(57)【要約】  太陽電池モジュールは、表面、裏面および側面を有する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの縁部に沿って設けられており、該縁部が嵌め込まれた嵌合部を有するフレーム部材と、前記嵌合部内に配置されており、前記太陽電池パネルの縁部に接着する接着剤と、を備える。上記太陽電池モジュールにおいて、前記接着剤は、感圧型の第１接着剤と、該第１接着剤とは前記フレーム部材の長手方向に沿う方向において異なる位置に配置された、硬化型の第２接着剤とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面、裏面および側面を有する太陽電池パネルと、
該太陽電池パネルの縁部に沿って設けられており、該縁部が嵌め込まれた嵌合部を有するフレーム部材と、
前記嵌合部内に配置されており、前記太陽電池パネルの縁部に接着する接着剤と、を備え、
前記接着剤は、感圧型の第１接着剤と、該第１接着剤とは前記フレーム部材の長手方向に沿う方向において異なる位置に配置された、硬化型の第２接着剤とを含む、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第２接着剤は、湿気硬化型、硬化剤混合型または光硬化型である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１接着剤は、１つの前記フレーム部材における前記嵌合部内の少なくとも２箇所に配置され、
前記第２接着剤は、隣り合う前記第１接着剤の間に位置する前記嵌合部内に配置されている、請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記嵌合部は、前記太陽電池パネルの表面側に位置する第１壁部と、前記太陽電池パネルの側面側に位置する第２壁部と、前記太陽電池パネルの裏面側に位置する第３壁部と、前記フレーム部材の長手方向に延在するとともに前記第１壁部の前記太陽電池パネルの表面に対向する面に設けられた第１凹部とを有する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記嵌合部は、前記太陽電池パネルの表面側に位置する第１壁部と、前記太陽電池パネルの側面側に位置する第２壁部と、前記太陽電池パネルの裏面側に位置する第３壁部とを有し、
前記第１接着剤は、前記太陽電池パネルの表面と前記第１壁部との間に配置されておらず、前記太陽電池パネルの側面と前記第２壁部との間、および前記太陽電池パネルの裏面と前記第３壁部との間に配置されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記嵌合部は、前記第２壁部の前記太陽電池パネルの側面に対向する面に設けられた第２凹部と、該第２凹部に連結するとともに、前記第３壁部の前記太陽電池パネルの裏面に対向する面に設けられた第３凹部とを有する、請求項４または請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記嵌合部は、前記第１接着剤が配置される第１領域と、前記第２接着剤が配置される第２領域と、前記接着剤が配置されていない第３領域とを有し、該第３領域には切欠部が設けられている、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記切欠部は、前記第１壁部および前記第２壁部にわたり、かつ前記第３凹部の底部の位置まで延在している、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第１領域および前記第２領域は、前記フレーム部材の長手方向に沿って長く、前記第１領域の長手方向の長さは、前記第２領域の長手方向の長さよりも短い、請求項７または８に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１５−０１５７６０号（２０１５年１月２９日出願）の優先権を主張するものであり、この出願の開示全体を取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの周囲にフレームが設けられている。このようなフレームは、凹状の嵌合部を有しており、この嵌合部に接着剤を塗布した後に、太陽電池パネルの縁部を嵌め込むことによって、太陽電池パネルを固定している。特開平８−２３１１６号公報には、養生時間が短いホットメルトシーリング剤を接着剤に用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３１１６号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一形態に係る太陽電池モジュールは、表面、裏面および側面を有する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの縁部に沿って設けられており、該縁部が嵌め込まれた嵌合部を有するフレーム部材と、前記嵌合部内に配置されており、前記太陽電池パネルの縁部に接着する接着剤と、を備えている。