JPH065901A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】ソーラービークル及びソーラー建築物におい
て、太陽電池モジュールの軽量化と耐水性、耐塩性、放
熱量を向上させその結果、全体性能と耐久性の向上を計
るものである。 【構 成】周囲に折り曲げ部（９）を設けた、ボディ外
皮曲面形状の成形型（１０）を使って、結晶系太陽電池
素子（１）を繊維強化プラスチック［ＦＲＰ］（５）の
層中にインサートする。総体は曲面の形状であるが、結
晶系太陽電池素子（１）の内部に応力の蓄積をつくらな
い構造の太陽電池モジュールおよびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ソーラービークル［太
陽光動力乗り物］や太陽光発電する建築物（以下、総称
してソーラービークル等という）に設置して、実用に供
するため太陽電池モジュール全体に曲面をもたせ、さら
にその周囲を折り曲げることで剛性をだした、繊維強化
プラスチック製太陽電池モジュールの構造およびその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】結晶系の太陽電池モジュールは、発電効
率がやや良いのだが、結晶系太陽電池素子（以下、シリ
コンセルという）が脆く割れやすい。この脆さを克服し
耐用年数を増すことが、コストの低下に重要な意味を持
つ。そのため従来よりガラス・モジュール図８の表面保
護材に強化ガラス（１０４）が使われ、裏板にアルミ板
（１０６）、総体を支えるのにアルミサッシュ（１０
５）が使われてきた。しかしこれは非常に重く、またフ
ラットで曲面になじまないため定置用にしか使えない。
しかし最近は、ソーラービークル用として、フレキシブ
ル・モジュール図９がある。アルミ板またはプラスチッ
ク板を基板（２０５）に、表面保護材（２０４）に透明
フイルムまたはポリカーボネート樹脂シートでカバー
し、中にシリコンセル（２０１）を配列し、透明熱可塑
性樹脂［ＥＶＡ］（２０３）を充填するものである。し
かしこれは、軽量ではあるがモジュール自体の剛性はゼ
ロに等しい。また更に、緩い一次曲げの曲面ならば無理
に曲げて接着することも可能だが、シリコンセル（２０
１）の割れや、インターコネクター（２０２）の切断を
誘う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本来シリコン結晶体
は、発電素子として半永久的に使用可能であるにも拘わ
らず、割れたり断線して使用出来なくなるのは、なんと
も勿体ない事である。これはシリコン結晶体発電素子の
製法上この『脆さ』と『平らさ』を持ったセルを、保護
する目的で従来は、ハードなガラス板やプラスチック板
またはアルミ板に、ソフトなシリコン接着剤やＥＶＡ充
填剤でセルを張り付ける製法であった。そこで本発明
は、軽量化と剛性という相反する要求を解決し、扱いや
すく耐用年数を増すことを目的とした構造およびその製
造方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明の基本的使用状
態を図１に、（Ａ）の部分の詳細断面図を図２に、ま
た、図４、図５、図６に製造工程を示す。ソーラービー
クル等において、曲面（１２）のボディ外皮形状、及び
その周囲に折り曲げ部（９）を持つ、成形型（１０）に
光透過性の透明樹脂で、表面保護膜［ゲルコート］
（４）を成形後、シリコンセル（１）とインターコネク
ター（２）及び、同じく末端部（３）をモジュール化し
て脱脂洗浄後、裏面補強材＝繊維強化プラスチック（以
下 ＦＲＰ という）（５）によって密着、一体に積層
する。以上の構成からなる太陽電池モジュールである。
ソーラービークルのボディ形状（１２）に合わせて、
尚且つ周囲に折り曲げ部（９）を一体成形に積層するこ
とにより、ボディ全体の軽量化と高剛性、耐水性、耐塩
性、放熱量を向上させるものである。 さらにインター
コネクター末端部（３）を積層成形時に繊維層を貫いて
外部に出しておくことにより、リード線（６）をＦＲＰ
（５）の外部でハンダ付け（１１）する。外部でするこ
とにより、関連する周囲の相対的な熱膨張率の違いによ
ってＦＲＰ（５）の内部に剥離など起こさない。また、
模型用の小型太陽電池モジュール図３においては、あら
かじめインターコネクター末端部（３）に、直接リード
線（６）をハンダ付け（１１）したものを、積層加工す
ることも可能である。さらに型で、一体成形できるので
雨水の掃けが良い。また成形型（１０）は雌型側または
雄型側のどちらでも片側だけで、無加圧で成形出来る
為、ボディ外皮曲面形状に影響されることなくシリコン
セル（１）内部や、インターコネクター（２）に曲げ応
力がストレスとして溜まらないものである。よって割れ
にくく長期使用が可能な太陽電池モジュールの製造方法
である。

