(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルなフィルム基体とその上に形成された太陽電池セルを受光面側およびその反対側（以下背面側という）がそれぞれ表面保護フィルムにより被覆されたフレキシブルな太陽電池モジュールの建物やテントなどの構造物への設置方法において、前記太陽電池モジュールを構造物に載置または固定し、太陽電池モジュールの受光側から網を被せ構造物に太陽電池モジュールを沿わせることを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。
【請求項２】
フレキシブルなフィルム基体とその上に形成された太陽電池セルを受光面側およびその背面側がそれぞれ表面保護フィルムにより被覆されたフレキシブルな太陽電池モジュールを支持枠に張架された幕体と網の間に挟み込んだことを特徴とする太陽電池幕構造体。
【請求項３】
前記網の素線の主体はガラス繊維であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池幕構造体。
【請求項４】
前記幕体に前記太陽電池モジュールが固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池幕構造体。
【請求項５】
前記太陽電池モジュールの背面保護フィルムにはさらに伸縮性を有する織布からなる固定部補強部材が付加され、この固定部補強部材の一部または全体は前記幕体に固定されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の太陽電池幕構造体。
【請求項６】
前記幕体への固定方法は熱融着であり、前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムおよび前記幕体は互いに熱融着可能な同種の材料からなり、この太陽電池モジュールの一辺の全部または、その一部はこの幕体に熱融着固定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池幕構造体。
【請求項７】
前記幕体はその表面にテトラフロロエチレン−六フッ化プロピレン共重合体（以下、ＦＥＰと略記）を被覆してあり、かつ、前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムはＦＥＰまたは／およびテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体（以下、ＴＨＶと略記）からなることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池幕構造体。
【請求項８】
前記幕体への固定方法は接着であり、前記幕体の少なくとも太陽電池モジュールを接着する部分は塩化ビニル系材料で被覆され、かつ前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムの接着面側の表面は塩化ビニル系材料で被覆されていることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池幕構造体。
【請求項９】
前記幕体への固定方法は太陽電池モジュールの幕体への縫合であることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池幕構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルな太陽電池モジュールを網を用いて建屋の屋根等へ固定する太陽電池モジュールの設置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、クリーンエネルギー源として期待されている。有用な太陽電池の例としてフレキシブルな太陽電池モジュールがある。図６はフレキシブルな太陽電池モジュールを示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【０００３】
フレキシブルな基板に形成された太陽電池セル1aと電力を取り出すための配線1b、1cとが封止樹脂フィルム1d、1eおよび表面保護フィルム1f、1gにより被覆されている。
封止樹脂フィルム1d、1eとしては、シート状で供給されるエチレン−酢酸ビニール共重合樹脂（以下、ＥＶＡと記す）、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体、エチレン・環状脂肪族共重合体等が用いられている。
【０００４】
表面保護フィルム1f、1gとしては、高耐候性フィルムで、片面もしくは、両面にコロナ放電処理等の方法で表面処理した、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（以下、ＥＴＦＥと記す）、ヘキサフルオロプロピレン・テトラフルオロエチレン共重合体（以下、ＦＥＰと記す）等のフッ素系フィルムを用いられている。さらにこれらのフィルムにＳｉＯX 等の無機防湿膜を蒸着したもを用いることもできる。
