(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列あるいは並列に接続された複数の太陽電池素子と、太陽電池素子の光入射側に設けられた保護ガラスと、太陽電池素子の裏面側に設けられた裏面補強材と、太陽電池素子を樹脂封止するためのエチレン−酢酸ビニル系樹脂充填材を有する太陽電池パネルにおいて、
前記保護ガラスとエチレン−酢酸ビニル系樹脂充填材との間に、シリコーン樹脂層を有することを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項２】
前記シリコーン樹脂層が白金を含有することを特徴をする請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
前記裏面補強材は不燃性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル。
【請求項４】
前記保護ガラスは白板ガラスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池パネル。
【請求項５】
複数の太陽電池パネルが屋根下地材上に固定部材によって固定された太陽電池付き屋根において、
前記太陽電池パネルは、請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池パネルであることを特徴とする太陽電池付き屋根。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池パネルと電力変換装置を有することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防火性に優れた太陽電池パネル、太陽電池付き屋根および発電装置に関し、特に、近隣火災に対する防火性を高めた太陽電池パネル、太陽電池付き屋根および発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エコロジーに対する人々の意識が高まり、クリーンなエネルギーである太陽電池に対する期待がますます大きくなってきており、特に、住宅の瓦屋根の上や、建築物の屋上や壁などに設置される例も年々増加してきた。
【０００３】
さらに、外観性、施工性、コストダウンなどの観点から、太陽電池パネルに屋根としての機能も付加した屋根一体型太陽電池が注目されている。これらの太陽電池パネルは、通常、図４に示されるように、ガラス４０１と裏面カバー材４０４の間に、直列あるいは並列に接続された太陽電池素子４１０をＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）４０３で樹脂封止した構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記太陽電池パネルを葺いた太陽電池付き屋根は、屋根仕上げ材としては、不燃材であるガラスを用いているが、例えば特開平９−１４８６１４号公報によれば、近隣の火災により太陽電池付き屋根上に飛び火があり、その飛び火の火力がかなり強い場合には、太陽電池パネル表面のガラスが割れて、太陽電池素子の封止材であるＥＶＡに着火するという恐れがあった。
【０００５】
本発明の目的は、近隣火災による飛び火に対して、着火しにくい難燃性太陽電池パネル、並びにこれを用いた太陽電池付き屋根及び発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。
【０００７】
即ち、本発明は、直列あるいは並列に接続された複数の太陽電池素子と、太陽電池素子の光入射側に設けられた保護ガラスと、太陽電池素子の裏面側に設けられた裏面補強材と、太陽電池素子を樹脂封止するためのエチレン−酢酸ビニル系樹脂充填材を有する太陽電池パネルにおいて、前記保護ガラスとエチレン−酢酸ビニル系樹脂充填材との間に、シリコーン樹脂層を有することを特徴とするものである。
【０００８】
