(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0013】
〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する平面図である。
図2は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する部分断面図であり、(a)は
図1のA−A線に沿う断面を、(b)は
図1のB−B線に沿う断面を示している。なお、
図2(a)及び
図2(b)は、何れも排水溝46(後述)が形成されていない位置での断面である。
【0014】
図1及び
図2を参照するに、太陽電池モジュール10は、光を電気に変換する太陽電池パネル20と、太陽電池パネル20の周端を保持するフレーム30とを有する。太陽電池モジュール10は、例えば、サブストレート構造の薄膜太陽電池モジュールである。
【0015】
[太陽電池パネル]
太陽電池パネルの構成の一例として、太陽電池パネル20について説明する。太陽電池パネル20は、基板21と、太陽電池素子22と、表面保護材23と、封止材24とを有する。太陽電池パネル20において、基板21上に太陽電池素子22が形成され、太陽電池素子22上に封止材24(接着材)を介して表面保護材23が配置されている。つまり、基板21と表面保護材23とに太陽電池素子22と封止材24とがサンドイッチされている。
【0016】
太陽電池パネル20の平面形状は、例えば、矩形状とすることができる。太陽電池パネル20の平面形状は矩形状には限定されないが、以降では、太陽電池パネル20の平面形状が矩形状である場合を例にして説明をする。なお、平面形状とは、太陽電池パネル20の受光面の法線方向から対象物を視たときの形状を指すものとする。
【0017】
太陽電池パネル20において、基板21は、例えば、厚さが1.0〜3.0mm程度のガラス基板、金属基板、樹脂基板等であり、基板21上には太陽電池素子22が形成されている。太陽電池素子22は、例えば、電極層や発電層等の薄膜が複数層積層されたものである。
【0018】
表面保護材23としては、例えば、厚さが0.5〜4.0mm程度の白板強化ガラス板や透明樹脂板等を用いることができる。封止材24の材料としては、例えば、EVA(Ethylene-vinyl acetate)やPVB(Polyvinyl butyral)等を用いることができる。封止材24の厚さは、例えば、0.2〜1.0mm程度とすることができる。
【0019】
本実施の形態では、
図2に示すように、基板21の平面形状が表面保護材23の平面形状より小さく形成され、封止材24の平面形状が基板21の平面形状より更に小さく形成され、これらの中心が略一致するように積層されている。この場合は、太陽電池パネル20の側端部には段差が生じるため、その段差を埋めるようにシール材27が設けられており、シール材27の側端面は表面保護材23から基板21に向かって傾斜している。シール材27としては、例えば、ブチルゴムやシリコーン系樹脂等の接着系樹脂を用いることができる。
【0020】
但し、上述した例とは異なり、基板21と表面保護材23とを同じ平面形状としてもよい。この場合には、基板21と表面保護材23との間は封止材24で充填される。この場合、シール材27は不要である。
【0021】
なお、必要に応じて、太陽電池パネル20の端部に、断面が略コの字となるように貼り付けられた絶縁材を接着してもよい。具体的には、太陽電池パネル20の受光面側(表面保護材23の受光面側)の外周部から、太陽電池パネル20の側端面を経由して、太陽電池パネル20の裏面側(基板21の裏面側)の外周部までを覆うように、絶縁材を太陽電池パネル20に接着することができる。絶縁材としては、例えば、絶縁テープを用いることができる。
【0022】
同様に、必要に応じて、基板21の裏面に裏面保護材を設けてもよい。裏面保護材は、バックシートとも称される保護シートであり、基板21の割れを防止する効果や、外部からの湿分浸入を防止する効果を有する。裏面保護材の材料としては、例えば、フッ素系樹脂、アルミニウム箔やポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)等やこれらの積層材を用いることができる。なお、太陽電池パネル20では、基板21が、太陽電池素子22の裏面側を保護する裏面保護材としても機能している。
【0023】
以上、太陽電池パネルの一例として太陽電池パネル20について説明したが、太陽電池パネルの構成は上述の構成に限定されるものではない。
[フレーム]
次に、前述の
図2と共に
図3〜
