(57)【要約】【課題】  光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールの補修時において、モジュール表面と補修部材との接着部の接着性を向上して、該接着部への水分や汚れの侵入を回避し、太陽電池モジュール特性の低下、水分を通しての地絡の発生、補修部材の剥離等の不具合の発生を防止することが可能な太陽電池モジュール及びその設置方法を提供することにある。【解決手段】  光電変換素子１１の光の入射側を樹脂材からなる表面部材１２，１３で覆って構成された太陽電池モジュール１において、表面部材１２，１３の光の入射側表面に、水平面とほぼ平行に一定長さに亘って延びる複数の溝部１６を設け、各溝部１６を太陽電池モジュール１の表面に互いにほぼ平行に配置している。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールにおいて、前記表面部材の光の入射側表面に、水平面とほぼ平行に一定長さに亘って延びる複数の溝部を設け、該各溝部を太陽電池モジュールの表面に互いにほぼ平行に配置したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記各溝部は、該溝部の長手方向に一定幅にて形成されてい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】
光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールの設置方法において、前記表面部材の光の入射側表面に、複数の溝部を一定長さに亘って設け、該複数の溝部が水平面とほぼ平行で、かつ前記各溝部が互いにほぼ平行となるように、前記太陽電池モジュールをモジュール支持部材に取付けて設置することを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュール及び該太陽電池モジュールの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールは、物流輸送時の振動、衝撃等によって、表面に傷が付くことが多々ある。特に鋼板や瓦材上に光電変換素子が貼り付けられ、光のガラス等を設けず、樹脂フィルムだけで覆われている太陽電池モジュールは傷が付きやすい。この傷が付く原因としては、物流輸送時の落下等の衝撃、施工時の工具の落下、施工終了時の足場部材の衝突、長期使用期間中の太陽電池モジュールへの飛来物の衝突等が挙げられる。
このように表面に傷が付いた太陽電池モジュールをそのまま使用していると、傷から侵入した水や水蒸気の汚れによって光電変換素子の入射側を覆う表面部材としての封止材や光電変換素子の剥離が進行し、封止材の添加材が流出して該封止材が変質する等による該太陽電池モジュールの特性の低下が生じることがある。
また、傷が深い場合には、水を通して地絡するだけでなく、光電変換素子の腐食が発生することがある。
【０００３】
このような太陽電池モジュール表面の傷に伴う不具合の進展を回避するため、表面の傷
を補修する技術が種々提供されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる技術においては、太陽電池モジュール表面の傷を粘着テープ等の補修部材で覆うことにより、水分あるいは汚れの侵入を阻止し、外観上の瑕疵を抑え、さらには安全性、信頼性を保持するとともに、太陽電池としての性能の低下を防止している。
【特許文献１】特開平１１−３０７７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光の入射側表面が樹脂によって覆われている太陽電池モジュールは、ラミネート時に脱気を促進して成形性を改善するため、表面にエンボスシートを載せることが多い。このような場合、モジュール表面には前記エンボスシートの凹凸が転写される。
このような凹凸面に形成された太陽電池モジュールの表面に付いた傷を粘着テープ等の補修部材で覆って補修する手段の場合には、粘着テープが粘着材で凹凸面に形成された太陽電池モジュールの表面に付着するようになるため、該粘着テープが凹凸面の山部の頂面のみに接着することとなって、モジュールの表面全体になじみ難い。
【０００５】
このため、前記従来技術にあっては、太陽電池モジュールの凹凸面の凹部と粘着テープの接着面との間に空気層が形成され、該空気層に降雨時の水や汚れが侵入して、太陽電池モジュール特性の低下や水を通しての地絡が発生し易く、また前記空気層に水や汚れが侵入することによって粘着テープの接着部が剥離し易い、等の問題点を有している。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールの補修時において、モジュール表面と補修部材との接着部の接着性を向上して、該接着部への水分や汚れの侵入を回避し、太陽電池モジュール特性の低下、水分を通しての地絡の発生、補修部材の剥離等の不具合の発生を防止することが可能な太陽電池モジュール及びその設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来技術の有する課題を解決するために、本発明における請求項１の発明は、光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールにおいて、前記表面部材の光の入射側表面に、水平面とほぼ平行に一定長さに亘って延びる複数の溝部を設け、該各溝部を太陽電池モジュールの表面に互いにほぼ平行に配置している。
