(57)【要約】【課題】建物に取り付けたときにその外側からも内側からも見栄えがよく、さらに建物内部への採光も良好でかつ端子ボックス内の充填材や端子ボックス用接着剤が長期間の使用よってもほとんど劣化がない信頼性の高い光透過型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】一対の透光性部材の間に太陽電池素子２を封入し、非受光面側に出力取出用端子ボックス４を具備する光透過型太陽電池モジュールであって、上記出力取出用端子ボックス４と対峙する上記一対の透光性部材の間に、受光面側の色が前記太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルム１１を配置した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透光性部材の間に太陽電池素子を封入し、非受光面側に出力取出用端子ボックスを具備する光透過型太陽電池モジュールにおいて、前記出力取出用端子ボックスと対峙する前記一対の透光性部材の間に、受光面側の色が前記太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムを配置したことを特徴とする光透過型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記フィルムの非受光面側が、前記太陽電池素子の非受光面側、前記出力取出用端子ボックス、または出力取出用端子ボックスを裏面側透光性部材に固着するための接着剤のいずれかと同色または近似色であることを特徴とする請求項１記載の光透過型太陽電池モジュール。
【請求項３】
受光面側透光性部材、受光面側封止材、モジュール内配線材により接続した太陽電池素子、非受光面側封止材、非受光面側透光性部材を順次積層してラミネートし、その後非受光面側に出力取出用端子ボックスを取り付ける光透過型太陽電池モジュールの製造方法において、前記モジュール内配線材と受光面側封止材との間の前記出力取出用端子ボックスと対峙する位置に、受光面側の色が太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムとこのフィルムの受光面側に略同一形状の封止材とを配置して同時にラミネートすることを特徴とする光透過型太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は受光した光の一部を太陽電池の発電に利用すると共に、他の光の一部を透過させて建築物等の内部の採光に利用する光透過型太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【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、また太陽電池素子単体では所定の電気出力が得られないため、太陽電池素子を直並列に組み合わせて透光性基板と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】
さらに、この太陽電池モジュールを建築物等の壁面や天井部分に設置したときに受光した光の一部を太陽電池の発電に利用すると共に、他の光の一部を太陽電池素子間の間隙や太陽電池モジュールの外周部に設けられた太陽電池素子のない部分を透過させて建築物等の内部の採光に利用する光透過型太陽電池モジュールが考案されている。
【０００４】
図６は従来の光透過型太陽電池モジュールの一例を非受光面（裏面）側からみた図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線での分解断面図である。
【０００５】
図６、図７において、１は受光面側透光性部材、２は太陽電池素子、３はモジュール枠、４は端子ボックス、５ａは受光面側封止材、５ｂは裏面側封止材、６はモジュール内配線材、７は外部回路接続用ケーブル、８は端子ボックス内の充填材、９は端子ボックス用接着剤、１０は裏面側透光性部材である。
【０００６】
受光面側透光性部材１は、通常必要な強度や耐候性などから、厚さが３〜６ｍｍ程度の青板強化ガラスを使用することが多い。
【０００７】
太陽電池素子２は、例えば大きさ約１５０ｍｍ角の多結晶シリコンを基板とする太陽電池素子を所定の電気出力が取り出せるように配線材で直並列に接続したものである。また太陽電池素子２の受光面側は、入射した光を極力反射しないように、その表面を微細な凹凸に処理したり、反射防止膜の塗布を行うことから通常青や紺、黒などの色になっている。また、太陽電池素子２の裏面側はシリコン基板や電極の色である銀色や灰色を呈する。
【０００８】
