JP2007214446A

JP2007214446A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2007214446A
Application number: JP2006033965A
Authority: JP
Inventors: Akinori Sato; 彰倫佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】設置スペースや重量を増大させることなく太陽電池を効果的に冷却でき、また、太陽電池の相互の隙間に照射される太陽光を太陽電池の発電のために有効利用できる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池１，１…の保護ガラス３であるガラス板３Ａ，３Ｂの合わせ面には冷媒の流路５が形成されており、この流路５を流れる冷却水により多数の太陽電池１，１…が効果的に冷却される。その結果、太陽電池１，１…の光電変換効率の低下が抑制されて発電効率の低減が抑制される。また、保護ガラス３を透過して太陽電池１，１…の相互の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光は、流路５を流れる冷却水の凸レンズの機能により太陽電池１，１…の受光面に向けて屈折し、太陽電池１，１…の発電のために有効利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する多数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールに関するものである。

太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する多数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールが従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。この種の太陽電池モジュールにおいて、相互に電気的に接続された多数の太陽電池は、その配線スペースを確保すると共に、相互の絶縁性を確保するため、相互に所定の隙間を開けて配列されている。

ここで、太陽電池モジュールを構成する太陽電池が日射により温度上昇すると、その光電変換効率が低下して発電効率が低減することが従来から指摘されている。そこで、このような太陽電池の発電効率の低減を抑制するため、太陽電池の裏面側に冷却用の空気流路を別途設ける技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００３−１８８３９９号公報特許第３２５５６５７号公報

ところで、特許文献２に記載された従来技術においては、冷却用の空気流路を設置するための余分のスペースが太陽電池モジュールの裏面側に必要となり、また、この空気流路の設置に伴い太陽電池モジュールの重量が増大するという問題がある。

加えて、各太陽電池の相互の隙間に照射される太陽光を発電のために有効利用できないという問題がある。この問題は、車両のルーフの曲面に沿って多数の細分化された太陽電池が縦横に配列される車載用の太陽電池モジュールにおいては無視できない重要な課題である。

そこで、本発明は、設置スペースや重量を増大させることなく太陽電池を効果的に冷却でき、また、太陽電池の相互の隙間に照射される太陽光を太陽電池の発電のために有効利用できる太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、所定の隙間を開けて配列された多数の太陽電池が相互に接続された状態で保護ガラスの裏面にラミネート材を介して積層されている太陽電池モジュールであって、保護ガラスは合わせガラスからなり、この合わせガラスの合わせ面には、太陽電池を冷却する冷媒の流路が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュールでは、太陽電池の保護ガラスである合わせガラスの合わせ面に形成された流路を流れる冷媒により、多数の太陽電池が効果的に冷却される。その結果、太陽電池の光電変換効率の低下による発電効率の低減が抑制される。

ここで、冷媒の流路は、太陽電池の表面側を覆う保護ガラスとしての合わせガラスの合わせ面に形成されているため、設置スペースや重量を増大させることがない。

本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、冷媒の流路の断面形状は、その流路を流れる冷媒が太陽電池の相互の隙間に向けて照射される太陽光を太陽電池の受光面に向けて屈折させるレンズ機能を発揮するように設定するのが好ましい。この場合、太陽電池の相互の隙間に向けて照射される太陽光は、流路を流れる冷媒のレンズ機能により太陽電池の受光面に向けて屈折し、太陽電池の発電のために有効利用される。

本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池の保護ガラスである合わせガラスの合わせ面に形成された流路を流れる冷媒により、多数の太陽電池を効果的に冷却することができる。その結果、太陽電池の光電変換効率の低下による発電効率の低減を抑制することができる。ここで、冷媒の流路は、太陽電池の表面側を覆う保護ガラスとしての合わせガラスの合わせ面に形成されているため、設置スペースや重量を増大させることがない。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、流路を流れる冷媒が太陽電池の相互の隙間に向けて照射される太陽光を太陽電池の受光面に向けて屈折させるレンズ機能を発揮するように、冷媒の流路の断面形状が設定されている場合、太陽電池の相互の隙間に向けて照射される太陽光を太陽電池の発電のために有効利用することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、参照する図面において、図１は第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面構造を示す部分断面図である。

