(57)【要約】【課題】太陽電池は太陽光エネルギーを電力に変える変換効率が１３〜１５％前後である現在、必要な装置の総受光面積が大きくなり、装置価格が高くなるため、商用電力に比し実用的な経済効果が達成し難い。そこで電力と同時に温熱を獲得する太陽光コジェネレイションパネルが有望であるが製品として具体化する上で構造面、材料面で多くの課題がある。【解決手段】いづれも平板形状の発電セル組み立てとモジュール基板と冷却機構とを一体にするための構造と材料とを見出し、それらを組み合わせて同時に接合させることによって高信頼度で低価格のモジュールが製品化できることを示し、太陽光コジェネレイションモジュールを実用化する為の基礎技術として明示した。【選択図】  図１
2012242007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面透明板、その下に電熱出力部、それらの外周にモジュール支持枠を配置して全体を構成し、平板状の金属板のモジュール基板と、その上面に接合した平板状の発電部と、前記モジュール基板の下面に接合した冷却機構により前記電熱出力部を構成し、太陽光を前記上面透明板の上方向から受けて電力と温熱を出力する太陽光コジェネレイションモジュールに於いて、
前記モジュール基板として鉄板乃至はメッキ鉄板乃至はフェライト系乃至はマルテンサイト系ステンレス鋼板を用い、前記発電部としてインタコネクタ連結方向の長さが２００ｍｍ以下の寸法の複数の平板状の結晶シリコン発電セルのセル間をインタコネクタで連結して構成した発電回路組み立て、乃至は平板状のガラス板ベースの発電セルを用い、尚且つ前記冷却機構として銅管を平面上で曲げ成型した冷却配管を用い、それらと前記モジュール基板との間に夫々ホットメルト樹脂シートを挟んで真空炉中に設置して同時に加熱してホットメルト樹脂を介して相互に密着させて全体を平板状に一体化した電熱出力部を用いたことを特徴とする太陽光コジェネレイションモジュール。
【請求項２】
上面透明板、その下に電熱出力部、それらの外周にモジュール支持枠を配置して全体を構成し、平板状の金属板のモジュール基板と、その上面に接合した平板状の発電部と、前記モジュール基板の下面に接合した冷却機構により前記電熱出力部を構成し、太陽光を前記上面透明板の上方向から受けて電力と温熱を出力する太陽光コジェネレイションモジュールに於いて、
前記モジュール基板として鉄板乃至はメッキ鉄板乃至はフェライト系乃至はマルテンサイト系ステンレス鋼板を用い、前記発電部としてインタコネクタ連結方向の長さが２００ｍｍ以下の寸法の複数の平板状の結晶シリコン発電セルのセル間をインタコネクタで連結して構成した発電回路組み立て乃至は平板状のガラス板ベースの発電セルを用い、尚且つ前記冷却機構として銅管を平面上で曲げ成型した冷却配管、更にその下に前記冷却配管と前記モジュール基板で構成する形状に合わせて成型された０．５ｍｍ以下の板厚で長辺が５００ｍｍより小さな複数のアルミ薄板からなる冷却配管カバーを設置し、前記モジュール基板と前記発電部及び前記冷却配管カバーとの間に夫々ホットメルト樹脂シートを挟んで真空炉中に設置して同時に加熱してホットメルト樹脂を介して相互に密着させて全体を平板状に一体化した電熱出力部を用いたことを特徴とする太陽光コジェネレイションモジュール。
【請求項３】
複数の結晶シリコン発電セルの発電セル間乃至は薄膜セルのベースとなる複数のガラス板間の隙間寸法をインターコネクト接続されるところをそうでないところより長くしたことを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。
【請求項４】
長方形のガラス板ベースの発電セルにおけるガラス板の長辺を前記冷却配管の軸長方向に合わせたことを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。
【請求項５】
前記銅管に代えて、前記冷却配管は予め前記モジュール基板に固定金具で機械的に固定した後に前記電熱出力部を真空炉中でホットメルト樹脂接合させて全体を平板状に一体化したことを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。
【請求項６】
前記モジュール基板の５０％以下の板厚のフェライト系乃至はマルテンサイト系のステンレス平板を冷却媒体流路を構成するために成型し、フェライト系乃至はマルテンサイト系のステンレス製の前記モジュール基板の下面に溶接接合して冷却機構を構成させたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の太陽光コジェネレイションモジュール
【請求項７】
前記ホットメルト樹脂接合を行うときに、真空ラミネーション装置の内側の床面に、冷却配管カバーの凹凸の凹部形状にあわせた形状でその凸凹の深さに合わせて板圧を定めたアルミ板製の複数のスペーサーを薄いアルミ平板上に適宜位置に固定したアルミスペーサー組たてを設置し、その上に最初に順次冷却配管カバーをそして最後に発電回路組み立てを順次積層し、夫々の間にホットメルト樹脂シート乃至はフィルムを挟み、炉中を真空で高温度状態にしつつ炉の床面と上部膜により前記電熱出力部の全体を圧接させホットメルト樹脂により同時に相互に接合させたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５に記載の太陽光コジェネレイションモジュールの製造方法。
【請求項８】
上面透明カバーと冷却配管カバーにサンドイッチされた前記電熱出力部の外周部において、前記上部透明カバーと冷却配管カバーの端面を覆いながら端面近傍をカバーする端面カバーにより端部を封止したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６に記載の太陽光コジェネレイションモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
現在日本国内はもとより海外でも太陽光発電装置及び太陽熱温水器（太陽光集熱装置）が注目されてきており、石油資源の消費削減、地球温暖化防止、石油資源関連部材の価格高騰の抑制、その他の地球環境的要請乃至は社会的ニーズに合った装置システムとして伸張が期待されている。しかしながらその市場規模は何れも日本国内の家庭用としても年間１０万台の販売規模に満たない。一方ガス・石油給湯装置が４００万台規模であり家庭用エアコンが７００万台規模であるものと比べ極めてニッチェであり、市場規模は未だ小さい。
【０００２】
