特許 7520671 太陽電池モジュールの設置方法、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】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】太陽電池モジュールの設置方法、太陽電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/34 20140101AFI20240716BHJP

   H02S 30/10 20140101ALI20240716BHJP

   H02S 20/23 20140101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

H02S40/34

H02S30/10

H02S20/23 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020165210

(22)【出願日】2020-09-30

(65)【公開番号】P2022057116

(43)【公開日】2022-04-11

【審査請求日】2023-07-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】110002734

【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】大江 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】山口 裕之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 直樹

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５６２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０３１５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９０００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４５６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８２２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３７２２５４４（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｓ ２０／００－４０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池セルに対して電気的に接続されたことで発電された電流を取り出す端子箱と、前記端子箱から延びる集電ケーブルと、前記複数の太陽電池セルを囲むように外縁部に位置するフレームと、を備える太陽電池モジュールを設置場所に設置する、太陽電池モジュールの設置方法において、
前記集電ケーブルの長手方向における中間部を前記フレームに対して、少なくとも一時的に固定する中間部固定工程と、
前記集電ケーブルの端部を前記フレームと前記端子箱との間の領域に位置させ、前記フレームと前記端子箱との間に前記集電ケーブルの前記端部に設けられているコネクタを挟み込んで保持する端部処理工程と、を実施するものであって、
前記中間部固定工程及び前記端部処理工程が、前記太陽電池モジュールを前記設置場所に持ち運ぶ前にあらかじめ実施されることを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。

【請求項2】

前記太陽電池モジュールを傾斜させて設置して、前記端子箱を前記太陽電池モジュールにおける下部に位置させ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の設置方法。

【請求項3】

前記太陽電池モジュールを傾斜させて設置して、前記端子箱を前記太陽電池モジュールにおける上部に位置させ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の設置方法。

【請求項4】

複数の太陽電池セルに対して電気的に接続されたことで発電された電流を取り出す端子箱と、前記端子箱から延びる集電ケーブルと、前記複数の太陽電池セルを囲むように外縁部に位置するフレームと、を備える太陽電池モジュールにおいて、
前記フレームに対して着脱可能であって、前記集電ケーブルの中間部を少なくとも一時的に前記フレームに固定することで前記フレームの内方に保持するケーブル保持具を更に備え、
更に、前記フレームと前記端子箱との間に前記集電ケーブルの端部に設けられているコネクタを挟み込んで保持可能に構成されていることを特徴とする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、複数の太陽電池セルが集合した太陽電池モジュールの設置方法、及び、この太陽電池モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電設備を設ける際、設置場所にて、架台上に太陽電池モジュールが置かれる。一方、太陽電池モジュールからは集電ケーブルが延びている。太陽電池モジュールから延びる集電ケーブルは、例えば、特許文献１に記載されている。設置場所にて、集電ケーブルを接続して電気配線を構築することで、太陽電池モジュールで発電された電流を集めて利用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－７０３４６号公報（図１３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、集電ケーブルは一定長さを有した柔軟なものであるから、集電ケーブルがぶら下がった状態で太陽電池モジュールを持ち運ぶと、設置場所にて、架台上に太陽電池モジュールを置く際に、太陽電池モジュールの外縁部に位置するフレームと架台との間に集電ケーブルが挟まれてしまうことがある。そうなると、集電ケーブルに断線等の破損が生じることがあるので不都合である。

【0005】

そこで本発明は、設置時に集電ケーブルを破損しにくい太陽電池モジュールの設置方法、及び、この太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、複数の太陽電池セルに対して電気的に接続されたことで発電された電流を取り出す端子箱と、前記端子箱から延びる集電ケーブルと、前記複数の太陽電池セルを囲むように外縁部に位置するフレームと、を備える太陽電池モジュールを設置場所に設置する、太陽電池モジュールの設置方法において、前記集電ケーブルの長手方向における中間部を前記フレームに対して、少なくとも一時的に固定する中間部固定工程と、前記集電ケーブルの端部を前記フレームと前記端子箱との間の領域に位置させる端部処理工程と、を実施することを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法である。

