(57)【要約】【課題】ガラス板の割れを抑制できる、太陽電池モジュールの提供。【解決手段】受光面、該受光面とは反対側の背面、および端面を有し、前記受光面側から、板厚が１ｍｍ以下のガラス板、太陽電池セル、および背面板をこの順で有する太陽電池モジュール本体と、該太陽電池モジュール本体を緩衝材を介して支持する支持枠とを有し、前記支持枠は、前記太陽電池モジュール本体の端部が挿入される溝部を有し、前記溝部は、前記受光面と向かい合う第１側面と、前記背面と向かい合う第２側面と、前記端面と向かい合う底面とで形成され、前記太陽電池モジュール本体の前記端面から４ｍｍの基準部分が前記溝部の内に配設されており、且つ、前記基準部分における前記受光面と前記第１側面との、前記受光面に対して垂直な方向における距離が０．３ｍｍ以上であるか、または前記基準部分が前記溝部の外に配設される、太陽電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面、該受光面とは反対側の背面、および端面を有し、前記受光面側から、板厚が１ｍｍ以下のガラス板、太陽電池セル、および背面板をこの順で有する太陽電池モジュール本体と、
該太陽電池モジュール本体を緩衝材を介して支持する支持枠とを有し、
前記支持枠は、前記太陽電池モジュール本体の端部が挿入される溝部を有し、
前記溝部は、前記受光面と向かい合う第１側面と、前記背面と向かい合う第２側面と、前記端面と向かい合う底面とで形成され、
前記太陽電池モジュール本体の前記端面から４ｍｍの基準部分が前記溝部の内に配設されており、且つ、前記基準部分における前記受光面と前記第１側面との、前記受光面に対して垂直な方向における距離が０．３ｍｍ以上であるか、
または、前記基準部分が前記溝部の外に配設される、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池モジュール本体の前記溝部に挿入される挿入部分における前記受光面と前記第１側面との、前記受光面に対して垂直な方向における距離が０．３ｍｍ以上である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記ガラス板は、化学強化ガラス板、または倍強度ガラス板である、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記ガラス板は、化学強化ガラス板であって、酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ２を５６〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜２０％、Ｎａ２Ｏを８〜２２％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＺｒＯ２を０〜５％、ＣａＯを０〜１０％含有する、請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池モジュール本体は、前記ガラス板を基準として前記受光面側に反射防止膜を有する、請求項１〜４のいずれか１項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】
太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と、該太陽電池モジュール本体を支持する支持枠とを有する（例えば特許文献１参照）。太陽電池モジュール本体は、受光面、受光面とは反対側の背面、および端面を有し、受光面側から、ガラス板、太陽電池セル、および背面板をこの順で有する。支持枠は、太陽電池モジュール本体の端部が挿入される溝部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４６８６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池モジュール本体の薄型化が進んでおり、太陽電池モジュール本体に用いられるガラス板の薄板化が進んでいる。ガラス板の板厚が１ｍｍ以下の場合、ガラス板のフレキシブル性が高く、風圧などによる太陽電池モジュール本体の撓み変形が大きい。そのため、太陽電池モジュール本体と支持枠との間に入り込んだ異物がガラス板を圧迫し、ガラス板が割れることがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラス板の割れを抑制できる、太陽電池モジュールの提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
