(57)【要約】【課題】  多雪地域でも利用可能であって、簡易な構造で耐荷重および信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】  第１面１aおよびその反対側に位置している第２面１ｂを有する太陽電池パネル１と、太陽電池パネル１の周縁を保持しているとともに、第１面１ａから第２面１ｂに向かう方向に突出している突出部２ｂを有する保持部材２と、太陽電池パネル１の第２面１ｂ側において保持部材２の突出部２ｂに保持された、太陽電池パネル１を支持する補強部材３とを備えた太陽電池モジュールＳであって、補強部材３は、太陽電池パネル１を短手方向の第１側部３ａ１で支持する長尺状の板状部３ａを有し、板状部３ａは、第１側部３ａ１に対して反対側に位置している第２側部３ａ２が保持部材２で囲まれた空間の外に出ている太陽電池モジュールＳとする。【選択図】  図４
2013048232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面およびその反対側に位置している第２面を有する太陽電池パネルと、
該太陽電池パネルの周縁を保持しているとともに、前記第１面から前記第２面に向かう方向に突出している突出部を有する保持部材と、
前記太陽電池パネルの前記第２面側において前記保持部材の前記突出部に保持された、前記太陽電池パネルを支持する補強部材とを備えた太陽電池モジュールであって、
前記補強部材は、前記太陽電池パネルを短手方向の第１側部で支持する長尺状の板状部を有し、該板状部は、前記第１側部に対して反対側に位置している第２側部が前記保持部材で囲まれた空間の外に出ている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記補強部材の前記板状部は、前記第１側部および前記第２側部のそれぞれが、前記太陽電池パネルの前記第２面に対して平行に折り曲げられている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記補強部材の前記板状部は、前記第１側部および前記第２側部のそれぞれが、互いに逆方向に折り曲げられている請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池パネルの前記第２面と前記補強部材の前記板状部との間に弾性部材が介在している請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記弾性部材が接着材である請求項４に記載の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。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護および省エネルギー化を促進するなどのために、住宅およびビル等の建物に太陽電池モジュールが設置されるようになった。一般に、太陽電池モジュールは、出力電圧と出力電流とを必要な値まで高めるために、さらには長期にわたって発電手段の太陽電池素子を保護するために、複数の太陽電池素子を直列接続するなどした状態でパッケージングしている。
【０００３】
太陽電池モジュールは、例えば、複数の太陽電池素子を電気的に接続した状態でパッケージングした太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの周縁部を保持する保持部材とを備えている。最近では、太陽電池モジュールを大型化することが行なわれており、これによって、単位面積あたりの使用材料、製造工数および輸送コストを減らすことができる。
【０００４】
しかし、太陽電池モジュールを大型化すれば、受光面の面積が大きくなるため風荷重および積雪荷重を大きく受けることになり、破損が生じやすくなる。
【０００５】
このため、太陽電池パネルの裏面側を補強部材で支持する構造を備えた太陽電池モジュールが提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽電池モジュールは、今後あらゆる地域での設置が要望されており、より厳しい環境での設置が考えられる。例えば、多雪地域等の大きな積雪荷重を考慮すると、補強部材によりさらに高い強度が求められる。
【０００８】
しかしながら、保持部材に使う材料を増やしたり、保持部材の本数等を増していくと、使用材料が多くなったり、製造工数が多くなるので、太陽電池モジュールの大型化の利点である、使用材料および製造工数の低減という効果が期待できない。
【０００９】
そこで、本発明の目的の１つは、多雪地域でも利用可能であって、簡易な構造で耐荷重および信頼性に優れた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】
【００１０】