単独機能の太陽光発電装置又は太陽熱温水器自体の市場規模が伸びない理由はその装置への投資価格に対し出力効果が不十分であるためである。即ち初期投資を回収する期間（ＰＢＴ）が１０年以上と長期、即ち家庭用太陽光発電装置では投資の回収に３０年もかかったり、逆に太陽熱温水器の耐用年数が１０年以下であるなどの問題点が存在するからである。
エネルギー効率の点では、太陽光発電装置に照射される太陽光エネルギーが電力へ変換される変換効率（ＥＣＲ）は実用化されている装置で１２〜１６％程度であり、残りのエネルギー量８８〜８４％は利用できていない。この結果、エネルギー供給装置として必要なエネルギー量を供給するには大面積の装置を必要とし、発電された電力コストが商用電力で得られるコストである２３円／ｋＷｈの２倍近く即ち４０円／ｋＷｈ程度の高価格になってしまい、前述した初期投資の回収期間は２５年程度に長期化し、普及が進まない主な原因となっている。
このため発電セル自体の変換効率（ＥＣＲ）の向上のための新しい技術開発が期待されている。
【０００３】
従って、これらの課題解消を目指して、太陽光発電装置についても最近の研究開発は目覚しいものがある。シリコン結晶のセルを用いたものでも多結晶化、シリコン結晶の薄板化、結晶事体の発電特性向上や結晶表面の受光特性改善などの研究が進展している。
またシリコンアモルファスをガラス面乃至はプラスチックフィルム面に形成したもの乃至はそれをシリコン結晶と積層させてＥＣＲを向上させたものも出現している。また銅やインヂュームなどシリコンと異なった材質をセル材料としてガラス基板に極薄で蒸着させた薄膜セルと呼ばれるものもシリコン基盤セルの代替として資源不足を回避するものも有望である。即ち発電セルの基板としてシリコンそのもの、ガラス板、樹脂板など多くの種類のものがある。
【０００４】
本発明は発電セルを用いた太陽電池をベースに太陽光エネルギーをさらに高度に有効に利用するための太陽光モジュールの構造に関するものである。それは単なる発電を行うだけの太陽電池では無くて太陽光を受けて発電と温熱供給とを同時に行う民生用、特に家庭用、業務用、さらには工業用に使われる太陽エネルギー複合利用モジュール（以下太陽光コジェネレイションモジュールまたは太陽光コジェネモジュールと呼ぶ）に関するものである。
数十年前から、一つのモジュールで電力と温熱を得ることができる太陽光コジェネレイションモジュールの研究及び開発が検討されてきている。即ち発電セルの背面にヒートシンクとしての金属板を設置し、その金属板と一体化された配管や媒体通路に水や冷媒を通じて発電セルで生じた温熱を収集するものである。この方式によれば太陽光発電装置と太陽熱温水器を別々に設置したものに比べて同じ出力を得る場合に全体のモジュールの受光面積が小型化でき、コストダウンと同時に設置スペースの削減という二つの効果が達成でき、また装置の設置工事も簡略化できる。さらに発電セルを強制的に冷却する事により発電セルの温度を低下させることができ、次の様な効果も期待できる。
発電セルの発電効率が向上する
熱帯地方など外界温度の高い地域や太陽光照射にお強い地域でセル周りの温度上昇を防止でき、長寿命を保証できる。
モジュールを連結した発電回路の焼結損傷（ホットスポット）の防止に効果がある。
基本的な優位点としては、電力と給湯用温熱や暖房用温熱が同時に得られるという利点があり、家庭や店舗その他電力と熱を利用するところで極めて有効である。
本発明が扱う技術分野が目指す太陽光コジェネレイションモジュールの温熱出力の価格によってそのモジュールの初期価格の５０〜６０％を負担でき、出力電力には初期価格の４０〜５０％の負担に軽減される。  その結果、出力電力は市販の商用電力より低い価格即ち平成２２年における日本国内の市場電力価格２４円／Ｋｗｈ程度の価格を実現できるという大いなる効果がある。
【０００５】
従って、このコジェネレイションモジュール装置については旧来から多くの企業、大学、研究機関などで研究取り組みが見られる。しかしながら未だ商品として実現していない。
その理由は
１、複雑な材料からなる高機能複合体になるため実用上の長期信頼性の確保が難しい。
即ち、発電セルの材料はシリコン、ガラスなど熱膨張係数が極めて小さくかつ伝熱性能が悪い材料からなるが、一方その背面に配置されるヒートシンクや冷却配管に使われる材料は伝熱性能が高い金属材料で、線膨張係数が極めて大きい。この結果１）モジュールの性能・効率を高めるための熱的な密着構造
２）マイナス２０℃からプラス１２０℃にわたる広範囲の温度変化によって生じる大きな熱歪の差から生じる大きなストレスに耐える信頼性
３）電気的絶縁確保のための電気的な分離構造
以上を同時に充たす構造及び材料技術の実現は大変難しく確立されていない。
２、一方、温熱を利用するための冷却媒体（一般には水、不凍液）を広い範囲に渡って設置される装置システム全体に循環させる構造であり、
１）結露による錆、
２）接合箇所からの媒体漏洩、
３）媒体の循環ポンプ寿命
など、太陽電池システムに比べて信頼性の課題がある。
３、最大の課題は
１）発電セル層とヒートシンク及び冷却配管との接合の長期信頼性
２）積雪加重、大風の風圧や振動、水分や湿分、温度変化、日照といった過酷な運転環境における複合構造物としての長期寿命
を確保するための構造と材料及び製造方法が確立できていないことである。
４、これら課題を解消するため、
１）高機能材料使用のコストが増し、構造が複雑になってコストが高くなる
ことが新たな課題となっている。これは、コジェネレイションの出力向上効果を相殺してしまい、単純な太陽電池と同等な経済効果しか得られないということもある。
以上の様な課題がある。
【０００６】
本発明の技術は上記の基本的な課題を解消するためのキー要素であり、システムの基幹部品としての太陽光コジェネレイションモジュールの機構、構造、材料、製造方法を確立させるためのものである。
本発明が対象としているコジェネレイションモジュールの性能および商品性の目標を以下の様に定めて技術開発を進めてきた。
１、光照射エネルギーを電力と温熱に変換する上での高い変換効率の達成
電力：１３〜１４％以上（太陽電池と同等乃至はより優れた発電特性）
温熱：４０％以上（太陽熱温水器と同等な効率）
トータルエネルギー：５４％程度（最高効率の達成）
２、コスト目標：太陽電池モジュールに対しコストアップ２５％以下のコスト達成
３、太陽電池と同等の運転寿命：２０年以上（修理、メンテナンスを含め）の達成。
このために発電する発電部分とそれを支えるモジュール基板とモジュール基板を通して発電部分を冷却する冷却機構部分からなる電熱出力部分の電気絶縁性確保、電熱冷却特性確保、錆や劣化防止、剥離防止、焼き付き防止、など設置運転時の台風などによる外部ストレスに耐える構造、材料、製造方法の実現である。
