JP2018006699A - Photovoltaic power generation module and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電モジュール（ソーラーパネル、太陽電池モジュールあるいは太陽電池パネルとも称される）およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation module (also referred to as a solar panel, a solar cell module, or a solar cell panel) and a manufacturing method thereof.
化石燃料は、枯渇の恐れがある上、地球温暖化や大気汚染などの環境汚染を招くという問題がある。
そこで、再生可能エネルギーを利用した発電方法として、太陽光発電、風力発電、地熱発電、潮力発電などが検討され、太陽光発電、風力発電については、各所で実施されつつある。
Fossil fuels have a problem of depletion and incur environmental pollution such as global warming and air pollution.
Thus, solar power generation, wind power generation, geothermal power generation, tidal power generation, and the like have been studied as power generation methods using renewable energy, and solar power generation and wind power generation are being implemented at various places.
中でも、太陽光発電は、ほぼ無尽蔵にある太陽光を太陽光発電モジュールで電気エネルギーに直接変換するとともに、太陽光発電モジュールを、基本的に概ね太陽光を受けやすい場所で固定された状態に設置されるようになっている。
すなわち、太陽光発電は、基本的に、機械的な駆動部分がないため、駆動装置や駆動機構部分の故障といった問題がない。
また、太陽光発電モジュールは、複数のセル（太陽電池素子）を平面的に並べてインターコネクタにより電気的に接続し、透明な樹脂等の封止材中に埋設することによって太陽光発電部が形成されており、さらに太陽光発電部の太陽光入射側（受光面）に透明保護材としての透明ガラス（カバーガラス）が配置されるとともに、背面側にプラスチックスフィルム等からなる基板（バックシート）を配置されて、パネル状に一体化されている。
In particular, solar power generation converts almost inexhaustible sunlight directly into electrical energy using a solar power generation module, and the solar power generation module is basically installed in a fixed location where it is easy to receive sunlight. It has come to be.
That is, since solar power generation basically has no mechanical drive part, there is no problem of failure of the drive unit or the drive mechanism part.
Moreover, a photovoltaic power generation module forms a photovoltaic power generation part by arranging a plurality of cells (solar cell elements) in a plane and electrically connecting them with an interconnector and embedding them in a sealing material such as a transparent resin. In addition, a transparent glass (cover glass) as a transparent protective material is disposed on the sunlight incident side (light-receiving surface) of the photovoltaic power generation unit, and a substrate (back sheet) made of a plastic film or the like on the back side Are integrated into a panel shape.
しかし、上記太陽光発電モジュールは、変換効率が多くても２０％程度で十分に太陽エネルギーを利用しているとはいえないのが現状である。
そこで、セルにより多くの太陽光を効率よく取り入れるために、太陽の動きに合わせて太陽光発電モジュールの受光面の角度を変化させるなどして太陽を自動追尾するようにした太陽光発電システムが提案されている（特許文献１、２参照）。
すなわち、太陽光が受光面にできるだけまっすぐに入るようにして、セルが太陽光を効率よく受光できるようにしている。
However, at present, the solar power generation module does not sufficiently use solar energy at about 20% even if the conversion efficiency is high.
Therefore, a solar power generation system that automatically tracks the sun by changing the angle of the light receiving surface of the solar power generation module according to the movement of the sun is proposed to efficiently incorporate more sunlight into the cell. (See Patent Documents 1 and 2).
That is, the solar light enters the light receiving surface as straight as possible so that the cell can receive the sunlight efficiently.
しかし、太陽を自動追尾させるようにした太陽光発電システムにおいては、動力を含む機械的な機構を別途設けなくてはならず、コストがかかるという問題とともに、機械的部分の維持管理にも多大なコストがかかるという問題がある。
また、太陽光発電モジュール自体の発電効率を上げるために、セル、封止材、基板材料などの開発も進められているが、太陽光発電モジュール自体が高価であるとともに、設置のためのコストがかなりかかる。
したがって、発電効率のよい太陽光発電モジュールが開発されたとしても、直ちに新しい太陽光発電モジュールに変更することは難しい。
However, in a photovoltaic power generation system that automatically tracks the sun, a mechanical mechanism including power must be provided separately, which is costly and also requires a great deal of maintenance for the mechanical part. There is a problem of cost.
In addition, in order to increase the power generation efficiency of the solar power generation module itself, development of cells, sealing materials, substrate materials, etc. has been promoted, but the solar power generation module itself is expensive and the cost for installation is low. It takes quite a while.
