(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの裏面材の角部の剥がれをなくし、長期の耐候性能と静電耐圧性能の向上を図る。【解決手段】透光性基板１０と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールであって、上記裏面材１１の角部１２を切除したり、凹凸状にしたり、流動性の高い充填材としたり、薄い充填材としたり、モジュール枠の表面側およびまたは裏面側を切除して、太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込むときに裏面材１１の角部１２が剥がれないようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部を切除したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の前記充填材に接する部分を凹凸状にしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の充填材が流動性の高い充填材であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の充填材を薄くしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置して周縁部の表面側と端面側と裏面側が被覆されるようにモジュール枠を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記裏面側材の角部における前記モジュール枠の表面側およびまたは裏面側を切除した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】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に裏面材の角部の剥がれを防止した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要があるため、透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
図１０は従来の太陽電池モジュールの構造を示す図である。図１０において、１は白板強化ガラス等などからなる透光性基板、２ａはエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる受光面側充填材、２ｂは同じくエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などからなる裏面側充填材、３は多結晶シリコンなどからなる太陽電池素子、４はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる裏面材、５は銅箔などからなる接続タブ、６は太陽電池素子と端子ボックスの間の配線材である。
【０００４】
接続タブ４で接続した複数の太陽電池素子３を透光性基板１と裏面材４との間の受光面側充填材２ａと裏面側充填材２ｂとで挟持してラミネーターと呼ばれる装置で全体を加熱しながら押圧一体化して太陽電池モジュールを形成する（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１１は一体化した太陽電池パネル７にモジュール枠８と端子ボックス９を取り付けた状態を示す図である。アルミニウムなどで作られたモジュール枠８にブチルゴム（不図示）を適量塗布して太陽電池パネル７を嵌め込む。太陽電池パネル７を嵌め込んだときにブチルゴムがモジュール枠８内に広がり、モジュール枠８を強固に固定できる。このように太陽電池パネル７をモジュール枠８に嵌め込んだ後、モジュール枠８の各コーナーをビスで固定して、最後に端子ボックス９を接着剤で接着する。
【０００６】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１２１７７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の太陽電池モジュールでは、ラミネーターで一体化するときに太陽電池パネル７の４つの角部は他の部分に較べて温度が上昇しないことから、裏面材４と裏面側充填材２ｂとの接着強度が他の部分より弱くなる。
【０００９】
裏面材４は透光性基板１とほぼ同一形状、同一寸法に仕上げられており、さらに太陽電池パネル７を嵌め込むモジュール枠８の溝部分の幅は太陽電池パネル７の厚みに比べて余裕なく作られているため、太陽電池パネル７をモジュール枠８に嵌め込むとき、裏面材４の角部が裏面側充填材２ｂから剥がれやすくなる。裏面材４に剥がれが発生すると、太陽電池モジュールの静電耐圧性能の低下したり、太陽電池モジュールを屋外に設置した後に裏面材４の剥がれが進行して防湿効果が低下して内部の太陽電池素子の性能が低下するなどの問題が発生する。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込む際に、裏面材の角部に剥がれが発生することのない太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る太陽電池モジュールは、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部を切除したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る太陽電池モジュールは、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の前記充填材に接する部分を凹凸状にしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールは、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の充填材が流動性の高い充填材であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る太陽電池モジュールは、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールにおいて、前記裏面材の角部の充填材を薄くしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る太陽電池モジュールは、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置して周縁部の表面側と端面側と裏面側が被覆されるようにモジュール枠を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記裏面側材の角部における前記モジュール枠の表面側およびまたは裏面側を切除したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
