JP5361438B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

この発明は、複数の太陽電池を備えた太陽電池モジュール本体の周縁部にフレームを取り付けた太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。

このような太陽電池を家屋或いはビル等の電源として用いるにあたっては、太陽電池１枚当たりの出力が数Ｗと小さいことから、通常複数の太陽電池を電気的に直列或いは並列に接続することで、出力を数１００Ｗにまで高めた太陽電池モジュールとして使用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、従来の太陽電池モジュールを示す平面図である。従来の太陽電池モジュールを図１０に従い説明する。

図１０に示すように、複数の太陽電池８００が互いに銅箔等の導電材よりなる配線材８０２により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材と、耐侯性フィルムからなる裏面部材との間に、耐候性、耐湿性に優れたＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、エチレン酢酸ビニル）等の透光性を有する封止材により封止されている。

複数の太陽電池８００…が配線材８０２により直列に接続され、１単位ユニットであるストリングス８１０を構成している。これらストリングス８１０、８１０間は接続用配線、いわゆる渡り配線８１１により接続されている。更に、これら太陽電池８００からの出力を外部に引き出すための引き出し線が接続されている。

このようにして太陽電池モジュール本体８２０が形成されており、この太陽電池モジュール本体の周縁部には、アルミニウム材などからなるフレーム８５０が取り付けられている。

このような太陽電池モジュールでは、表面部材だけでなくフレーム８５０によっても強度が確保されるため、太陽電池モジュールを大型化した際にも表面部材を厚くする必要がなく、重量増加を抑えることができ、取り扱いが容易になる。さらに、表面部材の厚みを薄くすることにより透過する光量を多くして発電効率を向上させることができる利点もある。

ところで、上記したフレーム８５０は、図１１に示すように、各フレーム８５０のコーナー部分に、コーナーピース８３０という固定部材を取り付け部８５１に圧入することにより、フレーム同士を接合固定する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−９５８１９号公報（図１１参照）

太陽電池モジュールにおいては、重量増加、コストなどを考慮して、上記フレーム８５０の肉厚はできる限り薄くしている。例えば、従来のフレーム８５０においては、肉厚が１．５ｍｍのものが用いられている。

上記したフレーム８５０にコーナーピース８３０を圧入した際に、図１２に示すように、フレーム８５０が変形して、隙間８５５が生じることがある。

この隙間８５５が発生すると、この隙間８５５を閉塞するための修正作業が必要になり、作業性が悪くなるという難点があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものにして、フレーム組み立て時に各コーナー部の変形を抑制し、作業効率の良好な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

この発明の太陽電池モジュールは、表面部材と、裏面部材と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、配線材によって電気的に接続された太陽電池と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を封止する封止材と、を備えた太陽電池モジュール本体と、この太陽電池モジュール本体の周縁部に取り付けられるフレームとを有する太陽電池モジュールであって、前記フレームは、中空構造のフレーム本体部と、フレーム本体部の上部に位置し太陽電池モジュール本体の周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、を備え、前記フレーム本体部は、圧入部材が圧入される取り付け部が設けられ、この取り付け部の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成され、フレーム同士が取り付け部に圧入部材を圧入して固定されていることを特徴とする。

また、前記外側の断面の肉厚が１．８ｍｍから１．５ｍｍ、内側の断面の肉厚が１．１ｍｍから１．３ｍｍに形成するとよい。

また、フレーム同士が接合される角部の位置が面取りされた形状になるように、フレーム同士が接合される端面先端を円弧状に形成するとよい。

この発明は、フレームの断面の肉厚を外側が厚く、内側を薄くすることで、コーナー部の圧入により、内側のフレームが撓み、外側のフレームの変形が抑制される。この結果、フレームの修正作業等が減り、生産効率が向上する。