図6を参照し、フレーム30の構成について詳細に説明する。
図3は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する部分断面斜視図であり、
図1のA−A線に沿う断面を示している。
図4は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールの長辺フレームを例示する概略図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のX方向からみた側面図、(c)は(a)のC−C線に沿う断面図、(d)は(a)のD−D線に沿う断面図である。
図5は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールの短辺フレームを例示する概略図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のY方向からみた側面図、(c)は(a)のE−E線に沿う断面図、(d)は(a)のF−F線に沿う断面図である。
図6は、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールのフレームを例示する部分断面斜視図であり、(a)は長辺フレーム、(b)は短辺フレームである。なお、
図6(a)及び
図6(b)は、何れも排水溝46が形成されている位置近傍での部分断面斜視図である。
【0024】
フレーム30は、太陽電池パネル20の周端部を挟持するように保持する枠状の部材である。フレーム30は、太陽電池パネル20を長辺に沿って保持する長辺フレーム40と、太陽電池パネル20を短辺に沿って保持する短辺フレーム50とを有している。
【0025】
長辺フレーム40は、表面フランジ41と、表面フランジ41と太陽電池パネル20の厚さ方向に間隔を置いて配置された裏面フランジ42と、架台に固定される被固定部43と、側部44とを有している。表面フランジ41と、裏面フランジ42と、被固定部43のそれぞれ一端は側部44に接続されている。つまり、表面フランジ41と、裏面フランジ42と、被固定部43とは、側部44の一方の面(側部44の太陽電池パネル20側の壁面)から同一方向に突出している。
【0026】
表面フランジ41は太陽電池パネル20の一方の面側(受光面側)に位置し、裏面フランジ42は太陽電池パネル20の他方の面側(裏面側)に位置している。上方(表面フランジ41側)から視て、裏面フランジ42は表面フランジ41よりも突出している。つまり、上方からみて、裏面フランジの一部は表面フランジ41に覆われず、露出している。又、表面フランジ41と被固定部43とは互いに略平行である。
【0027】
裏面フランジ42は、側部44の一方の面から離れている位置から順に(側部44の壁面と反対側から順に)、当接部421と、一端が当接部421に接続している支持部422と、一端が支持部422に接続し、他端が側部44に接続する連結部423とを有している。
【0028】
当接部421は、太陽電池パネル20と当接する部分であって、表面フランジ41と略平行であり、太陽電池パネル20の裏面側を支持している。なお、当接部421と太陽電池パネル20との間に、当接部421と太陽電池パネル20とを固定するための接着剤などが配置される場合もある。支持部422は当接部421を下方から支持している。連結部423は、一端が支持部422に接続し、他端が側部44に接続し、支持部422と側部44とを連結している。本実施の形態では、連結部423と表面フランジ41と被固定部43とは互いに略平行である。
【0029】
本実施の形態では、上方から視て、裏面フランジ42の当接部421と支持部422はともに表面フランジ41と重なっていない(
図4(c)参照)。但し、上方から視て、裏面フランジ42の当接部421全体及び支持部422の一部が表面フランジ41と重なっていない構造であってもよい。
【0030】
又、太陽電池パネル20は表面フランジ41と裏面フランジ42の当接部421とに挟持されるように保持されるため、連結部423と支持部422は太陽電池パネル20とは接しておらず、間隔を有している。つまり、側部44と連結部423と支持部422とで水が溜まる空間である水溜め部45が形成されている。なお、側部44と支持部422が水溜め部45の側面を形成し、連結部423が水溜め部45の底面を形成している。
【0031】
更に、本実施の形態では、裏面フランジ42には、排水溝46となる部分を含む排水用の切り欠き426が形成されている。具体的には、長辺フレーム40の長手方向において、複数の切り欠き426が、所定の間隔を空けて形成されている。
【0032】
