(57)【要約】【課題】大きな断面形状のフレーム部材を用いずにフレーム部材と封止体の外れを防止することができる太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイを提供することを目的とする。【解決手段】透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置した太陽電池モジュール本体１の外周部にフレーム部材２を取り付けた太陽電池モジュールであって、上記太陽電池モジュール本体１の裏面側の対向するフレーム部材２に補強部材３を掛渡して設け、この補強部材３と上記太陽電池モジュール本体１との間に緩衝材４を介装させたことを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記透光性パネルの裏面側の対向するフレーム部材に補強部材を掛渡して設け、この補強部材と前記太陽電池モジュール本体との間に緩衝材を介装させたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記緩衝材は放熱性を有する弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記弾性体は粘着性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記弾性体は、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂に表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加したシート状部材からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記補強部材を前記フレーム部材にスライドして脱着可能としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記フレーム部材に前記補強部材を取り付けるための複数の接合穴を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記フレーム部材がソリッド型のフレーム部材であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記フレーム部材がアルミニウムから成ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールを架台に取付けた太陽電池アレイにおいて、前記太陽電池モジュール本体の裏面側に前記架台が緩衝材を介して接していることを特徴とする太陽電池アレイ。
【請求項１１】
前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことを特徴とする請求項１０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】
本発明は太陽電池モジュールと太陽電池アレイに関し、特に太陽電池モジュール本体の外周にフレーム部材を設けた太陽電池モジュールと太陽電池アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護や省エネルギー化のために、住宅やビルなどの建物に太陽電池を設置するようになった。太陽電池は、出力電圧と出力電流を必要な値まで高めるために、および長期にわたってセルを保護するために、通常パッケージングして太陽電池モジュールとして構成されている。
【０００３】
このような太陽電池モジュールとして、図８に示すように、太陽電池セル６の受光面側にガラスなどの透光性パネル５を配置し、その透光性パネル５の裏面側に複数の太陽電池セル６を直列および並列に接続してＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）などの透明な充填材７で封入し、さらにアルミ押出形材のフレーム部材２をモジュール本体１の周縁部に取り付けた方式の太陽電池モジュールが多用されている。
【０００４】
このモジュールでは、透光性パネル５だけでなく、アルミ押出形材から成るフレーム部材２によっても強度が確保されるため、モジュール本体１を大型化した際にも透光性パネル５を厚くせずにすみ、重量増加を抑えることができて容易に取り扱うことができるとともに、透光性パネル５は透過する光量を多くできて発電効率を向上できるという利点があった。
【０００５】
しかし、近年環境問題が取りざたされる中で需要が増してきており、また更なる普及のためには低コスト化が重要なポイントとなっている。低コスト化の方法の一つとして、モジュール本体１の大型化が考えられる。モジュール本体１を大型化することにより、単位発電量あたりのモジュール製造工数を減らすことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の太陽電池モジュールでは、透光性パネル５とフレーム部材２によって強度を確保しているため、モジュール本体１を大型化する際には、透光性パネル５を厚くして撓まないようにするか、フレーム部材２の強度を向上して変形しないようにしないと、フレーム部材２が変形してモジュール本体１が外れてしまうため、太陽電池モジュール全体の強度が確保できなかった。
【０００７】