前記接着剤は、感圧型の第１接着剤と、該第１接着剤とは前記フレーム部材の長手方向に沿う方向において異なる位置に配置された、硬化型の第２接着剤とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図面であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図面であり、図１（ａ）においてフレーム部材の嵌合部内の第１接着剤と第２接着剤の配置を模式的に示すモデル図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの断面を示す図であり、図３（ａ）は図２のＣ−Ｃ’線で切断した部位の端面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線で切断した部位の端面図である。
【図４】図４は本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの図であり、図３（ｂ）に相当する部位の端面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの図であり、図５（ａ）は図２に相当する平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ部における部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池パネル２と複数のフレーム部材３とを有する。以下の説明では、図１に示す矩形状の太陽電池モジュール１の一辺に沿う方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交し太陽電池パネル２の面に対して平行な方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。
【０００９】
太陽電池モジュール１は、矩形状の太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２の縁部２ｄを保護（保持）する複数のフレーム部材３を有している。
【００１０】
太陽電池パネル２は、表面２ａ、側面２ｂおよび裏面２ｃを有する。具体的には、太陽電池パネル２は、主として光を受光する表面２ａ（透光性基板１０の面）と、この表面２ａの裏側に相当する裏面２ｃ（裏面保護部材１４の面）と、表面２ａと裏面２ｃとの間をつなぐ側面２ｂとを有している。また、太陽電池パネル２は、表面２ａの側から見て、外側に沿った部分に相当する縁部２ｄを有している。なお、以下の説明において、太陽電池パネル２の裏面２ｃから表面２ａへ向かう方向を上と記載し、表面２ａから裏面２ｃに向かう方向を下と記載する場合がある。
【００１１】
太陽電池パネル２は、表面２ａ側から順に、太陽電池モジュール１の基板を兼ねる透光性基板１０と、熱硬化性樹脂を含む一対の封止材１１と、封止材１１に周囲を保護されインナーリード１２によって電気的に接続された複数の太陽電池素子１３とを備えている。さらに、太陽電池パネル２は、太陽電池モジュール１の裏面２ｃ側を保護する裏面保護部材１４と、太陽電池素子１３で得られた出力を外部に取り出すための端子ボックス１５とを備えている。
【００１２】
透光性基板１０は、例えば矩形状である。透光性基板１０は、封止材１１、インナーリード１２および太陽電池素子１３を保護する。透光性基板１０には、例えば、強化ガラスまたは白板ガラス等を用いることができる。
【００１３】
インナーリード１２は、隣り合う太陽電池素子１３同士を電気的に接続している。インナーリード１２としては、例えば、太陽電池素子１３と接続させるための半田が被覆された銅箔などが挙げられる。
【００１４】
封止材１１は、太陽電池素子１３およびインナーリード１２等を封止している。このような封止材１１としては、透明なエチレンビニルアセチレートの共重合体などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００１５】
裏面保護部材１４は、透光性基板１０と同じ大きさの矩形状を成しており、裏面２ｃ側から封止材１１、インナーリード１２および太陽電池素子１３を保護する。裏面保護部材１４には、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、またはポリエチレンナフタレート樹脂などを用いることができる。
【００１６】
