(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、
前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、
前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置において、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発電装置において、前記複数個の太陽電池モジュールを、隣接する配線ダクトの間に、前記列状に配置された複数個の太陽電池の列方向と直角方向に並列に配設し、隣接する太陽電池モジュールの前記並列方向の非発電領域の少なくとも一部を重ねて屋根などの傾斜面に設置してなることを特徴とする複数個の太陽電池モジュールを備えた発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置、特に、太陽電池モジュールと配線ダクトの設置構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般住宅用にも需要が広がってきている。
【０００３】
従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いていたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられている。このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式の製造方法により大量生産が可能となった。
【０００４】
上記薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールとしては、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知られている。
【０００５】
図９ないし図１２は、本願出願人により提案され、特願平１１−１７２６２４号に記載された太陽電池モジュールとその設置方法の一例を示す。
【０００６】
図９は太陽電池モジュールの上面図、図１０は図９のＡ−Ａに沿った断面図である。図９，１０に示すように、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池１００を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層１００Ａおよび１００Ｂを設けた太陽電池モジュール１２０において、太陽電池１００の側方に前記保護層を延長して非発電領域を形成し、この非発電領域に、太陽電池モジュール設置用の取付け穴１１７を設ける。この例における保護層１００Ａおよび１００Ｂは、後述するように多数の層を備えるが、防水，絶縁などの安全性や強度ならびに設置条件その他のニーズに応じて、保護層の一部を適宜省略できる。
【０００７】
図９，１０においては、太陽電池１００の受光面側（光入射側）の上面にはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）で構成された第１の保護層１０１、その上面にエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）で構成された第２の保護層１０２、その上面にはガラス不織布にＥＶＡを充填した第３の保護層１０３、さらにその上面にはＥＴＦＥで構成された第４の保護層１０４、一方、太陽電池１００の非受光面側（光入射側と反対側の下面）には、ＥＶＡで構成された第５の保護層１０５、その下面にはＥＴＦＥで構成された第６の保護層１０６、その下面にはＥＶＡで構成された第７の保護層１０７、さらにはその下面にはステンレス、またはアルミニューム、もしくは鉄板の金属板で構成された第８の保護層１０８で一体的に挟持、接合している。
【０００８】
ここで第１の保護層１０１、第５の保護層１０５は太陽電池１００を封止し、機械的ストレスや熱的ストレスが太陽電池１００に加わるのを緩和、抑制するものであり、第２の保護層１０２は防水、防湿の役目、第３の保護層１０３は外部からの機械的衝撃や応力の緩和の役目、第４の保護層１０４は表面に塵埃などの汚損、光遮蔽物質の付着を抑制するものである。また第６の保護層１０６は防水、防湿の役目に加えて太陽電池１００と第８の保護層１０８との電気的絶縁の役目をなすものであり、第７の保護層１０７は接着、及び機械的熱的ストレスの緩和の役目、第８の保護層１０８は機械強度体としての役目をそれぞれ成すものである。
【０００９】
