JP2001007376A - 太陽電池パネル材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 収納ハウジングや設置のための工事を要する
ことなく、建物や施設等の屋根材、窓材、外壁材等に直
接使用でき、而も長期に亘って光起電力効果を発揮しえ
る太陽電池パネル材を提供する。 【構成】 表面及び裏面がガラス板材若しくはアクリル
樹脂板材からなり、且少なくとも表面が透明ガラス板材
若しくは透明アクリル樹脂板材からなり、而もその中間
には太陽電池セルを所要の展開面積及び展開形状に接続
してなる太陽電池モジュールが、その受光面を表面側と
して且透明アクリル樹脂嫌気性接着剤を重合固化させて
形成される透明接着層により挾着され、表面及び裏面の
素材と一体的に強固且密封状に積層接着されてなる太陽
電池パネル材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建物や施設等の屋根材、
外壁材若しくは窓材として使用しえ、且該建物や施設の
電力を補給することの可能な太陽電池パネル材に関す
る。

【０００２】

【従来技術】先進国の著るしい経済発展の背景には、産
業の高度化に伴う莫大なエネルギーの消費がなされてお
り、かかるエネルギー供給に対処するためにエネルギー
源も石炭から石油、天然ガスへ変遷してきており、更に
今後は原子力や太陽光によるエネルギー確保に重大な関
心が注がれている。即ち、先進国の産業高度化に伴う莫
大なエネルギー消費の結果、排ガスや排煙による大気汚
染はもとより、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物等
による温暖化や酸性雨等の地球環境破壊が著るしく増長
されるに至り、而もエネルギー供給源としての天然資源
の枯渇化も進んでおり且後進国の経済発展のためのエネ
ルギー供給が危惧されるに至っている。これがため現状
においては原子力によるエネルギーの供給拡大が検討さ
れているものの、原子力によるエネルギー供給は操業の
安全性はもとより放射能による大気や排水の汚染危険が
存在し、且使用済核燃料の再処理や廃棄等多くの課題を
抱えている。

【０００３】他方恒久且無限のエネルギー源として、太
陽光を利用することについては、既に１９６０年初期よ
り研究がなされ、半導体の光起電力効果を利用して電力
生産を図る所謂太陽電池なるものが開発されたが、かか
る太陽電池は光エネルギーに対しての電気エネルギー変
換効率が低く、電力生産コスト面より産業や生活に供し
えるまでには至らなかった。

【０００４】しかしながらその後の研究開発により、現
在の太陽電池ではその基板に単結晶シリコンや多結晶シ
リコン或いはアモルファスシリコン等のシリコン素材
や、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体若しくはＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体等の光起電力効果に優れた素材と、且ｐ−ｎ
接合、ショットキーバリヤ、ヘテロ接合或いはヘテロフ
ェイス接合等薄膜形成技術の進歩とが相俟って電力生産
コストが著るしく低減化され更には建物や施設等の立地
如何に不拘らず現場での電力供給がなしえ、而も送配電
施設や工事も不用であること等により、積極的に導入さ
れつつある状況にある。

【０００５】ところでかかる太陽電池の基板の厚さと光
エネルギーに対する電気エネルギーへの変換効率（％）
は単結晶シリコン素材では略１００乃至１５０μｍ、ア
モルファスシリコン素材では略１５０乃至２００μｍ、
更にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体やＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体素材では略３乃至５μｍ以上では実質的に変化がな
く、従って生産コスト面から該太陽電池セルは必然的に
薄肉扁平状のものとなる。而してかかる太陽電池の実用
使用に際しては、太陽電池セルを所要の形状及び展開面
積となるよう接続して太陽電池モジュールとなしたるう
え、取扱時の衝撃や外力付加による損傷や破損から保護
するため透明なプラスチックケースやガラスケース内に
封入させるとともに、所望の電力生産を図るうえから該
太陽電池モジュールを所要数接続して太陽電池アレイと
なし、この太陽電池アレイを太陽光線が効率良く照射さ
れる方向及び勾配を以って、且その外面が透光性板材か
らなり降雨時における雨水や塵埃、或いは微小動物等の
侵入防止のための密閉性を初め、耐候性、耐寒耐熱性或
いは耐衝撃性や強靭性が長期に亘って保持させるための
収納ハウジング内に配設されたうえ、該収納ハウジング
が適宜の保持構造体により保持されて使用される。