即ち、本発明の太陽光コジェネレイションモジュールに関わる基幹技術は
電熱出力部分の強度確保とモジュール全体の合理的な構造
電熱出力部分各所の電気絶縁構造と高い伝熱性能構造
モジュール基板と発電部分及び冷却機構との接合方法と耐久性
金属製の冷却機構の構造と寸法精度及び材料
に関する技術である。
【背景技術】
【０００７】
従来太陽光コジェネレイションモジュールとその応用システムについての研究、開発、特許出願が極めて大量に実施されてきている。しかしながら前述した様な充分なる高性能化、実用的なコスト実現、長期の使用に耐える信頼性について完成されたレベルの技術情報が見られない。この三つの側面の技術完成度の追求について散発的な技術情報が見られるので、背景技術としてここで紹介する。
こうした背景の中で、太陽光発電装置から同時に熱を得るための太陽光コジェネレイション装置の技術は多くの研究や開発がされて来ている。
その中で特許文献１は集熱パネルと熱コレクタの組み合わせを基本として一次冷媒による冷却方法などについての技術が提示されている。しかしながらモジュールの基板となる構造物が無く全体の平坦度を保つ強度が十分では無い。その上に冷媒通路は上部集熱板と下部集熱板を接着乃至は溶接して形成しているから冷媒のリークのリスクは大きい。  アルミ製の上部集熱板の発電セルへの熱歪の緩和についての工夫も無く、長期使用中にヒートサイクルの繰り返しによる発電セルの破損、不具合発生のリスクは大きい。上部集熱板と下部集熱板はアルミのブロック構造であるためその重量は増加してコストの上昇及びその重量増の点で据付工事性の問題がある。以上の点でこの様な構造では商品化は大きな困難を含んでいる。
特許文献２はコジェネレイションモジュールの基本構造を提示しているが、セル上面からガラスを通じての放熱ロスが決定的に性能低下をきたす事、モジュール全体の平面強度を確保するための基盤となる部品が無く白色ガラスと集熱器では積雪や台風などによる風圧振動などの負荷に対し全体の強度が不足する。集熱板は細切れ形状であり、フィルムとの接着を行うＥＶＡフィルムなどの接合強度の信頼性は著しく劣化し、数年の使用で剥離することが考えられる。また各ＥＶＡ接合は別工程で熱溶着されており、一回の加熱操作で全体を接合する方式に比べ生産性の低下、品質の低下が心配である。
【０００８】
特許文献３は平面状金属板が支持体即ち全体の基盤となり強度及び形状の精度を維持している点では優れている。しかしながら平面状金属板に波状金属板を溶接して通水路を形成し且つそれをヘッダー管に連結している構造は多くの溶接点があり、その製造信頼性はモジュールの冷却媒体のリーク発生のリスクとなっている。製造時の各種変動要因、台風に代表される長期間の外力や雨、湿気、大気汚染などを原因とした錆の発生などに対して心配が多い。重要なことはこの溶接による平面金属板の反りや変形、発電セル側表面への凸凹の発生、外部ストレスによる平面状金属板の上面の変形などによって発電セルへダメージないしは破損などのリスクがあるため、さらに工夫が必要でありこのままでは採用できる構造とは言えない。
【０００９】
特許文献４は太陽光発電セルの背面にアルミ板によるバックシートを設けこのバックシートに集熱管を押える集熱板を接着している。この集熱板をピンにより機械的に押さえ込んで接着させている。この接着は小さな金属片からなる集熱板はそれが小さい故にモジュールが台風などで風圧を受けて振動すると容易に端面部から接着剥がれが生じる。これを防ぐ意味でこの先願特許は極めて有効な技術であると認められる。金属ピンにより機械的にバックシートと固定する方法は基板の強度維持、接合の強度と信頼性向上に寄与すると考えられる。しかしながらこのピンを金属バックシートに設置する製造工程は多くの工程が必要となり生産性の悪化は製造コストの上昇を招くと考えられる。
【００１０】
特許文献５は平板部材１０としてモジュール基板に相当する部材を用いている点では注目される。しかしながらさらに集熱板５を平板部材１０とは別に設けている点でその有効性は半減される。強度部材としてのモジュール基板にヒートシンクとして集熱効果を持たせて、軽量化、接合部分の削減、コストの軽減を図ることを本発明は前提としている。
以上、詳細を説明してきたが、従来の技術では商品化を達成するには幾つかの課題が残されている事がわかる。商品としての生産性と高い信頼性を持ち且つ実用的な価格で販売できるコストを達成することが必要で、その為に必要な構造と材料及び製造方式に関する多くの技術が確立されなければならない。
特許文献６には平板部材（モジュール基板）の下面に同等の部材からなる波型形成部材を溶接した事例が示されているが、これには平板部材の強度、溶接による歪や変形の示唆が無く、平板部材の板圧を波型部材の板圧より厚くして強度を確保するという重要な視点での提言は無い。
以上が従来の関連分野技術の一端である。本発明では具体的にモジュールの基本構造および電気絶縁などの不可欠な技術についての発明を提示しようとするものであり、従来に新規性のある発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−６２０１７号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４４９１号公報
【特許文献３】特開２００２−３９６３１号公報
【特許文献４】特開２００５−２１４４３０号公報
【特許文献５】特開平１１−３２５６１０号公報
【特許文献６】特開２００２−３９６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
まず、本発明の対象とする商品分野と技術分野を特定したい。即ち発電セルとしては現在最も発電特性に優れた以下の二つの構造方式を対象とする。
結晶シリコンを連結して発電部を構成した方式
ガラス基板上に銅、インジューム、ガリューム、セレンなどを蒸着乃至はスパッタリングで搭載させた薄膜セル構造の方式
いずれの方式も優れた発電特性を持つが同時に両方共にガラス（線膨張係数は１０．０×１０のマイナス６乗／℃）やシリコン結晶（線膨張係数は３．０×１０のマイナス６乗／℃）という極めて線膨張係数の小さな極めて硬い平板形状部材で構成される。この材料の発電セルをヒートシンクとしてのモジュールの基板となる金属板上に接合して載せる為には線膨張係数の小さなヒートシンクの材質の選定と、さらにシリコン結晶発電セルの最大寸法を制約することが必要である。