受光面、該受光面とは反対側の背面、および端面を有し、前記受光面側から、板厚が１ｍｍ以下のガラス板、太陽電池セル、および背面板をこの順で有する太陽電池モジュール本体と、
該太陽電池モジュール本体を緩衝材を介して支持する支持枠とを有し、
前記支持枠は、前記太陽電池モジュール本体の端部が挿入される溝部を有し、
前記溝部は、前記受光面と向かい合う第１側面と、前記背面と向かい合う第２側面と、前記端面と向かい合う底面とで形成され、
前記太陽電池モジュール本体の前記端面から４ｍｍの基準部分が前記溝部の内に配設されており、且つ、前記基準部分における前記受光面と前記第１側面との、前記受光面に対して垂直な方向における距離が０．３ｍｍ以上であるか、
または、前記基準部分が前記溝部の外に配設される、太陽電池モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ガラス板の割れを抑制できる、太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの要部を示す断面図である。太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１０と、太陽電池モジュール本体１０を支持する支持枠２０とを有する。太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体１０の受光面１０ａが上向きとなるように設置される。
【００１１】
太陽電池モジュール本体１０は、受光面１０ａ、受光面１０ａとは反対側の背面１０ｂ、および端面１０ｃを有する。太陽電池モジュール本体１０は、受光面１０ａ側から、反射防止膜１１、ガラス板１２、太陽電池セル１３、および背面板１４をこの順で有する。尚、太陽電池モジュール本体１０は、反射防止膜１１を有しないものでもよい。
【００１２】
反射防止膜１１は、ガラス板１２の受光面に形成される。ガラス板１２における光反射が低減でき、太陽光の取り込み効率が向上できる。
【００１３】
ガラス板１２は、防水性や防火性、耐久性などを有する。ガラス板１２は、太陽光に対して透光性を有する。ガラス板１２を透過した光が、太陽電池セル１３に取り込まれる。
【００１４】
ガラス板１２は、例えば１ｍｍ以下の板厚を有する。ガラス板１２の板厚が１ｍｍ以下であれば、太陽電池モジュール本体１０が薄型化できる。
【００１５】
ガラス板１２は、化学強化ガラス板または倍強度ガラス板（Heat Strengthened Glass）であってよい。
【００１６】
化学強化ガラス板は、化学強化により表面を強化したものである。化学強化は、イオン半径の小さなイオン（例えばＮａイオン）をイオン半径の大きなイオン（例えばＫイオン）に交換することで、表面に圧縮応力を生じさせ、表面を強化する方法である。その反作用で、ガラス板の内部には引張応力が生じる。化学強化ガラス板は、表面圧縮応力ＣＳが例えば３５０〜７００ＭＰａ、表面に形成される圧縮応力層の厚さＤＯＬが１０〜５０μｍである。
【００１７】
化学強化ガラス板は、酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ２を５６〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜２０％、Ｎａ２Ｏを８〜２２％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＺｒＯ２を０〜５％、ＣａＯを０〜１０％含有する。以下、各成分について説明するが、％はモル％を意味する。
【００１８】
ＳｉＯ２は、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分として知られており、ガラスを構成する主要成分である。ＳｉＯ２の含有量は、５６％以上であり、好ましくは６０％以上、より好ましくは６３％以上、さらに好ましくは６５％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、７５％以下であり、好ましくは７３％以下、より好ましくは７１％以下である。ＳｉＯ２の含有量が５６％以上であるとガラスとしての安定性や耐候性の点で優位である。一方、ＳｉＯ２の含有量が７５％以下であると熔解性及び成形性の点で優位である。
【００１９】
