JP2004087743A

JP2004087743A - 太陽電池モジュール及び太陽電池装置

Info

Publication number: JP2004087743A
Application number: JP2002246089A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Hamakawa; 濱川　康彦
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】容易な方法で発電効率が高められた太陽電池モジュール及び太陽電池装置を提供する。
【解決手段】保護部材２に破損されたガラスの飛散を防止するフィルム４を貼着することで、保護部材２の破損の恐れのある箇所に設置し、保護部材２が破損したとしても周囲に破片が飛散するのを防止でき、太陽電池モジュール１０を場所を選ばす設置できる。更に太陽電池セル１やリボンＲの露出による感電を防ぐことができる。また保護部材２にガラスを用いることで黄変の恐れがなく、長期に亘って高い発電効率を維持できる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光を受光することで起電力を発生する太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば道路側縁等に太陽電池モジュールを備えた太陽電池装置を設置する際には、車両自体や車両から落下した積み荷が衝突しないか、又は衝突しても太陽電池装置が破損するのみで、周囲に被害を及ぼさないような箇所を選んで設置するのが通常の方法であり、とりわけ垂直に設置するのは困難であった。かかる太陽電池装置をどうしても破損時に周囲に被害を及ぼす恐れのある箇所に設置する場合には、太陽電池セルの表裏に設ける保護部材に樹脂板を用いる方法があった。
【０００３】
また、太陽電池モジュールの効率を高めるために、太陽電池セルの光電変換効率を高めたり、集光手段などを用いて太陽電池セルに入射する太陽光を増加させる方法が用いられてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保護部材として樹脂板を用いると、樹脂板が黄変することで太陽電池セルへ入射する太陽光が妨げられ、太陽電池モジュールの発電効率が低下することがある。
【０００５】
また、太陽電池セルの光電変換効率高めるのは研究に長い時間や多額の費用を要するもので、集光手段などを用いるのでは太陽電池モジュールに付加する設備が必要となる。
【０００６】
本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、容易な方法で発電効率が高められた太陽電池モジュール及び太陽電池装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる太陽電池モジュールは、透光性の保護部材の間に、封止材にて封止された太陽電池セルを配置した太陽電池モジュールであって、保護部材のいずれか少なくとも一方がガラスからなり、該ガラスが破損されたときにガラスの飛散を防止するフィルムが貼着されていることを特徴とするものである。
【０００８】
保護部材に破損されたガラスの飛散を防止するフィルムを貼着することで、保護部材の破損の恐れのある箇所に設置し、保護部材が破損したとしても周囲に破片が飛散するのを防止できることで、太陽電池モジュールを場所を選ばす設置できる。また、保護部材にガラスを用いることで黄変の恐れがなく、長期に亘って高い発電効率を維持できる。
【０００９】
ガラスの飛散を防止するフィルムは特に限定されるものではなく、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ等で透光性を有する合成樹脂を用いて形成したフィルムの片面に粘接着層を設けたものが好ましい。かかるフィルムを貼着することで、保護部材が破損して太陽電池モジュールの配線等が露出した際にも、フィルムによる絶縁がなされることで感電の恐れを防止できる。
【００１０】
また前記太陽電池セルは、両面受光型のものであることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、上述の効果に加え、両面受光型の太陽電池セルは片面受光型のものと較べ発電効率が高く、太陽電池モジュールの配線等が露出した際の感電の恐れが大きいことから、発揮される効果はより大きいものとなり得る。
【００１２】
また前記フィルムは、外面に光触媒含有層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
