(57)【要約】      （修正有）【課題】塩害や家畜の尿などのアンモニアガス環境下で発電劣化しない躯体を有し、ゴム素材による柔らかさにより、高信頼性で、発電効率が高い、結晶系シリコンセル適用の携行可能なモバイル太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】モジュールは、受光面側から少なくとも、透明フッ素系樹脂シート３０、ＣＯＣ樹脂シート、透明オレフィンゴムシート３２、結晶系シリコンセル２０、オレフィンゴムシート３３、太陽電池バックシート、オレフィンゴムシート、金属シート４０、太陽電池バックシートからなる積層体であって、縦と横の長さの総和が４０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であり、モジュール重量は、９ｋｇ／ｍ２以下である。太陽電池バックシートは、少なくとも金属シートより縦、横長さがそれぞれ１ｍｍ以上大きく、金属シートを内包する積層構造である。電極部が受光面に設けてあり、自動車用コネクタで繋げることによって、携行時は１枚サイズで取り扱うことができる。【選択図】図１
0003208052.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
本考案のモジュールの構成材料部材は、受光面側から、少なくとも、透明フッ素系樹脂シート、ＣＯＣ樹脂シート、透明オレフィンゴムシート、結晶系シリコンセル、オレフィンゴムシート、太陽電池バックシート、オレフィンゴムシート、金属シート、太陽電池バックシートからなる積層体であって、縦と横の長さの総和が４０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であり、モジュール重量は、９ｋｇ／ｍ２以下である。
太陽電池バックシートは、少なくとも金属シートの縦、横長さのそれぞれ１ｍｍ以上大きく、金属シートを内包する積層構造である携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項２】
４０Ｗ以上の請求項１の携行可能な結晶系シリコン太陽電池モジュールを２枚か４枚繋ぎ合わせて、繋ぎ合わせの発電総和が８０Ｗ以上２６０Ｗ以下である。繋ぎ合わせの電極部が受光面上の左右、もしくはどちらかに設けてあり、配線で繋いだり、外したりして、携行時に１枚モジュールサイズとして携行できる。
【請求項３】
金属シートとして、０．６ｍｍ〜１．２ｍｍのアルミシート、あるいは、０．１〜０．５ｍｍであるステンレスを適用する請求項第１項の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項４】
配線を取り外し可能な請求項２の太陽電池モジュールの配線出口に自動車用シガーソケットを取り付け、シガーソケット形状のＤＣ／ＡＣコンバータを取り付けることによって、家庭用の扇風機の可動、テレビの視聴、スマートフォンの充電ができる請求項１の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項５】
太陽電池モジュールの外周部にゴムガスケットが架橋接着してある、請求項１の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本考案は、太陽光照射下、電源として携帯可能な太陽電池モジュールに関する。詳しくは、本考案は、平板で、軽量で、移動体への搭載による、いかなる振動によっても、セル割れのない結晶系太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】太陽電池の発電素子には、大きく分けて結晶系と薄膜系がある。結晶系は、発電素子としての信頼性が高く、発電変換効率も２０％超えるセルもあり、太陽電池発電所の主力の太陽電池モジュールとして普及している。一方、薄膜系は、変換効率が低いが、ステンレスなどの基板に蒸着することが可能であるため、発電素子に大きな変形が加わっても破損することがなく、軽量で、携行できる太陽電池モジュールとして製品化されている。【０００３】携行可能な太陽電池モジュールとしての薄膜系は、ＣＩＳやＣＩＧＳを金属基板に蒸着し、これを発電素子として繋ぎ合わせ、樹脂シートで封止して製品化されている。薄膜素子は、湿気に弱く、その寿命を維持するため、高水蒸気バリア性のパッケージング素材が適用されているため、太陽電池製品として高価なものとなっている。また、結晶系に較べ低変換効率のため、結晶系太陽電池の倍程度の面積が必要となり、結果として、携行可能な製品のコンセプトを優先すると、発電性能が低いものとなっている。【０００４】一方、結晶系太陽電池モジュールは、シリコンセルが割れ易い欠点がある。モジュールの変形を拘束する構造であることが必要であり、その役割のため、ガラスが適用されている。ガラスの比重は高いため、携行できることを優先すると小さな面積の太陽電池モジュールとなり、結果、発電性能は低いものとなっている。つまり、携行できる結晶系太陽電池モジュールでは、電源として充分な発電性能を持つ製品はなかった。