【０００６】これがため一般住宅等においてはわざわざ
屋根上部の勾配面に収納ハウジングを載置固定しえるよ
う保持構造体を形成したうえ収納ハウジングを固定し、
この収納ハウジング内に適宜展開面積に接続された太陽
電池モジュール若しくは太陽電池アレイを配置収納させ
て使用せねばならぬため、折角の建物外観も著しく損わ
れるばかりか載置固定のための費用も莫大なものが強い
られる。更に都市部の事務所ビルや店舗ビル等では多量
の電力生産を必要とするため、大型の収納ハウジングを
屋上に設置せねばならず、従って多目的に利用できたス
スペースも著しく制約されるばかりか、建物外観も損う
結果となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる実情に
鑑み、鋭意研究を重ねた結果、少なくとも１枚が透明ガ
ラス板材からなる２枚のガラス板材を用いてその中間に
透明アクリル樹脂嫌気性接着剤により適宜厚さの透明接
着層が形成されるよう一体的に積層接着させた積層ガラ
ス板材は耐衝撃性や曲げ強力に著しく優れるばかりか遮
音性や断熱性、透光性とともに耐熱性、耐寒性、耐候
性、耐水性に優れることから、建築用屋根材や窓材或い
は外壁材としての使用性能を具備し、且透明接着層の形
成には該透明接着層の厚さに略等しいスペーサー兼シー
ル材をガラス板材の外周縁に添着せしめて中空状となし
たるうえ、適宜個所に設けた注入口より透明アクリル樹
脂嫌気性接着剤を注入し、その重合固化により透明接着
層を形成させるため、その中間に薄肉扁平状の太陽電池
セル若しくは太陽電池モジュールを挾入させても透明接
着層は緩やかに且全体に亘って均質に重合固化が促進さ
れるため、太陽電池セルや太陽電池モジュールに急激
な、或いは不均等な応力が付加されぬために何等の損傷
や破損もなく、且ガラス板材と強固且密封状に一体化し
た積層接着がなされること、及び多数の太陽電池セルの
接続展開如何で多様な模様の太陽電池モジュールとなす
ことが可能となり、而も太陽電池セル相互の接続線は屈
曲性を有するため、扁平なガラス板材や湾曲化され或い
は適宜形状に成形されたガラス板材にも挾入積層しえる
ことを究明し本発明に至った。即ち本発明は建物や施設
等の屋根材、壁材或いは窓材として直接使用のうえ電力
生産ができ、且多様な意匠模様を現出しえる太陽電池パ
ネル材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明が用いた技術的手段は、太陽光線を透過させ
て挾入された太陽電池セル若しくは太陽電池モジュール
受光面に吸光させ、且長期に亘る屋外暴露条件の下でも
光励電力効果を発揮させ而も建物や施設等の屋根材、窓
材或いは壁材としての使用性能を保持させるうえから、
表面及び裏面がガラス板材で、且少なくともその表面に
は透明ガラス板材が用いられ、若しくはガラス板材に代
えてアクリル樹脂板材を用いるとともに、その中間には
薄肉扁平で適宜形状の太陽電池セル若しくはその全体に
亘って光線透過孔が穿孔されてなる太陽電池セルを所要
の展開面積となるよう適宜に接続し、或いは特定模様で
且所要の展開面積となるよう接続させてなる太陽電池モ
ジュールを、その受光面が表面となるよう配したるう
え、透明アクリル樹脂嫌気性接着剤を注入し且重合固化
させることにより透明接着層を形成させて、表面及び裏
面のガラス板材若しくはアクリル樹脂板材と太陽電池モ
ジュールとが一体的に、且強固で密封状に積層接着され
てなる太陽電池パネル材の構成に存する。