本発明に係る太陽電池モジュールは、第１面およびその反対側に位置している第２面を有する太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの周縁を保持しているとともに、前記第１面から前記第２面に向かう方向に突出している突出部を有する保持部材と、前記太陽電池パネルの前記第２面側において前記保持部材の前記突出部に保持された、前記太陽電池パネルを支持する補強部材とを備えている。ここで、前記補強部材は、前記太陽電池パネルを短手方向の第１側部で支持する長尺状の板状部を有し、該板状部は、前記第１側部に対して反対側に位置している第２側部が前記保持部材で囲まれた空間の外に出ている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の太陽電池モジュールによれば、補強部材の板状部の第２側部が保持部材で囲まれた空間の外に出ていることにより、補強部材の使用材料を節約しつつ、効果的に太陽電池モジュールの強度を高めることができる。
【００１２】
これにより、簡易な構造で耐荷重および信頼性に優れ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】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、太陽電池モジュールの補強部材を設けていない箇所（図２のＤ部）における断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、太陽電池モジュールの裏面側からみた平面図である。
【図３】図３は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、補強部材を保持部材に挿入して固定する様子を説明するために、太陽電池モジュールの裏面側からみた分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、図２におけるＡ−Ａ線方向から見た様子を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、補強部材を保持部材に取り付ける様子を示す部分斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、図２におけるＢ−Ｂ線方向で切断した様子を示す部分断面図である。
【図７】図７は、本発明に係る太陽電池モジュールの複数を輸送等する際の太陽電池モジュールどうしの組み合わせの一例を模式的に説明する断面図である。
【図８】図８は、本発明に係る太陽電池モジュールの複数を輸送等する際の太陽電池モジュールどうしの組み合わせの一例を模式的に説明する断面図である。
【図９】図９は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に説明する図であり、図２におけるＣ−Ｃ線方向で切断した様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を架台に取り付ける様子を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を架台に取り付ける様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
＜太陽電池モジュールの基本構造＞
図１から図４を参照しながら、太陽電池モジュールＳの基本構造について説明する。図１に示すように、太陽電池モジュールＳは、受光面となる第１面１ａおよびその反対側に位置する裏面（非受光面）となる第２面１ｂを有する太陽電池パネル１と、この太陽電池パネル１の周縁における、互いに同一面にない第１側部１ｃおよび第２側部１ｄを保持する保持部２ａと、太陽電池パネル１の第１面１ａから第２面１ｂに向かう方向に突出する突出部２ｂを有している保持部材２とを備えている。
【００１６】
保持部材２は、少なくとも互いに同一平面にない第１側部１ｃおよび第２側部１ｄを保持する構造のものであればよく、図２に示すように、必ずしも全体が一体的に枠状に構成されていなくともよい。保持部材２による太陽電池パネル１の具体的な保持の様子は、例えば図２に示すように、保持部材２は、少なくとも一対の第１保持部材２Ａおよび第２保
持部材２Ｂで構成されており、この保持部材２によって、太陽電池パネル１の互いに同一の側面にない２箇所の側部を保持している。
【００１７】
太陽電池パネル１は、第１面１ａ側から第２面１ｂ側へ順に、透光性基板５と、上側の充填材７と、インナーリード９で複数の互いに電気的に接続された太陽電池素子６と、下側の充填材７と、裏面保護フィルム８とが配置されている。
【００１８】
図４に示すように、太陽電池モジュールＳは太陽電池パネル１の第２面１ｂ側を支持する補強部材３をさらに備えている。この補強部材３は、長手方向の両端部が保持部材２の突出部２ｂに接している板状部３ａを有しており、この板状部３ａは、保持部材２の突出部２ｂよりも太陽電池パネル１の第１面１ａから第２面１ｂに向かう方向に長い。つまり、板状部３ａは、第１側部３ａ１に対して反対側に位置している第２側部３ａ２が保持部材２で囲まれた空間の外に出ている。
