JPH11166304A - 太陽電池付き屋根材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋上等に設置する太陽光発電システムにおけ
る太陽電池付き屋根材において、アースケーブルを太陽
電池セルが生成した電力を取出すための電極ケーブルと
共に１ケーブル（又は１ワイヤ）とした太陽電池付き屋
根材を提供すること。 【解決手段】 太陽光発電システムにおける屋根上等に
設置して発電する太陽電池セル１０ａを一体化した屋根
材１において、生成された電力を取出すための電極ケー
ブル１１と、前記屋根材１に生じた漏洩電流や帯電の電
荷をアースするためのアースケーブル１２とを具備し、
前記電極ケーブル１１と前記アースケーブル１２とは共
通皮膜で覆われた１本のケーブル１３として形成してな
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋上等に設置する
太陽光発電システムにおける太陽電池付き屋根材におい
て、太陽電池セルが生成した電力を取出すための電極ケ
ーブルとアースケーブルとを共に１本のケーブル（又は
１ワイヤ）とした太陽電池付き屋根材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図６（Ａ）に示すように、太
陽光発電システムにおける標準的な太陽電池付き屋根材
ａとして、複数の太陽電池セルｂが鋼板ｃに張り合わせ
られ、その両端には当該太陽電池付き屋根材ａが生成し
た電気エネルギーを取出すための電極ケーブルｄ及びコ
ネクタ（又はジャック）ｅと、アース端子ｆよりアース
を取るためのアースケーブルｇが引き出された形態のも
のが提供されている。

【０００３】その太陽電池付き屋根材ａの標準的な構成
は、図６（Ｂ）に示すように、表面はフッ素系樹脂フィ
ルム等の保護層にて覆われており、以下、太陽光を吸収
しやすくするための反射防止膜、ＰＮ接合型シリコン又
はアモルファスシリコン等からなる多重積層構造の太陽
電池セルｂ、該太陽電池セルｂを鋼板ｃなる基盤に貼り
付けるための接着層、当該鋼板ｃ（基盤）と張り合わせ
る際に絶縁を取るための塗膜と、前記鋼板ｃ（基盤）、
更に該鋼板ｃ（基盤）を外界から保護し絶縁を取るため
の塗膜とからなる。

【０００４】前記太陽電池付き屋根材ａは、通常、各太
陽電池セルｂの極性がプラスマイナス交互になるよう接
続されるように配置され、両端のプラス極及びマイナス
極には生成された電流（又は電圧）を取出すための電極
ケーブルｄが接続されている。当該電極ケーブルｄは、
通常、コネクタ（又はジャック）ｅを介して各太陽電池
付セルｂ、ｂ、ｂ…が生成した電力を収集するための収
電箱（又は接続箱）に接続される。このような従来の太
陽光発電システムは前記収電箱等を含めた一連のシステ
ムとなっているのが一般的で、該太陽光発電システムに
おける太陽電池付き屋根材ａは、鋼板ｃ等の屋根材と一
体構造にして、屋根上に装着された架台に固定されるこ
とにより、屋根全面の活用を可能としている。

【０００５】また、近時の地球環境保護運動を背景に、
通産省資源エネルギー庁の主導の下、１９９４年度から
発足した個人住宅半額補助モニター制度の利用と共に、
一般住宅にも太陽光発電システムが普及し始め、各メー
カーは量産体制を整えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
太陽電池付き屋根材備付け工事の際には、屋根上（又は
屋上）に設置後、当該太陽電池付き屋根材が発電して作
業者が感電しないように太陽電池セルをシートで覆い、
工事中に発電しないように対処したうえで太陽電池付き
屋根材の電極ケーブル等及びアースケーブル等に係る配
線工事を行う必要があるため、かかる配線作業の煩雑
さ、感電の危険さ等が太陽光発電システムの更なる普及
を阻害しているという問題が指摘され、需要者及び供給
者の双方からかかる問題の早急な解決が望まれていた。

