JPS6161271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池（セル）モジユールに関し、
特に光電式太陽電池列用の支持体に関し、この支
持体は太陽電池列をモジユールに組み上げる方法
を簡単にすると共にモジユール相互間における機
械的結合を許容するものでまた太陽放射線を遮え
ぎつて捕獲するための適正傾斜角で支持柱上に取
付ける支持体として構成されているものである。
太陽電池列（アレイ）は複数の個々のセルと、隣
接したセルをマトリツクス状に電気的に接続する
相互接続手段とから構成されている。通常の場合
には個々の太陽電池（セル）は行と列に配列さ
れ、かつ相互接続手段が配設されて必要な直列回
路または並列回路に接続するものである。この回
路構成は勿論、所望の電圧値と短絡電流値に依存
する。一般的に地上用途に関しては太陽電池列は
モジユールとして製造・販売され、このモジユー
ルは端子を内部に有する電気的に不導性の支持部
材に太陽電池列が取付けられて構成されているも
のである。モジユールはまた太陽電池列上を被う
上被を有している。この上被は透明な保護コーテ
イングであつて周囲障害物から太陽電池を防護す
ると共に電池（セル）を適正位置に維持する作用
もするのである。普通にはこのモジユールは金属
枠体内に嵌め込まれており、この金属枠体が電池
列に対して機械的強度を与えると共に風、雪、ひ
よう、雨等と言つた環境負荷に対してモジユール
を防護しているのである。金属枠体はまたモジユ
ール太陽光を受けるために適正な角度に取付ける
手段としても作用するのである。上記した形式の
列に太陽電池（セル）を形成する標準的な方法は
該電池を行と列に配置する過程から始まる。これ
は位置決め又は位置取り治具上で行なわれる。次
いで比較的に柔軟な金属接続子が半田付け又は溶
接によつて電池電極に取付けられる。各接続子は
１つの電池（セル）の頂部電極から次の隣りにあ
る電池の底部電極に延びており、また電池の列に
関しても同様にして接続される。結果的には電池
を適正に割出し配置し、半田付けと溶接とを完成
するにはそれぞれの電池を多数回に亘つて処理し
動かすことになる。電気的に直列又は並列の電池
マトリツクスが形成されてからその電池マトリツ
クスを剛支持体上に取付ける必要がある。従つて
電池マトリツクスは治具から持ち上げられ、支持
用の基体上に置かれる。通常はこのときに金属接
続子によつてマトリツクスは支持体上に設けられ
た端子ポストに半田付けされる。次いで最後に電
池上に保護カバーが置かれる。これは電池が相互
に触れないように特別の注意を払つて行なわなけ
ればならず、さもないと電池接触によつてシスラ
ム全体を短絡させる結果となるからである。

さて、通常の作動環境において太陽電池モジユ
ールは一般的に極端な温度変化や熱循環にさらさ
れる。この熱循環により電池（セル）の熱膨張や
収縮、また支持基体や上被材料の熱膨張や収縮を
生ずる。これらの材料は全て極めて異つた熱膨張
係数を有するので電池相互間で離れたり接近した
り等の相対的動きが起る。従つて現行の太陽電池
モジユールはこの相対的動きを調整すべく柔軟な
電気接続子を使用しているのである。然しながら
なおかつ太陽電池列を基体と上被間に取付ける際
には特別の注意を払つて電池の相対的動きによつ
て隣接電池が相互に接触し短絡を起さないように
しなければならない。また上述したように過去に
おいてはこれら太陽電池モジユールは更に金属枠
体内に支持されて、実用の場、即ち風、雪、ひよ
う、雨等の環境負荷を受ける場所でモジユールを
取付けるために必要な高い機械的強度を与えられ
ている。太陽電池列を取付ける支持体として多数
の形式のものが提案されて来たが従来の支持体は
剛性と軽量性との重要な性質を同時に兼ね備える
ことが無く、また太陽電池列を所望の位置に位置
決めしかつ維持する簡単な手段を供することが無
いという欠点があり、その他の欠点も指摘されて
いる。

従つて本発明の目的は太陽電池列に対する改善
された支持体を提供することにある。即ち、この
