(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上部材と下部材とを有するフレームをそれぞれ含む、複数の太陽電池モジュールと、
それぞれのフレームの前記上部材から突出する複数のオス型位置合わせ構造と、
それぞれのフレームの前記下部材上の複数のメス型位置合わせ構造と
を備え、
隣接する複数の太陽電池モジュールは、下側のモジュールの前記上部材から突出する前記複数のオス型位置合わせ構造が上側のモジュールの前記下部材の前記複数のメス型位置合わせ構造と嵌合することによって連結され、
前記複数のメス型位置合わせ構造のうちの少なくとも１つは、前記フレームの前記下部材に排水孔を有し、
前記複数の太陽電池モジュールは、前記隣接する複数の太陽電池モジュール間に実質的に空間を形成することなく、互いの上に直接的に積み重ねられている、輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項２】
連結された前記複数の太陽電池モジュールが紐止めされるパレットをさらに備える、請求項１に記載の輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項３】
前記フレームはそれぞれ、上面がガラス層で覆われ下面がポリマー層で覆われている複数のシリコンウェハを支持する請求項１または２に記載の輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項４】
前記上部材から突出する前記複数のオス型位置合わせ構造は、前記ガラス層の一面を通過することなく、前記上部材に固定されている、請求項３に記載の輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項５】
前記複数のメス型位置合わせ構造は、前記上部材から突出する前記複数のオス型位置合わせ構造と同軸となる位置に設けられる、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項６】
前記上部材の前記複数のオス型位置合わせ構造は、複数の外角を有し、
前記複数の外角はそれぞれ、上面及び側面によって形成されており、
前記下部材の対応する前記複数のメス型位置合わせ構造は、複数の内角を有し、
前記複数の内角はそれぞれ、突縁及び下面によって形成されている請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物。
【請求項７】
太陽電池モジュールであって、
複数の太陽電池のアレイと、
縦材によって接続された上部材及び下部材を含み、前記複数の太陽電池のアレイを支持するフレームと、
前記上部材から突出する複数のオス型位置合わせ構造と、
前記太陽電池モジュールと別のモジュールとの間に実質的に空間を形成することなく、前記別のモジュールの前記上部材上の前記複数のオス型位置合わせ構造と連結するよう構成される、前記下部材上の複数のメス型位置合わせ構造と
を備え、
前記複数のメス型位置合わせ構造のうちの少なくとも１つは、前記フレームの前記下部材に排水孔を有する、太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記複数のメス型位置合わせ構造は、前記上部材から突出する前記複数のオス型位置合わせ構造と同軸となる位置に設けられる、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記複数のオス型位置合わせ構造は、前記複数のオス型位置合わせ構造が前記上部材に設けられた穴に押し付けられると、前記上部材に固定して取り付けられるセルフクリンチング構造である、請求項７または請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記複数のオス型位置合わせ構造は、前記上部材に設けられたネジ穴にネジ止めされる、請求項７から請求項９のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記複数のオス型位置合わせ構造は、前記フレームの前記上部材と一体化されている押出構造である請求項７から請求項１０のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記複数の太陽電池のアレイは、上面がガラス層で覆われ下面がポリマー層で覆われている複数のシリコンウェハを含み、
