特許 6985133 太陽電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985133

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/048 20140101AFI20211213BHJP

   H02S 10/40 20140101ALI20211213BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20211213BHJP

   B60R 11/02 20060101ALN20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 560

   H02S10/40

   B60R16/04 U

   !B60R11/02 A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-244450(P2017-244450)

(22)【出願日】2017年12月20日

(65)【公開番号】特開2019-114579(P2019-114579A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2020年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】坂部 元哉

(72)【発明者】

【氏名】緒方 和義

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 博隆

【審査官】 吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１２５４１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０３３５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３２６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０７９０９８８７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 米国特許第６５３８１９２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第８０２０６４６（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｓ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体にルーフとして取り付けられる太陽電池モジュールであって、
発電素子が封止された封止層と、
前記封止層における前記発電素子の受光面側と反対側に接合された背面層と、
前記封止層における前記発電素子の受光面側に接合されて太陽電池の一部を構成する太陽電池設置領域と、前記太陽電池設置領域の車両前方側又は車両後方側に延在するアンテナ設置領域を有し、樹脂から形成された表面層と、
を備え、太陽電池設置領域において平面視で封止層や背面層よりも外側に表面層のみの周縁部が形成されており、少なくとも車両前方側、車両後方側の周縁部が車体の車幅方向に延在する部材に接合される太陽電池モジュール。

【請求項2】

前記アンテナ設置領域には、アンテナロッドを挿通させる挿通孔が形成されている請求項１記載の太陽電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池セルを封止した封止層を受光面側に位置する表面層と背面側に位置する背面層で挟持する太陽電池モジュールが提案されている。このような太陽電池モジュールを自動車のルーフとして採用する場合には、軽量化のために樹脂製の太陽電池モジュールが用いられる。このような自動車のルーフにアンテナを配設する場合には、太陽電池モジュールによるアンテナの電波障害を防止するため、アンテナと太陽電池モジュールとを所定距離離間させる必要がある。

【0003】

したがって、自動車のルーフのうち、太陽電池モジュールが配設される領域は樹脂パネル（太陽電池モジュール）から構成され、アンテナが設置される（太陽電池モジュールが配設されない）領域は金属パネルから構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２３２６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、自動車のルーフの一部を太陽電池モジュール（樹脂）で構成し、他の部分を金属パネルで構成するため、ルーフを構成する部品点数が増加する。したがって、ルーフを構成する部品点数について改善の余地がある。

【0006】

また、ルーフのアンテナ設置領域を樹脂で構成すれば、車体重量の低減にもつながる。

【0007】

本発明は上記事実を考慮し、アンテナが設置される自動車のルーフに用いられ、ルーフを軽量化すると共に部品点数を削減させる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載の太陽電池モジュールは、車体にルーフとして取り付けられる太陽電池モジュールであって、発電素子が封止された封止層と、前記封止層における前記発電素子の受光面側と反対側に接合された背面層と、前記封止層における前記発電素子の受光面側に接合されて太陽電池の一部を構成する太陽電池設置領域と、前記太陽電池設置領域の車両前方側又は車両後方側に延在するアンテナ設置領域を有し、樹脂から形成された表面層と、を備え、太陽電池設置領域において平面視で封止層や背面層よりも外側に表面層のみの周縁部が形成されており、少なくとも車両前方側、車両後方側の周縁部が車体の車幅方向に延在する部材に接合される。

【0009】

この構成によれば、表面層において、太陽電池の一部を構成する太陽電池設置領域の車両前方側又は車両後方側にアンテナ設置領域を設けたため、自動車のルーフを太陽電池モジュールだけで構成することができる。すなわち、アンテナが設置される自動車のルーフを太陽電池モジュールだけで構成することができ、ルーフを構成する部品点数を削減することができる。

【0010】

また、アンテナ設置領域は、表面層の車両下方側に封止層と背面層が積層されて太陽電池を構成する表面層の太陽電池設置領域の車両前方側又は車両後方側に形成されているため、アンテナ設置領域に配置されるアンテナと太陽電池設置領域に配設される太陽電池とが所定距離離間され、太陽電池によってアンテナに電波障害が生ずることが防止又は抑制される。

【0011】

なお、表面層の太陽電池設置領域は、表面層の車両下側に封止層又は背面層が積層された太陽電池構成部分だけでなく、平面視で太陽電池構成部分を囲むように表面層だけで構成された周縁部を含む。この周縁部は、太陽電池構成部分を自動車骨格部材に接合されるために設けられた部分である。したがって、表面層において、太陽電池設置領域の周縁部よりも車両前方側又は車両後方側に位置する領域がアンテナ設置領域となる。

