JP5940043B2 - 太陽電池モジュール及び太陽電池システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び太陽電池システムに関する。

従来の太陽電池モジュールの構造が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される構造は、太陽電池素子を含む矩形形状の太陽電池パネルと、この太陽電池パネルの外周にシール材を介して嵌め込まれたフレームとを備えるものであるとともに、シール材をフレーム内に停留するために、太陽電池パネルとフレームとが嵌合する部分に凹凸形状を備えたものとなっている。すなわち、特許文献１は、フレーム内のシール材を停留するため、太陽電池パネルとフレームとの嵌合部に様々な凹凸形状を有するフレーム構造を開示している。

特許第４５１１４８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される発明では、太陽電池モジュールを固定するためのフランジ部は、太陽電池パネルが嵌合する部分とは別になっており、その分フレーム材料が多く必要となるとともに、重量が増加する原因となっていた。

一方で、架台に固定するための構造を太陽電池モジュールが備えていないと、架台への取り付けが難しくなる。すなわち、架台に固定するための構造を備えていないと、太陽電池モジュールは取付性が低くなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレームの材料の使用量が少なく、架台へ容易に取り付けられる太陽電池モジュール及び太陽電池システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの周縁部を覆う太陽電池パネル嵌合部が設けられたフレームとを有し、太陽電池パネルがシール材を介して太陽電池パネル嵌合部に嵌め込まれた太陽電池モジュールであって、フレームは、太陽電池パネル嵌合部の太陽電池パネルと対向する面に凹設されて、シール材を停留させる凹部と、凹部の底にあたる部分を太陽電池パネルと反対方向に突出して形成された凸部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、フレームの材料の使用量を抑えつつ、太陽電池モジュールを容易に架台に取り付けられるようにすることができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態２の構成を示す図である。 図３は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態３の構成を示す図である。 図４は、特許文献１に開示される太陽電池モジュールの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール及び太陽電池システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態１の構成を示す図である。太陽電池システム１１０は、架台２０の上に複数の太陽電池モジュール１００を載置し、固定部材である施工部材２２を用いて架台２０に太陽電池モジュール１００を固定することによって構成されている。なお、図１では、太陽電池モジュール１００と架台２０との固定箇所を部分的に図示している。

太陽電池モジュール１００は、太陽電池パネル１０１とフレーム１０とを有する。太陽電池パネル１０１は、受光面側の透光性絶縁基板１０２と、裏面側のバックフィルム１０３との間に配置した複数の太陽電池セル１０４を透明な封止樹脂１０５で封止して構成される。バックフィルム１０３は、金属箔を絶縁性フィルムで挟み込んで形成されている。フレーム１０は、上フランジ部１０ａ、中フランジ部１０ｂ、下フランジ部１０ｃ及び外枠部１０ｄを有する。上フランジ部１０ａは外枠部１０ｄの上端から延在しており、下フランジ部１０ｃは外枠部１０ｄの下端から延在しており、中フランジ部１０ｂは外枠部１０ｄの上端から太陽電池パネル１０１の厚さとほぼ同じ長さ下がった部分から延在している。フレーム１０は、側面視が概ねＥ字状となっている。

上フランジ部１０ａ、中フランジ部１０ｂ及び外枠部１０ｄは、これらで三方を囲まれた部分に太陽電池パネル嵌合部１１を形成している。外枠部１０ｄは、太陽電池パネル嵌合部１１を形成する部分に、太陽電池パネル１０１が挿入される側とは逆方向に凹となったシール材停留部１２が形成されている。すなわち、太陽電池パネル嵌合部１１は、太陽電池パネル１０１の側面と対向する部分にシール材停留部１２が設けられている。外枠部１０ｄは、シール材停留部１２の底にあたる部分が太陽電池パネル１０１と反対方向に突出して凸部１３が形成されている。太陽電池パネル嵌合部１１には、シール材１０６が配置されており、上フランジ部１０ａ、中フランジ部１０ｂ及び外枠部１０ｄと太陽電池パネル１０１との間にはシール材１０６が介在している。

