(57)【要約】【課題】外部から衝撃を受けた場合に発電素子が破損することを抑制する。【解決手段】表面層Ｌ１と背面層Ｌ３との間に複数の発電素子２を封止した封止層Ｌ２が積層している積層構造を備え、封止層Ｌ２内では発電素子２が配列されている太陽電池モジュール１において、積層構造は、発電素子２が積層している部分からなる第一積層部１１と、発電素子２が積層していない部分からなる第二積層部１２とからなり、第二積層部１２の背面層Ｌ３には、中空部５０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面層と背面層との間に封止層が積層している積層構造に構成され、かつ前記封止層内には封止された発電素子が複数配列されている太陽電池モジュールにおいて、
前記積層構造は、
前記発電素子が積層している部分からなる第一積層部と、
前記発電素子が積層していない部分からなる第二積層部とからなり、
前記第二積層部の前記背面層には、中空部が設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記中空部は、前記背面層のうち前記積層構造を支持する部材と接触する接続部の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記接続部は、前記背面層の一部が前記表面層とは反対側へ向けて突出している突出部に形成されており、
前記中空部は、前記突出部の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記突出部は、前記中空部を区画する壁部として前記表面層とは反対側へ向けて延びている側壁を備え、
前記側壁は、撓み構造に形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記撓み構造は、前記側壁の厚さが前記側壁の基端部と比較して薄い構造であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記撓み構造は、前記突出部が突出する方向へ向けて延びている蛇腹構造であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記表面層は、樹脂板により構成され、
前記背面層は、繊維強化樹脂板により構成され、
前記表面層が外部から衝撃を受けた場合に、前記中空部の形状が変化するように前記背面層が変形するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
車両に搭載された場合に車両の外板部材を構成し、
前記中空部は、車体構造に取り付けられる接続部の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか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】
この発明は、太陽電池モジュールの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールの構造として、表面層と封止層と背面層とが積層している多層構造のものが周知である。この構造では、発電素子は表面層と背面層との間に積層しており、封止層によって発電素子が封止されている。
【０００３】
一般的に、太陽電池モジュールは太陽光を直接受けられる環境下に設置されるので、雹が降ってきて表面層に直撃する場合がある。そのため、太陽電池モジュールの耐久性を向上させるためには、耐候性に優れていることに加え、落下物による衝撃で破損し難いことが望まれる。そこで、外部から受ける衝撃を緩和させるように構成された太陽電池モジュールが下記の特許文献に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、封止層を構成する封止材が、柔軟性を持つことにより発電素子に作用する衝撃を緩和させることが記載されている。特許文献２には、封止層を構成する接着層および絶縁層が、弾性があり衝撃吸収性を有することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、太陽電池パネルとルーフレールとの接着剤が、太陽電池パネルに加わる外部衝撃を吸収する緩衝材となることが記載されている。特許文献４には、太陽電池パネルを回転自在に支持する部材が、太陽電池パネルの裏面と接触する部分に弾性体を備えていることが記載されている。特許文献５には、樹脂体からなるスペーサーが、太陽電池本体の下面で外部からの衝撃を吸収することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７９８２３号公報
【特許文献２】特開２０１４−０１１２７０号公報
【特許文献３】特開２０１２−０３３５７３号公報
