CN103443931B - 自由装卸型的发电装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种自由装卸型的发电装置，能够简便地变更设置位置，能够有效地使用太阳能电池进行发电。本发明的自由装卸型的发电装置，具备薄膜状的太阳能电池和对设置场所的安装对象物自由装卸该薄膜状太阳能电池的装卸单元，该发电装置的特征在于：上述装卸单元由粘接薄膜或者静电吸盘构成，该粘接薄膜具有表现出范德华力而能够进行反复的粘接的装卸面，该静电吸盘通断连接到夹在两个绝缘层之间的吸附电极的电源，在至少一个绝缘层的表面自由地表现出静电吸附力，从而形成装卸面。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用了太阳能电池的发电装置，更详细而言，涉及一种能够自由装卸地安装在设置场所的安装对象物上的发电装置。
背景技术
随着变换效率的提高、成本的下降等，对太阳能电池关注越来越集中。其中，近年来伴随对清洁能源的关心，还在个人住宅、大厦外壁、窗等处设置太阳能电池，并在建筑物的设备等中使用所发出的电力。
例如，专利文献1记载如下：在建筑物的窗玻璃的室内侧使用透明粘接剂来粘贴薄膜状的色素增感太阳能电池、或者在室内侧的窗框内安装能够伸缩的伸缩棒，并在其上悬挂太阳能电池，由此将太阳能电池安全且简单地设置在建筑物的窗玻璃上。然而，如果一旦用粘接剂将太阳能电池粘贴到在窗玻璃，则难以移动太阳能电池以设置到其它场所。另外，在使用伸缩棒来悬挂太阳能电池的情况下也需要选择能够安装伸缩棒的场所，因此导致实际设置场所受限。
另外，专利文献2记载了如下装置：通过在滚动屏幕（roll screen）的本体的窗侧面上粘贴薄膜状的太阳能电池，从而利用建筑物的窗帘来设置太阳能电池，利用进入窗内的太阳的直射阳光进行发电。然而，在不具备滚动屏幕的窗处，需要新添置该滚动屏幕，不能简便地设置太阳能电池。
进而，专利文献3记载如下：在能够进行拉门面的光散射度的调整、色度变化的拉门中，通过太阳能电池来产生用于该拉门控制的电力。然而，这里也对拉门固定太阳能电池，而不能简便地移动其设置场所。
专利文献1：日本特开2009-167665号公报
专利文献2：日本特开2008-42142号公报
专利文献3：日本特开2000-54749号公报
发明内容
因此，本发明人等对能够自由地选择太阳能电池的设置场所、并且自由地向安装对象物安装和拆卸，从而能够简便地变更设置位置的发电装置专心研究，结果开发出通过使用表现出范德华力的粘接薄膜或者表现出静电吸附力的静电吸盘、并将其中的某一个作为装卸单元而设置在薄膜状的太阳能电池上，从而对设置场所的安装对象物自由装卸的发电装置，并完成了本发明。
因而，本发明的目的在于提供一种能够简便地变更设置位置、能够有效地使用太阳能电池进行发电的自由装卸型的发电装置。
即，本发明提供一种发电装置，具备薄膜状的太阳能电池和对设置场所的安装对象物自由装卸该薄膜状太阳能电池的装卸单元，该发电装置的特征在于，上述装卸单元由粘接薄膜或者静电吸盘构成，该粘接薄膜具有表现出范德华力而能够进行反复的粘接的装卸面，该静电吸盘通断连接到夹在两个绝缘层之间的吸附电极的电源，在至少一个绝缘层的表面自由地表现出静电吸附力，从而形成装卸面。
在本发明中，作为设置于太阳能电池的装卸单元之一，使用了具有表现出范德华力（分子间力）而能够进行反复的粘接的装卸面的粘接薄膜。认为该粘接薄膜在表面形成如具有亚微米级别的高横宽比的纤维结构那样的微细的突起，通过非常弱的分子间力而表现出粘接力。作为形成这种粘接薄膜的材料，例如能够例举出硅树脂、聚酰胺、丁苯橡胶、氯磺酰化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、聚丁烯橡胶、氟橡胶、异丁烯异戊二烯橡胶、聚氨酯橡胶等。
在本发明中，或者，作为设置于太阳能电池的装卸单元而使用静电吸盘，该静电吸盘通断连接到夹在两个绝缘层之间的吸附电极上的电源，在至少一个绝缘层的表面自由地表现出静电吸附力而形成装卸 面。作为其中的吸附电极，既可以是具有正电极以及负电极的双极型、或者作为吸附电极只具有正（负）电极而负（正）极侧被接地的单极型，但是因为在不选择设置场所的安装对象物的材质而能够任意地安装、且在表现出更强力的静电吸附力的方面更有利等，因此优选采用例如正电极以及负电极相互不同地并排表现出梯度力那样的双极型为好。另外，在静电吸盘中，也可以设置通断用的电源开关以使得对吸附电极中提供或切断电力，能够容易地接通断开连接到吸附电极的电源。
