(57)【要約】【課題】発電効率の低下を極力防止でき、しかも汎用性・信頼性の高い太陽電池アレイを提供すること。【解決手段】基板１に太陽電池を設けた本体３の周縁部を同一形状の枠体４で覆った太陽電池モジュールＰの複数を連結して成る太陽電池アレイにおいて、互いに隣合う太陽電池モジュールＰの本体３の周縁部間に、各太陽電池モジュールＰの枠体４を挿入して固定する開口部５ａを備えた長尺の支持部材５を介在させて前記互いに隣合う太陽電池モジュールＰどうしを連結するようにした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に太陽電池を設けた本体の周縁部を１種類の枠体で覆った太陽電池モジュールの複数を連結して成る太陽電池アレイであって、互いに隣合う太陽電池モジュールの本体の周縁部間に、各太陽電池モジュールの枠体を挿入する開口部を備えた長尺の支持部材を介在させて、前記互いに隣合う太陽電池モジュールどうしを連結するようにしたことを特徴とする太陽電池アレイ。
【請求項２】
前記太陽電池モジュールの裏面側を支持する弾性部材を設けた支持基体の上に、前記太陽電池モジュールの複数を連結した状態で配設したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイ。
【請求項３】
前記弾性部材は良熱伝導性の材料からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池アレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電システムに使用される太陽電池モジュールの複数を相互に接続して成る太陽電池アレイに関するものであり、屋根面等の設置面により多くの太陽電池モジュールを簡便に設置可能とした太陽電池アレイに関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
図６（ａ）〜（ｄ）に、従来の家庭用太陽光発電システムに用いる太陽電池モジュールＪの構造を示す。図示されているように、太陽電池モジュールＪは、例えばガラスで構成された透光性部材５０により、樹脂５１中に封止された太陽電池５２の受光面側を覆って成る本体５３の周縁部に、異なる断面構造をなす枠体５４，５５を装着して成る。これらの枠体５４，５５は、一般にアルミニウム，鉄等の金属材料からなり、太陽電池モジュールＪの強度確保、及び太陽電池モジュールＪの透光性部材５０の保護を主な目的としている。
【０００３】
枠体５４において、その上面部５４ａは透光性部材５０を保護する目的があり、突設部５４ｂは太陽電池モジュールＪを屋根面等の設置面に固定する支持材に固定するための構造を有する。さらに、枠体５４の下部５４ｃは太陽電池モジュールＪの強度を保持できる構造にしている。
【０００４】
このような枠体の場合、太陽電池モジュールの固定辺が限定されてしまうために、例えば、太陽電池モジュールの長辺にしか固定部分がなければ、この長辺を固定するような設置しかできない。また、太陽電池モジュールが大型化すると、強度を高めるために枠体５４も大型化し、太陽電池モジュール全体の重量増加となる。
【０００５】
また、屋根面等の設置面への設置可能となる太陽電池モジュールの数量は、太陽電池モジュールの長辺，短辺の長さと設置面との関係で決まることから、太陽電池モジュールの長辺の長さをＷ、短辺の長さをＬとした場合で、Ｎ枚の太陽電池モジュールを設置する場合、設置面は設置面の幅として（Ｎ×Ｗ）以上、長さとして（Ｎ×Ｌ）以上とした面積が必要とされる。
【０００６】
したがって、種々の形状を有する屋根面等の設置面において、屋根面の形状に合わせてより多くの太陽電池モジュールを配置させるには、上記太陽電池モジュールの辺の長さ（Ｗ、Ｌ）をより短くして、設置しやすくしなければならない。このため、個々の太陽電池モジュールが小面積となり、非発電領域も増大することから、全体の発電効率の低下につながる。
【０００７】
また、上記長辺，短辺のいずれの部分も支持材に固定可能な構造とすることにより、太陽電池モジュールを縦，横いずれの方向にも設置可能とすることが考えられるが、図６に示すように、太陽電池モジュールのすべての辺に固定可能な突設構造を採用した場合、その固定部分は太陽光による発電に寄与しない部分となるので、太陽電池モジュールに占める非発電面積の割合が増加する。このため、太陽電池モジュールを設置した場合に、有効に発電に寄与しうる面積が減少してしまうという弊害が生じる。