更にまた前記フィルムは、外面に滑雪氷性被覆層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係わる太陽電池装置は、本発明請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、建材として用いられることを特徴とするものである。
【００１５】
更にまた、本発明に係わる太陽電池装置は、本発明請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、遮音壁として用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
更にまた、本発明に係わる太陽電池装置は、本発明請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、有料道路の料金所の側壁として用いられることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係わる太陽電池モジュールは、透光性の封止材にて封止された太陽電池セルの、少なくとも太陽光到来側に透光性の保護部材を設けた太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの太陽光到来側と反対側に反射手段が設けられ、該反射手段による反射光が太陽電池セルに入射するようになされたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、太陽電池セルの隙間を通過して本来発電に関わることがなくなる太陽光が、反射手段によって高い割合で反射光や散乱光となされ、それらが太陽電池セルに入射されることで発電効率は高められる。またかかる発電効率の向上は反射手段を設けるのみで可能であり、反射鏡等の太陽電池モジュール以外の設備の設置の必要がない。
【００１９】
また前記太陽電池セルは、両面受光型のものであることを特徴とするものである。
【００２０】
また前記反射手段は、太陽電池セルの太陽光が入射する側と反対側に設けられた反射シートであることを特徴とするものである。
【００２１】
更にまた前記反射手段は、太陽電池セルの太陽光が入射する側と反対側に設けられた鏡面であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係わる太陽電池装置は、本発明請求項８〜１１のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、太陽電池モジュールにより発電された電力を用いて走行する車両に設けられたことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。図１は、本発明に係わる太陽電池モジュールの実施の一形態を示す正面図である。太陽電池モジュール１０は、透光性の保護部材２により太陽電池セル１が保持され、太陽電池セル１により発電された電力は、リボンＲを伝わり端子ボックスＴを通じてケーブルＣにより出力される。
【００２４】
図１に示した太陽電池モジュール１０の、Ａ線における断面図が図２である。太陽電池セル１は、ガラスからなる透光性の保護部材２の間に透光性の封止材３により封止されて保持されているが、保護部材２の外面には、それぞれ保護部材２が破損されたときにガラスの飛散を防止する飛散防止用フィルム４が貼着されている。
【００２５】
本実施形態において、保護部材２はいずれもガラスからなるものであるが、ガラスは水ガラス、石英ガラス、板ガラス、強化ガラス等特に用いるものを限定するものではなく、それらを複数用いた積層物を用いてもよく、中間膜を有する合わせガラスであってもよい。またガラスからなるものに飛散防止用フィルム３が貼着されていれば、いずれか一方にはガラス以外、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、アクリル樹脂等の透光性を有する合成樹脂を用いてもよい。
【００２６】
また封止材３は、透光性の接着性合成樹脂を用いることが好ましく、太陽電池セルへの太陽光の入射を妨げることがなく、また太陽電池モジュールの形成が容易なものとなり得る。接着性合成樹脂は、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）、透明な変性ポリエチレン等、透光性を有するものを用いてよい。
【００２７】
