JP2007088280A - 透過型太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】用途に応じて透過型太陽電池モジュールにおける太陽光の透過光量を調整する。
【解決手段】透明基板１上に偏光板２、液晶層６が積層され、この液晶層６の上下には透明電極３、４が取り付けられている。透明電極４の上方に偏光板７、複数枚の結晶系の太陽電池セル層１０、透明基板１１が順次に積層されている。昼間に太陽光を受光すると、太陽電池セル層１０により発電がなされると共に、太陽電池セル層１０同士間の隙間Ｓから太陽光を採光することができる。この太陽電池セル層１０により発電した電力により、液晶層６を制御してその光透過率を調整し、隙間Ｓからの太陽光の透過率を変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光透過率を調整し得る透過型太陽電池モジュールに関するものである。

近年、エコエネルギ、環境対策の一環から、例えば特許文献１、２に開示されているように、建物の窓ガラス等に使用することによって、室内に太陽光を採光すると共に、発電を行うことができる透過型太陽電池モジュールが注目されている。

特開昭６３−１７８号公報 特開昭６４−７６７７７号公報

しかしながら、この種の透過型太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セル層自体は透光性を有しないために、太陽電池セル層に多数の隙間が設けられていて、例えば約１０％の開口率を有し、半透明の曇りガラス的な役割をさせている。

しかし、この透過型太陽電池モジュールの光透過率は、太陽電池セル層のパターンの幾何的な寸法によって一定である。従って、窓ガラスとして使用した場合に、太陽光が特に強い場合や室内を暗室にする場合或いは夜間に外から室内が見えないようにする場合には、更にブラインドやカーテンを設ける必要が生ずる。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、太陽光による発電を行いながら、光透過率を変化させ得る透過型太陽電池モジュールを提供することにある。

上述の目的を達成するための本発明に係る透過型太陽電池モジュールの技術的特徴は、太陽光を太陽電池セル層の隙間から透過して全体として太陽光を半透過する透過型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池セル層の太陽光受光面の反対側に液晶層を配置したことにある。

本発明に係る透過型太陽電池モジュールによれば、太陽電池セル層の太陽光による発電機能を有すると共に、液晶層を付加することにより、用途に応じて液晶層の光透過率を制御して、その光透過率を可変することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の透過型太陽電池モジュールの断面図を示しており、ガラス、樹脂板等から成る透明基板１上に偏光板２が積層され、更にその上にフィルム状の透明電極３、４に挟まれ更に透明な接着層５により保護されたネマチック液晶層６が積層されている。この接着層５の上層には、偏光板２に対し偏光角が９０゜回転した偏光板７、更に絶縁層８を介して、多数枚を並列し上面を受光面として配置され接着層９により保護された結晶系の太陽電池セル層１０が積層され、更にその上層には透明基板１１が積層されている。なお、これらの積層は接着剤により接着されている。また、図１における絶縁層８は偏光板７又は接着層５、９が電気絶縁性を有していれば省略することができる。

液晶層６を挟む透明電極３、４の端部から端子１２ａ、１２ｂ、太陽電池セル層１０の端部から端子１３ａ、１３ｂがそれぞれ引き出されており、端子１２ａ、１２ｂは図示しない制御回路に接続され、端子１３ａ、１３ｂは太陽電池セル層１０により発電した電力を蓄電するために例えばバッテリに接続されている。また、制御回路にはバッテリから制御用電源が供給されている。

通常の太陽電池セル層１０自体は透光性を有しないため、太陽光を透過させるために、太陽電池セル層１０は多数の隙間Ｓを設けて配列されており、隣接する太陽電池セル層１０同士は通電のために電気的に接続されている。

また、液晶層６は隙間Ｓから入射する光の調光を行うものであるので、全面的に設けるのではなく、太陽電池セル層１０の隙間Ｓを埋めるように配置してもよい。この場合には、液晶層６を蒸着により積層することが好ましい。

このような透過型太陽電池モジュールを建物の窓ガラスの代りに取り付けることにより、昼間に太陽光を受光すると、太陽電池セル層１０により発電がなされ、その電力はバッテリに蓄電されると共に、太陽電池セル層１０間の隙間Ｓから太陽光を建物内に採光することができる。

透明電極３、４は制御回路を介してバッテリ或いは商用電源からの電圧を端子１２ａ、１２ｂにより液晶層６に印加して、液晶層６の光透過率を変化させることにより、透過型太陽電池モジュールの光透過率を変えて建物内への採光量を調整できる。

