(57)【要約】【課題】様々な場所に取り付け可能な汎用性の高い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１は、太陽電池セル２，２，…を有するモジュール本体１０と、モジュール本体１０をスレート屋根７に取り付けるための取付部５，５とを備えている。取付部５は、モジュール本体１０の背面とスレート屋根７との間に間隔を開けた状態でモジュール本体１０をスレート屋根７に取り付けるように構成されている。モジュール本体１０の背面には、モジュール本体１０をスレート屋根７に取り付けたときにスレート屋根７に当接する断熱材１８が設けられている。断熱材１８は、陥没するように変形可能である。【選択図】図１
2012182323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子を有するモジュール本体と、
前記モジュール本体を設置対象に取り付けるための取付部とを備え、
前記取付部は、モジュール本体の背面と設置対象との間に間隔を開けた状態で該モジュール本体を該設置対象に取り付けるように構成されており、
前記モジュール本体の背面には、前記モジュール本体を設置対象に取り付けたときに該設置対象に当接する当接部材が設けられており、
前記当接部材は、陥没するように変形可能であ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、
前記当接部材は、発泡プラスチックで構成されている太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記当接部材は、断熱材である太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、太陽電池モジュールが急速に普及している。太陽電池モジュールは、建物の屋上や屋根に設置されることが多い。例えば、太陽電池モジュールは、架台を介して建物の屋上等に設置される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３０１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、建物の屋根や屋上の構造は、様々である。例えば、屋根であれば、スレート屋根や瓦屋根等の様々な種類があり、表面の凹凸形状、突起物の有無等が屋根の種類によって異なる。そのため、太陽電池モジュールには、様々な建物の屋根や屋上に設置できる汎用性が求められる。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な場所に取り付け可能な汎用性の高い太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された太陽電池モジュールは、太陽電池素子を有するモジュール本体と、前記モジュール本体を設置対象に取り付けるための取付部とを備え、前記取付部は、モジュール本体の背面と設置対象との間に間隔を開けた状態で該モジュール本体を該設置対象に取り付けるように構成されており、前記モジュール本体の背面には、前記モジュール本体を設置対象に取り付けたときに該設置対象に当接する当接部材が設けられており、前記当接部材は、陥没するように変形可能であるものとする。
【発明の効果】
【０００７】
前記太陽電池モジュールによれば、当接部材は陥没するように変形するため、建物の屋根や屋上等の設置対象の様々な形状を当接部材で吸収できる。それに加えて、当接部材が設置対象に当接するため、モジュール本体の荷重を設置対象に分散させることができる。こうして、太陽電池モジュールの荷重を分散させつつ、太陽電池モジュールを様々な設置対象に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】太陽電池モジュールの拡大断面図である。
【図３】その他の実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。
【図４】別のその他の実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。
【図５】別のその他の実施形態に係る太陽電池モジュールの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態１に係る太陽電池モジュールの断面図を、図２は、太陽電池モジュールの拡大断面図を示す。
【００１１】
前記太陽電池モジュール１は、モジュール本体１０と、モジュール本体１０を建物の屋根等の設置対象に取り付けるための取付部５，５と、モジュール本体１０の背面側に設けられた断熱材１８とを備えている。太陽電池モジュール１は、平面視方形状であって、全体として、平板状に形成されている。