【0007】

この構成によれば、集電ケーブルの長手方向における中間部はフレームに対して固定され、集電ケーブルの端部はフレームと端子箱との間の領域で保持される。このため、集電ケーブルの位置をフレームに対して定めることができる。よって、集電ケーブルの位置が定まらないことで、集電ケーブルがフレームと架台とに挟まれて損傷することを抑制できる。

【0008】

また本発明は、複数の太陽電池セルに対して電気的に接続されたことで発電された電流を取り出す端子箱と、前記端子箱から延びる集電ケーブルと、前記複数の太陽電池セルを囲むように外縁部に位置するフレームと、を備える太陽電池モジュールにおいて、前記フレームに対して着脱可能であって、前記集電ケーブルを少なくとも一時的に前記フレームに固定することで前記フレームの内方に保持するケーブル保持具を更に備えることを特徴とする太陽電池モジュールである。

【0009】

この構成によれば、集電ケーブルの長手方向における中間部はケーブル保持具によりフレームに対して固定される。このため、集電ケーブルの位置をフレームに対して定めることができる。よって、集電ケーブルの位置が定まらないことで、集電ケーブルがフレームと架台とに挟まれて損傷することを抑制できる。また、ケーブル保持具はフレームに対して着脱可能なため、一時的、恒久的いずれの固定も可能である。

【0010】

そして、前記太陽電池モジュールを傾斜させて設置して、前記端子箱を前記太陽電池モジュールにおける下部に位置させるものとできる。

【0011】

この構成によれば、集電ケーブルが端子箱から垂れ下がり、フレームをまたいでしまうことを抑制できる。

【0012】

そして、前記太陽電池モジュールを傾斜させて設置して、前記端子箱を前記太陽電池モジュールにおける上部に位置させるものとできる。

【0013】

この構成によれば、垂れ下がった集電ケーブルが作業者の邪魔になることを抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、集電ケーブルの位置が定まらないことで、集電ケーブルがフレームと架台とに挟まれて損傷することを抑制できる。よって、設置時に集電ケーブルを破損しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの設置要領を示す分解斜視図である。

【図2】前記太陽電池モジュールを単体で示す平面図である。

【図3】前記太陽電池モジュールを単体で示す底面図である。

【図4】前記太陽電池モジュールの、底面側での要部拡大斜視図である。

【図5】前記太陽電池モジュールを単体で示す底面図であって、ケーブルが環状の形態とされる前の状態を示す。

【図6】前記太陽電池モジュールに備えられるケーブル保持具を単体で示す背面、底面、左側面側からの斜視図である。

【図7】前記太陽電池モジュールに備えられるケーブル保持具を単体で示す正面図である。

【図8】前記ケーブル保持具を単体で示す背面図である。

【図9】前記ケーブル保持具を単体で示す平面図である。

【図10】前記ケーブル保持具を単体で示す底面図である。

【図11】前記ケーブル保持具を単体で示す右側面図である。

【図12】前記ケーブル保持具を単体で示す、図７のXII－XII拡大断面図である。

【図13】前記ケーブル保持具を単体で示す、図７のXIII－XIII拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。本実施形態の太陽電池モジュール１は、例えば図１に示すように、複数が地面や建築物の屋根または屋上面に配置された架台２上に並べられて設置される。太陽電池モジュール１の単体は、図２に示すように、複数の太陽電池セル１１～１１が集合して封止されたことにより、１枚の板状の形態とされたものである。本実施形態の太陽電池セル１１は、異種のシリコンを組み合わせて構成されたヘテロタイプであるが、組み合わせを行わない単結晶タイプであってもよい。また、本実施形態の太陽電池モジュール１はガラスで封止されているが、樹脂フィルム等、他の材料で封止されていてもよい。なお、太陽電池モジュール１がガラス封止された場合、実際には底面視でも太陽電池セル１１が視認できるが、図３では太陽電池セル１１の図示を省略している。本実施形態の太陽電池モジュール１は平面視で長方形に形成されている。太陽電池セル１１は、例えば、長辺側で８枚、短辺側で６枚の４８枚が集合している（数量及び並びは限定されない）。なお、太陽電池モジュール１の形状は長方形に限定されず、種々の形状とできる。

