(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板からなる表面保護部材と金属板からなる裏面保護部材と側部に設けた金属製枠体との間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電池を接着性樹脂により封止してなり、前記太陽電池の正極および負極の内部リード線を接続端子を介して外部リード線に電気的に接続してなる太陽電池モジュールであって、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に中間保護部材を設け、前記太陽電池は表面保護部材と中間保護部材と金属製枠体との間に接着性樹脂を介して封止してなり、前記中間保護部材を貫通して引き出した内部リード線を、前記中間保護部材と裏面保護部材との間の裏面保護部材側に、前記中間保護部材とは隙間を設けて配設した端子箱内の接続端子を介して前記外部リード線と電気的に接続し、この外部リード線を前記端子箱から前記裏面保護部材を貫通して外部に引き出し、前記中間保護部材と裏面保護部材と金属製枠体との間に電気絶縁性樹脂を充填し、前記電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂としたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱を、前記太陽電池の正極および負極の各々に対応して個別に設け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】
この発明は、不燃性を高めるために、ガラス板からなる表面保護部材と金属板からなる裏面保護部材と側部に設けた金属製枠体との間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電池を接着性樹脂により封止してなる太陽電池モジュール、特に、太陽電池で発生した電力を外部に取り出す電力リード引き出し装置部分の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害であることから注目を集めている。同一基板上に形成された複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。
【０００３】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般住宅用にも需要が広がってきている。
【０００４】
近年では、プラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられており、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が可能となっている。
【０００５】
上記薄膜太陽電池モジュールとして、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知られている。
【０００６】
図５および図６は、本願出願人により提案され特願平１１−１７２６２４号に記載された太陽電池モジュールの構造の一例を示し、その電力リード引き出し装置構造の詳細を、図７および図８に示す。
【０００７】
図５，６に示す太陽電池モジュールにおいて、太陽電池１の太陽光入射側である受光面側に、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などを使用した接着層２、並びにＥＴＦＥ（エチレン・トリフロロエチレン）などを使用した防湿層３、ＥＶＡにガラス繊維を充填して機械的強度を高めた強化層４、その上にＥＴＦＥなどを使用した汚損物質付着防止の表面保護層５からなる耐候性保護層としての受光面側保護層６が積層され、太陽電池１を保護している。
【０００８】
また太陽光入射側と反対側である非受光側には、接着層７、防水と電気絶縁を兼ねたＥＴＦＥやポリイミドを使用した絶縁層８、補強層１１との接合の役目をなすＥＶＡなどを使用した接着層９が積層されて非受光面側保護層１０が形成され、その上に積層された金属製平板などを使用した補強層１１が接着されており、上記各層は加圧熱融着ラミネートで一体化されている。なお、各層のラミネートは、一般に、図６における紙面上部の表面保護層５から順に下方に向かって行われるが、太陽電池１と接着層２は、あらかじめ一体化されている。また、ニーズに応じて、一部の層を省略することがある。
【０００９】
さらに、受光面側保護層６、非受光面側保護層１０、補強層１１は太陽電池１の側方の非発電領域まで延長され、非発電領域には略四角形状の太陽電池１の両側辺に沿って平行的に平箔銅線の電力リード線１２が配置され、導電性粘着テープ若しくはハンダ付け平箔銅線の渡り線１３で太陽電池１の図示しないプラス極、またはマイナス極にそれぞれ接続されている。
【００１０】
また、電力リード線１２の端部近傍には、発電した電力を外部に引出す中継をなす電力端子箱１４が補強層１１に接着、またはネジ止めで固定されており、電力リード線１２とケーブル１５が接続線１６で電気的に接続されて全体として四角形で平板状の太陽電池モジュール５０を形成している。
【００１１】
ここで、電力リードの取出し構造について、以下に詳述する。図７は電力端子箱１４の断面図で図６とは上下反対に示している。また図８は電力端子箱１４のフタ２７を外した上面図である。
【００１２】
図７，８において、電力リード線１２のほぼ直上から補強層１１、接着層９、絶縁層８、接着層７を貫通して穴１７が開けられ、電力リード線１２の表面が露出し、また穴１７の上に電力端子箱１４の穴１８がほぼ同軸上に並ぶように、補強層１１に当接してベース台２８が配置され、補強層１１に接着固定、または図示しないネジで締結固定されている。