電源のない場所において、電源として満足できる最小発電性能は、およそ８０Ｗ以上である。
その理由は、スマートフォンの充電が数時間で完了し、家庭用扇風機やＴＶの視聴、複数の電化製品の同時使用が可能である。携行を優先する製品は、１０Ｗや２０Ｗであり、この性能では「電源」として不充分であり、実際には電池を携行することが前提となっている。
本考案は、屋外に於いて、日射量４００Ｗ／ｍ２以上（およそ、夏場、朝９：００から夕方１６：００）の太陽光強度下で、鉛バッテリやＬｉイオン電池を携帯せず、太陽電池モジュールのみで、電源として使用可能で、携行可能な結晶系太陽電池モジュールである。【０００５】結晶系太陽電池モジュールを携行して、電源として使用するためには、以下の二つの課題を解決する必要がある。一つは、スタンダードタイプでの８０Ｗの発電性能を有する太陽電池モジュールは、およそ７ｋｇの重量があり、容易に携行できるものではない。このガラスを１ｍｍ厚程度の化学強化ガラスに置き換えれば４ｋｇ程度となり、携行できる重量となるが、そもそもガラスは、移動中に硬いものに当たると割れ、製品としての機能を全うできなくなる。もう一つは、シリコンセルは、大きな変形が加わるとクラックが発生し、また、割れるという問題がある。よって、８０Ｗ以上の発電性能を有し、容易に携行できる結晶系太陽電池モジュール製品はこれまでなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０７９３１５  ［特開２０１２−１４２５２７（Ｐ２０１２−１４２５２７Ａ）］
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】薄膜系に較べ高変換効率である結晶系シリコンの太陽電池モジュールであって、移動中の振動や衝撃でセル割れが発生せず、船舶のデッキ上、テントの上、地面や道路などの平らな場所に置くこと、設置することが可能である。また、塩害やアンモニアガス、水蒸気などを受ける使用環境の厳しい状況下であっても長期間に亘って発電性能が低下しない、携行可能な結晶系太陽電池モジュールを提供する。【０００８】また、携行可能であるとともに、裏側にジャンクションボックスがないので、建物の壁や物置の屋根、牛舎や養豚場などのあらゆる場所に容易に設置可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】本モジュールの構成部材は、受光面側から、透明フッ素系樹脂シート、ＣＯＣ（シクロオレフィン）樹脂シート、透明オレフィンゴムシート、結晶系シリコンセル、オレフィンゴムシート、太陽電池バックシート、金属シート、オレフィンゴムシート、太陽電池バックシートからなる積層体である。ガラス代替として、透明フッ素系シートを適用する。そのフィルム厚は、３０〜２００ｕｍであって、好ましくは５０〜１００ｕｍである。３０ｕｍ未満では、僅かな傷でセルに損傷を負う可能性がある。２００ｕｍを超えると、フィルムコストが高くなるため好ましくない。
ガラスを適用しないことによって携行可能な軽量化を実現し、ガラス割れによる製品棄損の心配がない。
屋外で、電源として充分に機能するためには、太陽電池の性能は８０Ｗ以上が必要である。好ましくは１００Ｗ以上で、かつ、携行可能な最適なサイズは、縦３０から９０ｃｍ、横４０ｃｍから９０ｃｍで、好ましくは、縦５０ｃｍ、横６０ｃｍである、太陽電池モジュールを２枚連結して使用することである。
携行可能であるためには、１枚パネルの縦と横の長さの総和が４０ｃｍ以上２００ｃｍ以下で、好ましくは、８０ｃｍから１２０ｃｍである。モジュール重量は、９ｋｇ／ｍ２以下であり、好ましくは８ｋｇ／ｍ２以下である。【００１０】太陽電池バックシートは、少なくとも金属シートの縦、横長さのそれぞれ１ｍｍ以上大きく、好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍである。金属シートを内包する積層構造であることによって、金属プレートの環境劣化から防御し、長寿命な太陽電池モジュールとなる。
携行可能であり、かつ、電源として使用可能な太陽電池モジュールは、２枚か４枚繋ぎ合わせて、開放電圧が１３から１５Ｖ未満と２５Ｖから３０Ｖ未満とする。携行可能な本太陽電池モジュールの最適な使用方法は、自動車用ＤＣ／ＡＣコンバータに繋いで使用することである。１２Ｖ用の場合は、２枚連結、２４Ｖ用の場合は、４枚連結して使用することが好ましい。
２枚連結の場合、８０Ｗ以上１３０Ｗ以下である。好ましくは９０Ｗから１１０Ｗである。４枚連結の場合、１６０Ｗ以上２２０Ｗ以下である。