一方、太陽電池１００の両側方には、メッキ銅箔線などの帯状の電力リード線１０９が太陽電池１００と略同一平面上に配置され、導電性粘着テープ、若しくは銅箔線をハンダ付けして用いる接続線１１０で電気的に太陽電池１００と電力リード線１０９が接続されている。電力リード線１０９の端部に位置する第８の保護層１０８の表面には端子箱１１１が接着、または図示しないネジなどで固定され第５の保護層１０５から第８の保護層１０８を貫通して開けられた穴１１２を通って引出し線１１３が電力リード線１０９とハンダ付けなどにより電気、機械的に接続、固定されている。引出し線１１３の他端部は、端子箱１１１に取付けられたケーブル１１４の導体部１１５にネジ１１６、若しくは図示しないハンダ付けにより電気的機械的に接続固定されている。なお、穴１１２は引出し線１１３の太さに比較して充分大きな穴径であり、第８の保護層１０８と引出し線１１３の電気的絶縁は保たれており、必要に応じて引出し線１１３は被覆電線、若しくは絶縁チューブを被せる、穴１１２に絶縁樹脂を充填するなどの方法をとる。
【００１０】
他方、第１の保護層１０１から第８の保護層１０８は太陽電池１００の側方に延長して非発電領域を形成し、この非発電領域に電力リード線１０９を避けてその外側に第４の保護層１０４から第８の保護層１０８を貫通して取付け穴１１７が設けられており、全体として四角形平板の太陽電池モジュール１２０を構成している。
【００１１】
次に、前記特願平１１−１７２６２４号に記載された太陽電池モジュールの設置方法の一例について説明する。図１１，１２は太陽電池モジュールの設置方法に関する例を示すもので、図１１は太陽電池アレイの上面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ部分断面図である。
【００１２】
図１１に於いて、太陽電池アレイ２００は図示しない屋根面に太陽電池モジュール１２０を複数個、平面状に設置して構成している。
【００１３】
図１２においては、屋根の野地板３の表面にルーフィング材４が敷かれ、その断面形状が略Ｉ字状のアルミニュームなどの金属製、若しくはエポキシ樹脂などの構造用有機材料で構成された固定部材２０１が木ネジ６などで野地板３に固定されている。
【００１４】
太陽電池モジュール１２０は、第４の保護層１０４を光入射側に、第８の保護層１０８を光入射側と反対側にして、第８の保護層１０８の非発電領域を、例えばブチルゴムなどで構成された緩衝材２０２を介して固定部材２０１の上リム２０３の上面に当接し、隣接する太陽電池モジュール１２０の側方の端部２０４の間に隙間２０５を開けて置かれている。
【００１５】
一方、断面形状が略Ｔ字状のアルミニュームなどの金属製、若しくはエポキシ樹脂などの構造用有機材料で構成された押え具２０６は、その略中央の突起部２０７が前記の隙間２０５に挿入され、且つ先端部２０８が固定部材２０１のほぼ中央部に設けられた溝２０９に嵌め込まれている。
【００１６】
他方、突起部２０７から左右に延びた平板部２１０は、ブチルゴムなどの弾力性を有する有機材料で構成した当て板２１１を介して隣接する太陽電池モジュール１２０の非発電領域に当接し、押え具２０６の平板部２１０に開けられた穴２１２、当て板２１１に開けられた穴２１３、太陽電池モジュール１２０の取付け穴１１７、緩衝材２０２に開けられた穴２１４、固定部材２０１に開けられた穴２１５を連通して差し込みピン２１６で押え具２０６、当て板２１１、太陽電池モジュール１２０、緩衝材２０２、固定部材２０１を一体的に固定している。また、差し込みピン２１６は、その先端２１７が他のピン直径より大きく鏃(ヤジリ)状になっており、かつ中央部にスリットが設けられ、差し込んだ後、抜けない構造となっている。
【００１７】
図６ないし図８は、設置方法を簡略化する観点から、前記図９ないし図１２により説明したものとは若干異なる構成の太陽電池モジュールとその設置方法を示し、後の説明の便宜上、構成を簡略化して模式的に示したものである。
【００１８】
まず、図６は、太陽電池モジュールの構成を示し、図６（ａ）図は平面図を、図６（ｂ）図は、（ａ）図のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。図６（ｂ）図においては屋根の野地板に設置した状態を示す。
【００１９】
図６に示す太陽電池モジュール５０においては、太陽電池５１から電力を取出すための導電性粘着テープ５２が太陽電池の陽極側、陰極側に電気的に接続され、太陽電池５１の両側には太陽電池モジュールから太陽電池の電力を取出すための帯状の平箔金属板５３が平行に配設され、この平箔金属板５３と導電性粘着テープ５２とが電気的に接続されている。
【００２０】
太陽電池５１、導電性粘着テープ５２および平箔金属板５３を表裏より、充填材として例えばＥＶＡなどの熱溶着性プラスチック材５４ａ、５４ｂで保護し、またその表面に耐候性フィルムとしてＥＴＦＥなどのフッ素系フィルム材を用いた表面保護材５５ａ、５５ｂを設けて一体化し、太陽電池モジュールを構成している。さらに、太陽電池の受光面と反対側の裏面には金属板５６を配し、ＥＶＡなどの熱溶着性プラスチック材５４ｃを用いてプラスチックフィルムのみで構成した太陽電池モジュールと金属板とを一体化している。
【００２１】
また、この太陽電池モジュールにおいては、端子箱７１を受光面側の太陽電池列の終端部の非発電領域５０ａに設け、この端子箱７１内で、平箔金属板５３と電力ケーブル７２とを電気的に接続する構成としている。
【００２２】