【００１９】
補強部材３は全体的に長尺状の板状体からなるものであり、例えば、対向する第１保持部材２Ａと第２保持部材２Ｂとの間に架設するように配置される。そして、補強部材３の長手方向における一端に位置している連結部３ｄは、一方の第１保持部材２Ａに連結され、他端に位置している連結部３ｄは対向するもう一方の第２保持部材２Ｂに連結されている。
【００２０】
ここで、図２および図３に示すように、補強部材３の板状部３ａは、その太陽電池パネル１に対向する側（第１側部３ａ１）およびその反対側（第２側部３ａ２）のそれぞれに、主面が太陽電池パネル１の第２面１ｂに対して平行になるように、互いに逆方向に折り曲げられている、第１折り曲げ部３ｂおよび第２折り曲げ部３ｃを有していてもよい。このように、板状部３ａの短手方向において、互いに逆方向に折り曲げられていることで、補強部材３を右回りおよび左回りへ変形させようとする、ねじれ変形に対する強度を高めることができる。
【００２１】
なお、補強部材３は、板状部３ａの太陽電池パネル１側およびその反対側のそれぞれに、同じ方向となる方向に折り曲げられている、第１折り曲げ部および第２折り曲げ部を有していてもよい。
【００２２】
＜太陽電池モジュールの具体的構造＞
次に、太陽電池モジュールの具体的な構造について説明する。
【００２３】
図１に示すように、透光性基板５は太陽電池パネル１の主基板として機能し、例えば、ガラスまたはポリカーボネート樹脂等の光透過率の高い材料を用いることができる。
【００２４】
例えば一対で構成される充填材７は、太陽電池素子６を封止する機能を有しており、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２５】
複数の太陽電池素子６は充填材７にその周囲を保護されて、隣り合う太陽電池素子６どうしがインナーリード９を介して電気的に接続されている。裏面保護フィルム８は、裏面を保護する機能を有しており、例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、または、これらの２種以上を積層した樹脂を用いることができる。
【００２６】
太陽電池パネル１の第２面１ｂ側は、例えば、裏面保護フィルム８および太陽電池素子６と裏面保護フィルム８との間に位置する充填材７が透光性を有するような材質で形成す
ることによって、非受光面側から入射される光の一部を受けるような態様を採用してもよい。
【００２７】
太陽電池素子６は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状のシリコン基板が用いられる。このようなシリコン基板を用いる場合は、上述したように、インナーリード９で隣接するシリコン基板どうしが電気的に接続されている。また、太陽電池素子６には、シリコン系以外に、例えば、薄膜太陽電池、カルコパイライト系太陽電池（例えば、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、ＣＩＳＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２およびＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）などを含む）、ＣｄＴｅ太陽電池または結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスを形成した太陽電池等を用いてもよい。なお、以下、本実施形態では、太陽電池素子６として多結晶シリコン基板を用いた例について説明する。
【００２８】
図４に示すように、一対の保持部材２のそれぞれは太陽電池パネル１が嵌合する保持部２ａを有しており、保持部２ａは太陽電池パネル１の主面に対して垂直な突出部２ｂと、この突出部２ｂから保持部材２で囲まれる空間に向けて突出した板状の部分である取り付け部２ｃとを有している。
【００２９】
また、保持部材２の取り付け部２ｃの長手方向の中央部には、図３に示すように、補強部材３の両端に設けられた連結部３ｄを挿入するスリット２ｄが設けられている。
【００３０】
保持部材２は、例えば、アルミニウムを押し出し成形したり、鋼板をロール成形するなどの方法によって容易に製造することができる。
【００３１】
なお、本実施形態において保持部材２は、太陽電池パネル１の全周の側部を保持するような枠状体であるが、これに限らない。保持部材２は、太陽電池パネル１を保持できればよいので、少なくとも太陽電池パネル１の互いに同一平面にない一対の側部を保持する一対の棒状体であってもよい。
【００３２】
補強部材３は、太陽電池パネル１に対する耐荷重性能を高める機能を有する。この補強部材３は、図２に示すように全体が長尺状であり、太陽電池パネル１の非受光面側において、対向する第１保持部材２Ａと第２保持部材２Ｂの間に架設されている。
【００３３】