さらに、前記複数のオス型位置合わせ構造は、前記ガラス層の面を通過することなく、前記上部材に固定される、請求項７から請求項１１のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記上部材の前記複数のオス型位置合わせ構造は、複数の外角を有し、
前記複数の外角はそれぞれ、上面及び側面によって形成されており、
前記下部材の対応する前記複数のメス型位置合わせ構造は、複数の内角を有し、
前記複数の内角はそれぞれ、突縁及び下面によって形成されている請求項７から請求項１２のいずれか１つ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】
本開示は、太陽電池モジュール、及び、太陽電池モジュールの輸送及び設置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電電池としても知られている太陽電池は、太陽の放射を電気エネルギーに変換するデバイスである。太陽電池は、典型的には、アレイ状に配置されて、ソーラーモジュールとも称される太陽電池（ＰＶ）モジュールとして、パッケージ化される。
【０００３】
太陽電池モジュールは、数キロワットから数千キロワット、又はそれ以上の容量を持つソーラーコレクタアレイに設置されてもよい。これらのアレイは、一般的には、一日の大半太陽に晒される、適度に平坦な場所に設置される。
【０００４】
ソーラーコレクタアレイに関するコストの大部分は、太陽電池モジュールの輸送及び設置に関連している。したがって、太陽電池モジュールの輸送及び設置のための方法及び装置を改善することが望まれている。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態は、輸送用に配列された太陽電池モジュールの配列物に関する。配列物は、複数の太陽電池モジュールを備え、各太陽電池モジュールは、少なくとも上部材と下部材とを有するフレームを含む。複数の位置合わせ構造が、各フレームの上部材に設けられ、複数の位置合わせ構造が、各フレームの下部材に設けられる。隣接する太陽電池モジュールは、下側に位置するモジュールの上部材の位置合わせ構造と、上側に位置するモジュールの下部材の位置合わせ構造とによって相互に連結される。
【０００６】
別の実施形態は、太陽電池モジュールに関する。モジュールは、太陽電池のアレイと、太陽電池のアレイを支持するフレームとを備える。フレームは、縦材によって接続された上部材及び下部材を有する。複数の位置合わせ構造が上部材に設けられ、また、複数の位置合わせ構造が下部材にも設けられる。下部材の位置合わせ構造は、別のモジュールの上部材に設けられた位置合わせ構造と連結するよう構成されている。
【０００７】
その他の実施形態、側面及び特徴についても開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】フレーム構造に支持された太陽電池モジュールのアレイを有するソーラーコレクタの配列の第１の例を示した図である。
【図２】屋根に支持された太陽電池モジュールのアレイを有するソーラーコレクタの配列物の第２の例を示した図である。
【図３】太陽電池モジュールを輸送するための従来の第１の梱包方法を示した図である。
【図４】太陽電池モジュールを輸送するための従来の第２の梱包方法を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスタック構造を有する太陽電池モジュールに対するフレームを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る配置構造を有するモジュールフレームの第１の断面図が示されている。
【図７】本発明の一実施形態に係る位置合わせ構造を有するモジュールフレームの第２の断面図が示されている。
【図８】本発明の一実施形態に係るモジュールフレームに取り付けられる位置合わせ構造の例が示されている。
【図９】本発明の一実施形態に係る互いに連結された太陽電池モジュールのスタックを示した図である。
【図１０】本発明の別の実施形態におけるモジュールフレームの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するべく、装置、プロセスパラメータ、材料、プロセス工程及び構造の例のような、数多くの具体的な詳細事項が提供されている。しかしながら、当業者であれば、これらの詳細事項の１つ又は複数がなくとも、本発明を実施可能であることは明らかである。また、本発明の側面を曖昧にしてしまうことを避ける目的から、周知の詳細事項については図示及び説明されていない。
