(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の第１カバーと、
前記第１カバーを構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成され、前記第１カバーに間隔をあけて対向している第２カバーと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間に配置されている太陽電池セルと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間を埋めて互いを接合し、前記太陽電池セルを封止する封止材部と、
前記第１カバーを構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成され、前記第１カバーの周縁部の第２カバー側とは反対側の面の全体または一部に接着されている樹脂部材とを備え、
前記第２カバーは、少なくとも前記太陽電池セルと対向する位置に透光部を有し、
前記第１カバーは、前記太陽電池セルと対向している中央部と該中央部を囲んでいる前記周縁部とから構成されており、
前記第２カバーは、前記透光部と該透光部を囲んでいる遮光部とから構成されている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記樹脂部材が板状である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールが搭載される被搭載部と、
前記太陽電池モジュールおよび前記被搭載部を互いに接合する接合部とを備え、
前記太陽電池モジュールは、
板状の第１カバーと、
前記第１カバーを構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成され、前記第１カバーに間隔をあけて対向している第２カバーと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間に配置されている太陽電池セルと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間を埋めて互いを接合し、前記太陽電池セルを封止する封止材部と、
前記第１カバーを構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成され、前記第１カバーの周縁部の第２カバー側とは反対側の面の全体または一部に接着されている樹脂部材とを備え、
前記第２カバーは、少なくとも前記太陽電池セルと対向する位置に透光部を有し、
前記第１カバーは、前記太陽電池セルと対向している中央部と該中央部を囲んでいる前記周縁部とから構成されており、
前記接合部は、前記周縁部の一部と前記被搭載部とに挟まれている、太陽電池モジュールの実装構造。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池モジュールの実装構造を含み、
前記被搭載部が車体の一部である、車両。
【請求項５】
板状の第１カバー上に、第１封止材シートを配置する工程と、
前記第１封止材シート上に太陽電池セルを配置する工程と、
前記太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置する工程と、
前記第２封止材シート上に、前記第１カバーを構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成されている第２カバーを配置する工程と、
前記第１カバーを構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成されている樹脂部材を、前記第１カバーの周縁部の第２カバー側とは反対側の面の全体または一部に接着する工程と、
前記第１カバー、前記第１封止材シート、前記太陽電池セル、前記第２封止材シート、前記第２カバーおよび前記樹脂部材が積層されている積層体を加熱しつつ加圧する工程とを備え、
前記第２カバーは、少なくとも前記太陽電池セルと対向する位置に透光部を有し、
前記第１カバーは、前記太陽電池セルと対向している中央部と該中央部を囲んでいる前記周縁部とから構成されており、
前記第２カバーは、前記透光部と該透光部を囲んでいる遮光部とから構成されるように、２色成形により形成される、太陽電池モジュールの製造方法。
【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、その実装構造、これを含む車両、および、太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの構成を開示した先行文献として、特開２０１３−１１０３０１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された太陽電池モジュールは、透光性を有する樹脂材料によって形成された表面保護材と、発電素子を封止し、表面保護材が一方の面に接合された封止材と、封止材に表面保護材の反対側から接合された裏面保護材とを備える。