(57)【要約】【課題】太陽電池モジュール本体の受光面を覆わない枠体を用いることで、汚れや雪による発電量低下を低減する太陽電池モジュールが提案されている。しかしながら、耐荷重性能が十分ではない可能性があった。【解決手段】太陽電池モジュール本体の下辺の周縁部に取り付けられる支持部を有する下枠を含み、下辺の裏面と下枠の支持部の上面との間にスペーサと接着層を有する構造とすることにより、太陽電池モジュール本体の取り付け強度が向上するとともに、汚れや雪による発電量低下がおこりにくい太陽電池モジュールを得る。  枠体は勘合部を有する横枠と横片と縦片からなる支持部を有する下枠とを有しており、太陽電池モジュール本体と横枠との間には弾性体を配置し、太陽電池モジュール本体と下枠との間には接着層を配置している。さらに、弾性体は下枠の縦片にも接する構造とすることで、十分な耐荷重性能を有する太陽電池モジュールを得ることが可能となった。【選択図】図２
2016029879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール本体と枠体とを有する太陽電池モジュールであって、
前記枠体は勘合部を有する横枠と前記横枠に隣接する下枠とを有し、
前記下枠は横片と縦片を有する支持部を有し、
前記横枠と前記太陽電池モジュール本体との間には弾性体が配置され、
前記下枠と前記太陽電池モジュール本体との間には接着層が配置されており、
前記弾性体は前記下枠の前記縦片に接している太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記弾性体は、前記横枠に近接する前記太陽電池モジュール本体の受光面を構成する側辺全体を覆うものである請求項１に記載の太陽電池モジュール
【請求項３】
前記下枠の前記横片と前記太陽電池モジュール本体との間に前記接着層とスペーサを有する請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記下枠の前記横片と前記太陽電池モジュール本体との間に両面接着テープを配置する請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記下枠の前記横片と前記太陽電池モジュール本体との間に配置した前記接着層よりも、
前記下枠の前記縦片と前記太陽電池モジュール本体との間に配置した前記接着層の方が、硬化に必要な時間が短い請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【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及び太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への関心が高まりつつある中、自然エネルギーを利用した新しいエネルギー技術が大いに注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムの関心が高く、特に光電変換効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、クリーンなエネルギーを得る手段として広く行われている。
【０００３】
太陽電池素子は、たとえば単結晶シリコン基板や、多結晶シリコン基板を用いて作製されている。太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を電気的に接続して実用的な電気出力が得られるようにしている。
【０００４】
太陽電池モジュール本体は、バックカバー上に直列あるいは並列に接続された複数の太陽電池素子を並べて配置し、さらに、太陽電池素子の受光面側に透明基板（ガラス）を配置した構造となっている。尚、太陽電池素子はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）などの封止樹脂にて封止されている。
【０００５】
さらに、この太陽電池モジュール本体の外周部に、弾性体や接着層等を介して、断面がコの字状の勘合部を有する枠体を取り付けた構造の太陽電池モジュールが多用されている。
【０００６】
太陽電池モジュールは、通常、屋根や架台に水平面に対して傾斜して設置され、降雨は太陽電池モジュールの傾斜に沿って流れる。しかしながら、上述の太陽電池モジュールは太陽電池モジュール本体の外周部に枠体を嵌めた構造であるため、太陽電池モジュール本体の受光面と枠体との間に段差が存在する。この段差のために降雨時に太陽電池モジュールの受光面に雨水が溜まり、太陽電池モジュールの発電量が低下するという問題があった。これは、雨水が蒸発した後に塵や埃、煤煙、砂、花粉、火山灰などの汚れが太陽電池モジュールの受光面に付着してしまい、太陽電池素子へ到達する光の量が減少するためである。
【０００７】
また、太陽電池モジュール上に積雪すると、雪が太陽電池モジュール本体の受光面と枠体との間の段差に引っかかるために、落雪しにくくなり、太陽電池モジュール本体の受光面上に雪がとどまって、積雪によって低下した発電量が回復しにくいという問題があった。
【０００８】
このような問題を低減できる太陽電池として、例えば特許文献１（実開昭５８−１４７２６０号公報）には、枠体と、太陽電池モジュール本体の受光面との間の段差をなくした太陽電池モジュールが提案されている。
【０００９】
図２３は特許文献１で開示された太陽電池モジュールを示す図である。太陽電池モジュール１００において、太陽電池モジュール本体１０１は、フレーム１０２に固定されてなり、フレーム１０２は、左右の側壁１０２ａおよび１０２ｂと、上下の側壁１０２ｃおよび１０２ｄからなる。左右の側壁１０２ａ，１０２ｂは太陽電池モジュール本体１０１の受光面を押さえているが、上下の側壁１０２ｃおよび１０２ｄは、太陽電池モジュール本体の受光面と略面一になるように形成されている。
【００１０】
また、特許文献２にも、太陽電池パネルの一対の側部を表面の一部から裏面の一部にかけて略コの字型に第１枠部により覆い、他の一対の側部を表面を覆わずに側部から裏面の一部にかけて略Ｌ字型に第２枠部により覆う構造の太陽電池モジュールが開示されている。
【００１１】
