(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの折り曲げ部分に生じる白濁を見えなくして美観を向上させると共に、加熱真空・脱泡する工程での気泡排出を容易にして製造歩留まりの向上を可能にする。【解決手段】１は太陽電池モジュールの全体、２は発電素子、３は遮光部材、４は裏面補強材である。裏面補強材４と表面保護材との間に、充填材中に埋設された発電素子２および充填材保持材を有し、発電素子２が配置されていない部分の折り曲げ加工を施す領域において、充填材保持材と表面保護材との間に、遮光部材３を挿入する構成としている。この構成により、たとえ折り曲げ部分に白濁が生じたとしても遮光部材により視覚的遮蔽を施し、且つ、加熱真空・脱泡する工程で気泡が抜けにくくなることもなくなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面補強材と表面保護材との間に、充填材中に埋設された発電素子および充填材保持材を有する太陽電池モジュールであって、
前記発電素子が配置されていない部分の折り曲げ加工を施す領域において、前記充填材保持材と前記表面保護材との間に、遮光部材を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記折り曲げ加工を施す領域を含んだモジュール全面にわたって、前記充填材保持材を配置したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記充填材保持材を、前記発電素子の受光面側、および／または、前記発電素子と前記裏面補強材との間に配置することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面補強材は折り曲げ加工が可能な鋼板あるいはステンレス板であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記表面保護材は、耐候性を有し且つ前記発電素子に十分な量の光が届く光透過性を有していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記充填材はエチレン−酢酸ビニル共重合体、または、シリコングラフトポリエチレン樹脂であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記充填材保持材は、ガラス繊維もしくはセラミック繊維もしくは高分子材料の繊維で構成された織物、または、これら繊維の不織布であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記遮光部材は金属箔であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記遮光部材は、太陽電池モジュールの製造工程もしくは使用条件下において機能を喪失することのない耐熱性および寸法保持性を有していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記遮光部材は、遮光処理がなされたポリエチレンテレフタレートフィルムまたはエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体フィルムであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏面補強材と表面保護材との間に、充填材中に埋設された発電素子および充填材保持材を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
さらに詳述すると本発明は、薄板鋼板など折り曲げ加工が可能な裏面補強材を用いた太陽電池モジュールにおける折り曲げ部分の材料構成を改良した、太陽電池モジュールに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
地球環境問題がクローズアップされる中で、太陽電池にはクリーンな再生可能エネルギーとして大きな期待が寄せられている。
【０００４】
太陽電池は、結晶系の太陽電池と、薄膜太陽電池に大別される。結晶シリコンを主原料とする結晶系太陽電池は既に商用規模での生産が始まっているが、その構造は、発電素子を充填材で被覆し受光面側をガラスでカバーしたものにアルミニウムなどのフレームを取り付け、これを屋根などの上に設置された架台に固定して用いるのが一般的であり、ガラスを用いることによる重量の問題などがある。また、この他にも、原料である結晶シリコンの安定供給の問題がある。
【０００５】
一方、アモルファスシリコンを用いた薄膜太陽電池では、耐熱性を有するプラスチックフィルムなどを発電素子の基板として用いることにより、発電素子部分に柔軟性があることから、緩やかな曲面に適用することが可能となる。例えば、この特徴を生かした鋼板一体型の太陽電池モジュールを作る場合には、受光面側の表面保護材として、ガラス板の代わりに耐候性樹脂フィルムを適用し、発電素子の配置されていない周囲部分を曲げ加工すれば、通常の鋼板屋根材と同等な施工性で、軽量な太陽電池屋根を供給することが可能になり、これまで適用が困難とされてきたこれらの市場に参入する可能性もでてくる。また、原料であるシリコンの使用量が少ないため、その供給の問題も生じない。
【０００６】
以下に、鋼板を裏面補強材として用いた建材一体型太陽電池モジュールの従来例について述べる。
【０００７】
図６は、従来の建材一体型太陽電池モジュールの構造例を示す。本図において、１０５は裏面補強材である鋼板を表す。発電素子１０１は、鋼板１０５と耐候性を有する透光性表面保護材１０４の間に配置され、充填材１０２で封止されている。１０３は充填材保持材を表し、例えばガラス繊維の不織布などが用いられる。この充填材保持材１０３を用いる主たる理由は発電素子１０１の保護であるが、これ以外にもモジュール化する工程で加熱真空・脱泡する際に、高温になった充填材が流出するのを防ぐ役目を果たすほか、残存する気泡をモジュール外部に排出する役目を持っている。
【０００８】