Therefore, even if a photovoltaic power generation module with high power generation efficiency is developed, it is difficult to immediately change to a new photovoltaic power generation module.
本発明は、上記事情に鑑みて、コストをかけずに容易に発電効率を上げることができる太陽光発電モジュールを提供するとともに、すでに設置された既存の太陽光発電モジュールの発電効率を低コストで容易に向上させることができる太陽光発電モジュールの製造方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention provides a solar power generation module that can easily increase power generation efficiency without cost, and at the same time, reduces the power generation efficiency of an existing solar power generation module that has already been installed. It aims at providing the manufacturing method of the photovoltaic power generation module which can be improved easily.
上記目的を達成するために、本発明にかかる太陽光発電モジュールは、太陽光発電部と、この太陽光発電部を保護する透明保護板を備える太陽光発電モジュールにおいて、前記太陽光発電部と、透明保護板を有するモジュール本体と、前記透明保護板の表面を被覆するストレートシリコーン樹脂硬化膜を備えていることを特徴としている。
本発明において、モジュール本体としては、例えば、既製の太陽光発電モジュールを使用することができる。
In order to achieve the above object, a solar power generation module according to the present invention is a solar power generation module including a solar power generation unit and a transparent protective plate that protects the solar power generation unit. A module main body having a transparent protective plate and a straight silicone resin cured film covering the surface of the transparent protective plate are provided.
In the present invention, as the module main body, for example, a ready-made solar power generation module can be used.
本発明において、ストレートシリコーン樹脂硬化膜は、特に限定されないが、その膜厚を、15〜100nmとすることが好ましく、20〜50nmとすることがより好ましい。
すなわち、膜厚が薄すぎると、塗膜を設ける効果が不十分となり、厚すぎると、コストが高くなるとともに、太陽光の透過率が却って低下し、発電効率の低下を招くおそれがある。
In the present invention, the cured straight silicone resin film is not particularly limited, but the film thickness is preferably 15 to 100 nm, more preferably 20 to 50 nm.
That is, if the film thickness is too thin, the effect of providing a coating film is insufficient, and if it is too thick, the cost increases and the solar light transmittance may decrease, leading to a decrease in power generation efficiency.
本発明にかかる太陽光発電モジュールの製造方法は、既製の太陽光発電モジュールの透明保護板の表面にストレートシリコーン樹脂を主成分とする水性コーティング剤を塗布する工程を備えることを特徴としている。 The manufacturing method of the solar power generation module concerning this invention is equipped with the process of apply | coating the aqueous coating agent which has a straight silicone resin as a main component on the surface of the transparent protective plate of a ready-made solar power generation module.
本発明において、水性コーティング剤としては、特に限定されないが、例えば、ストレートシリコーン樹脂を主成分とする主剤と、ポリアルキレングリコールを含む触媒と、水とを混合して得られるもの、あるいは、ストレートシリコーン樹脂と、シランカップリング剤と、非イオン系界面活性剤と、水を含むものが挙げられる。 In the present invention, the aqueous coating agent is not particularly limited. For example, the aqueous coating agent can be obtained by mixing a main ingredient mainly containing a straight silicone resin, a catalyst containing polyalkylene glycol, and water, or straight silicone. Examples include a resin, a silane coupling agent, a nonionic surfactant, and water.
上記ストレートシリコーン樹脂は、沸点150℃以下の低沸点有機溶媒に溶解していることが好ましい。
低沸点有機溶媒としては、沸点150℃以下であれば、特に限定されないが、たとえば、トルエン、キシレン、リグロインやこれらの混合物等が挙げられる。
The straight silicone resin is preferably dissolved in a low boiling organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower.
The low-boiling organic solvent is not particularly limited as long as it has a boiling point of 150 ° C. or lower, and examples thereof include toluene, xylene, ligroin and a mixture thereof.