本発明の太陽電池モジュールにおいても、基本的な構成は図１０に示す従来の太陽電池モジュールと同じである。すなわち、接続タブ４で接続した複数の太陽電池素子３を透光性基板１と裏面材４との間の受光面側充填材２ａと裏面側充填材２ｂとで挟持して押圧一体化したものである。
【００１７】
透光性基板１は厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラス等がからなる。受光面側充填材２ａ、裏面側充填材２ｂはエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とするものが多く用いられ、またその厚みは受光面側充填材２ａ、裏面側充填材２ｂとも０．６〜０．８ｍｍ程度のものである。太陽電池素子３は厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、その大きさは例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ１５０ｍｍ角程度である。裏面材４は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶＦ（フッ化ビニル樹脂）などからなる。
【００１８】
接続タブ５は太陽電池素子同士を電気的に接続するもので、厚さ０．１ｍｍ程度、幅２ｍｍの銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いる。配線材６は太陽電池素子からの電気出力を端子ボックスのターミナルに伝えるもので、裏面側充填材２ｂと裏面材６の所定の位置に切り込みを入れて、この切れ込みから外部に導出する。また、配線材６は、通常厚さ０．１ｍｍ程度、幅６ｍｍの銅箔にその全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いる。
【００１９】
図１は請求項１に係る太陽電池モジュールを非受光面側からみた図である。図１において、１０は透光性基板、１１は裏面材、１２は太陽電池パネルの角部を示す。
【００２０】
この裏面材１１は、４つの角部１２が両辺がほぼ同じ寸法になるように切除されている。切除する大きさは太陽電池パネルを嵌め込んだときに裏面材１１の切除する部分がモジュール枠８から露出しないようにする必要があり、一般的なモジュール枠８であれば３〜１０ｍｍ程度が最適である。また、この裏面材１１とモジュール枠８との間にはブチルゴムなどのシーリング剤が介在する。
【００２１】
このように、裏面材１１の角部が切除されているため、モジュール枠８を取り付ける工程において裏面材１１が角部の一か所から剥がれることがない。また、裏面材１１を切除する部分がモジュール枠８を嵌め込んだときにモジュール枠で隠れ、またブチルゴムの作用もあって太陽電池モジュールの信頼性に支障をきたすことはない。
【００２２】
図２は請求項２に係る太陽電池モジュールを示す図である。図２において、１３は裏面材、１４はその角部を示す。裏面材１３の角部１４の裏面側充填材と接する部分は凹凸状に加工されている。この凹凸状に加工される部分は通常の出力１６０Ｗ程度の太陽電池モジュールでは各角部から半径１０〜３０ｍｍ程度が最適である。
【００２３】
図３は凹凸状に加工された部分の断面を示す図である。図３における１５はその凹凸状を示し、凹部から凸部までの高さは０．１〜１．５ｍｍ程度が最適である。この角部１４の凹凸状はプレス加工などでに作製する。
【００２４】
このように裏面材１３の角部１４の裏面側充填材と接する部分を凹凸状にすると、その表面積が増えて裏面材１３の角部１４と充填材との接着面積も増え、その接着強度を向上させることができる。したがって、モジュール枠８を取り付ける工程において裏面材１１が角部の一か所から剥がれることがない。
【００２５】
図４は請求項３に係る太陽電池モジュールを示す図である。図４において、１６は透光性基板、１７は裏面側充填材、１８は流動性の高い裏面側充填材を示す。裏面側充填材１７は、ラミネート時の流動性を示すメルトフローレートが４ｇ／１０分程度のものである。この裏面側充填材１７の各角部を５〜１０ｍｍ程度切除してここに流動性の高い裏面側充填材１８を配設する。
【００２６】
流動性の高い裏面側充填材１８はメルトフローレートが８〜１５ｇ／１０分程度のものである。例えば上述のようなＥＶＡでメルトフローレートを大きくするには、ＥＶＡ中の酢酸ビニルの含有率を増加させることで可能になる。これを通常の裏面側充填材１７を切除する角部とほぼ同一形状に切断して、図４に示すように、通常の裏面側充填材１７を切除する角部に配置する。以上のものに裏面材を重ねてラミネートする。
【００２７】
図５はこのラミネートしたものの角部の側面をみた図である。図５において、１９は通常の裏面側充填材１７を使用した部分であり、２０は流動性の高い裏面側充填材１８を使用した部分を示す。
【００２８】
流動性の高い裏面側充填材１８を使用した部分２０は、通常の裏面側充填材１７を使用した部分１９に較べてラミネート時の流動性が高いために透光性基板の外側にはみ出す量が多くなる。このため流動性の高い裏面側充填材１８を使用した部分２０の厚みは、通常の裏面側充填材１７を使用した部分１９に較べて薄く仕上がることになる。よって、モジュール枠を嵌め込むときに、裏面材の角部でもモジュール枠にスムーズに入り、裏面材の角部が剥離することがなくなる。
【００２９】
上記例では裏面材の角部に流動性の高い裏面側充填材１８を配置してラミネートすることについて述べたが、裏面材の角部に他の部分よりも厚みの薄い裏面側充填材を配置してラミーネートしても同じ効果が得られる。これが請求項４に係る太陽電池モジュールである。
【００３０】
例えば通常の裏面側充填材１７としてラミネート前の厚みが０．８ｍｍのものを使用し、角部の厚みの薄い裏面側充填材としてラミネート前の厚みが０．６ｍｍ程度のものを使用することができる。