【0017】

本実施形態の太陽電池モジュール１は、図３及び図４に示すように、主に、端子箱１２、集電ケーブル１３、フレーム１４、ケーブル保持具１５を備える。

【0018】

端子箱１２は、複数の太陽電池セル１１～１１に対して電気的に接続されたことで発電された電流を取り出す部分である。詳細を図示していないが、複数の太陽電池セル１１～１１が接続された電極が端子箱１２に露出しており、ここに集電ケーブル１３が接続されている。端子箱１２は、太陽電池モジュール１の底面側に突出している。具体的には、図２に示すように、各太陽電池セル１１の複数のバスバー電極１１１～１１１が延長されて、１本または、前記複数のバスバー電極１１１～１１１よりも少ない本数にまとめられた集電電極１１２が端子箱１２に導入されている。本実施形態では、図３または図５に示すように、長辺方向の一方側に位置する短辺（図３では上辺）に沿う直線上に複数の端子箱１２～１２が並べられて配置されている。本実施形態の端子箱１２は、１枚の太陽電池モジュール１当たりで３個である（数量は限定されない）。集電ケーブル１３は、両端の２個の端子箱１２，１２からそれぞれ延びている。つまり、集電ケーブル１３は、太陽電池モジュール１における幅方向（短辺に沿う方向）中央から偏った位置に設けられている。また、端子箱１２は、太陽電池セル１１とは太陽電池モジュール１の厚み方向で重ならない位置に設けられており、発電効率が低下しないようにされている。

【0019】

集電ケーブル１３は、端子箱１２から延びる電線である。基端部は端子箱１２に取り付けられており、先端部には他の太陽電池モジュール１の集電ケーブル１３、または、他の電線と接続することのできるコネクタ１３１が形成されている。なお厳密には、図３または図５に示した左右のコネクタ１３１，１３１は、相互に差し込めるような異なる形状とされているが、図示では同一形状で簡略示している。

【0020】

フレーム１４は、太陽電池モジュール１の四辺における外縁部に位置しており、複数の太陽電池セル１１～１１を囲むように設けられている。フレーム１４はアングル状、つまり、平面視方向における切断面形状が「コの字形状」とされている。フレーム１４の素材は特に限定されないが、フレーム１４をアースに利用するためには導電体であることが好ましい。本実施形態ではアルミニウム合金製である。本実施形態では、図１に示す設置時における下側で、フレーム１４における前記アングル状の刃の部分１４１、つまり、前記「コの字形状」の横辺部分と、複数の太陽電池セル１１～１１が封止されたガラスの表面（設置時における下面）との間に隙間（空間）が設けられている。この隙間のうち端子箱１２とフレーム１４との間の領域に、図３に示すように、集電ケーブル１３のコネクタが挟まれるように配置される。

【0021】

ケーブル保持具１５は、フレーム１４に対して着脱可能であって、集電ケーブル１３を少なくとも一時的にフレーム１４に固定することでフレーム１４の内方（太陽電池モジュール１の四辺に位置するフレーム１４に囲まれた内側の方向）に保持する。ケーブル保持具１５は、図６～図１２に示すように、金属板等の板材が折り曲げられて形成されており、フレーム取付部１５１とケーブル保持部１５２とを一体に備える。ケーブル保持具１５の素材は特に限定されない。ただし、フレーム１４への固定と集電ケーブル１３の保持ができるばね力を発揮できる材料とすることが好ましい。

【0022】

フレーム取付部１５１において、板材が対向する部分の対向距離は、開口側部分１５１１が狭く、奥側部分１５１２が広く形成されている。開口側部分１５１１における板材の対向距離は、フレーム１４（刃の部分１４１）の厚さ寸法よりも小さく、奥側部分１５１２における板材の対向距離は、フレーム１４（刃の部分１４１）の厚さ寸法と大きいか同じである。開口側部分１５１１を押し広げ、ばね力を発生させることで、図４に示すように、フレーム取付部１５１にフレーム１４の一部である刃の部分（平板状の部分）１４１を嵌め込むことができる。フレーム取付部１５１において、板材が対向する部分では、図１１及び図１２に示すように、一方の板材から他方の板材に対して膨らむ突起１５３が形成されている。この突起１５３により、フレーム取付部１５１において対向する板材を挟まれたフレーム１４によって更に広げることができ、前記ばね力をより効果的に発生させることができる。