裏面保護材は、曲げ剛性が５００００ＭＰａ・ｍｍ3以上にされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１０３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された太陽電池モジュールにおいては、裏面保護材の曲げ剛性を高くすることにより、太陽電池モジュールの反りの発生を抑制しているため、裏面保護材の重量が増加しており、太陽電池モジュールをさらに軽量化できる余地がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、反りの発生が抑制された軽量な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面に基づく太陽電池モジュールは、板状の第１カバーと、第１カバーを構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成され、第１カバーに間隔をあけて対向している第２カバーと、第１カバーおよび第２カバーの間に配置されている太陽電池セルと、第１カバーおよび第２カバーの間を埋めて互いを接合し、太陽電池セルを封止する封止材部と、第１カバーを構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成され、第１カバーの周縁部の第２カバー側とは反対側の面の全体または一部に接着されている樹脂部材とを備える。第２カバーは、少なくとも太陽電池セルと対向する位置に透光部を有する。第１カバーは、太陽電池セルと対向している中央部と中央部を囲んでいる周縁部とから構成されている。
【０００７】
本発明の一形態においては、樹脂部材が板状である。
本発明の一形態においては、第２カバーは、透光部と透光部を囲んでいる遮光部とから構成されている。
【０００８】
本発明の第２の局面に基づく太陽電池モジュールの実装構造は、上記の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールが搭載される被搭載部と、太陽電池モジュールおよび被搭載部を互いに接合する接合部とを備える。接合部は、周縁部の一部と被搭載部とに挟まれている。
【０００９】
本発明の第３の局面に基づく車両は、上記の太陽電池モジュールの実装構造を含み、被搭載部が車体の一部である。
【００１０】
本発明に基づく太陽電池モジュールの製造方法は、板状の第１カバー上に、第１封止材シートを配置する工程と、第１封止材シート上に太陽電池セルを配置する工程と、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置する工程と、第２封止材シート上に、第１カバーを構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成されている第２カバーを配置する工程と、第１カバーを構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成されている樹脂部材を、第１カバーの周縁部の第２カバー側とは反対側の面の全体または一部に接着する工程と、第１カバー、第１封止材シート、太陽電池セル、第２封止材シート、第２カバーおよび樹脂部材が積層されている積層体を加熱しつつ加圧する工程とを備える。第２カバーは、少なくとも太陽電池セルと対向する位置に透光部を有する。第１カバーは、太陽電池セルと対向している中央部と中央部を囲んでいる周縁部とから構成されている。
【００１１】
本発明の一形態においては、第２カバーは、透光部と透光部を囲んでいる遮光部とから構成されるように、２色成形により形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽電池モジュールの反りの発生を抑制しつつ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両が備える太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両が備える太陽電池モジュールに含まれる樹脂部材の形状を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上に、第１封止材シートを配置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１封止材シート上に太陽電池セルを配置した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第２封止材シート上に第２カバーを配置し、樹脂部材を第１カバーに接着した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材の積層体を真空圧着している状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材の積層体が冷えて収縮している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール、その実装構造、これを含む車両、および、太陽電池モジュールの製造方法について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る車両が備える太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。図３は、本発明の一実施形態に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。図４は、本発明の一実施形態に係る車両が備える太陽電池モジュールに含まれる樹脂部材の形状を示す平面図である。図２〜４においては、太陽電池モジュール１１０の、長さ方向をＬ、幅方向をＷ、厚さ方向をＴとして、図示している。