モジュール同士の繋ぎ合わせの電極部が、受光面上の左右もしくはどちらかに設けてあり、自動車用配線で繋いだり、外したりして、携行時に１枚モジュールサイズとして携行できる。【００１１】太陽電池モジュールの外周部にゴムガスケットを架橋接着して取り付けてある。エッジ部がバックシート端面のむき出しの場合は、鋭く、怪我することもあり、危険であるが、ゴムの緩和を利用して、その対策となり、また、モジュール内シリコンセルの割れ防止として機能する。
ゴムガスケットをエッジ部の外周に回してあり、そのゴム硬度（ＪＩＳＡ）は、５０以上７５以下であり、る。モジュールの最外周は、ゴム素材である。【００１２】本考案のモジュールに適用の金属シートは、アルミシートの場合、純度９９．０％未満の合金であり、その厚みは、１．２ｍｍを超えると重量が増え、携行し難いため好ましくない。
金属シートは、バックシートでサンドウッチされていることが必要で、この構造により、平らなモジュール形状となる。また、金属プレートの上下に貼り合わせるバックシートの縦、横の長さは、それぞれ、１ｍｍから８．０ｍｍ、好ましくは３ｍｍから５．０ｍｍである。この構造によって、金属プレートの外界からの環境劣化因子から隔離することができる。【００１３】モジュールを繋ぎ合わせる電極部分は、透明フッ素シートに切れ目を入れ、横バスバーを内部からそのフィルム上に取り出し、その上に幅２ｃｍ、長さ３ｃｍの大きさで、切れ目部分を覆うようにオレフィンゴムシートとバックシートで、電極ダブ線を挟み、ラミネータでプレスすることによって、電極部を形成できる。この電極同士を電線で繋ぎ合わせることによって、８０Ｗ以上２６０Ｗ以下の携行可能な太陽電池モジュールが得られる。２枚連結の場合は、この電極部を片側のみ有するモジュールと、両方に有するモジュールからなる。４枚連結の場合は、電極部を両端に持つモジュール３枚と片側のみの１枚との連結となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  モバイル太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】  モバイル太陽電池モジュールの平面図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】以下、本考案のモバイル太陽電池モジュールの構造と製造方法について説明する。【００１６】まず、本考案のモバイル太陽電池モジュールは、通常の太陽電池モジュールメーカの成型ラインで生産できる。その断面構造を図１、その平面図を図２に示す。
▲１▼フッ素系透明シート  ▲２▼ＥＶＡ封止材、▲３▼ＣＯＣ樹脂シート、▲４▼透明オレフィンゴムシート、▲５▼結晶系シリコンセルのストリング、▲６▼オレフィンゴムシート、▲７▼バックシート、▲８▼オレフィンゴムシート、▲９▼金属シート、▲１０▼オレフィンゴムシート、▲１１▼バックシートをレイアップし、太陽電池モジュール用ラミネータで成型して得る。【００１７】図１は、モバイル太陽電池モジュールの断面図であり、また、図２は、モバイル太陽電池モジュールの平面図である。ハイブリッド太陽電池モジュール：１０は、結晶系太陽電池セル：２０を柔らかいゴムシートで包み込むことによって、振動や突き上げ力などの力からセル割れを防ぐことができる。また、アルミ素材は、純度９９％以下の合金を使用し、オレフィンゴムシートと充分な接着力が得られる。また、アルミシートの界面は、外界からの蒸気の侵入で結露し易いが、オレフィン素材は水分を含まないため、長期間に亘り接着力の低下がなく、金属シートの劣化を長期間に亘り、保護できる。【００１８】従来、このようなフッ素樹脂シートを用いた太陽電池モジュールは製品化されている。しかし、既存のＥＶＡ樹脂封止材との積層体であったため、シリコンセルが割れるなど、発電性能が大幅に低下すること不具合があった。
本携行可能な結晶系太陽電池モジュールは、ラミネート装置の１５５℃、真空５分、プレス時間５分の条件で生産することができる。
【実施例１】以下の方法と手順でレイアップし、透明フッ素シートを熱板側にして成型した。
レイアップの順番は、▲１▼フッ素系透明シートとして、旭硝子社製アフレックス１００μｍを横：５５ｍｍと縦：６５ｍｍにカットした。▲２▼サンビック社製ＥＶＡ封止材を５５ｍｍと６５ｍｍにカットした。▲３▼菱江化学社製ＣＯＣ樹脂シート上に透明オレフィンゴムシートが２３０ｕｍコートしてある封止材を縦５５ｍｍと横６５ｍｍにカットした。▲４▼台湾ＴＳＥＣ社製単結晶シリコンセル：変換効率１９％を予め通常のはんだ接続方法で１２枚直列にストリングしたものを積層した。次に、▲５▼菱江化学社製のＤｕＰｏｎｔのＴＰＴバックシート上に白色オレフィンゴムシート２３０ｕｍコートした封止材を５５ｍｍと６５ｍｍにカットした。▲６▼：菱江化学社製オレフィンゴムシート３００ｕｍを５５ｍｍと６５ｍｍにカットした。▲７▼アルミシート（材質、Ａ５０５２）は、縦：５０ｍｍ、横６０ｍｍにカットした。次にアルミシートの裏に▲５▼：菱江化学社製：ＤｕＰｏｎｔのＴＰＴバックシート上に白色オレフィンゴム２３０ｕｍシートした封止材をレイアップした。