【０００９】

【作用】本発明はかかる手段を用いてなるため以下のよ
うな作用を有する。即ち表面及び裏面がガラス板材若し
くはアクリル樹脂板材が用いられ、且少なくともその表
面には透明ガラス板材若しくは透明アクリル樹脂板材が
使用されるとともに、その中間には太陽電池セルを所要
の展開面積と形状或いは特定模様形状に接続させてなる
太陽電池モジュールが、その受光面を表面側となるよう
配され、透明アクリル樹脂嫌気性接着剤を注入しその重
合固化を図り透明接着層を形成させ、以つて一体的に強
固且密封状に積層接着されるものであるから、注入され
る透明アクリル樹脂嫌気性接着剤により中間に配された
太陽電池モジュール全面及びその接続線全面にぬれが良
く被着され、且重合の促進に伴って固化するため、薄肉
扁平で脆弱な太陽電池モジュールに急激な応力或いは不
均等な応力付加がなされぬため損傷や破損が防止され、
形成される透明接着層で挾着され一体的に強固に且密封
状に積層接着がなされる。そして透明接着層は高絶縁体
であるばかりか、水分や湿度の浸入も排除されるため長
期に亘って光起電力効果が保持される。加えて表面が透
明ガラス板材若しくは透明アクリル樹脂板材からなり、
且透明接着層にその受光面を表面側として太陽電池モジ
ュールが挾着されてなるため、太陽光線が効率良く透過
され受光面に吸光されることとなる。そして表面及び裏
面のガラス板材若しくはアクリル樹脂板材と中間に配さ
れた太陽電池モジュールとが、アクリル樹脂からなる透
明接着層により一体的に積層接着されるため、特に耐衝
撃性と曲げ強力が著るしく優れるため、苛酷な使用条件
下においても、太陽電池モジュールが完全に保護され長
期に亘って光起電力効果が維持される。

【００１０】

【実施例】以下に本発明実施例を図に基づき詳細に説明
すれば、図１は本発明太陽電池パネル材の斜視図、図２
は透明接着層の形成方法の説明図、図３は太陽電池モジ
ュールの説明図、図４は太陽電池パネル材の断面説明図
であって、本発明太陽電池パネル材１の表面２を形成す
る素材としては、本発明を建物や施設等の屋根材や窓材
或いは外壁材等苛酷な屋外曝露条件下において、長期に
亘り劣化の無い建築材としての性能適性と且太陽光線の
受光による光起電力効果を維持させるための透光性を保
持させるうえから、通常においては透明ガラス板材が使
用されるものであるが、農業用施設や仮設建物等緩和な
基準が適用されるものでは透明アクリル樹脂板材も軽量
であること等より採用される。

【００１１】他方裏面２Ａに使用する素材も使用目的に
より多少異るもので、建物や施設の屋根材や窓材の如く
彩光や透視性が要求される場合には表面２の素材と同様
の透明ガラス板材やアクリル樹脂板材が使用されるが、
外壁材への使用では特段彩光や透視性も要求されぬため
透明或いは不透明のガラス板材やアクリル樹脂板材等が
使用される。かかる場合に留意すべきは表面２及び裏面
２Ａとが注入される透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａ
の重合固化により形成される透明接着層４により相互を
一体的に積層接着させるものであるため、均質且強固な
積層接着を図るうえからは表面２及び裏面２Ａに使用す
る素材は同じものが望まれる。