【００１２】
前記モジュール本体１０は、トップシート１１と、該トップシート１１と対向するバックシート１２と、該トップシート１１及びバックシート１２の間に設けられた複数の太陽電池セル２，２，…と、該トップシート１１及びバックシート１２の間に充填された封止材１３と、バックシート１２の背面側に設けられた補強シート１６と、トップシート１１及び補強シート１６の周縁部に設けられた枠体４と、ジャンクションボックス１４とを備えている。モジュール本体１０は、平面視略長方形状に形成されている。
【００１３】
前記トップシート１１は、透明な樹脂材料で構成されている。トップシート１１は、例えば、１ｍｍ以下の樹脂シートで構成されている。
【００１４】
前記バックシート１２は、水及び水蒸気等の透過を防止するシート状の部材であって、太陽電池セル２を保護するための部材である。バックシート１２は、アルミニウム薄膜と樹脂薄膜との積層シートで構成されている。尚、バックシート１２は、ＰＥＴシートとアルミニウムシートとポリエチレン系フィルムとを積層させた積層シート、又はＰＥＴシートとアルミニウムシートとフッ素樹脂フィルムとを積層させた積層シートであってもよい。
【００１５】
前記太陽電池セル２は、特定のセルに限定されるものではない。例えば、太陽電池セル２は、シリコンで構成されている。また、太陽電池セル２は、結晶シリコン（単結晶シリコン及び多結晶シリコンを含む）で構成されていてもよく、アモルファスシリコンで構成されていてもよい。また、太陽電池セル２は、薄膜シリコン、タンデム型シリコン、球状シリコン等で構成されていてもよく、その形状が限定されるものではない。また、太陽電池セル２として、色素増感型の太陽電池セルを採用してもよい。すなわち、太陽電池セル２は、トップシートとバックシートとの間に挟持される太陽電池セルであれば、任意の太陽電池セルを採用することができる。この太陽電池セル２が太陽電池素子を構成する。
【００１６】
前記封止材１３は、液体や気体などの物質が太陽電池セル２内に入らないように保護する部材である。この封止材１３は、トップシート１１とバックシート１２とを接着する機能も有する。封止材１３は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）で構成されている。尚、封止材１３は、メチルメタアクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、又はポリウレタン樹脂等で構成されてもよい。
【００１７】
前記補強シート１６は、バックシート１２の耐候性を向上させると共に、太陽電池モジュール１の強度を補強するためのものである。補強シート１６は、バックシート１２と略同じ面積を有している。補強シート１６は、ブチルゴムで構成された粘着テープを介してバックシート１２に接着されている。具体的には、補強シート１６は、塩化ビニル系防水シート、ポリオレフィン系防水シート、アルミニウム合金やガルバリウム鋼板等の金属板、該金属板と樹脂と該金属板とのサンドイッチパネル、前記防水シートに金属板若しくはサンドイッチパネルを貼り合わせたもの、又は金属製若しくは樹脂製ハニカムボード等で構成される。
【００１８】
バックシート１２は、防水性及び防湿性を担うものであり、強度はあまり大きくない。また、枠体４は、後述するように、ゴム製であるため、太陽電池モジュール１の剛性を枠体４だけによって補強することも難しい。そこで、補強シート１６を設けることによって、太陽電池モジュール１の剛性を向上させている。好ましくは、補強シート１６の剛性はバックシート１２の剛性よりも高い。さらに、補強シート１６を設けることによって、バックシート１２が補強シート１６で覆われることになるので、太陽電池モジュール１の耐候性を向上させることができる。
【００１９】
前記ジャンクションボックス１４は、略直方体の箱状をしている。ジャンクションボックス１４は、モジュール本体１０の背面側において、補強シート１６に設けられている。尚、ジャンクションボックス１４は、モジュール本体１０の背面側に限られず、モジュール本体１０の表面側に設けられていてもよい。あるいは、ジャンクションボックス１４は、モジュール本体１０の小口（即ち、モジュール本体１０の表面と裏面とを繋ぐ側周面）に設けられていてもよい。
【００２０】
