JP2009021402A

JP2009021402A - 太陽電池モジュール及びその設置方法

Info

Publication number: JP2009021402A
Application number: JP2007182933A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nishihara; 西原　　啓徳
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】太陽電池セルの表面を保護することができると共に、長期間屋外に放置されたとしても受光性能に影響を及ぼさない太陽電池モジュール及びその設置方法を提供すること。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュールは、素子配設領域Ｘを有する補強材４と、補強材４の素子配設領域Ｘに受光面が露出するように配設された太陽電池セル１と、補強材４の素子配設領域Ｘ以外の領域に粘着材層５を介して取り付けられ、太陽電池セル１を覆う養生シート６と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋根などに設置する太陽電池モジュール及びその設置方法に関する。

太陽電池発電は、環境に優しい新しいエネルギーとして注目を集め、順調に導入が進んでいる。太陽電池モジュールの構造としては、発電素子をエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの封止材で封止し、受光面側にガラスを用いたモジュールが多く商品化されているが、重量が重いこと、曲面への設置が困難なことなどの欠点があることから、ガラスの代わりにフッ素系のフイルムを受光面側の保護材として用いた軽量でフレキシブルなモジュールも開発されている。

このタイプのモジュールの例としては、ガルバリウム鋼板などの金属屋根材に用いられる材料をモジュールの裏面補強材として用いた金属屋根一体型太陽電池モジュールがある。このモジュールの場合には、太陽電池としての配線作業を除けば、通常の金属屋根と全く同じ施工方法で太陽電池付き屋根を施工することができる。モジュール自体が屋根材を補強材としているために、太陽電池を搭載していない通常の金属屋根部分との調和にも優れた屋根を提供することができる。

受光面側の保護材としてガラスの代わりにフッ素系フイルムなどの透光性樹脂材料を用いた太陽電池モジュールの場合には、モジュール端部の曲げ加工などの製造工程や、輸送、施工作業などで太陽電池セルの表面が損傷を受ける可能性が高くなる。そこで、これらの工程において太陽電池セルの表面を保護する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、成形加工工程を含む太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池モジュールの受光面側に粘着性フイルム（養生シート）を貼り付けた後、係合部の加工を行い、粘着性フイルムを貼り付けたままで、太陽電池モジュールの出力特性試験や現場での施工確認試験を行う方法が開示されている。
特開平１１−４０１０号公報

特許文献１に開示されているタイプの太陽電池モジュールを図３に示す。また、図４は、図３のIV−IV線に沿う断面図である。図３において参照符号１１は太陽電池セルを示す。太陽電池セル１１は、ＥＶＡのような封止材１２で封止されている。封止材１２の受光面側には、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などで構成された表面保護材１３が設けられている。また、太陽電池セル１１の受光面の裏面側には、補強材１４が配設されている。この補強材１４としては、金属屋根一体型太陽電池の場合にはガルバリウム鋼板などが用いられることが多い。また、太陽電池セル１１の表面保護材１３上には、粘着剤層１５を介して養生シート１６が取り付けられている。

実際の太陽電池モジュールの施工では、特に施工面積が大きい大型物件では、個人住宅のように数日で施工が完了せず、屋根施工後の雨仕舞やその他の付帯工事を入れると工期が１月以上に亘ってしまう場合があり、この期間の間ずっと養生シート１６が太陽電池セル１１の表面に取り付けられたままになることも考えられる。このように養生シート１６が太陽電池セル１１の受光面に貼付された状態で長期間屋外に放置されると、養生シートを剥離したときに、粘着材層１５の粘着材が太陽電池セル１１表面に残存し、その状態で屋外曝露を続けると、残存した粘着材にゴミなどが付着して太陽電池セル１１の表面が汚れて受光性能が低下してしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、太陽電池セルの表面を保護することができると共に、長期間屋外に放置されたとしても受光性能に影響を及ぼさない太陽電池モジュール及びその設置方法を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、素子配設領域を有する支持基材と、前記支持基材の前記素子配設領域に受光面が露出するように配設された太陽電池用発電素子と、前記支持基材の前記素子配設領域以外の領域に粘着材を介して取り付けられ、前記太陽電池用発電素子を覆うシート材と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、シート材が、太陽電池用発電素子が存在しない領域で粘着材を介して取り付けられているので、シート材を除去した後に長時間屋外に放置したとしても、太陽電池用発電素子の表面には粘着材が残存することがないので、残存した粘着材にゴミなどが付着して太陽電池用発電素子の表面が汚れて受光性能が低下することはない。また、シート材を除去した後に、粘着材が残存したとしても太陽電池用発電素子が配置されていない領域に残存するので、太陽電池用発電素子を損傷することなく容易に粘着材を除去することができる。

