに行えるように、端子取りだし用穴２０６において、光起電力素子２０１より非受光面側の充填材２０２に穴を開けて、その穴部にシリコン栓（不図示）を詰めておいた。
【００６４】
その後、冷却して図２（ｂ）のような一体成形された太陽電池モジュールを作製した。
【００６５】
次に端子取りだし部の作製工程について説明する。
【００６６】
まず、端子取りだし用穴２０６のシリコン栓を取り除いて、導電部材２０５に引き込み電線２１０を半田付け（２０９）した。引き込み電線２１０はＩＶ電線（導体部面積０．５ｓｑ）を使用した。次に電力取りだし用ケーブル２０８が一体になった端子箱２０７を端子取りだし用穴２０６部に接着固定した。端子箱２０７は材質はポリカーボネートのものを使用し、電力取りだし用ケーブル２０８はＣＶケーブル（導体部面積２ｓｑ）、端子箱２０７の接着にはＲＴＶシリコンシーラント（商品名：Ｓｉｌａｓｔｉｃ・７３９  Ｂｌａｃｋ、ダウコーニングアジア製）を使用した。また、端子箱２０７は太陽電池モジュール側に開口部（不図示）を持っており、その開口部に引き込み電線２１０を通して接着した。そして端子箱２０７内で引き込み電線２１０と電力取りだし用ケーブル２０８とを電気的に接続し、端子箱２０７の蓋（不図示）を取り付けて、端子取りだし部を作製した。
【００６７】
次に、上記のようにして作製した太陽電池モジュールを折り曲げ加工して、屋根上に施工する工程を説明する。図４は本実施例１の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図４（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図４（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定するところを説明するための概略断面図である。図において、４０１は光起電力素子、４０２は端子箱、４０３は電力取りだし用ケーブル、４０４は固定部材、４０５はカバー部材、４０６は桟木、４０７は野地板である。
【００６８】
まず、上記のようにして作製した太陽電池モジュールを折り曲げ加工して図４（ａ）のような太陽電池モジュールを作製した。折り曲げ加工はローラーフォーマーを使用した。
【００６９】
次に、屋根面の野地板４０７上に桟木４０６を固定した。桟木４０６のピッチは太陽電池モジュールの幅と固定部材４０４の幅の合計の長さとした。そして桟木４０６間に跨るようにして太陽電池モジュールを予め配置して、固定部材４０４により太陽電池モジュールを桟木４０６上に固定した。固定部材４０４はドリルビスにより桟木４０６上に固定した。そして固定部材４０４の上からカバー部材４０５を太陽電池モジュールの垂上部と固定部材４０４を覆うようにして被せて、釘により桟木４０６上に固定した。太陽電池モジュールの電力取りだし用ケーブル４０３は軒先側、および棟側で隣接する太陽電池モジュールと接続した。上記の作業を繰り返すことにより、図１０のような太陽電池付き屋根を仕上げた。
【００７０】
このように、端子取りだし部を光起電力素子のない部分に設けた場合、導電部材が端子取りだし用穴全面を覆うことにより、飛び火による火炎が太陽電池モジュール上を延焼したとしても、太陽電池モジュールの裏面側（太陽電池モジュールと野地板との間の空間）へ到達しにくくなり、さらなる延焼を抑制することができる。
【００７１】
（実施例２）
実施例１において太陽電池モジュールの端子取りだし部を、垂上折り曲げ部の横に設けたタイプを使用した例である。
【００７２】
図５は本実施例２の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図５（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図５（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定するところを説明するための概略断面図、図５（ｃ）は折り曲げ加工部の端子取りだし部の概略断面図である。図において、５０１は光起電力素子、５０２は端子箱、５０３は電力取りだし用ケーブル、５０４は固定部材、５０５はカバー部材、５０６は野地板、５０７は導電部材である。
【００７３】
本実施例２では、実施例１で作製した光起電力素子の直列数を少なくして太陽電池モジュールの長さを短くして、かつ導電部材５０７の取り付け位置を変更して太陽電池モジュールの垂上折り曲げ部の横に端子取りだし部を設けたモジュールを作製した。この時、導電部材５０７は垂上折り曲げ部にかかるように配置した（図５（Ｃ））。折り曲げ部にかかることで導電部材５０７は太陽電池モジュールが屋根材として固定される時に、機械的に固定されるので、充填材が燃えても捲れ上がりにくくなる。そして、導電部材５０７は、その折り曲げ加工部において上下に導電部材５０７よりも幅広のポリエステルテープ（粘着材無し）を配置して導電部材５０７をサンドイッチするようにして一体成形処理を行なった。サンドイッチした部分を折り曲げ加工することにより、サンドイッチ部の導電部材５０７は、テープ内で滑るので折り曲げ加工しても導電部材５０７が破断することはない。
