(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下においても、安定した発電機能を維持することが可能な太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明は、太陽電池モジュール本体１１と、前記太陽電池モジュール本体の周縁に配された枠体１７とを含む太陽電池モジュール１０であって、前記太陽電池モジュール本体の非受光面１０Ｂにおいて、長尺状の支持部材αが該非受光面に固着部材βにより固定され、かつ、前記枠体から離間して配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール本体と、前記太陽電池モジュール本体の周縁に配された枠体とを含む太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池モジュール本体の非受光面において、長尺状の支持部材が該非受光面に固着部材により固定され、かつ、前記枠体から離間して配されている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記支持部材の長尺方向が、前記太陽電池モジュール本体の非受光面において、該太陽電池モジュール本体の短手方向または長手方向の何れか一方、あるいは両方である
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】
前記太陽電池モジュール本体が、受光面側から非受光面側に向けて外圧を受けた場合、該非受光面に配された前記支持部材の一部または全部が、前記枠体を対象物に固定する架台に当接するように構成してなる
ことを特徴とする請求項１または２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本体と、その周縁に配された枠体とを含む太陽電池モジュールに係る。より詳細には、太陽電池モジュール本体が光入射面側から非入射面側に向けて外圧を受けた際に、柔軟に対応可能な太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーである太陽光を電力として利用する取り組みが盛んに行われている。その代表的な利用法の一つとして、建物の屋外などに配置された所望の対象物に太陽電池モジュールを載置し、太陽電池モジュールに内在された太陽電池セルが太陽光を受けて光電変換することにより得られた電力を自家消費電力として利用したり、余剰電力を売電するなどの太陽光発電が挙げられる。
【０００３】
このような太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と、前記太陽電池モジュール本体の周縁に配された枠体とを含み、枠体は所定の架台により前記対象物に固定されて使用される構成が公知である（たとえば、特許文献１）。このような太陽電池モジュールは、屋外に設置されるため、風雨や砂塵、降雪等に曝される環境下において使用される。ゆえに、太陽電池モジュールは、太陽光の光入射側から非入射側に向けて、外力が加わるような状態に陥る場合がある。太陽電池モジュール本体は、太陽電池セルが電気的に接続された構成を内在しており、上記外力が過度に加わると、その電気的な接続が損なわれ易い、という課題があった。
【０００４】
このため、暴風雨や大雪に見舞われることが多い地域においては、太陽電池モジュールを屋外に設置して、常時稼働させることは極めて困難であった。そこで、暴風雨や大雪など、太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下においても、安定した発電機能を維持することが可能な太陽電池モジュールの開発が期待されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２０７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下においても、安定した発電機能を維持することが可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と、前記太陽電池モジュール本体の周縁に配された枠体とを含む太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュール本体の非受光面において、長尺状の支持部材が該非受光面に固着部材により固定され、かつ、前記枠体から離間して配されていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の太陽電池モジュールは、請求項１において、前記支持部材の長尺方向が、前記太陽電池モジュール本体の非受光面において、該太陽電池モジュール本体の短手方向または長手方向の何れか一方、あるいは両方であることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池モジュールは、請求項１または２において、前記太陽電池モジュール本体が、受光面側から非受光面側に向けて外圧を受けた場合、該非受光面に配された前記支持部材の一部または全部が、前記枠体を対象物に固定する架台に当接するように構成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体が、その周縁に配された枠体により固定された状態にある。この状態において、太陽電池モジュール本体に対して受光面側から非受光面側に向けて外力（たとえば、積雪により重力など）が加わると、その外力の影響を受けて、太陽電池モジュール本体の中央領域が非受光面側に凸部をなすように変形を強いられる。