枠体４は、トップシート１１、バックシート１２及び補強シート１６の周縁部に沿って延びる部材である。枠体４は、全体としては太陽電池モジュール１の周縁に沿った略長方形状の枠体であって、断面が略コ字状（又は、Ｕ字状）に形成されている。枠体４は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、又は金属板を芯材として含むゴムで構成されている。枠体４は、トップシート１１、バックシート１２及び補強シート１６の周縁部に、ブチルゴムで構成された粘着テープを介設させた状態で、嵌め込まれる。尚、枠体４は、防湿テープの代わりに、接着剤等を介してトップシート１１、バックシート１２及び補強シート１６の周縁部に取り付けてもよい。
【００２１】
前記取付部５は、折り曲げられたプレート材で構成されている。取付部５は、例えば、アルミニウム合金等の金属、防水シートにアルミニウム合金やガルバリウム鋼板等の金属板を貼り合わせたもの、又は、該金属板と樹脂と該金属板とのサンドイッチパネルを前記防水シートに貼り合わせたもの等で構成されている。詳しくは、取付部５は、モジュール本体１０に取り付けられる第１取付部５１と、設置対象に取り付けられる第２取付部５２と、第１取付部５１と第２取付部５２とを連結する連結部５３とを有している。連結部５３は、略長方形状をしている。第１取付部５１は、連結部５３の相対向する一対の辺の一方から、該連結部５３とのなす角が略直角になるように延びている。第２取付部５２は、連結部５３の前記一対の辺の他方から、該連結部５３に対して第１取付部５１とは反対側に、該連結部５３とのなす角が略直角になるように延びている。つまり、第１及び第２取付部５１，５３は、連結部５３に対して、それぞれ反対向きに延びている。第１取付部５１には、リベットを挿通させるための貫通孔が形成されている。つまり、第１取付部５１は、リベットを介してモジュール本体１０のバックシート１２に取り付けられる。一方、第２取付部５２には、ビス５５を挿通させるための貫通孔が形成されている。つまり、第２取付部５２は、ビス５５を介して設置対象に取り付けられる。このように、取付部５は、段差形状を有しており、第１取付部５１が取り付けられる、モジュール本体１０の背面と第２取付部５２が取り付けられる設置対象との間に空間を形成する。
【００２２】
前記断熱材１８は、モジュール本体１０の背面側であって、補強シート１６と、一方の取付部５の連結部５３と、他方の取付部５の連結部５３とで囲まれた空間に設けられている。断熱材１８は、陥没するように変形可能な部材で構成されている。例えば、断熱材１８は、変形可能な発泡プラスチックで構成されている。具体的には、断熱材１８は、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム又はウレタンフォーム等で構成されている。断熱材１８は、概略平板状に形成されている。断熱材１８は、補強シート１６と連結部５３，５３とで囲まれた空間を埋めるようにして、補強シート１６に接着されている。このとき、断熱材１８と、取付部５，５の第２取付部５２，５２とは、略面一となっている。厳密には、後述するように、取付部５をスレート屋根７に取り付ける際に第２取付部５２とスレート屋根７の尾根部７２との間に介設させるブチルゴムの厚みの分だけ、断熱材１８の方が第２取付部５２よりも下方に突出している。この断熱材１８が当接部材を構成する。
【００２３】
このように構成された太陽電池モジュール１は、取付部５，５を介して屋根等に取り付けられる。例えば、太陽電池モジュール１は、スレート屋根７に取り付けられる。スレート屋根７は、複数のスレート７１，７１，…を組み合わせて構成されている。詳しくは、隣り合うスレート７１，７１は、互いの端縁部を重ね合わせて、重ね合わせた部分がボルト締結されている。そのため、スレート屋根７においては、２つのスレート７１，７１の連結部の尾根部７２においてボルト７３及び／又はナット７４が外方に突出している。
【００２４】
太陽電池モジュール１は、取付部５（図２では１つだけ図示）がスレート屋根７に取り付けられる。詳しくは、スレート屋根７は、梁７０と、梁７０に取り付けられるスレート７１，７１，…とを有している。取付部５は、ボルト７３及びナット７４が設けられていない尾根部７２上に載置される。このとき、取付部５の第２取付部５２と尾根部７２との間にブチルゴムを介設する。この状態で、ビス５５を第２取付部５２、ブチルゴム、スレート７１を貫通させ、梁７０に締結させる。ここで、モジュール本体１０の平面側には前述の如く断熱材１８が設けられており、断熱材１８は第２取付部５２と略面一となっている。そのため、断熱材１８は、太陽電池モジュール１の下方に位置する、スレート屋根７の尾根部７２，７２，…と当接する。ところで、その尾根部７２，７２，…の中に、ボルト７３及びナット７４が突出する尾根部７２が含まれる場合がある。その場合、断熱材１８がボルト７３及びナット７４と干渉することになる。断熱材１８は、発泡プラスチックで構成されているため、ボルト７３及びナット７４と干渉すると、変形して陥没した状態となる。つまり、ボルト７３及びナット７４が尾根部７２から突出していたとしても、断熱材１８は、ボルト７３及びナット７４に対応する部分だけが陥没して、その他の部分が該尾根部７２と当接することになる。