【００３１】
図６は請求項５に係る太陽電池モジュールを示す図である。図６において、２１は太陽電池パネル、２２はモジュール枠である。モジュール枠２２はアルミニウムなどで作られており、透光性基板と裏面材との間に充填材で封入した太陽電池素子を配置して太陽電池パネル２１を形成し、その周縁部の表面側と端面側と裏面側が被覆されるようにモジュール枠２２を取り付けたものである。
【００３２】
図６に示すように、太陽電池モジュールの受光面側、すなわち表面側の角部の５〜３０ｍｍ程度が両辺とも切除されている。
【００３３】
図７は図６に示す太陽電池モジュールのａ−ａ部の断面を矢印の方向からみた図である。図７において、２１は太陽電池パネル、２２はモジュール枠である。太陽電池パネル２１の角部が嵌め込まれるモジュール枠２２の角部の表面側が切除されているため、角部も太陽電池パネル２１がスムーズに入り、裏面材の角部が剥離することはない。
【００３４】
図８はモジュール枠の角部の裏面側を切除した例を示す図であり、図９はモジュール枠の角部の表面側及び裏面側の両方を切除した例を示す図である。図８、図９において、２１は太陽電池パネル、２２はモジュール枠を示す。
【００３５】
図８、図９においても図６、図７と同様に太陽電池パネル２１の角部が嵌め込まれるモジュール枠２２の角部の裏面側や表面側と裏面側が切除されているため、角部でもモジュール枠２２にスムーズに入り、裏面材の角部が剥離することがなくなる。なお、縦横のモジュール枠２２は、太陽電池パネル２１の端面側を覆っている部分の各角部をビスで固定することから、角部のモジュール枠２２の表面側や裏面側の一部を切除しても組み立てには何ら支障はない。
【００３６】
このような太陽電池パネル２１にモジュール枠２２が付けられたものに、最後に端子ボックス１０をシリコンシーラント等の接着剤で裏面材４に固定する。端子ボックス１０は、太陽電池素子からの配線材と外部回路に接続するためのケーブルの接続を行うものであり、変性ＰＰＥ樹脂などで紫外線などに対する耐候性を考慮して通常黒色に作られている。完成した太陽電池モジュールの概略の大きさは一般的な電気出力１６０Ｗ程度の太陽電池モジュールでは、およそ１００×６０×１５ｍｍ程度のものである。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでもその非受光面側に裏面材を配置した太陽電池モジュールであれば適用される。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る太陽電池モジュールによれば、裏面材の角部を切除したことから、太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込むときに裏面材の角部が剥がれることがなくなり、長期の耐候性能と静電耐圧性能に優れた太陽電池モジュールとなる。
【００３９】
また、請求項２に係る太陽電池モジュールによれば、裏面材の充填材に接する面の角部の表面が凹凸状であることにから、裏面材と裏面側充填材が強固に接着されて裏面材の角部の剥がれが発生することがなくなる。
【００４０】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールによれば、裏面材の角部に他の部分より流動性のよい充填材を配置することから、裏面材の角部の厚みが薄くなり、太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込むときに裏面材の角部が剥がれることがなくなる。
【００４１】
また、請求項４に係る太陽電池モジュールによれば、裏面材の角部に他の部分より薄い充填材を配置することから、裏面材の角部の厚みが薄くなり、太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込むときに裏面材の角部が剥がれることがなくなる。
【００４２】
さらに、請求項５の太陽電池モジュールによれば、裏面材の角部の表面側およびまたは裏面側のモジュール枠を切除したことから、太陽電池パネルをモジュール枠に嵌め込むときに裏面材の角部が剥がれることがなくなるとともに、太陽電池モジュールの設置後にモジュール枠と透光性基板の段差に集まったゴミやホコリなどが角部のモジュール枠のない部分から落ちて除去され、太陽電池モジュールの発電効率が低下することもなくなる。
【００４３】
これらにより太陽電池モジュールを屋外に設置した後に裏面材の剥がれが進行して防湿効果が低下するなどの問題がなくなり、太陽電池モジュールの長期の耐候性能と静電耐圧性能の確保が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図２】請求項２に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図３】図２の太陽電池モジュールの裏面材の角部の断面形状を示す図である。
【図４】請求項３に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図５】図４の太陽電池モジュールの裏面側充填材の角部の断面形状を示す図である。
【図６】請求項５に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図７】図７の太陽電池モジュールの裏面材の角部の断面形状を示す図である。
【図８】図７の太陽電池モジュールの裏面材の角部の他の断面形状を示す図である。
【図９】図７の太陽電池モジュールの裏面材の角部の他の断面形状を示す図である。
【図１０】従来の太陽電池モジュールを分解して示す図である。
【図１１】従来の太陽電池モジュールの組み立てた状態を示す図である。
【符号の説明】
１、１０、１６；透光性基板、２ａ；受光面側充填材、２ｂ；裏面側充填材、３；太陽電池素子、４、１１、１３；裏面材、５；接続タブ、６；太陽電池素子と端子ボックスの間の配線材、７、１９、２０、２１、２３；太陽電池パネル、８、２２：モジュール枠、９；端子ボックス、１２；太陽電池パネルの角部、１４；裏面材の角部、１５；裏面材の凹凸状、１７；通常の裏面側充填材、１８；流動性の高い裏面側充填材
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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