【0012】

請求項２記載の太陽電池モジュールは、請求項１記載の太陽電池モジュールにおいて、前記アンテナ設置領域には、アンテナロッドを挿通させる挿通孔が形成されている。

【0013】

この構成によれば、太陽電池モジュールのアンテナ設置領域に形成された挿通孔を介して車室側からルーフ上方にアンテナロッドを突出配置することができる。表面層において、太陽電池設置領域から車両前方側又は車両後方側にアンテナ設置領域が設定されているため、アンテナ（ロッド）を太陽電池から十分に離間させることができ、電波障害を防止又は抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

請求項１記載の発明に係る太陽電池モジュールは、上記構成としたので、自動車のルーフの部品点数を削減すると共に、自動車のルーフの軽量化を達成できる。

【0015】

請求項２記載の発明に係る太陽電池モジュールは、上記構成としたので、太陽電池によるアンテナの電波障害を防止又は抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態に係る太陽電池モジュールの車体取付状態を説明する分解斜視図である。

【図2】一実施形態に係る太陽電池モジュールが車体のルーフに取り付けられた状態を説明する平面図である。

【図3】一実施形態に係る太陽電池モジュールの模式的な側面図である。

【図4】図２のＡ−Ａ線）断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールについて図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、車体のルーフとして自動車骨格部材に取り付けられるものである。また、各図は模式的なものであり、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。さらに、図１において矢印ＦＲは車両前方、矢印Ｗは車幅方向、矢印ＵＰは車両上方を示す。

【0018】

（構成）
図１に示すように、本実施形態に係る自動車の太陽電池モジュール１０は、車体１２にルーフとして取り付けられるものである。車体１２には、太陽電池モジュール１０を支持する部材として、車幅方向両端部に設けられ車両前後方向に延在する一対のルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂを備えている。ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂは、フロントピラー１６Ａ、１６Ｂ等と一体的に形成されているものである。

【0019】

また、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ間には、車幅方向に延在するフロントヘッダ１８、ルーフセンターリイオフォースメント（以下、「センターＲ／Ｆ」という）２０、リヤヘッダ２２が、車両前方側から順に配設されている。また、フロントヘッダ１８とセンターＲ／Ｆ２０、センターＲ／Ｆ２０とリヤヘッダ２２との間にそれぞれ１つと２つのルーフデントリインフォースメント（以下、「ルーフデントＲ／Ｆ」という）２４Ａ〜２４Ｃが配設されている。

【0020】

なお、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、自動車骨格部材であるルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂと、フロントヘッダ１８と、リヤヘッダ２２とに後述する表面層３０で接合（固定）されるものである。

【0021】

図３に示すように、太陽電池モジュール１０の最も車両上方側には、表面層３０が形成されている。表面層３０は、図２に示すように、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂ、フロントヘッダ１８、リヤヘッダ２２に囲まれた形状に対応した略矩形状の樹脂板から形成されている。樹脂板は、透明で対候性に優れているポリカーボネート（ＰＣ）から形成されている。ポリカーボネートからなる樹脂板（ＰＣ板）は、耐候性に優れると共に軽量であるため、自動車に搭載される太陽電池モジュール１０の表面層３０として好適である。なお、本実施形態における「樹脂」とは、光透過性を有するものである。

【0022】

この表面層３０は、図２及び図３に示すように、フロントヘッダ１８からルーフデントＲ／Ｆ２４Ｃまでが太陽電池設置領域ＳＡとされ、ルーフデントＲ／Ｆ２４Ｃからリヤヘッダ２２までがアンテナ設置領域ＡＡとされている。

【0023】

この表面層３０の太陽電池設置領域ＳＡの車両下方には、図３及び図４に示すように、表面層３０の背面側に配置され発電素子（太陽電池セル）３２が封止された封止層３４と、封止層３４を背面側から支持する背面層３６とが積層されて太陽電池３７が形成されている。換言すれば、封止層３４の発電素子３２の受光面側に表面層３０、発電素子３２の受光面と反対側に背面層３６が積層されて太陽電池３７が形成されている。なお、本実施形態では、表面層３０、封止層３４、背面層３６が積層されているものを「太陽電池３７」いう。

【0024】

封止層３４は、図２及び図４に示すように、複数の発電素子３２と、発電素子３２を封止する封止材３８とから構成されている。複数の発電素子３２は、封止層３４内に規則的に配置され、封止材３８によって封止されている。発電素子３２は、シリコン系セル等の周知の発電素子である。封止材３８は、透明で弾性や接着性を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）にシランカップリング剤を混合させてフィルム状に形成されている。