【００１６】
図１〜４に示すように、本発明の実施形態１に係る車両１００は、自動車であり、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０と、車体の一部であるルーフサイドメンバ１２０とを備える。なお、車両は、自動車に限られず、たとえば電車であってもよい。
【００１７】
太陽電池モジュール１１０は、板状の第１カバー１１１と、第１カバー１１１を構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成され、第１カバー１１１に間隔をあけて対向している第２カバー１１２と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間に配置されている太陽電池セル１１３と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間を埋めて互いを接合し、太陽電池セル１１３を封止する封止材部１１４と、第１カバー１１１を構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料によって構成され、第１カバー１１１の周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の一部に接着されている樹脂部材１１５とを備える。
【００１８】
第１カバー１１１は、平面視にて略矩形状の外形を有している。第１カバー１１１は、本実施形態においては平板であるが、湾曲していてもよい。第１カバー１１１は、太陽電池セル１１３と対向している中央部１１１ｃと、中央部１１１ｃを囲んでいる周縁部１１１ｐとの、２つの領域で構成されている。中央部１１１ｃは、複数の太陽電池セル１１３が配置されている領域の全体と対向しており、平面視にて略矩形状の領域である。周縁部１１１ｐは、平面視にて中央部１１１ｃの外周に枠状に位置する領域である。
【００１９】
本実施形態においては、第１カバー１１１は、アルミニウム製の板状部材である。ただし、第１カバー１１１は、これに限られず、ＣＦＲＰ(Carbon Fiber Reinforced Plastics)などの剛性を有する板状部材、または、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリエーテルエーテルケトンなどの樹脂製のシートであってもよい。
【００２０】
第２カバー１１２は、平面視にて第１カバー１１１と略同等の外形を有している。第２カバー１１２は、本実施形態においては略平板状であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲している。第２カバー１１２は、少なくとも太陽電池セル１１３と対向する位置に透光部１１２ｔを有する。
【００２１】
本実施形態においては、第２カバー１１２は、透光部１１２ｔと、透光部１１２ｔを囲んでいる遮光部１１２ｏとから構成されている。透光部１１２ｔは、複数の太陽電池セル１１３が配置されている領域の全体と対向しており、平面視にて略矩形状である。透光部１１２ｔは、中央部１１１ｃとほぼ同じ大きさである。遮光部１１２ｏは、平面視にて、透光部１１２ｔの外周に枠状に設けられている。
【００２２】
本実施形態においては、第２カバー１１２は、２色成形により形成されている。透光部１１２ｔと遮光部１１２ｏとは、一体で形成されている。透光部１１２ｔは、透明なポリカーボネートからなる透明樹脂層１１２ａにより構成されている。遮光部１１２ｏは、透光部１１２ｔを構成する透明樹脂層１１２ａの下方に、着色剤を添加された不透明なポリカーボネートからなる不透明樹脂層１１２ｂが重ねて設けられることにより構成されている。たとえば、不透明樹脂層１１２ｂは、黒色である。ただし、透明樹脂層１１２ａおよび不透明樹脂層１１２ｂの各々を構成する材料は、ポリカーボネートに限られず、第１カバー１１１を構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂であれば、アクリルなどの他の樹脂であってもよい。なお、遮光部１１２ｏは必ずしも設けられていなくてもよく、第２カバー１１２が透光部１１２ｔのみで構成されていてもよい。
【００２３】
太陽電池セル１１３は、マトリックス状に互いに間隔を置いて複数配置されている。複数の太陽電池セル１１３は、互いに電気的に接続されている。具体的には、複数の太陽電池セル１１３が互いに直列に接続されて、太陽電池ストリングを構成している。複数の太陽電池ストリングは、互いに直列または並列に接続されている。
【００２４】
封止材部１１４は、第１カバー１１１と第２カバー１１２とに挟まれた領域に位置している。本実施形態においては、第１カバー１１１と第２カバー１１２とに挟まれた領域の縁部に、封止材部１１４の流出を防止するために、ブチルゴムからなる枠状部材１１６が配置されている。封止材部１１４は、枠状部材１１６に囲まれた内側の領域に位置している。
【００２５】
本実施形態においては、封止材部１１４は、ＥＶＡ(Ethylene-Vinyl Acetate)で構成されている。ただし、封止材部１１４を構成する材料は、ＥＶＡに限られず、ＰＶＢ(Poly Vinyl Butyral)、シリコーン樹脂またはアイオノマー樹脂などでもよい。
【００２６】