【０００５】
太陽電池を普及させるためには、多くの建屋の屋根等に設置する必要があり、簡便な設置方法が求められている。
フレキシブルな太陽電池モジュールを太陽電池を屋根等に取り付ける方法として、太陽電池モジュールの裏面の４つの辺や全面を直接を屋根や外壁に接着する方法がある。しかし、屋根や外壁には、コンクリートの脱水、硬化収縮、熱膨張、地盤の変化等による部分的寸法変化があり、それに伴ない太陽電池モジュールに歪みが引き起こされ、極端な場合には内部配線の断線やショートなどの不具合が生じていた。
【０００６】
また、たとえば特公平9-2698200 号公報には、屋根上に縦横に張られたワイヤに太陽電池の所定複数個所を連結することにより、あるいは、太陽電池の周縁部の所要複数個所にフックを設けておき、屋根上に屋根面に沿うような金属製ネットを張り、ネット上に太陽電池を載置し、太陽電池のフックをネットに掛けて太陽電池をネットに取り付けることにより、太陽電池を屋根に設置する方法が記載されている。
【０００７】
用いられる太陽電池には、強化ガラス等の基板が用いられており、特に記載はないがフック取り付け部が風圧等の応力に十分耐える構造が必要である。このためモジュールが重くなる欠点があると推察される。
また、テントなどの幕体に設置する場合には、幕体は２から５ %伸ばされて張付けられるので、幕体に接着剤による接着、および熱融着などにより固定された太陽電池モジュールにもこの伸び応力が印加される問題があり実現が困難である。このためモジュールの周囲に伸びる素材で耐侯性のあるＦＥＰ等で構成し膜素材と熱融着し一体化する方法がある。しかしこの方法では、熱融着部の端部に集中応力がかかる欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、建物の屋根あるいはテントなどの構造物の変形から太陽電池モジュールを保護でき、風等の自然環境に耐えられ、また簡便に実施できる、フレキシブルな太陽電池モジュールの設置方法を提供し、また特にテントなどの膜体に太陽電池モジュールを設置した太陽電池幕構造体を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、フレキシブルなフィルム基体とその上に形成された太陽電池セルを受光面側およびその反対側（以下背面側という）がそれぞれ表面保護フィルムにより被覆されたフレキシブルな太陽電池モジュールの建物やテントなどの構造物への設置方法において、前記太陽電池モジュールを構造物に載置または固定し、太陽電池モジュールの受光側から網を被せ構造物に太陽電池モジュールを沿わせることとする。
【００１０】
フレキシブルなフィルム基体とその上に形成された太陽電池セルを受光面側およびその背面側がそれぞれ表面保護フィルムにより被覆されたフレキシブルな太陽電池モジュールを支持枠に張架された幕体と網の間に挟み込んだ太陽電池幕構造体とする。
前記網の素線の主体はガラス繊維であると良い。
【００１１】
前記幕体に前記太陽電池モジュールが固定されていると良い。
前記太陽電池モジュールの背面保護フィルムにはさらに伸縮性を有する織布からなる固定部補強部材が付加され、この固定部補強部材の一部または全体は前記幕体に固定されていると良い。
前記幕体への固定方法は熱融着であり、前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムおよび前記幕体は互いに熱融着可能な同種の材料からなり、この太陽電池モジュールの一辺の全部または、その一部はこの幕体に熱融着固定されていると良い。
【００１２】
前記幕体はその表面にテトラフロロエチレン−六フッ化プロピレン共重合体（以下、ＦＥＰと略記）を被覆してあり、かつ、前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムはＦＥＰまたは／およびテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体（以下、ＴＨＶと略記）からなると良い。
【００１３】
前記幕体への固定方法は接着であり、前記幕体の少なくとも太陽電池モジュールを接着する部分は塩化ビニル系材料で被覆され、かつ前記太陽電池モジュールの背面側保護フィルムの接着面側の表面は塩化ビニル系材料で被覆されていると良い。
前記幕体への固定方法は太陽電池モジュールの幕体への縫合であると良い。
【００１４】
構造物の伸縮には、伸縮性のあるモジュール端部固定部が伸縮し応力を吸収太陽電池セルへの応力を低減する。
構造体と太陽電池モジュールを完全に一体化しないため、すくなくとも太陽電池セル構成部のモジュールは構造体と一緒に伸びることはなく太陽電池セルの安定性が向上する。