特許文献２には枠部と太陽電池パネル（本願における太陽電池モジュール本体）との間に、ブチルテープ、ゴム系あるいは樹脂系のパッキン、又は、シリコーン樹脂などよりなる封止・保護材が挿入されている旨が開示されている。さらに、太陽電池パネルの受光面の表面を覆わない第２枠部は、太陽電池パネルの裏面において太陽電池パネルの中央部に向かって伸長された補助支持部を有することが開示されている。太陽電池パネルを補助的に支え、太陽電池パネルの受光面を第２枠部が覆わないことによる耐荷重性能の低下を補うためである。さらに、耐荷重性能をより向上させるために、第２枠部と太陽電池パネルとは、シリコーン樹脂又は接着剤などよりなる接着部材により接着することが好ましいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実開昭５８−１４７２６０号公報
【特許文献２】特開２０１４−６８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２に開示されたように太陽電池モジュール本体と受光面側とを覆わない枠体との間を接着部材により接着する構造とした場合でも、十分な耐荷重性能が得られない可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と枠体とを有する太陽電池モジュールであって、枠体は勘合部を有する横枠と横枠に隣接する下枠とを有し、下枠は横片と縦片を有する支持部を有し、横枠と太陽電池モジュール本体との間には弾性体が配置され、下枠と前記太陽電池モジュール本体との間には接着層が配置されており、弾性体は下枠の縦片に接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐荷重性能の高い太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示すものであって、図１に示す太陽電池モジュールのＡの部分の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示すものであって、図１に示す太陽電池モジュールのＢ−Ｂ’の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示すものであって、図１に示す太陽電池モジュールのＣ−Ｃ’の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示すものであって、図１に示す太陽電池モジュールのＤ−Ｄ’の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示すものであって、図６に示す弾性体の部分拡大図である。
【図８】本発明の第１の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態を示すものであって、弾性体の別の例である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示すものであって、弾性体の別の例である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの下枠周辺を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態を示すものであって、図１１に示す太陽電池モジュールのＦ−Ｆ´の断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの部分拡大図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールのコーナ部材を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの設置構造を示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態を示すものであって、別の太陽電池モジュールの設置構造を示す図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの下枠周辺を示す図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態を示すものであって、図１９に示す太陽電池モジュールのＧ−Ｇ´の断面図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態を示すものであって、太陽電池モジュールの下枠周辺を示す図である。
【図２２】本発明の第７の実施形態を示すものであって、図２１に示す太陽電池モジュールのＨ−Ｈ´の断面図である。
【図２３】従来の太陽電池モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
[実施形態１]
実施形態１に係る太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
図１は本実施形態の太陽電池モジュールを受光面側からみた様子を模式的に示す斜視図である。
【００２０】
太陽電池モジュール本体１は、受光面側から透光性基材、封止樹脂、太陽電池セル、封止樹脂、裏面側保護材からなる。透光性基材としてガラス基板を用い、封止樹脂としてＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）を用いた。太陽電池セルとして多結晶シリコンウエハを用いた太陽電池セルを用い、裏面側保護材としてＰＥＴシートを積層した多層シートを用いた。また、図１では記載を省略しているが、太陽電池モジュールとして十分な出力電力を得るために、複数の太陽電池セルは、内部配線を用いて電気的に直列に接続されている。さらに太陽電池モジュールは正極側と負極側の２個の引出し電極を有しており、それぞれの引出し電極の一端は太陽電池セルと電気的に接続され、引出し電極の逆側の一端は端子ボックスに電気的に接続されている。
【００２１】
太陽電池モジュール１は、略矩形の太陽電池モジュール本体１０の側部に枠体を嵌めこむことで形成されている。太陽電池モジュール本体の受光面を構成する４辺を、一対の側辺、下辺、上辺とする。本実施形態の太陽電池モジュールは、横枠２０、２１が嵌め込まれる太陽電池モジュール本体１０の対向する一対の側部１１、１２に、横枠２０、２１がそれぞれ嵌めこまれている。横枠２０、２１は側辺１１、１２と近接する。また、太陽電池モジュール本体１０の別の一対の対向する側部には、下枠３０および上枠３1が嵌め込まれている。下枠３０は下辺１３と近接し、上枠３１は上辺１４と近接する。