鋼板を用いた建材一体型太陽電池モジュールは、隣接するモジュールと係合させるために、通常は鋼板より小さい発電素子を充填材中に埋設し、発電素子のない周辺部分を折り曲げて、係合部を構成している。しかし、特許第２７１９１１４号公報（特許文献１）に開示されているように、この折り曲げ部分にまで充填材保持材を配置すると、曲げ歪に起因して、折り曲げ部分で充填材と充填材保持材が剥がれ白く濁ってしまうという問題がある（特許文献１の段落［０００９］参照）。そこで、特許文献１では、モジュールを加熱真空・脱泡する場合、折り曲げ部分には充填材保持材を配置せず、図７に示すように、事前に板状冶具１１０を耐候性フィルムの受光面側にあて、一緒に加熱真空・脱泡処理することを開示している。すなわち図８に示すように、折り曲げ部分には充填材保持材１０３がなく、しかもこの部分の充填材１０２の厚さが、発電素子１０１が配置される部分より薄くなるように工夫している。
【０００９】
このようにして得られた太陽電池モジュールは、図９および図１０に示すような多段ロール成形機を用いて曲げ加工され、隣接モジュールとの係合部を作られている。なお、図９および図１０において、１００は太陽電池モジュール、１０５は裏面補強材、１０６は太陽電池、１０７はロール成形機上型、１０８はロール成形機下型を示している。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２７１９１１４号公報（段落［００７４］，図３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１のような構成にすれば、確かにモジュールの折り曲げ部分の白濁は防止できる。しかし、折り曲げ部分の白濁は外観上の問題だけであって、モジュールの信頼性に大きな影響はない。むしろ、充填材保持材がモジュールの全面にわたって配置されていないことから、加熱真空・脱泡する工程で、気泡が抜けにくくなり、歩留が低下するという問題が生じる。
【００１２】
さらに、モジュール製造工程において充填材保持材を枚葉で取り扱う必要があることから、その正確な位置決めが必要になり、積層工程で多くの時間が必要になるなどの問題も生じてくる。
【００１３】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、モジュールの折り曲げ部分に生じる白濁を見えなくして美観を向上させると共に、加熱真空・脱泡する工程での気泡排出を容易にして製造歩留まりの向上を可能とする、太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、裏面補強材と表面保護材との間に、充填材中に埋設された発電素子および充填材保持材を有し、その発電素子が配置されていない部分の折り曲げ加工を施す領域において、充填材保持材と表面保護材との間に、遮光部材を挿入する構成としている。この構成により、たとえ折り曲げ部分に白濁が生じたとしても遮光部材により視覚的遮蔽を施し、且つ、加熱真空・脱泡する工程で気泡が抜けにくくなることもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した太陽電池モジュールの斜視図である。また図２は、ラミネート処理前における図１のＡ−Ａ断面を示す。図３は、ラミネート処理後における図１のＡ−Ａ断面を示す。これら図面において、１は太陽電池モジュールの全体、２は発電素子、３は遮光部材、４は裏面補強材、５は表面保護材、６は充填材、７は充填材保持材である。
【００１６】
本実施の形態は、裏面補強材４と表面保護材５との間に、充填材６中に埋設された発電素子２および充填材保持材７を有する太陽電池モジュール１であって、発電素子２が配置されていない部分の折り曲げ加工を施す領域において、充填材保持材７と表面保護材５との間に、遮光部材３を設けてある。
【００１７】
上記の太陽電池モジュール１においては、折り曲げ加工を施す領域を含んだモジュール全面にわたって、充填材保持材７を配置してある。
【００１８】
太陽電池モジュール１において、充填材保持材７は、発電素子２の受光面側、および／または、発電素子２と裏面補強材４との間に配置することができる。
【００１９】
太陽電池モジュール１においては、裏面補強材４として、折り曲げ加工が可能な鋼板あるいはステンレス板を用いることができる。
【００２０】
上記の太陽電池モジュール１において、表面保護材５は、耐候性を有し且つ発電素子２に十分な量の光が届く光透過性を有していることが必要である。
【００２１】
太陽電池モジュール１においては、充填材６として、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、または、シリコングラフトポリエチレン樹脂を用いることができる。
【００２２】
太陽電池モジュール１においては、充填材保持材７として、ガラス繊維もしくはセラミック繊維もしくは高分子材料の繊維で構成された織物、または、これら繊維の不織布を用いることができる。
【００２３】
太陽電池モジュール１においては、遮光部材３として金属箔を用いることができる。
【００２４】
太陽電池モジュール１において、遮光部材３は、太陽電池モジュールの製造工程もしくは使用条件下において機能を喪失することのない耐熱性および寸法保持性を有していることが必要である。
【００２５】
太陽電池モジュール１においては、遮光部材３として、遮光処理がなされたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムまたはＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルムを用いることができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１
実施例１では、図１の裏面補強材４として鋼板を用いた建材一体型太陽電池モジュールを作製した。
【００２７】
裏面補強材４には、川鉄鋼板社製、商品名レヂノカラーＧＬ（厚さ０．３５ｍｍ）を用いた。発電素子２を形成するにあたり、本実施例では厚さが約５０ミクロンのポリイミドフィルムを基板として用い、この上に発電素子を形成した。
【００２８】
遮光部材３としては、折り曲げ部分に配置した遮光フィルムを用いた。本実施例では、東レ株式会社製の黒色に着色された厚さ０．１ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（商品名：ルミラーＸ−３０）を用いた。太陽電池モジュールの端面からの水分の浸入を防ぐために、ＰＥＴフィルムは太陽電池モジュールの端部までは配置していない。