改善された支持体は太陽電池（セル）を位置決め
すると共にその位置決め後には支持体、電池列、
上被を含めた完成モジユールが環境負荷を受けた
ときにもそれぞれの電池（セル）が相対的に動く
ことを制限する手段を包含している。そしてこの
支持構造体は軽量で高強度のプラスチツク材料に
よつて形成されて縦・横の剛直性を供するにもか
かわらず支持ゆがみを吸収すべく捩れ柔軟性を有
する一体のリブ剛硬部を有しているのである。支
持体はまた周辺スカートを具備し支持部や特にモ
ジユールを相互に又適宜の支柱に取付けられるよ
うにしている。支持構造体にはまた任意選択的に
かつ好ましくはフランジが具備されて上記支持態
様のモジユールが太陽光を受けるように取付ける
ための融通性を持たせてある。少くとも１つ、好
ましくは２つのジヤンクシヨンボツクスが支持構
造体上に設けられて端子を格納するか又は環境障
害や動物から防護するようになつている。また一
体のリブ剛硬部の交叉部にポストが設けられて該
リブ剛硬部によつて形成された空洞内に取付けら
れた電子パツケージに対するカバーを設置できる
ようにしている。また支持構造体はその上表面に
周辺状にみぞを有し、格納材が使用されるときに
その上表面に該格納材を収納できるようにしてい
る。このみぞはまた剛透明材がモジユールの形成
に使用されるときに該剛透明材の被覆シートの端
縁を保護する作用を行う。

本発明の利点及び他の特徴は以下の詳細な記載
および図面表示から一層明瞭とされる。なお、図
面中で同番号は同様部分を図示している。

さて、第１図から第７図の図面において、特に
第１図には支持構造体１０が示されている。この
支持構造体１０は高密度高強度のプラスチツク材
料等の電気的不導材料によつて形成されている。
好ましくは支持構造体１０は繊維強化されたプラ
スチツク材料、例えばポリエステル樹脂、ポリエ
ポキシ樹脂材料からモールド成形加工される。強
化繊維としてはガラス繊維、カーボン、ボロン等
であればよい。好ましくは商品販路で入手できる
70重量％の樹脂と30重量％の短截長のガラス繊維
とを含有したポリエステル樹脂を用いて支持構造
体１０のモールド成形を行う。ポリエステル材料
は強度が高く、しかも長時間紫外線に晒されても
安定性があり、かつその他の環境特性もすぐれて
いることから好まれるのである。第１図に示すよ
うに支持構造体１０は一般的にまた好ましくは角
形形状をしている。支持体の通常の寸法は長さ46
〔インチ〕、幅15〔インチ〕、深さ２〔インチ〕に
形成される。支持構造体１０の頂面には複数の
＃（ウエル）１１が配置されている。各＃１１は
１つの光電池を収容するように設計されている。
第１図に示すように＃１１は全般的に円形をな
し、依つて円形の太陽電池を収容している。＃１
１の直径はシリコン太陽電池の直径より僅かに大
きく形成されており、かつ該＃の深さは約0.1イ
ンチで太陽電池（セル）の厚さと等しく該電池を
収納するような寸法になつている。上記の通常の
寸法値を使用することによつて40個の＃１１が支
持構造体１０の頂面に設けることができ、これに
よつて直径100〔mm〕の太陽電池を多数収納する
ことができる。明らかに上述した100〔mm〕直径
の太陽電池を収容するに適した直径を有する＃を
有した支持構造体はまたこれより小さい直径、例
えば90〔mm〕直径の太陽電池を収納することにも
適する。＃１１は複数のランド領域部１２によつ
て相互に分離されており、これらランド領域部１
２を介して開口又はゲート１４が設けられてい
る。ゲート１４は同列上にある次々の＃１１を接
ぐ入口を供するばかりでなく隣の列にある＃１１
の相互間を接ぐ入口をも供しており、これによつ
て＃１１の中に配設された太陽電池（セル）間に
おける直列接続又は並列接続が行い得るようにし
ている。端末ゲート１６も設けられており、これ
は終端の＃１１ｅ内に配設された太陽電池間およ
び側部の＃１１内に配設された太陽電池間を接続
する接続子を収納し、太陽電池と出力端子との間
の接続子を収納している。端子ポスト孔１８は第