【0023】

ケーブル保持部１５２は、フレーム取付部１５１における板材の折り返しとは逆方向に板材が折り返され、断面形状が円形である集電ケーブル１３を保持できるように、縦断面形状が略Ｕ字状または略Ω字状とされている。ケーブル保持部１５２において、板材が対向する部分の対向距離は、開口側部分１５２１が狭く、奥側部分１５２２が広く形成されている。開口側を通過させて奥側に配置することで、外力がかからない状態では集電ケーブル１３を奥側に保持できる。ケーブル保持部１５２は、複数の太陽電池セル１１～１１が封止されたガラスの表面（設置時における下面）との間の隙間に配置される。

【0024】

次に、この太陽電池モジュール１の設置方法の主な工程について説明する。１番目の工程は、図５に示す、集電ケーブル１３が自由状態（各端子箱１２からぶら下がった状態）とされた太陽電池モジュール１につき、集電ケーブル１３の長手方向における中間部をフレーム１４に対して、少なくとも一時的に固定する中間部固定工程である。２番目の工程は、集電ケーブル１３の端部（端子箱１２から遠い方である先端部）をフレーム１４と端子箱１２との間の領域に位置させる端部処理工程である。

【0025】

中間部固定工程では、まず、ケーブル保持具１５のフレーム取付部１５１をフレーム１４の刃の部分１４１に挟むことで、フレーム１４にケーブル保持具１５を取り付ける。具体的には、設置時における下側で、フレーム１４における刃の部分１４１、つまり、前記「コの字形状」の横辺部分にケーブル保持具１５を取り付ける。そして、ケーブル保持具１５におけるケーブル保持部１５２に集電ケーブル１３を挟み込む。集電ケーブル１３でケーブル保持部１５２に挟み込まれる位置は、端子箱１２から出た最基端と最先端との全長の基端寄り長さ１／３の位置から先端側寄りの位置とすることが好ましく、全長の１／２よりも先端側寄りの位置とすることがより好ましい。ただし、集電ケーブル１３の最先端は、コネクタ１３１があるため、挟み込みの位置から除外される。

【0026】

端部処理工程では、フレーム１４における前記アングル状の刃の部分１４１と端子箱１２との間に集電ケーブル１３のコネクタ１３１を挟み込む（前記刃の部分１４１と端子箱１２の外面とに当接させる）、または、フレーム１４における前記「コの字形状」の横辺部分と、太陽電池セル１１を封止するガラスの表面との間の空間にコネクタ１３１を、余裕を持った状態で差し込む。後者の場合、コネクタ１３１は前記空間内で多少ずれることがあるものの、施工の実施上、大きな問題は生じない。

【0027】

前記各工程を実施することで、集電ケーブル１３の長手方向における中間部はフレーム１４に対して固定され、集電ケーブル１３の端部（コネクタ１３１）はフレーム１４と端子箱１２との間の領域で、大きなずれが生じないように保持される。その結果、本実施形態では、集電ケーブル１３が図４に示すように、フレーム１４に対して一重の環状の形態でまとめられる。このため、集電ケーブル１３の位置をフレーム１４に対して大きくずれないように定めることができる。よって、集電ケーブル１３の位置が定まらないことで、図５のようにぶらぶらした状態となった集電ケーブル１３がフレーム１４と架台２とに挟まれて損傷することを抑制できる。集電ケーブル１３は、太陽電池モジュール１における幅方向中央から偏った位置に設けられているため、まとまられた状態の集電ケーブル１３は、太陽電池モジュール１における長辺から幅方向中央寄りの領域に位置する。本実施形態では、太陽電池モジュール１の短辺と長辺との間の隅部（図示左右の隅部）に、まとめられた集電ケーブル１３が位置する。