关于形成上述静电吸盘的绝缘层，一般设为合成树脂制或陶瓷制，也可以根据发电装置的设置场所而使用合成树脂、或使用陶瓷、或者也可以以吸附电极为边界而在它的一边使用合成树脂并且将另一方设为陶瓷。例如，在建筑物内安装于窗或墙、或者在汽车车内安装于窗或天窗等在空气环境比较稳定的室内专门使用发电装置那样的情况下可以使用合成树脂，另外，在建筑物外安装于墙或窗、或者安装于汽车、电车等的车顶或外壳等在被风雨淋晒那样的屋外专门使用发电装置的情况下也可以使用陶瓷，进而根据使用环境也可以以合成树脂形成绝缘层的一个并且以陶瓷形成绝缘层的另一个。或者在不依赖于设置场所而安装对象物弯曲或折弯那样的情况下，优选以聚酰亚胺、PET（聚对苯二甲二乙酯）、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）等具有可挠性的树脂片来形成绝缘层。
在将这种静电吸盘设为装卸单元的情况下，其厚度是根据发电装置的设置场所等而适当选择的，但是从处理、耐久性的观点考虑，优选是包含吸附电极的静电吸盘的厚度为0.02mm以上0.2mm以下，更优选是形成为0.05mm以上0.1mm以下的片状或者薄板状。
另外，在将静电吸盘设为装卸单元的情况下，也可以在发电装置中设置升压电路，将由太阳能电池发出的电力的一部分进行升压、并提供给静电吸盘的吸附电极而表现出静电吸附力。此时，为了能够在夜间、雨天等的太阳能电池的发电功能下降的期间继续设置发电装置，优选设置对由太阳能电池发出的电力进行蓄电的电池、大容量电 容器等的蓄电单元。
关于在本发明中使用的薄膜状的太阳能电池，只要能够将光能量变换为电能来发电的电池则没有特别限制，能够使用公知的太阳能电池。其中，从有利于形成为薄膜状且还能够弯曲使用等的观点考虑，除了色素增感型的太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池之外，优选在发电层中具有以铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）以及硒（Se）为原料的化合物半导体的CIGS薄膜太阳能电池等。
并且，例如在在建筑物外将发电装置安装到窗或墙等、或者安装到汽车等的车顶或外壳等而在屋外利用太阳光的情况下、或者将发电装置安装在建筑物内的墙而利用室内的荧光灯的光等的情况下，设为使得在薄膜状太阳能电池的与受光面相反的一侧使用粘接剂、双面胶带等设置上述装卸单元，通过将其装卸面朝向建筑物的外壁等的安装对象物进行安装，能够使太阳能电池在装卸单元的背面侧（安装对象物的相反侧）受光而发电。此时，在阳光照射的朝向改变或者想要移动发电装置的设置场所时，通过用手剥离粘接薄膜或切断提供给静电吸盘的吸附电极的电力而暂时将发电装置从安装对象物拆卸、并再次安装到其它地方，能够简便地移动发电装置的设置场所。
另一方面，例如在将发电装置安装到建筑物、汽车、电车等的窗、天窗等并利用从窗等射入的光而在室内发电的情况下，沿着薄膜状太阳能电池的受光面侧的外缘部设置装卸单元，通过将其装卸面从室内侧装到如窗等那样的透明的安装对象物，太阳能电池能够从装卸单元侧（安装对象物侧）受光而发电。
另外，也可以如下：以包围薄膜状太阳能电池的外周的方式配置装卸单元而将装卸面设为与太阳能电池同一面，在其背面侧粘接保持片而将太阳能电池和装卸单元设为一体，将其装卸面从室内侧装到如窗等那样的透明的安装对象物，以使太阳能电池利用从安装对象物侧接受的光来进行发电。
而且，也可以如下：将形成装卸单元的粘接薄膜设为透明的材料、或设绝缘层由聚酰亚胺等透明树脂构成，并且将吸附电极设为如ITO 或氧化锌那样的透明导电膜等而以透明的材料形成静电吸盘，通过将其粘贴到薄膜型太阳能电池的受光面侧，将其装卸面从室内侧装到如窗等那样的透明的安装对象物，以使太阳能电池利用从安装对象物侧接受的光来进行发电。
在如上述那样利用从安装对象物侧接受的光进行发电的情况下，例如能够根据白天的时间段而简便地移动设置发电装置的窗、或能够只在要使用时暂时地安装到窗上而简便地发电。
关于由发电装置发出的电力，例如在太阳能电池中设置能够连接到外部负载的连接端子，从而既可以利用到建筑物的设备、车内设备等中，也可以蓄电到蓄电池等而在其它的场所使用电力。