この発明において、前記溝部の断面形状は、矩形状断面、あるいは台形状断面、あるいは半円形状断面に形成するのが好ましい。
また、太陽電池モジュールの1セットについて、前記複数の溝部を、当該モジュールの表面に互いにほぼ平行で、当該モジュールの水平面とほぼ平行な方向、つまり溝部の長手方向に複数列、かつ前記長手方向と直角方向に複数列形成するのが好ましい。
【０００８】
前記溝部は、具体的には次のように構成するのが好ましい。
すなわち、前記各溝部は、請求項２のように、該溝部の長手方向に一定幅にて形成されている。
【０００９】
さらに、請求項３は、請求項１の太陽電池モジュールを設置する方法の発明であり、
光電変換素子の光の入射側を樹脂材からなる表面部材で覆って構成された太陽電池モジュールの設置方法において、前記表面部材の光の入射側表面に、複数の溝部を一定長さに亘って設け、該複数の溝部が水平面とほぼ平行で、かつ前記各溝部が互いにほぼ平行となるように、前記太陽電池モジュールをモジュール支持部材に取付けて設置している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池モジュールの光電変換素子の入射側を覆う表面部材の入射側表面に、好ましくは長手方向に一定幅あるいは溝幅が長手方向に互い違いに異なるような形状の一定長さの溝部を複数個設け、この太陽電池モジュールを、前記複数の溝部が水平面とほぼ平行で、かつ前記各溝部が互いにほぼ平行となるように前記太陽電池モジュールをモジュール支持部材に取付けて設置しているので、表面に付いた傷を粘着テープ等の補修部材で覆って補修して前記太陽電池モジュールを使用する際に、該太陽電池モジュールをモジュール支持部材に太陽光側に向けて一定角度傾斜して取付ける通常の太陽電池モジュール設置形態において、前記溝部の長手方向つまり水平面とほぼ平行な方向には水や汚れが流れ難くなって、長手方向から補修部材の接着部への水や汚れの侵入が抑制される。
また、前記溝部と直角方向等の溝部の長手方向に対して一定の角度を有する方向からの水や汚れの侵入は、溝部間に形成されるランド部の頂面で遮断されることとなる。
【００１１】
従って、本発明によれば、補修部材の接着部への水や汚れの侵入を抑制することが可能となって、かかる水や汚れの侵入に伴なう太陽電池モジュール特性の低下や、水を通しての地絡等の不具合の発生を防止できるとともに、補修部材の接着部における接着力の低下を回避でき、該接着力の低下に伴なう補修部材の剥離の発生を防止でき、性能が安定し、かつ補修後における耐久性が向上した太陽電池モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図である。
図１において、１（１ａ，１ｂ，１ｃ）は太陽電池モジュール、３０はモジュール支持部材であり、該モジュール支持部材３０は水平面１００に対して角度αで傾斜して形成されている。このモジュール支持部材３０の傾斜した取付面３０ａ上には、複数個（本実施形態では３個）の太陽電池モジュール１ａ，１ｂ，１ｃが横方向へ並べて取付けられている。
【００１４】
前記太陽電池モジュール１は、モジュール支持部材３０を介して屋根等の構造物に直接取付けて屋根材一体型としても、構造物上に架台を設けて該架台に前記モジュール支持部材３０を介して取付けてもよい。また、該太陽電池モジュール１は、壁面に貼り付けても、曲面に取付けることも可能である。
【００１５】
さらに、太陽電池モジュール１は、図１に示すように、太陽光を多く受光できる南向きに傾斜させて設置するのが好適であるが、構造物の形状や傾きに応じて、西向きや北向きなどの任意の向きに設置することが可能である。
【００１６】
前記各太陽電池モジュール１は、後述するように、一定長さの溝部１６の形成方向が水平面１００にほぼ平行なＸ方向となるように、また前記各溝部１６が互いにほぼ平行となるように指向して、図1の１ａ、１ｂのように前記Ｘ方向に貫通して１列かつ前記Ｘ方向と直角なＹ方向には複数列配置されるか、あるいは図1の１ｃのように該Ｘ方向に複数列かつ前記Ｘ方向と直角なＹ方向にも複数列配置されて、モジュール支持部材３０の取付面３０ａに取付けられている。
【００１７】