【０００８】
本発明は、太陽電池モジュールの透光性部材となる基板の保護と固定を１種類の枠体で行うこととし、いずれの辺でも固定可能とすることにより、種々の面積を有する設置面にできるだけ多くの太陽電池モジュールの設置を可能とし、発電効率の低下を極力防止でき、しかも汎用性・信頼性の高い太陽電池アレイを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池アレイは、基板に太陽電池を設けた本体の周縁部を１種類の枠体で覆った太陽電池モジュールの複数を連結して成る太陽電池アレイであって、互いに隣合う太陽電池モジュールの本体の周縁部間に、各太陽電池モジュールの枠体を挿入する開口部を備えた長尺の支持部材を介在させて、前記互いに隣合う太陽電池モジュールどうしを連結するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、前記太陽電池モジュールの裏面側を支持する弾性部材を設けた支持基体の上に、前記太陽電池モジュールの複数を連結した状態で配設してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る太陽電池アレイの実施形態について模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図１に太陽電池モジュールＰの断面図を示す。なお、この断面図は既に説明した図６（ｃ）におけるＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図に相当する部位の断面を示したものである。また、図２に透光性部材からなる基板１に太陽電池を設けたモジュール本体３の周縁部を１種類の枠体で覆って成る太陽電池モジュールの複数を連結して成る太陽電池アレイを示す。
【００１３】
これら図面に示すように、互いに隣合う太陽電池モジュールＰのモジュール本体３の周縁部間に、各太陽電池モジュールの枠体４を挿入して固定する開口部５ａ、５ａを備えた長尺の支持部材５を介在させて太陽電池モジュールＰどうしを連結するようにしている。
【００１４】
具体的には、基板１はガラスや樹脂等からなる透光性部材から成り、この基板１の裏面側に、樹脂等の保護部材２内に封止された、単結晶または非単結晶のシリコンを主体とする太陽電池素子の複数が、直列、並列、または直並列に接続されて成る太陽電池が設けられ、このように構成されたモジュール本体３の周縁部には、図示のように同一断面構造を成す枠体４が嵌められている。
【００１５】
ここで、枠体４はアルミニウム等の金属材料で構成されており、断面略コ字状のモジュール本体３の保護部４ａと、強度を確保するための断面略Ｌ字状の補強部４ｂが形成されている。また、保護部４ａの上端部には支持部材５の開口部５ａからの抜けを防止するために支持部材５の開口部５ａに係止する突起部４ｃが形成されている。
【００１６】
通常、枠体４のないモジュール本体３はその自重により中央付近がたわんでしまうので、その外周にたわまない強度を持った枠体を配するか、設置する場所にモジュール本体３の外縁部を支持する支持フレームを配置する。この場合、太陽電池モジュールＰは枠体と一体となるので、輸送や管理時に、枠体４を含めた重量と体積を一単位として負担する必要が生じたり、支持フレームを別途設置したり、その固定部材が必要となるなど部品点数が増加する。
【００１７】
そこで、モジュール本体３と枠体４を別体とすることで一部品の輸送時の持ち運び性を良くするとともに、同形状の部品を集めて管理できることにより部品どうしの間に余計な空間がなくなり、管理・梱包において空間の節約ができる。モジュール本体３はそれを設置するまではたわみが生じるものの、枠体４を嵌め込んで設置した後は枠体４の枠強度によりモジュール本体３の重量が支えられるのでたわまない。
【００１８】
このような状態で枠体４を架台等にネジなどで固定してもよいが、太陽電池モジュールＰが大型化すると枠体４自身にもたわみが生じるようになり、これに対処するために、枠体４の強度を上げるのに厚みや大きさを増加させても、結果的に枠体どうしの張力が期待できる枠体一体型の太陽電池モジュールよりも大型の枠体を使用しないと強度的に不足する。
【００１９】