【０００７】一方で、施工後においては、従来の前記太
陽電池付き屋根材から引き出されたアースケーブル等は
電極ケーブルとは別個に引き出されていたため、当該太
陽電池付き屋根材が設置されている建物の屋根から外を
伝って収電箱（又は接続箱）に接続されることが多く、
屋根のデザインを損なったり、その美観処理工事の分だ
け余計な支出が必要になったり、前記アースケーブル等
が外気に触れて酸化することによって接地不良となりア
ース本来の機能に支障を来したりするという問題があ
り、施主を中心にかかる問題の早期解決が期待されてい
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、鋭意研
究を重ねた結果、その発明を、太陽光発電システムにお
ける屋根上等に設置して発電する太陽電池を一体化した
屋根材において、生成された電力を取出すための電極ケ
ーブルと、前記屋根材に生じた漏洩電流や帯電の電荷を
アースするためのアースケーブルとを具備し、前記電極
ケーブルと前記アースケーブルは共通皮膜で覆われた１
本のケーブルとして形成されてなることを特徴とする太
陽電池付き屋根材等としたことにより、配線作業の煩雑
さを著しく逓減させ、アースの効率も高め、作業者が感
電する危険性を除去することによって、前記課題を解決
したものである。以下、図面に基づいて本発明の詳細を
説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、本明細書において、「ケー
ブル」とは、絶縁処理を施した一本の導体の上に皮膜を
施したもの、又は前記導体を集合したものの上に共通皮
膜を施したものをいう。また、「ワイヤ」とは、裸線又
は絶縁電線又はその集合体で、共通の外皮膜を持たない
ものをいう。「外皮膜」とは、一番外側の皮膜をいい、
本明細書では「皮膜」と同義で使われる場合がある。

【００１０】図１（Ａ）は、本発明に係る太陽電池付き
屋根材である。該太陽電池付き屋根材は、プラスマイナ
ス交互に直列接続された複数の太陽電池セル１０ａから
なる太陽電池が屋根材１に張り合わせられて一体形成さ
れている。当該屋根材１は、鋼板１ａの表面及び裏面に
塗膜１ｂを形成したものであって、太陽発電システムに
おける太陽電池セル１０ａを一体化させて建物の屋根上
又は屋上等に設置される屋根を形成するための部材をい
い、その長手方向の長さや幅、厚み等は任意のものでよ
い。前記太陽電池とは、太陽電池セル１０ａと同義とす
る。

【００１１】また、図１（Ｂ）は、前記太陽電池付き屋
根材の断面構造を示す。前記屋根材１は、前述の通り、
表裏面を塗膜１ｂで覆った鋼板１ａと、太陽電池セル１
０ａを貼着するための接着層１ｃとからなる。該接着層
１ｃを介して、前記太陽電池セル１０ａが屋根材１に貼
着される。更に、その上には反射防止膜１０ｂと保護層
１０ｃとを形成してもよい。

【００１２】太陽電池付き屋根材の両端の電極からはケ
ーブル１３が引き出されており、該ケーブル１３は太陽
電池セル１０ａが生成した電力を取出すための電極ケー
ブル１１を１本又２本以上内包している。また、前記太
陽電池付き屋根材のプラス側かマイナス側のいずれか又
は両側から引き出された前記電極ケーブル１１は、前記
鋼板１ａのアースを取るためのアースケーブル１２も内
包する。図１の場合は、前記太陽電池付き屋根材のマイ
ナス側から引き出されている前記ケーブル１３が前記電
極ケーブル１１と前記アースケーブル１２とを内包して
いる。この他にも、逆に、前記太陽電池付き屋根材のプ
ラス側から引き出しされている前記ケーブル１３が前記
電極ケーブル１１と前記アースケーブル１２とを内包し
ていてもよいし、前記太陽電池付き屋根材のプラス側及
びマイナス側からそれぞれ引き出されている前記ケーブ
ル１３が前記電極ケーブル１１と前記アースケーブル１
２との両方を内包していてもよい。