【特許文献４】特開２００４−１６５５５６号公報
【特許文献５】実開平０４−６３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、各特許文献の構成では、雹などが表面層に直撃した場合に、太陽電池モジュールのうち発電素子の積層している部分が、大きく撓み、あるいは大きく変形する可能性がある。そのため、発電素子に過大な曲げ応力が作用する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献３のように車両に搭載する場合、耐久性に加えて、燃費を向上させるために太陽電池モジュールが軽量であることも望まれる。特許文献４，５のように太陽電池モジュールとは別に専用の衝撃吸収部材を設けると、部品点数が増えるうえに重量化してしまう。
【０００９】
さらに、腐食や浸食防止など耐久性を向上させることや、発電効率の長期保証を実現させることなどから、太陽電池モジュールの周縁部付近には、発電素子を設けないことが望ましい場合があることも知られている。
【００１０】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、軽量であるとともに、衝撃などの外力を受けた場合に発電素子が破損することを抑制できる太陽電池モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、表面層と背面層との間に封止層が積層している積層構造に構成され、かつ前記封止層内には封止された発電素子が複数配列されている太陽電池モジュールにおいて、前記積層構造は、前記発電素子が積層している部分からなる第一積層部と、前記発電素子が積層していない部分からなる第二積層部とからなり、前記第二積層部の前記背面層には、中空部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記中空部は、前記背面層のうち前記積層構造を支持する部材と接触する接続部の内部に設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２の発明において、前記接続部は、前記背面層の一部が前記表面層とは反対側へ向けて突出している突出部に形成されており、前記中空部は、前記突出部の内部に設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３の発明において、前記突出部は、前記中空部を区画する壁部として前記表面層とは反対側へ向けて延びている側壁を備え、前記側壁は、撓み構造に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項４の発明において、前記撓み構造は、前記側壁の厚さが前記側壁の基端部と比較して薄い構造であることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項４の発明において、前記撓み構造は、前記突出部が突出する方向へ向けて延びている蛇腹構造であることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかの発明において、前記表面層は、樹脂板により構成され、前記背面層は、繊維強化樹脂板により構成され、前記表面層が外部から衝撃を受けた場合に、前記中空部の形状が変化するように前記背面層が変形するように構成されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項１から７のいずれかの発明において、車両に搭載された場合に車両の外板部材を構成し、前記中空部は、車体構造に取り付けられる接続部の内部に設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層のうち中空部を形成している部分が撓むので、中空部を有する第二積層部で衝撃により生じる曲げモーメントなどの応力を受けることができる。これにより、第一積層部に作用する曲げモーメントを低減でき、衝撃により発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。また、背面層の一部が中空構造であるため、太陽電池モジュールを軽量化できる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、上記発明の効果に加え、背面層のうち接続部の内部に中空部が位置しているので、支持されている部分で変形が生じ衝撃吸収性を向上させることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、上記発明の効果に加え、接続部が突出部に形成され、かつ中空部が突出部の内部に設けられていることにより、背面層の剛性を確保できるとともに衝撃吸収性を向上させることができる。また、背面層のうち接続部以外の部分を薄くできるため、太陽電池モジュールを軽量化である。