一方モジュールの基板としてその平坦精度と伝熱特性と強度を確保でき、最も線膨張係数の小さな材質は鉄板乃至は鋼板である。その防錆特性を高めるにはステンレス鋼板が選定されるが、ニッケルを含むオーステナイト系ステンレスは線膨張係数が大きい（１７．３×１０のマイナス６乗／℃）のでマルテンサイト系乃至はフェライト系のステンレス鋼（線膨張係数は１０．４×１０のマイナス６乗／℃）が最適である。
【００１３】
ここで、改めて太陽光コジェネレイションモジュールの構造と材料に関してどの様な課題があるか既にのべた。この課題解決には次の対応が必要である。
【００１４】
（１）構造強度確保
モジュールの基本構造となる高い強度の構造基板（モジュール基板）が必要と考えられる。この構造基板は発電セル部分を上面に且つ金属製の冷却機構をその下面に十分な強度と信頼性で保持し、錆などに強く、軽量で、且つ低コストで製造できることが必要である。従ってこの基板は平板状の金属材料であり、かつ発電セルとの熱膨張歪の最小化の点で熱膨張係数の小さな鉄板、鋼板ステンレス板が選定され、モジュールの外周枠体と一体で、全体の構造強度を保つ必要がある
（２）平坦度
尚且つ、この強度部材乃至は基板の上面には、破断し易いシリコン結晶の発電セルや平坦なガラス基板を支持する構造となるためにこの構造基板は精度の高い平面であることが必要である。
（３）熱歪緩和
このモジュール基板は発電セル材料と熱的に密着した関係に接合されるから、温度変化によって生じる熱歪みにより生じる応力歪にも対応できることも重要となる。即ち、シリコン結晶やガラスは温度変化に対し線膨張係数が極めて小さな材料である（３．０×１０のマイナス６乗／℃）のに対しアルミニウムではその十倍近くの熱歪みによる変形が生じるため、その歪の差を緩和して、尚熱的な接合が維持することはむつかしく、本発明では線膨張係数の小さな鉄板などを適材として提示している。
（４）伝熱性能
発電セルにおいて生じる温熱を取り出す場合には発電セルと冷却機構とをモジュール基板をはさんで、できる限り密着させる事が必要で、全ての部分に於いて、前述した様に温度変化による相対歪を吸収できる構造と材料であることが求められる。  銅、アルミニウム、鉄、ガラス、樹脂の順に熱伝導に優れ、一方樹脂、アルミニウム、銅、鉄、ガラス、シリコン基板の順に温度膨張係数が高い。これらの特性を活かして温熱を効率よく取り出し且つ相互の熱歪みを吸収する構造と材料の利用が求められる。
一方、モジュール基板はモジュールの構造体であるモジュール支持枠との一体化と同時に相互の膨張率の違いを吸収できると同時に５０℃を超える高温度のモジュール基板の熱を保つ為、モジュール支持枠から熱的に分離して温熱出力を確保する必要があり、本発明では鉄をベースとしたモジュール基板構造を提示している。
【００１５】
（５）冷却媒体漏れと冷却回路長期信頼性
冷却用の媒体は水、不凍液が使われるが、この媒体を発電セルの運転寿命と同等の２０年以上の期間にわたり漏れの発生が無く安定して運転させるため、簡略化された構造の金属製の冷却機構とそれを構成する冷却媒体管路の構造が必要である。基本的には溶接や接合が確実な製法と構造で、長期使用に耐える金属材料が望ましい。二枚板の溶接構造などは完全に漏れを防止することが重要であるが本発明ではこの構造を用いたものも提示している。冷却配管の錆びの問題を解決する方法として冷却回路を樹脂製にする方法も有力であるが、樹脂は線膨張係数がアルミより更に大きく（２０〜９０×１０のマイナス６乗／℃）熱伝導率が極めて小さい（０．３Ｗ／ｍ℃）という問題があり、採用できない。
（６）発電セル〜冷却配管の接合信頼性
例えば、冷却配管をモジュールの基板に接合する方法はロー付け、接着など多くの方策があるが、配管を基板に単純に接合する方法は基板内の伝熱特性、冷却管周囲の伝熱特性、接合の剥がれ、基板の変形、等という視点で適した方法が見出せない。この部分の接合には本発明では、ホットメルト接合のための下面のカバー材としての機能と基板から冷却配管に効果的に伝熱させる機能を果たし且つ軽量で低コストであり伝熱性能の高いアルミニウム製の薄板でカバーするなどの方法が適している。その形状もまた以下に詳しく述べる様なニーズを満たすものが望まれる。
モジュールの基板を間にサンドイッチ状態に挟んで発電セルと冷却配管及びそのカバー材を伝熱可能な状態で、且つ夫々の材料の熱歪み量の差により剥がれたり材料破損させることが無く、且つ生産性に優れた、且つ製造コストに優位な接合方法による接合が必要である。
【００１６】
（７）耐熱、耐候性
モジュールの運転環境は温度範囲：−２０℃〜８０℃、湿度範囲：１０〜１００％、
風速：４０ｍ／秒を想定している。この環境条件で作動したときのモジュール最高温度は冷却媒体機能が停止したときには１２５℃程度となる。こんなに高温度になるのは温熱収集装置として上面と下面及び外周の断熱を強化しているためである。
−２０℃に近い低温度環境での凍結についても十分な担保策が取られている必要がある。
（８）生産性とコスト
問題となるのは発電セルと冷却配管の接合に関するところである。前述した信頼性を担保するために複雑な製造方法を採用する事はコストアップになるため避けなければならない。モジュールは一軒で多数枚数を使用するから、その製造の生産性は通常の単一機器のそれより格段に洗練化させることが必要である。
以上の機能要求を満たす構造と材料として本発明では全体構造の同時一体化接合について技術を提示している。
以上、（１）〜（８）を満たしたモジュールの開発の成功実現を目指して本発明は研究
検討されてきた技術である。
【００１７】
以上の課題を全て解決できるモジュール構造、材料、製造方法は今まで明確になっていない。これらを要約すると太陽光コジェネレイションモジュールとしての目標課題は以下の３項目が重要であり、本出願の技術もこれを目標としたモジュールの実現を目指したものである。
（Ａ）出力エネルギー目標として電力は太陽電池単独と同等、温熱も太陽熱温水器単独出力から電力出力を差し引いた値以上の性能レベルを達成する。
（Ｂ）運転寿命として２０年、サービスメンテナンスを前提として３０年を達成する。
（Ｃ）モジュールコストとして単一機能の太陽電池をベースに２０〜３０％コストアッ    
プ以下を目標とする。
以上の目標課題の設定値は、これを実現する事により出力エネルギー価格半減という最大の目標を達成できると試算されるからである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明が対象としているコジェネレイションモジュールの構造方式は発電セルを金属製のモジュール基板（これはヒートシンクとしての機能も持つ平板）上に電気絶縁状態に密着させて設置し、発電セルで発生する温熱を周囲に放熱させずにそのヒートシンク平板に伝熱させて収熱させることにより太陽光エネルギーの回収率を高め、太陽電池が１２〜１６％前後の回収率であるのに対し、５０％以上の高いエネルギー回収率を得る事ができるものである。