図１に示す第１実施形態の太陽電池モジュール１０は、例えば車両のルーフに設置される車載用の太陽電池モジュールであって、例えば１．２ｍｍ以上の所定の隙間Ｃ，Ｃ…を開けて縦横に配列された単結晶または他結晶の多数の太陽電池１，１…を備えている。これらの太陽電池１，１…は、配線２，２…を介して相互に接続された状態で保護ガラス３の裏面にラミネート材４を介して積層されている。

保護ガラス４３は２枚のガラス板３Ａ，３Ｂを接合した合わせガラスからなり、このガラス板３Ａ，３Ｂの合わせ面には、太陽電池１，１…を冷却するための冷媒の流路５，５…がＶ字状の溝加工により形成されている。

ラミネート材４は、例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）からなり、保護ガラス３（ガラス板３Ｂ）の裏面との間に各太陽電池１，１…および配線２，２…を封止して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…を埋めている。

ここで、保護ガラス３であるガラス板３Ａ，３Ｂの合わせ面に形成される流路５，５…は、保護ガラス３の屈折率（１．５程度）より小さい屈折率（１．３程度）の冷却水が流れるように構成されており、各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に対面する位置に配置されている。そして、この流路５，５…の断面形状は、流路５，５…を流れる冷却水が凸レンズの機能を発揮することにより、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光を両側の太陽電池１，１の受光面に向けて屈折させるようなひし形の凸レンズ状の断面形状に設定されている。

以上のように構成された第１実施形態の太陽電池モジュール１０では、太陽電池１，１…の保護ガラス３を構成するガラス板３Ａ，３Ｂの合わせ面に形成された流路５，５…を冷却水が流れることにより、この冷却水によって多数の太陽電池１，１…が効果的に冷却される。

また、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光は、流路５，５…を流れる冷却水が凸レンズを形成することにより、各隙間Ｃの両側の太陽電池１，１の受光面に向かって図１の矢印のように屈折し、太陽電池１，１…の発電のために有効利用される。

ここで、冷却水の流路５，５…は、太陽電池１，１…の表面側を覆う保護ガラス３を構成するガラス板３Ａ，３Ｂの合わせ面に形成されているため、設置スペースや重量を増大させることがない。

従って、第１実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、設置スペースや重量を増大させることなく太陽電池１，１…を効果的に冷却することができ、その結果、太陽電池１，１…の光電変換効率の低下を抑制して発電効率の低減を抑制することができる。また、各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光を太陽電池１，１…の発電のために有効利用することができ、太陽電池１，１…の発電効率を積極的に増大させることができる。

次に、図２を参照して本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールを説明する。この第２実施形態の太陽電池モジュール２０は、図１に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１０における冷媒の流路５，５…を変更したものであり、その他の構成部分は、第１実施形態の太陽電池モジュール１０と同様であるため、同一の符号を付すことで説明を省略する。

第２実施形態の太陽電池モジュール２０は、流路２５，２５…を流れる冷媒による太陽電池１，１…の冷却効果を向上させ、かつ、流路２５を流れる冷媒によるレンズ機能を向上させたものである。そのための構造として、流路２５，２５…の断面形状は、図１に示した流路５，５…の断面形状に比べて幅および高さの大きいひし形の凸レンズ状の断面形状とされている。すなわち、隙間Ｃの両側に配置される２つの太陽電池１，１の一方の幅方向中央部から他方の幅方向中央部に跨って対面する幅の大きいひし形の凸レンズ状の断面形状とされている。