本发明的发电装置通过在太阳能电池中设置表现出范德华力而能够进行反复粘贴的粘接薄膜、或者能够自由地表现出静电吸附力的静电吸盘而作为装卸单元，能够向安装对象物反复地进行安装，能够简便地变更或移动设置位置。另外，能够只在需要时发出所需要的量电力等，能够有效且高效地进行太阳能电池的发电。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的发电装置的立体说明图。
图2是说明将第1实施方式的发电装置安装到外壁而进行发电的样子的剖面说明图。
图3是说明将本发明的第2实施方式的发电装置从建筑物的内侧安装到窗而进行发电的样子的剖面说明图。
图4是用于说明第2实施方式的发电装置的模式说明图。
图5是用于说明本发明的第3实施方式的发电装置的平面说明图。
图6是说明将第3实施方式的发电装置从建筑物的内侧安装到窗而进行发电的样子的剖面说明图。
图7是用于说明本发明的第4实施方式的发电装置的剖面说明 图。
附图标记说明
1：发电装置；2：外壁（安装对象物）；3：窗（安装对象物）；4：太阳能电池；4a：受光面；5：连接端子；6：粘接薄膜（装卸单元）；7：静电吸盘（装卸单元）；8：绝缘层；8a：第一绝缘层；8b：第二绝缘层；9：吸附电极；9a：正电极部；9b：负电极部；10：升压电路；11：大容量电容器；12：电力控制器；13：电源开关；14：保持片。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的发电装置的优选实施方式。此外，本发明不限于下面的内容。
实施例
[第1实施方式]
在图1以及图2中示出本发明的第1实施方式的发电装置1。
如图1所示，该第1实施方式的发电装置1作为太阳能电池4而使用尺寸350mm×695mm×厚度1.2mm、重量480g的薄膜型的非晶硅薄膜太阳能电池（瑞士/VHF公司产：Sunslick-7W），在该太阳能电池4中安装有能够与外部负载进行连接的连接端子5。另外，作为装卸单元，使用厚度100μm的硅树脂（扶桑橡胶工业公司产：商品名Sirius）作为粘接薄膜6，以与上述太阳能电池4大致相同的尺寸切出该粘接薄膜6，用粘接剂将粘接薄膜6的背面与太阳能电池的和受光面4a相反的一侧的面进行粘贴而设为一体。该粘接薄膜6在表面形成微细的突起，具有通过非常弱的分子间力表现出粘接力从而能够进行反复粘贴的装卸面6a。
并且，如图2所示，在使用该第1实施方式的发电装置1时，例如通过将粘接薄膜6的装卸面6a安装到建筑物的外壁2，太阳能电池4的受光面4a能够接受太阳光而进行发电。发出的电力能够经由连接端子5连接到屋外照明等的负载来使用。另外，该发电装置1能够通过用手剥离开粘接薄膜6的装卸面6a而简单地从外壁2卸下，因此例如能够简便且简单地从设置场所移动，以使得能够在夜间或雨天收纳而在第二天早晨或晴天再次安装而进行发电。
[第2实施方式]
在图3以及图4中，示出本发明的第2实施方式的发电装置1。
如图3所示，在该第2实施方式中作为装卸单元而使用静电吸盘7，如下所述地以透明材料形成该静电吸盘7，并使用vigteqnos公司产的转移胶带（双面粘接）贴合到与在第1实施方式中使用薄膜型太阳能电池4相同的受光面4a侧而设为发电装置1。即，准备两张与太阳能电池4大致相同尺寸、厚度0.5mm的透明的PET薄膜，将一个薄膜作为第一绝缘层8a而在其单面经由规定的掩模蒸镀厚度约0.3μm的ITO膜，设置以0.7mm间隔交互地以梳齿状排列宽度0.7mm的正电极部9a和宽度0.7mm的负电极部9b的透明的吸附电极9。并且，以覆盖该PET膜的吸附电极9的方式使用vigteqnos公司产的转移胶带（双面粘接）来贴合另一个PET薄膜而设为第二绝缘层8b，从而获得静电吸盘7。
另外，该第2实施方式的发电装置1具有将太阳能电池4和静电吸盘7连接起来的电力控制器12。如图4所示，在该电力控制器12中包括对由太阳能电池4发出的电力进行升压的升压电路10，将由太阳能电池发出的约10V左右的电力的一部分升压到静电吸盘7表现出静电吸附力所需的1000V左右的电力。另外，在电力控制器12中，在太阳能电池4与升压电路10之间设置能量容量200mWh左右的大容量电容器11，蓄积由太阳能电池4发出的电力，在该太阳能电池4的发电能力临时停止或者下降时也能够向静电吸盘7提供电力。而且，该电力控制器12具备有电源开关13，该电源开关13连接到上述升压电路10，由此通过通断向静电吸盘7的电力供给，能够将静电吸盘7的第一绝缘层8a的表面设为装卸面而表现出或切断静电吸附力。