次に、図２は本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの要部形状を示し、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ矢視図である。
図２において、１１は太陽電池モジュール１の中核体を構成する光電変換素子であり、光電変換素子１１の入射側には表面部材を構成する入射側封止材１２及び保護シート１３が積層されている。
また、光電変換素子１１の反入射側には反入射側封止材１４及び支持基板１５が積層され、該支持基板１５がモジュール支持部材３０への取付面となっている。
そして、保護シート１３及び入射側封止材１２の入射側表面には、一定長さの溝部１６が複数個凹設されている。
複数の溝部１６は、図２（Ａ）のように断面形状を台形状にかつ同一幅Ｂの直線状に形成されており、図１及び図２（Ｂ）に示すように、溝部１６の形成方向が水平面１００にほぼ平行なＸ方向となるように、また前記各溝部１６が互いにほぼ平行となるように指向して、モジュール支持部材３０上に設置されている。なお、図２（Ａ）において、Ｙは溝部１６の形成方向（Ｘ方向）と直角な方向である。
【００１８】
この第１実施形態において、各溝部１６は、図５（Ｂ）のような断面台形状の溝部１６ｂのみならず、図５（Ａ）のような断面矩形状の溝部１６ａ、図５（Ｃ）のような丸みを帯びた断面半円形状の溝部１６ｃでもよい。
ただし、溝部１６の形状は、補修時における補修部材としての粘着テープとの接触面積の割合が大きく、接着性の高い形状のものを選択することが好ましい。成形性との兼ね合いで決める必要がある。
【００１９】
本発明の第１実施形態の太陽電池モジュール１において、前記光電変換素子１１としては、ポリイミド基板に金属電極を製膜し、アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ）／アモルファスシリコンゲルマニウム（以下、ａ−ＳｉＧｅ）のタンデム構造（シングル構造あるいは３層タンデム構造でもよい）の光電変換素子が用いられ、光の入射側の透明電極にはＩＴＯが用いられている。
また、前記ポリイミド基板に代えて、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリアミド、ポリカボネート、ＰＢＴ、ＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＩ、ＰＡＩ等の樹脂フィルムや、ステンレス基板、ガラス基板を用いることが可能である。
さらに、前記ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅのタンデム構造の光電変換素子１１に代えて、ａ−Ｃ、ａ−ＳｉＣ、微結晶シリコン（以下、μｃ−Ｓｉ）、μｃ−ＳｉＧｅ、μｃ−ＳｉＣ、μｃ−Ｇｅ等を用いることが可能である。そして、透明電極には前記ＩＴＯに代えて、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の透明導電膜を用いることが可能である。
【００２０】
また、前記保護シート１３としてはＥＴＦＥフィルムが用いられているが、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ等のフィルムを用いることも可能である。また、かかる実施形態では、光電変換素子１１の入射側の表面部材は入射側封止材１２及び保護シート１３の２層構造であるが、３層以上の構造にしたり、ガラス繊維等の織布、不織布を挿入してもよい。
また、反入射側の支持基板１５には鋼鈑が用いられているが、瓦材、アルミニウム板、コンクリート等を用いることもできる。さらに、反入射側封止材１４を用いずに光電変換素子１１を支持基板１５に接着剤やねじ止めによって固定することも可能である。
【００２１】
また、入射側封止材１２を用いて溝部１６が形成された保護シート１３を光電変換素子１１へ接着する作業は、真空ラミネートプロセスによって行われている。その際には、接着時の成形不良を回避するため、保護シート１３側に溝状の凹凸が形成された剥離シートを載せて前記処理を行う。
しかも、溝部１６の形状は、後述するように、幅Ｂが０．５〜５ｍｍ程度、深さが０．０５〜１ｍｍ程度にすることが、前記のような接着時の成形不良に対して抑制効果がある。このような形状がラミネート時に太陽電池モジュール１の表面に転写されて、太陽電池モジュール１の表面形状を決定するものである。
【００２２】
図３は、前記第１実施形態における太陽電池モジュール１の補修状態を示す要部平面図である。
図３において、２１は太陽電池モジュール１の表面に付いた傷であり、該傷２１を粘着テープからなる補修部材２０で覆って補修している。かかる傷２１の補修に用いる補修部材２０は、これが接着される保護シート１３と同じくＥＴＦＥフィルムを用いているが、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ等のフィルムを用いることも可能である。