切り欠き426は、長辺フレーム40の短手方向(側部44の一方の面と直交する方向)において、当接部421の先端から支持部422の少なくとも一部までに形成することができる。なお、本実施の形態の場合、切り欠き426は、支持部422の他端に至るまで形成されている(支持部422の全体に形成されている)。切り欠き426のうち、支持部422に形成された部分が、支持部422を貫通する排水溝46(排水部)となる。
【0033】
本実施の形態の一例ように、上方から視て、当接部421と支持部422はともに表面フランジ41と重なっていない構造の場合、支持部422の全体に排水溝46が設けられる。一方、裏面フランジ42の当接部421全体と支持部422の一部が表面フランジ41と重なっていない構造の場合には、支持部422の表面フランジ41と重なっていない部分に、排水溝46が設けられる。
【0034】
長辺フレーム40では太陽電池パネル20は当接部421に支持されるため、切り欠き426のうち当接部421に形成された部分は、太陽電池パネル20によって覆われる。しかしながら、切り欠き426のうち支持部422に形成された部分である排水溝46は、太陽電池パネル20には覆われないため、排水溝46は常に開放されている。
【0035】
太陽電池パネル20の表面と表面フランジ41との間に浸入した水は、太陽電池パネル20の端面と長辺フレーム40の側部44との間を介して、水溜め部45に至る。支持部422によって水溜め部45の側面が形成されていると共に、支持部422には排水溝46が形成されているため、水溜め部45の底面である連結部423に沿って流れた水は、支持部422の排水溝46から排出される。
【0036】
以上、長辺フレーム40について説明したが、短辺フレーム50についても同一構成である。長辺フレーム40の表面フランジ41、裏面フランジ42、被固定部43、側部44、水溜め部45、排水溝46、当接部421、支持部422、連結部423、切り欠き426が、夫々、短辺フレーム50の表面フランジ51、裏面フランジ52、被固定部53、側部54、水溜め部55、排水溝56、当接部521、支持部522、連結部523、切り欠き526に対応する。なお、表面フランジ41及び51は本発明に係る第1のフランジの代表的な一例であり、裏面フランジ42及び52は本発明に係る第2のフランジの代表的な一例である。
【0037】
次に、長辺フレーム40と短辺フレーム50とで異なる点について説明する。短辺フレーム50には、長辺フレーム40と固定するためのねじを受け入れ、係合するねじ孔58が裏面フランジ52の被固定部53側の面と、被固定部53の裏面フランジ52側の面に、短辺フレームの長手方向に沿って設けられている。
【0038】
図1に示す通り、長辺フレーム40と短辺フレーム50とは夫々の長手方向の両端で互いに直交するように固定されている。そのため、長辺フレーム40の長手方向の両端付近の側部44には、短辺フレーム50のねじ孔58に挿入されるねじが通る開口部48が設けられている(
図4(b)参照)。
【0039】
又、長辺フレーム40と短辺フレーム50とを固定したときに互いに干渉しないように、例えば、長辺フレーム40の長手方向の両端において、表面フランジ41、裏面フランジ42、被固定部43は切り欠いておくとよい。
【0040】
図示の例では、長辺フレーム40の表面フランジ41と裏面フランジ42とを同程度に切り欠き、被固定部43は表面フランジ41及び裏面フランジ42よりも大きく切り欠いている。そして、短辺フレーム50の長手方向の両端において、裏面フランジ52の当接部521と支持部522とを切り欠いている。
【0041】
次に、切り欠き426の加工方法の一例を説明する。ここでは長辺フレーム40を例として説明するが、短辺フレーム50の切り欠き526も同様に加工できる。
【0042】
まず、例えば、押し出し成形により成形された長辺フレーム40の裏面フランジ42と側部44と被固定部43とで形成される空間に充填材を充填する。この充填材は、裏面フランジ42の強度を補強するためのものである。
【0043】
次に、裏面フランジ42の、切り欠き426を形成したい位置(溝形成部)に対して裏面フランジ42の上方からプレス加工を施して、裏面フランジ42の溝形成部を切り落とす。次に、充填材を除去する。以上の工程で、長辺フレーム40に切り欠き426を形成することができる。なお、切り欠き426のうち支持部422に形成された部分が排水溝46となる。
【0044】