并且，如图3所示，在使用该第2实施方式的发电装置1时，将静电吸盘7的第一绝缘层8a设为装卸面，例如在建筑物的室内安装到射进太阳光的玻璃窗3，由此使太阳能电池4的受光面4a能够通过以透明材料形成的静电吸盘7接受太阳光而能够进行发电，所发出的电力能够经由连接端子5连接到各种设备来使用。另外，该发电装置1通过断开电源开关13能够容易地释放在静电吸盘7的装卸面表现出的静电吸附力，因此能够根据阳光照射的朝向而简便地变更安装的窗。这样，在作为装卸单元使用静电吸盘而在室内进行发电的基础上，因为如随时间变化而静电吸附力下降那样的可能性小，因此能够长期可靠性良好地使用发电装置。
[第3实施方式]
在图5以及图6中示出本发明的第3实施方式的发电装置1。
该第3实施方式的发电装置1使用与在第1实施方式中使用的相同的薄膜型太阳能电池4，沿着其受光面4a侧的外缘部（即，位于具有非晶硅薄膜的区域的外侧的外框部分）使用vigteqnos公司产的转移胶带（双面粘接）来粘贴静电吸盘7。另外，电力控制器等也设为与上述第2实施方式相同。
该静电吸盘7设为框状以使得不在太阳能电池的受光面妨碍受光，且形成如下。首先，准备两张厚度50μm的DU PONT-TORAY CO.,LTD.生产的kapton（注册商标）薄膜，将一个薄膜作为第一绝缘层8a而在其单面经由规定的掩模通过印刷以厚度18μm形成碳电极，设置以0.7mm间隔交互以梳齿状排列宽度0.7mm的正电极部9a和宽度0.7mm的负电极部9b的吸附电极9。并且，以覆盖该薄膜的吸附电极9的方式，使用vigteqnos公司产的转移胶带（双面粘接）来粘贴另一个kapton（注册商标）薄膜而设为第二绝缘层8b，通过冲模形成而获得由框体构成的静电吸盘7。
该第3实施方式的发电装置1能够与上述第2实施方式相同地从室内侧安装到玻璃窗等来使用，能够长期可靠性良好地使用，并且没有覆盖太阳能电池4的受光面的东西，因此与第2实施方式相比发电效率更优良。
[第4实施方式]
在图7中，示出本发明的第4实施方式的发电装置1。
在该第4实施方式的发电装置1中，使用与在第1实施方式中使用的相同的薄膜状太阳能电池，以包围其外周的方式配置静电吸盘7，将静电吸盘7的由第一绝缘层7a构成的装卸面设为与太阳能电池4的受光面一个面。并且，在它们的背面侧粘接由厚度0.1mm左右的双面kapton（注册商标）片构成的保持片，将太阳能电池4与静电吸盘7设为一体。这里，静电吸盘7能够与上述第3实施方式中的静电吸盘同样地形成，另外，电力控制器等设为与上述第2实施方式相同。
该第4实施方式的发电装置1与上述第3实施方式同样地能够长期可靠性良好地使用，并且能够直接将太阳能电池4的受光面安装在如窗那样的安装对象物，因此发电效率更优良。
Claims (4)
1.一种自由装卸型的发电装置，具备薄膜状的太阳能电池和对设置场所的安装对象物反复自由装卸该薄膜状太阳能电池的装卸单元，该发电装置的特征在于，
上述装卸单元由静电吸盘构成，该静电吸盘通断连接到夹在两个绝缘层之间的吸附电极的电源，在至少一个绝缘层的表面自由地表现出静电吸附力，从而形成装卸面，
该静电吸盘的绝缘层和吸附电极由透明的材料形成，该静电吸盘被贴合于薄膜型太阳能电池的受光面侧，
将上述装卸面安装到透明的安装对象物，太阳能电池利用从透明的安装对象物侧经由静电吸盘而接受的光进行发电。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，
透明的安装对象物为窗。
3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，
发电装置还具备有升压电路，对由太阳能电池发出的电力的一部分进行升压而提供给静电吸盘的吸附电极以表现出静电吸附力。
4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，
形成静电吸盘的绝缘层由具有可挠性的树脂片构成。
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