【００７４】
また、一体成形処理時には、光起電力素子５０１の直列数を少なくすることにより裏面被覆材、充填材、表面被覆材のサイズを変更し、導電部材５０７の取りつけ位置を変更することにより裏面被覆材の端子取りだし用穴の位置も変更した。実施例１同様に、端子取りだし用穴の位置および穴径は、受光面側からみて導電部材５０７が端子取りだし用穴全面を覆うようにした。上記以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールの作製を行なった。
【００７５】
次に、屋根面上に太陽電池モジュールを固定した。図５（ｂ）のように屋根面（野地板５０６）上に上記で作製した太陽電池モジュールを配置し、固定部材５０４により太陽電池モジュールを屋根面５０６上に固定した。固定部材５０４は屋根材より十分に長さが短いものを使用し、ドリルビスにより屋根面５０６上に固定した。そして固定部材５０４と太陽電池モジュールの垂上折り曲げ部を覆うようにしてカバー部材５０５を被せて釘（不図示）により固定した。なお太陽電池モジュールの軒−棟方向の電気接続は太陽電池モジュール下の空間で行なった。また軒側、棟側での横方向の電気接続は各軒および軒先納め部材（不図示）の内部で行なった。
【００７６】
上記作業を繰り返すことにより、図６のような太陽電池付き屋根を仕上げた。図６は本実施例２の太陽電池モジュールを使用した太陽電池付き屋根の概略仕上がり図である。
【００７７】
このように、導電部材が端子取りだし用穴全面を覆って、かつ折り曲げ加工部にかかることにより導電部材が曲げられていることで、飛び火による火炎が太陽電池モジュール上を延焼したとしても、導電部材は浮いたり、捲れ上がったりし難くなるので、太陽電池モジュールの裏面側（太陽電池モジュール下の野地板側）へ到達しにくくなる。
【００７８】
（実施例３）
実施例１において太陽電池モジュールを横葺きタイプとし、端子取りだし部を垂上折り曲げ部に設けたタイプを使用したものである。
【００７９】
図７は本実施例３の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図７（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図７（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定したところを説明するための概略断面図である。図において、７０１は光起電力素子、７０２は端子箱、７０３は電力取りだし用ケーブル、７０４は野地板である。
【００８０】
実施例１で作製した光起電力素子の直列数を少なくして太陽電池モジュールの長さを短くして、かつ導電部材の取り付け位置を変更して太陽電池モジュールの垂上折り曲げ部に端子取りだし部を設け、かつ太陽電池モジュールの曲げ形状を横葺きタイプに変更して作製した。光起電力素子の直列数を少なくし、かつ横葺きタイプに曲げ加工するために裏面被覆材、充填材、裏面被覆材のサイズを変更し、導電部材の取りつけ位置を変更することにより裏面被覆材の端子取りだし用穴の位置も変更した。実施例１同様に、端子取りだし用穴の位置および穴径は、受光面側からみて導電部材が端子取りだし用穴全面を覆うようにした。また太陽電池モジュールを折り曲げ加工した後に端子箱の取り付けを行なった。
【００８１】
上記以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールの作製を行なった。
【００８２】
次に、屋根面上に太陽電池モジュールを固定した。図７（ｂ）のように屋根面（野地板７０４）上に上記で作製した太陽電池モジュールを配置し、吊子（不図示）により太陽電池モジュールを屋根面上に固定した。吊子はドリルビスにより屋根面７０４上に固定した。
【００８３】
図８は本実施例３の太陽電池モジュールを横葺きタイプの屋根材として使用した太陽電池一体型屋根の概略仕上がり図である。図において、８０１は光起電力素子、８０２は太陽電池モジュール、８０３は一般屋根材である。
【００８４】
太陽電池モジュールの軒−棟方向の電気接続は、ケラバ側の一般屋根材８０３の下で行い、また横方向の電気接続は太陽電池モジュールと野地板との間の空間で行なった。
【００８５】
上記作業を繰り返し行い、両ケラバ部の一般屋根材も吊子（不図示）により屋根面上に固定して、図８のような太陽電池付き屋根を仕上げた。
【００８６】