【００２２】
横枠２０，２１は、太陽電池モジュール本体１０の側辺１１、１２に近接し、側部の受光面および裏面を覆っている。ここで裏面とは受光面の逆側にある面である。一方、下枠３０は、太陽電池モジュール本体１０の下辺と近接しているが、太陽電池モジュール本体１０の受光面を覆ってはいない。また、上枠３１は、太陽電池モジュール本体１０の上辺１４と近接しているが、太陽電池モジュール本体１０の受光面を覆ってはいない。上枠及び下枠が太陽電池モジュール本体の一対の側部の受光面を覆わない構造としているため、枠体の体積を減らすことが可能となり、太陽電池モジュールが軽量化できる。
【００２３】
太陽電池モジュール１は上辺が高く下辺が低くなるように、横枠２０、２１の長手方向に沿って傾斜して架台に取り付けられる。太陽電池モジュール１上に雨が降った場合には、下枠及び上枠が太陽電池モジュール本体の受光面を覆っていないため、水が太陽電池モジュールの受光面をスムーズに流れる。よって、塵やほこりを含む雨水が受光面上に留まって蒸発し、受光面に塵やほこりが堆積して発電量が低下することを防ぐことができる。
【００２４】
また、積雪した際も、受光面上の雪がスムーズに滑落するので、長時間受光面に雪が留まって発電量が回復しないといった事象を回避することができる。なお、上枠も下枠と同様の構造であるので、太陽電池モジュールを縦方向に連続して設置しても、水の流れや積雪の滑落を妨げることがない。
【００２５】
太陽電池モジュールは１枚で設置しても良く、複数枚を横枠の長手方向に沿って設置しても良い。また、横枠の長手方向に略垂直の方向に沿って設置しても良く、マトリクス状に設置しても良い。
【００２６】
尚、本実施形態においては、横枠の長手方向の長さよりも上下枠の長手方向の長さが小さい太陽電池モジュールを図示しているが、横枠の長手方向の長さよりも上下枠の長手方向の長さの方が長い場合についても同様であることはいうまでもない。
【００２７】
図２は、図１で示した太陽電池モジュールのＡの部分の拡大図であり、太陽電池モジュールの側辺と下辺の交差する角部の１つを受光面側からみた斜視図である。
【００２８】
下枠３０は、太陽電池モジュール本体１０の下辺に近接して嵌め付けられている。また下枠３０は、太陽電池モジュール本体１０の下辺１３の周縁部の受光面を覆っておらず、下枠３０の上端面は、太陽電池モジュール本体１０の受光面と略同一面にある。太陽電池モジュール本体１０と下枠３０の間には接着層４０が配置されており、接着層４０の受光面は、太陽電池モジュール本体１０の受光面と略同一面にある。接着層４０としてシリコーン樹脂を用いた。シリコーン樹脂を用いることにより、下枠と太陽電池モジュール本体との高い接着強度を維持することが可能となった。また、シリコーン樹脂は耐候性が高く、高い接着強度を維持することが可能であるため、太陽電池モジュールの長期信頼性も確保することができる。
【００２９】
太陽電池モジュール本体１０の側辺に近接して横枠２１を取り付けた。横枠２１は、太陽電池モジュール本体１０の側辺１２を含む受光面を覆っている。太陽電池モジュール本体１０と横枠２１の間には弾性体を配置した。弾性体としてエラストマー樹脂を用いた。エラストマー樹脂は太陽電池モジュール本体１０及び横枠２１に密着している。エラストマー樹脂の他にブチルゴム、シリコーン樹脂や合成ゴム等を用いても良い。
【００３０】
図３は、図１で示した太陽電池モジュール１のＢ−Ｂ’の断面図であり、太陽電池モジュール本体と下枠との関係を示す図である。
【００３１】
下枠３０は、太陽電池モジュール本体１０に近接して取り付けられている。下枠３０は、太陽電池モジュール本体１０の受光面を覆ってはおらず、下枠３０の上端面は、太陽電池モジュール本体１０の受光面と略同一面にある。
【００３２】
より詳しく説明すると、本実施形態の下枠３０の支持部３０１は、横片３０１ａと縦片３０１ｂからなる。支持部３０１の縦片３０１ｂの先端は、太陽電池モジュール本体の受光面とほぼ同じ面上にある。
【００３３】
太陽電池モジュール本体１０の下端側の裏面と下枠３０の支持部３０１の横片３０１ａの上面との間に、シリコーン樹脂からなる接着層４０を配置している。さらに、太陽電池モジュール本体の下辺１３を含む端面と支持部３０１の縦片３０１ｂとの間にも、シリコーン樹脂からなる接着層４０を配置している。このような構造とすることで、太陽電池モジュール本体１０と下枠３０の接着面積が広くなるため、本体と下枠との間の接着強度を上げることが可能となる。
【００３４】
本実施形態においては、下枠の上端面が太陽電池モジュール本体の受光面と略同一面にある場合について述べたが、上端面が受光面より下にあってもよい。
【００３５】
ここまで、太陽電池モジュール本体の下辺に近接して配置すると下枠について説明したが、上辺と上枠についても同様である。
【００３６】
図４は、図１で示した太陽電池モジュール１のＣ−Ｃ’断面図であり、太陽電池モジュール本体と横枠との関係を示す図である。
【００３７】
横枠２０は、下枠、上枠と同様にアルミニウムの押出加工により形成されてなる。横枠２０は、嵌合部２２とボックス部２３とフランジ部２４とからなる。嵌合部２２は、ボックス部２３の上方にあり、上片と側片と下片とを連結したＣ字状に形成されている。ボックス部２３は、上片と内側片と下片と外側片が箱状に連結された形状であり、内側には仕切片が形成され、内側片と外側片を連結している。また、内側片の一部にねじ穴部２３ａ、２３ｂが形成されている。嵌合部２２の下片はボックス部の上片と共有している。フランジ部２４は、ボックス部２３の下片を太陽電池モジュール本体１０の内側に向かって延設されたものである。フランジ部２４の先端は少し上方に折り曲げられて形成されている。尚、枠体の構造によっては、仕切片は省略することができる。
【００３８】
エラストマー樹脂からなる弾性体５０は、嵌合部２２の内壁に密着している。本実施形態においては、断面が嵌合部２２の内壁の形状に合わせて略Ｃ字状に形成されている弾性体５０を用いた。太陽電池モジュール本体１０を横枠２０の嵌合部２２に挿入することにより、横枠２０が太陽電池モジュール本体１０に取り付けられている。嵌合部２２と太陽電池モジュール本体１０に挟まれた弾性体５０は、圧縮されて嵌合部と太陽電池モジュール本体に接触し、枠体にかかった衝撃を太陽電池モジュール本体に伝えにくくする機能を有している。また、太陽電池モジュール本体の側辺を含む端面をより確実に封止し、水分等の侵入を防ぐ機能も有している。
