太陽光発電モジュール
【課題】平板状のサブモジュールを用いて受光面積を確保しつつ、風圧荷重に応じた強度を有する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】短冊状のサブモジュールと、このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴としている。
【解決手段】短冊状のサブモジュールと、このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は太陽光発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムの施工において、太陽光発電モジュール（以下、モジュールと記載する）を載置する架台の設計は非常に重要である。架台は、平板状のモジュールをその発電効率が適正となるように基礎面に対して、所定の傾斜角に設置、固定するためのものである。傾斜角を有することで、風圧の影響を受け、設置地域の風速、設置箇所の高度等を十分考慮の上設計を行う必要が生じる。また、既存の建物の屋上に設置する場合などは、防止構造を施して基礎の設計を行うことも必要となる。
【０００３】
そこで太陽電池セルを連ねた太陽電池サブモジュール（以下、単にサブモジュールと記載する）を円筒形とし、枠体に水平かつ一定間隔に設け、いわば梯子状としたモジュールが考案されている。この態様では、傾斜角の調整が不要となり、風圧を受けづらい構造であるため、設置の自由度が向上し、結果として設置費用が低減できる。
【０００４】
しかしながら、この態様では相対的にサブモジュールの受光面積が少なく、床面からの反射光を必要とするため、設置可能場所の制約がある等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，３９４，０１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、平板状のサブモジュールを用いて受光面積を確保しつつ、風圧荷重に応じた強度を有する太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の太陽光発電モジュールは、短冊状のサブモジュールと、このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す概略図。
【図２】第２の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す概略断面図。
【図３】第３の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略断面図。
【図４】第４の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略断面図。
【図５】第５の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の太陽光発電モジュールについて図１を参照して説明する。図１は第１の実施形態の太陽光発電モジュールを示す概略図である。
【００１１】
太陽光発電モジュール１は、短冊状のサブモジュール２、支持枠体３を有している。サブモジュール２は所定の間隙を設け、支持枠体３に複数枚並列に載置されている。
【００１２】
サブモジュール２は、単結晶、多結晶、アモルファス型のシリコン太陽電池、化合物系の太陽電池、有機薄膜系の太陽電池など公知の太陽電池セルを配列したもので構成される。
【００１３】
サブモジュール２は、短冊状の長方形であり、大きさは適宜設計できるが、一般には長辺が約１ｍ、短辺は約３０ｃｍ程度で、シリコン太陽電池を製造する際のインゴットやウェハーの直径を基準に決まる場合が多い。またサブモジュール２の厚さは２〜５ｃｍほどである。
【００１４】
支持枠体３は、短冊状のサブモジュール２を載置するためのもので、従前の架台の役目も有している。大きさは、短辺がサブモジュール２の長辺と同程度、長辺が約１．５〜２．０ｍである。重量としては、設置環境、設置角度等により異なるが、支持枠体３とサブモジュール２を合わせた重量が、風圧荷重に対して大きいことが望ましい。
【００１５】
支持枠体３に載置されるサブモジュール２の間隔は自由に設定できる。サブモジュール２に一定の間隔があることで、その間隙を風が通過し、風圧によって太陽光発電モジュール１が、持ち上がることを防ぐことができる。
【００１６】
また、載置されるサブモジュール２は、支持枠体３の水平面に対し任意の角度で傾斜をもたせていてもよい。一般的に、日本国内であれば年間平均日射量を最大化するための最適な傾斜角は１０°〜３０°程度である。また、多雪地域においてはモジュール上に雪が堆積するのを防ぐため、３０°〜６０°程度にする場合もある。
【００１７】
なお、本実施形態の太陽光発電モジュール１は、基礎面に平置きしてもよいし、さらに架台を備えて太陽光発電モジュール１全体を傾斜させてもよい。ただし、太陽光発電モジュール１全体を傾斜さえたせたとしても、上記のように日射量最大化のために、サブモジュール２は傾斜しておくことが望ましい。
【００１８】
サブモジュール２と支持枠体３は、サブモジュール２の短辺縁部と、支持枠体３の内側において接合されている。接合の仕方は、たとえばサブモジュール２の短辺縁部に軸を設け、他方支持枠体３に軸受を備え、回転可動とするような構造を採用することができる。上記のように、季節毎の日射量最大化や冬場の積雪対策のため、任意にサブモジュール２の傾斜を設定できるような構造が好ましい。
【００１９】