このように、端子取りだし部を光起電力素子のない部分に設けた場合、導電部材が端子取りだし用穴全面を覆うことにより、飛び火による火炎が太陽電池モジュール上を延焼したとしても、太陽電池モジュールの裏面側（太陽電池モジュール下の野地板側）へ到達しにくくなり、さらなる延焼を抑制することができる。また、光起電力素子と端子取りだし部の間で太陽電池モジュールを折り曲げ加工することにより、隣接する太陽電池モジュールがはぜ組む時に折り曲げ部を覆うことで、太陽電池モジュールの裏面側への延焼をさらに抑制することができる。
【００８７】
（実施例４）
実施例１で作製した太陽電池モジュールを系統電力回路と接続し、太陽光発電システムを構築したものである。
【００８８】
図９は本発明の実施例４の太陽光発電システムを説明するための概略図である。図において９０１は光起電力素子、９０２太陽電池モジュールで、９０３は接続箱、９０４はインバーター、９０５は配電盤、９０６は家庭内の電気機器、９０７は積算電力計、９０８は系統電力回路である。
【００８９】
図について簡単に説明すると、太陽電池モジュールで発生した電力は接続箱９０３にまとめられ、インバーター９０４によって直交流変換し、配電盤９０５を介して家庭内の電気機器９０６に送られる。ここで発電量が多く余った電力があれば、系統電力回路９０８に送電し電力会社に電力を買ってもらうことができる。逆に発電量が少ない、あるいは家庭内の電気機器９０６の消費電力が多い場合は、不足分を系統電力回路９０８から補って電力会社から購入することができる。
【００９０】
このように、系統電力回路と接続して系統連携システムを構築することができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、すなわち、少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、不燃材を前記端子取りだし用穴の光受光面側に有し、前記不燃材が前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュール、及び少なくとも光起電力素子と裏面被覆材とを有する太陽電池モジュールであって、前記光起電力素子のない部分に設けられた前記裏面被覆材の端子取りだし用穴より、前記光起電力素子と電気的に接続された導電部材を通じて端子取りだしする構造を有しており、前記導電部材が前記端子取りだし用穴の光受光面側で前記端子取りだし用穴の全面を覆っていることを特徴とする太陽電池モジュールによれば以下の効果が得られる。
【００９２】
不燃材、あるいは導電部材が裏面被覆材の端子取り出し用穴前面を覆っているため、飛び火による火炎が太陽電池モジュール上を延焼したとしても、火炎が太陽電池モジュールの下側（太陽電池モジュールと野地板との間の空間）へ到達しにくくなり、延焼を抑制することができる。
【００９３】
導電部材を折り曲げ加工部に渡るようにして太陽電池モジュールの加工時に導電部材を曲げ加工することで、飛び火による火炎が太陽電池モジュール上を延焼したとしても、導電部材は浮いたり、捲れ上がったりし難くなるので、太陽電池モジュールの裏面側（太陽電池モジュール下の野地板側）へ到達しにくくなる。
【００９４】
端子取りだし用穴と光起電力素子間において裏面被覆材を折り曲げ加工して、端子取りだし部を太陽電池モジュールの垂上折り曲げ部に設けて、その垂上折り曲げ部上にカバー部材を配置したり、あるいは隣接する太陽電池モジュールとはぜ組みする部分内に納めることにより、太陽電池モジュールの下側への延焼をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの端子取りだし部の構造を説明するための概略図であり、図１（ａ）は端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの部分概略図、図１（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図、図１（ｃ）は端子取りだし部の上視図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの作製方法を説明するための概略図であり、図２（ａ）は太陽電池モジュールを構成する各材料を積層するところを説明するための概略図、図２（ｂ）は一体成形後の太陽電池モジュールの概略断面図、図２（ｃ）は端子取りだし部を形成した後の太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールを構成する光起電力素子を説明するための概略断面図である。
【図４】実施例１の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図４（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図４（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定するところを説明するための概略断面図である。