【００１５】
幕構造体との固定にフレキシブルで耐久性のある網構造体を用いているため、風等による膜の変形に十分追従し耐久性のある太陽電池モジュール設置構造体がえられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの設置方法を示し（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。平面状のまたは上方に凸形状の屋根または外壁等の構造物L に太陽電池モジュール1 の背面側の中央の一部1uのみを接着剤により接着固定してあり、太陽電池モジュール1 の受光側を網2 により覆ってある。網2 の周縁部は編み目より太く強固な綱やワイヤ等からなる補強材2fで補強されている。この補強材2fを構造物L に取り付けたフックに引っかけ網2 を固定している。
【００１７】
太陽電池モジュール1 は構造物の傾斜が小さければ必ずしも固定せず載置するだけでも全体がずれて移動することはない。また、固定方法は構造物の表面材質に応じて、熱融着や他の機械的固定でもよい。
網2 の素線としては、ガラス繊維、ＳＵＳ針金あるいはプラスチック繊維等にフッ素系樹脂などを被覆し、太陽電池モジュールの表面に傷を与えないものが良い。
【００１８】
網の固定方法は上記にとどまらず、例えば補強材を他の支持棒で押さえたり、補強材と建物の突起部等とを綱やワイヤで結んだりしてもよい。また屋根が構造物の表面の凹凸が大きければ平板あるいは支持部材枠とこれに張架した幕体を敷き太陽電池モジュール1 を載置または固定してもよい。
太陽電池モジュール1 は固定された以外の部分は網2 に押さえられているだけであり構造物L の表面方向に自由であり、構造物に歪みが生じても太陽電池モジュール1 には歪みは生じず、太陽電池モジュール1 に損傷は生じない。
【００１９】
また、風等の風圧には網の張力で固定され揺れることはない。また太陽電池モジュールが大きくても部分固定することにより
構造物がテントの一部を成す幕体である場合もあり、本発明は、幕構造物に太陽電池モジュールを取り付けるのに特に適した太陽電池幕構造体を提供している。
【００２０】
図２は本発明に係る太陽電池幕構造体を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
太陽電池モジュール1 は太陽電池セルの無い周縁部の一部3tが幕体3 と一体化されている。幕体3 および幕体3 は支持枠4 または支持部材部材4 に張架されている。膜3 は取り付けの際に支持部材4 によりA-A'方向および、B-B'方向に引っ張りながら取り付けられ、このときの幕体3 の伸び量は、２〜５ %に達する。網2 は太陽電池モジュール1 を覆い、支持部材4 に張架されている。
【００２１】
太陽電池モジュールの周縁部の一部の幕体への一体化の方法には、熱融着、接着あるいは、機械的一体化などがある。
熱融着の場合は、太陽電池モジュールの背面保護フィルムを熱融着に適した幕体の表面膜材と同質材に変えておくとよい。図３は本発明に用いる改良された太陽電池モジュールの断面図である。改良された太陽電池モジュールは、表面側より表面保護フィルム1f、封止樹脂フィルム1d、ガラス不織布1h、太陽電池セル1a、背面保護フィルム1g、ガラス不織布1h、固定部補強材1iから構成される。太陽電池セルから電力を取出すための配線は図示してない（図６に同じである）。
【００２２】
たとえば、幕体3 としてＡ種膜材（（社）日本幕構造協会の定めた幕構造技術基準による、ガラス繊維織物に四フッ化エチレン樹脂（ＦＥＰ）を主成分とする樹脂がコーティングされている幕体で、高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）を用いる場合は、背面保護フィルム1gの材料はＦＥＰに限定される。
【００２３】
幕体材料がＡ種膜材以外にも、耐久性の異なるＢ種膜材、Ｃ種膜材が知られており、それぞれと熱融着可能な材料を背面保護フィルム1gとして選定する必要がある。
改良された太陽電池モジュールの背面側封止樹脂フィルム1eには、補強材としてガラス不織布1hを含むことが好ましい。ガラス不織布のバインダーとしては、ＥＶＡ系、アクリル樹脂系の材料が好ましい。ガラス不織布を含有させることにより封止樹脂フィルムの加熱収縮が小さくなり、接着面に働く応力を小さくすることができる。
【００２４】
さらに、太陽電池モジュールと幕構造体を熱融着する太陽電池モジュールの周縁部分には、固定部補強材1iを挿入すことが好ましい。固定部補強材1iがないとこの部分の強度が弱く、熱融着時に変形する恐れがあるためである。
用いられる固定部補強材1iとしては、伸縮性のある織り方をしたガラス織布、プラスチック織布、金属繊維織布を用いることができる。ガラス繊維織布が柔軟性、熱伝達性の両方を満足し好ましい。
