(57)【要約】【課題】  電力変換器での発熱を放熱しやすい構造として電力ロスを低減すると共に、電力変換器を構成する部材数を減らすことができ、製造時の組み付け作業性を向上し得る電力変換器一体型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  太陽電池モジュールの非受光面側の少なくとも一部に金属板１０２が一体に形成されており、金属板１０２は一部が曲げ加工されたコの字状部分１０４を有しており、コの字状部分１０４に電力変換基板１０５が配置され、光起電力素子の電極接続部材１０７が電力変換基板１０５と電気接続されており、電力変換基板１０５はコの字状部分１０４内で樹脂封止されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2005123370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光起電力素子と一つの電力変換基板を有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールの非受光面側の少なくとも一部に金属板が一体に形成されており、前記金属板は一部が曲げ加工されたコの字状部分を有しており、前記コの字状部分に前記電力変換基板が配置され、前記光起電力素子の電極接続部材が前記電力変換基板と電気接続されており、前記電力変換基板は前記コの字状部分内で樹脂封止されていることを特徴とする電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記電力変換基板は少なくとも絶縁トランスとスイッチング素子と回路基板とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記電力変換基板の厚さ方向のいずれか一面が、前記金属板に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記電力変換基板の前記金属板に接触していない面と前記金属板との間にはクッション材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記電力変換基板の厚さは前記コの字状部分内の金属板間隙間と同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記電力変換基板と前記金属板との接触部には絶縁材が配置されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記金属板のコの字状部分は、非受光面側に突起するように、かつ太陽電池モジュール端部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュール。
【請求項８】
少なくとも一つの光起電力素子と一つの電力変換基板を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、少なくとも光起電力素子と金属板を一体成形する工程、前記光起電力素子からの電極接続部材が前記金属板を貫通するように延長取り出しする工程、前記金属板を曲げ加工してコの字状部分を形成する工程、前記延長取り出しした電極接続部材を電力変換基板へ電気接続する工程、前記電力変換基板を前記コの字状部分内に収納する工程、前記コの字状部分内を樹脂封止する工程を、以上の工程順に有することを特徴とする電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記光起電力素子からの電極接続部材取り出し部の金属板は一体成形前に穴あけ加工されていることを特徴とする請求項８に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換器を有する太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から環境問題に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ2排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーへの希求はますます強まってきている。太陽電池は現在のところ、その安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として期待のもてるものだということができる。
【０００３】
近年では、太陽電池装置の形態として様々なタイプが提案されてきている。従来からの地上設置型の架台設置方式以外に、屋根上に架台を組んで太陽電池パネルを固定する方式、また建材そのものに太陽電池を組み入れた建材一体型太陽電池に関する技術開発も行われている。
【０００４】
図１６はブロック体を使用した太陽電池載置架台の例であり、図１６（ａ）は全体斜視図、図１６（ｂ）は断面図である。図において１６０１は傾斜材ブロック、１６０２は枕材ブロック、１６０３は太陽電池モジュール、１６０４は突き当て部である。
【０００５】
図のように枕材ブロック１６０２と傾斜材ブロック１６０１を組み合わせて架台を形成する。この傾斜材ブロックと枕材ブロックとしてコンクリート等の重量物を使用すれば、配置するだけで架台の配置が完了する。そして傾斜面に太陽電池モジュール１６０３を固定して太陽電池アレイを形成できる。ブロック体に重量物を使用した場合、強風に飛ばされ難く、また振動によりずれ難い構造とできる。図１６（ｂ）のように傾斜材ブロックと枕材ブロックを突き当てて（１６０４）架台を形成することで、さらに風や振動に対する耐久性を向上することができる。