【００２２】
請求項４の発明によれば、上記発明の効果に加え、突出部の側壁が撓み構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁が変形し易く、中空の突出部に応力を集中させることができる。これにより、衝撃時の曲げモーメントなどの応力を第二積層部で受けることができ、第一積層部内の発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、上記発明の効果に加え、撓み構造が側壁の厚さが側壁の基端部と比較して薄い構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁の形状に起因する変形が生じ、中空の突出部に応力を集中させることができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、上記発明の効果に加え、撓み構造が蛇腹構造であるため、表面層が外部から衝撃を受けた場合、側壁の形状に起因する変形が生じ、中空の突出部に応力を集中させることができる。さらに、蛇腹構造は突出部が突出している方向へ延びているので、突出部が撓み易くなる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、上記発明の効果に加え、ガラス製の表面層を備えた場合よりも太陽電池モジュールを軽量化できる。また、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層が弾性変形し、その後、中空部の形状が弾性復帰できる。これにより、複数回の衝撃を受ける場合に中空部の変形量が減少することを抑制できるため、効果的に衝撃を吸収できる。
【００２６】
請求項８の発明によれば、上記発明の効果に加え、車体の外面を形成する表面層が外部から衝撃を受けた場合に、車体の外板部材としての太陽電池モジュール内で発電素子に過大な曲げ応力が作用することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】太陽電池モジュールの積層構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）は突出部および中空部を説明するための拡大断面図である。（ｂ）は太陽電池モジュールがルーフパネルとして車体構造に取り付けられている部分を示す断面図である。
【図３】（ａ）は車体構造の一例を示す斜視図である。（ｂ）は太陽電池モジュールの背面図である。
【図４】太陽電池モジュールをルーフパネルとして搭載した車両の上面図である。
【図５】（ａ）は図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。（ｂ）は図４のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。（ｃ）は図４のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。（ｄ）は図４のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。
【図６】蛇腹構造に構成された側壁を示す断面図である。
【図７】太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は片持ちの多層ばりモデルを示す説明図である。（ｂ）は（ａ）に示す多層ばりモデルが温度変化によって撓む場合を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、この発明の具体例について説明する。図１は、この具体例における太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す上側と下側を用いて、太陽電池モジュールの厚さ方向を説明する場合がある。
【００２９】
太陽電池モジュール１は、表面層Ｌ１と封止層Ｌ２と背面層Ｌ３とが積層している板状の多層構造に形成されている。封止層Ｌ２は、表面１ａを形成する表面層Ｌ１と背面１ｂを形成する背面層Ｌ３との間に積層しており、その内部には複数の発電素子２が設けられている。この具体例の太陽電池モジュール１は、車両に搭載されてルーフパネルを構成するものであり、背面１ｂ側は車体構造に取り付けられる部分（以下「接続部」という）１０となり、表面１ａが車両の外面を形成する。なお、図１に示す車両内側および車両外側とは、車両の幅方向あるいは車両の前後方向を表している。
【００３０】