【００１３】そして、前記電極ケーブル１１の一端には
電極ケーブル用コネクタ（又はジャック）１１ａが、前
記アースケーブル１２の一端にはアースケーブル用コネ
クタ１２ａが半田づけまたは圧着等により固着されてい
る。両ケーブルの他端、すなわちコネクタが固着されて
いない方の端は、前記太陽電池セル１０ａのマイナス電
極及びプラス電極に、半田づけ、溶接、圧着、接着材等
の処理によって接続される。このとき、ジャンクション
ボックス１４なる、前記マイナス電極又は前記プラス電
極に接続する部分を覆うための箱状のカバーを取り付け
てもよい。その接続部分を風雨から護ることで、防サ
ビ、防塵、防腐食効果の増進が期待できるからである。

【００１４】前記電極ケーブル１１及び前記アースケー
ブル１２は、それぞれポリエチレン絶縁処理等を施され
て皮膜に覆われた一本または複数本からなる芯線と、そ
の皮膜に覆われた該芯線を更に覆う外皮膜とからなり、
一般的に太陽光発電システムに用いられるケーブルが使
用できる。該芯線の材質は、導体のものであればいかな
るものでもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、綱等が使用できるが、これらに限定さ
れるものではない。但し、発熱による太陽電池付き屋根
材への影響や発火性を逓減させるため、望ましくは銅等
の電気抵抗値が極力低い材質を使用する。また、前記皮
膜及び外皮膜の材料は、芯線を外界と完全に絶縁し、保
護できるものであれば如何なる材料でもよく、例えば軟
質又は半硬質のポリ塩化ビニール、フッ素系樹脂、四フ
ッ化エチレンと六フッ化エチレンとの共重合体等が該当
するが、これらに限定されるものではない。また、前記
電極ケーブル１１及び前記アースケーブル１２の耐用電
圧は、業界の経験値から最低６００Ｖであることが好ま
しいが、前記太陽電池付き屋根材の生成電圧に応じてそ
れを下回る規格でもよいものとする。

【００１５】前記電極ケーブル用コネクタ（又はジャッ
ク）１１ａ及び前記アースケーブル用コネクタ１２ａ
は、前記電極ケーブル１１及び前記アースケーブル１２
を、通常次段に用意されている収電箱（又は接続箱）等
に接続するためのものであり、その形状は、一般的な太
陽電池付き屋根材に用いられているものが使用できる。
例えば、その形状は凸型でも凹型でもよいし、ＲＣＡプ
ラグ、ワニ口クリップ、同軸ケーブル用コネクタ、嵌合
プラグ、圧着端子、ＢＮＣコネクタ等のような形状でも
よく、いかなる形状でも取り得るものとする。また、そ
の構造は、前記電極ケーブル１１及び前記アースケーブ
ル１２の芯線に流れる電流を外部に漏洩させない程充分
に絶縁してあることが望ましい。

【００１６】このような本発明に係る太陽電池付き屋根
材は、その複数個が建物の屋根又は屋上等に縦横に配列
されるように施工される。このとき、当該太陽電池付き
屋根材の各々について、電極が直列接続（交互にプラス
マイナス）となるように前記電極ケーブル１１を前記電
極ケーブル用コネクタ（又はジャック）１１ａを介して
接続し、また、前記アースケーブル１２も、漸次、前記
アースケーブル用コネクタ１２ａを介して接続すること
により、最終的には、図５に示すような形態となる。