この構成によれば、受光面積を確保しつつ、風圧荷重に応じた強度を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図２を用いて説明する。図２は太陽光発電モジュール１を横から見た図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２１】
サブモジュール２の長辺縁部は、同一平面状になるよう載置されている。すなわち、サブモジュール２の長辺縁部は図２における破線Ａに揃えるように、載置されていることが好ましい。サブモジュール２が突出していると、その後方のサブモジュール２に影ができ、その結果発電量、ひいては太陽光発電モジュール１全体の発電量に影響を与えるからである。
【００２２】
破線Ａの高さ（支持枠体３からサブモジュール２の上部長辺縁部までの距離）は任意に設定できるが、サブモジュール２の短辺の長さに対し、半分以下であることが好ましい。あまりにも支持枠体３から突出していると、太陽光発電モジュール１の重心が高くなり、風圧荷重に耐え切れなくなることも考えられるからである。
【００２３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図３を用いて説明する。図３も図２と同様、太陽光発電モジュール１を横から見た図であり、支持枠体３の内側を投影した図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２４】
支持枠体３の内側には、サブモジュール２がある一定の傾斜角度にて固定できるような接合受部４を備えている。図３では接合受部４は断面的にコの字型を有しているが、サブモジュール２と支持枠体３が固定できるような接合受部であれば、どのような形態でもかまわない。また、支持枠体３と接合受部４が一体成型されていても良い。いずれにしても、あらかじめ支持枠体３に接合受部４を設けることで、例えば、モジュール化に際し、個々のサブモジュール２の傾斜角度の調整が必要なくなり、製造工程の簡略化を図ることができる。また、併せて太陽光発電モジュールの標準化等も図ることができる。
【００２５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図４を用いて説明する。図４も図３と同様、太陽光発電モジュール１を横から見た図であり、支持枠体３の内側を投影した図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。図４（ａ）は、夏場など太陽の高度が高い時の太陽光発電モジュール１の態様を示した図であり、図４（ｂ）は、冬場など太陽の高度が低い時の太陽光発電モジュール１の態様を示した図である。
【００２６】
支持枠体３は、図４のようにほぼ同一形状の二つの枠体３Ａ、３Ｂを有している。サブモジュール２の短辺縁部は枠体３Ａ、３Ｂそれぞれの内側に接合部５によって支持されている。接合部５は第１の実施形態のように回転可動な治具であることが好ましい。
【００２７】
枠体３Ａ、３Ｂをサブモジュール２の長辺に垂直方向（例えば、図３の矢印の方向）に相互にずらすことによって、載置されているサブモジュール２の傾斜角度を可変とすることができる。すなわち、夏場、太陽の高度が高いときは図４（ａ）、冬場、太陽の高度が低いときには図４（ｂ）のような態様とすることにより、サブモジュール２の受光面を太陽光の照射方向に対して略垂直に向けることが可能となり、季節毎により高い発電効率を実現することができる。
【００２８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図５を用いて説明する。図５は太陽光発電モジュール１を設置面に対して上から見た図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２９】
この実施形態では、支持枠体３の内部に出力ケーブル６を配設している。第３の実施形態同様、モジュール化に際し、製造工程を簡略化できる。
【００３０】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の意図を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 太陽光発電モジュール
２ サブモジュール
３ 支持枠体
４ 接合受部
５ 接合部
６ ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は太陽光発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムの施工において、太陽光発電モジュール（以下、モジュールと記載する）を載置する架台の設計は非常に重要である。架台は、平板状のモジュールをその発電効率が適正となるように基礎面に対して、所定の傾斜角に設置、固定するためのものである。傾斜角を有することで、風圧の影響を受け、設置地域の風速、設置箇所の高度等を十分考慮の上設計を行う必要が生じる。また、既存の建物の屋上に設置する場合などは、防止構造を施して基礎の設計を行うことも必要となる。
【０００３】
そこで太陽電池セルを連ねた太陽電池サブモジュール（以下、単にサブモジュールと記載する）を円筒形とし、枠体に水平かつ一定間隔に設け、いわば梯子状としたモジュールが考案されている。この態様では、傾斜角の調整が不要となり、風圧を受けづらい構造であるため、設置の自由度が向上し、結果として設置費用が低減できる。
【０００４】