従って家庭用コジェネレイション装置の場合、単独の太陽光発電セル方式（約３０平方メートル）に比べて必要な全受光面積は１０〜１５平方メートル程度に小型化しても実用的な効果を満たすことができる。一方、従来の太陽熱温水器の受光面積が４〜６平方メートルであるのに較べ大面積であるが、電力出力があること、さらには得られる温熱量が多く、温水給湯ばかりでなく暖房や衣類浴室乾燥などの熱需要にも対応可能になるなど、その出力エネルギーの利用価値が高いことが優位である。
【００１９】
本発明は前述した多くの課題項目を解決するための基本的な技術構想を提示している。その技術構想の基本は、金属製のモジュール基板を中心に多層の部材を接合した太陽電池コア（電熱出力部）を極めて強固な平板構造に仕上げることができ、かつ全平面面積に渡って接合した全体構造は接合部の剥がれに対し極めて高い信頼性を確保できると共に高い伝熱性能を確保できるという利点がある。同時に高い製造生産性と製造設備の簡略化を達成し製品コストの低減を達成できる多くの技術アイデアを提示している。
【００２０】
セルの上面透明カバーは太陽光透過性があって、この発電セル組み立てを外界から保護するための蓋いであり、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）などの接合用樹脂により発電セル組み立ての上面に接合して湿気、環境空気中のガスなどから保護するとともに発電セル組み立てを構造上保持する。多結晶シリコン太陽電池やＣＩＧＳ薄膜型太陽電池のスーパーストレイト型構造の場合は透明で化学的に安定し、フィルムの様にフレキシブルな材料（たとえばフッ素系の高ガスバリヤフィルムなど）が用いられる。一方、アモルファスシリコンと結晶シリコンのタンデム型太陽電池のサブストレート型の場合では発電セルの基板としてのガラス板が上面透明カバーに該当する。
本発明ではスーパーストレート型の結晶シリコン発電セルとＣＩＧＳ薄膜型発電セルを対象にした技術を提示している。何れの場合も結晶シリコン乃至はガラス板がヒートシンク（モジュール基板）と近接して接合される構造となる。
発電セル組み立ては結晶シリコンの場合は多数枚数の発電セルを銅のリボン電線（インターコネクター）などで連結し回路を形成して発電出力させるし、ＣＩＧＳ型ではガラス基板上に発電セルを形成しているが、結晶シリコンと異なり大きな面積のものが出来てきている。従って電気と温熱をハイブリッドに出力させるハイブリッド式太陽光モジュールの構造に若干の違いが生じるが、基本的な構造と材料、加工技術は共通なものがあり、本発明ではその視点から練り上げた技術である。
【００２１】
金属製のモジュール基板とは平板状の金属板で発電セル組み立てと金属製の冷却機構である冷却配管などとの間に配置し、両者を上面と下面に担持して太陽光コジェネレイションコア部（電熱出力部と呼称）を構成させ、モジュール全体の強度上の基盤となるものである。発電セルが割れ易い結晶シリコンである場合は、その接合される部材の面の平坦度や歪み、変形の無い事が重要であり、モジュール基板として金属平板を独立して用いる理由の一つである。
その材質は線膨張係数が発電セルであるシリコン（この膨張係数はゼロに近い程度に小さい）に近い材質であることが絶対条件となる。最も適した材質は鉄板やニッケル成分の無いステンレス鋼板で、鉄板の場合には防錆の点から表面塗装やメッキ加工したもの、樹脂コートしたものなどを対象としている。その肉厚は強度、重量、コストなどを勘案して０．５ｍｍ〜１．２ｍｍ程度が選定される。その表面処理は受光した光の吸収特性向上、電気絶縁性、錆、剥離強度などの長期信頼性を勘案して最適な処理方法を選択する。
【００２２】
モジュール基板はモジュールの構造強度の基板であるが、その機能以外に全体のコスト低減と伝熱性能及び発電セルとの熱歪み特性及び冷却媒体管路との接合信頼性及び防錆性能の５点を考慮してその材料、構造を選定される。モジュール基板を冷却機構の冷却配管と分離して用いる理由はその上面を完全に平坦にすることが容易であるため発電セルをマウントした時のセルへの変形や歪みを最小化できることであり、モジュール基板と冷却機構を一体化するときにはモジュール基板の平坦度が常に保たれることが条件となる。
【００２３】
発電セルカバーフィルムと発電セルの間を接合し発電セルを保持するため透明で１５０℃程度で溶融した後に架橋して固まり接合機能を発揮する熱応答性の接合樹脂としてエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、エチレンメチルメタクリレート共重合樹脂（ＥＭＭＡ）などのシート材を用いる。発電セル組み立てはこのＥＶＡ接合樹脂にサンドイッチされた構造で密封され、かつ固定し保持され、保護される。
【００２４】
発電セル組み立ての下面の接合樹脂は前述したＥＶＡの様な透明性は必要ではないが、金属製のモジュール基板との間の電気絶縁性が必要であるため、絶縁樹脂フィルムをサンドイッチ状に積層したＥＶＡフィルムを用いたり、絶縁樹脂フィルムを用いる代わりに金属平板の表面に絶縁樹脂をコーティングしたモジュール基板を用いても良い。
モジュール基板と冷却機構としての冷却配管との接合にも熱応答性の接合用樹脂を用いる。前述した透明のＥＶＡを用いても良いし、必ずしも透明では無い熱応答性の樹脂フィルムを用いても良い。
【００２５】
以上述べて来た三層の熱応答性の接合用樹脂はフィルム状のものを前述した四層の部材の間にサンドイッチ状に配置して七層に積層させる。これをラミネーション処理槽内に設置し、１５０℃程度に十数分間加熱して真空環境にすることにより熱応答性の接合用樹脂は溶解して層の間に行渡り充満し、架橋して固まり四層の部材を接合する。接合樹脂ＥＶＡは架橋して固まった後も硬いゴムの様な柔軟性を保持するからセル上面カバー、発電セル、モジュール基板、冷却配管間を相互に固定すること無くしかしながらしっかりと密着させて接合する。こうして形成され、受光して電力と温熱を出力するこの平板状の部分を電熱出力部と呼び、これを組み込んで、カバーガラスやアルミ製の枠体や底面断熱材などを組み合わせて電力と温熱をコジェネレイション（同時出力）できるモジュールとしたものを本発明では太陽光コジェネレイションモジュールと定義した。
【００２６】