上述したように、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュール10では、長辺フレーム及び短辺フレームにおいて、排水溝を形成する当接部の全体と支持部の少なくとも一部は、上方から見て表面フランジと重なっていない。そのため、プレス加工の際に表面フランジが邪魔にならず、当接部全体と支持部の少なくとも一部とを容易に切り欠くことができる。よって、加工の自由度が高くなり、裏面フランジの長手方向の任意の位置に任意の数だけ排水溝を形成することができるため、所望の排水性能を得ることが容易となる。
【0045】
又、プレス加工によって複数の排水溝を同時に形成することができるので、多軸が必要となるドリル加工に比べて加工装置が簡便で安価となり、加工コストを抑制することができ、かつ、容易に加工することができる。
【0046】
又、長辺フレーム及び短辺フレームにおいて、側部と連結部と支持部とにより水溜め部が形成されている。そのため、太陽電池パネルと裏面フランジとの接触を抑えることができると共に、太陽電池パネルと水溜め部の底面を形成する連結部との間に間隔があるので、水溜め部の水が連結部に沿った方向に移動し易く、排水溝から排水され易い。
【0047】
なお、背景技術で示した関連技術の一例のように、表面フランジの一部に排水用の切り欠きを設けると共に、裏面フランジの、表面フランジの切り欠きと対向する位置に排水孔を設ける構造では、以下の不具合が生じるおそれがある。すなわち、所望の排水性能を得るために裏面フランジの排水孔の数を増やすと、それと同時に表面フランジの切り欠きも増えるため、表面フランジの強度が低下してしまう。その結果、表面フランジと裏面フランジとに保持されている太陽電池パネルが風によって吹き上げられた場合等に、押し上げられた太陽電池パネルによって表面フランジが破損してしまうおそれがある。
【0048】
これに対して、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュール10では、表面フランジには溝や孔を形成しないので、表面フランジの強度を低下させることなく、裏面フランジの任意の位置に任意の数だけ排水溝を形成することができる。そのため、上記のような問題を伴うことなく、所望の排水性能を得ることが可能となる。
【0049】
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態とは異なり、連結部が傾斜している。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0050】
図7は、第2の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する部分断面斜視図であり、
図3に対応する断面を示している。
図7を参照するに、第2の実施の形態に係る太陽電池モジュール10Aでは、長辺フレーム40(
図3等参照)に代えて長辺フレーム40Aが用いられている。
【0051】
長辺フレーム40Aでは、連結部423Aは、連結部423のように表面フランジ41と平行ではなく、側部44から支持部422に向かうにつれて表面フランジ41から離れるように傾斜している。つまり、連結部423Aは側部44側よりも支持部422側の方が下方に位置している。そのため、本実施の形態では、水溜め部45の水は支持部422側に向かって流れ易くなり、よって、支持部422の排水溝46から水が排水され易くなる。なお、説明は省略するが、長辺フレームと短辺フレームの裏面フランジの構造は同様である。
【0052】
このように、第2の実施の形態に係る太陽電池モジュール10Aでは、長辺フレーム及び短辺フレームの連結部が表面フランジと平行ではなく、側部から支持部に向かうにつれて表面フランジから離れるように傾斜し、連結部の支持部側が側部側よりも下方に位置している。そのため、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュール10の奏する効果に加えて更に以下の効果を奏する。すなわち、水溜め部の水が支持部側に向かって流れ易くなり、支持部の排水溝から更に排水され易くなる。
【0053】
〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、第1の実施の形態の排水溝に代えて排水孔を用いる。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0054】
図8は、第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する部分断面斜視図であり、
図3に対応する断面を示している。
図8を参照するに、第3の実施の形態に係る太陽電池モジュール10Bでは、長辺フレーム40(