かかる構成により、保護部材２に破損されたガラスの飛散を防止するフィルムを貼着することで、太陽電池モジュール１０が破損の恐れのある箇所に設置されて、保護部材２が破損された場合でも周囲に破片が飛散するのを防止できることから、太陽電池モジュールを場所を選ばす設置できる。また、保護部材２にガラスを用いることで、合成樹脂を用いた場合の如き黄変の恐れがなく、長期に亘って高い発電効率を維持できる。
【００２８】
また保護部材２は透光性のものであるから、セルの周辺や隙間から太陽光が透過し、太陽光が照射される反対側にも太陽光が到達し、採光や圧迫感の軽減等に繋げることができる。
【００２９】
また太陽電池セル１は両面受光型のものであってもよい。保護部材２がいずれも透光性であることから、太陽電池モジュール１０の両面から入射する太陽光により発電が可能となり、発電効率が高められる。また、太陽電池モジュール１０の発電効率を極大化するのに必ずしも南面に緯度に近似する傾斜角度を付けて設置する必要がなく、例えば垂直に設置しても発電効率の低下の度合いが小さいことから、設置における自由度を高めることができる。垂直に設置することで、保護部材２の破損時に破片が飛散する恐れが高くなり設置が躊躇される場合があるが、飛散防止用フィルム４を貼着することで破片の飛散を防止でき、太陽電池装置２０の設置が可能となる。
【００３０】
更に、保護部材２が破損して太陽電池モジュール１０のリボンＲ等の導電体が露出したときには、接触すると感電の恐れが大きくなるが、飛散防止用フィルム４が破片の飛散を防止すると共に導電体の露出を抑えることから、飛散防止用フィルム４の貼着による効果は更に大きいものとなり得る。
【００３１】
更にまた、飛散防止用フィルム４の外面には、図３に示す如く機能を具備した被覆層５を設けてもよい。かかる被覆層５は、飛散防止用フィルム４に予め設けておき、保護部材２に貼着することで容易に形成することが可能である。
【００３２】
被覆層５は、光触媒含有層であってもよく、含有される光触媒微粒子としては、二酸化チタンが好適に用いられ、その二酸化チタンはルチル型でもよいが、活性の高さからアナターゼ型のものが好ましく、この二酸化チタンに波長領域が３００〜４００ｎｍ付近の紫外光を照射することによって活性化され、その活性化によって強い酸化力が発現されて、表面に付着した汚染物質は分解されると共に、活性化によってその表面は水との接触角でほぼ０〜２０度程度まで親水化され、かかる親水化によって汚染物質は付着しにくくなり、たとえ付着しても降雨等によって容易に洗い流されるようになる。
【００３３】
また被覆層５は、滑雪氷性被覆層であってもよい。滑雪氷性被覆層とは、本出願人による特願２００１−１０３０３１に記載される、基材の上に、外面の表面張力が３５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の撥水性で、且つ水滴の滑落角度が４０度以下の滑水性を有する被覆層である。
【００３４】
かかる被覆層５を太陽電池モジュール１０の外面に設けることで、着雪氷の防止に超撥水レベルの撥水性を必要とすることなく、比較的安価且つ簡便な方法で形成した被覆層により付着した雪氷を速やかに滑落させることができるようにし、雪氷の付着している時間を極力短時間として雪氷の付着を抑制することが可能とでき、降雪時においても雪氷が太陽電池セル１への太陽光の入射を妨げることを防止でき、太陽電池モジュール１０の発電効率を低下させる度合いを小さくできる。
【００３５】
上述の如き本発明に係わる太陽電池モジュールは、例えば図４に示す如く建材である住居ベランダの目隠し板に備えられて太陽電池装置として用いることができる。太陽電池モジュール１０を、建材である住居ベランダ２０Ａの枠材２０Ａ１に取り付けて目隠し板として用いることで、太陽電池モジュール１０の発電する電力を住居で用いることができると共に、遮光性の太陽電池セル１により外部からの適度な目隠しとなされる。
【００３６】
また図５に示す如く建材である住宅屋根２０Ｂに太陽電池装置として用いてもよい。太陽電池モジュール１０を住宅屋根２０Ｂの屋根材として用いることで、発電を行うと共に住宅内への採光を図ることができる。また住宅屋根２０Ｂに取り付ければ、屋根からの散乱光を発電に活用することができ、太陽電池セルに両面受光型のものを用いれば、発電効率は更に高められる。
【００３７】
更にまた、図６に示す如く、遮音壁に太陽電池装置として用いてもよい。遮音壁２０Ｃは、枠体２０Ｃ２を用いて形成した遮音パネルを支柱２０Ｃ１間に挟持することで形成されるが、太陽電池モジュール１０を枠体２０Ｃ２により保持して遮音パネルとすることで、太陽電池装置としての遮音壁２０Ｃが形成される。
【００３８】