【００１０】
［ソーラーコレクタ配列の例］
図１には、ソーラーコレクタ配置１０の第１の例が示されている。この図では、列１１が１つしか示されてないが、アレイは、それぞれ端と端が結合されている複数の列１１を含むことができ、このような列を所望の数、互いに隣り合わせに並べてもよい。ソーラーパネル１４、すなわち太陽電池モジュールは、トーション管１２上に取り付けられる。
【００１１】
この配置例では、一列に６０個のパネル又はモジュール１４が配置されている、すなわち、２つのモジュールからなるセットが、３０セット配置されている。４つの垂直に配置される支柱管１６が存在し、それぞれが地面で支持されており、その断面形状は、必要に応じて円形であってもよいし、四角形であってもよい。
【００１２】
支柱管１６それぞれの上部先端には、支柱キャップ溶接物２０が存在してもよく、それぞれが、トーション管１２の断面形状に一致する横方向角形管スリーブを有してもよい。支柱管１６上の支柱キャップ２０は、トーション管１２が支柱キャップを通るように配置されていてもよい。また、トーション管１２には、複数の支持レール又はパネルレール２２が取り付けられていてもよく、これらのレール２２は、管全体にわたって、管の軸に対して適切な角度で配置されると同時に、１つのパネル又はモジュール１４の幅分の間隔を空けて配置されている。
【００１３】
図２には、屋根に支持された太陽電池モジュール５２のアレイを有するソーラーコレクタの配置５０の第２の例が示されている。図に示すように、モジュール５２は、屋根と同一平面に、又は屋根の面５４に相対的に近接して設置される。
【００１４】
［太陽電池モジュールの輸送のための従来の梱包］
太陽電池モジュールは、多くの場合、ダンボール箱に梱包されて出荷される。図３に示すように、一般的に、複数の箱３０２を積み重ねて、これを１単位として出荷する。そして、複数の箱３０２のスタックは、木枠３０４に紐で固定された状態で、１単位として出荷される。各ダンボール箱の中には、ダンボールのシートが間に挟まれた２つの太陽電池モジュールが収容されていてもよい。
【００１５】
太陽電池モジュールの別の梱包方法が、図４に示されている。この方法では、複数の積み重ねられたモジュール４０４の積み重ねられた状態を支持するための隅部要素４０２が使用されている。隅部要素を使用して積み重ねられたスタックは、木枠４０６に紐で固定されて、１単位として出荷される。
【００１６】
［従来の梱包方法の欠点及び非効率な点］
出願人は、上記のような従来の梱包方法には、欠点及び非効率な点が存在することに気付いた。
【００１７】
モジュールをダンボール箱に詰める従来の梱包方法では、箱のコストがかかる。加えて、設置場所において、モジュールの梱包をほどき、モジュールが入っていた箱をリサイクルするのには労力が必要となる。例えば、大規模な設置場所の場合、箱を開封してリサイクルする仕事専用に、人を配置しなければならない。更に、モジュールのスタックを輸送する際の空間においてダンボール材は場所をとるため、モジュールの輸送密度が低減してしまう。輸送密度が低いということは、容量が固定されている輸送コンテナで出荷される場合に、輸送できるモジュールの数が少なくなることを意味する。
【００１８】
隅部要素を使用した場合の梱包では、輸送のためのスタックの状態で、モジュール間の水平方向及び垂直方向の両方に、大きな空間が発生する。したがって、この梱包方法でも、相対的に低い輸送密度となってしまう。さらに、隅部要素を作成するコストが掛かり、設置場所において隅部要素を廃棄又はリサイクルする必要が生じ、時には、隅部要素を製造者に返却しなくてはならない場合もある。
【００１９】
［太陽電池モジュール輸送のための効率的な梱包方法］
図５は、本発明の一実施形態に係るスタック構造を有する太陽電池モジュールのためのフレーム（上部からの透視図）を示したものである。同じフレームの断面の例は、図６及び図７を参照して以下に説明する。
【００２０】
図５に示すように、モジュールフレーム５０２は、太陽電池モジュールを嵌め込み、支持するよう構成された矩形のフレームであってもよい。（モジュールは、フレーム領域５０４に配置される。）本発明の一実施形態では、モジュールフレームは、フレームの上面から突出している（オス型）位置合わせ構造５０６を含む。更に、フレームの下面に、対応する孔（メス型位置合わせ構造）が存在する。以下に更に説明するように、これらの位置合わせ構造５０６により、太陽電池モジュールの輸送に有益な梱包方法が可能となる。