【００１２】そして本発明太陽電池パネル材１の形成方
法についての簡単な説明が図２に示されてなるもので、
予め表面２の素材として所要の厚さで且所要の面積に切
断されてなる透明ガラス板材若しくはアクリル樹脂板材
と、該表面２の素材と厚さ及び面積が等しく且ガラス板
材若しくはアクリル樹脂板材からなる裏面２Ａの素材を
用意する。而して裏面２Ａの素材の外周縁２Ｂには、表
面２の素材で閉着されることにより形成される内部の中
間中空部２０に、太陽電池モジュール３が挾入され且該
太陽電池モジュール３を挾着させながら表面２及び裏面
２Ａとの素材とを一体的に積層接着させる透明接着層４
が所要の厚さで形成されるようスペーサー兼シール材２
Ｃが添着されてなるもので、該スペーサー兼シール材２
Ｃの添着に際してはその適宜外周縁２Ｂの部位に、透明
アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａを注入させる注入口２Ｄ
が形成させておく。かかる場合においてスペーサー兼シ
ール材２Ｃは、透明接着層４の形成のために注入される
透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａに溶解され且透明接
着層４の形成と同化させること、及び外周縁２Ｂへの添
着に際しては粘着性と弾性を保持させて表面２の素材を
十分に密着した状態で閉着させる必要上から、透明アク
リル樹脂嫌気性接着剤４Ａと相溶性を有する素材が用い
られ、具体的な素材としてはポリアクリル酸エステルの
重合度が略１００乃至１４０程度のものを用いて所要の
幅及び厚さのテープ状としたものが挙げられる。無論表
面２及び裏面２Ａの素材として面積の大きなものが使用
される場合には、該スペーサー兼シール材２Ｃの幅も広
いものが望まれるが、表面２及び裏面２Ａの面積として
横９０ｃｍ縦１８０ｃｍ程度の場合では略５乃至１０ｍ
ｍ幅が好適である。更に表面２及び裏面２Ａの素材の厚
さと形成される透明接着層４の厚さとの関係は、使用目
的と表面２及び裏面２Ａの素材によっても多少異なる
が、建物や施設の屋根材や窓材或いは外壁材としてガラ
ス板材が使用される場合では、表面２及び裏面２Ａの素
材厚３ｍｍの場合には透明接着層４の厚さは２ｍｍ、表
面２及び裏面２Ａの素材厚が５ｍｍの場合では透明接着
層４の厚さは３ｍｍ程度が好適である。

【００１３】そして裏面２Ａのガラス板材若しくはアク
リル樹脂板材の外周縁２Ｂに所要の幅及び厚さのスペー
サー兼シール材２Ｃが添着されて形成される中間中空部
２０内に挾入される太陽電池モジュール３は、図３に示
す如く所要の素材を用いて所要の光起電力効果を創出す
るように形成された太陽電池セル３０の適宜数を所要の
展開面積と展開形状にそれぞれの接続線３０Ｂを直列、
並列若しくは直並列に接続して形成されるもので、本発
明に使用する太陽電池セル３０としては薄肉扁平状に形
成されるものであれば特段の制約はなく、単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコ
ン太陽電池を初めＩＩ−ＶＩ族化合物半導体太陽電池或
いはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池等も利用でき
る。

【００１４】更に本発明では太陽電池セル３０の形状と
該太陽電池セル３０相互の接続如何で極めて多様な意匠
模様を創出しえるもので、例えば円形状の太陽電池セル
３０の３枚をユニットとして接続することにより図５に
示す如き模様を現出せしむることが可能となり、屋根材
や窓材に使用する場合の彩光や透視性が要請される場合
には、太陽電池セル３０全体に略１乃至３ｍｍ程度の光
線透過孔を均等に形成させたものを使用すれば良い。

【００１５】かくしてなる太陽電池モジュール３の挾入
に際し留意すべきことはそれぞれの太陽電池セル３０の
受光面３０Ａを表面２の透明ガラス板材若しくはアクリ
ル樹脂板材の側面に配することであり、且挾入されたそ
れぞれの太陽電池セル３０がその中間位置で透明接着層
４により挾着されて積層接着されることであって、これ
がためには図４に示された如くスペーサー兼シール材２
Ｃと同等の素材からなり、且該スペーサー兼シール材２
Ｃに比べて実質的に１／２以下の厚さで而も幅や長さも
最小限の支持片３１をそれぞれの太陽電池セルの両側面
に添着させることで解決される。無論太陽電池モジュー
ル３からの光起電力を取出すための接続線３０Ｂの端縁
は適宜位置に延出させておく。