さらに、この太陽電池モジュールの屋根等への取付け方法は、図６（ｂ）に示すように、野地板６１上に太陽電池モジュールを配置し、矢印で示す複数本のネジ６２を太陽電池モジュールの非発電領域に貫通させ、野地板６１に固定するようにしている。
【００２３】
図７は、図６の太陽電池モジュールを複数個用いた太陽電池アレイと、電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置の斜視図を示し、図８は、図７におけるＢ−Ｂ線に沿う部分断面図を示す。
【００２４】
図７および図８において、複数個の太陽電池モジュール５０は、隣接する配線ダクト７０の間に、列状に配置された複数個の太陽電池５１の列方向と直角方向に並列に配設され、太陽電池モジュールの列と配線ダクト７０とが、矢印で示した屋根流れ方向に対して交互になるように、野地板６１にネジ６２等により直接固定されている。また、電力ケーブル７２は、端子箱７１から配線ダクト７０の側部に導入されている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図６ないし８で示すような従来の太陽電池モジュールとその設置方法を採用した発電装置においては、以下のような問題がある。
【００２６】
前述のように、隣接する配線ダクトの間に、太陽電池モジュールを、直接、野地板にネジ止めを行なった場合、太陽光により太陽電池モジュール温度が上昇した際に、太陽電池モジュール、特にその裏面保護部材における金属板が熱膨張を起こし、モジュール全体に、波打ちや撓みが発生する問題があった。
【００２７】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、太陽電池モジュール温度の上昇に伴い生ずるモジュールの波打ちや撓み等の発生を抑制し、かつ太陽電池モジュールの設置および配線ダクトへの電力ケーブルの導入が簡便な、複数個の太陽電池モジュールと配線ダクトとを備えた発電装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明は、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなるものとする（請求項１の発明）。
【００２９】
上記によれば、太陽電池モジュールが日射を受けて熱膨張した場合、配線ダクトに取り付けたモジュール折り曲げ部が板バネとなり、熱膨張した長さ分湾曲するため、太陽電池モジュールの波打ちや撓み等の発生を防ぐことができる。また、
太陽電池モジュールを、配線ダクト間に、容易に設置固定することができる。
【００３０】
また、前記発明の実施態様として、下記請求項２ないし３の発明が好適である。即ち、請求項１に記載の発電装置において、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものとする（請求項２の発明）。これにより、端子箱から導出した電カケーブルが、太陽電池モジュールの折り曲げ部を回避せずに、配線ダクトに導入できるため、配線作業等が容易となる。切り欠き部の形状は、矩形，円弧状等種々の形状をとり得る。
【００３１】
さらに、請求項１または２に記載の発電装置において、前記複数個の太陽電池モジュールを、隣接する配線ダクトの間に、前記列状に配置された複数個の太陽電池の列方向と直角方向に並列に配設し、隣接する太陽電池モジュールの前記並列方向の非発電領域の少なくとも一部を重ねて屋根などの傾斜面に設置してなるものとする（請求項３の発明）。これにより、太陽電池モジュール間の隙間を少なくすることが可能となり、アレイ全体の太陽電池占有率を向上させることができる。また、隣り合う太陽電池モジュールを一度にネジ止めするため、設置工数が削減できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下に述べる。
【００３３】
図１は、請求項１の発明に関わる実施例の太陽電池モジュールの模式的斜視図を示し、図２は、従来の図７に対応する太陽電池モジュールと配線ダクト部の部分断面図を示す。
【００３４】
図１において、太陽電池モジュール３０の構造は、図６で述べた構造と殆んど同様の構造であるが、図１において、太陽電池モジュール３０は、その対向する１組の非発電領域の端部３０ｓ、３０ｔを、受光面側に折り曲げ、折り曲げ部３０ａ，３０ｂを構成している点が、主として異なる。図１において、後述する配線ダクト７０は、鎖線で示す。
【００３５】
図２に示すように、配線ダクト７０は、蓋７０ａとダクト部７０ｂとから構成され、このダクト部の側面部７０ｃに、太陽電池モジュールの折り曲げ部３０ａ，３０ｂを、スペーサ３４を介してネジ３５ａにより固定する。一方、図１に示すように、折り曲げを行っていない非発電領域３０ｖ，３０ｗには、太陽電池モジュール３０の幅方向(図１中、矢印で図示)の熱膨張を逃がすための長穴３６を設け、図２に示すように、太陽電池モジュール３０を、ネジ３５ｂにより野地板６１に固定する。
【００３６】
上記構成により、太陽電池モジュールが熱膨張した場合において、配線ダクトに取り付けたモジュール折り曲げ部が板バネとなり、熱膨張応力が緩和でき、太陽電池モジュールの波打ちや撓み等の発生を防ぐことができる。