表面層Ｌ１は、樹脂板３によって構成されている。樹脂板３は、透明で耐候性に優れている樹脂材料によってフィルム状に形成されており、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂材料によって構成されている。ポリカーボネートからなる樹脂板３（ＰＣ板）は、耐候性に優れているとともに軽量であるため、車両に搭載される太陽電池モジュール１における表面層Ｌ１として好適である。また、表面層Ｌ１の厚さは全体的に均一である。
【００３１】
封止層Ｌ２は、複数の発電素子２と封止材４によって構成されている。封止層Ｌ２内では、複数の発電素子２が規則的に配列され、かつ封止材４によって封止されている。発電素子２は、シリコン系セルなど周知の発電素子である。封止材４は、透明で弾性や接着性を有する樹脂材料によってフィルム状に形成されており、例えばエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）やポリオレフィンなどのセル封止材として周知の樹脂により構成されている。また、封止層Ｌ２の厚さは全体的に均一である。
【００３２】
例えば、フィルム状に形成された二枚の封止材４によって発電素子２を上下両側から挟み込むように積層して発電素子２が封止されている。この場合、発電素子２を覆うように封止材４が接触しているので、封止材４の弾性によって発電素子２に作用する衝撃を緩和させることができる。また、封止材４の接着性によって樹脂板３の背面と封止材４の表面が接合されているため、表面層Ｌ１と封止層Ｌ２の界面が接合面に形成される。同様に、封止材４の背面とバックシート５の表面が接合されているため、封止層Ｌ２と背面層Ｌ３の界面が接合面に形成される。
【００３３】
なお、封止層Ｌ２内では、隣り合う発電素子２同士が図示しない導線によって電気的に接続されており、太陽電池モジュール１全体としては、一群をなす発電素子２が電気的に直列または並列に接続されている。
【００３４】
この太陽電池モジュール１では耐久性を向上し、かつ長期保証を実現するために、封止層Ｌ２のうち周縁部１ｃ付近には発電素子２を設けていない。そのため、封止層Ｌ２は、周縁部１ｃ付近のように封止材４のみで構成された単層構造の部分と、中央側のように発電素子２と封止材４で構成された三層構造の部分とからなる。さらに、封止層Ｌ２内では発電素子２同士が所定間隔を空けて配列されているので、周縁部１ｃ付近以外であっても封止材４のみからなる単層構造の部分が存在する。
【００３５】
なお、周縁部１ｃから中央側に向けた所定範囲を周縁エリアと記載する場合がある。周縁エリアは、発電素子２を設置しないことが望ましいエリアと言える。周縁エリア以外のエリアは、発電素子２を設置可能なエリアとなる。エリアとは、太陽電池モジュール１がルーフパネルとなる場合、車両の幅方向および前後方向によって規定される範囲のことである。
【００３６】
そこで、太陽電池モジュール１の全エリアのうち、表面１ａから背面１ｂに至る積層構造であって発電素子２が積層している部分を第一積層部１１とし、第一積層部１１以外の部分を第二積層部１２とする。すなわち、第二積層部１２とは、表面１ａから背面１ｂに至る積層構造であって発電素子２が積層していない部分である。第二積層部１２は、太陽電子モジュール１のうち少なくとも周縁エリアを構成している。
【００３７】
詳細には、第一積層部１１は、五層構造に形成されており、表面層Ｌ１のうち発電素子２の表面と対向している部分と、封止層Ｌ２のうち発電素子２が積層している三層構造の部分と、背面層Ｌ３のうち発電素子２の背面と対向している部分とからなる。一方、第二積層部１２は、三層構造に形成されており、表面層Ｌ１のうち発電素子２と対向していない部分と、封止層Ｌ２のうち封止材４のみからなる単層構造の部分と、背面層Ｌ３のうち発電素子２と対向していない部分とからなる。
【００３８】
背面層Ｌ３は、バックシート５によって構成されている。バックシート５は、弾性変形あるいは塑性変形が可能な材料によって板状に形成されており、例えば繊維強化樹脂（ＦＲＰ）や、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）や、アルミなどの、剛性が高く軽量な材料により構成されている。繊維強化樹脂からなるバックシート５（ＦＲＰ板）は、軽量で弾性変形が可能であることに加え、車体の外板部材として必要な剛性を有するため、車両に搭載される太陽電池モジュール１の背面層Ｌ３として好適である。
【００３９】
そのバックシート５には、背面１ｂ側の一部を中空構造に形成した中空部５０が設けられている。バックシート５は弾性変形や塑性変形可能であるため、表面層Ｌ１が外部から衝撃を受けた場合、中空部５０の形状が変化するように背面層Ｌ３が変形可能である。つまり、中空部５０は背面層Ｌ３で衝撃を吸収するための構成である。
【００４０】
