JP2005222995A

JP2005222995A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2005222995A
Application number: JP2004026694A
Authority: JP
Inventors: Takashi Koide; 崇志小出; Ichiro Tafu; 一郎袋布
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】使用者の必要に応じて取り付けるユニットの数や配列を選べるようにした太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池が太陽電池セルと電気取り出し端子とを有した一つの比較的小型な独立したユニットになっており、そのユニットを複数配電盤に取り付けることによって、ひとつの太陽電池モジュールを形成させる。このようにすることで、太陽電池セルユニットの数の変更や配列、ユニットの取り替えなどを自由に行うことができる。また、太陽電池を色素増感型太陽電池とすることによって、太陽電池セルの基材を樹脂で形成することができ、軽量にすることができる。また、曲面などの平面以外にも太陽電池を形成することができ、太陽電池セルユニットを所望の形状にすることができる。また、色素を適切に選択することによって、太陽電池モジュールを色彩豊かに形成することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が必要に応じて小型の太陽電池ユニットを自由に組み合わせて形成される太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池は、今日、クリーンなエネルギー源として、非常に様々な物品に取り付けられてその電源として用いられている。また、その種類もシリコン系太陽電池、化学半導体系太陽電池などがあり、用途や設置場所によって使い分けられている。

そして近年、色素増感型太陽電池が浴びている。色素増感型太陽電池は、一般に、ガラスや樹脂からなる基材上にＩＴＯやＦＴＯなどの導電性の薄膜上に酸化チタンなどの金属酸化物半導体層を設けてこの半導体表面に光エネルギーを吸収して電子を半導体に供与する色素を吸着させて作用電極とし、この作用電極に相対向して導電性薄膜からなる対電極を設ける。またさらに、この電極間に電解質層を設け、電子の授受を可能として、電池となされているものである。（例えば特許文献１）

色素増感太陽電池は基材を樹脂とすることもでき、その表面に薄層を形成させて太陽電池とするので、その形状も自由に決めることができたり、電池を形成したあとに曲げ加工を施すことも可能であるなど、非常に形状に対して自由度が高い。また軽量化も図ることができる。

また、用いる材料も比較的安価であり、製造過程においてもシリコン系の太陽電池ではシリコンの精製などに莫大なエネルギーを必要とするが、色素増感太陽電池ではそのような過程はなく製造コストも比較的小さいため、コスト的にも優れている。

また、色素増感型太陽電池はシリコン系の太陽電池などに比べ、曇天時や室内使用時などの低照度時においても発電量の低下が小さい特長もあり、日照不足による発電量の不足などの心配もない。

特開平１−２２０３８０号公報

しかしながら、従来の太陽電池モジュールは、取り付ける製品に合わせてモジュールが既につくられていたり組み込まれているため、使用者が自由にその起電力や面積、デザインを変更できるものではなかった。

また従来の太陽電池モジュールでは、複数のセルが電気的に接続されるとともに封止された構造となっており、一ヶ所のセルに破損や断線などの不具合が生じるとそのセルだけの取り替えも困難で、結局モジュールごと取り替えなければならなかった。

そこで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、比較的小型で独立した太陽電池セルユニットを複数配電盤に取り付けるようにしたものであり、使用者の必要に応じて取り付けるユニットの数や配列を選べるようにしたものである。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち太陽電池セルと前記太陽電池セルにより発電した電力を取り出すための取出し端子とを有する太陽電池セルユニットが配電盤に複数取り付けられてなる太陽電池モジュールであって、前記配電盤は、各太陽電池セルユニットの取り出し端子を電気的に接続する接続部を複数有するとともに取り付けられた太陽電池セルユニットを電気的に接続するように配線が設けられ、前記太陽電池ユニットは配電盤に対して脱着が可能であることを特徴とするものである。

太陽電池が一つの比較的小型なユニットになっており、そのユニットには少なくとも光があたることにより発電を行う太陽電池セルと、太陽電池セルから電気を取り出して配電盤へ電気を流すための電気取り出し端子が取り付けられている。