【００２１】
一実装形態では、位置合わせ構造５０６は、フレーム上面の各辺の、フレームの角に比較的近い位置に設けられていてもよい。その他の実装形態では、位置合わせ構造５０６を、フレーム上面の別の位置に設けてもよい。
【００２２】
図６には、本発明の一実施形態に係る位置合わせ構造を有するモジュールフレームの第１の断面図が示されている。図に示されるように、フレームは、上部材６０８と下部材６０４とに取り付けられ、これらを分離している縦材６０２を含む。フレームの上側に向けられているスロット６０６は、太陽電池をフレーム内に保持及び支持するように構成されている。（モジュールが設置された後の状態では、上面が太陽を向くようになる。）太陽電池は、ガラス層６２２とポリマー層６２６との間に挟持されるシリコン層６２４によって形成されている。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、オス型の位置合わせ構造５０６（例えば、ピン又は一段高く形成されたレール）は、フレーム上面の選択された位置に設けられている。位置合わせ構造５０６は、フレーム製造工程の間に、フレーム上面に挿入されることにより設けられてもよい。挿入された位置合わせ構造５０６は、好ましくは上方に位置して、シリコンセル封止の完全性を維持するためにガラス層６２２を破損することがないようにする。これに替えて、位置合わせ構造５０６を、フレームの押し出し成形の間に形成してもよい。
【００２４】
対応するメス型の位置合わせ構造６１０（例えば、孔又は溝）が、フレームの下部材に形成される。これらのメス型位置合わせ構造６１０は、フレーム下部領域であって、フレーム上部領域に設けられているオス型位置合わせ構造５０６に対応する位置に、（位置合わせ構造がピンと孔である場合には、更に同軸となるように）設けられる。これらオス型及びメス型位置合わせ構造により、モジュールフレームは、確実に相互連結する態様で互いに直接積み重ねられてもよい。一実施形態において、対応する孔の１以上が、フレーム下部における排水孔として機能してもよい。
【００２５】
図７は、本発明の一実施形態に係るオス型及びメス型位置合わせ構造を有するモジュールの第２の断面図を示している。図に示すように、フレームは、上部材７０８と下部材７０４及び７０５とに取り付けられ、これらを分離している縦材７０２を含む。フレームの上側に向けられているスロット７０６は、太陽電池をフレーム内に保持及び支持するように構成されている。太陽電池は、ガラス層７２２とポリマー層７２６との間に挟持されるシリコン層７２４によって形成されている。また、図には、チャネル７１２が示されているが、これをセルフタッピングネジのアンカーとして使用してもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態では、オス型位置合わせ構造５０６は、フレーム上面の選択された位置に設けられる。オス型の位置合わせ構造５０６（例えば、ピン又は一段高く形成されたレール）は、フレーム製造工程の間に、フレーム上面に挿入されることにより設けられてもよい。挿入された位置合わせ構造５０６は、好ましくは上方に位置して、シリコンセル封止の完全性を維持するためにガラス層７２２を破損することがないようにする。これに替えて、位置合わせ構造５０６を、フレームの押し出し成形の間に形成してもよい。
【００２７】
対応するメス型の位置合わせ構造７１０（例えば、孔又は溝）が、フレームの下部材に形成される。これらのメス型位置合わせ構造７１０は、フレーム下部領域であって、フレーム上部領域に設けられているオス型位置合わせ構造５０６に対応する位置に、（位置合わせ構造がピンと孔である場合には、更に同軸となるように）設けられる。これらオス型及びメス型位置合わせ構造により、モジュールフレームは、確実に相互連結する態様で互いに直接積み重ねられてもよい。一実施形態において、対応する孔の１以上が、フレーム下部における排水孔として機能してもよい。
【００２８】
図８には、一実施形態に係るモジュールフレーム８０２に取り付けられた位置合わせ構造８０４の例が示されている。図に示すように、（オス型）位置合わせ構造８０４は、フレーム上面から上方に突出する突出部８０６、及び位置合わせ構造をフレームに固定するための嵌合部８０８を有してもよい。