【0028】

太陽電池モジュール１を設置場所に設置するに当たり、図１に示すように、太陽電池モジュール１を設置場所の水平面に対して傾斜させて設置して、端子箱１２を太陽電池モジュール１における下部に位置させることができる。こうすることで、集電ケーブル１３が端子箱１２から垂れ下がり、フレーム１４をまたいでしまうことを抑制できる。

【0029】

また、太陽電池モジュール１の設置位置での傾斜角度を大きくした場合（本実施形態では、水平面に対して５度で設定している）、太陽光線の当たり方により、端子箱１２の影が他の太陽電池モジュール１における太陽電池セル１１にかかってしまい、発電効率が低下してしまうことがある。これに対し、端子箱１２を太陽電池モジュール１における下部に位置させると、端子箱１２の影が他の太陽電池モジュール１にかかる可能性を小さくできるため、発電効率の低下を抑制できる。

【0030】

更に、端子箱１２を太陽電池モジュール１における下部に位置させると、降雨により土砂等の汚れが付着しても、汚れの付着する領域が端子箱よりも下方の限られた領域となるため、汚れによる発電効率の低下を抑制できる。

【0031】

架台２（正確には架台２上に配置された受け金具３）に太陽電池モジュール１を置いた後は、押さえ金具４をねじで架台２に固定することで、フレーム１４を架台２に対して固定する。その後、ケーブル保持具１５をフレーム１４及び集電ケーブル１３から取り外す。その後、集電ケーブル１３の接続作業が行われ、設置作業は完了する。

【0032】

なお、ケーブル保持具１５をフレーム１４に残したまま太陽電池モジュール１の設置を終えてもよい。この場合、集電ケーブル１３の中間部分はフレーム１４に恒久的に固定され、フレーム１４の一部分となる。また、ケーブル保持具１５をフレーム１４から外した場合には、ケーブル保持具１５を再利用することが可能となる。この場合のケーブル保持具１５は、太陽電池モジュール１の設置の際に一時的に用いる治具と位置づけられる。

【0033】

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0034】

例えば、前記実施形態ではケーブル保持具１５を用いたが、中間部固定工程にて、集電ケーブル１３の長手方向における中間部をフレーム１４に対して固定する際には、例えば、市販のクリップ、結束バンド、粘着テープ、針金等の、一般的に入手容易な結束用資材を用いることもできる。

【0035】

また、前記実施形態では、端子箱１２を太陽電池モジュール１における下方に位置させるものであったが、逆に、端子箱１２を太陽電池モジュール１における上方に位置させるものであってもよい。この場合であっても、垂れ下がった集電ケーブル１３が架台２等に引っ掛かるのを抑制できる。

【0036】

また、前記実施形態では、中間部固定工程及び端部処理工程を実施することで、図３に示すように、集電ケーブル１３が一重の環状の形態とされた。しかし、集電ケーブル１３をまとめた形態はこれに限られず、多重（二重以上）の環状、８の字状、上下に多重に折り返した形態等、種々の形態とできる。集電ケーブル１３をまとめた形態は、集電ケーブル１３が端子箱１２から垂れ下がること（施工に影響の出る程度の垂れ下がり）を抑制できるものであればよい。

【0037】

また、端部処理工程は、例えば、中間部固定工程で集電ケーブル１３の先端近くをフレーム１４に対して固定した場合には省略することもできる。

【符号の説明】

【0038】

１ 太陽電池モジュール
１１ 太陽電池セル
１１１ バスバー電極
１１２ 集電電極
１２ 端子箱
１３ 集電ケーブル
１３１ コネクタ
１４ フレーム
１４１ 刃の部分
１５ ケーブル保持具
１５１ フレーム取付部
１５１１ 開口側部分（フレーム取付部）
１５１２ 奥側部分（フレーム取付部）
１５２ ケーブル保持部
１５２１ 開口側部分（ケーブル保持部）
１５２２ 奥側部分（ケーブル保持部）
１５３ 突起
２ 架台
３ 受け金具
４ 押さえ金具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】