封止材５ａ、５ｂは透光性の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ものなどからなり、太陽電池素子２を挟み込むように配置する。モジュール内配線材６は銅線にハンダメッキや錫メッキを施した幅が１〜５ｍｍ程度で、厚さが０．１ｍｍ程度のものが用いられる。裏面側透光性部材１０は厚さが３〜６ｍｍ程度の青板強化ガラスや防湿性能の高いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が用いられ、モジュール内配線材６を端子ボックス４に接続するため、端子ボックス４を取り付ける部分に９０×５０ｍｍ程度の開口部１１を予め設けておく。
【０００９】
これらをラミネータと呼ばれる装置で減圧下で加熱押圧して一体化する。その後、モジュール枠３をはめ込み接着材で固定する。モジュール枠３はその太陽電池モジュールに必要な強度やコスト等を考慮して通常アルミニウムを押し出し成形して作られ、その表面にアルマイト処理やクリヤ塗装が施される。
【００１０】
さらに、端子ボックス４の周囲に端子ボックス用接着剤９を塗布し、裏面側透光性部材１０に固着し、さらに裏面側透光性部材１０の開口部１１から引き出したモジュール内配線材６を端子ボックス４内の所定の位置に固定し、外部回路接続用ケーブル７と接続する。
【００１１】
この端子ボックス４は、紫外線などに対する耐光性を考慮して変性ＰＰＥ樹脂などで例えば黒色に作られ、その内部でモジュール内配線材６と外部回路接続用ケーブル７や逆流防止ダイオード（図示せず）と接続できるようになっており、裏面側透光性部材１０と接する底部は抜かれてるものが多い。端子ボックス用接着剤９は白色系のシリコーン系の接着剤を用いることが多い。外部回路接続用ケーブル７は通常０．５〜１ｍ程の長さで、外部回路との接続が行いやすいように、その先端にコネクターが付けられることが多い。
【００１２】
さらに、この端子ボックス４内に充填材８を注入して蓋をする。この充填材８は端子ボックス４内の配線材６、７等が錆などで電気抵抗が上がったり切断してしまうことを防ぐために注入されるものであり、白色や薄い赤色などに着色したシリコンゴム等が用いられる。
【００１３】
完成した太陽電池モジュールの大きさは当然その出力よって異なるが、多結晶シリコン太陽電池を使用した光透過型太陽電池モジュールの１例では、出力約１５０Ｗで１２００×９００ｍｍ程度である。
【００１４】
上述のような光透過型太陽電池モジュールでは、端子ボックス４を太陽電池素子２の裏面に設けた場合、そのモジュール内配線材６を太陽電池素子２の裏面にまで引き回す必要がある。この結果、ラミネータで減圧下で加熱押圧して一体化した場合、その配線の厚みのため、太陽電池素子２が割れてしまうことがある。
【００１５】
この太陽電池素子２の割れを避けるために、図６に示すように、端子ボックス４を太陽電池素子２の外側に配置するようにしている。
【００１６】
しかし、このように端子ボックス４を太陽電池素子２の外側に配置した場合、受光面側からみると端子ボックス４や端子ボックス内の充填材８さらに端子ボックス４の周囲に塗布した裏面側透光性部材１０に固着するための接着材９などが直接見えてしまう。このことは、建物全体で多数の太陽電池モジュールを設置することがほとんどであるので、その建物全体の外観を大きく損なうこととなる。
【００１７】
この対策として、裏面側透光性部材１０と裏面側封止材５ｂとの間に着色した半透明のフィルムを入れることが考案されている。
【００１８】
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。
【００１９】
【特許文献】
特開２００１−１８９４６９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような裏面側透光性部材１０と裏面側封止材５ｂとの間に着色した半透明のフィルムを入れる方法では、光透過の割合が大きく減少し、建物内部への採光が不十分になるという問題があった。
【００２１】
また、半透明なフィルムでは紫外線の吸収が不十分なため、端子ボックス４内の充填材８や端子ボックス用接着剤９が長期間の使用よって劣化するという問題があった。
【００２２】
さらに、上記のような着色した半透明のフィルムは半透明であるために、当然その表面と裏面で色を変えることができない。このため、例えば上記のような着色した半透明のフィルムの色を結晶系太陽電池素子の色と同じような青、紺、黒といった色にしたときに、建物内部からこの光透過型太陽電池モジュールの裏面をみた場合、銀色や灰色の太陽電池素子の裏面や白色系の端子ボックス用接着剤や端子ボックス内の充填材と明らかに調和しないものとなってしまう。
【００２３】
本発明はこのような問題に鑑み、建物に取り付けたときにその外側からも内側からも見栄えがよく、さらに建物内部への採光も良好でかつ端子ボックス内の充填材や端子ボックス用接着剤が長期間の使用よってもほとんど劣化がない信頼性の高い光透過型太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、一対の透光性部材の間に太陽電池素子を封入し、非受光面側に出力取出用端子ボックスを具備する光透過型太陽電池モジュールにおいて、前記出力取出用端子ボックスと対峙する前記一対の透光性部材の間に、受光面側の色が前記太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムを配置したことを特徴とする。