【0025】

背面層３６は、背面板により構成されている。背面板は、表面層３０にＰＣを採用したことによる太陽電池モジュール１０のバックリングを防止するために、表面層３０と同じＰＣから形成されている。図４に示すように、背面層３６は、その板厚が略一定であるが、車両外側端部において車両上方（表面層３０側）に突出形成された凸部４０が外周に沿って形成されている。

【0026】

図４に示すように、表面層３０の延在方向において、背面層３６の端部は封止層３４の端部よりも車両外側に位置している。この結果、背面層３６の車両外側端部に形成された凸部４０は、封止層３４の車両外側で車両上方に突出しており、表面層３０の下面に当接されていると共に、内面が封止層３４の外側端部に当接されている。

【0027】

すなわち、背面層３６の上面と内面は、封止層３４に接合されていると共に、凸部４０の上端が表面層３０の下面に接合されている。

【0028】

なお、表面層３０の太陽電池設置領域ＳＡにおいて、背面層３６の凸部４０よりも車両外側（車両前方側、車両後方側、車幅方向外側）に位置する周縁部４１（図２、ハッチング部分参照）は、自動車骨格部材であるフロントヘッダ１８、ルーフサイドレール１４Ａ、１４Ｂに接合されている。一方、車両後方側の周縁部４１Ａは、図４に示すように、ルーフデントＲ／Ｆ２４Ｃにゴム製の緩衝材４２を介して支持されている。

【0029】

一方、表面層３０において、図２〜図４に示すように、太陽電池設置領域ＳＡの車両後方側には、アンテナ設置領域ＡＡが形成されている。アンテナ設置領域ＡＡは、車両前後方向で表面層３０のルーフデントＲ／Ｆ２４Ｃからリヤヘッダ２２までの範囲をさす。このアンテナ設置領域ＡＡでは、表面層３０の車両下方に封止層３４や背面層３６が配設されていない（表面層３０のみで構成されている）。アンテナ設置領域ＡＡには、平面視で車幅方向中央で車両後方側に挿通孔４４が形成されている。挿通孔４４にはブッシュ４６が取り付けられたアンテナ４７のアンテナロッド４８が嵌合されている。これにより、アンテナロッド４８が表面層３０から車両上方（車外）に突出して配設される。

【0030】

(作用)
このように構成された太陽電池モジュール１０の作用について説明する。

【0031】

太陽電池モジュール１０は、表面層３０に、封止層３４、背面層３６が積層されて太陽電池３７を構成する太陽電池設置領域ＳＡと、太陽電池設置領域ＳＡの車両後方側に延在するアンテナ設置領域ＡＡが形成されているため、ルーフ全体を樹脂製の太陽電池モジュール１０で構成することができる。したがって、アンテナ設置領域ＡＡを金属パネルで構成した場合と比較して自動車のルーフの軽量化が達成できると共に、自動車のルーフを構成する部品点数を削減できる。

【0032】

特に、アンテナの設置位置は、太陽電池３７による電波障害を回避するために太陽電池３７から所定距離離間させる必要がある。太陽電池モジュール１０では、太陽電池設置領域ＳＡにおいて表面層３０の車両下方に封止層３４、背面層３６が積層されて太陽電池３７が構成されると共に、太陽電池設置領域ＳＡの車両後方側に表面層３０のみ延在させたアンテナ設置領域ＡＡにアンテナロッド４８を配置することにより、ルーフ（表面層３０）上で太陽電池３７とアンテナ４７が所定距離離間されることになる。この結果、太陽電池３７によるアンテナ４７の電波障害を防止又は抑制することができる。

【0033】

なお、本実施形態では、太陽電池モジュール１０の表面層３０において、太陽電池設置領域ＳＡの車両後方側にアンテナ設置領域ＡＡを形成したが、太陽電池設置領域ＳＡの車両前方側にアンテナ設置領域ＡＡを形成しても良い。

【0034】

また、電波障害を一層抑制するために、アンテナの近傍を金属類で囲む構成、例えば、表面層３０のアンテナ設置領域ＡＡの挿通孔４４の内周面を金属類で囲む構成をとっても良い。

【0035】

さらに、本実施形態では、太陽電池モジュール１０の表面層３０、封止層３４、背面層３６の全てが樹脂から形成されていたが、少なくもと表面層３０が樹脂から形成されていれば良い。

【0036】

また、本実施形態では、アンテナ設置領域ＡＡの車幅方向中央で車両後方側に挿通孔４４が形成されていたが、アンテナ４７の電波障害が防止又は抑制される位置であれば、アンテナ設置領域ＡＡ内の任意の位置に挿通孔４４を設置することができる。

【符号の説明】

【0037】

１０ 太陽電池モジュール
３０ 表面層
３２ 発電素子
３４ 封止層
３６ 背面層
４４ 挿通孔
４８ アンテナロッド
ＡＡ アンテナ設置領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】