このため、支持部材５の両端に枠体４がちょうど挿入できる精度で開口部５ａを設けておき、隣り合う太陽電池モジュールＰの向かい合う枠体４どうしが、同一の支持部材５に挿入されるようにすることで、開口部５ａの両端にある上下突起が下にたわもうとする太陽電池モジュールＰを嵌め込み、支持部材５に挿入された太陽電池モジュールＰがお互いの落下を支えあう形となって保持される。しかも、支持部材５は架台等に固定されていなくてもよいので施工工数が少なくて済み、太陽電池モジュールの固定部材を兼ねているので部品点数の削減にもなる。また、枠体４を大型化するよりも製造が容易で、強度、材質を異なるものを用いてもよく、これにより小型化も容易となる。
【００２０】
こうして、太陽電池モジュールＰどうしを、長尺の金属材料や樹脂等で構成された支持部材５の開口部５ａに、太陽電池モジュールＰを挿入して固定することにより連結でき、複数の太陽電池モジュールＰが連結された太陽電池アレイが完成する。
【００２１】
かくして、このような太陽電池アレイによれば、太陽電池モジュールＰのモジュール本体３の全外周に設けた枠体４を１種類とし、いずれの枠体部分でも支持部材５に設けた開口部５ａにおいて挿入及び固定を可能とすることができる。
【００２２】
さらに、開口部５ａでは枠体４の保護部４ａとほぼ重なるようにしているので、非発電領域を支持部材５と共通にすることができ、従来構造のように固定部として特別に面積を必要としない。これにより、複数の太陽電池モジュールどうしを連結した場合においても発電効率を低下させることがない。
【００２３】
しかも、複数の太陽電池モジュールどうしを連結して成る太陽電池アレイの構造によれば、太陽電池モジュールＰのすべての枠体４を同一構造の１種類としているので、枠体４を形成するための金型・設備等が１種類で形成可能であるという利点も有している。
【００２４】
図３に上記枠体４を小型・軽量化させた枠体６を太陽電池モジュールＰのモジュール本体３の周縁部に設けた一例を示す。また、図４にこのような太陽電池モジュールＰの枠体６を上記支持部材５に挿入・固定して、互いに隣合う太陽電池モジュールどうしを連結して太陽電池アレイを構成した一例を示す。なおここで、６ａは保護部、６ｃは突起部であり、これらは図１における枠体４と同様な役割をする。よって、枠体６の支持部材５への挿入・固定方法は既述した場合と同様である。ただし、支持部材５においては、基板１の保護、及び太陽電池モジュールＰの強度保持とに分離させ、枠体６には、基板１の保護のみの機能を残している。
【００２５】
この実施形態によれば、太陽電池モジュールＰの軽量化を図ることができる上に、枠体６の部材も少なくてすみ、図示のようにきわめて簡単な構造でよいので、製造が簡便でかつ安価に行なえるという利点を有している。
【００２６】
次に、上記構成の太陽電池モジュールＰの枠体６を、断面において中央部が空洞で外形が四角形状の直方体状の補強部７ｂを備えた支持部材７の開口部７ａに挿入・固定した太陽電池アレイを図５に示す。この太陽電池アレイにおいては、太陽電池モジュールＰのモジュール本体の周縁部に設けた枠体６に形成された突設部６ｂは支持部材７の補強部７ｂのガイドとして機能する。
【００２７】
このような太陽電池アレイによれば、支持部材７は補強部７ｂが空洞に形成された直方体状に形成されているので、支持部材７の強度、ひいては太陽電池アレイにおける強度をいっそう高めることができ、しかも軽量化を図ることができる。
【００２８】
さらに、図７に示すように、太陽電池モジュールＰの４辺のうち互いに背面となる２辺は桟２１に支えられており、他方２辺は支持部材５及び／または支持部材７によって支持されるようにしてもよい。しかし、これら桟や支持部材にかかわらず、太陽電池モジュールが大型化した場合、その自重によって太陽電池モジュールＰ全体が中央部に向かって引き込まれるように歪む現象が発生する。これにより、太陽電池モジュールＰの発電面に雨水が溜まり、その結果、発電効率を低下させるといった問題が生じる。
【００２９】
そこで、図８に示すように、太陽電池モジュールの支持基体である２つの桟２１の間に、太陽電池モジュールの主面に対して上下方向に弾性を有する太陽電池モジュールの弾性支持部材２２を設けるとよい。この弾性支持部材２２は太陽電池モジュールＰの裏面を面によって支持する金属材料等からなる面支持部２２ａと、太陽電池モジュールＰの自重によって下方向に弾性変形する金属材料等で形成された弾性部材からなる脚部２２ｂから成り、脚部２２ｂは桟２１に形成されたレール状の凹部に挿入され固定される。