さらに、バックシート５には平板部５１から下側に突出している突出部５２が設けられている。平板部５１は、封止材４との接合面を全面に亘り形成しており、その平板部５１の表面（封止材４との接合面）が平坦面である。太陽電池モジュール１の背面１ｂは、平板部５１の背面からなる凹面５１ａと、突出部５２の背面からなる凸面５２ａとによって凹凸面に形成されている。つまり、背面層Ｌ３の厚さは突出部５２が設けられている部分が平板部５１のみからなる部分よりも厚く形成されている。そして、中空部５０は、突出部５２の内部に設けられている。すなわち、バックシート５は相対的に厚い部分が中空構造に形成されており、背面層Ｌ３のうち第二積層部１２を構成している部分に中空部５０が設けられている。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、突出部５２は、平板部５１から下側へ向けて延びている一対の側壁５２ｂと、凸面５２ａを形成する底壁５２ｃとを備えている。各側壁５２ｂは底壁５２ｃを介して繋がっており、各側壁５２ｂの内壁面と底壁５２ｃの内壁面とによって中空部５０が区画されている。
【００４２】
側壁５２ｂは、撓み構造に形成されている。撓み構造とは、表面層Ｌ１が外部から衝撃を受けた場合に、側壁５２ｂの形状に起因して突出部５２で撓みを発生させる易くするための構造である。この具体例の撓み構造は、切れ込み部５２ｄによって側壁５２ｂの厚さ側壁５２ｂの基端部と比較して薄い構造に形成されている。この基端部とは、中空部５０の最も表面側の位置に対応する側壁部である。切れ込み部５２ｄは、側壁５２ｂの壁面が上下方向に対して谷形状となるように形成されている。つまり、側壁５２ｂの厚さは切れ込み部５２ｂによって徐々に変化するように構成されている。また、側壁５２ｂの外壁面と内壁面に切れ込み部５２ｄが設けられている。なお、図２（ａ）に示す点線は上下方向に平行な補助線である。
【００４３】
このように側壁５２ｂが撓み構造であるため、表面層Ｌ１が外部から衝撃を受けることで太陽電池モジュール１に生じる応力を、中空の突出部５２に集中させることができる。そのため、突出部５２を有する第二積層部１２が、衝撃により生じる曲げモーメントなどの応力を受ける（吸収する）ための構造として機能する。したがって、第二積層部１２で衝撃時の曲げモーメントを受けているため、第一積層部１１内の発電素子２に作用する曲げモーメントを低減できる。つまり、衝撃時の曲げモーメントで発電素子２が破損することを抑制できる。
【００４４】
例えば、バックシート５が弾性を有する繊維強化樹脂板（ＦＲＰ板）により構成された場合、衝撃荷重により生じる曲げモーメントで突出部５２が撓み弾性変形する。突出部５２は弾性復帰できるため、衝撃時に変形した中空部５０の形状は、その後衝撃前の形状に戻る。これにより、表面層Ｌ１が複数回衝撃を受ける場合にも、中空部５０の変形可能量が低減することを抑制できるので効果的に衝撃を吸収することができる。
【００４５】
また、突出部５２の内部に中空部５０が設けられているため、中空部５０は相対的に背面層Ｌ３の下側に位置している。図２（ａ）に示すように、中空部５０が凹面５１ａよりも下側に位置している場合、突出部５２のうち上下方向で凹面５１ａから中空部５０に至るまでの部分が、所定厚さΔｄだけ平板部５１よりも厚い。また、中空部５０を含む突出部５２の厚さ（上下方向で平板部５１の凹面５１ａから突出部５２の凸面５２ａまでの長さ）は、所定厚さＤ（＞Δｄ）だけ平板部５１よりも厚い。
【００４６】
そして、図２（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１がルーフパネルを構成する場合、周縁エリア内の第二積層部１２において、背面層Ｌ３が車体構造に接続される部分（接続部１０）となる。周縁エリア内の接続部１０は、モール６を介してルーフサイドレール２１に取り付けられており、突出部５２の凸面５２ａが接着剤によってモール６の上面に接着されている。要するに、凸面５２ａとモール６との接触領域が接続部１０となり、背面層Ｌ３のうち接続部１０となる部分の内部に中空部５０が設けられる。なお、モール６は必須ではなく、モール６を用いない場合には、凸面５２ａとルーフサイドレール２１との接触領域が接続部となる。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１が取り付けられる車体構造２０には、ルーフパネルとなる太陽電池モジュール１を支持する部材として、ルーフサイドレール２１と、フロントヘッダ２２と、リヤヘッダ２３と、ルーフセンターリインホースメント（以下「センターＲ／Ｆ」という）２４と、ルーフデントリインホースメント（以下「デントＲ／Ｆ」という）２５とが含まれる。
【００４８】