また、補修部材２０を保護シート１３に貼り付けるための粘着剤には耐候性を必要とするためアクリル系の粘着剤が用いられているが、ブチルゴム系材料、シリコン系材料、熱可塑性材料等の粘着材や接着剤を用いることもできる。
【００２３】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態における太陽電池モジュール１の要部形状を示す要部平面図である。図４に示す第２実施形態において、各溝部１６は、長手方向（Ｘ方向）に対して直角な（直交する）Ｙ方向の幅Ｂ１の小さい溝１６ｚと幅Ｂ２の大きい溝１６ｙとが互い違いになるように形成されている。さらに、図示を省略したが、各溝部１６は、長手方向（Ｘ方向）において波形状に幅Ｂが変化するように形成することも可能である。その他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。
【００２４】
［比較例］
図７及び図８は、前記各実施形態との比較例を示し、図７は太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図（図１に対応する図）、図８は前記比較例における要部形状を示し、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ矢視図である。
図７において、複数個（この例では３個）の太陽電池モジュール１（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、角度αで傾斜したモジュール支持部材３０の取付面３０ａ上に横方向へ並べて取付けられている。
各太陽電池モジュール１は、図７の１ａ及び１ｂのように該モジュール１を貫通した溝部１６０が水平面１００にほぼ平行なＸ方向に複数個並設され、あるいは図７の１ｃのように一定長さの溝部１６０が前記Ｘ方向に複数個かつ前記Ｘ方向に対し直角なＹ方向にも複数個並設されている。溝部１６０の溝自体の形状は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
即ち、該比較例においては、前記溝部１６０が第１実施形態及び第２実施形態と直角な方向に形成されており、該溝部１６０の幅方向が水平面１００にほぼ平行なＸ方向であり、溝部１６０の長さ方向が前記Ｘ方向に対し直角なＹ方向となるように、また各溝部１６０が互いにほぼ平行になるように指向して前記Ｙ方向及びＸ方向にそれぞれ複数列配置されて、モジュール支持部材３０の取付面３０ａに取付けられている。
【００２５】
かかる比較例において、図８に示すように、太陽電池モジュール１の表面に傷２１が付いた際には、該傷２１を粘着テープからなる補修部材２０で覆って補修している。この場合、図８（Ａ）に示すように、補修部材２０と太陽電池モジュール１の表面との間に隙間が形成され易く、このため、図７のように溝部１６０の長手方向つまりＹ方向に水や汚れが流れて、前記隙間から補修部材２０の接着部へ侵入し易くなる。これにより、補修部材２０の接着力が低下し、補修部材２０が太陽電池モジュール１の表面から剥離し易くなる。
なお、図７〜図８の比較例において、第１実施形態及び第２実施形態（図１〜図４）と同一の部材は同一の符号で示す。
【００２６】
一方、本発明の第１実施形態及び第２実施形態によれば、太陽電池モジュール１の光電変換素子１１の入射側を覆う表面部材（入射側封止材１２及び保護シート１３）の入射側表面に、第1実施形態のような長手方向に一定幅Ｂの溝部１６、あるいは第２実施形態のような溝幅がＢ１、Ｂ２のように長手方向に互い違いに異なるような形状の溝部１６を一定長さに亘って複数個設け、このように構成された太陽電池モジュール１を、複数の溝部１６の全部が水平面１００とほぼ平行なＸ方向で、かつ各溝部１６が互いにほぼ平行となるように指向して、太陽電池モジュール１をモジュール支持部材３０に取付けて設置したので、表面に付いた傷を粘着テープ等からなる補修部材２０で覆って補修した太陽電池モジュール１を使用する際においては、太陽電池モジュール１をモジュール支持部材３０に太陽光側に向けて一定の角度αで傾斜して取付ける通常の太陽電池モジュールの設置形態において、溝部１６の長手方向つまり水平面１００とほぼ平行なＸ方向には水や汚れが流れ難くなるとともに、該長手方向に直角なＹ方向からの水や汚れの侵入は溝部１６間に形成されるランド部の頂面で遮断されることとなる。
【００２７】
従って、本発明の第１実施形態及び第２実施形態によれば、前記比較例のような補修部材２０の接着部への水や汚れの侵入を抑制することが可能となり、これにより、かかる水や汚れの侵入に伴なう太陽電池モジュール特性の低下や、水を通しての地絡等の不具合の発生を防止できる。
しかも、かかる第１実施形態及び第２実施形態によれば、水や汚れの侵入に伴なう補修部材２０の接着部における接着力の低下を回避できて、該接着力の低下に伴なう補修部材２０の剥離の発生を防止でき、性能が安定し、かつ補修後における耐久性が向上した太陽電池モジュール１が得られる。