【００２５】
太陽電池モジュールと幕体が同じ材質間の熱融着であると、雨水などの浸透による剥離が起こりにくい。
幕体の表面が熱融着しにくい材質であれば、太陽電池モジュールを接着して固定してもよい。例えば幕体の表面が塩化ビニル系樹脂で被覆されている場合は太陽電池モジュールの背面保護フィルムを塩化ビニル系樹脂とし、塩化ビニル系接着剤により接着固定することができる。
【００２６】
あるいは、太陽電池モジュールの１辺を幕体に縫合して固定することもできる。この場合、幕体を構成する主繊維と同じ糸を用いると、幕体の支持枠への取り付け時の伸長時に縫合部に大きな応力が懸からない。
また、このような太陽電池幕構造体を単独に建造物屋根や空き地に設置することもできる。
【００２７】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例１
図１参照。コンクリート打放なしの平面状の屋根に従来の太陽電池モジュール（約０．４×０．９m2）１６枚の各背面中央部を接着し、ガラス繊維を樹脂コートした素線を編んだ網で覆った。網はステンレス製の四角い枠の下側に張架し、この枠を屋根にボルトで固定した。送風機により風速２０m/sec の風を斜め上から断続的に吹きつけたところ、太陽電池モジュールは殆ど揺れなかった。また、発生電力に変動は無かった。
実施例２
図２、３参照
幕体には、厚さ１mmのＡ種膜材を用いた。
【００２８】
Ａ種膜材は、ガラス織布の面積当たり重量が１５０g/m2以上、テトラフロロエチレンの使用樹脂重量比率が９０ %以上、膜材料の厚みが０．５mm以上の材料である（前出幕構造技術基準）。
図４は幕体の接合部と太陽電池モジュールとの断面図である。Ａ種膜材は、幅１m 、長さ１００ mで供給されるので、所定長さに裁断し、辺を重ね合わせて熱融着し（熱融着部3t）幕体とした。
【００２９】
用いた太陽電池モジュール1 は、表面側より表面保護フィルム1fとして接着面をコロナ処理したＥＴＦＥ、受光面側および背面側の封止樹脂フィルム1d  1eとして厚み０．３mmのガラス不織布1hを含有した厚み０．４mmのシート状ＥＶＡ、太陽電池セル1aとしてアラミド樹脂基板およびa-Si太陽電池素子、太陽電池セルから電力を取出すための配線として幅3mm 、厚み５０μm の錫メッキ銅箔、背面保護フィルム1gとして両面をコロナ処理した厚み２５μm のＦＥＰを用いた。用いた太陽電池セル1aでは、基板の太陽電池素子面（受光面）の反対面に正極、および負極が形成されている。
【００３０】
図５は本発明に係る実施例１の太陽電池モジュール固定部の断面図である。
太陽電池セル1aのない太陽電池モジュールの周縁部に固定部補強材1iとして０．５mm厚みのガラス織布を付加した。その部分を幕体3 への固定部1tとした。さらに幕体と同じ幕体小片3Pを幕体3 （熱融着部3t）と固定部1tに熱融着部した。図で封止樹脂フィルムと保護フィルムは一括して符号1Zを付してある。
【００３１】
網は、ガラス繊維をテトラフロロエチレンで被覆した素線を編んだ網を用いた。素線のクロス部は熱融着により突起とならないようにした。突起があると、太陽電池モジュールに局所的に当たり、損傷の原因となるのでこれを避けたものである。
幕体と太陽電池モジュールの接合においては、太陽電池モジュールが幕体の段差に当たらないようにした。また太陽電池モジュールの端部の固定部補強材11が取り付けられた部分のみを幕体に熱融着し、熱融着部1tにはさらに固定用のＡ種膜材の小片3pを補強のため熱融着した。
【００３２】
このような、太陽電池モジュールを搭載した幕体および網を公知の構造の取り付け治具を備えた支持枠に取り付け、幕体と網に同時に縦横両方向に所定の張力を加え、固定し、太陽電池幕構造体とした。
比較例１
太陽電池モジュールは固定部補強材がない以外は実施例２と同様に構成した。幕構造体を構成するＡ種膜材の表面には、接着性を向上させる目的であらかじめコロナ処理を実施した。接着材としてシート状ＥＶＡを用い真空ラミネータによりＡ種膜材と太陽電池モジュールを全面接着した。網の被覆は行わなかった。
比較例２
太陽電池モジュールは固定部補強材がない以外は実施例２と同様に構成した。幕構造体を構成するＡ種膜材の表面には、融着性を向上させる目的であらかじめコロナ処理を実施した。熱融着装置によりＡ種膜材と太陽電池モジュールの周囲のみを熱融着した。網の被覆は行わなかった。
【００３３】
次のサイズの、上記の実施例２、比較例１、２の幕構造体の試料に次の信頼性試験を行った。
図２に示した構造で、約１ m角の太陽電池幕構造体を作製し、パイプに取り付けられたネジ（図２には図示せず）により幕体に200Kg/m の張力を加えた状態とし、試験試料とした。
【００３４】
試料は、光安定化処理のため２００時間、模擬太陽光を照射した後、各試験を実施した。試料数は各試験ともｎ＝３とした。