遮音壁２０Ｃは、交通事故が発生し、積み荷等が衝突した際には破片が飛散してはならないものであるが、太陽電池モジュールの保護部材に飛散防止用フィルムを貼着しておくことで破片の飛散を防止し、遮音壁として用いることが可能となり得る。また保護部材としてガラスを用いることができることで、風荷重に対する変形を小さくでき、太陽電池セルにかかる重量的な負荷を軽減することができる。
【００３９】
更にまた、図７に示す如く、有料道路の料金所の側壁に太陽電池装置として用いてもよい。料金所２０Ｄの側壁を太陽電池モジュール１０を用いて形成することで、風雨等の吹き込みを防止し且つ発電によるスペースの有効に繋がると共に、採光を同時に図ることができ、明るさの不足から来る道路利用者に与える恐怖感や圧迫感を軽減できる。また側壁は複数の車線間に設けるものであってもよく、太陽電池セルを、透光板の透光性を損なわない程度の距離を隔てて配置しておけば、隣接する車線の車両の有無を確認でき、合流時の安全に繋げることができる。
【００４０】
図８は、本発明に係わる太陽電池モジュールの、実施の一形態を示す断面図である。透光性の封止材３にて封止された太陽電池セル１の、太陽光到来側に透光性の保護部材が設けられ、太陽電池セル１の太陽光到来側の反対側に反射手段６が設けられている。保護部材２を透過して直接太陽電池セル１に入射する太陽光Ｓ１はもとより、太陽電池セル１の間を通過する太陽光Ｓ２も反射手段６により反射されて散乱光Ｓ２１となり、太陽電池セル１に入射されて電力を発生させることで太陽電池モジュール１０は高い発電効率を得ることができる。
【００４１】
かかる構成により、太陽電池セル１の隙間を通過して本来発電に関わることがなくなる部分の太陽光が、反射手段６によって従来より高い割合で反射光や散乱光となされ、それらが太陽電池セル１に入射されることで発電効率は高められる。またかかる発電効率の向上は反射手段６を設けるのみで可能であり、反射鏡等の太陽電池モジュール１０以外の設備の設置の必要がない。
【００４２】
更に、太陽電池セル１が両面受光型のものであれば、散乱光はもとより太陽光Ｓ３の如く反射手段６により発生された反射光が直接太陽電池セル１の受光面に入射されることで、発電効率はより一層高められることとなる。
【００４３】
反射手段６は、金属や金属を蒸着したフィルム等でもよいが、基材にガラスビーズを固定したり背面をプリズム状に成形した反射シートや、金属板や金属箔の表面を鏡面状に研磨したものが好ましい。反射シートは太陽光の入射方向への再帰反射に加え、散乱光を多く発生させることができる。鏡面は極めて高い効率で太陽光を反射でき、とりわけ太陽電池セル１が両面受光型のものである場合に好適に用いることができる。
【００４４】
また、太陽電池モジュール１０は、図９に示すようなものであってもよい。まずａ）は図８に示した太陽電池モジュール１０の、更に太陽光の到来方向側と反対側に保護部材を設けたものである。太陽光到来側の保護部材２Ａと、反対側の保護部材２Ｂにより太陽電池セル１が保持されることで太陽電池モジュール１０としての強度は格段に高められる。尚保護部材２Ｂは透光性でなくともよい。更にｂ）は太陽電池セル１の太陽光の到来方向と反対側に保護部材２Ｂを設け、保護部材２Ｂの更に太陽光の到来方向の反対側に反射手段６を設けたものである。この場合、保護部材２Ｂは透光性であることが必要となる。ｂ）に示した太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１の両面側に保護部材２Ａ、２Ｂを設けることで強度が高められると共に、太陽電池モジュール１０にシート状の反射手段を貼着することで、極めて容易に形成が可能である。
【００４５】
更に反射手段６にフィルムやシートを用い、粘着材等により貼着するものであれば、反射手段６に当接する保護部材２Ｂが破損した場合に破片が飛散することを防止できる。
【００４６】
また、上述の如き本発明に係わる太陽電池モジュールは、例えば図１０に示す如く太陽電池モジュールにより発電された電力を用いて走行する車両に備えられて太陽電池装置として用いることができる。電力を用いて走行する車両である電気自動車２０Ｅの外面に太陽電池モジュール１０を取り付け、太陽光が照射されることで、太陽電池モジュール１０から発生された電力は電気自動車２０Ｅを走行させるエネルギーとされるものである。
【００４７】
かかる構成の太陽電池モジュール１０を用いることで、発電効率を高めて車両２０Ｅの速度向上や走行可能距離の延長に繋げることができる。また、反射シートや、鏡面状の金属板や金属箔は、重量増を少なくして発電効率を高めることができるものであり、重量増が速度上や走行可能距離に悪影響を及ぼす電気自動車２０Ｅにはとりわけ好適に用いることができるものである。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明に係わる太陽電池モジュールによれば、保護部材として用いたガラスに飛散を防止するフィルムを貼着することで、保護部材の破損の恐れのある箇所に設置し、保護部材が破損したとしても周囲に破片が飛散するのを防止できることで、太陽電池モジュールを場所を選ばす設置できる。また、保護部材にガラスを用いることで黄変の恐れがなく、長期に亘って高い発電効率を維持できる。