樹脂部材１１５は、板状である。本実施形態においては、樹脂部材１１５は、平面視にて、第１カバー１１１の周縁部１１１ｐと重なるように枠状に設けられている。樹脂部材１１５は、接着剤により周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の一部に接着されている。
【００２７】
本実施形態においては、後述するように、周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の他の一部に接するように接合部１３０が設けられているため、樹脂部材１１５が周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の一部に接着されているが、接合部１３０が周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面以外の場所に接するように設けられている場合には、樹脂部材１１５が周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の全体に接着されていてもよい。
【００２８】
なお、樹脂部材１１５の形状は、上記の形状に限られず、棒状などであってもよい。樹脂部材１１５は、反りが発生しやすい方向である太陽電池モジュール１１０の長手方向に延在するように設けられていることが好ましい。
【００２９】
本実施形態においては、樹脂部材１１５は、ポリカーボネートにより構成されている。ただし、樹脂部材１１５を構成する材料は、ポリカーボネートに限られず、第１カバー１１１を構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂であれば、アクリルなどの他の樹脂であってもよい。
【００３０】
ここで、太陽電池モジュール１１０の製造方法について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上に、第１封止材シートを配置した状態を示す断面図である。図５に示すように、第１カバー１１１上に第１封止材シート１１４ａを配置する。第１封止材シート１１４ａは、ＥＶＡで構成されている。なお、図示していないが、第１封止材シート１１４ａを配置する前に、第１カバー１１１上に枠状部材１１６が配置されている。
【００３１】
図６は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１封止材シート上に太陽電池セルを配置した状態を示す断面図である。図６に示すように、第１封止材シート１１４ａ上に、電気的に互いに接続された複数の太陽電池セル１１３を配置する。
【００３２】
図７は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置した状態を示す断面図である。図７に示すように、複数の太陽電池セル１１３を覆うように、第２封止材シート１１４ｂを配置する。第２封止材シート１１４ｂは、ＥＶＡで構成されている。
【００３３】
図８は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第２封止材シート上に第２カバーを配置し、樹脂部材を第１カバーに接着した状態を示す断面図である。図８に示すように、第２封止材シート１１４ｂ上に第２カバー１１２を配置する。第１カバー１１１の周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面に、樹脂部材１１５を接着する。上記のように積層された積層体１１０ａは、真空ラミネータにて封止される。
【００３４】
図９は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材の積層体を真空圧着している状態を示す断面図である。図９に示すように、積層体１１０ａが真空ラミネータのチャンバ内の熱板９０上に載置される。熱板９０の表面は、本実施形態においては、樹脂部材１１５に対応する位置に溝が形成された略平面であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲した曲面である。
【００３５】
熱板９０により積層体１１０ａを加熱しつつ、チャンバ内を真空引きすることにより、圧力差によってダイヤフラム９１が矢印で示すように積層体を熱板９０に押し付けて加圧する。加熱された第１封止材シート１１４ａおよび第２封止材シート１１４ｂは、溶融して第１カバー１１１と第２カバー１１２との間を埋めるように流動して一体となる。
【００３６】
第１封止材シート１１４ａおよび第２封止材シート１１４ｂが溶融して流動することにより、第２カバー１１２が第１カバー１１１に近づくように、第２カバー１１２が熱板９０側に向けて移動する。
【００３７】
その後、熱板９０による積層体の加熱を停止することにより、溶融していたＥＶＡが固化して、複数の太陽電池セル１１３を封止するとともに、第１カバー１１１と第２カバー１１２とを接合する。
【００３８】
図１０は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材の積層体が冷えて収縮している状態を示す断面図である。たとえば１４０℃から２０℃に温度が低下することによって、第１カバー１１１および第２カバー１１２の各々が収縮する。
【００３９】