太陽電池パネル嵌合部１１にシール材停留部１２が形成されていることにより、太陽電池パネル１０１にフレーム１０を装着する際に、太陽電池パネル嵌合部１１からシール材１０６がはみ出すことが抑制され、フレーム１０の組立が容易になるとともに、耐水性が向上して太陽電池パネル嵌合部１１へ水が浸入しにくくなる。また、太陽電池パネル嵌合部１１にシール材停留部１２が形成されていることにより、シール材停留部１２が設けられていない場合と比較してフレーム１０側の接着面が大きくなるとともに、シール材１０６の保持量が多くなるため、太陽電池パネル１０１とフレーム１０とを強固に接着できる。

架台２０は、フレーム載置部２１を有する。フレーム載置部２１は、架台２０の天面部分であり、平坦面である。

施工部材２２は、平板状の部材である。施工部材２２は、フレーム１０に対応する長さを有していても良いし、フレーム１０よりも短くても良い。施工部材２２は、不図示の締結部材（ボルトやリベットなど）を用いて架台２０に締結される。

太陽電池モジュール１００を架台２０に固定する際は、フレーム載置部２１の上に凸部１３が配置され、凸部１３の上に重ねて配置された施工部材２２が不図示の締結部材で架台２０に固定されることによって、フレーム載置部２１と施工部材２２との間に凸部１３が挟み込まれ、太陽電池モジュール１００が架台２０に固定される。この際、下フランジ部１０ｃは、架台２０と接していても離れていても良い。

このように、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１００のフレーム１０は、架台２０への固定のためだけに用いるフランジ部を備えておらず、フレーム材料が低減されたフレーム構造となっている。

さらに、フレーム１０は、架台２０への固定部分となる凸部１３と、太陽電池パネル嵌合部１１との距離が小さい（太陽電池パネル１０１で受けた外力がフレーム１０に伝わる箇所とフレーム１０の架台２０への固定箇所との距離が小さい）ため、フレーム１０に発生する曲げモーメントが小さくなり、フレーム１０の変形を抑制することができる。

比較のために、特許文献１に開示される太陽電池モジュールについて説明する。図４は、特許文献１に開示される太陽電池モジュールの構成を示す図である。特許文献１に開示される太陽電池モジュール４００において、太陽電池パネル嵌合部７１には、シール材停留部７２，７３，７４が設けられており、太陽電池パネル嵌合部７１からのシール材４０２のはみ出しが抑制されている。しかし、フレーム７０は、太陽電池パネル嵌合部７１を形成する部分と、架台への固定のための部分とが別になっている。すなわち、特許文献１に開示される太陽電池モジュール４００のフレーム７０は、架台への固定のためだけに用いられる固定用フレーム部７５を備えている。したがって、フレーム材料の使用量が増大し、フレームの重量増を招く。

また、特許文献１に開示される太陽電池モジュール４００は、太陽電池パネル４０１で受けた外力がフレーム７０に伝わる箇所（太陽電池パネル嵌合部７１）とフレーム７０の固定箇所（固定用フレーム部７５）との距離が大きいため、外力の大きさが同じであってもフレーム７０に発生する曲げモーメントは、実施の形態１の太陽電池モジュール１００と比較して大きくなり、フレーム７０の変形量も大きくなってしまう。

以上のように、実施の形態１では、シール材１０６を介して太陽電池パネル１０１の外周を嵌め込む部分（太陽電池パネル嵌合部１１）に、シール材１０６を溜めるための凹形状（シール材停留部１２）を有し、凹形状の裏側を突出させて凸部１３としている。そして、太陽電池モジュール１００を設置する際には、太陽電池モジュール１００を保持する架台２０と施工部材２２とで凸部１３を挟み込む構造としたことにより、フレーム材料の使用量を低減できる。すなわち、シール材１０６を溜めるためのシール材停留部１２の外殻形状（凸部１３）が、太陽電池モジュール１００を保持する架台２０や施工部材２２に挟まれる形状となっているため、固定のためだけに用いられるフランジ部が不要になり、フレーム材料を削減することができる。加えて、太陽電池モジュール１００は、架台２０への固定のための構造（凸部１３）を備えるため、架台２０への取付作業が容易である。さらに、太陽電池パネル１０１で受けた外力がフレーム１０に伝わる箇所とフレーム１０の架台２０への固定箇所との距離が小さいため、太陽電池モジュール１００に加わる外力に対して、フレーム１０の変形を抑制できる。