また、上記のように、ストレートシリコーン樹脂を低沸点有機溶媒に溶解させる態様においては、ストレートシリコーン樹脂溶液としては、低沸点有機溶媒がトルエンであって、ストレートシリコーン樹脂濃度が５０重量％であるときの、動粘度が０．１〜１００センチストークスであることが好ましい。また、得られる水性コーティング剤の動粘度を、０．１〜１０センチストークスとすることが好ましく、０．８〜９．５センチストークスとすることがより好ましい。 Further, as described above, in the embodiment in which the straight silicone resin is dissolved in the low boiling point organic solvent, the straight silicone resin solution has a low boiling point organic solvent of toluene and the straight silicone resin concentration is 50% by weight. The kinematic viscosity is preferably 0.1 to 100 centistokes. Moreover, it is preferable that the kinematic viscosity of the obtained aqueous coating agent shall be 0.1-10 centistokes, and it is more preferable to set it as 0.8-9.5 centistokes.
上記非イオン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物が好適である。
また、上記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物としては、１分子中にプロポキシ基と、エトキシ基とを合計で３〜１５個含むものが好ましく、炭素数でC10〜C18の親油基を側鎖に持つものが好ましく、これらを複数混合して用いることがより好ましい。
Although it does not specifically limit as said nonionic surfactant, For example, an aliphatic alcohol alkylene oxide adduct is suitable.
Further, as the aliphatic alcohol alkylene oxide adducts, side and propoxy groups per molecule, preferably contains 3 to 15 and an ethoxy group in total, the lipophilic group of the C 10 -C 18 in carbon number What has in a chain | strand is preferable and it is more preferable to use these in mixture.
本発明において、上記シランカップリング剤としては、特に限定されないが、
XnSi(OCH3)4-n（Ｘはアミノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メチル基、エチル基のいずれか、ｎ＝１〜３の整数）であらわされ、具体的には、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン，３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン，３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランが挙げられる。
また、これらのシランカップリング剤は、単独であるいは複合して用いることができる。
In the present invention, the silane coupling agent is not particularly limited,
X n Si (OCH 3 ) 4-n (X is an amino group, an epoxy group, a methacryloxy group, a methyl group, or an ethyl group, and n is an integer of 1 to 3). Aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl And methyldimethoxysilane.
These silane coupling agents can be used alone or in combination.
上記ストレートシリコーン樹脂としては、特に限定されないが、ストレートシリコーン樹脂に予め低沸点有機溶媒およびシランカップリング剤が配合された市販のストレートシリコーン樹脂組成物、たとえば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製ストレートシリコーンワニス品名SR2406(有機溶媒トルエン、ストレートシリコーン樹脂濃度50重量％)、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製ストレートシリコーンワニス品名SR2410(有機溶媒トルエン、リグロイン、ストレートシリコーン樹脂濃度23重量％)、信越化学工業株式会社製ストレートシリコーンワニス品名KR255(有機溶媒トルエン、キシレン、ストレートシリコーン樹脂濃度50重量％)、株式会社エコ・２４の製品名ModuleGrip（有機溶媒トルエン、ストレートシリコーン樹脂濃度２３重量％）等を使用することができる。 The straight silicone resin is not particularly limited, but is a commercially available straight silicone resin composition in which a low-boiling organic solvent and a silane coupling agent are blended in advance with the straight silicone resin, for example, straight made by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. Silicone varnish product name SR2406 (organic solvent toluene, straight silicone resin concentration 50% by weight), Toray Dow Corning Silicone Corporation straight silicone varnish product name SR2410 (organic solvent toluene, ligroin, straight silicone resin concentration 23% by weight), Shin-Etsu Chemical Product name KR255 (Organic solvent toluene, xylene, straight silicone resin concentration 50% by weight) made by Kogyo Co., Ltd. Product name ModuleGrip (Organic solvent toluene, straight silicone resin concentration) It can be used 23 wt%), and the like.
本発明において、上記水性コーティング剤は、アルコールが含まれていてもよい。
アルコールとしては、特に限定されないが、２５℃で液体であるものが好ましく、たとえば、メタノール、エタノール、プロパノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、３−メトキシ−メチルブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチルカルビトール、１，３−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。
In the present invention, the aqueous coating agent may contain an alcohol.
Although it does not specifically limit as alcohol, What is liquid at 25 degreeC is preferable, For example, methanol, ethanol, propanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, 3-methoxy-methylbutanol, ethylene glycol, Diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, trimethylene glycol, butyl carbitol, 1,3-butanediol, tetramethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, polypropylene glycol, etc. It is done.