補強部材３は例えば図３に示すようにＺ形の断面構造を用いることができる。より詳細には、補強部材３は、太陽電池パネル１をその短手方向の第１側部３ａ１で支持する長尺状の板状部３ａを有し、板状部３ａは、第１側部３ａ１に対して反対側に位置している第２側部３ａ２が保持部材２で囲まれた空間の外に出ていて、太陽電池パネル１側に位置している平板状の第１折り曲げ部３ｂと、この第１折り曲げ部３ｂと相対する位置に第２折り曲げ部３ｃとを有している。
【００３４】
ここで第１折り曲げ部３ｂは、太陽電池パネル１の非受光面を保持する部分であり、第２折り曲げ部３ｃを含む板状部３ａの残りの部分で補強部材３の剛性を保つ。また、補強部材３は、その長手方向の両端部を切り欠いてなる連結部３ｄを有している。より詳細には、連結部３ｄは、太陽電池モジュールＳを構成したときに、保持部材２の保持部２ａと干渉しないように切り欠かれているとともに、保持部材２の取り付け部２ｃの位置で、取り付け部２ｃよりも太陽電池パネル１の非受光面側に突出しないように切り欠かれている。
【００３５】
このような補強部材３は、例えば、アルミニウムを押し出し成形したり、鋼板をロール成形するなどして製造することができる。補強部材３は例えばＺ形鋼または溝形鋼を用い
ることができて、その高さ（ウェブ）を高くすることで必要な強度を得て、フランジ部分の面、すなわち太陽電池パネル１側に当接する面を極力小さくすることが望ましい。
【００３６】
＜補強部材３の取り付け方法＞
次に、太陽電池モジュールＳへの補強部材３の取り付け方法について説明する。
【００３７】
図３に示すように、補強部材３は太陽パネル１の第２面１ｂ側の保持部材２で囲まれた空間内に、補強部材３の長手方向が太陽電池モジュールＳの短手方向と平行になるように固定されている。その際、例えば図５に示すように、保持部材２の取り付け部２ｃに設けられたスリット２ｄ（切り欠き部）が補強部材３の両端部と対応するように設けられて、例えば凸状に形成された連結部３ｄをガイドして、補強部材３と保持部材２とを簡単に嵌合等させて、補強部材３を保持部材２で挟まれた空間内に差し込まれ固定される。なお、保持部材２のスリット３ｄと補強部材３の連結部３ｄとの関係は、図５に示す関係とは逆の関係でもかまわない。つまり、保持部材２の側を加工せずに、補強部材３の側にスリットを形成して、このスリットに保持部材２を差し込むような構成としてもよい。
【００３８】
その後、図６に示すように、ネジ１１にて補強部材３を保持部材２の側面側から固定する。このとき、太陽電池パネル１の第２面１ｂと補強部材３の板状部との間に弾性部材１２が介在しているとよい。例えば、補強部材３は例えば接着材であるに弾性部材１２よって、太陽電池パネル１の第２面１ｂにも接着固定される。つまり、図５，６に示すように、補強部材３において、太陽電池パネル１側に位置して、太陽電池パネル１の第２面１ｂに平行に折り曲げられている板状の第１折り曲げ部３ｂと太陽電池パネル１の第２面１ｂとの間に接着材である弾性部材１２を介在させて、補強部材３を太陽電池パネル１に対して固定するとよい。
【００３９】
太陽電池パネル１と補強部材３との間に弾性部材１２を介在させる場合、例えば、補強部材３へ接着材を塗布する。この接着材の塗布は、補強部材３を保持部材２に挿入等する前に予め塗布しておくこともできるが、ネジ１１で固定した後に塗布することも可能である。接着材としては、例えば、シリコン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤またはエポキシ樹脂系接着剤等を用いることができる。
【００４０】
＜複数の太陽電池モジュールの組み合わせ構造＞
次に、複数の太陽電池モジュールを輸送等する際における好適な組み合わせ構造について説明する。簡単のため２つの太陽電池モジュールを組み合わせて輸送等する際の構造について説明する。
【００４１】
例えば図７に示すように、２つの太陽電池モジュールＳ１，Ｓ２を互いに上下反転させて、互いに設けられている板状部３ａどうしをすり合わせるように、太陽電池モジュールＳを組み合わせるとよい。これにより、補強部材３が保持部材２で囲まれた空間より突出していても、一対の太陽電池モジュールＳで占有する容積は、通常の保持部材２で囲まれた空間の容量のみを持つ太陽電池モジュールＳと比較して大きな差はないので、好適な輸送が実現できる。
【００４２】
また、前述したように補強部材３における板状部３ａを互いに合わせて梱包することによって、太陽電池モジュール相互の振動も抑えられるために、梱包における損傷を軽減することも可能になる。
【００４３】
さらに、図８に示すように、板状部３ａを最大限に長くして、それぞれの第１折り曲げ部３ｂと第２折り曲げ部３ｃとを合わせた場合には、太陽電池モジュールの上下方向の振動も抑制できて、より大きな効果が期待できる。
【００４４】
なお、本発明に係る太陽電池モジュールは、上述した形態に限定されない。例えば、補強部材３は一本だけで太陽電池パネル１を十分に補強できれば最適であるが、複数の補強部材３を太陽電池パネル１の第２面１ｂ側の所定箇所に設けることができる。また、図２のＣ−Ｃ線における中央位置を含む対称位置に複数配置することによって、太陽電池パネル１の裏面補強を十分に行なわせることができるうえに、輸送の際に太陽電池モジュールどうしのずれを小さくすることができて、かつ堅固に太陽電池モジュールを輸送できるので好適である。