本発明の太陽電池モジュールにおいては、前記シート材が透明又は半透明であることが好ましい。

本発明の太陽電池モジュールにおいては、前記太陽電池用発電素子の電気的検査を行うためのコネクタを具備することが好ましい。

本発明の太陽電池モジュールの設置方法は、複数の上記太陽電池モジュールを接続して太陽電池ストリング又は太陽電池アレイを構成する工程と、前記太陽電池ストリング又は太陽電池アレイにおける太陽電池モジュールの電気的出力検査を行う工程と、前記太陽電池モジュールから前記シート材を除去する工程と、を具備することを特徴とする。

この方法によれば、製造工程において太陽電池モジュールの表面を保護すると共に、施工時における太陽電池モジュールの損傷を防ぐこともできる。これにより、太陽電池モジュールの歩留まりを向上することができる。

本発明の太陽電池モジュールは、素子配設領域を有する支持基材と、前記支持基材の前記素子配設領域に受光面が露出するように配設された太陽電池用発電素子と、前記支持基材の前記素子配設領域以外の領域に粘着材を介して取り付けられ、前記太陽電池用発電素子を覆うシート材と、を具備するので、太陽電池セルの表面を保護することができると共に、長期間屋外に放置されたとしても受光性能に影響を及ぼさない太陽電池モジュールを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。

図１において参照符号１は太陽電池セルを示す。太陽電池セル１は、ＥＶＡのような封止材２で封止されている。封止材２の受光面側には、表面保護材３が設けられている。この表面保護材３を構成する材料としては、光透過性と耐候性の観点から、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などフッ素系材料を用いることが好ましい。

太陽電池セル１の受光面の裏面側には、補強材４が配設されている。この補強材４により、太陽電池セル１が支持されている。この補強材４としては、金属屋根一体型太陽電池の場合にはガルバリウム鋼板などが用いられることが多い。この補強材４の太陽電池セル１の搭載されていない部分は、必要に応じて屋根材としての折り曲げ加工が施される。

太陽電池セル１の表面保護材３上には、粘着剤層５を介して養生シート６が取り付けられている（貼付されている）。養生シート６は、透明又は半透明であることが好ましい。また、養生シート６を構成する材料としては、ポリエチレンなどが挙げられる。また、粘着材層５を構成する粘着材の材料としては、例えば、アクリル系粘着材などが挙げられる。

上記表面保護材３が厚さ約１００μｍ以下のフッ素系材料のフィルムで構成されており、モジュール端部の曲げ加工や、輸送、施工作業などで表面に損傷を受けることが予想され、万が一これらの製造工程や運搬、施工作業などで損傷を受けると太陽電池モジュールとして十分な性能を発揮できなくなる恐れがあるので、この養生シート６により太陽電池モジュール表面の損傷を防止している。この養生シート６は、太陽電池モジュールの設置・施工において、複数の太陽電池モジュールを接続して太陽電池ストリング又は太陽電池アレイを構成し、太陽電池ストリング又は太陽電池アレイにおける太陽電池モジュールの電気的出力検査（例えば、配線の確認）を行った後に、太陽電池モジュールから除去される。

養生シート６は、図２に示すように、補強材４の素子配設領域（太陽電池セル１が存在する領域）Ｘ以外の領域に粘着材層５を介して取り付けられており、太陽電池セル１を覆っている。素子配設領域Ｘ以外の領域とは、素子配設領域Ｘと重ならなければ特に制限なく設定することができる。また、養生シート６が補強材４に取り付けられている領域（粘着領域）Ｙのサイズは、養生シート６がモジュール表面の損傷を防止できるために十分な粘着力が発揮されれば特に制限はない。例えば、養生シート６の幅に対して幅方向における両端から３％〜１０％の領域を確保できれば良い。

太陽電池セル１の裏面側からは、ケーブル７が引き出されており、その端部には、コネクタ８が取り付けられている。このコネクタ８を用いて複数の太陽電池モジュールを並列あるいは直列に接続することにより、ストリングやアレイを構成することができる。

上記構成を有する太陽電池モジュールにおいては、養生シート６が、太陽電池セルが存在しない領域で粘着材層５を介して取り付けられているので、養生シート６を除去した後に長時間屋外に放置したとしても、太陽電池セル１の表面には粘着材が残存することがないので、残存した粘着材にゴミなどが付着して太陽電池セル１の表面が汚れて受光性能が低下することはない。また、養生シート６を除去した後に、粘着材が残存したとしても太陽電池セル１が配置されていない領域に残存するので、太陽電池セルを損傷することなく容易に粘着材を除去することができる。