【００１６】太陽電池モジュール３を中間中空部２０内
に挾入させたる後、表面２の透明ガラス板材若しくは透
明アクリル樹脂板材を、スペーサー兼シール材２Ｃと合
せて閉着させ、而して注入口２Ｄより透明接着層４を形
成させるための透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａが注
入される。この透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａとし
ては、主成分としてオリゴジアクリレート若しくはジメ
チルアクリレートからなるアクリルモノマーに微量の過
酸化物からなる重合触媒と、ヒドロキノン等の重合禁止
剤を配合させて嫌気状態において重合固化を図るもの
で、具体的配合例としてはアクリルモノマー１００部に
重合触媒１．５乃至２．０部、重合禁止剤０．５乃至
１．０部の配合が挙げられ、更に形成される透明接着層
４に弾性を保持させる必要がある場合には、アクリルモ
ノマーに代えて予め低重合させたアクリルオリゴマーを
アクリルモノマーに適宜割合で混合させたアクリルシロ
ップを用いることが好適であり、或いは重合固化に際し
て反応ゴム例えばクロロスルホン化ポリエチレンを適宜
割合で混合させてグラフト重合させることも提案され
る。

【００１７】透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａの注入
に際しては、その載置角度が垂直から水平まで可変の架
台を用いることが利便であって、閉着された全体を該架
台で略４５度に傾斜させたうえ、その注入口２Ｄより落
下注入させるものであるが、注入に際しては中間中空部
２０内に存在する空気を完全に排出させるとともに該透
明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａを密に拡散充填させる
ことが望まれるため、注入途中において適宜に傾斜角に
変化させて注入されてなる透明アクリル樹脂嫌気性接着
剤４Ａに振とうを付加させることが望まれる。そして注
入に際して留意すべきは、注入量の増加とともに架台に
載置された上側面のガラス板材若しくはアクリル樹脂板
材が図４点線に示す如く充填変形して、中間中空部２０
の容積を実質的に増大させることとなり、反面注入され
る透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａの容積に対し、重
合固化されて形成される透明接着層４の容積は実質的に
減少する。従って注入量は充填変形による容積増大分と
重合固化による減少分を勘案して決定される。