なお、裏面２ｃ側の封止材１１および裏面保護部材１４は、透光性を有するような材質でもよい。これにより、太陽電池素子１３が裏面２ｃ側から入射される光の一部を受けてもよい。
【００１７】
太陽電池素子１３は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状の基板を有する。このようなシリコン基板を複数用いる場合は、上述したように、インナーリード１２で隣接するシリコン基板同士を電気的に接続すればよい。
【００１８】
また、太陽電池素子１３の種類は特に制限されない。例えば、太陽電池素子１３として、アモルファスシリコンよりなる薄膜太陽電池、またはＣＩＧＳ太陽電池、またはＣｄＴｅ太陽電池、または結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスを形成した太陽電池素子１３等を用いてもよい。例えば、アモルファスシリコン、またはＣＩＧＳ、またはＣｄＴｅよりなる太陽電池素子１３としては、透光性基板１０上において、アモルファスシリコン層、またはＣＩＧＳ層、またはＣｄＴｅ層を透明電極等と組み合わせて適宜積層するようにしたものが利用できる。
【００１９】
また、端子ボックス１５は、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、またはポリフェニレンオキサイド樹脂の箱体と、該箱体内に配置されるターミナル板と、箱体の外部へ電力を導出する出力ケーブルとを備えている。
【００２０】
フレーム部材３は縁部２ｄに沿うように設けられた長尺状の部材である。フレーム部材３は、例えば図１（ｂ）に示すように、縁部２ｄが嵌め込まれる嵌合部３ａを有している。嵌合部３ａ内には、縁部２ｄとフレーム部材３とを接着するための接着剤が配置されている。これにより、フレーム部材３は、太陽電池パネル２の外周部を保護できる。
【００２１】
フレーム部材３の嵌合部３ａは、図３に示すように、表面２ａ側に位置する第１壁部３ａ１と、側面２ｂ側に位置する第２壁部３ａ２と、裏面２ｃ側に位置する第３壁部３ａ３と、から構成されている。そのため、嵌合部３ａはＣ型の断面の形状を有する。このような嵌合部３ａは、太陽電池パネル２の厚みよりも若干大きな幅で開口している。また、フレーム部材３は、嵌合部３ａから下方に延びる外壁部３ｂを有している。さらに、フレーム部材３は、裏面２ｃに対して略平行になるように、外壁部３ｂの下端から内側（＋Ｘ軸方向）に張り出した底面部３ｃを有する。
【００２２】
本実施形態では、接着剤としての特性が異なる２種類の接着剤（第１接着剤４および第２接着剤５）を用いている。
【００２３】
第１接着剤４は、常温で圧力を加えて被着物に接触させることによって、で被着物同士を接着できる。第１接着剤４は、粘着性を有しており、いわゆる感圧型の性質を有する感圧型接着剤である。感圧型接着剤は、粘着剤とも称されており、常温でも接着力を有する。第１接着剤４は、第１接着剤４の配置された嵌合部３ａ内に太陽電池パネル２を押し込んで嵌め込んだ際に、太陽電池パネル２とフレーム３とを接着する。これにより、太陽電池パネル２は嵌合部３ａ内に保持される。つまり太陽電池パネル２の縁部２ｄは嵌合部３ａ内で第１接着剤４に封止される。第１接着剤４は、図３（ａ）に示すように、第２壁部３ａ２側と第３壁部３ａ３側に跨るように配置される。第１接着剤４は、太陽電池パネル２を下側に位置するように配置されるとよい。このような第１接着剤４としては、例えばブチルゴム系のシール材が耐候性に優れている。また、第１接着剤４としては、ウレタン系またはアクリル系等のシール材を用いることもできる。
【００２４】
第２接着剤５は、例えば縮合、重合または架橋などによって硬化し、接着力を発現させる硬化型の接着剤である。第２接着剤５としては、例えば湿気硬化型、硬化剤混合型、光硬化型、加熱硬化型、嫌気硬化型等の接着剤を用いることができる。硬化型の接着剤としては、例えば、空気中の水分と反応して硬化する湿気硬化型、本剤と硬化剤とを混合して硬化する硬化剤硬化型が挙げられる。また、光硬化型の接着剤としては、照射された紫外線のエネルギーによって化学反応を起こして硬化する紫外線硬化型のものが挙げられる。第２接着剤５は、上記した化学反応によって硬化し、液状から固化する過程を経て、例えばゴム状の弾性体となる。このような第２接着剤５は、第１接着剤４よりも高温の状態でも高い接着力を発現する。そのため、太陽電池モジュール１が高温の環境に暴露された場合であっても、嵌合部３ａ内において太陽電池パネル２の位置ずれが生じにくい。よって、本実施形態で第２接着剤５は、太陽電池パネル２をフレーム部材３によって強固に保持できる。また、湿気硬化型の接着剤は、接着剤を硬化させるための特別な設備が必要ないため、工程管理をしやすく生産性がよい。また、硬化剤混合型および光硬化型の接着剤は、加熱硬化型または嫌気硬化型の接着剤と比較して簡易な設備で生産でき、湿気硬化型の接着剤よりも早く粘度が増加して半固形状態に至りやすい。これにより、硬化剤混合型および光硬化型の接着剤を用いれば、フレーム部材３の太陽電池パネル２への取り付け工程のタクトタイムを短縮できる。よって、太陽電池モジュール１の生産性をより向上させることができる。第２接着剤５の材質としては、例えば湿気硬化型である一液型のシリコーン接着剤、硬化剤混合型である二液硬化型のシリコーン接着剤または紫外線硬化型であるシリコーン接着剤を用いることができる。また、第２接着剤５は、耐候性に優れているシリコーン系以外にも、例えば、ウレタン系、エポキシ系等であってもよい。