しかしながら、この態様では相対的にサブモジュールの受光面積が少なく、床面からの反射光を必要とするため、設置可能場所の制約がある等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，３９４，０１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、平板状のサブモジュールを用いて受光面積を確保しつつ、風圧荷重に応じた強度を有する太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の太陽光発電モジュールは、短冊状のサブモジュールと、このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す概略図。
【図２】第２の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す概略断面図。
【図３】第３の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略断面図。
【図４】第４の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略断面図。
【図５】第５の実施形態による太陽光発電モジュールの構成を示す簡略平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の太陽光発電モジュールについて図１を参照して説明する。図１は第１の実施形態の太陽光発電モジュールを示す概略図である。
【００１１】
太陽光発電モジュール１は、短冊状のサブモジュール２、支持枠体３を有している。サブモジュール２は所定の間隙を設け、支持枠体３に複数枚並列に載置されている。
【００１２】
サブモジュール２は、単結晶、多結晶、アモルファス型のシリコン太陽電池、化合物系の太陽電池、有機薄膜系の太陽電池など公知の太陽電池セルを配列したもので構成される。
【００１３】
サブモジュール２は、短冊状の長方形であり、大きさは適宜設計できるが、一般には長辺が約１ｍ、短辺は約３０ｃｍ程度で、シリコン太陽電池を製造する際のインゴットやウェハーの直径を基準に決まる場合が多い。またサブモジュール２の厚さは２〜５ｃｍほどである。
【００１４】
支持枠体３は、短冊状のサブモジュール２を載置するためのもので、従前の架台の役目も有している。大きさは、短辺がサブモジュール２の長辺と同程度、長辺が約１．５〜２．０ｍである。重量としては、設置環境、設置角度等により異なるが、支持枠体３とサブモジュール２を合わせた重量が、風圧荷重に対して大きいことが望ましい。
【００１５】
支持枠体３に載置されるサブモジュール２の間隔は自由に設定できる。サブモジュール２に一定の間隔があることで、その間隙を風が通過し、風圧によって太陽光発電モジュール１が、持ち上がることを防ぐことができる。
【００１６】
また、載置されるサブモジュール２は、支持枠体３の水平面に対し任意の角度で傾斜をもたせていてもよい。一般的に、日本国内であれば年間平均日射量を最大化するための最適な傾斜角は１０°〜３０°程度である。また、多雪地域においてはモジュール上に雪が堆積するのを防ぐため、３０°〜６０°程度にする場合もある。
【００１７】
なお、本実施形態の太陽光発電モジュール１は、基礎面に平置きしてもよいし、さらに架台を備えて太陽光発電モジュール１全体を傾斜させてもよい。ただし、太陽光発電モジュール１全体を傾斜さえたせたとしても、上記のように日射量最大化のために、サブモジュール２は傾斜しておくことが望ましい。
【００１８】
サブモジュール２と支持枠体３は、サブモジュール２の短辺縁部と、支持枠体３の内側において接合されている。接合の仕方は、たとえばサブモジュール２の短辺縁部に軸を設け、他方支持枠体３に軸受を備え、回転可動とするような構造を採用することができる。上記のように、季節毎の日射量最大化や冬場の積雪対策のため、任意にサブモジュール２の傾斜を設定できるような構造が好ましい。
【００１９】
この構成によれば、受光面積を確保しつつ、風圧荷重に応じた強度を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図２を用いて説明する。図２は太陽光発電モジュール１を横から見た図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２１】
サブモジュール２の長辺縁部は、同一平面状になるよう載置されている。すなわち、サブモジュール２の長辺縁部は図２における破線Ａに揃えるように、載置されていることが好ましい。サブモジュール２が突出していると、その後方のサブモジュール２に影ができ、その結果発電量、ひいては太陽光発電モジュール１全体の発電量に影響を与えるからである。
【００２２】
破線Ａの高さ（支持枠体３からサブモジュール２の上部長辺縁部までの距離）は任意に設定できるが、サブモジュール２の短辺の長さに対し、半分以下であることが好ましい。あまりにも支持枠体３から突出していると、太陽光発電モジュール１の重心が高くなり、風圧荷重に耐え切れなくなることも考えられるからである。
【００２３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図３を用いて説明する。図３も図２と同様、太陽光発電モジュール１を横から見た図であり、支持枠体３の内側を投影した図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２４】
支持枠体３の内側には、サブモジュール２がある一定の傾斜角度にて固定できるような接合受部４を備えている。図３では接合受部４は断面的にコの字型を有しているが、サブモジュール２と支持枠体３が固定できるような接合受部であれば、どのような形態でもかまわない。また、支持枠体３と接合受部４が一体成型されていても良い。いずれにしても、あらかじめ支持枠体３に接合受部４を設けることで、例えば、モジュール化に際し、個々のサブモジュール２の傾斜角度の調整が必要なくなり、製造工程の簡略化を図ることができる。また、併せて太陽光発電モジュールの標準化等も図ることができる。