また、結晶系の太陽電池セル６を使用した場合には、モジュール本体１のたわみにより太陽電池セル６にストレスがかかり、太陽電池セル６の割れが起こりやすかった。つまり、太陽電池モジュール全体の強度を確保するためには、厚い透光性パネル５を使用するか断面積が大きなフレーム部材２を必要とし、材料費が高くなったり、設置スペースを要し、重量も重くなって工事に手間がかかるという問題があった。
【０００８】
この問題を解決するために、フレーム部材２を中空（ホロー）構造にすることにより、重量を増やすことなく強度を確保することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法によっても使用するアルミニウム原料の増加でコスト高を招来するという問題がある。
【０００９】
また、太陽電池モジュールの対向するフレーム部材の間に補強部材を設けて支持することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしこの方法によれば、太陽電池モジュール受光面に対して正の圧力がかかった際に、上記補強部材が太陽電池モジュール内の太陽電池素子を押して、太陽電池素子が割れるという問題がある。
【００１０】
また、太陽電池モジュールは、その設置地域や設置場所により与えられる負荷が異なる。例えば積雪量の違いや設置する建築物の高さによっても求められる耐風圧に違いがある。そのため、太陽電池モジュールに求められる強度は設置環境によって違いが生じる。しかし、製品をすべて最も高い強度が必要とされる設置環境の強度設計にすれば、当然高い部品コストを招来するという問題があるし、設置環境毎にそれに合わせた強度の太陽電池モジュールを作成すると、生産性が悪く製造コストの上昇を招くという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、大きな断面形状のフレーム部材を用いずにフレーム部材から太陽電池モジュール本体が外れることを防止でき、太陽電池素子の割れも発生しない太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイを提供することを目的とする。
【特許文献１】
特開２００１−１２３６１０号公報
【特許文献２】
特開平９−１４８６１２号公報
【００１２】
【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では、透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールにおいて、前記透光性パネルの裏面側の対向するフレーム部材に補強部材を掛渡して設け、この補強部材と前記太陽電池モジュール本体との間に緩衝材を介装させたことを特徴とする。
【００１３】
上記太陽電池モジュールでは、前記緩衝材は放熱性を有する弾性体であったほうがよい。
【００１４】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記弾性体は粘着性を有するほうがよい。
【００１５】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記弾性体は、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂に表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加したシート状部材からなることが望ましい。
【００１６】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記補強部材を前記フレーム部材にスライドして脱着可能とすることが望ましい。
【００１７】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材に前記補強部材を取り付けるための複数の接合穴を有してもよい。
【００１８】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材がソリッド型のフレーム部材であってもよい。
【００１９】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記フレーム部材がアルミニウムからなることが望ましい。
【００２０】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことが望ましい。
【００２１】
また、請求項１０に係る太陽電池アレイでは、透光性パネルの裏面側に複数の太陽電池セルを配置して外周部にフレーム部材を取り付けた太陽電池モジュールを架台に取付けた太陽電池アレイにおいて、前記太陽電池モジュール本体の裏面側に前記架台が緩衝材を介して接していることを特徴とする。
【００２２】
上記太陽電池アレイでは、前記緩衝材の直上には前記太陽電池素子が存在しないことが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の太陽電池モジュールの裏面側を示す図であり、図２は縦断面構造を示す図である。図１および図２において、１は太陽電池モジュール本体を示す。太陽電池モジュール本体１は、所定位置に配置された太陽電池セル６を充填材７としてのエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂によって固定し、その表面側をガラス板などからなる透光性パネル５で覆うとともに、裏面側にＰＥＴフィルムとアルミ箔を積層した耐候性のあるシートなどから成るバックシート８を設けた構造である。