【０００５】

【作 用】これからのソーラービークル等には、省エ
ネルギーの観点から軽量化が要求される。ＦＲＰ製でボ
ディ外皮形状の曲面（１２）と、周囲に折り曲げ部
（９）を持つ本発明の太陽電池モジュールは、それ自体
がモノコックとしての軽量化と剛性強度を持ち、ソーラ
ービークル等の屋根やボディ、翼面、デッキなどに曲面
を多用することが出来、表面、裏面冷却また水洗洗浄や
水洗冷却することが出来る。特に船のデッキやルーフト
ップ（屋根）にインサートした太陽電池モジュールにつ
いては、必然的にこの上に人が乗ることを考えて強度設
計しておかなければならないものである。

【０００６】

【実 施 例】以下、本発明の実施例について説明する
と、ソーラービークル等の太陽電池モジュールの製造方
法において、ボディ外皮形状曲面（１２）と、周囲に折
り曲げ部（９）をもつ、成形型（１０）を使って光透過
性透明樹脂の表面保護膜［ゲルコート］（４）と、補強
材としての繊維強化プラスチック［ＦＲＰ］（５）を積
層する。その際、層間にシリコンセル（１）を銅製イン
ターコネクター（２）で必要枚数のハンダ付け（１１）
で連結し、両端に同じく銅製インターコネクター末端部
（３）を連結したものを、よく油脂分を脱脂洗浄してイ
ンサートする。このとき末端部（３）の先端部をＦＲＰ
（５）の繊維層を貫いて外部に出しておく。本発明のＦ
ＲＰ製太陽電池モジュールを成形、脱型後、折り曲げ部
（９）の外側でトリミングカットし、シール剤（８）を
切断面に塗布する。また、インターコネクター末端部
（３）の先端を折り曲げて、リード線（６）をＦＲＰ
（５）の外側でハンダ付け（１１）し、シール（７）す
るものである。本発明は、以上のような工程で製造され
る構造でこれを使用するときには、太陽光で熱せられた
シリコンセル（１）を冷却する必要があるので、強化ガ
ラスやアルミ板を使って内部に充填剤を充填したものよ
り、一体化された単板構造のほうがはるかに厚みが薄く
て済むので、表裏共に外気に放熱効果が大である。更に
アルミフレームのサッシュ（額縁）が無い一体物の積層
板なので雨水が溜まらず、水捌けが良い。また更に、水
上ボートの場合、太陽電池モジュール外面に水を噴霧冷
却することも可能である。本発明の太陽電池モジュール
は、これらの特徴から特に移動する物体や、立体曲面体
や、海水のかかる物などに有効である。本発明の太陽電
池モジュールの実施例を、具体的に幾つか書き出すもの
である。その例として図１０に記した。 イ、 鉄道列車の屋根に使用する。 ロ、 防音壁、防風壁の上部にて発電する。 ハ、 駐車場の屋根に使用する。 ニ、 ソーラーカーのボンネット、トランクフード、屋
根などに使用する。 そのほか、灯台の塔胴部、発光式ブイの浮胴体部、ボー
トのデッキパネル部、カートの屋根、渡し舟の屋根、桟
橋の屋根、模型ソーラーカー、バイクや自動車の充電器
などに使用するものである。