【００３７】
次に、図３は、請求項２に関わる実施例の太陽電池モジュール３０の斜視図を示す。太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部に、電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものであるが、図３の実施例においては、製作の簡略化の観点から、太陽電池モジュール３０の４隅の非発電領域３０ｆを矩形に切断し、太陽電池モジュール３０の対向する１組の非発電領域端部３０ｓ，３０ｔを、受光面側に折り曲げ、折り曲げ部３０ａ，３０ｂを構成している。本構造の太陽電池モジュールの設置固定方法は、図２に示す実施例と同様である。図３に示す構造のモジュールの場合には、端子箱７１からの電カケーブル７２が太陽電池モジュールの折り曲げ部を回避せずに、図３には図示しない配線ダクトに導入することができるため、配線作業等が容易となる。
【００３８】
図４，図５は、請求項３に関わる実施例の太陽電池モジュールの設置方法の平面図および部分斜視図を示す。図４における太陽電池モジュールは、図３に示すものと同様に電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備え、折り曲げ部３０ａ，３０ｂと配線ダクト７０との接続は、図２に示す実施例と同じである。図４，図５に示す実施例においては、隣り合う太陽電池モジュール３０の折り曲げを行なっていない非発電領域を重ねてネジ３５ｂで固定を行なっている。固定の詳細は図５に示す。
【００３９】
図５において、隣接する太陽電池モジュール３０−１，３０−２の折り曲げを行っていない非発電領域端部のうち、太陽電池モジュール３０−１の非発電領域端部３０ｗと太陽電池モジュール３０−２の非発電領域端部３０ｖとを重ね、一体的にネジ３５ｂによりネジ止めを行い、太陽電池モジュール３０−１，３０−２を同時に固定する。なお、図５においては、切り欠き部３０ｆは、３０ｗ，３０ｆの面まで、一部延長して切り欠いた実施例を示すが、これにより、前記重ね合わせが容易となる。
【００４０】
図４および図５に示す実施例によれば、アレイ全体の太陽電池占有率を向上させることができ、また、太陽電池モジュールの設置工数の削減が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
上記のとおり、この発明によれば、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に矩形状の複数個の太陽電池を、接着性樹脂封止材により封止してなる複数個の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの電力ケーブルを収納する配線ダクトとを、屋根などの傾斜面に設置してなる発電装置において、前記太陽電池モジュールは、前記矩形状の複数個の太陽電池を列状に配置し、この列の終端部の受光面側の非発電領域に、前記電力ケーブル引き出し用の端子箱を配設してなり、さらに、前記列の両終端部の非発電領域を前記端子箱より外側において受光面側に折り曲げてなり、前記太陽電池モジュールの両終端部の折り曲げ部を、前記配線ダクトの側面部に固定して太陽電池モジュールを設置してなるものとすることにより、また、前記折り曲げ部は、前記太陽電池モジュールの電力ケーブル引き出し用の切り欠き部を備えるものとすることにより、
太陽電池モジュール温度の上昇に伴うモジュールの波打ちや撓み等の発生を抑制することができ、さらに、太陽電池モジュールの設置および配線ダクトへの電力ケーブルの導入が簡便な、複数個の太陽電池モジュールと配線ダクトとを備えた発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に関わる太陽電池モジュールの模式的斜視図
【図２】図１の太陽電池モジュールを用いた発電装置の設置例を示す部分断面図
【図３】この発明の図１とは異なる太陽電池モジュールの模式的斜視図
【図４】この発明の異なる発電装置の設置例を示す平面図
【図５】図４の太陽電池モジュールの設置例の部分斜視図
【図６】従来の太陽電池モジュールの一例を示す図
【図７】従来の太陽電池モジュールを用いた発電装置の設置例を示す斜視図
【図８】図７の部分断面図
【図９】従来の異なる太陽電池モジュールの上面図
【図１０】図９の太陽電池モジュールの断面図
【図１１】図９の太陽電池モジュールの設置方法の一例を示す上面図
【図１２】図１１の太陽電池モジュールの設置構造を示す断面図
【符号の説明】
３０：太陽電池モジュール、３０ａ，３０ｂ：折り曲げ部、３０ｆ：切り欠き部、５１：太陽電池、７０：配線ダクト、７０ｃ：配線ダクトの側面部、７２：電力ケーブル。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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