【００３９】
図５は、図１で示した太陽電池モジュール１の横枠２０の勘合部を含むＤ−Ｄ´断面図であり、太陽電池モジュール本体の側辺と下辺との交差する角部の１つを示す断面である。
【００４０】
太陽電池モジュール本体１０の受光面側及び裏面側に、横枠２０の勘合部２２の上片と下片とが配置される構造となっている。太陽電池モジュール本体１０の受光面と横枠２０２の勘合部２２を構成する上片との間、及び太陽電池モジュール本体１０の裏面と横枠を２０の勘合部２２を構成する下片との間に弾性体５０が配置されている。
【００４１】
弾性体は下枠の縦片にも接するように配置した。言い換えると、太陽電池モジュール本体を構成する端面１３１の端と、下枠３０の縦片３０１ｂとの間にも弾性体５０を配置した。端面１３１とは、太陽電池モジュール本体の下辺１３を含む受光面と略垂直な面である。また、下枠３０の縦片３０１ｂとは、下枠３０の支持部３０１を構成する部分であり、端面１３１と略平行な面である内壁を有する。
【００４２】
このように端面１３１の端と縦片３０１ｂとの間に弾性体５０を配置することにより、下枠３０の縦片３０１ｂの内壁と端面１３１との間の距離を、下枠３０の長さ方向全体にわたって一定に保つことが可能となる。よって、下枠３０の縦片３０１ｂの内壁と端面１３１との間の接着層４０の厚さを全体にわたって一定にすることが可能となった。すなわち、太陽電池モジュール本体と枠体との間の高い接着強度を確保し、安定して高い耐荷重を有する太陽電池モジュールとなった。
【００４３】
次に、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
【００４４】
図６は、本実施形態の太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュール本体１０の側部と横枠２０の勘合を示す概略図である。太陽電池モジュール本体の受光面を構成する側辺１１と横枠２０との勘合について説明するが、側辺１２と横枠２１についても同様である。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、弾性体配置工程において、太陽電池モジュール本体１０の側辺１１に弾性体５０としてエラストマー樹脂を嵌め込み、横枠２０の勘合部に太陽電池モジュール本体１０の側辺１１と弾性体５０を嵌め込んだ。弾性体５０は太陽電池モジュール本体の側辺を含む端面が収まるようにコ字状に曲がっており、端面を包み込むように保護している。弾性体が側辺全体を覆う構造であるので、太陽電池モジュールの製造工程における工程数を減らすことが可能となり、製造コストを下げることができる。
【００４６】
次に図６（ｂ）に示すように、横枠配置工程において弾性体５０を配置した太陽電池モジュール本体を横枠の勘合部に嵌め込んだ。
【００４７】
図７に、弾性体５０の部分拡大図を示す。図６（ａ）における弾性体５０の端部Ｅを太陽電池モジュール本体の側から見た図である。
【００４８】
弾性体５０は受光面接触部５０２と裏面接触部５０３に加えてさらに、端面接触部５０１を有している。受光面接触部５０２とは、太陽電池モジュール本体の側辺１１を含む受光面と接触する部分であり、裏面接触部５０３とは、太陽電池モジュール本体の裏面と接触する部分である。また、端面接触部５０１とは、太陽電池モジュール本体の下辺を含む端面１３１と接触する部分である。このように、弾性体は側辺１１を含む端面だけでなく下辺を含む端面１３１と接触する端面接触部５０１を有する構造となっている。言い換えると、弾性体５０は下枠側へ突出する構造を有している。このような構造とすることで、太陽電池モジュール本体と下枠の縦片３０１ｂの内壁面との間に一定間隔の隙間が形成されることとなった。すなわち、図７中に示した端面接触部５０１の厚さｔは、接着層４０の厚さとなる。
【００４９】
弾性体５０の下枠と接触する部分について説明したが、上枠と接触する部分についても同様の構造を有している。よって、太陽電池モジュール本体の側辺は弾性体５０の空洞に嵌り込むことになるため、弾性体５０は太陽電池モジュール本体に対する位置がほぼ一義的に決まることとなる。
【００５０】
図８は、本実施形態の太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュール本体１０に下枠３０を取り付ける工程を示す概略図である。横枠については図中の記載を省略している。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、接着層配置工程において下枠３０の支持部３０１の横片３０１ａに接着層４０を配置した。接着層４０はシリコーン樹脂からなり、下枠３０の長手方向全体にわたって配置した。接着層４０は支持部３０１の縦片３０１ｂの太陽電池モジュール本体側の面である内壁面にも配置してもよい。また、接着層は太陽電池モジュール本体の側に配置しても良い。
【００５２】
次に、図８（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール本体に下枠を配置する下枠配置工程において、接着層４０を載置した下枠３０の支持部３２の受光面側に太陽電池モジュールを載置した。太陽電池モジュール本体の側部には、弾性体５０及び横枠２０、２１がつけられた状態である。弾性体５０は端面接触部５０１を有しているため、太陽電池モジュール本体を載置した際に、下枠３０の支持部３０１の縦片３０１ｂと太陽電池モジュール本体１０の端面との間に一定幅の隙間が形成される。本実施形態においては、２ｍｍ程度の隙間が形成されるように、端面接触部５０１の厚さｔが２ｍｍとなるように設計した。よって、接着層４０が未硬化で流動性を有していても、太陽電池モジュール本体を載置した際に接着層の幅が局所的に薄くなることを防ぐことが可能となる。
【００５３】
さらに、下枠側だけでなく上枠側にも突出した弾性体５０を用いることで、上枠と下枠のほぼ中央に太陽電池モジュール本体を配置することが可能となった。
【００５４】
本実施形態においては、接着層４０として常温硬化型のシリコーン樹脂を用いたため、加熱を行うことなく接着強度を得ることができた。