更に、圧入により、内側のフレームが太陽電池モジュール本体側にも迫り上がるように撓み、太陽電池モジュール本体とフレームの固定も強固になる。

この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームを示す断面図である。 この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームにコーナーピースを取り付けた状態を示す断面図である。 この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームとコーナーピースを示す平面図である。 この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームの取り付け状態を示す平面図である。 この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す概略断面図である。 この発明の第１の実施形態のフレーム同士を取り付けた状態を示す斜視図である。 この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームの取り付け状態を示す平面図である。 この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュールに用いられるフレームを示す平面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す平面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。

この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。

図５は、この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュールを示す概略断面図である。この図に従いこの太陽電池モジュールの全体構成を説明する。

この発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池１１…を備えている。この太陽電池１１は、例えば、厚みが０．１５ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどで構成される結晶系半導体からなり、１辺が１００ｍｍの略正方形を有するが、これに限るものではなく、他の太陽電池を用いても良い。

この太陽電池１１内には、例えば、ｎ型領域とｐ型領域が形成され、ｎ型領域とｐ型領域との界面部分でキャリア分離用の電界を形成するための接合部が形成されている。例えば、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した太陽電池などが用いられる。

この複数の太陽電池１１の各々は互いに隣接する他の太陽電池１１と扁平形状の銅箔などで構成された配線材（図示せず）によって電気的に接続されている。即ち、配線材の一方端側が所定の太陽電池１１の上面側の集電極に接続されるとともに、他方端側がその所定の太陽電池１１に隣接する別の太陽電池１１の下面側の集電極に接続される。これら太陽電池１１…は、配線材で直列に接続され、太陽電池モジュール１０から所定の出力、例えば、２００Ｗの出力が発生するように構成されている。

図５に示すように、複数の太陽電池１１が互いに銅箔等の導電材よりなる配線材（図示せず）により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する表面部材１２と、耐侯性フィルム又はガラス、透光性プラスチックのような透光性を有する部材からなる裏面部材１３との間に、耐候性、耐湿性に優れたＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ、エチレン酢酸ビニル）等の透光性を有する封止材１４により封止され、太陽電池モジュール本体１０が形成されている。

上記太陽電池モジュール本体１０は、周縁部にシール材４０を用いてアルミニウムなどからなるフレーム２０に嵌め込まれる。このフレーム２０は、アルミニウム、ステンレス又は鋼板ロールフォーミング材等で形成されている。必要に応じて端子ボックス（図示せず）が、例えば裏面部材１３の表面に設けられる。

図１及び図２に示すように、フレーム２０の一例は、中空構造の本体部２１、本体部２１の上部に位置し、外周部をシール材を介して嵌め込む断面コ字状の嵌合部２２を有する。嵌合部２２には、シール材を溜めるための凹部２６が設けられている。

フレーム２０のコーナー部には、後述するコーナーピースが圧入される矩形状の取り付け部２７が設けられている。

そして、この実施形態における取り付け部２７の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成されている。すなわち、取り付け部２７の外側に位置する断面の肉厚（ａ）が１．８ｍｍから１．５ｍｍ、内側に位置する断面の肉厚（ｂ）が１．１ｍｍから１．３ｍｍとなるように形成されている。この実施形態においては、外側の断面の肉厚と内側の断面の肉厚との合計は２．９ｍｍとなるように形成している。

この実施形態においては、フレーム２０は、アルミニウム材で形成され、矩形状の取り付け部２７の幅（ｃ）は約８．８ｍｍ、高さ（ｄ）は約２０ｍｍである。

そして、取り付け部２７の外側に位置する断面の肉厚（ａ）が１．６ｍｍのとき、内側に位置する断面の肉厚（ｂ）が１．３ｍｍとなるように形成されている。

従来のフレームの取り付け部２７の断面の肉厚は、外側がと内側は同じ肉厚で形成され、双方の肉厚は１．４５ｍｍであり、合計の肉厚は２．９ｍｍである。

上記のように、この実施形態の合計の肉厚を従来の肉厚と同じにすることで、強度、重量並びにコストは従来のものとこの実施形態のものとは変わりはない。

図３、図４に示すように、取り付け部２７に圧入されるコーナーピース３０は、アルミニウムで形成され、鉤状部３１が設けられている。この鉤状部３１の幅（ｗ）は、矩形状の取り付け部２７の幅（ｃ）より、若干広く形成され、この実施形態では、８．９５ｍｍとしている。そして、高さ（ｈ）は取り付け部２７の高さ（ｂ）と同じか若干低く形成され、この実施形態では１９ｍｍとしている。