【図５】実施例２の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図５（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図５（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定するところを説明するための概略断面図、図５（ｃ）は折り曲げ加工部の端子取りだし部の概略断面図である。
【図６】実施例２の太陽電池モジュールを使用した太陽電池付き屋根の概略仕上がり図である。
【図７】実施例３の太陽電池モジュールを説明するための概略図であり、図７（ａ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールの概略図、図７（ｂ）は折り曲げ加工後の太陽電池モジュールを屋根上に固定したところを説明するための概略断面図である。
【図８】実施例３の太陽電池モジュールを使用した太陽電池付き屋根の概略仕上がり図である。
【図９】実施例４の太陽光発電システムを説明するための概略図である。
【図１０】実施例１の太陽電池モジュールを使用した太陽電池付き屋根の概略仕上がり図である。
【図１１】端子取り出し位置が、光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの一つの例を表している。
【図１２】端子取り出し位置が、光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの第２の例を表しており、図１２（ａ）は端子取り出し位置が光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールの別の例、図１２（ｂ）は端子箱が光起電力素子のないところに設けられている太陽電池モジュールが屋根面上に配置されているところを表す概略断面図である。
【図１３】端子取りだし位置が光起電力素子のない部分に設けられた太陽電池モジュールの端子取りだし部の構造を説明するための概略図であり、図１３（ａ）は端子取りだし位置が光起電力素子のない部分に設けられた太陽電池モジュールの概略図、図１３（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図、図１３（ｃ）は端子取りだし部の上視図である。
【図１４】本発明の端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの端子取りだし部の構造を説明するための概略図であり、図１４（ａ）は端子取りだし位置を光起電力素子のない部分に設けた太陽電池モジュールの部分概略図、図１４（ｂ）は端子取りだし部の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１、１３０１、１４０１  光起電力素子
１０２、２０７、４０２、５０２、７０２、１１０２、１２０２、１３０２、１４０２  端子箱
１０３、２０８、４０３、５０３、７０３、１１０３、１２０３、１３０３、
１４０３  電力取りだし用ケーブル
１０４、２０５、５０７、１３０４、１４０４  導電部材
１０６、２０６、１３０６、１４０９  端子取りだし用穴
２０９  半田付け部
２１０  引き込み電線
４０４、５０４、１２０６  固定部材
４０５、５０５  カバー部材
４０６  桟木
４０７、５０６、７０４  野地板
８０３  一般屋根材
６０２、８０２、９０２、１００２  太陽電池モジュール
９０３  接続箱
９０４  インバーター
９０５  配電盤
９０６  家庭内の電気機器
９０７  積算電力計
９０８  系統電力回路
１０８、２０２、１３０８、１４０６  充填材
１０７、２０３、１３０７、１４０７  表面被覆材
１０５、２０４、１３０５、１４０５  裏面被覆材
３０１  導電性基体
３０２  金属電極層
３０３  半導体光活性層
３０４  透明導電層
３０５  集電電極
１２０４  屋根材間カバー
１２０５  屋根面
１４０８  不燃材
【図１】
0003542515.tif 000002
【図２】
0003542515.tif 000003
【図３】
0003542515.tif 000004
【図４】
0003542515.tif 000005
【図５】
0003542515.tif 000006
【図６】
0003542515.tif 000007
【図７】
0003542515.tif 000008
【図８】
0003542515.tif 000009
【図９】
0003542515.tif 000010
【図１０】
0003542515.tif 000011
【図１１】
0003542515.tif 000012
【図１２】
0003542515.tif 000013
【図１３】
0003542515.tif 000014
【図１４】
0003542515.tif 000015