【００５５】
本実施形態においては、さらに太陽電池モジュール本体と枠体との間の接着強度を上げるために、横枠と下枠、横枠と上枠のねじ止めを行った。
【００５６】
このような方法で太陽電池モジュールを製造することにより、太陽電池モジュール本体と枠体との接着強度が強い太陽電池モジュールを製造することができる。
【００５７】
また、副次的な効果として複数枚の太陽電池モジュールを載置した際の意匠性を向上させることが可能となった。太陽電池モジュールを、規則性を持って配置した場合、太陽電池モジュール本体と枠体との間の平行性を保つことができないため、全体としての統一感が得にくいという問題があった。太陽電池モジュール本体と枠体との間の平行性を保つことで、複数枚の太陽電池モジュールを載置した際の意匠性を向上させることができた。全体としての統一感が得られたためである。
【００５８】
［実施形態２］
実施形態２に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、弾性体の形状である。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００５９】
図９は、本実施形態の太陽電池モジュールで用いた弾性体の例である。
【００６０】
図９（ａ）に示すように、端面接触部を凹凸形状としてもよい。このような構造とすることにより、上枠と下枠とで横片３０１ａの幅に差があった場合でも、差を吸収することが可能となる。凹凸形状であるので、下枠を抑える等の比較的小さな力で端面接触部の幅を変えることができるからである。
【００６１】
図９（ｂ）に示すような複数の部位にわかれた弾性体を用いても良い。このような弾性体を用いることで、横枠に近接する太陽電池モジュールの側辺の公差を容易に吸収することが可能となる。
【００６２】
図１０は、本実施形態の弾性体のさらに別の例である。
【００６３】
図１０（ａ）に示すような断面が略コ字状の構造を有する物の端部を圧着して、図１０（ｂ）に示すような弾性体としても良い。製造コストを抑えて多品種の太陽電池モジュールを製造することが可能となる。弾性体の長辺方向の長さを自由に変えることができるため、太陽電池モジュール本体の大きさが変わった場合でも、弾性体を成型するための型をおこす必要がないためである。
【００６４】
［実施形態３］
実施形態３に係る太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、下枠の支持部の横片にスペーサを配置した点である。
【００６５】
図１１は、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部を受光面側からみた斜視図である。横枠は記載を省略している。
【００６６】
本実施形態の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１５と下枠の支持部横片の上面との間に、スペーサ６１と接着層４１を有している。スペーサ６１は下枠の長手方向にほぼ等間隔に５個配置しており、下枠の横片のスペーサのない部分は接着層４１で覆われている。スペーサ６１はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を主成分とする材料を用いて形成した。材料はＥＰＤＭに限る必然性はなく、太陽電池モジュール本体１５を載せても大きく変形せず、耐熱性のある材料であれば良い。太陽電池モジュールの内部配線や引出し電極が、スペーサと近い位置に配置される場合がある。内部配線や引出し電極で発熱がおこった場合に、熱がスペーサに伝わりスペーサが熱変形しないため、耐熱性が必要とされる。
【００６７】
また接着層４１としてシリコーン樹脂を用いた。接着層４１の幅は約２ｃｍとした。ここで、接着層４１の幅とは、下枠３３の長手方向に略垂直となる方向の長さである。
【００６８】
スペーサ６１の主成分であるＥＰＤＭは、接着層４１として用いたシリコーン樹脂よりも常温における硬度が高いため、太陽電池モジュール本体１５の自重でたわみが生じることを防ぐことが可能となる。たわみを確実に防止するためには、スペーサ４１は、少なくとも下枠３３の長手方向のほぼ中央部に配置することが望ましい。裏面保護部材として防湿性を向上させるため、ＰＥＴフィルムの間にアルミニウム層をいれた構造の積層フィルムを用いる場合がある。太陽電池モジュール本体１５の自重でたわみが生じると、裏面側保護材の中にあるＡｌ層と下枠との距離が短くなり、落雷等により太陽電池モジュールに高電圧がかかった際に、絶縁破壊が発生する恐れがあった。スペーサ６１を配置することで、たわみを防ぎ、太陽電池モジュールの信頼性をより高めることが可能となった。
【００６９】
図１２は、図１１における太陽電池モジュールのＦ−Ｆ´断面にあたり、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部の断面図である
下枠３３の支持部３４の横片３４ａ上にスペーサ６１と接着層４１が配置されており、スペーサ６１と接着層４１上に太陽電池モジュール本体１５が載置されている。太陽電池モジュール本体１５の下辺側の端面と下枠３３の支持部３４の縦片３４ｂの端面は、ほぼ同一面としている。
【００７０】
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。実施形態１と重複する箇所については記載を省略する。
【００７１】
スペーサ載置工程において、下枠３３の支持部３４の横片３４ａ上にスペーサ６１を５箇所に配置した。スペーサ６１として粘着性を有するものを用いた。よって、この後の工程においても支持部３４とスペーサ６１の相対的な位置が変わることはないため、太陽電池モジュールを安定して生産することが可能となった。本実施形態においては、スペーサは５箇所に配置したがこの数に限るものではない。支持部３４の横片３４ａの長手方向における両端と、長手方向のほぼ中央部の少なくとも３箇所にスペーサを配置することが望ましい。
【００７２】