接合用樹脂は前述した様に固着後もそれ自体が柔軟性を有して四つの部材間の歪みや応力の緩衝材としての役割を果たすために充分な肉厚が、さらには発電セルで生じた太陽熱を全平面面積を通して効率よく冷却配管内の冷却媒体に伝熱可能であるためには伝熱を阻害しない様に薄い肉厚が必要であるから実際は最適な厚さ寸法を選定する事が重要である。ＥＶＡの場合は実用上０．２〜０．８ｍｍ程度の肉厚寸法が選定される。
【００２７】
重要な事は以上の三層の接合が一つの加工工程により同時に完成させる事ができることである。通常の接合や結合の加工の場合行なわれる接着、溶接、ロー付け、螺子締めなど、多種類の加工による部材の変形や作業ミス、長期使用による作業部不良化などが回避できるのみでなく高い生産性と製造コストの低減とともに、製造用の設備投資も最小化が可能であるという商品化、事業化する上で極めて重要な利点を有するものである。
しかして、全体で七層の構造物としての太陽電池コアを最も平易な方法により製作することができるわけである。
七層の伝熱出力部はその構造上、製造上の特徴から次の様な特長を有する。
１、七層という多層で一体の立体構造のためその強度が高い。
２、全接合面が密着するため伝熱特性に優れており、温熱出力を確保できる。
３、一層毎に接合用樹脂層が介在するので相互の熱歪みを緩和する機能がある。
４、モジュール基板には熱歪み緩衝に最適な金属材料を選択使用できる。
５、全面積を真空状態で接合しているから剥がれに対し、信頼性が高い。
６、生産性が高く、製造設備投資が少なくて済む。
７、中間層の部材は完全に外界と隔離できるから、錆、劣化などを防止する事ができる。
８、溶接や螺子占めなど其の他多くの接合加工が無く、製造不良のリスクも小さく、製品の長期使用の信頼性を高める事が容易である。
９、熱処理接合による組み立てであり、接合対象となる部材の構造、材料、形状などを自由に選択可能であり、最適な組み合わせが可能である。
１０、以上の結果コスト的に優位である。
という、商品化する上での極めて優位な成果を得ることができる。
【００２８】
しかして厳しい運転環境条件下での３０年以上の運転寿命が期待される設備機器としての長期信頼性を保証する上で大きな課題となるのがモジュール基板と冷却配管および冷却管路カバーという三つの金属部材の間の接合の長期信頼性である。
この部分が剥がれると、発電セルの冷却不能になり、ひいては発電セル不良や前述したＥＶＡ接合樹脂の劣化、剥離に結びつき、致命的な不良となる。三つの金属部材は異なる材料では熱歪による剥離ストレスが、さらには製造時の内部歪による反り変形による剥離ストレスが問題である。さらにそれらストレスによるモジュール基板に反りや変形が生じ、この結果発電セルやセル間を結ぶ電気回路部材の劣化、破断などを引き起こすからである。
【００２９】
請求項１は以上の課題を解決する上での最も重要で効果のある方法を提示している。
モジュール基板の平坦度や強度を維持し、上面に接合されたシリコンの発電セル（約３．０×１０のマイナス６乗／℃）や発電セル基板としてのガラス平板（約１０．０×１０のマイナス６乗／℃）の線膨張係数に最も近く、金属としては小さな線膨張係数（約１０〜１２×１０のマイナス６乗／℃）の鉄板やステンレスの平板を用いる。鉄板は防錆の点で亜鉛メッキ乃至は亜鉛リッチアルミメッキした平板を用いる。ステンレスは線膨張係数が大きくなるニッケル成分を含むオーステナイト系では無く、フェライト系乃至はマルテンサイト系を用いることにより上記の線膨張係数が実現できる。
【００３０】
一方、発電セルは実用化されている中で最高のエネルギー変換効率（１３〜２１％）の発電機構を実現するセルを選定する。一つは平板状の多数の結晶シリコンセルをインターコネクタで連結して回路を構成した方式であり、今ひとつは化合物（ＣＩＧＳなど）薄膜を平板のガラス板上に形成したスーパーストレート方式の発電セルである、何れも光を受光する上面は発電セルカバーフィルムでカバーする構造であり、下面は線膨張係数の小さな結晶シリコン乃至はガラス板がヒートシンク（モジュール基板）と近接して接合される構造となる。特にシリコン結晶は線膨張係数が極めて小さいから、大きな面積のセルを線膨張係数の大きなモジュール基板に接合させると製造時の接合温度１４０℃及び低外気温度であるー１０℃に渡る広い範囲の温度変化によりセルの破損、インターコネクタの断線、接合部の剥がれなどが生じて不良となる。  
【００３１】
これを防ぐためにシリコン発電セルの面積を小型にすることが必要で、特にインタコネクタで接続する方向のセルの長さは２００ｍｍ以下にすることが必要である。これより大きなセルでは特に繰り返し温度環境変化によりインタコネクタの断線が生じるからである。
一方冷却機構としては、冷却媒体の漏洩を防止する上で最も信頼性の高い銅管を用い、これを蛇行状に曲げ成型してモジュール基板の下面に接合する。この銅管内を連通する冷却媒体としての水や不凍液により発電セルの発熱熱量を冷却し、その結果発電セルの発電効率を向上させてホットスポットなどの焼付け不良を防止する。発電セルからなる発電部とモジュール基盤と銅管からなる冷却機構の間にＥＶＡなどのホットメルト樹脂フィルムを挟み、真空状態で加熱して接合する。このとき最も重要なことはこの接合工程を同時に行うことである。ホットメルト接合には融解、架橋、冷却固着というプロセスが一回のみ許されるから、同等かほぼ同等の特性を持つホットメルト樹脂を用いて同時に一度に接合しなければ信頼性の高い接合を実現できない。
【００３２】
請求項２は、さらに接合の信頼性を上げ、発電、集熱性能を向上させる技術を提示している。即ち前記冷却機構の銅管を前記モジュール基板との間でホットメルト接合させるには銅管の下側にモジュール基板全体をカバーするフィルムなどを置き、最下層このフィルムと最上層の発電セルカバーフィルムの上下でこれを圧縮した状態で真空加熱ラミネーションしてホットメルト接合を行う。これによりＥＶＡなどのホットメルト樹脂は相互の微細隙間にも入り込んで接合を完成させる。このとき銅管の下面のカバー部材として薄肉のアルミ板を用いる。その主なる目的はモジュール基板から銅管への熱伝導を良くすることと同時にホットメルト接合を強固にすることである。４図に示している様にこの冷却配管カバーは上面前面に渡りホットメルト接合され銅管を下から支えると同時にモジュール基板からの温熱を効率よく銅管に伝える。
【００３３】
さらにアルミ板は０．６ｍｍ以下の薄肉であるため成型時の残留歪や運転時の温度変化による歪があってもホットメルト接合に馴染んでいるため剥がれなどの心配が極めて少ないことが分かっている。さらにこの冷却管路カバーはアルミ製であるため線膨張係数が極めて大きく（２３．６×１０のマイナス６乗／℃）鉄板のモジュール基板と近接して接合される平坦部分が長いと剥がれの心配は現実となる。従ってその平坦部の長さを実用的に問題のならない大きさとして５００ｍｍより小型化することが必要である。アルミ板を用いて伝熱を促進し、ひいては発電セルの温度を下げて発電特性を向上させる効果も実現している。  