また、前記太陽電池セルユニットを取り付けるための配電盤には、複数のセルユニットを取り付けられるように端子取付部分が設けられており、取り付けた複数の太陽電池セルどうしが電気的に接続されるようになされている。このとき配電盤に取り付けられる太陽電池セルの数を変えたり、配列を直列にしたり並列にしたりすることで、得られる起電力や電力を決定することができる。

また、ユニット状の太陽電池を配電盤に取り付けるようになされているので、太陽電池セルユニットは、脱着可能であり、万が一太陽電池セルが破損した場合や他のものに取り替えたくなった時でも、取り替えたい個所のみユニットを取り替えればよい。また、必要な起電力や電力が変更になった場合でも、ユニットの数を増減させたり、配電盤を変えたりすることによって、容易に対応することができる。

上記のように配電盤にとりつけた複数の太陽電池ユニットの周囲を枠体によって固定したり、表面や裏面にカバー材を取り付けたりして、固定するようにしてもよく、また、蓄電できるように蓄電装置を組み込んでもよいし、電圧や電流を制御する制御装置を組み込んでもよい。

また、太陽電池は色素増感型太陽電池であることを特徴とするものである。

本発明の太陽電池を色素増感型太陽電池とすることによって、太陽電池セルの基材を樹脂で形成することができ、軽量にすることができる。また、樹脂であるためその形状を加工することも容易であり、セルの形や大きさを容易に制御することができる。また、曲面などの平面以外にも太陽電池を形成することができ、太陽電池セルユニットを所望の形状にすることができる。

色素増感型太陽電池は、一般にＩＴＯやＦＴＯなどの透明導電膜上に形成されるが、これらの透明導電膜は、電気抵抗値が金属などに比べて高いため、あまり大面積のセルを作成すると、電極において電気のロスが生じ、せっかくの発電した電力が失われる。そのため、色素増感太陽電池セルは比較的小型がよく、本発明のような小型のユニット形状にすれば発電時の電力のロスが小さくなり、発電効率が向上し好適である。

また、色素増感型太陽電池に用いる色素を適切に選択することによって、そのセルの色彩を所望の色にすることが容易である。例えば、一つの太陽電池モジュールを形成する太陽電池セルユニット毎に異なる色素を用いてもよく、複数の色素のユニットを用いることによって、太陽電池モジュールを色彩豊かに形成することができる。

太陽電池が太陽電池セルと電気取り出し端子とを有した一つの比較的小型な独立したユニットになっており、そのユニットを複数配電盤に取り付けることによって、ひとつの太陽電池モジュールを形成させる。このとき配電盤に取り付けられる太陽電池セルの数を変えたり、配列を直列にしたり並列にしたりすることで、得られる起電力や電力を決定することができる。また、万が一太陽電池セルが破損した場合でも、破損した個所のみユニットを取り替えればよい。また、必要な起電力や電力が変更になった場合でも、ユニットの数を増減させたり、配電盤を変えたりすることによって、容易に対応することができる。

本発明の太陽電池を色素増感型太陽電池とすることによって、太陽電池セルの基材を樹脂で形成することができ、軽量にすることができる。また、曲面などの平面以外にも太陽電池を形成することができ、太陽電池セルユニットを所望の形状にすることができる。また、色素増感型太陽電池に用いる色素を適切に選択することによって、そのセルの色彩を所望の色にすることが容易であり、複数の色素のユニットを用いることによって、太陽電池モジュールを色彩豊かに形成することもできる。

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は本発明の太陽電池モジュールの一例を示す斜視図である。太陽電池セルを有する太陽電池セルユニット１が複数個配列されて一つの太陽電池モジュール２が形成されている。太陽電池モジュール２には、複数のセルユニットを取り囲むように周囲に枠体２１が取り付けられている。また、その表面には透光性の表面カバー材がとりつけられている。