上記水性コーティング剤中の、ストレートシリコーン樹脂、非イオン界面活性剤およびアルコールの配合割合は、水性コーティング剤全体を１００重量％としたとき、ストレートシリコーン樹脂組成物（低沸点有機溶媒、シランカップリング剤を含む）が０．１〜１０重量％、非イオン界面活性剤が３〜１５重量％、アルコールが１〜５重量％、残部が水とすることが好ましい。 The mixing ratio of the straight silicone resin, the nonionic surfactant and the alcohol in the aqueous coating agent is such that when the entire aqueous coating agent is 100% by weight, the straight silicone resin composition (low-boiling organic solvent, silane coupling agent) Is preferably 0.1 to 10% by weight, nonionic surfactant is preferably 3 to 15% by weight, alcohol is 1 to 5% by weight, and the balance is water.
本発明において、上記水性コーティング剤には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じ、性能向上用塗膜強固剤、希釈溶剤、安定化溶剤、凍結防止剤、防腐剤などを配合することができる。 In the present invention, the above-mentioned aqueous coating agent is blended with a film-strengthening agent for improving performance, a diluting solvent, a stabilizing solvent, an antifreezing agent, an antiseptic, etc., if necessary, within a range that does not impair the purpose of the present invention. be able to.
以上のように、本発明にかかる太陽光発電モジュールは、太陽光発電部と、この太陽光発電部を保護する透明保護板を備える太陽光発電モジュールにおいて、前記太陽光発電部と、透明保護板を有するモジュール本体と、前記透明保護板の表面を被覆するストレートシリコーン樹脂硬化膜を備えている。
したがって、ストレートシリコーン樹脂硬化膜が太陽光の反射を抑えて、太陽光発電モジュールの発電部に導かれる太陽光の光量が増えて、発電効率が向上する。
As described above, the photovoltaic power generation module according to the present invention includes a photovoltaic power generation unit and a transparent protection plate that protects the photovoltaic power generation unit, the photovoltaic power generation unit, and the transparent protection plate. And a straight silicone resin cured film that covers the surface of the transparent protective plate.
Therefore, the straight silicone resin cured film suppresses the reflection of sunlight, and the amount of sunlight guided to the power generation unit of the solar power generation module increases, thereby improving the power generation efficiency.
また、ストレートシリコーン樹脂硬化膜が高い撥水性を備えているので、水を表面に流すと、水が、表面の埃や汚れとの間に入り込み、容易に流される。
すなわち、雨水によって、埃や汚れが洗い流され、メンテナンスフリーで、長期間高い発電効率を維持できる。
Moreover, since the straight silicone resin cured film has high water repellency, when water is flowed to the surface, the water enters between the dust and dirt on the surface and is easily flowed.
In other words, dust and dirt are washed away by rainwater, maintenance-free and high power generation efficiency can be maintained for a long time.
以下に、本発明を、その実施例を参照しつつ詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples thereof.
（実施例１）
〔水性コーティング剤Ａ〕
ストレートシリコーン樹脂を主成分とする主剤（エコ・２４株式会社製Module Grip、外観透明〜微白色、比重：0.8〜1.1g/ml、粘性：0.9〜1.3MPa/s,加熱残分：25〜30％）
）とアルコールとしてのポリアルキレングリコールを主成分とする触媒（エコ・２４株式会社製Module 320S、比重1.07g／ml）を重量比で１：１０の割合で混合した混合液を水で１０倍に希釈して水性コーティング剤Ａを得た。
モジュール本体となる既製の太陽光発電モジュール（三菱電機株式会社太陽電池モジュール PV-MGJ265BBFS、公称最大出力：265W、大きさ:1657mm×994mm×46mm）を２０度の傾斜角で、多数設置した北海道の知内に建設された太陽光発電所において、設置された太陽光発電モジュールのうち、３３００枚の太陽光発電モジュールからなる１系統の発電ユニット（以下、「第１ユニット」と記す）の、各太陽光発電モジュール表面に、蓄圧式噴霧器（株式会社工進製MS-252RT25）を用いて上記のようにして得た水性コーティング剤Ａを0.66Ｌ/ｍ3（希釈を含む）の割合となるように噴霧塗布した。
樹脂が硬化後、触媒を入念に洗い流し、塗膜厚が約10〜40nmのストレートシリコーン樹脂硬化膜を形成した。なお、噴霧塗布に先立ち、各太陽光発電モジュール表面を、高圧水洗浄して清浄化した。
Example 1
[Water-based coating agent A]
Main component based on straight silicone resin (Module Grip, Eco-24 Co., Ltd., transparent to faint white, specific gravity: 0.8 to 1.1 g / ml, viscosity: 0.9 to 1.3 MPa / s, heating residue: 25 to 30 %)
) And a catalyst composed mainly of polyalkylene glycol as alcohol (Eco-24 Co., Ltd. Module 320S, specific gravity 1.07 g / ml) mixed at a weight ratio of 1:10 to 10 times with water. Dilution was performed to obtain an aqueous coating agent A.