Ａｌ２Ｏ３は化学強化におけるイオン交換性能を向上させる作用があり、特に表面圧縮応力（ＣＳ）を向上する作用が大きい。ガラスの耐候性を向上する成分としても知られている。また、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入を抑制する作用がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１％以上であり、好ましくは３％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、２０％以下であり、好ましくは１７％以下、より好ましくは１２％以下、さらに好ましくは１０％以下、特に好ましくは７％以下である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１％以上であると、イオン交換により、所望のＣＳが得られ、また、錫の浸入を抑制する効果が得られる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％以下であると、ガラスの粘性が高い場合でも失透温度が大きくは上昇しないため、ソーダライムガラス生産ラインでの熔解、成形の点で優位である。
【００２０】
ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量の合計ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３は８０％以下であることが好ましい。８０％超では高温でのガラスの粘性が増大し、溶融が困難となるおそれがあり、好ましくは７９％以下、より好ましくは７８％以下である。また、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３は７０％以上であることが好ましい。７０％未満では圧痕が付いた時のクラック耐性が低下し、より好ましくは７２％以上である。
【００２１】
Ｎａ２Ｏはイオン交換により圧縮応力を形成させる必須成分であり、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を深くする作用がある。またガラスの高温粘性と失透温度を下げ、ガラスの熔解性、成形性を向上させる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は、８％以上であり、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上である。また、Ｎａ２Ｏの含有量は、２２％以下であり、好ましくは２０％以下、より好ましくは１６％以下である。Ｎａ２Ｏの含有量が８％以上であると、イオン交換により所望の圧縮応力を形成することができる。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が２２％以下であると、充分な耐候性が得られる。
【００２２】
Ｋ２Ｏは必須ではないが、イオン交換速度を増大しＤＯＬを深くする効果があるため含有してもよい。一方、Ｋ２Ｏが多くなりすぎると十分なＣＳが得られなくなる。Ｋ２Ｏを含有する場合は１０％以下が好ましく、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下である。Ｋ２Ｏの含有量が１０％以下であると、充分なＣＳが得られる。
【００２３】
ＭｇＯは必須ではないが、ガラスを安定化させる成分である。ＭｇＯの含有量は、２％以上、好ましくは３％以上、より好ましくは３．６％以上である。また、ＭｇＯの含有量は、１４％以下であり、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下である。ＭｇＯの含有量が２％以上であると、ガラスの耐薬品性が良好になる。高温での熔解性が良好になり、失透が起こり難くなる。一方、ＭｇＯの含有量が１４％以下であると、失透の起こりにくさが維持され、充分なイオン交換速度が得られる。
【００２４】
ＺｒＯ２は必須ではないが、一般に、化学強化での表面圧縮応力を大きくする作用があることが知られている。しかし、少量のＺｒＯ２を含有してもコスト増加の割には、その効果は大きくない。したがって、コストが許す範囲で任意の割合のＺｒＯ２を含有することができる。含有する場合は、５％以下であることが好ましい。
【００２５】
ＣａＯは必須ではないが、ガラスを安定化させる成分である。ＣａＯはアルカリイオンの交換を阻害する傾向があるため、特にＤＯＬを大きくしたい場合は含有量を減らす、もしくは含まないことが好ましい。一方、耐薬品性を向上させるためには、２％以上、好ましくは４％以上、より好ましくは６％以上含有することが好ましい。ＣａＯを含有する場合の量は、１０％以下であり、好ましくは９％以下、より好ましくは８．２％以下である。ＣａＯの含有量が１０％以下であると、充分なイオン交換速度が保たれ、所望のＤＯＬが得られる。
【００２６】