【００３０】
また、上記支持基体の構成は図９に示すように、縦桟２３に横桟２４を設け、縦桟２３に弾性支持部材２２を設けるようにしてもよく、このような構成の場合は横桟２４に太陽電池モジュールを固定する。
【００３１】
図１０（ａ）〜（ｃ）に弾性支持部材２２の構造の一例を示す。図示されているように、弾性支持部材２２は例えば全体が断面Ｕ字状に湾曲した板状の脚部２２ｂに、平面長方形で板状をなす面支持部２２ａがリベット等による固定または溶着等による接着により一体的に設けられている。なお、この弾性支持部材２２の形状はこの実施形態に限定されるものではなく、太陽電池モジュールの裏面側を支持でき、支持基体に取り付けられる構成であればよい。
【００３２】
以上の構成により、太陽電池モジュールＰが大型化したり、太陽電池モジュール自体が薄型化しても、太陽電池モジュールＰに高強度の枠体を不要とし、支持部材５及び／または支持部材７による太陽電池モジュール取り付け構造が可能と出来る。
【００３３】
また、面支持部２２ａはアルミニウムや鉄などの良熱伝導性の材料を使用することにより太陽電池モジュールで最も熱上昇の大きい中央部の熱を拡散し、太陽電池モジュール外周部での放熱効果を向上させるとともに、前記面支持部２２ａ自身および前記脚部２２ｂによっても放熱が行なわれることにより太陽電池モジュールの冷却が行なえ、発電効率が向上するという効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の太陽電池アレイによれば、太陽電池モジュールどうしの連結において、その長辺、短辺いずれの辺においても連結・固定可能とすることにより、縦長な状態で同一の太陽電池モジュールを設置でき、また、横長の状態でも設置できる。その結果、種々の形状面積を有する屋根面等の設置面に設置可能で発電効率の低下のない汎用性の高い太陽電池アレイを提供できる。
【００３５】
また、太陽電池モジュールの裏面に弾性部材を配するようにしたので、太陽電池モジュールが大型化したり、薄型化しても、高強度の枠体を必要としない優れた太陽電池モジュールの取り付け構造を備えた太陽電池アレイが実現される。
【００３６】
さらに、弾性部材が良熱伝導性の材料から構成されることにより、太陽電池モジュールの裏面側から熱を放散させて、太陽電池モジュールの冷却を行なわせることができ、発電効率が向上した優れた太陽電池アレイを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールどうしを支持部材で連結した太陽電池アレイの断面図である。
【図３】本発明に係る他の太陽電池モジュールの実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る他の太陽電池モジュールどうしを支持部材で連結した太陽電池アレイの断面図である。
【図５】本発明に係る他の太陽電池モジュールどうしを他の支持部材で連結した太陽電池アレイの断面図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールを説明する図であり、（ａ）は（ｃ）における太陽電池モジュールのＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ｃ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は太陽電池モジュールの平面図、（ｄ）は太陽電池モジュールの側面図である。
【図７】本発明に係る太陽電池モジュールどうしを支持部材で連結した様子を説明する太陽電池アレイの斜視図である。
【図８】本発明に係る弾性支持部材を桟に設けた様子を説明する斜視図である。
【図９】本発明に係る弾性支持部材を桟に設けた様子を説明する斜視図である。
【図１０】本発明に係る弾性支持部材を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ側面図である。
【符号の説明】
１：基板
２：封止部材
３：モジュール本体
４、６：枠体
５、７：支持部材
２１：桟
２２：弾性支持部材
２２ａ：面支持部
２２ｂ：脚部
Ｐ：太陽電池モジュール
【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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