また、太陽電池モジュールで太陽電池ストリングや太陽電池アレイを構成する際に、太陽電池ストリングあるいは太陽電池アレイを構成した後に、養生シートを取り付けたままの状態で太陽電池モジュールの電気的出力検査を行い、検査後に養生シートを除去することにより、製造工程において太陽電池モジュールの表面を保護すると共に、施工時における太陽電池モジュールの損傷を防ぐこともできる。これにより、太陽電池モジュールの歩留まりを向上することができる。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
（実施例）
まず、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを基材とするアモルファスシリコン太陽電池セルを準備した。表面にポリエステル塗装を施した厚さ０．８ｍｍのガルバリウム鋼板上に、厚さ４００μｍのＥＶＡ（ブリジストン社製）の封止材、太陽電池セル、厚さ４００μｍのＥＶＡ（ブリジストン社製）の封止材及び厚さ２５μｍＥＴＦＥ（旭ガラス社製）の表面保護材を順次配設し、真空ラミネータ装置を用いてラミネートして一体化することにより平板状の太陽電池モジュールを作製した。

次いで、太陽電池モジュールの太陽電池セルが存在しない領域に粘着材で養生シートを貼り付け、ロール成形機を用いて屋根材としての加工を行った。養生シートとしては、厚さ６０μｍのポリエチレンシートを用い、粘着材としてはアクリル系粘着材を用いた。このようにして、本発明に係る太陽電池モジュール（実施例）を作製した。

このようにして得られた太陽電池モジュールについて、まず、養生シートを取り付けたままの状態で、１０００Ｗ／ｍ²の光を照射したときの出力（初期値）を調べた。なお、出力の補正については、予め統計的な処理が可能な数のモジュールについて養生シートを取り除く前後での特性の計り比べを行ったデータから換算係数を算出し、この測定値をこの換算係数で補正することで行った。その後、そのままの状態で２週間屋外に放置し、その後養生シートを剥離して、１年間程度屋外で発電させた後に、その太陽電池モジュールの受光性能を上記と同様にして調べた。その結果、通常の光劣化程度受光性能の低下が見られただけであった。これは、長期間屋外に放置された状態であっても、粘着材が太陽電池セルの存在する領域に設けられていないので、太陽電池セルの表面が粘着材により汚れておらず、ゴミなどの付着がなく、入射光量を減少させないためである。なお、養生シートを剥離した後に太陽電池セルが存在する領域以外に残存した粘着材については、太陽電池セルに損傷を与えることなく容易に除去することができた。

以上のような実験により養生シートの粘着材の挙動を把握した太陽電池モジュールを実際に施工した。太陽電池モジュールの施工後の性能試験については、養生シートを取り付けた状態で太陽電池モジュールのストリングの電流−電圧特性を評価した。その結果、特に問題もなく、屋根施工が完了するまでの約１月間養生シートを取り付けたままで放置し、施主への引渡し直前に養生シートを除去したが、なんら問題はなかった。

（比較例）
太陽電池モジュールの太陽電池セルが存在する領域に粘着材で養生シートを貼り付けたことを除いて実施例と同様にして太陽電池モジュール（比較例）を作製した。このようにして得られた太陽電池モジュールについて、実施例と同様にして、養生シートを取り付けたままの状態で、１０００Ｗ／ｍ²の光を照射したときの出力（初期値）を調べ、そのままの状態で２週間屋外に放置し、その後養生シートを剥離して、１年間程度屋外で発電させた後に、その太陽電池モジュールの受光性能を上記と同様にして調べた。その結果、通常の光劣化程度以上に受光性能の低下が見られた。これは、太陽電池セルが存在する領域に残存した粘着材が太陽電池セルの表面を汚し、その粘着材にゴミなどが付着して、入射光量を大幅に減少させたためであると考えられる。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、部材の位置関係、材質については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

本発明は、例えば建物の屋根に設置される太陽電池モジュールに適用可能である。

本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す図である。図１のII−II線に沿う断面図である。従来の太陽電池モジュールの構成を示す図である。図３のIV−IV線に沿う断面図である。

符号の説明

１…太陽電池セル、２…封止材、３…表面保護材、４…補強材、５…粘着材層、６…養生シート、７…ケーブル、８…コネクタ。

Claims

素子配設領域を有する支持基材と、前記支持基材の前記素子配設領域に受光面が露出するように配設された太陽電池用発電素子と、前記支持基材の前記素子配設領域以外の領域に粘着材を介して取り付けられ、前記太陽電池用発電素子を覆うシート材と、を具備することを特徴とする太陽電池モジュール。
前記シート材が透明又は半透明であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
前記太陽電池用発電素子の電気的検査を行うためのコネクタを具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池モジュール。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の複数の太陽電池モジュールを接続して太陽電池ストリング又は太陽電池アレイを構成する工程と、前記太陽電池ストリング又は太陽電池アレイにおける太陽電池モジュールの電気的出力検査を行う工程と、前記太陽電池モジュールから前記シート材を除去する工程と、を具備することを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。