【００２５】
次に、嵌合部３ａ内における第１接着剤４および第２接着剤５の配置について説明する。
【００２６】
第１接着剤４および第２接着剤５は、嵌合部３ａ内のフレーム部材３の長手方向に沿う方向において互いに異なる部位に位置している。例えば、図２に示すように、Ｘ軸方向を長手方向とするフレーム部材３において、第１接着剤４がフレーム部材３の両端と中央の３か所に直線状に配置される。このとき、第２接着剤５は、隣り合う第１接着剤４の間に配置される。また、Ｙ軸方向を長手方向とするフレーム部材３において、第１接着剤４がフレーム部材３の両端の２か所に直線状に配置される。このとき、第２接着剤５は、隣り合う第１接着剤４の間に配置される。なお、第１接着剤４が配置された部位の長さ（第１接着剤４の配置領域の長手方向の長さ）は、第２接着剤５が配置された部位の長さよりも短くするとよい。このように、フレーム部材３に対して、第１接着剤４を２箇所以上に配置することによって、太陽電池パネル２が嵌合部３ａ内の所定の位置で安定して固定されやすい。これにより、本実施形態では、例えば、縁部２ｄが嵌合部３ａ内で斜めになった状態のままで、第２接着剤５が硬化するような不具合を低減できる。その結果、太陽電池モジュール１の品質を維持できる。特に、１つのフレーム部材３に対して、少なくともフレーム部材３の両端に第１接着剤４を配置してもよい。
【００２７】
次に、太陽電池パネル２とフレーム部材３とを接着する方法について説明する。
【００２８】
まず、フレーム部材３の嵌合部３ａ内の所望の位置に、第１接着剤４および第２接着剤５を塗布する。このとき、第１接着剤４および第２接着剤５の粘度を下げて塗布しやすくするために、第１接着剤４、第２接着剤５およびフレーム部材３を予め温めておいてもよい。
【００２９】
次に、フレーム部材３の嵌合部３ａに縁部２ｄを押し込み、フレーム部材３を太陽電池パネル２に取り付ける。太陽電池パネル２を嵌合部３ａに押し込むことによって、嵌合部３ａ内に配置された感圧型の第１接着剤４が接着力を発現し、太陽電池パネル２とフレーム部材３とを接着する。一方、縁部２ｄを嵌合部３ａ内に押し込むことによって、表面２ａと第１壁部３ａ１との間（第１間隙）、側面２ｂと第２壁部３ａ２との間（第２間隙）、および裏面２ｃと第３壁部３ａ３との間（第３間隙）に第２接着剤５を充填する。このとき、第２接着剤５は、粘性を有する液状であるため、各間隙に流動して充填される。第２接着剤５が嵌合部３ａ内に充填された後、所定の硬化方法を用いて第２接着剤５を硬化させる。これにより、太陽電池パネル２とフレーム部材３とは強固に固定される。
【００３０】
このように、本実施形態では、感圧型の第１接着剤４と硬化型の第２接着剤５とを併用しているため、第２接着剤５が接着力を発現する前に第１接着剤４で太陽電池パネル２を嵌合部３ａに固定（位置決め）できる。すなわち、第２接着剤５が硬化する前に第１接着剤４で太陽電池パネル２をフレーム部材３に仮固定できる。これにより、太陽電池パネル２の位置ずれを抑えることによって、第２接着剤５の厚みが過度に薄くなることを抑制し、太陽電池パネル２とフレーム部材３との接着強度の低下を低減できる。その結果、第２接着剤５の接着強度を維持できる。また、本実施形態において、太陽電池モジュール１を屋外の高温環境下で使用した際に、第１接着剤４が熱で軟化しても、第２接着剤５による接着強度を維持できる。
【００３１】
本実施形態では、縁部２ｄをフレーム部材３に嵌め込んだ際に第１接着剤４で固定できるため、第２接着剤５が硬化するまでの間に太陽電池モジュール１の搬送や検査、梱包などの次工程の作業を行なうことができる。これにより、第２接着剤５が硬化するまでの養生時間を短縮できる。その結果、太陽電池モジュール１の生産性が向上する。また、本実施形態において、第１接着剤４は、生産時の太陽電池パネル２とフレーム部材３との位置決めを可能にするだけでなく、第２接着剤５の硬化後も接着力を有するため、太陽電池モジュール１の強度を高めることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、第１壁部３ａ１が表面２ａに対向する面に第１凹部３ａ１１を設けてもよい。この第１凹部３ａ１１は、フレーム部材３の長手方向に延在している。第１凹部３ａ１１を設けた状態で、嵌合部３ａの開口部側に位置する凸部３ａ１２が、太陽電池パネル２の表面２ａと接触する。これにより、嵌合部３に縁部２ｄが嵌入されたときには、硬化前の第２接着剤５が外部に押し出されることを抑制し、嵌合部３ａからはみ出した第２接着剤５によって表面２ａが覆われにくくできる。その結果、本実施形態では、第２接着剤５によって、太陽電池パネル２の受光面積の低下を低減できる。