【００１７】図５では、、電気的に直列接続された複数
個の本発明に係る太陽電池付き屋根材が、二つのブロッ
ク、即ちブロックＡとブロックＢとに形成されている様
子を示す。例えば、該ブロックＡの両端に係る電極、即
ち両端のプラス極（＋）とマイナス極（−）とから、各
々前記電極ケーブル１１又はアースケーブル１２又はこ
れらの両方が引き出されて、各々、収電箱（又は接続
箱）の適当な入力端子５３又はアース端子５４に接続さ
れる。ブロックＡの両端の電極を除く途中の電極同士を
直列に接続する際は、漸次、前記電極ケーブル用コネク
タ１１ａを介して前記電極ケーブル１１同士を接続して
もよく、また、アースケーブルを漸次接続する場合も同
様にして前記アースケーブル用コネクタ１２ａを介して
接続してもよい。また、ブロックＡの一端又は両端から
引き出されたアースケーブル１２は、収電箱のアース端
子５４に接続せずに、別途、直接地面に設置するように
することも可能である。

【００１８】図４は、本発明に係る太陽電池付き屋根材
の裏面における前記電極ケーブル１１及び前記アースケ
ーブル１２の接続の一形態を示す。前記太陽電池付き屋
根材の裏面には、前記電極ケーブル１１を接続して太陽
電池セル１０ａが生成した電力を取出すための電極孔Ａ
が設けられている。該電極孔Ａは、前記塗膜１ｂ、前記
鋼板１ａ等を経て太陽電池セル１０ａまでせん孔したも
のであり、該太陽電池セル１０ａに一般的に形成されて
いる電極層に前記電極ケーブル１１の芯線を、半田づ
け、圧着、接着材等による接着により確実に接続する。
当該電極孔Ａは、電極ケーブル１１の接続後に、外気と
接触して酸化しないようにパテや接着剤等で埋めてもよ
い。

【００１９】また、その隣には、アースケーブル１２を
鋼板１ａに接続するためのアース孔Ｂが同様にして設け
られている。該アース孔Ｂは、前記太陽電池付き屋根材
裏面最上面の塗膜１ｂの微小面積を剥がして現れる鋼板
１ａに前記アースケーブル１２を接続するためのもので
ある。鋼板１ａに何らかの漏洩電流や帯電が生じた場合
に、それらの電荷を前記アースケーブル１２を介してア
ースして逃がすためである。前記アース孔Ｂは、アース
ケーブル１２の接続後に、外気と接触して酸化しないよ
うにパテ等で埋めてもよい。

【００２０】次に、本発明に係る太陽電池付き屋根材の
第１実施例を、図１及び図２を用いて説明する。基本的
構成は図１に示すものと同じであり、太陽電池付き屋根
材は、電極ケーブル１１及び電極ケーブル用コネクタ１
１ａ、アースケーブル１２及びアースケーブル用コネク
タ１２ａ、前記電極ケーブル１１及びアースケーブル１
２とを同一皮膜で覆ったケーブル１３を有する。ジャン
クションボックス１４は、主に前記電極孔１０ｃ又は前
記アース孔１０ｄを外気及び風雨から保護するために設
けるものであり、本発明に使用可能なものであるが、使
用しなくてもよいものとする。

【００２１】図２において、同図（Ａ）は、前記ケーブ
ル１３，電極ケーブル１１及び電極ケーブル用コネクタ
１１ａ，アースケーブル１２及びアースケーブル用コネ
クタ１２ａの側面断面図であり、同図（Ｂ）は、正面断
面図である。太陽電池付き屋根材の電極から引き出され
たケーブル１３は、電極ケーブル１１とアースケーブル
１２とを同一の皮膜で内包している。すなわち、２芯ケ
ーブルの構造をとっている。また、同図（Ｃ）は、前記
電極ケーブル用コネクタ１１ａ又は前記アースケーブル
用コネクタ１２ａの側面断面図であり、同図（Ｄ）は、
その正面断面図である。該電極ケーブル用コネクタ１１
ａ又はアースケーブル用コネクタ１２ａは、それぞれ、
ピン１１ｂ（又は１２ｂ）を有する凸型（オス型）コネ
クタの形状を取るものであり、この場合、接続される相
手方のコネクタは凹型（メス型）コネクタの形状を取
る。