次に、接着層配置工程において下枠３３の支持部３４の横片３４ａに接着層４１を配置した。接着層としてシリコーン樹脂を用い、スペーサ６１を避けて配置した。その際に、接着層４１の高さがスペーサ６１の高さとほぼ同じになるようにした。接着層４１の高さがスペーサ６１の高さよりも低い場合、接着層４１と下枠３３の支持部３４、あるいは接着性４１と太陽電池モジュール本体１５の裏面との十分な接触面積が確保できなくなり、接着強度が得られなくなる可能性があるためである。また、接着層４１の高さがスペーサ６１の高さよりも高い場合、接着層４１が端面からはみ出し、太陽電池モジュールの意匠性を損ねることになる。よって、接着層の高さがスペーサの高さとほぼ同じになるように配置することが望ましい。
【００７３】
少なくとも支持部３４の長手方向における両端と、長手方向のほぼ中央部の少なくとも３箇所にスペーサ６１を配置しているので、太陽電池モジュール本体の自重でガラス基板の中央部にたわみが生じ、接着層５１が局所的に薄くなることを防ぐことが可能となり、高い接着強度を安定して得ることができるようになった。
【００７４】
［実施形態４］
実施形態４に係る太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、コーナ部材を用いた点である。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００７５】
図１３に、本実施形態の太陽電池モジュールを受光面側からみた様子を模式的に示す斜視図を示す。太陽電池モジュール本体１６に２つの横枠、上枠及び下枠が嵌め込まれており、さらに太陽電池モジュール本体１６の４つの角部にコーナ部材７０が設置されている。コーナ部材７０は太陽電池モジュール本体１６の角部を覆うと共に、太陽電池モジュール本体１７の隣り合う２辺に嵌めこんだ枠体とそれぞれ連結している。例えば、図１３で示すコーナ部材７０は横枠２２と下枠３４とを連結している。コーナ部材を取り付けることで、太陽電池モジュールを傾斜して設置した際に、太陽電池モジュールの自重によって太陽電池モジュール本体が枠体からはずれることを長期間にわたりより確実に防ぐことができる。
【００７６】
図１４は、本実施形態の太陽電池モジュールの部分拡大図であり、太陽電池モジュールの角部を受光面側から見た図である。コーナ部材７０は、太陽電池モジュール本体１６の上辺に近い部分である上片７１ａが横枠２２に当接する上辺側においては、横枠２２の幅と同じ幅であるが、太陽電池モジュール本体１７の下辺１８を挟持する下辺側は上辺側よりも幅広であり、横枠２２よりも幅広である。コーナ部材７０がより横枠の幅よりも大きい長さにわたって、下辺１８を支えることができるので、太陽電池モジュール本体１６と枠体との取り付け強度を増大させることができる。
【００７７】
また、コーナ部材７０の勘合部７１の受光面は、緩やかなカーブを有しており、太陽電池モジュール本体１７の上辺側から下辺側に向かって連続的に幅を広くしている。すなわち、雨水が溜まりにくく、また、積雪も滑落しやすい形状としている。雨水が溜まりにくい構造であるので、雨水に含まれる塵やほこりが受光面上で蒸発して付着することが少なくなり、防汚効果を発揮して、発電効率の低下を防ぐことができる。また、積雪が滑落しやすいので、太陽電池モジュールの発電機能を速やかに回復することができる。
【００７８】
図１５は、本実施形態の太陽電池モジュールのコーナ部材を示す斜視図である。図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、コーナ部材７０をそれぞれ別方向から見たものである。
コーナ部材７０は、嵌合部７１とボックス部７２と凸部７５からなる。嵌合部７１において、上片７１ａと下片７１ｂで形成される溝部は、太陽電池モジュール本体１６の側辺１７および下辺１８と嵌合する。上片７１ａは、横枠２２に当接する部分よりも、下辺１８に近い部分が幅広になるように形成されている。
【００７９】
また、上片７１ａの縁部は、テーパが付けられて薄くなっており、太陽電池モジュール本体１６の受光面との段差を小さくして、雪や塵やほこりの滞留を軽減している。また、嵌合部７１には切欠き７４が設けられている。
【００８０】
ボックス部７２は、上片と、外側片と、下片と、内側片が順に連結した構造を有し、仕切片が、上片と下片の間に設けられている。上片の一部は、嵌合部７１の下片と共有している。また、枠体に接続する面である枠体接続片には、貫通孔７２ａ、７２ｂが設けられ、貫通孔の間に係合爪７３が設けられている。
【００８１】
凸部７５は、ボックス部７２の下方に形成されており、架台に取り付けるための係合部材と係合するための係合手段として、穴が形成されている。また、太陽電池モジュールを重ねて保管するときのガイドの役割も果たしている。すなわち、太陽電池モジュールを積み重ねたとき、凸部７５が一段下の太陽電池モジュールの切欠き７４に位置する。四隅のコーナ部材７０において、凸部７５が切欠き７４に位置することになり、積み重ねたときに太陽電池モジュールの位置ずれを防ぐことができる。
【００８２】
コーナ部材７０のボックス部７２の空洞部に２本のねじをねじこむことで横枠２２と下枠３４とコーナ部材７０を締結する。本実施形態においては、タッピンねじを用いた。このようにねじ穴部はねじ挿入と同時にねじ山が形成されて勘合する。このようにすることで、太陽電池モジュール本体の角部を太陽電池モジュール本体１６の受光面と、受光面と反対の面の両側から挟持することができる。特に、太陽電池モジュール本体１６の下辺の端を挟持するので、太陽電池モジュール本体１６と枠体の取り付け強度が増し、信頼性が増加する。また、コーナ部材７０は、太陽電池モジュール本体１６の側辺１７と下辺１８とを挟持する。コーナ部材によって、太陽電池モジュール本体の側辺と下辺の両方を１つの部材で挟持することができるので取り付け強度を増大させることができる。すなわち、降雪の滑落を妨げることがなく、太陽電池モジュール本体と枠体との間の取り付け強度がより高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【００８３】
［実施形態５］
実施形態５に係る太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの設置方法について図面を参照し説明する。実施形態１で説明した太陽電池モジュールと異なる点は、補助枠を有することである。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００８４】