【００２４】
太陽電池モジュール本体１の外周部にはフレーム部材２が取り付けられている。このフレーム部材２は、太陽電池モジュール本体１を補強して架台等（不図示）に取り付けられるようにするものであり、太陽電池モジュール本体１の長辺側に沿った長辺フレーム２（２ａ）と、短辺側に沿った一対の短辺フレーム２（２ｂ）とからなり、それらを互いにねじ止めして結合した構成となっている。このフレーム部材２は例えばアルミニウムの押出成型品などからなる。
【００２５】
フレーム部材２には、フレーム部材２内方に向けて開口する断面コ字状等の太陽電池モジュール本体１の支持用凹部２ｃが形成されており、この支持用凹部２ｃに太陽電池モジュール本体１の側縁部をはめ込むことにより、屋根等の設置面から一定距離だけ離れた位置に太陽電池モジュール本体１を保持するようになっている。このフレーム部材の構造は中空（ホロー）構造に対し、ソリッド型（Ｌ字型構造）と呼ばれている。
【００２６】
フレーム部材２はその下端部２ｄがＬ字状に折り曲げてあり、通常この部分にあけられた穴１０と設置用の架台にあけられた穴を合わせてねじ止めなどして架台に太陽電池モジュールを設置する。
【００２７】
本発明によれば、モジュール本体１の裏面側の対向する長辺フレーム２ａの間に鋼板などからなる補強部材３を固定する。このように構成すると、透光性パネル５の上から力が加わっても、対向するフレーム部材２間の幅が広がることはなく、フレーム部材２の変形を防止できると共に、モジュール本体１の離脱が防止できる。
【００２８】
このときに補強部材３と太陽電池モジュール本体１との間に緩衝材４を介装させる。この緩衝材４は発泡ウレタン等の弾性体からなり、補強部材３に接着剤等で接着して固定される。このように補強部材３と太陽電池モジュール本体１との間に緩衝材４を介在させると、透光性パネルの上から力が加わってモジュール本体１が撓んでもモジュール本体１が補強部材３に直接接触することを防止でき、太陽電池セル６の割れなどを防止できるとともに、上記補強部材３を設けた意味をより有効に発揮できる。
【００２９】
また、この緩衝材４は放熱性を有する弾性体であることが望ましい。このようにすることにより、太陽電池モジュール１の熱を放熱させることが可能になり、温度上昇による太陽電池モジュール１の出力特性の低下を抑えることができる。放熱性を有する弾性体には、熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂に表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加したシートなどが挙げられる。このように、表面が酸化されたアルミニウム、亜鉛、鉄、表面が窒化されたアルミニウム、および表面が炭化されたシリコンのいずれか一種以上を添加すると、熱伝導性が向上するとともに、これら金属の耐候性が向上する。また、弾性体であることから、緩衝材としての効果を有するとともに、変形してモジュール本体１と補強部材３との間に隙間なく入り込むことができるので、より有効に放熱効果を発揮する。
【００３０】
図３はフレーム部材の補強部材取り付け部分を示す図であり、図４は補強部材のフレーム部材取り付け部分を示す図である。補強部材３の端部に設けられた接合突起１２をフレーム部材２の下端部のＬ字片２ｄに設けた接合穴１２の幅広部分に挿入して幅狭部分にスライドすることにより補強部材３とフレーム部材２を固定する。このようにすることにより、太陽電池モジュールを作成した後で設置する前にその使用環境に合わせて例えば設置現場で簡単に補強部材３を取り付けることが可能になる。
【００３１】
図３（ａ）では接合穴１１の中央の両側に広がった幅広部分を設けており、図４（ａ）に示す碗状の突出部１２を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材３をフレーム部材２に固定する。また、図３（ｂ）では接合穴１１の中央の片側に広がった幅広部分を設けており、図４（ｂ）に示すＬ字状の突出部１２を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材３をフレーム部材２に固定する。さらに、図３（ｃ）では接合穴１１の中央の両側に広がった幅広部分を設けており、図４（ｃ）に示す翼状の突出部１２を挿入して幅狭部分にスライドさせることにより補強部材３をフレーム部材２に固定する。このような接続穴１１と突出部１２は太陽電池モジュールの対向する二つのフレーム２ａの両方に設けられる。
【００３２】
図２ではフレーム部材２と補強部材３の接合位置はフレーム部材２の下端部のＬ字片２ｄにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば図５に示すように支持用凹部２ｃの裏側に設けてもよいし、図６に示すようにフレーム部材２に接合穴１２を形成するための別の突出片２ｅを設けることも可能である。
【００３３】
さらに、上記実施形態では一対の接合穴１２を設けることについて述べたが、これに限定されるものではない。複数対の接合穴１２を形成しておき、太陽電池モジュール１の使用環境に合わせて補強部材３の本数をかえることもできる。
【００３４】