【００２２】また、太陽電池付き屋根材の他端の電極か
ら引き出されたケーブル１３が内包する電極ケーブル１
１とアースケーブル１２とは、上記の場合と逆に、凹型
（メス型）コネクタの形状を取るものであり、この場
合、接続される相手方のコネクタは凸型（オス型）コネ
クタの形状を取る。本発明に係る太陽電池付き屋根材の
複数個を電気的に直列又は並列に接続する場合を考慮し
たものである。

【００２３】次に、第２実施例を、図１及び図３を用い
て説明する。基本的構成は、図１においてケーブル１３
を省き、図３（Ａ）に示すように前記電極ケーブル１１
の代わりに電極ワイヤ２１を、前記アースケーブル１２
の代わりにアースワイヤ２２を使用したものである。た
だし、本発明の目的を達成するため、当該電極ワイヤ２
１とアースワイヤ２２とは、互いの外皮膜が接触する境
界において接着されているものとする。ここでいう「接
着」とは、接着剤等によって互いに接着することと、前
記外皮膜を製造する一般的工程において該外皮膜の一部
を一体形成させるようにすることの両方を含むものとす
る。互いに接着された電極ワイヤ２１とアースワイヤ２
２とを、必要に応じて手で裂くことができるようにする
ため、弱粘着性接着剤によって接着されていたり、図３
（Ｃ）のように中程の厚みを薄くして一体形成すること
が理想的である。

【００２４】また、電極ワイヤ２１及びアースワイヤ２
２は、第１実施例における電極ケーブル１１及びアース
ケーブル２２と実質的に同じものが使用できるので、電
極ケーブル用コネクタ１１ａ及びアースケーブル用コネ
クタ１２ａをそのまま使用することもできるが、第１実
施例における形態のコネクタの他の形態として、図３
（Ｄ）に示すような凹型コネクタ（メス型コネクタ）を
使用することもできる。この場合は、接続の相手先が凸
型コネクタ（オス型コネクタ）の形状であることを要す
る。

【００２５】更に、第１実施例、第２実施例において
も、前記電極ケーブル用コネクタ１１ａ，アースケーブ
ル用コネクタ１２ａ等のコネクタは、電極用ケーブル１
１及びアースケーブル１２を一括して収容してもよい。
その場合は、前記電極用ケーブル１１とアースケーブル
１２とが電気的に導通しないように、コネクタ内部の接
点を完全に絶縁状態にしておくものとする。具体的に
は、オーディオに用いられるステレオプラグの構造と同
様に、コネクタの形状が凸型（オス型）である場合、図
３（Ｄ）のように、絶縁帯１１ｃを設けることによっ
て、前記電極用ケーブル１１のための導体部分と前記ア
ースケーブル１２のための導体部分とに分割されるよう
にする。この場合は、他端側のコネクタの形状は凹型
（メス型）となるので、コネクタ内部において絶縁帯１
１ｃを境にするように接触するような構造とする。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明は、太陽光発電システム
における屋根上等に設置して発電する太陽電池セル１０
ａを一体化した屋根材１において、生成された電力を取
出すための電極ケーブル１１と、前記屋根材１に生じた
漏洩電流や帯電の電荷をアースするためのアースケーブ
ル１２とを具備し、前記電極ケーブル１１と前記アース
ケーブル１２とは共通皮膜で覆われた１本のケーブル１
３として形成されてなることを特徴とする太陽電池付き
屋根材としたことにより、電極ケーブル１１とアースケ
ーブル１２とが一本のケーブル１３にまとめられるの
で、個別に配線する必要がなくなる結果、従来の太陽電
池付き屋根材設置工事の際に認められた配線作業の煩雑
さを著しく逓減させることができる効を奏する他、配線
工事が簡便になるので太陽光発電システムの普及にも貢
献できる利点を有する。