本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０においては、第２カバー１１２が第１カバー１１１を構成する材料より線膨張係数の大きい樹脂材料によって構成されているため、第２カバー１１２の収縮量は、第１カバー１１１の収縮量より大きくなる。この収縮量の差によって、図１０に示すように、太陽電池モジュールに反りを生じさせる変形力１１２ｓが発生する。
【００４０】
変形力１１２ｓは、太陽電池モジュール１１０において太陽電池セル１１３が配置されていない領域が第２カバー１１２側に曲がるように作用する。すなわち、変形力１１２ｓは、第１カバー１１１の周縁部１１１ｐと第２カバー１１２の遮光部１１２ｏとが位置する太陽電池モジュール１１０の周縁部が第２カバー１１２側に曲がるように作用する。
【００４１】
本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０においては、第１カバー１１１を構成する材料の線膨張係数以上の線膨張係数を有する樹脂材料で構成されている樹脂部材１１５が周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面に接着されている。温度低下によって樹脂部材１１５が収縮することにより、太陽電池モジュール１１０の周縁部に反りを生じさせる変形力１１５ｓが発生する。
【００４２】
変形力１１５ｓは、変形力１１２ｓによる反りとは反対方向の反りが生じるように太陽電池モジュール１１０の周縁部に作用する。そのため、変形力１１５ｓは、変形力１１２ｓを打ち消すように作用する。その結果、太陽電池モジュール１１０の周縁部の反りの発生を抑制することができる。
【００４３】
上記のように太陽電池モジュール１１０を製造することにより、太陽電池モジュール１１０の反りの発生を抑制できる。また、樹脂部材１１５による、太陽電池モジュール１１０重量増加は僅かであるため、第１カバー１１１の剛性を高くすることにより太陽電池モジュール１１０の反りの発生を抑制した場合に比較して、太陽電池モジュール１１０を軽量化することができる。
【００４４】
図３に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０の実装構造においては、太陽電池モジュール１１０は、ルーフサイドメンバ１２０の一部であり被搭載部であるフランジ１２１に搭載されている。太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１とは、接合部１３０によって互いに接合されている。
【００４５】
接合部１３０は、太陽電池モジュール１１０の第１カバー１１１とフランジ１２１との間に設けられている。接合部１３０は、第１カバー１１１の周縁部１１１ｐの第２カバー１１２側とは反対側の面の他の一部に接するように設けられている。すなわち、接合部１３０は、第１カバー１１１の周縁部１１１ｐの一部とフランジ１２１との間に挟まれている。接合部１３０は、略矩形の枠状に設けられている。
【００４６】
本実施形態においては、接合部１３０は、ウレタン樹脂を含む接着剤である。ただし、接合部１３０は、これに限られず、エポキシ樹脂を含む接着剤などでもよい。
【００４７】
車両には高いデザイン性が求められるため、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０の反りが小さいことが重要である。本実施形態に係る車両１００は、上記の太陽電池モジュール１１０の実装構造を含むことにより、高いデザイン性を有する。
【００４８】
本実施形態においては、枠状部材１１６、樹脂部材１１５および接合部１３０は、太陽電池モジュール１１０の厚さ方向に見て、遮光部１１２ｏと重なっている。これにより、太陽電池モジュール１１０の実装構造を第２カバー１１２側から見たときに、枠状部材１１６、樹脂部材１１５および接合部１３０を視認できなくすることができる。その結果、車両のデザイン性を高めることができる。
【００４９】
本実施形態においては、被搭載部がルーフサイドメンバ１２０の一部であるフランジ１２１であったが、被搭載部はこれに限られず、たとえば、車庫の屋根、アーケードなどであってもよい。
【００５０】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
９０  熱板、９１  ダイヤフラム、１００  車両、１１０  太陽電池モジュール、１１０ａ  積層体、１１１  第１カバー、１１１ｃ  中央部、１１１ｐ  周縁部、１１２  第２カバー、１１２ａ  透明樹脂層、１１２ｂ  不透明樹脂層、１１２ｏ  遮光部、１１２ｐ  板状部、１１２ｓ，１１５ｓ  変形力、１１２ｔ  透光部、１１３  太陽電池セル、１１４  封止材部、１１４ａ  第１封止材シート、１１４ｂ  第２封止材シート、１１５  樹脂部材、１１６  枠状部材、１２０  ルーフサイドメンバ、１２１  フランジ、１３０  接合部。
【図１】
0006484161.tif 000002
【図２】
0006484161.tif 000003
【図３】
0006484161.tif 000004
【図４】
0006484161.tif 000005
【図５】
0006484161.tif 000006
【図６】
0006484161.tif 000007
【図７】
0006484161.tif 000008
【図８】
0006484161.tif 000009
【図９】
0006484161.tif 000010
【図１０】
0006484161.tif 000011