【００２５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図４を用いて説明する。図４も図３と同様、太陽光発電モジュール１を横から見た図であり、支持枠体３の内側を投影した図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。図４（ａ）は、夏場など太陽の高度が高い時の太陽光発電モジュール１の態様を示した図であり、図４（ｂ）は、冬場など太陽の高度が低い時の太陽光発電モジュール１の態様を示した図である。
【００２６】
支持枠体３は、図４のようにほぼ同一形状の二つの枠体３Ａ、３Ｂを有している。サブモジュール２の短辺縁部は枠体３Ａ、３Ｂそれぞれの内側に接合部５によって支持されている。接合部５は第１の実施形態のように回転可動な治具であることが好ましい。
【００２７】
枠体３Ａ、３Ｂをサブモジュール２の長辺に垂直方向（例えば、図３の矢印の方向）に相互にずらすことによって、載置されているサブモジュール２の傾斜角度を可変とすることができる。すなわち、夏場、太陽の高度が高いときは図４（ａ）、冬場、太陽の高度が低いときには図４（ｂ）のような態様とすることにより、サブモジュール２の受光面を太陽光の照射方向に対して略垂直に向けることが可能となり、季節毎により高い発電効率を実現することができる。
【００２８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図５を用いて説明する。図５は太陽光発電モジュール１を設置面に対して上から見た図である。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。
【００２９】
この実施形態では、支持枠体３の内部に出力ケーブル６を配設している。第３の実施形態同様、モジュール化に際し、製造工程を簡略化できる。
【００３０】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の意図を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 太陽光発電モジュール
２ サブモジュール
３ 支持枠体
４ 接合受部
５ 接合部
６ ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊状のサブモジュールと、
このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、
前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴とする太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記サブモジュールは、各々の長辺縁部が同一平面上にあるように前記支持枠体に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
前記支持枠体は、内側に複数の接合受部を備え、
この接合受部と前記サブモジュールの短辺縁部が嵌合することにより接合すること
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
前記支持枠体は、同一形状の二つの枠体が重なっており、
前記サブモジュールの短辺縁部が前記各々の枠体の内側と接合し、
前記枠体を相互にずらすことにより、前記サブモジュールの傾斜を可変とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
前記支持枠体は、内部に前記サブモジュールの出力ケーブルを収納していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項１】
短冊状のサブモジュールと、
このサブモジュールを所定量の間隙を設け複数並列に載置する支持枠体と、を備え、
前記サブモジュールの短辺縁部は、前記支持枠体の内側と接合され、前記サブモジュールの受光面が略一定の傾斜を有することを特徴とする太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記サブモジュールは、各々の長辺縁部が同一平面上にあるように前記支持枠体に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
前記支持枠体は、内側に複数の接合受部を備え、
この接合受部と前記サブモジュールの短辺縁部が嵌合することにより接合すること
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項４】
前記支持枠体は、同一形状の二つの枠体が重なっており、
前記サブモジュールの短辺縁部が前記各々の枠体の内側と接合し、
前記枠体を相互にずらすことにより、前記サブモジュールの傾斜を可変とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【請求項５】
前記支持枠体は、内部に前記サブモジュールの出力ケーブルを収納していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７７６５９（Ｐ２０１３−７７６５９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５７３６（Ｐ２０１１−２１５７３６）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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