【０００６】
一方、現在普及している太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを複数枚直並列接続して太陽電池アレイを構成し、これらの電力を集電した後に、電力変換する形態となっている。図１７は従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための模式図である。図において１７０１は太陽電池モジュール、１７０２はインバーター、１７０３は系統ラインである。このように複数の太陽電池１７０１を直並列接続してから電力変換装置１７０２でＤＣ／ＡＣ変換してから交流ライン１７０３に接続する。
【０００７】
また電力変換器を取り付けた電力変換器一体型太陽電池モジュールの開発が行なわれている。この電力変換器一体型太陽電池モジュールは、従来の太陽光発電システムと比較して次のような利点が挙げられる。
【０００８】
電力変換器としてＤＣ／ＤＣ変換器、あるいはＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、昇圧（電圧を大きくする）することで電流を小さくでき電線を細くできるので、太陽電池モジュールとインバーター間の配線作業が簡単になり、工期を短縮でき、低コスト化が図れる。
【０００９】
電力変換器を太陽電池モジュールと一体化することにより、電力変換器は量産効果によるコスト削減が期待できる。
【００１０】
電力変換器としてＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、太陽電池モジュール１枚ごとに最大電力点制御を行なうため、アレイ回路に生ずる電力アンバランスを極小にすることができる。
【００１１】
図１８は太陽電池モジュールと一体となる電力変換器１８０１がＤＣ／ＤＣ変換器とした例である。図において１８０１は電力変換器、１８０２は太陽電池モジュール、１８０３はインバーター、１８０４は系統ラインである。この例においては系統連系インバーター（ＤＣ／ＡＣ変換器）１８０３を使用する。
【００１２】
また、太陽電池と一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器である場合の例を図１９に示す。図１９において１９０１は電力変換器、１９０２は太陽電池モジュール、１９０３は系統ラインである。図のように太陽電池モジュール１９０２内の電力変換器１９０１がＤＣ／ＡＣ変換器であるとき、太陽電池モジュールからの出力をそのまま系統ライン１９０３に接続できる。この場合、各電力変換器１９０１には、例えば系統側の交流と同期を取るなどの機能が必要となる。
【００１３】
さらに、太陽電池モジュール表面の温度は真夏には７０℃〜８０℃に達し、その熱が太陽電池モジュールの裏面まで伝わることで太陽電池モジュール全体が高温になる。このため電力変換器を太陽電池モジュールと一体形成すると、光照射により太陽電池モジュールで吸収した熱で電力変換器本体が昇温し、変換効率が低下してしまう。また、電力変換器自体も通電により発熱するため、最悪の場合、電力変換器内部の実装部品が破壊される恐れがある。
【００１４】
そこで、電力変換器一体型太陽電池モジュールの電力変換器は放熱を考えて実装されている。例えば、特許文献１に電力変換器が太陽電池モジュールの非受光面側の熱伝導性裏面補強材に接触している太陽電池モジュールが開示されている。これによると電力変換器が裏面補強材を介して放熱されて電力変換効率低下を抑制できるものである。
【００１５】
また特許文献２には電力変換器が太陽電池モジュールの枠材上に放熱性を向上させて配置された太陽電池モジュールについて開示されている。
【００１６】
図２０は特許文献２に記載の電力変換器一体型太陽電池モジュールを説明するための図である。図２０（ａ）は太陽電池モジュール全体図、図２０（ｂ）は太陽電池モジュールの断面図である。図において２００１は光起電力素子、２００２は枠材、２００３は電力変換器である。
【００１７】
図２０では電力変換器２００３は枠材２００２上に配置して、太陽電池モジュール非受光面と電力変換器間に隙間を形成して放熱を促す構造を有している。また枠材２００２として金属材料を使用することによりさらに効果的に放熱している。
【００１８】
図２１は特許文献２に記載の太陽電池モジュールの電力変換器を説明するための図である。図において２１０１は電力変換器の筐体、２１０２は電力変換基板、２１０３は樹脂封止材、２１０４は接着剤、２１０５は太陽電池モジュールの枠材、２１０６は光起電力素子である。図のように電力変換基板２１０２は筐体２１０１内部に配置されて、その筐体内部が樹脂封止２１０３されている。そしてこの電力変換器の枠材２１０５への固定は接着剤２１０４を使用する。
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−１４１５３９号公報
【特許文献２】特開平９−２７１１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献２に記載のものは構造が煩雑となっていた。すなわち、前述の電力変換器一体型太陽電池モジュールでは、電力変換基板２１０２を筐体２１０１内に配置して樹脂封止２１０３し、さらにこれを枠材２１０５に固定している。このように電力変換器一体太陽電池モジュールの製造は作業性が悪く、また構造が煩雑であり、さらに構成部品数が多いためコストが高くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような電力変換器一体型太陽電池モジュールが最良であることを見いだした。