【００２８】
［実施例］
図６（Ｂ）ないし図６（Ｄ）は本発明の実施例を示し、（Ｂ）は矩形状断面の溝部の実施例、（Ｃ）は台形状断面の溝部の実施例、（Ｄ）は半円形状断面の溝部の実施例である。
かかる実施例において、太陽電池モジュール１を０．８ｍｍの鋼鈑に貼り付け、表面の溝部１６の構造を水平面１００に対してほぼ平行に設置した。溝部１６の凹凸構造は、深さが０．５ｍｍ、凹部の幅が０．６ｍｍ、凸部の幅が０．２ｍｍである、図６（Ｂ）のような矩形状断面に形成した。
また、入射側表面の封止材は厚さ０．７ｍｍのＥＶＡを用い、保護シートには厚さ０．０５ｍｍのＥＴＦＥを用いた。真空ラミネートプロセスにおけるラミネート条件は、１２０℃で２分間の脱気し、１５５℃において２０分間加圧下でのキュアを行い、８０℃に降温した後に開放したものである。
【００２９】
このように構成した太陽電池モジュール１に対して、先端角６０°の針に荷重１ｋｇｆをかけ、１０ｃｍの高さから落下させて傷を付けた。この傷はモジュール１のセルまで達しており、水中に浸漬して絶縁性を評価したところ、絶縁抵抗は６０ＭΩ以下まで低下していた。さらにその後に、粘着テープを傷から端面までの距離がほぼ２０ｍｍとなるように貼り付け、しかる後に幅１００ｍｍのロールを用い、１０ｋｇｆの力を粘着テープに加えて圧着した。
かかる太陽電池モジュール１は南向きで傾斜角３０°の面に設置し、１年間暴露した後の雨が上がった後に評価した。評価方法は、外観検査による粘着テープ、モジュール間の隙間への雨水の浸透状態の確認と、粘着テープの剥離状態によった。
前記のような実験によって得られた結果を図６（Ａ）の比較表に示している。この表に示されるように、この実施例においては、前記隙間に雨水が侵入することにより地絡していなかった。また、剥離についても、前記溝部１６の1列分に０．８ｍｍの剥離のみが見られた。
なお、図６（Ｃ）の台形状断面の溝部、及び図６（Ｄ）の半円形状断面の溝部の太陽電池モジュール１についても前記と同様な実験を行い、前記と同様な結果が得られた。    
【００３０】
次に、前記実施例と同じ条件で、図７及び図８に示す比較例（溝の方向が傾斜面にほぼ平行）の太陽電池モジュールを試作して、前記実施例と同一条件で試験を行った。この結果、図６（Ａ）の比較表に示されるように、この比較例においては、水が接着部の中まで侵入して地絡状態となり、剥離も１．８ｍｍ幅ときわめて大きく、かつ剥離面が汚れているのが確認された。
かかる比較実験によって、本発明の実施例における太陽電池モジュール１の優位性を確認できた。
【００３１】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの要部形状を示し、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ矢視図である。
【図３】第１実施形態における太陽電池モジュールの補修状態を示す要部平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの要部形状を示す要部平面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は第１実施形態及び第２実施形態における溝部の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】第１実施形態及び第２実施形態における実施例を示し、（Ａ）は実施例と比較例との補修部性能の比較表、（Ｂ）は矩形状断面の溝部の実施例、（Ｃ）は台形状断面の溝部の実施例、（Ｄ）は半円形状断面の溝部の実施例を示す概念図である。
【図７】前記太陽電池モジュールの比較例の取付状態を示す斜視図である。
【図８】前記比較例における要部形状を示し、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ矢視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  太陽電池モジュール
１１  光電変換素子
１２  入射側封止材
１３  保護シート
１４  反入射側封止材
１５  支持基板
１６  溝部
２０  補修部材
３０  モジュール支持部材
１００  水平面
【図１】
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【図２】
2006179624.tif 000004
【図３】
2006179624.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006179624.tif 000008
【図７】
2006179624.tif 000009
【図８】
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