【００２９】
表面保護材５は、耐候性を有し且つ発電素子２に十分な量の光が届く光透過性を有していることが必要である。この耐候性を満たすため、屋外で２０年以上の使用に耐え得る材料を用いる必要がある。具体的には、例えば屋外で２０年間に受ける紫外線量を照射することで、化学的に不安定になり分解してしまうことがない材料を用いる。また、要求される光透過性としては、例えば、屋外で２０年間に受ける紫外線量を照射した場合にも、有効波長領域（約３００ｎｍ〜９００ｎｍ）の光の透過量が初期透過量の９０％以上（できれば９５％以上）あることが望ましい。本実施例において、表面保護材５としては、通常ＥＴＦＥ（４フッ化エチレン−エチレン共重合体）フィルムを使用した。すなわち、旭硝子（株）製  商品名：アフレックス、または、ダイキン工業（株）製  商品名：ネオフロンを使用した。
【００３０】
既述の如く、図２には、図１におけるＡ−Ａ断面の層構成（部材積層時）を示してある。本実施例において、裏面補強材４には鋼板を、充填材６には厚さ０．３ｍｍのＥＶＡ（ブリヂストン社製：商品名ＥＶＡＳＡＦＥ）を、充填材保持材７にはガラス不織布（日本バイリーン社製：商品名キュムラス）を用いた。また、折り曲げ部分の凸部において白濁が目立つことから、本実施例においては、折り曲げの凸部分にのみ遮光フィルムを遮光部材３として配置した。
【００３１】
図３は、図２に示したものを真空ラミネート装置でラミネート処理した後の様子を示す。ラミネートは１５０℃で１時間行い、ＥＶＡを十分に硬化させた。
【００３２】
本実施例において、充填材保持材は発電素子の受光面側にしか配置していないが、発電素子と裏面補強材の間にのみ、あるいはその両方に配置しても差し支えない。また、本実施例は折り曲げの一例について説明したものであり、本発明は、本実施例で示したように直角に折り曲げることに限定されるものではない。
【００３３】
実施例２
本実施例では、遮光フィルムとして、黒色に着色されたＰＥＴフィルムの代わりに、黒色に着色されたＥＴＦＥフィルム（旭ガラス製）を用いた。
【００３４】
実施例３
本実施例では、遮光フィルムとして、黒色に着色されたＰＥＴフィルムの代わりに、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いた。
【００３５】
実施例４
本実施例では、充填材としてＥＶＡの代わりに、シリコングラフトポリエチレンを用いた。この場合には、ＥＶＡと異なり硬化工程が不要であるために、真空ラミネータでの処理条件は１５０℃で２０分とした。
【００３６】
実施例５
図４は、本実施例を適用したモジュールを示す。本実施例において、基本構成は実施例１と同じであるが、遮光フィルム（遮光部材）３は、折り曲げ部分（凸部と凹部）全てに配置した。
【００３７】
実施例６
図５は、本実施例を適用したモジュールを示す。本実施例もモジュールの基本構成は実施例１と同じである。しかし、実施例１ではモジュールの対向する１辺のみを折り曲げ加工し、この部分に遮光フィルム（遮光部材）３を配置したが、本実施例では対向する２組の辺を全て折り曲げ加工するために、遮光フィルム（遮光部材）３はセルを取り囲むように４辺に配置してある。但し、図５では、上側に向かって湾曲している部分の遮光フィルム（遮光部材）３は、影に隠れているため描かれていない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明では、発電素子が配置されていない部分の折り曲げ加工を施す領域において、充填材保持材と表面保護材との間に遮光部材を設ける構成としてあるので、折り曲げ加工した時に発生する折り曲げ部分の白濁が見えなくなり、美観を向上させることができる。
【００３９】
また本発明によれば、充填材の端部分にまで充填材保持材を配置するようにすることで、加熱真空・脱泡する工程で気泡が抜けにくくなることもなくなり、太陽電池モジュール製造における歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態および実施例１〜４による太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態および実施例１〜４におけるＡ−Ａ断面を示す断面構成図（ラミネート前）である。
【図３】本発明の一実施の形態および実施例１〜４におけるＡ−Ａ断面を示す断面構成図（ラミネート後）である。
【図４】実施例５による太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図５】実施例６による太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図６】従来例の太陽電池モジュール構成（ラミネート前）を示す断面図である。
【図７】従来例におけるモジュール製造工程を示す説明図である。
【図８】従来例の太陽電池モジュール構成（ラミネート後）を示す断面図である。
【図９】従来から知られているロール成形機の説明図である。
【図１０】従来から知られている連続ロール成形の説明図である。
【符号の説明】
１  太陽電池モジュール
２  発電素子
３  遮光部材
４  裏面補強材
５  表面保護材
６  充填材
７  充填材保持材
１００  太陽電池モジュール
１０１  発電素子
１０２  充填材
１０３  充填材保持材
１０４  表面保持材
１０５  裏面補強材
１０６  太陽電池
１０７  ロール成形機上型
１０８  ロール成形機下型
１１０  板状冶具
【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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【図６】
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【図７】
2004214230.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004214230.tif 000011
【図１０】
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