上記本発明の太陽電池パネルにおいては、前記シリコーン樹脂層が白金を含有することが好ましく、前記裏面補強材は不燃性であることが好ましく、前記保護ガラスは白板ガラスであることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、複数の太陽電池パネルが屋根下地材上に固定部材によって固定された太陽電池付き屋根において、この太陽電池パネルが前記本発明の太陽電池パネルであることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明は、前記本発明の太陽電池パネルと電力変換装置を有することを特徴とする発電装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に従って説明する。
【００１２】
本発明の太陽電池パネルは、図１に示すように、直列あるいは並列に接続した太陽電池素子１１０を表面ガラス１０１と裏面補強材１０４でカバーし、太陽電池素子の充填封止材１０３にはＥＶＡを用いた太陽電池パネルであり、ガラス１０１と充填封止材１０３との間には、耐熱性又は難燃性樹脂層１０２を有する太陽電池パネル１００である。
【００１３】
＜太陽電池素子＞
本発明に用いられる太陽電池素子には特に限定はなく、シリコン半導体、化合物半導体などを用いることができる。シリコン半導体のなかでも単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどが使用できる。また、本発明に用いられる太陽電池素子は所望の電圧、電流を得るために、いくつかの太陽電池素子を直列あるいは並列して用いることが好ましい。
【００１４】
＜表面ガラス＞
本発明に用いられる太陽電池素子をカバーする表面ガラスの種類には特に限定はないが、青色領域の光の透過率や強度などの観点から、白板強化ガラスが好ましい。さらに、白板ガラスは、ガラスが割れる際に細かい粒状に割れるため、青板ガラスに比べ下に抜けやすい性質がある。このため、白板ガラスの裏面に耐熱性又は難燃性樹脂層を用いると本発明の効果は著しいものとなる。
【００１５】
＜充填封止材＞
本発明に用いられる太陽電池素子の充填封止材にはＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）系樹脂が好ましい。ＥＶＡは、光透過性、接着性、耐候性、製造容易性、弾力性に優れており、またコストも安価であることから太陽電池の充填材としては最も好ましい。
【００１６】
＜裏面補強材＞
本発明に用いられる裏面補強材には、特に限定はないが、金属板、フッ素樹脂／金属／フッ素樹脂などのような不燃材や難燃材が好ましい。
【００１７】
太陽電池パネルを下地材上に、空気流通路を介して設置した場合、近隣火災や自家の火災により、空気流通路を通ってきた火炎が太陽電池パネル裏面側に移り太陽電池パネルのＥＶＡに着火するおそれがあるが、裏面補強材が金属板などのような不燃材や難燃材であれば、太陽電池パネル裏面から来る火炎により太陽電池パネルのＥＶＡの着火を防ぐことができる。
【００１８】
＜耐熱性又は難燃性樹脂層＞
本発明に用いられる耐熱性又は難燃性樹脂層は、近隣火災による飛び火により表面ガラスが割れた時に、割れた箇所から飛び火がＥＶＡに着火するのを防ぐために、表面ガラスと太陽電池素子を充填するためのＥＶＡの間に用いられる耐熱性又は難燃性樹脂層である。この耐熱性又は難燃性樹脂層は表面ガラスの内面に薄い層があればよい。
【００１９】
耐熱性又は難燃性樹脂層は、透明なフッ素樹脂やシリコーン樹脂、あるいは、難燃材を含む樹脂などが含まれるがこれに限定されるものではない。耐熱性又は難燃性樹脂層の中でも接着性や、耐候性、透明性、コストなどを考慮するとシリコーン樹脂層が好ましい。
【００２０】
シリコーン樹脂は耐熱性や難燃性に優れ、また弾力性にも優れるため、飛び火によりガラスが割れた場合でも、容易には火が着かず、充填材のＥＶＡに直接着火することを防ぐことができる。また、シリコーン樹脂層は高温での接着性に優れ、また高温での弾性にも優れているおり、ガラスが割れた場合でも、ガラスがシリコーン樹脂層と接着しているため、割れたガラスが太陽電池パネルから飛散することを防止することができる。
【００２１】
但し、太陽電池素子との接着性はシリコーン樹脂よりもＥＶＡのほうが若干優れており、コストもＥＶＡの方が安価であることから、シリコーン樹脂はガラスとＥＶＡの間にのみあるほうが好ましく０．１ｍｍから２ｍｍ程度の厚みが好ましい。
【００２２】