ルーフサイドレール２１は、フロントピラーとセンターピラーとリヤピラーと一体化されたサイドメンバを構成している。フロントヘッダ２２がフロントピラーに取り付けられ、リヤヘッダ２３がリヤピラーに取り付けられている。また、センターＲ／Ｆ２４およびデントＲ／Ｆ２５は、ルーフサイドレール２１に取り付けられている。さらに、デントＲ／Ｆ２５は、車両の前後方向で、フロントヘッダ２２とセンターＲ／Ｆ２４との間に一つ、リヤヘッダ２３とセンターＲ／Ｆ２４との間とに二つ設けられている。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１には、車両構造２０に対応する位置に接続部１０が設けられている。周縁エリア内の接続部１０として、ルーフサイドレール２１に取り付けられる第一接続部１０ａと、フロントヘッダ２２に取り付けられる第二接続部１０ｂと、リヤヘッダ２３に取り付けられる第三接続部１０ｃとが設けられている。さらに、周縁エリア以外の接続部１０として、センターＲ／Ｆ２４に取り付けられる第四接続部１０ｄと、デントＲ／Ｆ２５に取り付けられる第五接続部１０ｅとが設けられている。そして、各接続部１０ａ〜１０ｅ内の中空部５０同士は連通している。要するに、太陽電池モジュール１のうち車体構造２０に対応する位置に中空部５０が設けられており、背面層Ｌ３は一連の中空構造に形成されている。
【００５０】
そして、図４に示すように、太陽電池モジュール１が車体構造２０に取り付けられると、一枚の太陽電池モジュール１が車両の外板部材としてルーフパネル全体を構成している。この場合の接続部１０と車体構造２０との取り付け構造を図５に示してある。なお、図５では、車体構造２０と接続部１０とを離して図示してある。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１の前方端部では、接着剤４１によって第二接続部１０ｂの凸面５２ａがフロントヘッダ２２の上面に接着されている。フロントヘッダ２２によって第二接続部１０ｂが支持されている。
【００５２】
図５（ｂ）に示すように、前後方向で太陽電池モジュール１の中間部付近では、第四接続部１０ｄの凸面５２ａがセンターＲ／Ｆ２４の上面と接触している。つまり、センターＲ／Ｆ２４によって第四接続部１０ｄが支持されている。
【００５３】
図５（ｃ）に示すように、第五接続部１０ｅの凸面５２ａはデントＲ／Ｆ２５の上面と接触しており、デントＲ／Ｆ２５によって第五接続部１０ｅが支持されている。この場合、デントＲ／Ｆ２５は、落下物によってルーフパネルが凹むことを抑制するために、フロントヘッダ２２などの他の車体構造２０に比べて剛性が低く構成されている。そのため、デントＲ／Ｆ２５は衝撃荷重によってフロントヘッダ２２よりも撓むことができる。したがって、デントＲ／Ｆ２５に支持される第五接続部１０ｅは、他の接続部１０ａ〜１０ｄに比べて撓み量（変形量）が少なくなるように構成されてよい。例えば、第五接続部１０ｅは他の接続部１０ａ〜１０ｄよりも中空部５０の容積が少なく形成されており、第五接続部１０ｅの変形量が他の接続部１０ａ〜１０ｄよりも少なくなるように構成されてよい。要する、車体構造２０の剛性が高い場合には撓み量の大きな接続部１０を形成し、反対に車体構造２０の剛性が低い場合には撓み量の小さい接続部１０を形成することができる。
【００５４】
図５（ｄ）に示すように、太陽電池モジュール１の後方端部では、接着剤４１によって第三接続部１０ｃの凸面５２ａがリヤヘッダ２３の上面に接着されている。リヤヘッダ２３によって第三接続部１０ｃが支持されている。
【００５５】
このように、車体構造２０が太陽電池モジュール１を支持する部材であるため、雹などが表面層Ｌ１に直撃した場合、衝撃荷重で中空の突出部５２が変形するとともに、車体構造２０で衝撃荷重を受けている。
【００５６】
以上説明した通り、この具体例の太陽電池モジュールによれば、表面層が外部から衝撃を受けた場合、背面層のうち中空部を形成している部分が変形するため、中空部を有す得る第二積層部で衝撃を吸収できる。すなわち、衝撃時、第二積層部の背面層が撓み、第二積層部で曲げモーメントを受けているため、第一積層部に作用する曲げモーメントを低減できる。したがって、衝撃による発電素子の破損を抑制できる。また、中空部を区画している側壁が撓み構造であるため、第二積層部の背面層側に応力を集中させることができる。さらに、背面層の一部が中空構造に形成されているので、太陽電池モジュールを軽量化できある。
【００５７】
なお、この発明に係る太陽電池モジュールは、上述した具体例に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００５８】