【００２５】
こうして、断熱材１８がスレート屋根７に当接する結果、太陽電池モジュール１の荷重は、取付部５，５を介してだけではなく、断熱材１８を介してもスレート屋根７に伝わる。つまり、太陽電池モジュール１の荷重がスレート屋根７のうち取付部５，５が取り付けられる部分だけに集中することを防止し、該荷重をスレート屋根７の広い部分で吸収することができる。
【００２６】
そして、ボルト７３及びナット７４等の突出部を断熱材１８の変形で吸収しているので、突出部の位置やサイズが異なる場合であっても、該突出部を断熱材１８の変形で吸収できる限りは、太陽電池モジュール１の構成を変更する必要がない。つまり、１種類の太陽電池モジュール１で様々な形状の屋根に対応することができる。
【００２７】
したがって、本実施形態によれば、様々な形状の屋根に取り付けることができるという、太陽電池モジュール１の取り付けに関する汎用性の向上と、太陽電池モジュール１の荷重の分散化とを両立することができる。
【００２８】
さらに、屋根と当接する部材が断熱材１８であるため、屋根から太陽電池モジュール１への熱の伝導を抑制することができる。すなわち、屋根のうち、太陽電池モジュール１が設けられていない部分には、太陽光が直接、照射しているため、高温になる。その熱は、屋根を伝わり、太陽電池モジュール１の下方に位置する部分も高温になる。ところが、モジュール本体１０と屋根との間には断熱材１８が存在するため、屋根から太陽電池モジュール１への熱の伝導が抑制される。その結果、太陽電池モジュール１が高温になって効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００２９】
《その他の実施形態》
実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３０】
例えば、取付部５の構成は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、取付部５は、モジュール本体１０の相対向する一対の辺縁部だけでなく、モジュール本体１０の４つの辺縁部全てに設けられていてもよいし、そのうちの３つの辺縁部だけに設けられていてもよい。また、取付部５は、モジュール本体１０の辺縁部の全長に亘って延びるものではなくてもよい。さらに、取付部５は、モジュール本体１０の１つの辺縁部の複数箇所に設けられてもよい。また、取付部５は、補強シート１６に取り付けられるものに限られない。例えば、取付部５は、枠体４に取り付けられる、又は、枠体４と一体に形成されていてもよい。また、取付部５の材料も、前記実施形態に限られるものではない。
【００３１】
太陽電池モジュール１の設置対象は、スレート屋根７に限られるものではない。太陽電池モジュール１を瓦棒屋根、折板屋根、又は瓦屋根等に取り付ける場合であっても、前記構成を採用することができる。すなわち、瓦棒屋根、折板屋根又は瓦屋根等であっても、屋根の形状が平坦ではなく、様々な突出部が存在する。前記太陽電池モジュール１を用いることによって、瓦棒屋根、折板屋根又は瓦屋根等に突出部が存在したとしても、断熱材１８が変形して該突出部を該断熱材１８内に収容するので、太陽電池モジュール１を屋根に取り付けることができる。例えば、設置対象が図３に示す折板屋根２０７であっても太陽電池モジュール１を容易に取り付けることができる。詳しくは、折板屋根７の尾根部２７２にボルト７３及びナット７４が突出する場合であっても、断熱材１８でボルト７３及びナット７４を吸収して、太陽電池モジュール１を取り付けつつ、太陽電池モジュール１の荷重を折板屋根２０７に分散させることができる。さらには、太陽電池モジュール１は、壁面や地面等に取り付けられる構成であってもよい。
【００３２】
また、第２取付部５２は、第１取付部５１又はモジュール本体１０の平面と平行でなくてもよい。例えば、取付部５を折板屋根２０７の傾斜部２７５に取り付ける場合には、図４に示すように、第２取付部５２は、傾斜部２７５に沿った構成であってもよい。ただし、取付部５は、モジュール本体１０を、折板屋根２０７（詳しくは、折板屋根２０７の上端部、即ち、尾根部７２）との間に間隔を形成する状態で折板屋根２０７に取り付ける必要がある。
【００３３】