また、シリコーン樹脂の難燃性をさらに上げるために、白金を含有させることが好ましい。より好ましくは、白金錯体の形でシリコーン樹脂に混合される。この白金錯体としては、例えば、アルコール変性錯体、メチルビニルポリシロキサン錯体等が挙げられ、白金原子として５〜５００ｐｐｍ含まれることが好ましく、より好ましくは５〜２００ｐｐｍである。５ｐｐｍ未満であると白金の効果があまり現れず、５００ｐｐｍを超えるとシリコーン樹脂に黄変を生じる場合があるためである。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
本実施例を図１に基づいて説明する。
【００２５】
太陽電池素子には、結晶シリコン太陽電池素子１１０を直列化して所望の電圧に昇圧した。太陽電池素子の表面被覆材１０１には白板強化ガラスを用い、裏面補強材１０４にはガルバリウム鋼板、太陽電池素子を充填するための充填材１０３にはＥＶＡを用いた。ここで白板強化ガラス１０１の裏側とＥＶＡの間にシリコーン樹脂１０２を介在させ、防火太陽電池パネルを作成した。
【００２６】
次に、上記太陽電池パネルの製造方法を以下に示す。
【００２７】
まず、白板強化ガラスの一面に、難燃性シリコーン樹脂層１０２を形成した。難燃性シリコーン樹脂としては、ゴム型で加熱硬化型のシリコーン樹脂（東芝シリコーン製「ＴＳＥ３０３３」）を用いて、ガラス上にシリコーン層を５００μｍ厚で形成した。次に、シリコーン層１０２を形成した上記ガラス板１０１上に、シート状ＥＶＡ、ガラス不織布、直列化した結晶シリコン太陽電池素子、ガラス不織布、シート状ＥＶＡ、０．４ｍｍ厚みの耐摩ガルバリウム鋼板（大同耐摩カラーＧＬ：耐摩ブラックＮｏＧＬ５４０）１０４を順次積層した後、太陽電池用真空ラミネーターにて、太陽電池パネル１００を作成した。
【００２８】
最後に、上記太陽電池パネルの周囲にアルミフレーム枠１２０をつけて完成させた。
【００２９】
（実施例２）
本実施例の太陽電池パネルは、難燃性シリコーン樹脂中に白金を含有させた以外は実施例１と同様の太陽電池パネルである。
【００３０】
難燃性シリコーン樹脂中に白金を含有させることにより、太陽電池パネルの難燃性をさらに向上させることができる。
【００３１】
本実施例の太陽電池パネルの製法を以下に示す。
【００３２】
先ず、白板強化ガラスの一面に、白金を含有させたシリコーン樹脂を以下のようにして形成した。シリコーン樹脂（フェニル基１０ｍｏｌ％、ビニル基２ｍｏｌ％）１００重量部と架橋剤（２，５−ジメチル−２，５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、１時間半減期温度１３８℃）１．５重量部、シランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）１部、アルコール変性白金錯体を白金原子５０ｐｐｍとして混合し、白板ガラス上に５００μｍ積層した。
【００３３】
次に実施例１と同様に、白金を含有したシリコーン層１０２を形成した上記ガラス板１０１上に、シート状ＥＶＡ、ガラス不織布、直列化した結晶シリコン太陽電池素子、ガラス不織布、シート状ＥＶＡ、０．４ｍｍ厚みの耐摩ガルバリウム鋼板（大同耐摩カラーＧＬ：耐摩ブラックＮｏＧＬ５４０）１０４を順次積層した後、太陽電池用真空ラミネーターにて、太陽電池パネル１００を作成した。
【００３４】
最後に、上記太陽電池パネルの周囲にアルミフレーム枠をつけて完成させた。
【００３５】
（実施例３）
本実施例は、実施例１と同様な太陽電池パネルを、屋根下地材上に固定部材を介して設置する太陽電池付き屋根であり、設置した複数の太陽電池パネルを端子箱を介してケーブルで電気的に接続し、接続箱、インバーターに接続して直流電力を交流電力に変換して、家庭内の電力として使用する発電装置である。
【００３６】
本実施例を図２、図３を用いて説明する。
【００３７】
図２は本実施例の太陽電池付き屋根の外観図であり、複数の太陽電池パネル２００が太陽電池付き屋根として設置されている。
【００３８】
図３は図２のＡ−Ａ’断面図であり、垂木３２０上に下地材３３０を敷設した上に、実施例１と同様な太陽電池パネル２００を固定部材２２０を介して設置し、太陽電池パネルの端子箱２３０から引き出されたケーブル２４０で太陽電池パネル同士を電気的に接続している。
【００３９】
上記太陽電池パネル２００はケーブルを接続箱に集め、インバーターに接続することにより直流電力を交流電力に変換して家庭内電力として使用される。
【００４０】
（実施例４）
本実施例は、太陽電池素子として、ステンレス基板上に形成された非晶質シリコン太陽電池素子を使用した以外は、実施例１と同様な太陽電池パネルを作成し、実施例３と同様な太陽電池付き屋根を作成した。