【００１３】
上記穴１７には、例えば銅線を使用した接続線１６が挿入され、端部が電力リード線１２とハンダ接合されている。接続線１６はベース台２８の穴１８を通ってベース台２８の端子台１９に導かれ、その端部は端子台１９のネジ２０で逆流防止ダイオード２１のリード線２２と共に締結固定される。また逆流防止ダイオード２１の他方のリード線２３は端子台２４に導かれ、ケーブル１５の導体芯線２５とともにネジ２６で締結固定されている。
【００１４】
なお、穴１７、穴１８には水分侵入による絶縁不良を無くすため、防水・絶縁性の樹脂が充填され、同様に端子台１９、２４ネジ２０、２６も防水性樹脂で覆われており、蓋２７がベース台２８に被せられ、接着もしくは図示しないネジで締結固定されて電力端子箱１４を形成している。
【００１５】
ところで、太陽電池モジュールを住宅の屋根に搭載して太陽光発電を行うことが行われている。住宅の場合、防火に対する法規制に合致することが建築物として認可される上で必要な要件の１つである。例えば、木造建築物の場合、飛び火による延焼を防ぐため、屋根は不燃材で葺くこととされている。このため、従来構造の太陽電池を搭載するとき、屋根材としての太陽電池の不燃性を高めるために裏面保護部材に金属板、例えば鋼板を用いたものが用いられ、表面保護部材としては、ガラス板を用いたものが用いられている。
【００１６】
上記のような防火構造の太陽電池モジュールの一例に関して、この発明の説明の便宜上、模式的に示した構成図を、図４に示す。
【００１７】
図４に示す太陽電池モジュールは、ガラスからなる表面保護部材４１１と鋼板からなる裏面保護部材４２１とアルミニウム材からなる枠体４１０との間に、複数の太陽電池素子が直列または並列に接続された太陽電池４１２が、ＥＶＡなどの透明な接着性樹脂４１３を介して樹脂封止されている。
【００１８】
複数の太陽電池素子が直列または並列に接続された太陽電池４１２の電力リード外部取出し用プラス端子４１５および外部取出し用マイナス端子４１６には、内部リード線４１７が半田にて固定され、この内部リード線４１７は、裏面保護部材４２１を貫通して裏面保護部材外部に設置された端子箱４１９内に導かれ、この端子箱内において、内部リード線４１７は外部リード線４１８に電気的に接続されて、太陽電池４１２で発生した電力を外部に取出す構造となっている。
【００１９】
端子箱４１９は、水分の侵入を防ぐため、内部リード線４１７取出しのための貫通部４２０を塞ぐように接着剤にて裏面保護部材４２１に固定され、貫通部を密封する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記図４に示すような従来の太陽電池モジュールを住宅の屋根に設置し、万一住宅火災が発生した場合、火災時の高温により表面保護部材のガラス板が熱衝撃で割れ、また、端子箱が裏面保護部材の外側にあるため、端子部の接着剤が加熱溶融し、端子箱が太陽電池モジュールから屋根野地板上に落下する。さらに、モジュールから露出した封止用の接着樹脂が溶融し、これに引火する可能性が生ずる。即ち、従来の太陽電池モジュールは、それ自体、防火構造が十分ではない問題があった。
【００２１】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、住宅などの建物火災時の高温により、太陽電池モジュール自体に引火が生ずる危険性のない防火構造を備えた太陽電池モジュールを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明においては、ガラス板からなる表面保護部材と金属板からなる裏面保護部材と側部に設けた金属製枠体との間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電池を接着性樹脂により封止してなり、前記太陽電池の正極および負極の内部リード線を接続端子を介して外部リード線に電気的に接続してなる太陽電池モジュールであって、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に中間保護部材を設け、前記太陽電池は表面保護部材と中間保護部材と金属製枠体との間に接着性樹脂を介して封止してなり、前記中間保護部材を貫通して引き出した内部リード線を、前記中間保護部材と裏面保護部材との間の裏面保護部材側に、前記中間保護部材とは隙間を設けて配設した端子箱内の接続端子を介して前記外部リード線と電気的に接続し、この外部リード線を前記端子箱から前記裏面保護部材を貫通して外部に引き出し、前記中間保護部材と裏面保護部材と金属製枠体との間に電気絶縁性樹脂を充填し、前記電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂としたことを特徴とする（請求項１の発明）。
【００２３】
上記構成により、火災が発生しても、端子箱が太陽電池モジュールから脱落することはなく、太陽電池モジュールの延焼を防止することができる。また、この構成によれば、太陽電池，端子および内外リード線などの機械的および電気的保護の向上を図ることができると共に、防火構造を備えた好適な太陽電池モジュールが提供できる。
【００２４】
また前記請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱を、前記太陽電池の正極および負極の各々に対応して個別に設けたものとする（請求項２の発明）。この構成によれば、後述するように、内部リード線の引き回し距離が短くなり、その分、電力損失が低減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【００２６】