ＳｒＯは必須ではないが、ガラスの高温粘性を下げ、失透温度を下げる目的で含有してもよい。ＳｒＯはイオン交換効率を低下させる作用があるため、特にＤＯＬを大きくしたい場合は含有しないことが好ましい。含有する場合のＳｒＯ量は３％以下、好ましくは２％以下、より好ましくは１％以下である。
【００２７】
ＢａＯは必須ではないが、ガラスの高温粘性を下げ、失透温度を下げる目的で含有してもよい。ＢａＯはガラスの比重を重くする作用があるため、軽量化を意図する場合には含有しないことが好ましい。含有する場合のＢａＯ量は３％以下、好ましくは２％以下、より好ましくは１％以下である。
【００２８】
ＴｉＯ２は天然原料中に多く存在し、黄色の着色源となることが知られている。ＴｉＯ２の含有量は０．３％以下であり、好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１％以下である。ＴｉＯ２の含有量が０．３％を超えるとガラスが黄色味を帯びる。
【００２９】
化学強化ガラス板は、その他の成分、例えば清澄剤に起因する成分を含有してもよい。清澄剤としては、塩化物、またはフッ化物などが用いられる。その他の成分の含有量の合計は５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、典型的には１％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。
【００３０】
ＺｎＯはガラスの高温での熔融性を向上するために、例えば２％まで含有してもよい。しかし、フロート法で製造する場合には、フロートバスで還元され製品欠点となるので含有しないことが好ましい。
【００３１】
Ｂ２Ｏ３は高温での熔融性またはガラス強度の向上のために、１％未満の範囲で含有してもよい。一般的には、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏのアルカリ成分とＢ２Ｏ３を同時に含有すると揮散が激しくなり、煉瓦を著しく浸食するので、Ｂ２Ｏ３は実質的に含有しないことが好ましい。
【００３２】
Ｌｉ２Ｏは歪点を低くして応力緩和を起こりやすくし、その結果安定した圧縮応力を得られなくする成分であるので含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は１％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下、特に好ましくは０．０１％未満である。
【００３３】
倍強度ガラス板は、熱処理により表面を強化したものである。熱処理は、軟化点付近に加熱されたガラス板の表面を内部よりも急速に冷却させることで、表面に圧縮応力を生じさせ、表面を強化する方法である。その反作用で、ガラス板の内部には引張応力が生じる。倍強度ガラス板は、表面圧縮応力が例えば４０〜６０ＭＰａ、表面に形成される圧縮応力層の厚さは例えばガラス板の板厚の１／６程度である。
【００３４】
太陽電池セル１３は、ガラス板１２と背面板１４との間に樹脂などの封止材１５で封止される。太陽電池セル１３は、シリコン系、化合物系、有機系などのいずれでもよい。太陽電池セル１３は１つの太陽電池モジュール本体１０に複数備えられてよく、複数の太陽電池セル１３は直列や並列に接続される。
【００３５】
背面板１４は、防水性などを有する。背面板１４は、透光性を有しても有しなくてもよい。背面板１４は、樹脂またはガラスなどで形成される。背面板１４がガラスで形成される場合、背面板１４は、ガラス板１２と同様に、化学強化ガラス板または倍強度ガラス板であってよい。
【００３６】
支持枠２０は、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属で形成される。支持枠２０は、四角形の枠であってよく、例えば２本の縦枠と２本の横枠を組み立てたものであってよい。支持枠２０は、矩形状の太陽電池モジュール本体１０の四辺を支持することで、太陽電池モジュール本体１０の変形を抑制する。
【００３７】
支持枠２０は、太陽電池モジュール本体１０の端部が挿入される溝部２１を有する。溝部２１は、支持枠２０の内周面に形成される。溝部２１は、受光面１０ａと向かい合う第１側面２１ａ、背面１０ｂと向かい合う第２側面２１ｂ、および端面１０ｃと向かい合う底面２１ｃで形成される。
【００３８】
第１側面２１ａは、図１に示すように、受光面１０ａに対して平行な部分と、挿入方向（矢印Ａ方向）とは反対方向（矢印Ｂ方向）に向かうほど受光面１０ａから離れる部分とを有してよい。同様に、第２側面２１ｂは、背面１０ｂに対して平行な部分と、挿入方向とは反対方向に向かうほど背面１０ｂから離れる部分とを有してよい。底面２１ｃは、端面１０ｃに対して平行な平坦面でもよいし、曲面でもよい。
【００３９】