また、フレーム１０が外枠部１０ｄにシール材停留部１２を備えることにより、太陽電池パネル１０１の側面端部とフレーム１０との間隔が大きくなり、絶縁性が向上する。

実施の形態２．
図２は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態２の構成を示す図である。太陽電池システム２１０は、架台４０の上に複数の太陽電池モジュール２００を載置し、固定部材である施工部材４２を用いて架台４０に太陽電池モジュール２００を固定することによって構成されている。なお、図２では、太陽電池モジュール２００と架台４０との固定箇所を部分的に図示している。

太陽電池モジュール２００は、太陽電池パネル１０１とフレーム３０とを有する。太陽電池パネル１０１は、実施の形態１と同様である。フレーム３０は、上フランジ部３０ａ、中フランジ部３０ｂ、下フランジ部３０ｃ及び外枠部３０ｄを有する。上フランジ部３０ａは外枠部３０ｄの上端から延在しており、下フランジ部３０ｃは外枠部３０ｄの下端から延在しており、中フランジ部３０ｂは外枠部３０ｄの上端から太陽電池パネル１０１の厚さとほぼ同じ長さ下がった部分から延在している。フレーム３０は、側面視が概ねＥ字状となっている。

上フランジ部３０ａ、中フランジ部３０ｂ及び外枠部３０ｄは、これらで三方を囲まれた部分に太陽電池パネル嵌合部３１を形成している。上フランジ部３０ａには、上方向に凹となったシール材停留部３２が形成されている。すなわち、太陽電池パネル嵌合部３１は、太陽電池パネル１０１の表面と対向する部分にシール材停留部３２が設けられている。上フランジ部３０ａは、シール材停留部３２の底にあたる部分が太陽電池パネル１０１と反対方向に突出して凸部３３が形成されている。太陽電池パネル嵌合部３１には、シール材１０６が配置されており、上フランジ部３０ａ、中フランジ部３０ｂ及び外枠部３０ｄと太陽電池パネル１０１との間にはシール材１０６が介在している。

太陽電池パネル嵌合部３１にシール材停留部３２が形成されていることにより、太陽電池パネル１０１にフレーム３０を装着する際に、太陽電池パネル嵌合部３１からシール材１０６がはみ出すことが抑制され、フレーム３０の組立が容易になり、耐水性が向上して太陽電池パネル嵌合部３１へ水が浸入しにくくなる。また、太陽電池パネル嵌合部３１にシール材停留部３２が形成されていることにより、シール材停留部３２が設けられていない場合と比較してフレーム３０側の接着面が大きくなるとともに、シール材１０６の保持量が多くなるため、太陽電池パネル１０１とフレーム３０とを強固に接着できる。

架台４０は、フレーム載置部４１を有する。

施工部材４２は、天板４２ａと側板４２ｂとを有する断面視コ字状であり、下側が開いている。施工部材４２は、フレーム３０に対応する長さを有していても良いし、フレーム３０よりも短くても良い。施工部材４２は、不図示の締結部材（ボルトやリベットなど）を用いて架台４０に締結される。

太陽電池モジュール２００を架台４０に固定する際は、フレーム載置部４１の上に下フランジ部３０ｃが配置され、凸部３３に被さるように架台４０の上に配置された施工部材４２が不図示の締結部材で架台４０に固定されることによって、フレーム載置部４１と施工部材４２との間に太陽電池モジュール２００が挟み込まれ、固定される。

このように、実施の形態２に係る太陽電池モジュール２００のフレーム３０は、架台４０への固定のためだけのフランジ部を備えておらず、フレーム材料が低減されたフレーム構造となっている。

さらに、フレーム３０は、架台４０への固定部分となる凸部３３と、太陽電池パネル嵌合部３１との距離が小さい（太陽電池パネル１０１で受けた外力がフレーム３０に伝わる箇所とフレーム３０の架台４０への固定箇所との距離が小さい）ため、フレーム３０に発生する曲げモーメントが小さくなり、フレーム３０の変形を抑制することができる。