【００３４】
請求項３は請求項１、２で提示した構成においてさらに高い信頼性を確保するための技術である。複数のシリコンの発電セルの間の寸法乃至は発電セルを搭載した複数のガラス板の間寸法は銅リボンなどのインターコネクタで連結する為の隙間である。その間寸法をそのインタコネクタで連結するところではそうでないところより長くしてインタコネクタにかかる伸縮ストレスを軽減し、断線を防止することができる。インタコネクタが無いところはその間寸法をより小さくすることによりモジュール全体の寸法を小さくすることが可能になる訳である。
請求項４はガラス板ベースの発電セルの場合、即ちＣＩＧＳなどの化合物系太陽電池ではガラスベースの形状寸法は長方形のものが多い。銅管の冷却配管は接合の時に伸び切り、冷却されて短縮する。このときガラスベースの長方形の方向と銅管の軸方向を一致させることは次の様な効果が期待できる。モジュール基板の鉄板とガラスが接合されて高い強度が実現できるため、銅管の収縮に耐えてモジュールの基板の平坦度を維持し易い。また銅管にそって発電セルの温度は均一化されるのでモジュール全体の発電特性が向上する。
【００３５】
請求項５はホットメルト接合工程の作業性と接合信頼度を向上させる技術である。
モジュール基板と冷却配管の間の接合をＥＶＡなどのホットメルト樹脂シートを用いて
ラミネーション炉中で行う場合、モジュール基板と冷却配管を事前に機械的に固定することを提示している。図４に示す様に小さな金属バンドで冷却配管を跨いだ形でモジュール基板にスポット溶接して固定しておけば、ラミネーション工程の作業は簡略化でき、且つ相互の位置決めも正確になる。さらに機械的な固定によりホットメルト接合の剥がれ不良も防止できる。
【００３６】
請求項６は平板のステンレス製のモジュール基板と冷却媒体流路を形成するために成型加工されたステンレス平板により冷却機構を構成させ、その材質をフェライト系乃至はマルテンサイト系を用いて発電セルとの線膨張係数と整合させ、尚且つ成型するステンレス平板の板厚をモジュール基板の５０％以下に薄肉化して溶接時にモジュール基板に生じる変形や表面の凹凸を低減させるものである。
【００３７】
請求項７はラミネーション接合により電熱出力部を製造する方法に関する。接合時には図４に示す様に真空炉は装置炉中床面と真空炉カバーシートの間に各部材を積層させておき、炉内を真空にすることにより床面とカバーシートにより圧着させ、１５０℃程度に加熱し、ＥＶＡホットメルト樹脂を溶融させ部在間の隙間に行き渡らせる。その後徐々に冷却し、ＥＶＡの架橋硬化を経て全体が接合され一体化される。
【００３８】
このとき床面上から順次積層する部材を挙げると、アルミスペーサー組み立て、冷却管路カバー、ＥＶＡシート、最上面に発電セルカバーフィルムとなる。その状態で炉は閉じられて真空引きが開始され加熱される。このとき、真空炉カバーシートは発電セルカバーフィルムを押し付け、全体を上下から圧接する。この押し付け力は炉の全体に渡り、大気圧により発生し、莫大な圧接力となる、従って、図４で分かる様に冷却配管はそのままでは潰れてしまう為、冷却配管の無い部分に複数のアルミブロックを配置したアルミスペーサー組み立てを設置して冷却管路カバーの平坦部を支え、その上部のモジュール基板を支える。ここに提案する技術はこのアルミ製の複数のスペーサーを薄いアルミ平板の上に適宜配置して固定しておき、位置精度を確保して接合の信頼性を確保し、作業工程の簡略化を図ろうとするものである。アルミ材料は炉の床面からの加熱を良好にするため高い熱伝導性の要求に応えるためである。
【００３９】
請求項８はラミネーション接合後に電熱出力部の端面からの湿気の侵入の防止、接合の剥がれの防止を確実にし、期待する年限の使用に耐える信頼性を実現するためのものである。その形状は電熱出力部の端面からその上下面の１０〜２０ｍｍに渡って挟み込む形状で、その材質はメッキ鉄板、アルミ板、ステンレス板、ＡＢＳ樹脂などであり、その内面は接着材を充填しており、その外側にはモジュール支持枠との間にバッファーとなる発泡ゴムなどを装着して使用する。  
【発明の効果】
【００４０】
本発明により次のような効果が得られるものと考えられる。
１、太陽光を利用して電力と温熱を同時に同一のセルから獲得する機能（コジェネレイション）を持った太陽光コジェネレイションモジュールを実用化するための基本方式、構造に関し、設計、製造に必要な構造、材料其の他の基本的な技術を明確化し製品化を可能にした。
２、太陽光発電セルについて現在主流である二つの方式についてそれを実現した。
３、本発明に提示した技術により高性能で実用的な、高い信頼性で長寿命、生産性の高いコスト対応力のある太陽光コジェネレイションモジュールの実現ができる。
４、このモジュールを組み込んだ分散型エネルギー利用システムを実現する見通しを立てることが可能であり、このシステム実現のための検討を進める事ができ、このシステムを実現して普及させ、エネルギー価格に優れた、ＣＯ２発生の少ない地球環境保護に貢献させる事が可能になると期待される。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
図１は太陽光コジェネレイションモジュールの結晶シリコンセルを用いた本発明事例の断面構造を示す。太陽光は上面から順次、上面透明カバー７、約３０ｍｍの空気層である上部断熱層、フッ素系ガスバリヤーフィルムを用いた発電セルカバーフィルム９、熱応答性の接合樹脂ＥＶＡである接合用樹脂１６を透過して発電セル１に照射する。発電セルは結晶シリコンの薄板状のもので、その個々の発電セルで発電した電力は発電セルインターコネクタ線５を通じて発電セル組み立て全体を流れて電圧を高め、外部に出力される。
一方、発電セルに於いて発電した残りの太陽光エネルギーの大半は温熱に変わり、発電セルを加熱し、その熱は接合用樹脂１６、モジュール基板３、接合用樹脂１６を通して銅管製の冷却配管１０と薄いアルミ板である冷却管路カバー１４に伝わり、最終的には冷却媒体流路を通る冷却媒体１１である水乃至は不凍液を加熱する。
モジュール基板はメッキ鉄板を用いてシリコン発電セルへの熱応力ストレスを減らしている。一方インターコネクターで連結される部分の発電セル間隙間寸法１３は４ｍｍに設定されており他の発電セル側面のセル間隙間寸法２．５ｍｍより広く設定してある。この結果温度変化によるシリコン発電セルとモジュール基板の間の寸法歪をこのセル間隙間で吸収している。以上により発電セル回路全体に生じる熱応力ストレスを最小化しており、インタコネクタリボンに生じる歪とそれによる断線を防止している。  