【００２２】
すなわち本発明は、少なくとも一つの光起電力素子と一つの電力変換基板を有する太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールの非受光面側の少なくとも一部に金属板が一体に形成されており、前記金属板は一部が曲げ加工されたコの字状部分を有しており、前記コの字状部分に前記電力変換基板が配置され、前記光起電力素子の電極接続部材が前記電力変換基板と電気接続されており、前記電力変換基板は前記コの字状部分内で樹脂封止されていることを特徴とする電力変換器一体型太陽電池モジュールである。
上記本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールにおいては、前記電力変換基板は少なくとも絶縁トランスとスイッチング素子と回路基板とから構成されていることが好ましい。
また、前記電力変換基板の厚さ方向のいずれか一面が、前記金属板に接触していることが好ましい。
また、前記電力変換基板の前記金属板に接触していない面と前記金属板との間にはクッション材が配置されていることが好ましい。
また、前記電力変換基板の厚さは前記コの字状部分内の金属板間隙間と同じであることが好ましい。
また、前記電力変換基板と前記金属板との接触部には絶縁材が配置されていることが好ましい。
また、前記金属板のコの字状部分は、非受光面側に突起するように、かつ太陽電池モジュール端部に形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法が最良であることを見いだした。
【００２４】
すなわち本発明は、少なくとも一つの光起電力素子と一つの電力変換基板を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、少なくとも光起電力素子と金属板を一体成形する工程、前記光起電力素子からの電極接続部材が前記金属板を貫通するように延長取り出しする工程、前記金属板を曲げ加工してコの字状部分を形成する工程、前記延長取り出しした電極接続部材を電力変換基板へ電気接続する工程、前記電力変換基板を前記コの字状部分内に収納する工程、前記コの字状部分内を樹脂封止する工程を、以上の工程順に有することを特徴とする電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法である。
上記本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法においては、前記光起電力素子からの電極接続部材取り出し部の金属板は一体成形前に穴あけ加工されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、太陽電池モジュールと一体形成された金属板が電力変換器の外装筐体として使用できるため、電力変換器を構成する部材数を減らすことができ、製造時の組み付け作業性が向上する。
【００２６】
また、電力変換基板は金属板内部に配置されるため、電力変換基板での熱が金属板へと伝わり、放熱が促されるので電力変換基板の昇温が抑制され、電力変換基板の損傷を抑制でき、また電力変換ロス低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールを説明するための図である。図１は太陽電池モジュールの非受光面側に金属板を全面に形成してコの字状部分を形成し、コの字状部分内に電力変換基板を配置したところを表す図である。図において１０１は光起電力素子、１０２は金属板、１０３は太陽電池モジュールの被覆材、１０４は金属板のコの字状部分、１０５は電力変換基板、１０６は樹脂封止材、１０７は電極接続部材である。
【００２８】
一方、図８は本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。図８（ａ）は光起電力素子と金属板を一体形成し金属板の穴（不図示）から電極接続部材を取り出したところを説明するための図、図８（ｂ）は金属板の一部を曲げ加工してコの字状部分を形成するところを説明するための図、図８（ｃ）は電極接続部材と電力変換基板を電気接続するところを説明するための図、図８（ｄ）はコの字状部分内に電力変換基板を配置して樹脂封止したところを説明するための図である。
【００２９】
図において８０１は光起電力素子、８０２は金属板、８０３は被覆材、８０４はコの字状部分、８０５は電力変換基板、８０６は樹脂封止材、８０７は電極接続部材、８０８は光起電力素子と電力変換器間の電気接続部である。
【００３０】
まず図８（ａ）のように光起電力素子８０１を被覆材８０３によりラミネートし、金属板８０２と一体形成する。このとき金属板８０２は光起電力素子８０１より幅広品を使用し、金属板の端部が光起電力素子よりはみ出して配置するようにする。そして光起電力素子の正負電極と接続された電極接続部材８０７を金属板８０２の穴（不図示）から取り出す。次に図８（ｂ）のように光起電力素子よりはみ出した金属板８０２の端部を曲げ加工してコの字状部分８０４を形成する。そして図８（ｃ）のように電力変換基板８０５と光起電力素子とを電極接続部材８０７で電気接続８０８する。最後に図８（ｄ）のようにコの字状部分内に電力変換基板を挿入し、そして樹脂封止８０６する。
【００３１】
このようにして作製することで電力変換基板８０５の筐体として、金属板８０２を使用でき、従来の電力変換器と比較して外装筐体の部材費を減らすことができるため低コスト化が図れる。また組立作業性が良くなる。さらには電力変換基板で発生した熱は外装筐体の金属板へ伝わり、効果的に放熱できるため電力変換ロスを低減できる。