【００２５】
また、前記フィルムの非受光面側が、前記太陽電池素子の非受光面側、前記出力取出用端子ボックス、または出力取出用端子ボックスを裏面側透光性部材に固着するための接着剤のいずれかと同色または近似色であることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の光透過型太陽電池モジュールの製造方法は、受光面側透光性部材、受光面側封止材、モジュール内配線材で接続した太陽電池素子、非受光面側封止材、非受光面側透光性部材を順次積層してラミネートし、その後非受光面側に出力取出用端子ボックスを取り付ける光透過型太陽電池モジュールの製造方法において、前記モジュール内配線材と受光面側封止材との間の前記出力取出用端子ボックスと対峙する位置に、受光面側の色が太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムとこのフィルムの受光面側に略同一形状の封止材とを配置して同時にラミネートすることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみた図であり、図２は同じものを裏面側からみた図である。図３は図１のＡ−Ａ線での分解断面図である。図４は本発明の他の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【００２９】
図１、図２、図３、図４において、１は受光面側透光性部材、２は太陽電池素子、３はモジュール枠、４は端子ボックス、５ａは受光面側封止材、５ｂは裏面側封止材、６はモジュール内配線材、７は外部回路接続用ケーブル、８は端子ボックス内の充填材、９は端子ボックス用接着剤、１０は裏面側透光性部材、１１、１２は端子ボックス部分に配置されたフィルムである。
【００３０】
本発明の光透過型太陽電池モジュールでは、一対の透光性部材１、１０の間に太陽電池素子２を封入し、非受光面側に出力取出用端子ボックス４を設け、この出力取出用端子ボックス４と対峙する透光性部材１、１０の間に、受光面側の色が太陽電池素子２の受光面側と同色または近似色のフィルム１１を配置している。
【００３１】
このフィルム１１はその耐候性や紫外線吸収率の高さや着色のし易さ等を考慮して例えばＰＶＦ／ＰＥＴ／ＰＶＦ（ＰＶＦ；フッ化ポリビニル、ＰＥＴ；ポリエチレンテレフタレート）の３層構造のフィルムなどからなり、その総厚は１４０〜１８０μｍである。
【００３２】
また、フィルム１１の色は、受光面側になる方は太陽電池素子２の受光面と同じか近い色で、青色、紺色、または黒色とする。また、その着色のための顔料や染料は太陽電池モジュールの耐用年数を考慮して、太陽光や温度変化などに十分耐えるものを選ぶことが必要である。また、その形状や大きさは太陽電池素子２と概略同じ形状や大きさとする。
【００３３】
これをラミネータで一体化する前に、端子ボックス４が隠れる位置に、図３に示すように、受光面側の封止材５ａとモジュール内配線材６との間に配置する。モジュール内配線材６は裏面側封止材５ｂとの間に配置することも可能であるが、この場合受光面側からモジュール内配線材６が見えてしまうため、モジュール内配線材６が受光面側から見えないようにフィルム１１を配置することが望ましい。
【００３４】
さらに、図４に示すように、太陽電池素子２の配列から考えてバランスのよい位置にもこのフィルム１２を配置してもよい。
【００３５】
これらによって、本発明の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみたとき、端子ボックス４や端子ボックス内の充填材８、端子ボックス用接着剤９が見えず、あたかもその部分に太陽電池素子２があるように見え、建物に設置したときにその建物の美観を損なうことがない。
【００３６】
さらに、端子ボックス６部分に配置されたフィルム１１、１２の裏面側を太陽電池素子２の裏面側の銀色、灰色、端子ボックス４の黒色、または端子ボックス用接着剤の白色のいずれかと同色か近似色にすることから、裏面側から本発明の光透過型太陽電池モジュールをみたときに、フィルム１１、１２が目立たず、建物に設置したときに建物内側での違和感がない。このとき、フィルム１１、１２の裏面側をどの色にするかは、建物における光透過型太陽電池モジュールの配置や建物内部の色調などを考慮して決定すればよい。
【００３７】
また、太陽電池モジュールの全面にフィルムがあるのではないので、光透過の割合が大きく低下することがなく、建物内部への採光も良好なものにすることができる。
【００３８】