【００２７】そして、経年変化や空気との摩擦により起
こり得る不測の漏電又は帯電等による感電事故も、アー
スケーブル１２を電極ケーブル１１とひとまとめにする
ことによって、該電極ケーブル１１又は該アースケーブ
ル１２が不用意に他の導伝体に接触することを防止でき
る結果、係る感電事故を未然に防止できるという利点も
有する。

【００２８】更に、従来、屋根の外を伝って収電箱等に
接続されていたアースケーブル１２を電極ケーブル１１
と一体にした結果、電極ケーブル１１が通常通るケーブ
ル溝、共同溝等に一緒にアースケーブル１２を敷設する
ことができるようになるので、建物や屋根の美観やデザ
インを損なうことがなくなるという効を奏する。また、
美観処理に係る工事費用の支払も不要となり、従来に比
して安価に工事を行うことができるという利点もある。

【００２９】次に、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記電極ケーブル１１の一端に電極
ケーブル用コネクタ１１ａを接続し、前記アースケーブ
ル１２の一端にアースケーブル用コネクタ１２ａを接続
してなることを特徴とする太陽電池付き屋根材としたこ
とにより、前記電極ケーブル１１と前記アースケーブル
１２とが共通の皮膜で覆われることに加えて、前記電極
ケーブル用コネクタ１１ａと前記アースケーブル用コネ
クタ１２ａとによって、前記電極ケーブル１１等が、特
に前記収電箱等における接続点で外気に触れることを更
に逓減できる結果、接地がより完全になるので、接地不
良による漏電及び帯電等が引き起こす事故を更に未然に
防止できる効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る太陽電池付き屋根材の外
観図 （Ｂ）は太陽電池付き屋根材の断面構成図

【図２】（Ａ）はケーブルの側面断面図 （Ｂ）は（Ａ）に係るケーブルのＰ−Ｐ矢視断面図 （Ｃ）は電極ケーブル用コネクタ又はアースケーブル用
コネクタの側面図 （Ｄ）は電極ケーブル用コネクタ又はアースケーブル用
コネクタのＲ−Ｒ矢視断面図

【図３】（Ａ）は電極ワイヤ及びアースワイヤの側面図 （Ｂ）は電極ワイヤ及びアースワイヤの斜視図 （Ｃ）は電極ワイヤ又はアースワイヤのＳ−Ｓ矢視断面
図 （Ｄ）は電極ケーブル用コネクタ又はアースケーブル用
コネクタの一方は要部のみを表した側面図 （Ｅ）は電極ケーブル用コネクタ又はアースケーブル用
コネクタのＴ−Ｔ矢視断面図

【図４】太陽電池付き屋根材裏面における電極ケーブル
等の接続態様図

【図５】本発明の太陽電池付き屋根材を屋根等に設置し
た場合の電極の向きに関する一例を示した外観図

【図６】（Ａ）は従来の太陽電池付き屋根材の外観図 （Ｂ）は従来の太陽電池付き屋根材の断面構成図

【符号の説明】

１…屋根材 １０ａ…太陽電池セル １１…電極ケーブル １１ａ…電極ケーブル用コネクタ １２…アースケーブル １２ａ…アースケーブル用コネクタ １３…ケーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光発電システムにおける屋根上等に
   設置して発電する太陽電池を一体化した屋根材におい
   て、生成された電力を取出すための電極ケーブルと、前
   記屋根材に生じた漏洩電流や帯電の電荷をアースするた
   めのアースケーブルとを具備し、前記電極ケーブルと前
   記アースケーブルは共通皮膜で覆われた１本のケーブル
   として形成されてなることを特徴とする太陽電池付き屋
   根材。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記電極ケーブ
   ルの一端に電極ケーブル用コネクタを接続し、前記アー
   スケーブルの一端にアースケーブル用コネクタを接続し
   てなることを特徴とする太陽電池付き屋根材。