【００４２】
冷却媒体は、以上の様に発電セル４の表面で発生した温熱を受け取って発電セル１を冷却する。冷却管路カバー１４は図の様に電熱出力部の下面全体をカバーしており伝わった温熱を有効に冷却媒体１１に伝えることができる。この電熱出力部の端面は端面カバー６により保護され、湿気の侵入やホットメルト接合の剥がれ防止に寄与している。その外周には発泡ゴムが装着されている。
同時に、モジュール基板３は全ての箇所で発電セル１と近接しているから、発電セル回路の局部の温度上昇により生じるホットスポット現象（焼き切れ）の不良の発生を大幅に減少できるという効果を期待できる。
【００４３】
図２はガラス基板ベース１８の上にＣＩＧＳ化合物（銅・インジューム・ガリューム・セレン）を蒸着させる方法で作った薄膜型太陽電池についての本発明の応用例である。基本構成は図１の場合とほぼ同じであるが、シリコン結晶板に対してガラス基板である分、鉄板製のモジュール基板３との熱歪ストレスは小さい点が有利である。図１、図２では冷却配管を事前に固定する金属バンドは記載を省略してあるが、図４の様に金属バンドを用いていることが前提である。ＣＩＧＳの場合ガラスベース１８の面積は大きなものが製造されており、請求項４に提示されている様にガラスベース１８の長い辺の方向と銅製の冷却配管１０の軸方向は一致させて配置している。これにより銅管の熱伸縮によるモジュール基板の反りの発生を少なくしている。
【００４４】
図３は図１の電熱出力部をモジュールとして組み上げたものを示す。モジュール上面の受光面は硬質ガラス製の上面透明カバー７であり、電熱出力部の下の下部断熱層２１、その周囲のアルミ製のモジュール支持枠２０と組み合わされている。電熱出力部とモジュール支持枠２０の挿入リブの間にはステンレス板製の端面カバー６とその周囲の発泡ゴムが
宛がわれて相互の柔軟な嵌めあい構造を形成しており、同時に電熱出力部の温熱がアルミ支持枠に伝わるのを妨げている。
【００４５】
図４は図１の電熱出力部が真空ラミネーション装置の中で接合加工されている状況を示している。電熱出力部を構成する部材は装置炉中床面３２の上に順次積み上げられるが、
最初に置かれるのがアルミスペーサー組み立て１５であり、床面内から加熱されてその熱を順次上部に伝える。従ってアルミスペーサー組み立て１５は冷却配管１０を押し潰すことの無いように保護するスペーサーの役割と同時にホットメルト樹脂を加熱して溶融させて接合させるための熱を効率よく伝える役割を担っている。全ての積層された部材は下部の床面３２と上部の真空炉カバーシートによる圧接力により押し圧されて相互に密着状態となり、溶融したホットメルト樹脂１６が隙間無い様に充填され積層部材は相互に結合される。このとき、冷却配管１０と冷却管路カバー１４の間に挿入されたＥＶＡホットメルト樹脂シートが溶融し、冷却配管１０とモジュール基板３の間に隙間無く流れ込みそれらを相互に接合させる。
【００４６】
図５は主に請求項２に示した冷却管路カバー１４側からみた電熱出力部を示している。この管路カバーより冷却配管１１をしっかりとモジュール基板３に接合している。
この管路カバーは０．２ｍｍの板厚のアルミ板で、冷却管の軸方向のその長さ寸法Ｌは４００ｍｍである。管路カバーは図の分割ラインに示されている様に１２個に分割されそれらをアルミ箔接着テープ２４で仮接合してあたかも分割されていない一枚のカバーの様にまとめている。このカバーには冷却配管カバーの管路部分に冷却配管１０がはめ込まれることができるように形成されている。アルミの線膨張係数が大きい（２３．６×１０のマイナス６乗／℃）ため平旦部長さＬを４００ｍｍとしモジュール基板との間の熱膨張から来る寸法歪を小さくし、ＥＶＡ接合の剥離や破断を生じない様にしている。
冷却配管は蛇行状に成型されており、そのパイプ間ピッチは６０ｍｍである。従って、熱伝導性の高いアルミの管路カバーはそのピッチ間の発電セルの冷却に大きく寄与している。
【００４７】
図６は冷却機構１７として板厚１．０ｔの平坦なモジュール基板３と板厚０．５ｔの流路を成型した冷却媒体通路板２２とで構成されている。いずれも耐食性を向上させたフェライト系ステンレス板を用いており、その線膨張係数はガラス板とほぼ同等であるため、発電セルに及ぼす熱歪の影響は小さく、電熱出力部全体の信頼性を担保している。この冷却機構以外の構造はほぼ図１、２と同等である。課題は二枚のステンレス板の溶接剥がれ、溶接歪、溶接によるモジュール基板上面の面歪などによる不良の発生であるが、材質の選定、板厚の違いの設定、通路板の成型形状の設計工夫、高い製造技術により高い信頼性を確保できることがわかっている。この構造方式のものでは図１、２と比べアルミスペーサー組み立て１５の形状に違いが出るのは勿論であるが、接合加工での接合圧力に耐えることができる様に冷却媒体通路の通路幅寸法を大きくし過ぎないことも重要である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は多結晶セルを用いた電熱出力部の断面図である
【図２】図２はＣＩＧＳ型薄膜発電セルを用いた電熱出力部断面図である
【図３】図３は多結晶シリコン型太陽光コジェネレイションモジュールの断面図である
【図４】図４は電熱出力部のホットメルト接合加工状態を示す断面図である
【図５】図５は冷却機構背面図である
【図６】図６は平板接合型冷却部方式太陽光コジェネレイションモジュールの断面図であ  る
【符号の説明】
【００４９】
１    シリコン結晶発電セル
２    薄膜発電セル組み立て
３    モジュール基板
４    薄膜発電セル
５    発電セルインターコネクタ
６    端面カバー
７    上面透明カバー
８    透明電極
９    発電セルカバーフィルム
１０  冷却配管
１１  冷却媒体
１２  発電部
１３  発電セル間隙間寸法
１４  冷却管路カバー
１５  アルミスペーサー組み立て
１６  ホットメルト樹脂
１７  冷却機構
１８  発電セルガラスベース
２０  モジュール支持枠
２１  下部断熱層
２２  冷却媒体通路板
２３  金属バンド
２４  アルミ箔接着テープ
２５  溶接接合部
３１  真空炉カバーシート
３２  装置炉中床面
【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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