【００３２】
図８（ｃ）では電力変換基板８０５をコの字状部分８０４に挿入するところを表しているが、電力変換基板８０５がコの字状部分で固定されていれば樹脂封止しやすくなり作業性が向上する。
【００３３】
さらに電力変換基板８０５の厚さが、コの字状部分８０４での金属板間隙間と同じであれば製造時の作業性向上、そして実装部品の昇温防止等の点から好適である。
【００３４】
なお、電力変換基板８０５をコの字状部分８０４に挿入して金属板８０２と電力変換基板の実装部品あるいは回路基板が接触することで、実装部品での発熱が効果的に金属板に伝わり実装部品の昇温を抑制することができる。またこの時、回路基板が接触すると、回路基板上のパターン回路が金属板と接触する恐れがあるため、回路基板／金属板間は絶縁する必要があるのは言うまでもない。
【００３５】
以下に、本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールを構成する各部材についてさらに詳しく説明する。
【００３６】
〔電力変換基板〕
光起電力素子から出力された電力を交流電力に変換する、あるいは昇圧した直流電力に変換するために使用する。回路基板と実装部品などから構成されており、一般的に昇圧回路、制御回路、電力変換装置回路等から構成される。
【００３７】
回路基板上に各電気回路が形成され、また実装部品が各電気回路上に形成される。電力変換装置回路にはＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング機能を有する実装部品が用いられる。また昇圧回路では絶縁トランスにより高電圧の電力に変換する。制御回路からの制御信号によりスイッチング素子を制御することにより所望の出力電力が得られる。
【００３８】
しかしながら、上記の絶縁トランスやＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子は動作時に電力ロスがあり、発熱することが知られている。放熱が不十分で高温になった時には、電力ロスがさらに大きくなり最悪の場合、実装部品が損傷する恐れがある。
【００３９】
本発明の太陽電池モジュールはこの発熱を効率よく放熱して、実装部品の損傷を抑制するだけでなく、効率よく電力変換できるように改良したものである。
【００４０】
なお、本発明で使用する太陽電池モジュールの電力変換基板の厚さとは、回路基板と最大の高さを有する実装部品の総厚さである。この電力変換基板が太陽電池モジュールの金属板に接触することにより効率よく放熱できる。
【００４１】
〔電力変換器一体型太陽電池モジュール〕
本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールは、光起電力素子と金属板と電力変換基板と樹脂封止材からなり、必要に応じてクッション材や絶縁材が用いられて構成される。
【００４２】
電力変換後は電圧が大きくなるため電流は小さくなり、電力ロスは発生し難くなるため比較的細い電線を使用できる。ただし光起電力素子と電力変換基板間の電極接続部材は、電力ロスをできる限り小さくするためには、できるだけ短く、そして断面積が大きい導電材料とする必要がある。
【００４３】
〔光起電力素子〕
本発明で使用する光起電力素子は特に限定はない。例えば結晶系、非結晶系、化合物半導体系などの光起電力素子を使用できる。
【００４４】
〔金属板〕
電力変換器一体型太陽電池モジュールと一体的に構成され、かつ電力変換基板の外装筐体として使用する。この金属板で形成したコの字状部分内に電力変換基板を収納することにより、電力変換基板で発生した熱を効率よく放熱でき、実装部品の損傷を抑制できる。
【００４５】
金属板として求められる性質は、熱伝導性、耐腐蝕性が挙げられる。材料としてはステンレスやメッキ鋼板や、絶縁処理された樹脂コート鋼板などが使用できる。
【００４６】
また金属板を曲げ加工して形成するコの字状部分は、図８の例では断面形状がコの字そのものであるが、曲げ加工して電力変換基板を内側に配置できる形状であれば、コの字に類似した任意の断面形状とすることができる。
【００４７】
また金属板は、必ずしも太陽電池モジュールの非受光面側の全面に一体に形成する必要はなく、例えば図２の断面図のように電力変換器一体型太陽電池モジュールの非受光面側の一部に形成されていても構わない。また形態によってはコの字状部分（曲げ加工部）は太陽電池モジュールの受光面に形成してもよい。
【００４８】
〔樹脂封止材〕
電力変換基板はそのままの裸の状態では、電気回路が剥き出しになってしまうため、金属板のコの字状部分内で完全に樹脂封止し電力変換基板の耐久性を向上させる。樹脂封止材に求められる性質は、耐熱性、電気絶縁性、防湿性、熱伝導性が挙げられる。使用できる材料としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。
【００４９】
〔クッション材〕
一般的に太陽電池モジュールは梱包作業、あるいは施工時にハンドリングでたわみ、ねじれ等が発生すると考えられる。そのため、本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールでは、図４のように電力変換基板４０５の厚さ方向の両側が金属板４０２と接触していると、たわみ、ねじれ等による応力で電力変換基板が損傷する恐れがある。
【００５０】