【００３３】
第１接着剤４は、第２間隙および第３間隙に配置し、第１間隙には配置しないようにしてもよい。これにより、嵌合部３ａ内において、太陽電池パネル２を第１壁部３ａ１に向けて押し上げるように固定できる。一方、第２接着剤５は、図３（ｂ）に示すように、太陽電池パネル２とフレーム部材３との接着力および緩衝作用を得るために、嵌合部３ａ内において、縁部２ｄを包むように充填する。これにより、太陽電池モジュール１の長期信頼性を維持できる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、図４に示すように、第２壁部３ａ２および第３壁部３ａ３の構造が第１実施形態と相違する。本実施形態において、第２壁部３ａ２には、太陽電池パネル２の側面２ｂに対向する面に第２凹部３ａ２１が設けられている。第２凹部３ａ２１は、例えば第２壁部３ａ２の下方から第２壁部３ａ２の中間位置にかけて設けられている。第２壁部３ａ２の中間位置における第２凹部３ａ２１の段差は、太陽電池パネル２の透光性基板１０の側面と対向するように設けるとよい。また、第３壁部３ａ３には、太陽電池パネル２の裏面２ｃに対向する面に設けられた第３凹部３ａ３１が設けられている。第３凹部３ａ３１は、例えば第３壁部３ａ３の第２壁部３ａ２側から中間位置にかけて設けられている。また、図４に示すように第３凹部３ａ３１と第２凹部３ａ２１とが連結していてもよい。
【００３５】
本実施形態では、第２凹部３ａ２１および第３凹部３ａ３１を設けることによって、縁部２ｄにおける第２接着剤５の量を増やすことができる。具体的には、第２凹部３ａ２では、Ｘ軸方向における第２接着剤５の量を増やすことができる。また、第３凹部３ａ３１は、Ｚ軸方向における第２接着剤５の量を増やすことができる。これにより、第２接着剤５による接着強度をより高めることができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、図５に示すように、第１壁部３ａ１および第２壁部３ａ２を部分的に切り欠いた切欠部３ｄを有する点で上述の第１実施形態および第２実施形態と相違する。本実施形態において、嵌合部３ａは、第１接着剤４が配置される第１領域３ｅと、第２接着剤５が配置される第２領域３ｆと、接着剤が配置されない第３領域３ｇを有している。切欠部３ｄは第３領域３ｇに設けられ、第１壁部３ａ１および第２壁部３ａ２にわたり切り欠かれる。さらに、第３壁部３ａ３の一部まで切り欠かれていてもよい。
【００３７】
本実施形態では、表面２ａと第３凹部３ａ３１とに滞留する雨水を切欠部３ｄを介して効率よく排水することができる。これにより、表面２ａにおける汚れの発生が低減される。よって、本実施形態では、発電効率を維持できる。また、本実施形態では、第３凹部３ａ３１に水が滞留することで生じる太陽電池パネル２の劣化を低減できる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る太陽電池モジュールによれば、フレーム部材の嵌合部に太陽電池パネルの縁部を嵌め込んで接着する際に、硬化型の第２接着剤が硬化するまでの間、感圧型の第１接着剤で太陽電池パネルをフレーム部材に固定（位置決め）できる。これにより、本実施形態では、第１接着剤で固定している間に第２接着剤を養生させることができるため、第２接着剤の接着強度を十分に得られるとともに生産性が向上する。
【符号の説明】
【００３９】
１：太陽電池モジュール
２：太陽電池パネル
２ａ：表面
２ｂ：側面
２ｃ：裏面
２ｄ：縁部
３：フレーム部材
３ａ：嵌合部
３ａ１：第１壁部
３ａ１１：第１凹部
３ａ１２：凸部
３ａ２：第２壁部
３ａ２１：第２凹部
３ａ３：第３壁部
３ａ３１：第３凹部
３ｂ：外壁部
３ｃ：底面部
３ｄ：切欠部
３ｅ：第１領域
３ｆ：第２領域
３ｇ：第３領域
４：第１接着剤
５：第２接着剤
１０：透光性基板
１１：封止材
１２：インナーリード
１３：太陽電池素子
１４：裏面保護部材
１５：端子ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2016121861.tif 000009
2016121861.tif 000010
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