例えば、この発明の撓み構造は、上述した具体例のように、切れ込み部５２ｄが、側壁５２ｂの内壁面および外壁面に設けられた構造に限定されず、その内壁面と外壁面とのうち少なくともいずれか一方に設けられた構造であってもよい。変形例として、図６（ａ）に示すように、外壁面のみに切れ込み部５２ｄが設けられた側壁５２ｂであってもよい。
【００５９】
別の変形例として、図６（ｂ）に示すように、側壁５２ｂの撓み構造は、突出部５２が突出する方向に延びている蛇腹構造５２ｅに形成されもよい。蛇腹構造５２ｅとは、側壁５２ｂの厚さは一定であり、中空部５０の断面積が、背面層Ｌ３の厚さ方向に沿って増減する構造をいう。そして、蛇腹構造５２ｅの場合には、表面層Ｌ１が衝撃を受けた際、側壁５２ｃの形状に起因する変形量（上下方向への伸縮量）が切れ込み部５２ｄの場合よりも増大するため、衝撃吸収性能が向上する。さらに、この発明では中空部５０の形状は特に限定されない。なお、図６（ａ），（ｂ）に示す点線は上下方向に平行な補助線である。また、中空部５０を平板部５１に形成し、突出部５２を設けなくてもよい。この場合は、平板部５１と車体構造との接触領域が接続部となる。
【００６０】
また、この発明の太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュール１のうち少なくとも周縁エリア内の第二積層部１２に中空部５０が設けられていればよい。その変形例として、図７に示すように、周縁エリア内のみに中空部５０が設けられている構成であってもよい。つまり、第二積層部１２であっても、周縁エリア外であれば、その背面層Ｌ３に中空部５０および突出部５２が設けられていない構成となる。
【００６１】
特に、太陽電池モジュールが車両に搭載される場合、ルーフパネルに限らず、ボンネットやトランクなどの外板部材を構成することができる。さらには、太陽電池モジュールはドアパネルやサイドパネルなどの外板部材を構成してもよい。
【００６２】
加えて、少なくとも周縁エリア内の第二積層部１２には、背面層Ｌ３に突出部５２が設けられていることにより、その第二積層部１２を第一積層部１１よりも厚く形成できる。これにより、太陽電池モジュール１が温度変化を受けた場合に、多層構造の各層を構成する部材において線形膨張係数が異なることにより生じる変形量（熱変形量）を抑制できる。したがって、上述した具体例および変形例によれば、多層構造に起因する熱変形量を抑制できるとともに、外部からの衝撃を吸収することができる。なお、以下、図８を参照して、多層構造で生じる熱変形について補足説明する。
【００６３】
（補足説明）
太陽電池モジュール１のように各層の界面が接合された多層構造では、各層の構成部材で線形膨張係数の異なることによって、温度が変化した際に各層で生じる軸力の大きさおよび作用方向が異なるため、熱変形を生じてしまう。図８（ａ）には、片持ちｎ層ばりの多層ばりモデルを示してある。図８（ｂ）には、温度変化により変形した多層ばりモデルを示してある。
【００６４】
図８（ａ）に示すように、ｎ層ばりの多層ばりモデルが温度変化を受ける場合、ｉ層内では、熱膨張によるひずみ（以下「熱ひずみ」という）ε  ’i、軸力Ｐiによるひずみ（以下「軸ひずみ」という）ε  ’’i、曲げモーメントＭiによるひずみ（以下「曲げひずみ」という）ε  ’’’iが生じる。
【００６５】
そして、各層に生じるひずみεiは、熱ひずみε  ’iと軸ひずみε  ’’iと曲げひずみε  ’’’iとの和で表すことができるので、下記式１で表すことができる。
【００６６】
【数１】
2016111192.tif 000003
【００６７】
上記式１のαiは線形膨張係数を、ΔＴは温度変化を、Ａiは断面積を、Ｅiはヤング率を、Ｐiは軸力を、Ｒは各層の中立面における曲率半径を、ｔiは各層の厚さを表す。なお、各層の厚さｔiが曲率半径Ｒiに比べて微小であり、いずれの層でも曲率半径Ｒiが略等しくなると仮定できるため、全層について同一の曲率半径Ｒを用いることができる。図８（ｂ）に示すδは撓みを表す。
【００６８】
二層間の接合面におけるひずみの連続性から、接合面におけるひずみは等しくなるため、下記式２で表すことができる。
【００６９】
【数２】
2016111192.tif 000004
【００７０】
また、軸力のつりあいから、下記式３を得ることができる。
【００７１】
【数３】
2016111192.tif 000005
【００７２】
全層における曲げモーメントと曲げ剛性と曲率半径との関係は、弾性曲線方程式から、下記式４で表すことができる。
【００７３】
【数４】
2016111192.tif 000006
【００７４】
上記式４のＭiは各層に生じる曲げモーメントを、ＥiＩiは曲げ剛性を、Ｉiは断面二次モーメントを表す。上記式４に示す全層における曲げモーメントは、曲げモーメントの釣り合いから、下記式５で表すことができる。
【００７５】
【数５】