図６はコの字状部分内にクッション材を配置した電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図である。図６（ａ）はクッション材と電力変換基板を挿入したところを表す図、図６（ｂ）はコの字状部分内を樹脂封止したところを表す図である。図において６０１は光起電力素子、６０２は金属板、６０３は太陽電池モジュールの被覆材、６０５は電力変換基板、６０６は樹脂封止材、６０７は電極接続部材、６０８はクッション材である。このようにクッション材６０８を電力変換基板の厚さ方向のいずれかの面に配置することで電力変換基板の損傷を抑制することができる。
【００５１】
クッション材に求められる性質は、電気絶縁性、防湿性、柔軟性、耐熱性等が挙げられる。材料としてはウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂などが使用できる。
【００５２】
〔絶縁材〕
電力変換基板は回路基板上に電気回路が形成されており電気電路は剥き出しになっている。また実装部品は回路基板上に半田付けして固定する場合がある。このような回路基板を金属板に接触するように配置すると最悪の場合、金属板を通してショートする恐れがある。これを抑制するために絶縁材を使用する。
【００５３】
図７はコの字状部分内に絶縁材を配置した電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図である。図において７０１は光起電力素子、７０２は金属板、７０３は太陽電池モジュールの被覆材、７０５は電力変換基板、７０６は樹脂封止材、７０７は電極接続部材、７０９は絶縁材である。このように絶縁材７０９を、予め回路基板が接触する金属板面に配置し、その後電力変換基板を配置することでショートするのを抑制できる。
【００５４】
製造時の手順は、光起電力素子７０１と金属板７０２を一体形成して、金属板を曲げ加工してコの字状部分を形成する。その後、コの字状部分の内部に絶縁材７０９を配置して、電力変換基板７０５を挿入して電力変換基板を仮固定する。絶縁材は電力変換基板の挿入しやすさ、また電力変換基板で発生した熱を効率よく金属板へ放熱するためにも薄いシート形状であることが好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００５６】
（実施例１）
本実施例は、電力変換基板の厚さが、金属板のコの字状部分での金属板間隙間と同じとなっている電力変換器一体型太陽電池モジュールであって、金属板が非受光面側の一部に形成されている例である。
【００５７】
図４は本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールを説明するための断面図である。図において４０１は光起電力素子、４０２は金属板、４０３は太陽電池モジュールの被覆材、４０５は電力変換基板、４０６は樹脂封止材、４０７は電極接続部材である。
【００５８】
図５は図４の電力変換器一体型太陽電池モジュールを詳しく説明するための図である。図５（ａ）は電力変換器の断面拡大図、図５（ｂ）は電力変換基板をコの字状部分に挿入したところを表す図、図５（ｃ）は樹脂封止したところを表す図である。図において５０１は回路基板、５０２は実装部品である。
【００５９】
図５（ａ）のように電力変換基板４０５は回路基板５０１、実装部品５０２から構成されている。実装部品５０２は少なくとも絶縁トランスやスイッチング素子を含んでおり回路基板５０１上で電力変換回路を構成している。また電力変換基板４０５の厚さｄ１は、回路基板５０１と最大の高さを有する実装部品５０２のトータルでの厚さである。図５（ｂ）のコの字状部分での金属板間隙間ｄ２と上記の電力変換基板の厚さｄ１が等しければ、電力変換基板４０５はコの字状部分に挿入するだけで仮固定できる。このようにして電力変換基板４０５を仮固定できると後工程でコの字状部分を樹脂封止４０６する時に作業性が向上するとうメリットがある。
【００６０】
次に本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールの製造方法について詳説する。
【００６１】
まず電力変換基板４０５を作製する。回路基板５０１上に、スイッチング素子や絶縁トランス等の実装部品５０２を取り付けて電力変換回路を作製する。この電力変換基板４０６の厚さｄ１は１５ｍｍとしている。
【００６２】
次に光起電力素子同士を電気接続する。図９は光起電力素子２枚を接続しているところを説明するための概略図である。図において９０１は正極電極接続部材、９０２は負極電極接続部材である。光起電力素子１枚の寸法は２４０ｍｍ×３５０ｍｍであり、この光起電力素子の正負電極接続部材９０１，９０２をもう一方の光起電力素子の正負極電極上に接続する。光起電力素子間距離は２０ｍｍとして光起電力素子２枚での寸法は５００ｍｍ×３５０ｍｍとしている。なお、本実施例で使用する電力変換基板は、光起電力素子２並列×１直列に１個使用するため、光起電力素子は２枚で一組としている。
【００６３】
そして光起電力素子と金属板を一体形成する。図１０は本実施例の太陽電池モジュールを構成する光起電力素子と金属板を一体形成するところを説明するための概略図である。図において１００１は２並列とした光起電力素子、１００２は充填材、１００３は金属板、１００４は最表面被覆材、１００５は電極取り出し穴である。図のように非受光面側から金属板１００３、充填材１００２、光起電力素子１００１、充填材１００２、最表面被覆材１００４、以上の順に配置し、真空ラミネーター等で真空引きしながら加熱処理し一体形成する。また光起電力素子から電極取り出ししやすくするために、予め光起電力素子より非受光面側の材料には電極取り出し位置に穴１００５を形成しておく。また積層時にはこの穴にシリコンゴムなどの詰め物（不図示）を配置する。こうすることで穴に充填材が流れ込まないため、後工程で電極部材を接続しやすくなる。