実施例２の試料では、幕構造体への張力を印加によりモジュール特性および外観変化は観察されなかった。
なお、比較例１の太陽電池幕構造体では、設置し幕構造体に張力を加えることによりモジュール特性が低下しため以下の試験は実施しなかった。  また、比較例２の太陽電池モジュール設置構造体では、設置し幕構造体に張力を加えることによりモジュール固定部近傍が伸びのため白濁すると同時に、発電効率が３ %低下しため以下のＨＨＶ試験のみ実施し他の試験は省略した。
【００３５】
ＪＩＳＣ８９３８に記載の信頼性試験のうち、高温高湿放置試験（８５℃、８５ %ＲＨ、１０００ｈ、以下ＨＨ試験と記載）、ヒートサイクル試験（−２０℃、９０℃、２００サイクル、以下ＨＣ試験と記載）、温湿度サイクル試験（−４０℃〜８５℃、８５%RH 、２０サイクル、以下ＨＨＣ試験と記載）、ウエザロ試験および風圧試験をＪＩＳに準拠し実施した。これ以外に屋外暴露試験（３ヶ月）を実施し、特性変化、外観観察を実施した。
【００３６】
判定は、特性変動が５ %以内であり、腐食等の外観異常が無いことを合格とした。試験前後の比較は、モジュール製造時の発電効率を１００とし、設置後幕構造体に張力を加えた後の発電効率の比を表す。
信頼性試験後の値は太陽電池幕構造体の光照射による安定化後の変換効率の値を１００とした場合の各試験後の変換効率の比である。
【００３７】
なお実施例１のモジュールでは、信頼性試験による外観変化は認められなかった。
試験結果を次表に示す。
【００３８】
【表１】
0004325107.tif 000002
比較例１および比較例２の太陽電池モジュール設置構造体の出力特性の低下は、太陽電池セルの伸びによる応力が原因の特性低下であると推定される。
屋外暴露による変換効率の変化は、表面汚れによるものであり、洗浄後に測定した結果変換効率の変化は１ %であった。
【００３９】
このように太陽電池モジュール幕構造体は、各種信頼性試験および、屋外暴露試験においても太陽電池特性、および外観に変化がなく比較例にくらべ良好であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシブルなフィルム基体とその上に形成された太陽電池セルを受光面側およびその背面側がそれぞれ表面保護フィルムにより被覆されたフレキシブルな太陽電池モジュールの建物やテントなどの構造物への設置方法において、前記太陽電池モジュールを構造物に載置または固定し、太陽電池モジュールの受光側から網を被せ構造物に太陽電池モジュールを沿わせるようにしたため、太陽電池モジュール1 は固定された以外の部分は網2 に押さえられているだけであり構造物L の表面方向に自由であり、構造物に歪みが生じても太陽電池モジュール1 には歪みは生じず、太陽電池モジュール1 に損傷は生じない。
【００４１】
また、風等の風圧には網の張力で固定され揺れることはない。
上記の太陽電池モジュールを支持枠に張架された幕体と網の間に挟み込んだ構造の太陽電池幕構造体はテントなどの幕体を用いる構造物に太陽電池モジュールを適用することが容易になる。また、このような太陽電池幕構造体を屋根や空き地などに簡便に設置することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの設置方法を示し（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池幕構造体を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【図３】本発明に用いる改良された太陽電池モジュールの断面図である。
【図４】幕体の接合部と太陽電池モジュールとの断面図である。
【図５】本発明に係る実施例１の太陽電池モジュール固定部の断面図である。
【図６】フレキシブルな太陽電池モジュールを示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【符号の説明】
1     太陽電池モジュール
1a    太陽電池セル
1b    配線
1c    配線
1d    封止樹脂フィルム
1e    封止樹脂フィルム
1f    表面保護フィルム
1g    表面保護フィルム
1h    ガラス不織布
1i    固定部補強材
1u    モジュール固定部
2     網
3     幕体
3p    幕体小片
3t    幕体接合部
4     支持枠／支持部材
L     屋根
【図１】
0004325107.tif 000003
【図２】
0004325107.tif 000004
【図３】
0004325107.tif 000005
【図４】
0004325107.tif 000006
【図５】
0004325107.tif 000007
【図６】
0004325107.tif 000008