図１ないし２は、この発明に関わるそれぞれ異なる太陽電池モジュールの実施例の模式的構成図を示し、図４において４００番台で示す各部材と同一機能を有する部材には、それぞれ、１００番台ないし３００番台に下二桁を同一番号とした番号を付して説明を省略する。
【００２７】
図１の太陽電池モジュールは、ガラスからなる表面部材１１１と、中間保護部材としてのＡ１箔入りフッ素樹脂フィルム１１４との間に、ＥＶＡ接着樹脂１１３を用いて太陽電池１１２を封止する。太陽電池１１２の外部取出し用プラス端子１１５および外部取出し用マイナス端子１１６に内部リード線１１７を半田にて固定し、この内部リード線１１７は、中間保護部材１１４の貫通部１１４ａを貫通して太陽電池モジュール裏側に取出され、一体鋼板からなる裏面保護部材１２１上に接着固定された端子箱１１９内に導かれて、外部リード線１１８と接続される。
【００２８】
外部リード線１１８は、貫通部１２０を介して、端子への接続作業が行なわれ、この貫通部１２０は、金属製の蓋１２３を裏面保護部材にネジ止めすることによって塞がれる。また、外部リード線１１８は、裏面保護部材に設けられた耐熱性ゴムパッキンなどにより防水処理される孔１２２を介して太陽電池モジュール裏側に延長され、太陽電池モジュール相互の接続、あるいは外部負荷への接続に供される。
【００２９】
なお、中間保護部材１１４と裏面保護部材１２１との間の空間１２４には、電気絶縁性樹脂としてシリコーン樹脂を充填する。
【００３０】
図２は、この発明の第２の実施例の模式的構成図を示し、太陽電池２１２の電池の外部取出し用プラス端子２１５および外部取出し用マイナス端子２１６のおのおのに対して端子箱２１９を個別に設けたものである。この場合は、内部リード線の引き回しの距離を短くし、内部リード線による電力損失を低下することができる。図２においては、図１における貫通部１２０および蓋１２３の図示を省略している。
【００３１】
図３は、端子箱に代えてコネクタ端子を用いた参考例の模式的構成図を示し、太陽電池３１２の電池の外部取出し用プラス端子３１５および外部取出し用マイナス端子３１６のおのおのに対してコネクタ端子３１９を一体鋼板からなる裏面保護部材３２１の所定の位置の開口部３２２に防水パッキンを施してネジ止めしたものである。この場合には、内部リード線３１７のコネクタ端子３１９への接続は、以下のようにして行なう。まず、金属製枠体３１０に裏面保護部材３２１を取付け、内部リード線３１７を裏面保護部材３２１に設けた開口部３２２を介して外に引き出し、コネクタ端子３１９に接続する。その後、コネクタ端子３１９を、裏面保護部材３２１にネジ止めする。外部リード線３１８は、コネクタ端子３１９の他端に差し込むだけで電気的接続が完了する。ただし、コネクタ端子３１９の外部リード線接続部は、相応の絶縁被覆が必要である。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば前述のように、ガラス板からなる表面保護部材と金属板からなる裏面保護部材と側部に設けた金属製枠体との間に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電池を接着性樹脂により封止してなり、前記太陽電池の正極および負極の内部リード線を接続端子を介して外部リード線に電気的に接続してなる太陽電池モジュールであって、前記表面保護部材と裏面保護部材との間に中間保護部材を設け、前記太陽電池は表面保護部材と中間保護部材と金属製枠体との間に接着性樹脂を介して封止してなり、前記中間保護部材を貫通して引き出した内部リード線を、前記中間保護部材と裏面保護部材との間の裏面保護部材側に、前記中間保護部材とは隙間を設けて配設した端子箱内の接続端子を介して前記外部リード線と電気的に接続し、この外部リード線を前記端子箱から前記裏面保護部材を貫通して外部に引き出し、前記中間保護部材と裏面保護部材と金属製枠体との間に電気絶縁性樹脂を充填し、前記電気絶縁性樹脂はシリコーン樹脂としたことにより、
太陽電池モジュールを設置している建物に、万一火災が発生しても、端子箱が太陽電池モジュールから脱落することはなく、住宅などの建物火災時の高温により、太陽電池モジュール自体に引火が生ずる危険性のない防火構造を備えた太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に関わる太陽電池モジュールの模式的構成図
【図２】  図１とは異なる実施例の模式的構成図
【図３】  コネクタ端子を用いた参考例の模式的構成図
【図４】  従来の防火構造を有する太陽電池モジュールの模式的構成図
【図５】  従来の太陽電池モジュールの上面図
【図６】  従来の太陽電池モジュールの断面図
【図７】  従来の電力端子箱の断面図
【図８】  従来の電力端子箱の上面図
【符号の説明】
１１０，２１０，３１０：枠体、１１１，２１１，３１１：表面保護部材、１１２，２１２，３１２：太陽電池、１１３，２１３，３１３：接着性樹脂、１１４，２１４，３１４：中間保護部材、１１４ａ，１２０：貫通部、１１７，２１７，３１７：内部リード線、１１８，２１８，３１８：外部リード線、１１９，２１９：端子箱、３１９：コネクタ端子。
【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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