７図に示すポスト３９等の端子ポストを挿入して
負荷との電気的接続を達成できるように設けられ
ている。第１図に示す実施例において、へこみ２
０が支持構造体１０の表面に設けられており、こ
のへこみ２０を介して孔をドリル穿設して後述に
おき詳細に説明するように必要に応じて端子ポス
トを収納することも可能である。これらのへこみ
は任意に設けられるものであるが、任意選択的端
子を取付け体に構成にしてもよいのである。構造
体１０はフランジ２１を具備し、このフランジは
ボルト孔２２を有しており、このボルト孔２２に
よつて支持体およびその支持体を含めた太陽電池
モジユールを適宜の支柱に取付けるようになつて
いる。構造体１０の頂面の周辺には周辺みぞ２４
が設けられている。このみぞ２４は太陽電池の保
護と構造体１０上における所定位置の保持に用い
られるカプセル材の収容作用を行う。太陽電池等
のカバーとして剛透明材が用いられる場合には、
上記のみぞはその剛透明カバーシート材の位置決
め並びに該シート材の縁部が欠損したり壊損した
りするのを防ぐ作用をしている。

第２図に示されているように支持構造体１０の
底面から下方には一体的に長尺の縦リブ剛硬部２
５が延在形成されており、これらのリブ剛硬部は
平行関係を保つて相互に離間している。またこれ
らのリブ剛硬部は横リブ剛硬部２６によつて相互
に結合されている。構造体１０の底面の周囲には
下方に垂れる周辺スカート２７が設けられてい
る。スカート２７は番号２３の位置に示してある
ような所定の間隔で複数の孔２８を具備し、多数
のモジユールを相互にボルト止めしたり又はモジ
ユールを支柱にボルト止めできるようにしてい
る。スカート２７と縦リブ剛硬部２５とは複数の
斜めリブ剛硬部２９によつて結合されている。ス
カート２７からはもしボルト孔２８が設けられて
いる場合にはそのボルト孔に近い点から少くとも
１つのリブ剛硬部２９が延長するように形成され
ている。また任意選択的にかつまた好ましくは剛
硬部２５，２６，２９が相互に結合する領域及び
剛硬部２９が周辺スカート２７と結合する個所に
は一体形成の厚肉部又はポスト３０が設けられ
る。剛硬部２５，２６，２９，ポスト３０および
周辺スカート２７は通常下方に向けて同距離だけ
延長し、約２インチ深さの主要部を通常の支持構
造体１０に供している。また剛硬部２５，２６は
例えば複数の空洞部３１を形成し、これら空洞部
内には必要に応じて種々の電子パツケージが取り
付け得るようになつている。ポスト３０はその場
合には該電子パツケージ（図示なし）を被うカバ
ー（図示なし）を固定するために使用される。構
造体１０の底には少くとも１つの中継箱（ジヤン
クシヨンボツクス）がモールト成形によつて形成
されている。従つて中継箱３２は構造体１０の一
方の横側端に沿つて設けられている。この中継箱
は下方に垂びる複数の壁３３によつて形成されて
いる。第７図に示すように中継箱３２の一側はス
カート２７に壁３３と同高の肩３７を設けること
によつて形成されている。場合によつては別の壁
を設けるようにすることもできる。ポスト３４は
中継箱３２の隅角部に設けられており、このポス
ト３４に必要に応じてカバーを取付けることがで
きる。またポスト３４に孔を穿設することも簡単
にでき、その孔にカバーをねじ止めすることもで
きる。場合に依つてはまた好ましくは第２図に示
すように第２の中継箱３５を縦側壁に沿つて設け
る。この中継箱３５は中継箱３２の場合と同様に
周辺スカート２７の一部と壁３６とによつて形成
される。

第７図に示すように端子ポスト３９が支持構造
体１０にボルト挿設されており、これによつて構
造体１０の表面の太陽電池をバツテリー（図示な
し）等の負荷に接続する手段が提供されているの
である。

次に第３図を参照すると、複数の太陽電池４０
がこの場合には柔軟な接続子４２によつて直列に
接続されている。従つて１つの太陽電池（セル）
４０の底部の電極は柔軟な接続子４２によつて次
の太陽電池（セル）４０の頂面母線バー４３に接
続されている。母線バー４３はセル表面の導電指