さらに、端子ボックス部分に配置されたフィルム１１は、紫外線を全くまたはほとんど通さないものにすることができるため、端子ボックス４内の充填材８や端子ボックス用接着剤９が長期間の使用よって劣化するという問題がなくなる。
【００３９】
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２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、透光性部材の間に太陽電池素子を封入し、非受光面側に出力取出用端子ボックスを具備する光透過型太陽電池モジュールであれば各種の太陽電池モジュールにも適用される。
【００４０】
また、受光面側透光性部材１、受光面側封止材５ａ、フィルム１１、モジュール内配線材６で接続した太陽電池素子２、裏面側封止材５ｂ、裏面側透光性部材１０を順次積層したものをラミネータにセットして減圧下で加熱押圧して一体化した場合、フィルム１１とモジュール内配線材６の接する部分にはＥＶＡのような封止材がないため、この間は密着せずにラミネートしたときに気泡が発生する。太陽電池モジュール内にこのような気泡があると、太陽電池モジュールを設置した後の温度変化等の長期的な影響よってこの気泡が大きくなって表と裏面の透光性部材や太陽電池素子と封止材の密着力がなくなり、太陽電池モジュールの耐候性能が大きく低下する。
【００４１】
このため、図５に示すように、受光面側からみて裏面にある出力取出用端子ボックス４が隠れる位置に、フィルム１１とモジュール内配線材６との間に略同一形状のＥＶＡのような封止材１３を配置してラミネートする。
【００４２】
ラミネートの方法は、封止材５ａ、５ｂが軟化する１８０〜２００℃まで昇温しながらラミネータ内を０．５〜１ｔｏｒｒ程度に減圧する。その後、ラミネータ内に設けられているダイヤフラムで上述の被ラミネート・モジュールを加圧し一体化して太陽電池素子を封入する。
【００４３】
その後、モジュール枠をはめ込み接着材で固定する。さらに、端子ボックス４の周囲に端子ボックス用接着剤９を塗布して裏面側透光性部材１０の所定の位置に固着し、さらに裏面側透光性部材の開口部から引き出したモジュール内配線材６を端子ボックス内の所定の位置に固定して外部回路接続用ケーブルと接続する。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光透過型太陽電池モジュールによれば、出力取出用端子ボックスと対峙する前記一対の透光性部材の間に、受光面側の色が前記太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムを配置したことから、建物に取り付けたときにその外側からも内側からも見栄えがよく、さらに建物内部への採光も良好でかつ端子ボックス内の充填材や端子ボックス用接着剤が長期間の使用よって劣化がほとんどない光透過型太陽電池モジュールとすることができる。
【００４５】
また、本発明に係る光透過型太陽電池モジュールの製造方法によれば、モジュール内配線材と受光面側封止材との間の前記出力取出用端子ボックスと対峙する位置に、受光面側の色が太陽電池素子の受光面側と同色または近似色のフィルムとこのフィルムの受光面側に略同一形状の封止材とを配置して同時にラミネートすることから、フィルムとモジュール内配線材とが直接接することはなく、気泡の発生がなくなって光透過型太陽電池モジュールの信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図２】図１の光透過型太陽電池モジュールを裏面側からみた図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線での分解断面図である。
【図４】本発明の他の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図５】本発明の光透過型太陽電池モジュールの製造方法を説明するための分解断面図である。
【図６】従来の光透過型太陽電池モジュールを受光面側からみた図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線での分解断面図である。
【符号の説明】
１：受光面側透光性部材、２：太陽電池素子、３：モジュール枠、４：端子ボックス、５ａ：受光面側封止材、５ｂ：裏面側封止材、６：モジュール内配線材、７：外部回路接続用ケーブル、８：端子ボックス内の充填材、９：端子ボックス用接着剤、１０：裏面側透光性部材、１１：端子ボックスが隠れるように配置されたフィルム、１２：太陽電池モジュール内の他の部分に配置されたフィルム、１３：フィルムとモジュール内配線材との間に配置された封止材
【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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