【００４５】
＜本実施形態の作用効果＞
以下に、上述した本実施形態の作用効果について説明する。
【００４６】
太陽電池モジュールＳの補強部材３が、保持部材２で囲まれた空間の外に出た板状部３ａおよび第２折り曲げ部３ｃを有していることにより、補強部材の使用材料を節約しつつ効果的に強度を高めることができる。
【００４７】
より詳細に説明すると、補強部材３のように、梁に例えることができる部材の曲げに対する変形抵抗の大きさは、断面二次モーメントＩｘと呼ばれる。この断面二次モーメントＩｘは、中立軸からの距離ｙの二乗を全面積Ａにわたって積分した値であらわされる。これを式で表すと下式で表わすことができる。
【００４８】
【数１】
2013048232.tif 000003
【００４９】
例えば、矩形断面（曲げ方向に垂直な方向の寸法ｂ、曲げ方向へ平行な方向の寸法ｈ）の断面二次モーメントＩｘは、Ｉｘ＝ｂｈ３／１２である。補強部材３で説明すれば、ｈは、板状部３ａの太陽電池パネル１における第１面１ａから第２面１ｂに向かう方向の寸法に対応する。補強部材３の板状部３ａは、保持部材２で囲まれた空間の外に出るように構成されており、前述のように断面二次モーメントは、板状部３ａの寸法の３乗に比例して大きくなる。
【００５０】
したがって、本実施形態の構成によって、原材料を節約しつつ簡易な構造で大幅に強度を高めることができる。また補強部材３の変形抵抗を大きくし、曲げに対する強度を高めたことにより、少ない本数で積雪荷重等が加わった際の太陽電池パネル１の撓みを低減し、撓みを起因として太陽電池素子６に生じるクラックを抑制することができる。
【００５１】
また、図９に示すように、板状部３ａを従来の補強部材に比べて大きくして、第１折り曲げ部３ｂの太陽電池パネル１側に面した平面積を、従来の同等の強度を有する補強板に比較して半分の面積にしている。このため、補強部材３自身の剛性を保ちながらも、補強部材３の太陽電池パネル１との接触部分が、半分程度の面積に抑えられて、太陽電池素子６および透光性基板５におけるクラックの発生範囲、および、太陽電池素子６とインナーリードとの間のデラミネーションの発生を最小限に抑えることが可能である。
【００５２】
太陽電池モジュールＳは、例えば図１０に示すように、配設面Ｐ上に横桟２２および縦桟２３を備えた架台に取り付けられた太陽電池アレイとして用いられる。本実施形態にお
いては、図１１に示すように、補強部材３の保持部材２で囲まれている空間よりも外側に位置する部分が、架台の横桟２２との干渉を避けるように設定され、補強部材３の板状部３ａの太陽電池パネル１の主面に直交する方向の寸法が、補強部材３の第２折り曲げ部３ｂが配設面Ｐと当接するように設定されている。このような補強部材３を設けたことにより、太陽電池パネル１が補強部材３および補強部材３を介した配設面Ｐで支持されて、太陽電池パネル１の撓みをより低減し、太陽電池モジュールＳの透光性パネル５や太陽電池素子６の破損を効率的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    ：  太陽電池パネル
１ａ  ：  第１面
１ｂ  ：  第２面
１ｃ  ：  第１側部
１ｄ  ：  第２側部
２    ：  保持部材
２Ａ  ：  第１保持部材
２Ｂ  ：  第２保持部材
２ａ  ：  保持部
２ｂ  ：  突出部
２ｃ  ：  取り付け部
２ｄ  ：  スリット
３    ：  補強部材
３ａ  ：  板状部
３ａ１：  第１側部
３ａ２：  第２側部
３ｂ  ：  第１折り曲げ部
３ｃ  ：  第２折り曲げ部
３ｄ  ：  連結部
５    ：  透光性パネル
６    ：  太陽電池素子
７    ：  充填材
８    ：  裏面保護フィルム
９    ：  インナーリード
１１  ：  ネジ
１２  ：  弾性部材
２２  ：  架台（横桟）
２３  ：  架台（縦桟）
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２  ：  太陽電池モジュール
Ｐ    ：  配設面
【図１】
2013048232.tif 000004
【図２】
2013048232.tif 000005
【図３】
2013048232.tif 000006
【図４】
2013048232.tif 000007
【図５】
2013048232.tif 000008
【図６】
2013048232.tif 000009
【図７】
2013048232.tif 000010
【図８】
2013048232.tif 000011
【図９】
2013048232.tif 000012
【図１０】
2013048232.tif 000013
【図１１】
2013048232.tif 000014