【０００９】
このような変形を強いられる状況下において、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体の非受光面において、長尺状の支持部材が該非受光面に固着部材により固定されている。そのため、太陽電池モジュール本体の非受光面にとって、支持部材が添え木の役割を担うことにより、太陽電池モジュール本体の中央領域における凸部をなす変形の度合いが緩和される。
【００１０】
また、本発明の太陽電池モジュールでは、支持部材が前記枠体から離間して配されているので、支持部材が枠体に固定されることなく、枠体からの束縛を逃れることができる。ゆえに、上記構成とされた支持部材は、枠体から影響を受けることなく、太陽電池モジュール本体の非受光面の変形に沿って、より柔軟に添え木の役割を果たすことが可能となる。
【００１１】
よって、太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下においても、太陽電池モジュール本体に内在された太陽電池セル自体、あるいは太陽電池セルどうしにおける電気的な接続、などの不具合が解消される。
したがって、本発明は、太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下においても、安定した発電機能を維持することが可能な太陽電池モジュールの提供に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図（支持部材の配置例）。
【図２】支持部材の他の配置例を示す底面図。
【図３】支持部材の短手方向における各種の断面図。
【図４】太陽電池モジュールが架台によって対象物に固定された状態を示す断面図。
【図５】図４の太陽電池モジュールに対して外力が加わった状態を示す断面図。
【図６】太陽電池モジュールが載置される対象物の一実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図（支持部材の配置例）である。太陽電池モジュール１０は、太陽電池モジュール本体１１と、この太陽電池モジュール本体の周縁に配された枠体（フレームとも呼ぶ）１７とを含み、太陽電池モジュール本体の周縁はシール材１６を介して枠体１７により固定されている。
【００１４】
太陽電池モジュール本体１１は、複数の太陽電池セル１１ａが、各々太陽電池セル１１ａの端子部１１ｂどうしをタブ線１１ｃにより直列接続された構成体である。太陽電池モジュール本体１１は樹脂体１２により封止されており、受光面１０Ａ側にはガラス１３が、非受光面１０Ｂ側にはバックシート１４が各々配されている。太陽電池モジュール本体１１における直列接続の両端部は、バックシート１４に載置された端子箱１５の出力端子１５ａ、１５ｂに電気的に接続されている。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０は、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂにおいて、長尺状の剛体からなる支持部材αが該非受光面１０Ｂに可撓性を有する固着部材βにより固定されている。また、図１（ｂ）に示すように、支持部材αと固着部材βは、前記枠体１７から離間して、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂ上に配されている。
【００１６】
太陽電池モジュール本体１１が、受光面１０Ａ側から非受光面１０Ｂ側に向けて外力を受ける状況下となった場合、固着部材βはその可撓性により太陽電池モジュール本体１１の変形を吸収して緩和し、固着部材βに載置された支持部材αは添え木のように機能して太陽電池モジュール本体１１の変形を抑制する、という２つの作用・効果を同時に発揮することができる。支持部材αと固着部材βの積層体が長尺状をなすことにより、その作用・効果が向上する。
【００１７】
たとえば、支持部材αと固着部材βの積層体を１本、非受光面１０Ｂ上に設けるとするならば、図１（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂが矩形状をなすと仮定した場合には、その対角線に沿った位置とすることにより万能性を有することができる。すなわち、太陽電池モジュール本体１１の厚みに対して、変形する方向が長手方向、短手方向の如何に関わらず対応することが可能となる。
【００１８】
また、支持部材αと固着部材βは何れも、枠体１７から離間しているので、支持部材αと固着部材βの積層体は、枠体１７によって直接的に束縛されることがない。つまり、支持部材αと固着部材βの積層体は、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂが受光面１０Ａ側からから受ける外力の影響に応じて、柔軟に変形することが可能である。