A large number of off-the-shelf photovoltaic modules (Mitsubishi Electric Corporation PV Modules PV-MGJ265BBFS, nominal maximum output: 265W, size: 1657mm × 994mm × 46mm) installed at a 20 degree tilt angle Each solar power generation unit (hereinafter referred to as a “first unit”) of 3300 solar power generation modules among the installed solar power generation modules in a solar power plant constructed in Shichi. Spray the surface of the photovoltaic module with an accumulating sprayer (MS-252RT25, manufactured by Koshin Co., Ltd.) so that the aqueous coating agent A obtained as described above has a ratio of 0.66 L / m 3 (including dilution). Applied.
After the resin was cured, the catalyst was thoroughly washed away to form a straight silicone resin cured film having a coating thickness of about 10 to 40 nm. Prior to spray application, the surface of each photovoltaic power generation module was cleaned by washing with high pressure water.
そして、上記太陽光発電所の、第１ユニットに並設された３３００枚の既製の太陽光発電モジュールからなる他の１系統の発電ユニット（以下、「第２ユニット」と記す）および上記第１ユニットの、それぞれについて、２０１６年３月１日〜２５日の２５日間の総発電電力量を、積算電力計を用いて調べた。
なお、測定は、両ユニットの各太陽光発電モジュール表面を、高圧水洗浄して清浄化した状態から開始した。
Then, another one power generation unit (hereinafter referred to as “second unit”) composed of 3300 ready-made solar power generation modules arranged in parallel to the first unit of the solar power generation station and the first For each of the units, the total power generation amount for 25 days from March 1 to 25, 2016 was examined using an integrating wattmeter.
Note that the measurement was started from a state in which the surfaces of the photovoltaic power generation modules of both units were cleaned by washing with high pressure water.
また、上記第１ユニットと、第２ユニットのほぼ境界位置に日照計（三菱電機株式会社製）および気温計（三菱電機株式会社製）を設置し、総日照量および平均気温を測定した。
表１に第１ユニットおよび第２ユニットの２５日間の総発電電力量と、総日照量および２５日間の平均気温を示す。
Further, a sunshine meter (manufactured by Mitsubishi Electric Corporation) and a thermometer (manufactured by Mitsubishi Electric Corporation) were installed almost at the boundary position between the first unit and the second unit, and the total amount of sunshine and the average temperature were measured.
Table 1 shows the total generated power amount for the first unit and the second unit for 25 days, the total amount of sunlight, and the average temperature for 25 days.
上記表１に示すように、既製の太陽光発電モジュールの表面にストレートシリコーン樹脂硬化膜を形成した第１ユニットの総発電電力量が、ストレートシリコーン樹脂硬化膜を形成していない既製の太陽光発電モジュールからなる第２ユニットの総発電電力量に比べ、211127 kWh（約４．４％）大きくなっている。
このことから、表面にストレートシリコーン樹脂硬化膜を設けるだけで、既存の太陽光発電モジュールを、より発電効率の高いものにできることがわかる。
As shown in Table 1 above, the total amount of generated power of the first unit in which the straight silicone resin cured film is formed on the surface of the ready-made photovoltaic power module is the ready-made photovoltaic power generation in which the straight silicone resin cured film is not formed. It is 211127 kWh (about 4.4%) larger than the total amount of power generated by the second unit consisting of modules.
From this, it can be seen that an existing photovoltaic power generation module can be made to have higher power generation efficiency simply by providing a straight silicone resin cured film on the surface.
Claims (9)
前記太陽光発電部と、透明保護板を有するモジュール本体と、
前記透明保護板の表面を被覆するストレートシリコーン樹脂硬化膜を備えていることを特徴とする太陽光発電モジュール。 In a solar power generation module including a solar power generation unit and a transparent protective plate for protecting the solar power generation unit,
The photovoltaic power generation unit, a module body having a transparent protective plate,
A photovoltaic module comprising a straight silicone resin cured film covering the surface of the transparent protective plate.
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