2016111192.tif 000007
【００７６】
上記式５のｙはｎ層ばり全体の中立面から表面までの距離を表す。また、各層に生じる応力σiは、各層に生じるひずみ、すなわち上記式１に各層のヤング率Ｅiを乗ずることによって得られるが、熱ひずみε  ’iは応力を生じさせないため、下記式６のように表すことができる。
【００７７】
【数６】
2016111192.tif 000008
【００７８】
このように、太陽電池モジュール１は多層構造であるために熱変形を生じてしまうが、上述したように周縁エリア内の第二積層部１２は第一積層部１１よりも厚いため、熱変形量を抑制できる。
【００７９】
具体的には、背面層Ｌ３のうち第二積層部１２を構成する部分が第一積層部１１を構成する部分よりも厚いため、上記式６から求まる各積層部１１，１２で生じる応力同士が近い値となる。そのため、上記式４を用いて各積層部１１，１２の曲率半径を求めると、各曲率半径同士が近い値となる。この場合、第二積層部１２が厚く形成されていることにより、第二積層部の曲率半径が増大している。近い値とは、各積層部１１，１２において、曲率半径同士が一致する場合、あるいは応力同士が一致する場合を含む。すなわち、各積層部１１，１２における曲率半径Ｒの差あるいは応力の差が、零を含む所定範囲内の値になることを表す。
【００８０】
より詳細には、第一積層部１１は、樹脂板３からなる第一層Ｌ11（α11，Ｅ11，Ａ11）と、表面側の封止材４からなる第二層Ｌ12（α12，Ｅ12，Ａ12）と、発電素子２からなる第三層Ｌ13（α13，Ｅ13，Ａ13）と、背面側の封止材４からなる第四層Ｌ14（α14，Ｅ14，Ａ14）と、バックシート５からなる第五層Ｌ15（α15，Ｅ15，Ａ15）とにより構成されている。断面積Ａ11〜Ａ15は各層の厚さｔ11〜ｔ15により決まる。
【００８１】
第二積層部１２は、樹脂板３からなる第一層Ｌ21（α21，Ｅ21，Ａ21）と、封止材４のみからなる第二層Ｌ22（α22，Ｅ22，Ａ22）と、バックシート５からなる第三層Ｌ23（α23，Ｅ23，Ａ24）とにより構成されている。断面積Ａ21〜Ａ23は各層の厚さｔ21〜ｔ23により決まる。
【００８２】
各積層部１１，１２では、表面層Ｌ１について厚さｔ21＝ｔ11、封止層Ｌ２について厚さｔ22＝ｔ12＋ｔ13＋ｔ14 、背面層Ｌ３について厚さｔ23＞ｔ15 の関係が成り立つ。また、線形膨張係数αおよびヤング率Ｅは材質に固有である。そのため、樹脂板３からなる各第一層Ｌ11，Ｌ21では、線形膨張係数α11＝α21かつヤング率Ｅ11＝Ｅ21となる。同様に、封止材４からなる各第二層Ｌ12，Ｌ22および第四層Ｌ14では、線形膨張係数α12＝α14＝α22、かつヤング率Ｅ12＝Ｅ14＝Ｅ22となる。バックシート５からなる第五層Ｌ15および第三層Ｌ23では、線形膨張係数α15＝α23、かつヤング率Ｅ15＝Ｅ23となる。
【００８３】
例えば、太陽電池モジュール１において、樹脂板３がＰＣ板、発電素子２が結晶シリコン系、封止材４がエチレン酢酸ビニルコポリマ、バックシート５がＦＲＰ板により構成されている。この場合、第一積層部１１では線形膨張係数α15＜α12＜＜α11＜α12＝α14 の大小関係が成り立つ。
【００８４】
そして、太陽電池モジュール１が温度変化を受けた場合に、各積層部１１，１２では熱膨張によるひずみが生じ、各層で軸力Ｐが生じて曲げモーメントを生じる。この場合、第一積層部１１において、第一，第二，第四層Ｌ11，Ｌ12，Ｌ14で生じる軸力Ｐ11，Ｐ12，Ｐ14が引っ張り荷重となり、第三，第五層Ｌ13，Ｌ15で生じる軸力Ｐ13，Ｐ15が圧縮荷重となる。さらに、第二積層部１２において、第一，第二層Ｌ21，Ｌ22で生じる軸力Ｐ21，Ｐ22が引っ張り荷重となり、第三層Ｌ23で生じる軸力Ｐ23が圧縮荷重となる。これにより、各積層部１１，１２全体として曲げモーメントが生じる。
【符号の説明】
【００８５】
１…太陽電池モジュール、  ２…発電素子、  ３…樹脂板、  ４…封止材、  ５…バックシート、  １０…接続部、  １１…第一積層部、  １２…第二積層部、  ２０…車両構造、  ５０…中空部、  ５２…突出部、  ５２ｂ…側壁、  Ｌ１…表面層、  Ｌ２…封止層、  Ｌ３…背面層。
【図１】
2016111192.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016111192.tif 000013
【図６】
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【図７】
2016111192.tif 000015
【図８】
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