【００４９】
また請求項８に記載の本発明に係わる太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの隙間を通過して本来発電に関わることがなくなる太陽光が、反射手段によって高い割合で反射光や散乱光となされ、それらが太陽電池セルに入射されることで発電効率は高められる。またかかる発電効率の向上は反射手段を設けるのみで可能であり、反射鏡等の太陽電池モジュール以外の設備の設置の必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる太陽電池モジュールの、実施の一形態を示す正面図である。
【図２】図１の、線Ａの断面図である。
【図３】本発明に係わる実施の一形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係わる太陽電池装置の、実施の一形態を示す説明図である。
【図５】本発明に係わる太陽電池装置の、実施の一形態を示す説明図である。
【図６】本発明に係わる太陽電池装置の、実施の一形態を示す説明図である。
【図７】本発明に係わる太陽電池装置の、実施の一形態を示す説明図である。
【図８】本発明に係わる太陽電池モジュールの、実施の一形態を示す断面図である。
【図９】本発明に係わる太陽電池モジュールの、他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係わる太陽電池装置の、実施の一形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　太陽電池セル
２　　保護部材
３　　封止材
４　　飛散防止用フィルム
５　　被覆層
６　　反射手段
１０　太陽電池モジュール
２０Ａ　住居ベランダ
２０Ｂ　住宅屋根
２０Ｃ　遮音壁
２０Ｄ　有料道路の料金所
２０Ｅ　電気自動車

Claims

透光性の保護部材の間に、封止材にて封止された太陽電池セルを配置した太陽電池モジュールであって、保護部材のいずれか少なくとも一方がガラスからなり、該ガラスが破損されたときにガラスの飛散を防止するフィルムが貼着されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
太陽電池セルは、両面受光型のものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
フィルムは、外面に光触媒含有層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
フィルムは、外面に滑雪氷性被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、建材として用いられることを特徴とする太陽電池装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、遮音壁として用いられることを特徴とする太陽電池装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、有料道路の料金所の側壁として用いられることを特徴とする太陽電池装置。
透光性の封止材にて封止された太陽電池セルの、少なくとも太陽光到来側に透光性の保護部材を設けた太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの太陽光到来側と反対側に反射手段が設けられ、該反射手段による反射光が太陽電池セルに入射するようになされたことを特徴とする太陽電池モジュール。
太陽電池セルは、両面受光型のものであることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
反射手段は、太陽電池セルの太陽光が入射する側と反対側に設けられた反射シートであることを特徴とする請求項８又は９に記載の太陽電池モジュール。
反射手段は、太陽電池セルの太陽光が入射する側と反対側に設けられた鏡面であることを特徴とする請求項８又は９に記載の太陽電池モジュール。
請求項８〜１１のいずれかに記載の太陽電池モジュールを備え、太陽電池モジュールにより発電された電力を用いて走行する車両に設けられたことを特徴とする太陽電池装置。