偏光板７から入射した光は液晶層６を照射するが、端子１２ａ、１２ｂに電圧を印加すると液晶層６の分子の配列が揃い、液晶層６への入射光は、偏光板７に対し偏光角が９０゜回転した偏光板２を通過することはできず、液晶層６は不透明となる。逆に、端子１２ａ、１２ｂに電圧を印加しない場合には、液晶層６の分子は不揃いとなり、偏光板７を透過した光は液晶層６で９０゜回転され、偏光角が偏光板２と平行となって偏光板２を透過する。

このように、液晶層６は光を通過させたり遮断したりするスイッチの役割を果たす。液晶層６に対する印加電圧の大きさを調整すれば、その大きさにより液晶層６の分子の回転を調整し、光透過の程度を制御することができる。

なお、太陽光が弱い場合には窓ガラスの遮光をあまり必要とせず、遮光を必要とするのは、太陽光が強く太陽光発電が効率的に作動している場合が多いので、太陽光発電の電力によって液晶層６を制御するようにすると、遮光が好都合になされる。

太陽電池セル層１０は調光を行う液晶層６よりも太陽側にあるので、液晶層６による太陽光の透過、不透過の何れにおいても、太陽電池セル層１０による発電量は変わることはない。

また、液晶層６の全面を画一的に光透過率を変化させるのではなく、必要な個所のみ印加電圧を変化させて光透過率を変えるようにしてもよい。更には、夜間において外部から室内が見えないようにするために、液晶層６による光透過を遮光して、透過型太陽電池モジュールを不透明状態とするようにしてもよい。

なお、液晶層６をカラー表示可能とすれば、採光に色を与えることができ、また夜間においては、液晶層６に所定のパターンを持たせて文字や図形、或いは動画を表示するようにすれば、外部に対する広告等を行うこともできる。なお、この場合には液晶層６にバックライト光を照射することが必要となる。

実施例１においては、複数枚の結晶系の太陽電池セル層１０を用いたが、本実施例２においては、図２に示すように結晶系の太陽電池セル層１０の代りに、アモルファス系の太陽電池セル層２１が用いられている。この太陽電池セル層２１には光透過用の隙間Ｓの代りに、多数のスリット状の隙間Ｓ’が刻設されている。なお、実施例１と同一の部材には同一の符号を付している。

太陽電池セル層２１は太陽光により発電を行うと共に、隙間Ｓ’を介して太陽光を建物内に採光することができることにおいて、実施例１と同様である。しかし、このアモルファス系の太陽電池セル層２１は実施例１のように、太陽電池セル層１０同士の電気的な接続をする必要がなく、１枚の太陽電池セル層２１で製作することができるので、製造工程も容易になる。

実施例１、２は単層窓ガラスとして使用する場合であるが、更に断熱性、防音性を向上させるために、空気層又は希ガス層を介在した複層ガラスとすることもできる。

図３はこのための空間部３１が形成され、複層窓ガラスとした場合の断面図を示しており、図１の透明基板１１と偏光板７の間に、スペーサ３２が介在されている。このスペーサ３２は両側或いは中間の必要個所のみに設けられるので、スペーサ３２の間の空間部３１に空気又は希ガスを封入したり、或いは空間部３１は真空とする。また、この空間部３１により従来の絶縁層８は不要となる。

また、図３においては透明基板１１と偏光板７の間に空間部３１を設けたが、この空間部３１は他の層間に設けることもできる。

なお、上述の実施例においては、偏光板２、７を設けて液晶層６の調光を行うようにしたが、偏光板を用いることなく、特許文献３のように調光できる液晶材料を使用することもできる。

特開２００４−３０２１９２号公報

実施例１の透過型太陽電池モジュールの断面図である。 実施例２の透過型太陽電池モジュールの断面図である。 実施例３の透過型太陽電池モジュールの断面図である。

符号の説明

１、１１ 透明基板
２、７ 偏光板
３、４ 透明電極
５、９ 接着層
６ 液晶層
８ 絶縁層
１０、２１ 太陽電池セル層
３１ 空間部
３２ スペーサ
Ｓ、Ｓ’ 隙間

Claims (6)

1. 太陽光を太陽電池セル層の隙間から透過して全体として太陽光を半透過する透過型太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池セル層の太陽光受光面の反対側に液晶層を配置したことを特徴とする透過型太陽電池モジュール。
2. 前記液晶層への印加電圧を制御して前記液晶層の光透過率を変化するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の透過型太陽電池モジュール。
3. 前記液晶層は部分的に光透過率を変化させることを特徴とする請求項２に記載の透過型太陽電池モジュール。
4. 前記液晶層は前記太陽電池セル層の隙間に相当する位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の透過型太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池セル層及び液晶層を２枚の透明基板により挟着したことを特徴とする請求項１に記載の透過型太陽電池モジュール。
6. 前記２枚の透明基板間の任意の位置に空気層又は希ガス層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の透過型太陽電池モジュール。

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