【００２９】
この特定の実施形態では、セルフクリンチング締め具を使用して、位置合わせ構造８０４を実装する。位置合わせ構造の位置にドリルで穴を開けて、ドリルで開けた穴に自動プレスを使用して締め具のセルフクリンチング部分を挿入することにより、締め具を取り付けてもよい。
【００３０】
別の実施形態では、嵌合部は、フレームに形成されたネジ穴に取り付けられるネジで構成されていてもよい。この実施形態の場合には、必要であれば、モジュールをスタックから外した後で、位置合わせ構造を取り除いてもよい。位置合わせ構造をモジュールのフレームに取り付けるのに、その他の手段を使用してもよい。
【００３１】
突出部８０６は、好ましくは、上に積み重ねられる隣接するフレームに係合するのに十分な高さを有する。同時に、突出部は、横からの力によって破損する確率が低くなるように、及び、太陽電池モジュールの動きを妨げないように短く形成されていることが望ましい。さらに、突出部は、太陽電池モジュールの動作の間に望ましくない影を形成しない程度に十分短いことが好ましい。
【００３２】
図９は、本発明の一実施形態に係る互いに連結された太陽電池モジュール９０２のスタックを示した図である。複数の太陽電池モジュール９０２は、互いに直接、積み重ねられて共に保持されていてもよく、部分的に、隣接するモジュールを相互連結するべくオス型及びメス型位置合わせ構造を使用してもよい。互いに連結された複数のモジュール９０２のスタックは、木枠（パレット）９０４に紐で固定されて、１単位として出荷される。スタックの外側に、保護のためのダンボールのシートを使用してもよいが、モジュールを保持するためにダンボール箱を使用しない。
【００３３】
このように互いに連結された太陽電池モジュールのスタックを形成することにより、モジュールを密度高く梱包することが可能となり、輸送効率が向上する。従来の梱包技術と比較して、同じ容積の空間であれば、より多くの数のモジュールを輸送することができる。ダンボール箱又は隅部要素によって、空間が占有されてしまうのを避けることができる。
【００３４】
加えて、従来の梱包方法で使用されていたようなダンボール箱も隅部要素も必要ないことから、材料コストを削減できる。そして、モジュールを箱から出す必要が無くなり、箱又は隅部要素を廃棄、リサイクル又は返送する必要がないことから、労働力を削減することができる。
【００３５】
図１０は、本発明の別の実施形態におけるモジュールフレームの断面図である。図に示すように、フレームは、上部材１００８と下部材１００４とに取り付けられ、これらを分離している縦材１００２を含む。フレームの上側に向けられているスロット１００６は、太陽電池をフレーム内に保持及び支持するように構成されている。太陽電池は、ガラス層１０２２とポリマー層１０２６との間に挟持されるシリコン層１０２４によって形成されている。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、フレーム下部の外縁に突縁１００９が設けられる。突縁１００９は、フレームの底面に、内角１０１０を形成するように設けられる。内角１０１０は、スタックにおける隣接するフレームの上部の外角１０１２に合致し、咬合する。外角１０１２は、縦材１００２及びフレームの上面によって形成される。
【００３７】
本発明の特定の実施形態が提供されたが、これらの実施形態は例示を目的としており、発明を限定することを意図していない。本開示を読む当業者であれば、多くの更なる実施形態が可能であることは明らかである。
【００３８】
例えば、別の実施形態では、フレームの上面にメス型の位置合わせ構造を提供し、対応するオス型の位置合わせ構造を、フレームの下面に設けてもよい。このような構造によっても、輸送に有用な直接的に積み重ねられた太陽電池モジュールのスタックを提供できる。
【図１】
0005885146.tif 000002
【図２】
0005885146.tif 000003
【図３】
0005885146.tif 000004
【図４】
0005885146.tif 000005
【図５】
0005885146.tif 000006
【図６】
0005885146.tif 000007
【図７】
0005885146.tif 000008
【図８】
0005885146.tif 000009
【図９】
0005885146.tif 000010
【図１０】
0005885146.tif 000011