を接続している。また接続子４２は支持構造体１
０の頂面のゲート１４を介して延長しており、ま
た太陽電池４０を囲繞するランド領域１２は完成
されたモジユールの熱循環中およびモジユールの
形成組立中に電池相互間で接触を起さないように
している。柔軟な端末接続子４４は一連の太陽電
池（セル）における最終のセル４０の底部からゲ
ート１６を通過するように設けられかつパネルを
介して延長した端子ポスト４５に半田付けされて
いる。

特に第１図に関して記述したように通常の支持
構造体１０においては、約直径100〔mm〕の太陽
電池（セル）を40個収納するようになつている。
これらの太陽電池（セル）に直列に給合して中継
箱３２に設けられた端子ポストに接続することが
できる。しかしながら第２図に例えば示すように
第２の中継箱３５を設ければ同一の支持構造体を
用いて他の太陽電池配列を構成することもできる
のである。例えば、セルを各々20個の２つのグル
ープのセル列にして各々を例えば直列に接続し、
20個のセルからなる一方のグループを中継箱３２
の端子ポストに接続し、第２のグループを中継箱
３５に設けられた端子ポストに接続するようにで
きる。この任意的に設けられる第２の中継箱３５
によつて太陽電池を並列配列の３つのグループ列
にして支持する構造体１０として用いることもで
き、その場合には例えば各グループは12個の直列
接続したセルを包含することになる。即ち太陽電
池の正確な配列は所望の短絡回路電圧によつて決
定され、かつまた２つの中継箱を設けることによ
つて１つの支持構造体について使用できるセルの
配列方法の数が大巾に増加されることになるので
ある。従つて製造上の都合から横側よりむしろ縦
側に沿つた１点で回路が終端することが望ましい
場合には構造体１０の表面にあるへこみ２０は他
側における中継箱３５の入口位置を示すマークと
して作用することになる。そしてこの場合にはへ
こみ２０の位置に極めて都合よく穿設孔を構造体
に設け端子ポストを取付けることができるのであ
る。ここで第６図を参照すると、周辺スカート２
７は斜めリブ剛硬部２９を介して複数の所定位置
におき、リブ剛硬部２５に接合されている。場合
によつてはまた好ましくは周辺スカート２７の剛
硬部２９に近接する例えば部分２３の壁厚は、ボ
ルト孔２８を設けて本発明の支持体１０を有する
多数のモジユールをボルト止めする時には特に強
度補充のために若干厚くする。このようにすれば
リブ剛硬部２９はモジユール相互を結合したりモ
ジユールを支柱に取付ける際に使用されるボルト
や止め具に対する負荷通路を供することになる。
モジユールを形成するには複数の太陽電池（セ
ル）を所望の直列配列又は並列配列によつて相互
に結合し、また治具上で端子ポストに接続するの
である。電子工学及び太陽電池産業の分野では周
知のカプセル材料、例えばシリコンゴムは溝２４
の内方の支持構造体頂面上に配置される。次いで
太陽電池列は支持構造体１０上に配置され＃１１
は列内の各セルの配設器として作用する。電池列
はカプセル体の内部に沈められ、そのカプセル体
によつて被覆されることになる。ランド領域部１
２は、電池列が位置決めされ端子極が例えば孔１
８を介して挿設されるにつれてセル相互の接触移
動を阻止する。また動物がモジユールに接近する
可能性がある所には特に強度補充のために薄い上
被ガスシートがその領域上に配置される。このと
きランド領域部１２はガラスシートは所定の位置
に配置する間にセルの相対的位置を保持する作用
をする。その後、カプセル材は室温で乾燥され
る。上記のようにモジユールはスカート２７に設
けたボルト孔を介して挿設する止め具によつて相
互結合することができる。また１つのモジユール
又は複数のモジユールをスカート２７又はフラン
ジ２１を介して適当な傾きにより取付けることが
できる。

以上の記載を理解すれば当業者により多数の変
形配列を本発明の範囲を逸脱せずに上述した原理
に基き工夫形成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による支持構造体の好実施例に