図２は、図１の太陽電池モジュールの断面を示した図である。太陽電池セルユニット１は、配電盤２３に端子を差し込むように取り付けられて、複数が配列されているとともに電気的にも接続されている。また、配電盤の下部には、太陽電池モジュールを保護する裏面カバー材２４がとりつけられている。また、図１でも説明したが、表面には表面カバー材２２が取り付けられて、表面の保護、セルユニットの脱落防止、紫外線カット等の効果を発揮する。また太陽電池モジュールの側面には枠体２１が取り付けられており、全体を固定して保護し、また持ち運びやすいようになされている。

図３は太陽電池セルユニットの一例を拡大した斜視図である。また、図４はそのセルユニットの断面を示す断面図である。セルユニットの上部には色素増感型太陽電池セル１１が設けられており、発電した電気を取り出すようにそのセルの電極から配線１２がなされ、ユニットの下部の電気取り出し端子１３に接続している。電気取り出し端子１３は、配電盤２３の差込口２３１に取り付けられるようになっている。

また、配電盤２３は、太陽電池ユニットセル１がはめ込まれて固定されるるとともに、太陽電池セルユニットの端子１３が差込口２３１に差し込まれることにより電気的にも接続される。太陽電池セルユニットと配電盤の接続は、図示されているような差込タイプに限られるものではなく、電気的に接続することができればその手段は限定されない。例えば、はんだ付けによって接続されるようになされていてもよい。

図５には、配電盤の電気的な配線の一例を示した模式図を示す。隣接する太陽電池ユニットの差込口を導電体２３２で接続している。また、配電盤の端側には、太陽電池モジュールから電気を取り出すための取り出し端子２３３が設けられており、ここから外部回路へ発電した電気を供給する。図５の配電盤は、太陽電池ユニットセルが取り付けられると電気的に直列に接続されるようになっているが、接続のパターンは特に限定されるものではなく、並列に接続したり、直列と並列を組み合わせたりしてもよい。

また、太陽電池セルユニットの形状は、特に限定されるものではないが複数のセルを配列できるように考慮しておくと良い。図１に示されるような正方形のセルユニットでもよいし、また、例えば、図６に示すように六角形状でもよく、用途や好みに合わせた形状とするとよい。また、配電盤の形状も太陽電池ユニットの形状に合わせたり、好みに合わせた形状とし、太陽電モジュールを形成してもよい。例えば、図６では六角形の太陽電池セルユニット１が円形の配電盤２３にとりつけられており、円形の太陽電池モジュール１を形成している。

また、太陽電池のセルの色彩は、色素増感型太陽電池に用いる色素を適当に選ぶことによって、様々な色にすることができる。これを利用して図１や図６のように一つの太陽電池モジュールに用いる太陽電池セルの色を複数組み合わせれば、色彩的にも良好な太陽電池モジュールを提供することができる。

上記のように、さまざまな色彩や形状の太陽電池セルユニット、さまざまな配列の配電盤を用意しておき、使用者が好みのユニットや配列のものをピックアップして組み立てられるようにしておけば、使用者の用途や嗜好に合わせた太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明品の実施の一形態を示す斜視図である。図１に示した実施品の断面を示す断面図である。本発明品の実施の一形態の一部を拡大した模式図である。図３に示した実施品の断面を示す断面図である。本発明品の実施の一形態の配線図を示した模式図である。本発明品の実施の一形態を示した概略図である。

符号の説明

１太陽電池セルユニット
１１色素増感型太陽電池セル
１２配線
１３電気取り出し端子
２太陽電池モジュール
２１枠体
２２表面カバー材
２３配電盤
２４裏面カバー材
２３１差込口
２３２導電体
２３３取り出し端子

Claims

太陽電池セルと前記太陽電池セルにより発電した電力を取り出すための取出し端子とを有する太陽電池セルユニットが配電盤に複数取り付けられてなる太陽電池モジュールであって、前記配電盤は、各太陽電池セルユニットの取り出し端子を電気的に接続する接続部を複数有するとともに取り付けられた太陽電池セルユニットどうしを電気的に接続するように配線が設けられ、前記太陽電池ユニットは配電盤に対して脱着が可能であることを特徴とする太陽電池モジュール。
太陽電池セルは色素増感型太陽電池セル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。