そのバックシートの外周部に▲８▼菱江化学社製オレフィンゴムシート１．５ｍｍを１０ｍｍ幅で貼り付け、プレスした。上記構造のモジュールを２枚作成し、電極は横バスバーに電線を半田し、自動車用コネクタで、繋ぎ合わせることによって、９９Ｗの携行可能な結晶系太陽電池モジュールを作製した。
本考案の太陽電池モジュールを８５℃・８５％ＲＨ・−１０００Ｖ・１０００時間のＰＩＤ試験を行った結果、試験前：４９．２Ｗが試験後：４９．２Ｗであり、発電保持率１００％となり、外観変化はなかった。重量は、２．５ｋｇであり、重量は８ｋｇ／ｍ２であった。落下試験：５０ｃｍの高さから地面に平行に落下させた後、エレクトロルミエッセンス（ＥＬ）画像試験より、クラック、割れは発生しなかった。
【比較例１】
上記構造において、オレフィンゴムの部分をすべてＥＶＡ封止材とし、アルミシートは、ＥＶＡ封止材とバックシートを適用せず、裏面はアルミ生地がむき出しの太陽電池モジュールを作製した。また、ＣＯＣ樹脂シートを使用しなかった。ＰＩＤ試験において、試験後５Ｗとなり、発電保持率は１０％であった。
落下試験では、ＥＬ画像より、セルクラックが７か所発生した。
【産業上の利用可能性】携行可能で、太陽電池発電の電力として充分であり、また、環境劣化し難い躯体構造を持ち、電気自動車の電源補助として、また、漁場などの自動餌フィード機の電源として活用できる。
【符号の説明】
【００１９】  １０  モバイル太陽電池モジュール
２０  結晶系太陽電池シリコンセル
３０  透明フッ素系シート
３１  封止材（ＥＶＡ）
３２  ＣＯＣ樹脂シート上コートのオレフィンゴム封止材（透明）
３３  オレフィンゴムシート
３４  バックシートコート上のオレフィンゴム封止材（透明）
４０  アルミシート
５０  ケーブルつきジャンクションボックス
６０  ゴムガスケット
７０  電極部
【図１】
0003208052.tif 000003
【図２】
0003208052.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月17日(2016.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
結晶系太陽電池モジュールの構成材料部材が、受光面側から、少なくとも、透明フッ素系樹脂シート、ＣＯＣ樹脂シート、透明オレフィンゴムシート、結晶系シリコンセル、オレフィンゴムシート、太陽電池バックシート、オレフィンゴムシート、金属シート、太陽電池バックシートからなる積層体であって、
結晶系太陽電池モジュールの縦と横の長さの総和が４０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であり、
結晶系太陽電池モジュールの重量は、９ｋｇ／ｍ２以下であり、
前記太陽電池バックシートは、少なくとも金属シートの縦、横長さのそれぞれ１ｍｍ以上大きく、金属シートを内包する積層構造である、
ことを特徴とする、携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項２】
４０Ｗ以上の前記結晶系シリコン太陽電池モジュールを２枚又は４枚繋ぎ合わせることにより、繋ぎ合わせの発電総和が８０Ｗ以上２６０Ｗ以下にすることが可能であり、
且つ、繋ぎ合わせの電極部が受光面上の左右、もしくはどちらかに設けてあり、配線で繋いだり、外したりして、携行時に１枚モジュールサイズにできることを特徴とする、
請求項１に記載の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項３】
金属シートとして、０．６ｍｍ〜１．２ｍｍのアルミシート、あるいは、０．１〜０．５ｍｍであるステンレスを適用したことを特徴とする、
請求項１に記載の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項４】
配線を取り外し可能な前記太陽電池モジュールの配線出口に自動車用シガーソケットを取り付け、シガーソケット形状のＤＣ／ＡＣコンバータを取り付けることによって、家庭用の扇風機の可動、テレビの視聴、スマートフォンの充電ができるようにしたことを特徴とする、
請求項２に記載の携行可能な結晶系太陽電池モジュール
【請求項５】
前記太陽電池モジュールの外周部にゴムガスケットが架橋接着したことを特徴とする、
請求項１に記載の携行可能な結晶系太陽電池モジュール