図１６に示すように、本実施形態の太陽電池モジュールは、略矩形の太陽電池モジュール本体の側部に一対の横枠をそれぞれ嵌めこみ、下辺に近接して下枠３５を取り付け、上辺に近接して上枠３６を取り付けた構造を有している。横枠２３は、太陽電池モジュール本体側部の受光面および裏面を覆っている。一方、下枠３５は、太陽電池モジュール本体の下辺に近接して取り付けているが、太陽電池モジュール本体の受光面を覆ってはいない。また、上枠３６は太陽電池モジュール本体の上辺に近接して取付けているが、太陽電池モジュール本体の受光面を覆ってはいない。
【００８５】
本実施形態においては、さらに、太陽電池モジュール本体の裏面に、横枠に略平行に補助枠８０を配置した。補助枠８０の一端を上枠３６に勘合し、反対側の一端を下枠３５に勘合した。さらに、補助枠の一部を太陽電池モジュール本体の裏面に接着樹脂で接着した。補助枠の全体を接着してもよく、全く接着しなくても良い。このように補助枠を配置することにより、太陽電池モジュールに荷重がかかった場合でも、太陽電池モジュール本体と枠体との間で高い接着強度を維持することができる。また、太陽電池モジュール本体のたわみを軽減することができるため、設置した際の意匠性を維持することが可能である。
【００８６】
太陽電池モジュールは、横枠の長手方向に沿って傾斜して設置している。設置に際しては架台を横枠の長手方向に略平行に配置し、それらの架台の上に複数の太陽電池モジュールを配置した。受光面側から見た際に、補助枠と架台とは互いに重ならないように設置した。補助枠と架台が重なることを前提とした配置設計としないことで、架台設計・架台部材配置の自由度が確保することができる。
【００８７】
ここまで、補助枠を1本配置した場合について示したが、横枠に略平行に複数本配置してもよい。複数本配置することにより、より安定して太陽電池モジュール本体と枠体との間の高い接着強度を維持することが可能となる。
【００８８】
また、補助枠は上下枠に略平行に配置しても良い。
【００８９】
図１７に示すように、補助枠８０を有する複数枚の太陽電池モジュールを横枠の長手方向に沿って傾斜して設置した。いずれの太陽電池モジュールも上枠及び下枠が太陽電池モジュール本体の受光面を覆ってはいないので、雪や汚れは、太陽電池モジュールの横枠の長手方向に流れ落ちる。
【００９０】
太陽電池モジュールの設置に際しては、複数の桟９０を太陽電池モジュールの横枠の長手方向に沿って設置した。太陽電池モジュールの上枠及び下枠を桟９０に固定した。受光面側から見た際に、補助枠と桟とは互いに重ならないような位置関係となるように設置した。補助枠と桟が重なることを前提とした配置設計を行わないことで、架台設計・架台部材配置の自由度を確保することができる。
【００９１】
図１８に、補助枠８１を有する複数枚の太陽電池モジュールの別の設置例を示す。図１８で示した設置構造と異なる点は、桟を上枠及び下枠の長手方向に沿って設置した点である。太陽電池モジュールは横枠に略平行に補助枠８１を有する構造であるので、桟と補助枠は直交することとなる。
【００９２】
複数の桟９１を太陽電池モジュールの上枠及び下枠の直下に配置している。上枠及び下枠の直下に桟が配置されているので、固定箇所としてはどの場所にしても問題はないが、太陽電池モジュールの４つの角部ではなく辺の途中箇所とすることが望ましい。途中箇所を固定することで、太陽電池モジュールにかかる荷重が分散され、安定して固定することが可能となる。補助枠８１と桟９１とは重ならないように補助枠と下枠、補助枠と上枠との勘合部の設計を行った。太陽電池モジュールに荷重がかかった場合でも、補助枠と桟とは接することはない。補助枠と桟が接すると、太陽電池モジュールに荷重が加わった場合に、桟が補助枠のたわみを抑制する。その結果、太陽電池モジュールの補助枠直上に応力が集中し、太陽電池セルの割れを引き起こす恐れがあった。補助枠と桟とが接することのない構造とすることで、太陽電池モジュールの一部に局所的に応力が集中することを防ぐことができる。
【００９３】
［実施形態６］
実施形態６に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、下枠の支持部の横片に両面接着テープを配置した点である。
【００９４】
図１９は、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部を受光面側からみた斜視図である。横枠は記載を省略している。図２０は、図１９における太陽電池モジュールのＧ−Ｇ´断面にあたり、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部の断面図である。
【００９５】
本実施形態の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１５１の裏面と下枠３７の支持部３７１の横片３７１ａの上面との間に、両面接着テープ６２を配置した。
【００９６】
両面接着テープ６２は下枠３７の長手方向にほぼ全面にわたって配置した。両面接着テープ６２によって、下枠３７の支持部横片と太陽電池モジュール本体との間の接合を得ることができる。両面接着テープ６２はポリエチレンを主成分とする材料を用いて形成した。材料はポリエチレンに限る必然性はなく、太陽電池モジュール本体１５１を載せても大きく変形せず、耐熱性のある材料であれば良い。太陽電池モジュールの内部配線や引出し電極が、両面接着テープと近い位置に配置され、発熱がおこった場合に、熱が両面接着テープに伝わり熱変形することを防ぐためである。
【００９７】
さらに、太陽電池モジュール本体１５１と下枠３７の支持部３７１の縦片３７１ｂとの間に、接着層４２を配置した。接着層４２としてシリコーン樹脂を用いた。また、太陽電池モジュール本体１５１の下辺側の端面と下枠３７の支持部３７１の縦片３７１ｂの端面は、ほぼ同一面としている。
【００９８】
これまで、太陽電池モジュールの工程内の搬送や梱包、輸送の際に、太陽電池モジュール本体と枠体との間から、シリコーン樹脂がはみだす場合があった。シリコーン樹脂のはみ出しがおこると、接着層の厚さ不足により十分な接着強度がとれなくなる可能性があった。さらに、太陽電池モジュールの意匠性を損なう可能性もあった。検討を行ったところ、シリコーン樹脂のはみ出しは、太陽電池モジュールの工程内の搬送や梱包、輸送の際に局所的な荷重がかかった場合におこることがわかった。これは、接着層の表面のみ硬化し内部が未だ硬化していない状態であるため、荷重がかかった際に、接着層の内圧が高まり接着層表面から未硬化の接着層がはみだしたものと考えられる。