支持枠２０は、太陽電池モジュール本体１０を緩衝材２５を介して支持する。緩衝材２５は、ゴムなどで形成され、衝撃をやわらげる。また、緩衝材２５は、水の通り抜けを防止する。緩衝材２５は、成形後に溝部２１に嵌合されてもよいし、溝部２１に注入された後で固化されてもよい。緩衝材２５は、溝部２１の奥に配設され、受光面１０ａと第１側面２１ａとの間に隙間を形成する。
【００４０】
ところで、太陽電池モジュール本体１０と支持枠２０との間に、空気中の浮遊物などの異物が入り込むことがある。受光面１０ａが上向きとされるため、受光面１０ａと第１側面２１ａとの間に異物が入り込みやすい。一方、受光面１０ａとは反対側の背面１０ｂは下向きとされるため、背面１０ｂと第２側面２１ｂとの間には異物が入り込みにくい。
【００４１】
本発明者らは、実験等により、ガラス板１２の板厚が１ｍｍ以下の場合に、太陽電池モジュール本体１０の所定部分における受光面１０ａと第１側面２１ａとの距離Ｌが所定値以上であると、風圧の印加時に異物によるガラス板１２の圧迫を低減できることを見出した。距離Ｌは、受光面１０ａに対して垂直な方向における距離であり、風圧のない状態で計測する。
【００４２】
太陽電池モジュール本体１０の端面１０ｃから４ｍｍの基準部分Ｐ０が溝部２１内に配設される場合、基準部分Ｐ０における距離Ｌが０．３ｍｍ以上であれば、風圧の印加時に異物によるガラス板１２の圧迫が低減でき、ガラス板１２の割れが抑制できる。基準部分Ｐ０における距離Ｌに上限値はない。尚、基準部分Ｐ０が溝部２１外に配設されてもよい。同じ効果が得られる。
【００４３】
太陽電池モジュール本体１０の溝部２１に挿入される挿入部分Ｐ１における距離Ｌが０．３ｍｍ以上であることが好ましい。挿入部分Ｐ１の任意の位置において距離Ｌが０．３ｍｍ以上であるため、風圧の印加時に異物によるガラス板１２の圧迫がより低減でき、ガラス板１２の割れがより抑制できる。挿入部分Ｐ１における距離Ｌに上限値はない。
【実施例】
【００４４】
実施例１と比較例１では、表１に示す距離Ｌ以外（つまり支持枠の溝部の溝幅以外）、同じ構成の太陽電池モジュールを用意し、耐風圧試験を行った。
【００４５】
太陽電池モジュール本体のガラス板としては、矩形状の化学強化ガラス板を用いた。化学強化ガラス板は、表面圧縮応力が５５０ＭＰａ、圧縮応力層の厚さが２５μｍであった。
【００４６】
耐風圧試験は、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｃ  ８９１７）に記載の「耐風圧試験Ａ−７」に準拠した。具体的には、先ず、太陽電池モジュール本体の受光面が上に凸の面となるように太陽電池モジュール本体に対して、初期圧力ＩＰを加え、続いて初期圧力ＩＰの４０％を中心とし初期圧力ＩＰの２０％を振幅とする正弦波の脈動圧力を加えた。脈動圧力の最大値は初期圧力ＩＰの６０％であり、脈動圧力の最小値は初期圧力ＩＰの２０％であった。その後、太陽電池モジュール本体の背面が下に凸の面となるように太陽電池モジュール本体に対して、初期圧力ＩＰを加え、続いて初期圧力ＩＰの４０％を中心とし初期圧力ＩＰの２０％を振幅とする正弦波の脈動圧力を加えた。その後、ガラス板の割れの有無を確認した。
【００４７】
耐風圧試験は、支持枠の溝部にケイ砂を詰めた状態で行った。
【００４８】
耐風圧試験の結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
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表１から明らかなように、実施例１では、基準部分Ｐ０が溝部内に配設されており且つ基準部分Ｐ０における距離Ｌが０．３ｍｍ以上であるため、初期圧力ＩＰが２０００Ｐａ、２４００Ｐａのいずれの場合にもガラス板が割れなかった。一方、比較例１では、基準部分Ｐ０が溝部内に配設されており且つ基準部分Ｐ０における距離Ｌが０．３ｍｍ未満であるため、初期圧力ＩＰが２０００Ｐａの場合にはガラス板が割れなかったが、初期圧力ＩＰが２４００Ｐａの場合にはガラス板が割れた。
【００５０】
以上、太陽電池モジュールの実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  太陽電池モジュール本体
１０ａ  受光面
１０ｂ  背面
１０ｃ  端面
１１  反射防止膜
１２  ガラス板
１３  太陽電池セル
１４  背面板
１５  封止材
２０  支持枠
２１  溝部
２１ａ  第１側面
２１ｂ  第２側面
２１ｃ  底面
２５  緩衝材
【図１】
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