【００１９】
上述した支持部材αと固着部材βの積層体が長尺状をなす作用・効果を、安定して発揮させるために、たとえば、図２や図３に示すような配置が好適である。
図２（ａ）は、支持部材αと固着部材βの積層体の長尺方向が、太陽電池モジュール本体１１の長手方向に沿って平行に配される場合である。太さや長さの異なる３本の積層体α（ｘ１）、α（ｘ２）、α（ｘ３）を設けた配置例であり、積層体の数は３本に限定されるものではなく、１本あるいは複数本であっても構わない。積層体の個々の太さや長さ、非受光面１０Ｂにおける積層体どうしの相対的な位置などには、特に制限はない。
【００２０】
図２（ｂ）は、支持部材αと固着部材βの積層体の長尺方向が、太陽電池モジュール本体１１の短手方向に沿って平行に配される場合である。太さや長さの異なる４本の積層体α（ｙ１）、α（ｙ２）、α（ｙ３）を設けた配置例であり、積層体の数は４本に限定されるものではなく、１本あるいは複数本であっても構わない。積層体の個々の太さや長さ、非受光面１０Ｂにおける積層体どうしの相対的な位置などには、特に制限はない。
【００２１】
支持部材αとしては、剛性を有する部材が好適に用いられ、たとえば、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金など、軽量かつ耐食性に優れた金属材料が挙げられる。他に、耐候性のある樹脂や、カーボン材などが望ましい。
固着部材βとしては、支持部材αおよびバックシート１４との密着性に優れた材料を選択することが重要であり、たとえば、シリコーン、両面テープ、アクリル系樹脂、ＥＶＡ（ホットメルト）、合成樹脂系、無機系・有機系接着剤などが挙げられる。
【００２２】
図３は、支持部材αの短手方向における各種の断面図である。支持部材αは、その短手方向における断面において、固着部材βと接する一面をなす第一部位を備えることにより、固着部材βを介して太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂと安定に固定される。
また、太陽電池モジュール本体１１が外力を受けて、受光面１０Ａから非受光面１０Ｂに向けて反り、非受光面１０Ｂが凸状をなす程度を軽減するため、固着部材βと接する一面から離れる方向に伸びる第二部位を備えるとよい。
【００２３】
図３（ａ）は断面がＴ字状をなす場合（α１）であり、第一部位α１１が固着部材βと接する一面をなし、第二部位の端部α１２が反った際に非受光面１０Ｂから最も離れる。
図３（ｂ）は断面がＩ字状（ローマ数字で１の形状）をなす場合（α２）であり、第一部位α２１が固着部材βと接する一面をなし、第二部位の他面α２２が反った際に非受光面１０Ｂから最も離れる。
図３（ｃ）は断面がローマ数字で２の形状をなす場合（α３）であり、図３（ｂ）の場合と同様に、第一部位α３１が固着部材βと接する一面をなし、第二部位の他面α３２が反った際に非受光面１０Ｂから最も離れる。
【００２４】
図３（ｄ）は□状をなす場合（α４）であり、第一部位α４１が固着部材βと接する一面をなし、第二部位の他面α４２が反った際に非受光面１０Ｂから最も離れる。
図３（ｅ）は▽状をなす場合（α５）であり、第一部位α５１が固着部材βと接する一面をなし、第二部位の頂部α５２が反った際に非受光面１０Ｂから最も離れる。
【００２５】
この他に、不図示ではあるが、半円状をなす場合や、半円状の円弧部分が波形をなす場合などが挙げられる。支持部材αは、図３（ｄ）、図３（ｅ）の場合も含めて、内部を空間として、薄肉の管状部材とすることにより、軽量化を図りつつ、上述した支持部材αと固着部材βの積層体を設ける作用・効果も得られるので、より好ましい。
【００２６】
本発明に係る太陽電池モジュールは、たとえば、図６に示すような対象物に載置される。以下では、対象物が家屋の屋根である構成例について説明するが、対象物は家屋の屋根に限定されるものではない。
【００２７】
図６は、太陽電池モジュールが載置される対象物の一実施形態を示す図である。
太陽電池モジュールが載置される対象物としては、家屋１１０の屋根１１１を構成する、所定の間隔で配された複数の垂木１１２、１１２・・・および該垂木１１２に支持された野地板１１３が挙げられる。
【００２８】
家屋１１０は、たとえば木造建築の切妻型家屋や、寄棟型家屋などが挙げられる。これらの家屋１１０は、地表面（地面）から立ち上がる複数の側壁１２１や、これら側壁１２１によって区画された空間を覆う屋根１１１などから構成されている。
【００２９】
屋根１１１は、骨組みとなる複数の垂木１１２、１１２・・・と、この垂木１１２、１１２・・・によって支持される野地板１１３とを備えている。また、この野地板１１３に重ねて、鋼板や瓦などの屋根を葺くための部材（葺材）１３９が設置される。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０は、枠体１７の外側面および外上面が、モジュール用固定金具２０によって接触保持された状態において、前記モジュール用固定金具２０が屋根用金具（架台）２１や藁材１３９、野地板１１３を挟んで、屋根１１１の垂木１１２に対してネジ２２により固定される。