また、凸部３３を施工部材４２で覆うことにより、側板４２ｂが凸部３３と係合するため、太陽電池モジュール２００の水平方向の動きを規制することができる。

加えて、太陽電池モジュール２００は、架台４０への固定のための構造（凸部３３）を備えるため、架台４０への取付作業が容易である。

実施の形態３．
図３は、本発明にかかる太陽電池システムの実施の形態３の構成を示す図である。太陽電池システム３１０は、架台６０の上に複数の太陽電池モジュール３００を載置し、固定部材である施工部材６２を用いて架台６０に太陽電池モジュール３００を固定することによって構成されている。なお、図３では、太陽電池モジュール３００と架台６０との固定箇所を部分的に図示している。

太陽電池モジュール３００は、太陽電池パネル１０１とフレーム５０とを有する。太陽電池パネル１０１は、実施の形態１と同様である。フレーム５０は、上フランジ部５０ａ、中フランジ部５０ｂ、下フランジ部５０ｃ、第１外枠部５０ｄ及び第２外枠部５０ｅを有する。上フランジ部５０ａは第１外枠部５０ｄの上端から延在しており、下フランジ部５０ｃは第２外枠部５０ｅの下端から延在しており、中フランジ部５０ｂは第２外枠部５０ｃの上端と第１外枠部５０ｄの下端とを接続するように延在している。

上フランジ部５０ａ、中フランジ部５０ｂ及び第１外枠部５０ｄは、これらで三方を囲まれた部分に太陽電池パネル嵌合部５１を形成している。中フランジ部５０ｂは、第１外枠部５０ｄとの継ぎ目の部分が下方向に凹となってシール材停留部５２が形成されている。すなわち、太陽電池パネル嵌合部５１は、太陽電池パネル１０１の裏面と対向する部分にシール材停留部５２が設けられている。中フランジ部５０ｂは、シール材停留部５２の底にあたる部分が太陽電池パネル１０１と反対方向に突出して凸部５３が形成されている。太陽電池パネル嵌合部５１には、シール材１０６が配置されており、上フランジ部５０ａ、中フランジ部５０ｂ及び第１外枠部５０ｄと太陽電池パネル１０１との間にはシール材１０６が介在している。

太陽電池パネル嵌合部５１にシール材停留部５２が形成されていることにより、太陽電池パネル１０１にフレーム５０を装着する際に、太陽電池パネル嵌合部５１からシール材１０６がはみ出すことが抑制され、フレーム５０の組立が容易になり、耐水性が向上して太陽電池パネル嵌合部５１へ水が浸入しにくくなる。また、太陽電池パネル嵌合部５１にシール材停留部５２が形成されていることにより、シール材停留部５２が設けられていない場合と比較してフレーム５０側の接着面が大きくなるとともに、シール材１０６の保持量が多くなるため、太陽電池パネル１０１とフレーム５０とを強固に接着できる。

架台６０は、フレーム載置部６１を有する。フレーム載置部６１は、幅方向の端部６１ｂが中央部６１ａよりも突出しており、側面視凹形状になっている。すなわち、架台６０は、フレーム載置部６１が係合凹部となっている。

施工部材６２は、平板状の部材である。施工部材６２は、フレーム５０に対応する長さを有していても良いし、フレーム５０よりも短くても良い。施工部材６２は、不図示の締結部材（ボルトやリベットなど）を用いて架台６０に締結される。

太陽電池モジュール３００を架台６０に固定する際は、フレーム載置部６１の上に中フランジ部５０ｂが配置され、その上から重ねて架台６０の上に配置された施工部材６２が不図示の締結部材で架台６０に固定されることによって、フレーム載置部６１と施工部材６２との間に太陽電池パネル嵌合部５１が挟み込まれ、太陽電池モジュール３００が固定される。

このように、実施の形態３に係る太陽電池モジュール３００のフレーム５０は、架台６０への固定のためだけのフランジ部を備えておらず、フレーム材料が低減されたフレーム構造となっている。

さらに、フレーム５０は、フレーム載置部６１と施工部材６２との間に太陽電池パネル嵌合部５１が挟み込まれて、架台６０へ固定されるため、太陽電池パネル１０１で受けた外力がフレーム５０に伝わる箇所とフレーム５０の架台６０への固定箇所とが一致する。したがって、フレーム５０に発生する曲げモーメントが小さくなり、フレーム５０の変形を抑制することができる。