【００９９】
下枠３７の支持部３７１の横片３７１ａと太陽電池モジュール本体１５１との間は、ほぼ全面にわたって両面接着テープを配置したため、受光面に荷重が掛っても、シリコーン樹脂に圧力が伝わらず、内圧が高まらないため、はみ出しが起こらない。言い換えると、接着層の硬化に要する時間を長くしたり、硬化を促進するために太陽電池モジュールを加熱することなく、耐荷重性能が高い太陽電池モジュールを生産することが可能となった。
【０１００】
下枠３７の支持部３７１の横片３７１ａと太陽電池モジュール本体１５１との間は、ほぼ全面にわたって両面接着テープ６２を配置したため、太陽電池モジュールの受光面に荷重がかかっても、受光面側に接着層４２のはみ出しがおこらなくなった。理由として、接着層に圧力が伝わらず、内圧が高まらないためと考えられる。また別の理由として、接着層であるシリコーン樹脂の使用量が減ったため、硬化にかかる時間が短縮され、シリコーン樹脂が内部まで完全に硬化したためと考えられる。
【０１０１】
すなわち、本実施形態に開示の太陽電池モジュールの構造とすることにより、接着層の硬化時間を長くしたり、硬化を促進するために太陽電池モジュールを加熱することなく、耐荷重性能が高い太陽電池モジュールを生産することが可能となった。
【０１０２】
尚、両面接着テープ６２を、下枠３７の支持部３７１の縦片３７１ｂと太陽電池モジュール本体１５１との間に配置しても良い。この場合、受光面側については接着層４２を配置することが望ましい。両面テープを用いた場合、受光面側から両面背着テープがみえて、一感がなくなることを防ぐことができるためである。
【０１０３】
［実施形態７］
実施形態７に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、２種類の接着層を用いた点である。
【０１０４】
図２１は、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部を受光面側からみた斜視図である。横枠は記載を省略している。図２２は、図２１における太陽電池モジュールのＨ―Ｈ´断面にあたり、本実施形態の太陽電池モジュールの下枠の周辺部の断面図である。
【０１０５】
本実施形態の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１５２と下枠３８の支持部３８１の横片３８１ａの上面との間に、スペーサ６３と接着層４３とを有している。スペーサ６３は下枠の長手方向にほぼ等間隔に７個配置しており、下枠の横片のスペーサのない部分は接着層４３で覆われている。スペーサ６３はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を主成分とする材料を用いて形成した。また接着層４３としてシリコーン樹脂を用いた。スペーサ６３の主成分であるＥＰＤＭは、接着層４３として用いたシリコーン樹脂よりも常温における硬度が高いため、太陽電池モジュール本体１５２の自重でたわみが生じることを防ぐことが可能となる。
【０１０６】
太陽電池モジュール本体１５２と下枠３８の支持部３８１の縦片３８１ｂとの間に、接着層４４を配置した。接着層４４は、接着層４３と比較して短い時間で硬化することを特徴としている。接着層４４としては、例えば、接着層４３に気体を混ぜ込んだ発泡シリコーン樹脂を用いることができる。硬化にかかる時間が短い接着層を、下枠の支持部の縦片と太陽電池モジュール本体との間に配置することで、太陽電池モジュールの受光面側への接着層のはみだしを防止することが可能となった。
【０１０７】
接着層４４が完全に硬化していれば、例え接着層４３が十分に硬化しておらず、荷重によって接着層４３の内圧が高まった場合でも、太陽電池モジュールの受光面側に接着層４４がはみ出してくることはないためである。
【０１０８】
本実施形態においては、接着層４３、接着層４４として、２液性のシリコーン樹脂を使用したが、１液性のシリコーン樹脂を使用しても良い。シリコーン樹脂に限定されるものではなく、その他の材料からなる接着層としても良いことはいうまでもない。
【０１０９】
尚、ここまでいずれの実施形態においても、横枠の長手方向の長さよりも上下枠の長手方向の長さが小さい太陽電池モジュールを図示しているが、横枠の長手方向の長さよりも上下枠の長手方向の長さの方が長い場合についても同様であることはいうまでもない。
【０１１０】
以上、実施形態１から実施形態５について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した７つの実施形態それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１１】
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  太陽電池モジュール
１０、１５、１５１、１５２、１６  太陽電池モジュール本体
１１、１２、１７  側辺
１３、１８  下辺
１４  上辺
２０、２２  横枠
３０、３２、３４、３５、３７、３８  下枠
３１、３６  上枠
４０、４１、４２、４３、４４  接着層
５０  弾性体
６１、６３  スペーサ
６２  両面接着テープ
７０  コーナ部材
８０、８１  補助枠
９０、９１  桟
【図１】
2016029879.tif 000003
【図２】
2016029879.tif 000004
【図３】
2016029879.tif 000005
【図４】
2016029879.tif 000006
【図５】
2016029879.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016029879.tif 000009
【図８】
2016029879.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2016029879.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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