さらに、第２取付部５２の取付場所は、屋根の尾根部でなくてもよい。例えば、図５に示すように、第２取付部５２が尾根部に位置しなくても、太陽電池モジュールを屋根に取り付けることができる。図５に示す太陽電池モジュール２０１においては、断熱材１８が、第２取付部５２の下方まで延びている。つまり、第２取付部５２は、断熱材１８を介してスレート屋根７に取り付けられる。
【００３４】
さらに、コンクリート製の屋上部分等であっても、ボルト及びナット等の様々な突出物が存在する。それに対して、前記太陽電池モジュール１を適用することによって、突出部の有無にかかわらず、太陽電池モジュール１を取り付けつつ、太陽電池モジュール１の荷重を屋上部分に分散させることができる。
【００３５】
また、モジュール本体１０の背面側に設けられる部材は、断熱材１８に限られるものではない。例えば、断熱性の低い部材を採用してもよい。つまり、陥没するように変形する部材であって且つモジュール本体１０の荷重を設置対象に伝達できる部材であれば、任意の部材を採用することができる。例えば、硬質のガラスウールやロックウール等の綿状部材を採用してもよい。
【００３６】
さらに、断熱材１８の外周面（例えば、取付部５の第２取付部５２と略面一になる面）に、保護シートを設けてもよい。この保護シートは、断熱材１８を保護するためのシートであって、例えば、塩化ビニル系防水シート又はポリオレフィン系防水シートにアルミニウム合金やガルバリウム鋼板等の金属板を貼り合わせたもの、該金属板と樹脂と該金属板とのサンドイッチパネルを該防水シートに貼り合わせたもの、又はＰＥＴシートとアルミニウムシートとフッ素樹脂系フィルムとを積層させた積層シート等で構成されている。この保護シートは、容易に切断できることが好ましい。つまり、太陽電池モジュール１を屋根に設置する際に、その現場で、保護シートのうちボルト又はナット等の突出部に対応する部分を切断して断熱材１８を露出させることが容易にできることが好ましい。
【００３７】
また、断熱材１８は、モジュール本体１０の背面の全面、即ち、モジュール本体１０の背面側において、取付部５で囲まれた空間の全領域に設けられていなくてもよい。例えば、柱状に形成された複数の断熱材１８をモジュール本体１０の背面に設けてもよい。この場合、断熱材１８を、屋根の尾根部と交差するように配置することが好ましい。かかる構成によれば、屋根の突出部を、モジュール本体１０の背面側の空間の、断熱材１８が設けられていない部分で吸収することもできるし、前述の如く、断熱材１８で吸収することもできる。つまり、このような構成であっても、様々な形状の屋根に取り付けることができるという、太陽電池モジュール１の取り付けに関する汎用性の向上と、太陽電池モジュール１の荷重の分散化とを両立することができる。
【００３８】
さらにまた、断熱材１８は、モジュール本体１０の背面側に設けられていればよく、補強シート１６に接着されていなくてもよい。例えば、断熱材１８は、モジュール本体１０との間にスペースを空けた状態で取付部５，５の連結部５３，５３に接着されていてもよい。また、断熱材１８は、スペーサ等を介して、モジュール本体１０の背面との間に隙間を有した状態で設けられていてもよい。さらには、断熱材１８の、モジュール本体１０と対向する面が凹凸形状をしており、（例えば、複数の溝が形成されている）、断熱材１８とモジュール本体１０との間において局所的に隙間が形成されていてもよい。これらの隙間を介して、モジュール本体１０の熱を放熱することができる。
【００３９】
また、前記トップシート１１、バックシート１２、太陽電池セル２、封止材１３、防湿シート１６及び枠体４は、前記実施形態に限られるものではなく、任意の材料を採用することができる。また、モジュール本体１０の構成も、前記実施形態に限られるものではない。太陽電池セルを含むモジュール本体である限り、任意の構成を採用することができる。
【００４０】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、太陽電池モジュールについて有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１      太陽電池モジュール
１０    モジュール本体
１１    トップシート
１２    バックシート
１８    断熱材（当接部材）
２      太陽電池セル（太陽電池素子）
５      取付部
７      スレート屋根（設置対象）
２０７  折板屋根（設置対象）
【図１】
2012182323.tif 000003
【図２】
2012182323.tif 000004
【図３】
2012182323.tif 000005
【図４】
2012182323.tif 000006
【図５】
2012182323.tif 000007