【０００７】

【発明の効果】従来結晶系太陽電池モジュールは、受光
面に強化ガラスを設直し、裏面をアルミ板などで押さえ
て、中間にシリコンセルを熱可塑性樹脂で封入する。周
囲をアルミサッシュと防水シールで固定する方法図８ま
たは、裏面にアルミ板またはプラスチック板を使いその
上にシリコンセルを熱可塑性樹脂で封入し、受光面全体
を表面保護フィルム又はシートで真空パンクした方法図
９のものがある。前者は、耐久性は有るがガラスが平ら
で重い。後者は軽いが、モジュールそのものの剛性はゼ
ロに等しいものである。この両者の欠点をカバーするの
が本発明である。それぞれのボディ形状に合わせた曲面
で、十分に裏側の補強成形し、尚且つ周囲を同じ材料構
成で折り曲げる事により、本発明の太陽電池モジュール
は、そのものに剛性がある。また繊維強化プラスチック
［ＦＲＰ］（５）という同一素材の中に、よく脱脂洗浄
したシリコンセル（１）を封入することで、自然界の繰
り返しの過酷な温度変化に耐えられるものである。さら
にインターコネクター末端部（３）をＦＲＰ（５）成形
時に繊維層を貫いて外側に出しておくことにより、リー
ド線ハンダ付けの熱をＦＲＰ積層板（５）の内部に伝え
ない。以上の点から、本発明の太陽電池モジュールおよ
びその製造方法は、従来のものと比較して十分に優れた
耐久性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施ソーラーボートの断面図である。

【図２】本発明の（Ａ）の部分の詳細断面図である。

【図３】本発明の、模型など小型の実施例の断面図であ
る。

【図４】本発明の製造工程のうち、ゲルコートを施した
ところを示す説明図である。

【図５】本発明の製造工程のうち、積層工程終了したと
ころを示す説明図である。

【図６】本発明の製造工程のうち、完成したところを示
す説明図である。

【図７】本発明の折り返し部（９）の種々の形状を示す
部分説明図である。

【図８】従来の強化ガラス使用の結晶系太陽電池モジュ
ールの断面図である。

【図９】従来のフレキシブルタイプの結品系太陽電池モ
ジュールの断面図である。

【図１０】本発明の実施例を具体的に示したものであ
る。

【イ】本発明の太陽電池モジュールをソーラートレイン
の屋根に使用した斜視図である。

【ロ】本発明の太陽電池モジュールを防音壁上に設置し
た斜視図である。

【ハ】本発明の太陽電池モジュールを屋根に使用した駐
車場の斜視図である。

【ニ】本発明の太陽電池モジュールを屋根に使用したソ
ーラーカーの斜視図である。

【符号の説明】

１ 結晶系太陽電池素子［シリコンセル］ ２ インターコネクター ３ インターコネクター末端部 ３’小型モジュールの場合のインターコネクター末端部 ４ 透明性樹脂の表面保護膜 ５ 繊維強化プラスチック［ＦＲＰ］ ６ リード線 ７ シール ８ シール樹脂 ９ 折り曲げ部 １０ 成形メス型 １１ ハンダ付け部 １２ 屋根又は、ボディ外皮形状曲面 １０１ シリコンセル １０２ インターコネクター １０３ 充填剤［ＥＶＡ］ １０４ 強化ガラス １０５ アルミサッシュ １０６ アルミ板 １０７ ゴムブッシュ １０８ リード線 １０９ シール剤 ２０１ シリコンセル ２０２ インターコネクター ２０３ 充填剤［ＥＶＡ］ ２０４ 透明フィルムまたはポリカーボネート・シート ２０５ アルミまたはプラスチック板 ２０６ インターコネクター ２０７ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7376−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｃ 8521−3Ｄ Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボディ外皮形状の曲面（１２）を持つ、
   繊維強化プラスチック（５）の中に、結晶系太陽電池素
   子（１）をインサートして一体成形することにより密封
   絶縁され、尚且つ当該外皮がモノコックとしての強度を
   支持することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 太陽電池モジュールの外周部に、繊維強
   化プラスチックの折り曲げ部（９）を一体で成形した請
   求項１の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】 あらかじめインターコネクター（２）に
   よって連接モジュール化され、その後、脱脂洗浄した結
   晶系太陽電池素子（１）をボディ外皮形状（１２）の成
   形型で繊維強化プラスチック（５）にインサート積層
   し、インターコネクターの末端部（３）を繊維層を貫い
   て成形する太陽電池モジュールの製造方法。