フレーム２０（２０ａ、２０ｂ）同士の接続は、図２及び図４に示すように、一方のフレーム２０（２０ａ）の取り付け部２７にコーナーピース３０の鉤状部３１を圧入して、コーナーピース３０を圧入固定する。その後、他方のフレーム２０（２０ｂ）の取り付け部２７にコーナーピース３０の他方の鉤状部３１を圧入して、フレーム２０ａ、２０ｂが固定される。

この取り付け部２１の断面の肉厚は、外側が厚く内側が薄く形成されているので、取り付け部２１の内側の撓みが大きく、外側の取り付け部はほとんど変形しない。その結果、図７に示すように、フレーム２０、２０同士の外周側の接合面に変形等により隙間が生じることがなくなり、修正作業等が不要になる。

そして、図６に示すように、取り付け部２１の内側は、内側に図中ｅで示す量だけ撓んで変形する。この変形量は、この実施形態においては、０．１５ｍｍであった。そして、この内側の撓みにより、断面コ字状の嵌合部２２の下側が図中ｆだけ上方に迫り上がって変形する。この変形量ｆは、この実施形態では、０．０５ｍｍであった。

このように、太陽電池モジュール本体１０とフレーム２０と接触する部分も迫り上がり、その結果太陽電池モジュール本体１０とフレーム２０の固定も強固になる。

図８、図９は、この発明の第２の実施形態を示す平面図である。

この第２の実施形態は、フレーム２０ｃ、２０ｃ同士の接合面の角部の位置が面取りされた形状になるように構成したものである。このため、フレーム２０ｃ、２０ｃ同士が接合される端面２５が円弧状に形成されている。このフレーム２０ｃの断面の肉厚は、上記の実施形態と同様に、外側が厚く内側が薄く形成されている。

この発明よるフレーム２０ｃによれば、コーナーピース３０を圧入しても、外側に位置するフレームの形状は変形しない。このため、フレーム２０ｃ同士が接合される端面を円弧状に形成することで、両フレーム２０ｃ、２０ｃを接合した角部の位置が面取りしたように仕上げられる。

このように、角部を面取りしたように仕上げることで、手などが触れた際にも鋭角なものが当接したときの痛みや感覚を与えることがなく、取り扱いがより容易になる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 太陽電池モジュール本体、１１ 太陽電池、２０ フレーム、２１ フレーム本体、２２ 嵌合部、２７ 取り付け部、３０ コーナーピース、３１鉤状部。

Claims (2)

1. 表面部材と、裏面部材と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、配線材によって電気的に接続された太陽電池と、前記表面部材及び裏面部材の間に配設され、前記複数の太陽電池を封止する封止材と、を備えた太陽電池モジュール本体の周縁部にフレームを取り付けた太陽電池モジュールであって、
   前記フレームは、中空構造の本体部と、本体部の上部に位置し、周縁部が嵌め込まれる嵌合部と、を備え、
   前記本体部は、他のフレームに設けられた圧入部材が圧入される取り付け部が設けられ
   、この取り付け部の断面の肉厚は、外側が１．８ｍｍから１．５ｍｍと厚く内側が１．１ｍｍから１．３ｍｍと薄く形成され、フレーム同士が取り付け部に圧入部材を圧入して固定されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. フレーム同士が接合される角部の位置が面取りされた形状になるように、フレーム同士が接合される端面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。

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