【００６４】
各材料は金属板１００３が１６０ｍｍ×１６０ｍｍの塗装鋼板、充填材１００２は５４０ｍｍ×３９０ｍｍのＥＶＡ、最表面被覆材１００４は５４０ｍｍ×３９０ｍｍのＥＴＦＥフィルムを使用している。また積層時には電極取り出し側（曲げ加工する側）の金属板が、その他の封止材料から６０ｍｍはみ出るように配置する。このように電力変換基板を配置する箇所にのみ金属板１００３を配置することで、少ない金属板で作製できるためコストダウンが図れる。
【００６５】
次に金属板を曲げ加工して電力変換基板を一体化する（前述の図８での作業と同様に行なう。）。この時、金属板間隙間ｄ２は１５ｍｍとする。
【００６６】
また、図１１は本実施例における電力変換器一体型太陽電池モジュールの電力変換後の電線納めを説明するための図であり、図１１（ａ）はコの字状部分を透視した太陽電池モジュールを非受光面側から見た概略図、図１１（ｂ）は太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。図において１１０１は電力変換後の出力電線である。図のように電力変換基板４０５からの出力電線１１０１は金属板４０２のコの字状部分内に配置して出力電線を固定する。出力電線１１０１はＩＶ電線を使用する。
【００６７】
そして最後に金属板４０２のコの字状部分に電力変換基板４０５を挿入し樹脂封止する。樹脂はエポキシ樹脂を使用する。このとき、太陽電池モジュールを立ててコの字状部分の開口部を上に向けて、両端を塞いで樹脂を流し込むと作業しやすい。
【００６８】
以上のようにして図４に示した電力変換器一体型太陽電池モジュールを作製できる。
【００６９】
また図１２は太陽電池架台上に本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールを固定した例を表す断面図である。図において１２０１はコの字状部分、１２０２は接着剤、１２０３は傾斜面を形成する架台、１２０４は上記の電力変換器一体型太陽電池モジュールである。
【００７０】
図１２のように、電力変換器一体型太陽電池モジュール１２０４を構成する金属板のコの字状部分１２０１を架台１２０３の水流れ反対側の角に掛けることで、電力変換器一体型太陽電池モジュールを設置面に仮固定できる。接着剤１２０２が硬化するまで電力変換器一体型太陽電池モジュールがずれ落ちるのを防止できるため、施工性が向上することがわかる。また、電力変換器が架台１２０３と太陽電池モジュール１２０４に挟まれていない構造となるため、電力変換器の放熱性が向上する。
【００７１】
以上のように本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールによれば、以下の効果が期待できる。
・電力変換基板の厚さが前記コの字状部分の金属板隙間と同じであることにより、電力変換基板を前記隙間に仮固定できるため、製造時の組み付け作業性が向上する。
・電力変換基板の厚さ方向のいずれか一面が、前記金属板に接触していることで、より放熱が促されるため電力変換ロス低減を図れる。
・金属板のコの字状部分は、非受光面側に突起するように、かつ太陽電池モジュール端部に形成されていることにより、施工時に傾斜面に突起部を引っかけて太陽電池モジュールを仮固定できるため施工作業性が向上する。
・金属板のコの字状部分は、非受光面側に突起するように、かつ太陽電池モジュール端部に形成されていることにより、電力変換器が架台と太陽電池モジュールに挟まれていないので電力変換器の放熱性が向上する。
【００７２】
（実施例２）
本実施例は、２並列×１直列の光起電力素子３組を一体形成し、各組毎に金属板と電力変換基板とを配置しているところが変更されている。それ以外は実施例１と同様にして作製する。
【００７３】
図３は本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールを受光面側から見た透視図である。図において３０１は光起電力素子、３０２は金属板、３０３は被覆材、３０５は電力変換基板である。
【００７４】
このように光起電力素子２枚一組を３組並べて、また金属板３０２は各電力変換基板３０５が配置される場所に位置合わせして一体形成する。電力変換基板を配置する箇所にのみ金属板を配置することで、少ない金属板で作製できるためコストダウンが図れる。
【００７５】
一体形成時の各材料は、実施例１と比較して構成が同じで寸法を変更している。充填材と最表面被覆材は１５４０ｍｍ×３９０ｍｍとしている。また金属板は１６０ｍｍ×１６０ｍｍのものを使用する。積層時には金属板は充填材や受光面被覆材から６０ｍｍはみ出すように配置する。
【００７６】
そして各々の金属板を曲げ加工する。最表面被覆材と充填材の端部から曲げ加工して、金属板間隙間は１５ｍｍとする。そして電力変換基板は実施例１と同じものを使用し、コの字状部分内での樹脂封止を各々の金属板で行なう。それ以外は実施例１と同様に作製する。
【００７７】
図１３は本実施例における電力変換器一体型太陽電池モジュールの電力変換後の電線納めを説明するための図であり、図１３（ａ）はコの字状部分を透視した太陽電池モジュールを非受光面側から見た概略図、図１３（ｂ）は太陽電池モジュールを非受光面側から見た斜視図である。図において１３０１は電力変換後の出力電線、１３０２は電力変換後の並列出力電線である。
【００７８】
図のように電力変換基板３０５からの出力電線１３０１は金属板３０２のコの字状部分内に配置して出力電線を固定する。また各出力電線１３０１を並列接続する並列出力電線１３０２も、図のように金属板内に収納する。出力電線１３０１、並列出力電線１３０２はＩＶ電線を使用する。