【００３１】
これにより、太陽電池モジュール１０を構成する太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂに、固着部材βを介して設けられた支持部材αの表面（図４では下面）は、屋根用金具（架台）２１と向かい合う位置とされる。
【００３２】
図４（ａ）において、符号ｄが、支持部材αの表面と屋根用金具（架台）２１との離間距離を表わしている。図４（ｂ）は、太陽電池モジュール本体１１の底面図、すなわち、屋根用金具（架台）２１側から見た、太陽電池モジュール本体１１の平面図である。なお、図４（ａ）において、矢印Ｆは、たとえば風雪の影響により、受光面１０Ａ側から非受光面１０Ｂに向けて加わる外力を表わしており、図４は外力Ｆが存在しない状態である。
【００３３】
図５は、太陽電池モジュール本体１１の受光面１０Ａ側から非受光面１０Ｂに向けて外力Ｆが加わった状態を表わしている。この場合、外力Ｆの影響を受けて、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂが矢印ｄの方向へ反りが生じる。その結果、最大の反り量ｄmax となった場合、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂに、固着部材βを介して設けられた支持部材αの表面（図４では下面）は、屋根用金具（架台）２１と一部または全体が当接した状態となる。
【００３４】
つまり、本発明の構成によれば、屋根用金具（架台）２１がストッパーとして機能し、支持部材αの表面が矢印ｄの方向へ移動する反り量を規制するため、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂが、際限なく反りが生じる状況に陥ることがない。すなわち、本発明は、支持部材αと屋根用金具（架台）の対向面どうしの離間距離によって、外力Ｆが加わった場合に生じる反り量の最大値ｄmaxを、事前に規定することが可能な太陽電池モジュールをもたらす。
【００３５】
上述した反り量の最大値ｄmaxは、太陽電池モジュールを設置する現場毎に、さらには太陽電池モジュール毎に、「固着部材βを介して設けられた支持部材α」と「これに対向配置される屋根用金具（架台）」との組み合わせを適宜選定することにより、設置現場において、細かく設定できる。ゆえに、本発明によれば、設置現場の各種条件に柔軟に対応可能な太陽電池モジュールを提供することが可能となる。
【００３６】
したがって、本発明によれば、太陽電池モジュール本体に対して外部から力が加わるような条件下、たとえば、風雨や積雪により外力が加わるような環境下においても、安定した発電機能を維持することが可能な太陽電池モジュールが得られる。
【００３７】
本発明において、固着部材βは、太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂと支持部材αにおける第一部位（たとえば、図  に示すα１１）の接触面との間に設けられる。その際、たとえばシリコーンとアクリル系樹脂の接着剤とを併用し、まずは前記接触面の中央域に接着剤を塗布して、支持部材αを太陽電池モジュール本体１１の非受光面１０Ｂに仮留め（仮固定）した後、前記接触面の周縁域にシリコーンを充填し、最終的な固定状態とする手法が好ましい。
【００３８】
この手法によれば、太陽電池モジュールが設置される現場において、作業者が固着部材βを介して支持部材αを設けることができる。ゆえに、作業者は、現場毎に異なる支持部材αと当接する対象物（上述した具体例では屋根用金具（架台））との相対的な距離などを現場で微調整しながら、外力Ｆが加わった際の両者の位置関係について最適化を図った設置作業が可能となる。
【００３９】
ゆえに、、本発明は、暴風雨や大雪に見舞われることが多い地域においては、太陽電池モジュールを屋外に設置して、常時稼働させるような設置現場であっても柔軟に対応することが可能な、優れた設置自由度を備えた太陽電池モジュールの提供にも貢献する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、太陽電池モジュールに広く適用可能である。このような太陽電池モジュールは、風雨や積雪などの外力に曝される環境下に設置される用途先、たとえば、家屋の屋根やビルの屋上に設置されるケース、大規模発電システムを構成し地上や海上に設置されるケース、などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４１】
α  支持部材、β  固着部材、１０  太陽電池モジュール、１０Ａ  受光面、１０Ｂ  非受光面、１１  太陽電池モジュール本体、１６  シール材、１７  枠体。
【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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