また、フレーム５０が中フランジ部５０ｂにシール材停留部５２を備えることにより、太陽電池パネル１０１の裏面とフレーム５０との間隔が大きくなり、絶縁性が向上する。

さらに、太陽電池モジュール３００をフレーム載置部６１に搭載すると、両端部６１ｂが凸部５３と係合するため、太陽電池モジュール３００の水平方向の動きを規制することができる。

加えて、太陽電池モジュール３００は、架台６０への固定のための構造（凸部５３）を備えるため、架台６０への取付作業が容易である。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール及び太陽電池システムは、フレーム材料の使用量を低減しつつフレームの変形を抑制できる点で有用であり、特に、太陽電池パネルに外力が加わりやすい強風地帯や豪雪地帯に設置するのに適している。

１０，３０，５０，７０ フレーム、１０ａ，３０ａ，５０ａ 上フランジ部、１０ｂ，３０ｂ，５０ｂ 中フランジ部、１０ｃ，３０ｃ，５０ｃ 下フランジ部、１０ｄ，３０ｄ 外枠部、５０ｄ 第１外枠部、５０ｅ 第２外枠部、１１，３１，５１，７１ 太陽電池パネル嵌合部、１２，３２，５２，７２，７３，７４ シール材停留部、１３，３３，５３ 凸部、２０，４０，６０ 架台、２１，４１，６１ フレーム載置部、２２，４２，６２ 施工部材、４２ａ 天板、４２ｂ 側板、６１ａ 中央部、６１ｂ 端部、７５ 固定用フレーム部、１００，２００，３００，４００ 太陽電池モジュール、１０１ 太陽電池パネル、１０２ 透光性絶縁基板、１０３ バックフィルム、１０４ 太陽電池セル、１０５ 封止樹脂、１０６ シール材、１１０，２１０，３１０ 太陽電池システム。

Claims (7)

1. 太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの周縁部を覆う太陽電池パネル嵌合部が設けられたフレームとを有し、前記太陽電池パネルがシール材を介して前記太陽電池パネル嵌合部に嵌め込まれた太陽電池モジュールであって、
   前記フレームは、前記太陽電池パネル嵌合部の前記太陽電池パネルと対向する面に凹設されて前記シール材を停留させる凹部と、該凹部の底にあたる部分を前記太陽電池パネルと反対方向に突出して形成された凸部とを有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記太陽電池パネル嵌合部は、前記太陽電池パネルの側面と対向する部分に前記凹部が設けら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。
3. 前記太陽電池パネル嵌合部は、前記太陽電池パネルの表面と対向する部分に前記凹部が設けら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。
4. 前記太陽電池パネル嵌合部は、前記太陽電池パネルの裏面と対向する部分に前記凹部が設けら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。
5. 請求項２に記載の太陽電池モジュールを複数有する太陽電池システムであって、
   複数の前記太陽電池モジュールを載置する架台と、
   複数の前記太陽電池モジュールを前記架台に固定する平板状の施工部材とを含み、
   前記施工部材及び前記架台は、前記複数の太陽電池モジュールの各々の前記凸部を上下から挟んだことを特徴とする太陽電池システム。
6. 請求項３に記載の太陽電池モジュールを複数有する太陽電池システムであって、
   複数の前記太陽電池モジュールを載置する架台と、
   天板と該天板の両端から下側に延在する側板とが下側に開いた凹形状をなす断面形状であって、複数の前記太陽電池モジュールを前記架台に固定する施工部材とを含み、
   前記側板が前記凸部と係合するように前記複数の太陽電池モジュールに上から被せられた前記施工部材と、前記架台とは、前記複数の太陽電池モジュールを上下から挟んだことを特徴とする太陽電池システム。
7. 請求項４に記載の太陽電池モジュールを複数有する太陽電池システムであって、
   複数の前記太陽電池モジュールを載置する架台と、
   複数の前記太陽電池モジュールを前記架台に固定する平板状の施工部材とを含み、
   前記架台は、前記凸部と係合する係合凹部を有し、
   前記施工部材及び前記架台は、前記凸部を前記係合凹部に係合させた状態の前記複数の太陽電池モジュールの各々の前記太陽電池パネル嵌合部を上下から挟んだことを特徴とする太陽電池システム。

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