【００７９】
以上のように本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールによれば、実施例１の効果に加え、以下の効果が期待できる。
・複数個の電力変換基板を使用する場合、太陽電池モジュール裏側の金属板も同じ数を使用して電力変換基板が配置される場所にのみ形成することで、金属板の使用量が少なくなり太陽電池モジュールのコストダウンが図れる。
【００８０】
（実施例３）
本実施例は、金属板のコの字状部分内で電力変換基板と金属板間にクッション材を配置した点が変更されている。それ以外は実施例２と同様にして作製する。
【００８１】
図１４は本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図であり、図１４（ａ）はコの字状部分内にクッション材と電力変換基板を挿入したところを表す図、図１４（ｂ）はコの字状部分内を樹脂封止したところを表す図である。図において１４０１は光起電力素子、１４０２は金属板、１４０３は太陽電池モジュールの被覆材、１４０５は電力変換基板、１４０６は樹脂封止材、１４０７は電極接続部材、１４０８はクッション材である。
【００８２】
製造時の手順は、光起電力素子と金属板を一体形成して、金属板の曲げ加工後、クッション材１４０８を金属板のコの字状部分の隙間のいずれか一方に配置し、残りの隙間に電力変換基板１４０５を挿入して、電力変換基板を仮固定できる（図１４（ａ）参照）。この場合、金属板間の隙間は、電力変換基板の厚さと、クッション材の厚さの合計と同じにしておけば仮固定しやすくなる。
【００８３】
本実施例では、一体成形時に金属板の大きさが１６０ｍｍ×１６５ｍｍのものを使用して、折り曲げ加工後、金属板間隙間が２０ｍｍとしている。クッション材１４０８は厚さ５ｍｍのシリコン樹脂を使用している。
【００８４】
電力変換基板１４０５を金属板のコの字状部分の隙間に挿入して仮固定した後は、コの字状部分内に封止樹脂１４０６を封入する（図１４（ｂ）参照）。
【００８５】
上記の作製内容以外は実施例２と同様に作製する。
【００８６】
以上のように本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールによれば、実施例１、２の効果に加え、以下の効果が期待できる。
・電力変換基板の金属板に接触していない面と金属板との間にクッション材が配置されていることにより、ハンドリング時の太陽電池モジュールのたわみ、ねじれ等による応力がクッション材で吸収されて電力変換基板に直接かからないため、電力変換基板の損傷を抑制できる。
【００８７】
（実施例４）
本実施例は、電力変換器の回路基板が金属板と接触する部分に絶縁材を配置した点が変更されている。それ以外は実施例２と同様にして作製する。
【００８８】
図１５は本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図であり、図１５（ａ）はコの字状部分内に絶縁材を配置し電力変換基板を挿入したところを表す図、図１５（ｂ）はコの字状部分内を樹脂封止したところを表す図である。図において１５０１は光起電力素子、１５０２は金属板、１５０３は太陽電池モジュールの被覆材、１５０５は電力変換基板、１５０６は樹脂封止材、１５０７は電極接続部材、１５０９は絶縁材である。
【００８９】
電力変換基板は回路基板上にパターニングされた電気回路が形成されており、各々の電路は剥き出しになっている。また実装部品を回路基板上に固定する場合には半田付けをおこなう場合がある。このような回路基板が金属板に接触すると最悪の場合、金属板を通してショートする恐れがある。そこで図１５のように絶縁材１５０９を予め回路基板が接触する金属板面に配置し、その後電力変換基板を配置することでショートするのを抑制できる。
【００９０】
製造時の手順は、まず光起電力素子と金属板を一体形成して、電力変換基板が接触する部分に絶縁材１５０９を配置する。そして金属板を貫通するように電極接続部材１５０７を光起電力素子から延長するように取り付ける。次に金属板１５０２を曲げ加工してコの字状部分を形成する。そして前記延長した電極接続部材１５０７と電力変換基板１５０５とを電気接続してから、電力変換基板をコの字状部分に挿入して金属板内に仮固定する（図１５（ａ）参照）。そして最後に樹脂封止材１５０６を形成する（図１５（ｂ）参照）。
【００９１】
以上のように形成するため、絶縁材１５０９は電力変換基板の挿入しやすさ、また電力変換基板で発生した熱を効率よく放熱するためにも薄いシート形状であることが好ましい。本実施例では絶縁材１５０９としてＰＥＴを使用している。
【００９２】
上記の作製内容以外は実施例２と同様に作製する。
【００９３】
以上のように本実施例の電力変換器一体型太陽電池モジュールによれば、実施例１、２の効果に加え、以下の効果が期待できる。
・電力変換基板と金属板との接触部には絶縁材料が配置されていることにより、電力変換基板上の活電部が金属板と短絡するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの一実施形態を説明するための断面図であり、金属板が太陽電池モジュールの非受光面側の全面に形成されている例である。
【図２】本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの一実施形態を説明するための断面図であり、金属板が太陽電池モジュールの非受光面側の一部に形成されている例である。