【００４１】
本実施例では、太陽電池素子に非晶質シリコン太陽電池素子を用い、裏面補強材に暗色系の裏面材を使用することで、暗色系裏面補強材が太陽光を吸収し、太陽電池パネル自身の温度が上昇するため、非晶質シリコン太陽電池の劣化を抑制することができ、その結果、太陽電池の発電能力を向上させることができた。
【００４２】
（実施例５）
本実施例は、実施例１と同様の太陽電池パネルを、以下のような製法で作成した太陽電池パネルである。
【００４３】
先ず、白板強化ガラス上に予めシート状になった５００μｍ厚みのミラブルシリコーンゴム（東芝シリコーン（株）製）を重ね、次にシート状ＥＶＡ、ガラス不織布、直列化した結晶シリコン太陽電池素子、ガラス不織布、シート状ＥＶＡ、０．４ｍｍ厚みの耐摩ガルバリウム鋼板（大同耐摩カラーＧＬ：耐摩ブラックＮｏＧＬ５４０）１０４を順次積層した後、太陽電池用真空ラミネーターにて、太陽電池パネル１００を作成した。
【００４４】
本実施例のようにシート状の難燃性シリコーンを用いることにより、従来の太陽電池パネルと同様な製法で、太陽電池パネルの製造が可能となった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の太陽電池パネルは、表面のガラスと、太陽電池素子を充填するためのＥＶＡとの間に、耐熱性又は難燃性の樹脂層を介在させることによって、難燃性を向上させた太陽電池パネルであり、本太陽電池パネルを太陽電池付き屋根に用いることによって、近隣の火災により太陽電池付き屋根上に飛び火があり、その飛び火によって太陽電池パネルのガラスが割れた場合にも、耐熱性又は難燃性樹脂層があるために、太陽電池パネル本体に容易には着火しない、防火性に優れた太陽電池パネルおよび太陽電池付き屋根を提供することができる。
【００４６】
また、シリコーンなどの耐熱性又は難燃性樹脂層が高温でも接着性と弾力性を有しているために、ガラスが割れても、割れたガラス自身が耐熱性又は難燃性樹脂層と接着しているためガラスの破片が太陽電池パネルから飛散することを防止することができ、より一層、太陽電池パネルの着火および延焼を防ぐことができる。
【００４７】
さらに、シリコーンなどの耐熱性又は難燃性樹脂層は、ＥＶＡに比較してコストが高く、またシリコン太陽電池素子との接着力にやや劣ることが指摘されているが、ガラスの裏面のみにこれらの樹脂層が存在し、太陽電池素子を充填するための充填材には従来使用されているＥＶＡを使用することにより、この問題を解決することができ、これにより、安価で且つ信頼性に優れた太陽電池パネルおよび太陽電池付き屋根を提供することができる。
【００４８】
また、特に太陽電池パネルの裏面補強材を不燃性裏面補強材とすることにより、近隣火災や自家火災により太陽電池パネルの裏面側から太陽電池パネルに着火することを防ぐことができ、これにより、太陽電池パネルの表面側からの燃焼と、太陽電池パネルの裏面側からの燃焼を同時に抑えることができる防火性に極めて優れた太陽電池パネルを提供することができる。この効果は、太陽電池パネルが屋根下地材上に固定部材によって固定されて、太陽電池パネルと屋根下地材の間に通気のための空間があいている場合にさらに効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池パネルの一例を示す模式図である。
【図２】本発明の太陽電池付き屋根の一例を示す外観模式図。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】従来例の太陽電池パネルの模式図である。
【符号の説明】
１００  太陽電池パネル
１０１  表面（保護）ガラス
１０２  難燃性樹脂層
１０３  ＥＶＡ
１０４  裏面補強材
１１０  太陽電池素子
１２０  枠体
２００  太陽電池パネル
２０１  白板ガラス
２０２  シリコーン樹脂
２０３  ＥＶＡ
２０４  ガルバリウム鋼板
２１０  太陽電池素子
２２０  固定部材
２３０  端子箱
２４０  ケーブル
３２０  垂木
３３０  屋根下地材
【図１】
0004323649.tif 000002
【図２】
0004323649.tif 000003
【図３】
0004323649.tif 000004
【図４】
0004323649.tif 000005