図3等参照)に代えて長辺フレーム40Bが用いられている。
【0055】
長辺フレーム40Bでは、長辺フレーム40のように支持部422に排水溝46となる切り欠きが形成されておらず、その代りに、支持部422を貫通する孔である排水孔49(排水部)が形成されている。水溜め部45の水は、連結部423に沿った方向に流れ、排水孔49を介して排水される。なお、図示の例では、連結部423と表面フランジ41とが略平行になっているが、第2の実施の形態のように、連結部423は側部44側に比べて支持部422側が下方になるように傾斜してもよい。連結部423を傾斜させることで、第2の実施の形態と同様に水溜め部45の水が排水され易くなる。なお、説明は省略するが、長辺フレームと短辺フレームの裏面フランジの構造は同様である。
【0056】
次に、排水孔49の加工方法の一例を説明する。長辺フレーム40Bを例として説明するが、短辺フレームの排水孔も同様に加工できる。
【0057】
まず、例えば、押し出し成形により成形された長辺フレーム40Bの表面フランジ41と裏面フランジ42と側部44とで形成される空間に充填材を充填する。この充填材は、裏面フランジ42の強度を補強するためのものである。
【0058】
次に、支持部422の、排水孔49を形成したい位置(孔形成部)に対して裏面フランジ42の側方(支持部422の側部44と対向しない側)からプレスをして、支持部422の孔形成部に孔を開ける。次に、充填材を除去する。以上の工程で、長辺フレーム40Bに排水孔49を形成することができる。
【0059】
このように、第3の実施の形態に係る太陽電池モジュール10Bにおいても、排水孔が設けられる支持部の少なくとも一部は、上方から見て表面フランジと重なっていない。つまり、側部と支持部との間に間隔がある。そのため、表面フランジと裏面フランジと側部とで形成される空間に充填材を充填し易くなると共に、プレスで加工し易くなる。
【0060】
なお、第3の実施の形態では、長辺フレーム及び短辺フレームにおいて、裏面フランジの側方(支持部の側部と対向しない側)からプレスをして排水孔を形成することができるので、上方から見て支持部が表面フランジと重なっている位置に排水孔を形成することも可能である。
【0061】
又、排水孔を形成する支持部の少なくとも一部は、上方から見て表面フランジと重なっていない。そのため、支持部の表面フランジと重なっていない部分に、裏面フランジ42の上方からのプレス加工により、支持部を貫通する排水孔を形成してもよい。
【0062】
この場合には、第1の実施の形態と同様に、例えば、押し出し成形により成形された長辺フレーム40Bの裏面フランジ42と側部44と被固定部43とで形成される空間に充填材を充填する。そして、裏面フランジ42の上方からプレス加工を施して排水孔49を形成し、充填材を除去すればよい。この場合には、第1の実施の形態に係る太陽電池モジュール10の奏する効果と同様の効果を奏する。
【0063】
〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、第1の実施の形態とは、支持部の傾斜が異なる例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【0064】
図9は、第4の実施の形態に係る太陽電池モジュールを例示する部分断面斜視図であり、
図3に対応する断面を示している。
図9を参照するに、第4の実施の形態に係る太陽電池モジュール10Cでは、長辺フレーム40(
図3等参照)に代えて長辺フレーム40Cが用いられている。長辺フレーム40Cでは、長辺フレーム40とは異なり、支持部422Cが連結部423に対して略垂直に交わっている。つまり、支持部422Cと連結部423とがなす角は約90°である。
【0065】
なお、図示の例では、連結部423と表面フランジ41とが略平行になっているが、第2の実施の形態のように、連結部423は側部44側に比べて支持部422C側が下方になるように傾斜してもよい。連結部423を傾斜させることで、第2の実施の形態と同様に水溜め部45の水が排水され易くなる。又、第3の実施の形態のように、排水溝に代えて排水孔を用いてもよい。なお、説明は省略するが、短辺フレームの裏面フランジの構造も同様である。
【0066】
このように、長辺フレーム及び短辺フレームにおいて、支持部が連結部に対して略垂直に交わってもよい。この場合にも第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
【0067】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。