【図３】本発明の実施例２の電力変換器一体型太陽電池モジュールの上視図である。
【図４】本発明の実施例１の電力変換器一体型太陽電池モジュールの断面図であり、電力変換基板の厚さが、金属板のコの字状部分での金属板間隙間と同じとなっている太陽電池モジュールを表している。
【図５】図４の太陽電池モジュールを詳しく説明するための図であり、（ａ）は電力変換器の断面拡大図、（ｂ）は電力変換基板を金属板のコの字状部分に挿入したところを表す図、（ｃ）は樹脂封止したところを表す図である。
【図６】本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの一実施形態を説明するための端部断面図であり、金属板のコの字状部分内にクッション材を配置した例である。
【図７】本発明の電力変換器一体型太陽電池モジュールの一実施形態を説明するための端部断面図であり、金属板のコの字状部分内に絶縁材を配置した例である。
【図８】本発明の電力変換基板を有する太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図９】光起電力素子２枚を接続しているところを説明するための概略図である。
【図１０】本発明の実施例１の太陽電池モジュールを構成する光起電力素子と金属板を一体形成するところを説明するための概略図である。
【図１１】本発明の実施例１における太陽電池モジュールの電力変換後の電線納めを説明するための図であり、（ａ）はコの字状部分を透視した太陽電池モジュールを非受光面側から見た概略図、（ｂ）は太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。
【図１２】太陽電池架台上に本発明の電力変換基板を有する太陽電池モジュールを固定した例を表す断面図である。
【図１３】本発明の実施例２における太陽電池モジュールの電力変換後の電線納めを説明するための図であり、（ａ）はコの字状部分を透視した太陽電池モジュールを非受光面側から見た概略図、（ｂ）は太陽電池モジュールを非受光面側から見た斜視図である。
【図１４】本発明の実施例３の電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図であり、（ａ）は金属板のコの字状部分内にクッション材と電力変換基板を挿入したところを表す図、（ｂ）はコの字状部分内を樹脂封止したところを表す図である。
【図１５】本発明の実施例４の電力変換器一体型太陽電池モジュールの端部断面図であり、（ａ）は金属板のコの字状部分内に絶縁材と電力変換基板を挿入したところを表す図、（ｂ）はコの字状部分内を樹脂封止したところを表す図である。
【図１６】ブロック体を使用した太陽電池載置架台の従来例であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１７】従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための模式図である。
【図１８】太陽電池モジュールと一体となる電力変換器がＤＣ／ＤＣ変換器とした例である。
【図１９】太陽電池と一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器である場合の例である。
【図２０】従来の電力変換器一体型太陽電池モジュールを説明するための図であり、（ａ）は太陽電池モジュール全体図、（ｂ）は太陽電池モジュールの断面図である。
【図２１】従来の電力変換器一体型太陽電池モジュールの電力変換器を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０１、３０１、４０１、６０１、７０１、８０１、１００１、１４０１、１５０１、２００１、２１０６  光起電力素子
１０２、３０２、４０２、６０２、７０２、８０２、１００３、１４０２、１５０２  金属板
１０３、３０３、４０３、６０３、７０３、８０３、１４０３、１５０３  被覆材
１０４、８０４、１２０１  コの字状部分
１０５、３０５、４０５、６０５、７０５、８０５、１４０５、１５０５、２１０２  電力変換基板
１０６、４０６、６０６、７０６、８０６、１４０６、１５０６、２１０３  樹脂封止材
１０７、４０７、６０７、７０７、８０７、１４０７、１５０７  電極接続部材
５０１  回路基板
５０２  実装部品
６０８、１４０８  クッション材
７０９、１５０９  絶縁材
８０８  電気接続部
９０１  正極電極接続部材
９０２  負極電極接続部材
１００２  充填材
１００４  最表面被覆材
１００５  電極取り出し穴
１１０１、１３０１  出力電線
１２０２、２１０４  接着剤
１２０３  架台
１２０４、１６０３、１７０１、１８０２、１９０２  太陽電池モジュール
１３０２  並列出力電線
１６０１  傾斜材ブロック
１６０２  枕材ブロック
１６０４  突き当て部
１７０２、１８０３  インバーター
１７０３、１８０４、１９０３  系統ライン
１８０１、１９０１  電力変換器
２００２、２１０５  枠材
２００３  電力変換器
２１０１  筐体
【図１】
2005123370.tif 000003
【図２】
2005123370.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005123370.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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