図７に、本発明に係る太陽電池アレイの実施形態を示す。太陽電池モジュール本体１の外周部にはフレーム部材２が取り付けられている。このフレーム部材２はねじ止めなどして、架台９に固定されている。この架台９は緩衝材４を介して太陽電池モジュール本体１の裏面と接している。このように構成すると、太陽電池モジュール本体１の上から力が加わっても、太陽電池モジュール本体１が撓むことがなく、モジュール本体１のフレーム部材２からの離脱が防止できる。また、架台９と太陽電池モジュール本体１との間に緩衝材４を介在させると、透光性パネル５の上から力が加わってモジュール本体１が撓んでもモジュール本体１が架台９に直接接触することを防止でき、太陽電池セル６の割れなどを防止できる。
【００３５】
また、上記太陽電池モジュールおよび太陽電池アレイにおいて、補強部材３および緩衝材４を介して太陽電池モジュール本体１の裏面と接する架台９の直上に太陽電池セル６を存在させない構造にすれば、太陽電池セル６の割れの問題に対してはさらに有効である。
【００３６】
また、緩衝材４を介在させることにより、バックシート８に傷がついた場合でも、金属製の補強部材３や架台９と太陽電池モジュール本体１が直接触れることはないので、安全対策としても有効である。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば太陽電池セル６は結晶系太陽電池素子であってもよいし、たとえば薄膜系などの太陽電池素子であってもよい。また、図７では、太陽電池モジュール本体１の裏面と架台９とは複数箇所で接するように記載したが、これに限られるものではなく、また接点も点、面、線などどのような形状であっても構わない。この場合、緩衝材４は複数の接点にまたがって設けることができる。さらに、架台９の太陽電池モジュール本体１の裏面と緩衝材４を介して接する部分は架台９と一体化されていなくてもよい。例えば分離されて屋根や外壁などに固定されたものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュール本体の裏面側の対向するフレーム部材に補強部材を掛渡して設けるとともに、この補強部材と上記モジュール本体との間に緩衝材を介装させたことから、対向するフレーム部材間の広がりや変形を防止できる。したがって、フレーム部材としてソリッド型のフレーム部材を使用しても強度を確保でき、フレーム部材の原材料費も低減できる。また、補強部材のモジュール本体側に緩衝材を介装したことにより、太陽電池モジュール本体が撓んでも太陽電池モジュール本体が補強部材に直接接触することを防止でき、太陽電池素子にかかるストレスを低減して太陽電池素子の割れを防ぐことができる。
【００３９】
また、この補強部材とフレーム部材の接合部がスライド構造である場合、取り付けが容易であり、太陽電池モジュールが架台に取り付けられた状態でも追加の設置が可能である。また、フレーム部材の下端部のＬ字片に接合穴を複数設けた場合、補強部材を複数設置することができる。この場合、上記補強部材は完成品の太陽電池モジュールに追加して設置したり、補強部材の本数を選択して設置できるため、太陽電池モジュールの設置環境に合わせて強度を段階的に設定でき、要求される強度に必要最低限なコストのみで対応できる。
【００４０】
また、緩衝材を放熱性を有する弾性体にする場合、太陽電池モジュールの熱を放熱させることが可能になり、温度上昇による太陽電池モジュールの出力特性の低下を抑えることができる。
【００４１】
また、本発明に係る太陽電池アレイによれば、架台が緩衝材を介して太陽電池モジュール本体の裏面と接しているため、太陽電池モジュール本体の上から力が加わっても、太陽電池モジュール本体が撓むことがなく、モジュール本体のフレーム部材からの離脱が防止できる。また、架台と太陽電池モジュール本体との間に緩衝材を介在させているので、透光性パネルの上から力が加わってモジュール本体が撓んでもモジュール本体が架台に直接接触することを防止でき、太陽電池セルの割れなどを防止できる。
【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裏面側を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの縦断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールのフレーム部材の接合穴の構造を説明するための図である。
【図４】本発明に係る太陽電池モジュールの補強部材の接続突起を説明するための図である。
【図５】本発明に係る太陽電池モジュールの他の縦断面構造を示す図である。
【図６】本発明に係る太陽電池モジュールの他の縦断面構造を示す図である。
【図７】本発明に係る太陽電池アレイの構造を示す図である。
【図８】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【符号の説明】
１・・・太陽電池モジュール本体
２・・・フレーム部材
３・・・補強部材
４・・・緩衝材
５・・・透光性パネル
６・・・太陽電池セル
７・・・充填材
８・・・バックシート
９・・・架台
【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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