おける上面図、第２図は本発明による支持構造体
の好実施例における底面図、第３図は支持構造体
上に配置されて直列に接続された太陽電池を示す
部分上面図、第４図は第１図のＡ―Ａ線に沿う側
断面図、第５図は第１図のＢ―Ｂ線に沿う側断面
図、第６図は第１図の側面図でリブ剛硬部の相対
的位置を示す図、第７図は第２図のＣ―Ｃ線に沿
う側面図で端子ポストを明示した図。 図中、１０……支持構造体、１１……＃、１２
……ランド領域部、１４：１６……ゲート、２４
……みぞ、２５，２６，２９……リブ剛硬部、２
７……周辺スカート、３２，３５……中継箱。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 太陽電池（セル）列の支持構造体であつて、
   頂面と底面とを有し該頂面には複数の井（ウエ
   ル）が各々一個の太陽電池を受容して具備されて
   いる軽量高強度のプラスチツク材と、上記支持体
   によつて支持される１電池列中の太陽電池が相互
   に電気的に接続され得るように次続配置の井また
   は隣接配置の井への接続口を形成するゲードと、
   端子ポストへの接続口を形成することによつて上
   記支持体によつて支持された１つの太陽電池列を
   外部負荷に接続せしめることができるゲートと、
   上記頂面の周縁に設けられて上記支持体の表面で
   カプセル体を収容するみぞと、上記支持体構造体
   と一体形成により長尺縦方向に配置された複数の
   リブ剛硬部および同じく上記支持構造体と一体形
   成により横方向に配置された複数のリブ剛硬部と
   を有して上記リブ剛硬部は上記支持体の上記底面
   から下方に延長せしめた上記底面構造と、上記支
   持構造体の周縁で下方に延長配設された一体形成
   のスカートと、上記支持構造体と一体形成されて
   上記周縁スカートと上記縦リブ剛硬部とを接合す
   る複数のリブ剛硬部と、電気接続子用の中継箱を
   形成する下方延長壁とを包含具備してなることを
   特徴とする太陽電池列用の支持構造体。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の支持構造体に
   おいて、上記プラスチツク材は繊維強化した樹脂
   材からなる太陽電池列用の支持構造体。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の支持構造体に
   おいて、上記周縁スカートは一定間隔で肉厚壁部
   を有してなる太陽電池列用の支持構造体。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の支持構造体に
   おいて、上記肉厚壁部は上記スカートと上記縦リ
   ブ剛硬部とを接続するリブ剛硬部に接近して設け
   られてなる太陽電池列用の支持構造体。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の支持構造体に
   おいて、上記リブ剛硬部に接近したスカートの厚
   肉部にボルト孔が設けられてなる太陽電池列用の
   支持構造体。 ６ 特許請求の範囲第２項に記載の支持構造体に
   おいて、上記支持体を支柱材に取付けるフランジ
   が設けられた太陽電池列用の支持構造体。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の支持構造体に
   おいて、上記フランジは上記支持構造体の頂面の
   広がり部分として形成され横側端で外方に張出し
   てなる太陽電池列用の支持構造体。 ８ 特許請求の範囲第２項に記載の支持構造体に
   おいて、上記支持構造体の底面と一体に第２の中
   継箱を具備してなる太陽電池列用の支持構造体。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載の支持構造体に
   おいて、上記第１の中継箱は上記スカートに近い