【００１８】かくして適正量の透明アクリル樹脂嫌気性
接着剤４Ａを注入したのち注入口２Ｄをスペーサー兼シ
ール材２Ｃで閉塞させ、而して架台を水平状態に保持さ
せることにより充填変形してなる上側のガラス板材若し
くはアクリル樹脂板材の復元に伴い、注入された透明ア
クリル樹脂嫌気性接着剤４Ａが加圧され中間中空部２０
内の隅々まで拡散充填されるとともに、アクリルモノマ
ー或いはアクリルシロップ等により支持片３１を初めス
ペーサー兼シール材２Ｃを徐々に溶解し、且他方におい
て重合固化が促進され透明接着層４の形成がなされ、表
面２及び裏面２Ａの形成素材と太陽電池モジュール３を
挾着して一体的に強固且密封状に積層接着された本発明
太陽電池パネル材１が作成される。そして透明アクリル
樹脂嫌気性接着剤４Ａによる支持片３１やスペーサー兼
シール材２Ｃの溶解と、且透明接着層４の形成に要する
時間は、透明アクリル樹脂嫌気性接着剤４Ａの組成や重
合固化に際しての温度条件等によっても異るが、一般的
には略３乃至６時間程度が目安となる。図６は表面２及
び裏面２Ａの素材が湾曲化されたガラス板材若しくはア
クリル樹脂板材を用いた場合の断面説明図であって、か
かる構成の本発明を建物や施設等の屋根材、窓材或いは
外壁材等に使用することで、太陽光線を長時間に亘って
吸光させることが可能となり、光起電力効果による高い
電力生産がなしえることとなる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上に述べたように、薄肉扁平
で且脆弱な太陽電池セルを適宜数所要の展開面積及び展
開形状に接続させた太陽電池モジュールを表面及び裏面
の素材がガラス板材若しくはアクリル樹脂板材からな
り、且少なくともその表面が透明ガラス板材若しくは透
明アクリル樹脂板材からなる中間に透明アクリル樹脂嫌
気性接着剤を用いて重合固化させてなる透明接着層によ
り、その受光面が表面側となるよう挾着させ、而も表面
及び裏面の素材と一体的に強固且密封状に積層接着され
たものであるから、太陽電池セル若しくは太陽電池モジ
ュールが損傷することなく強固且密封状に接着されると
ともに、積層接着に伴い耐衝撃性や曲げ強力が著しく増
大し而も優れた遮音性や断熱性が付与せしめられるとと
もに水分や湿度も浸入もなく、従って苛酷な屋外曝露の
条件下はもとより衝撃や外力の付加される条件下におい
ても十分に耐久使用でき、且光起電力効果も保持され
る。加えて本発明は建物や施設等の屋根材、窓材或いは
外壁材として直接使用ができるため、付帯工事や構築物
も不要となり設置コストが著しく削減化される。更に本
発明では太陽電池セルに光線透過孔を設けることにより
彩光や透視性が高まるとともに、太陽電池セルの形状及
びその展開形状の組合せて多様な意匠模様を現出せしめ
られるばかりか、表面及び裏面の素材を湾曲形状とする
ことにより太陽光線の受光時間が長くなり電力生産が高
められる等、極めて特長の多い太陽電池パネル材と言え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の斜視図である。

【図２】透明接着層の形成方法説明図である。

【図３】太陽電池モジュールの説明図である。

【図４】本発明の断面説明図である。

【図５】意匠模様の太陽電池モジュールを用いた本発明
の例示図である。

【図６】表面及び裏面素材が湾曲形状の本発明断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 本発明 ２ 表面 ２Ａ 裏面 ２Ｂ 外周縁 ２Ｃ スペーサー兼シール材 ２Ｄ 注入口 ２０ 中間中空部 ３ 太陽電池モジュール ３０ 太陽電池セル ３０Ａ 受光面 ３０Ｂ 接続線 ３１ 支持片 ４ 透明接着層 ４Ａ 透明アクリル樹脂嫌気性接着剤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面及び裏面がガラス板材で且少なくと
   もその表面には透明ガラス板材が用いられるとともに、
   その中間には扁平で適宜形状の太陽電池セルの適宜数を
   所要の展開面積及び展開形状に接続してなる太陽電池モ
   ジュールを、その受光面が表面側となるように配したう
   え、透明アクリル樹脂嫌気性接着剤により形成される透
   明接着層で全体が一体的に強固且密封状に積層接着され
   てなることを特徴とする太陽電池パネル材。
2. 【請求項２】 表面及び裏面がアクリル樹脂板材からな
   る請求項１記載の太陽電池パネル材。
3. 【請求項３】 太陽電池セルが適宜形状で且展開形状が
   特定模様を呈するよう接続されて太陽電池モジュールが
   形成されてなる請求項１乃至請求項２記載の太陽電池パ
   ネル材。
4. 【請求項４】 太陽電池セル全体に亘って、微細な光線
   透過孔が穿孔されてなる請求項１乃至請求項３記載の太
   陽電池パネル材。
5. 【請求項５】 表面及び裏面のガラス板材若しくはアク
   リル樹脂板材が所要の曲率半径を以って湾曲され若しく
   は適宜形状に形成されてなる請求項１乃至請求項４記載
   の太陽電池パネル材。