   一端末部に設けられ、また上記第２の中継箱は上
   記スカートに近い一側部に設けられてなる太陽電
   池列用の支持構造体。 １０ 特許請求の範囲第３項に記載の支持構造体
   において、上記一体形成のリブ剛硬部は相互邂逅
   部でポストを形成してなる太陽電池列用の支持構
   造体。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載の支持構造
   体において、上記支持構造体の頂面から外方に広
   がるフランジを具備し以つて上記支持構造体を上
   記フランジと止め具とによつて外部取付支柱に取
   付け得るようにしてなる太陽電池列用の支持構造
   体。 １２ 特許請求の範囲第１０項に記載の支持構造
   体において、上記スカートには所定間隔でかつ上
   記斜め配置のリブ剛硬部に近接した位置にボルト
   孔が設けられ、以つて上記支持構造体は他の構造
   体及び外部支柱へ止め具手段で取付け得るように
   なつている太陽電池列用の支持構造体。 １３ 支持構造体上に配列される複数の太陽電池
   （セル）を有すると共に上記太陽電池列を被う透
   明カバー材を有した太陽電池モジユールであつ
   て、頂面と底面とを有する剛支持構造体と、上記
   太陽電池列中の各電池（セル）を受容するために
   上記頂面に配設された複数の井部分と、上記井部
   分間に設けられて上記太陽電池列中の電池間を電
   気的に接続し得るようにするゲートと、上記の井
   部分間を分離区画し以つて上記井部分によつて上
   記支持構造体の表面に上記太陽電池を位置決めせ
   しめると共に上記太陽電池が相互に接触して上記
   太陽電池列の短絡が生ずることを阻止するように
   作用するランド領域部と、上記支持構造体と一体
   形成により上記底面から下方に延長しかつ相互に
   平行を成して長尺縦方向に配置されてなる少くと
   も２つのリブ剛硬部と、上記支持構造体と一体形
   成により上記底面から下方に延長しかつ上記縦方
   向リブ剛硬部を接続するように横方向に配置され
   てなるリブ剛硬部と、上記底面と一体形成により
   該底面から下方に周縁に沿つて延長形成されてな
   るスカートと、上記支持構造体と一体形成により
   下方に延長形成され上記スカートと上記縦方向リ
   ブ剛硬部とを接続する複数の斜め配置のリブ剛硬
   部と、上記支持構造体と一体形成され上記底面か
   ら下方に延長して上記スカートの一部と共に１つ
   の中継箱を形成する３つの壁部と、上記頂面から
   上記中継箱へ延在形成され上記頂面上の上記太陽
   電池列を電気的に負荷へ接続することのできる端
   子手段とを具備して構成されることを特徴とする
   太陽電池モジユール。 １４ 特許請求の範囲第１３項に記載の太陽電池
   モジユールにおいて、上記スカートの一部と共に
   第２の中継箱を形成する下方延長形成の一体壁を
   更に３つ具備してなる太陽電池モジユール。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載の太陽電池
   モジユールにおいて、上記縦方向リブ剛硬部と横
   方向リブ剛硬部と斜め配置のリブ剛硬部との邂逅
   部及び上記斜め配置のリブ剛硬部と上記スカート
   との邂逅部に設けられカバーを取付け得るポスト
   を形成する厚肉部分を具備してなる太陽電池モジ
   ユール。 １６ 特許請求の範囲第１４項に記載の太陽電池
   モジユールにおいて、上記支持構造体はポリエス
   テル及びポリエポキシ樹脂からなる樹脂群より選
   択したプラスチツク樹脂によつて形成されかつ該
   樹脂はガラス、ボロン、カーボンからなる繊維群
   から選択した短繊維材によつて強化されてなる太
   陽電池モジユール。 １７ 特許請求の範囲第１６項に記載の太陽電池
   モジユールにおいて、樹脂はポリエステルからな
   り、短繊維材はガラスからなる太陽電池モジユー
   ル。