この第２実施形態の太陽電池モジュール２０では、流路２５，２５…の断面積が第１実施形態の太陽電池モジュール１０における流路５，５…の断面積に比べて大きいため、流路２５，２５…を流れる冷却水の流量が増大し、その分、多数の太陽電池１，１…が一層効果的に冷却されるようになる。

また、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光は、流路２５，２５…を流れる冷却水が凸レンズを形成することにより、各隙間Ｃの両側の太陽電池１，１の受光面に向かって図２の矢印のように屈折する。その際、冷却水が形成する凸レンズは、２つの太陽電池１，１の一方の幅方向中央部から他方の幅方向中央部に跨って対面する幅の大きい凸レンズであるため、保護ガラス３に入射する太陽光の入射角度の変動にも十分対応でき、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光を各隙間Ｃの両側の太陽電池１，１の受光面に向けて確実に屈折させることができる。

従って、第２実施形態の太陽電池モジュール２０によれば、設置スペースや重量を増大させることなく太陽電池１，１…を一層効果的に冷却してその冷却効果を向上させることができ、その結果、太陽電池１，１…の光電変換効率の低下を大幅に抑制して発電効率の低減を大幅に抑制することができる。また、各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光の入射角度が変動しても、その太陽光を太陽電池１，１…の発電のために確実に有効利用することができ、太陽電池１，１…の発電効率を一層増大させることができる。

続いて、図３を参照して本発明の第３実施形態に係る太陽電池モジュール３０を説明する。この第３実施形態の太陽電池モジュール３０は、図１に示した第１実施形態の太陽電池モジュール１０における冷媒の流路５，５…を変更したものであり、その他の構成部分は、第１実施形態の太陽電池モジュール１０と同様であるため、同一の符号を付すことで説明を省略する。

第３実施形態の太陽電池モジュール３０は、太陽電池１，１…を冷却するための冷媒として保護ガラス３の屈折率（１．５程度）より大きい屈折率の冷媒、例えば屈折率が１．７程度のジョードメタンやα―グロムナフタレンを使用するものである。そのための構造として、冷媒の流路３５は、太陽電池１の両側の２つの隙間Ｃ，Ｃの一方の幅方向中央部から他方の幅方向中央部に跨ってその間の太陽電池１に対面する幅の大きい凸レンズ状の断面形状とされている。

この第３実施形態の太陽電池モジュール３０では、流路３５，３５…の断面積が第１実施形態の太陽電池モジュール１０における流路５，５…の断面積に比べて大きいため、流路３５，３５…を流れる冷媒（ジョードメタンやα―グロムナフタレン）の流量が増大し、その分、多数の太陽電池１，１…が一層効果的に冷却されるようになる。

また、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光は、流路３５，３５…を流れる冷媒（ジョードメタンやα―グロムナフタレン）が形成する凸レンズの周縁部を通過することにより、各隙間Ｃの両側の太陽電池１，１の受光面に向かって図３の矢印のように屈折する。その際、冷媒（ジョードメタンやα―グロムナフタレン）が形成する凸レンズは、太陽電池１の両側の２つの隙間Ｃ，Ｃの一方の幅方向中央部から他方の幅方向中央部に跨ってその間の太陽電池１に対面する幅の大きい凸レンズ状であるため、保護ガラス３に入射する太陽光の入射角度の変動にも十分対応でき、保護ガラス３を透過して各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光を各隙間Ｃの両側の太陽電池１，１の受光面に向けて確実に屈折させることができる。

従って、第３実施形態の太陽電池モジュール３０によれば、設置スペースや重量を増大させることなく太陽電池１，１…を一層効果的に冷却してその冷却効果を向上させることができ、その結果、太陽電池１，１…の光電変換効率の低下を大幅に抑制して発電効率の低減を大幅に抑制することができる。また、各太陽電池１，１…間の隙間Ｃ，Ｃ…に向けて照射される太陽光の入射角度が変動しても、その太陽光を太陽電池１，１…の発電のために確実に有効利用することができ、太陽電池１，１…の発電効率を一層増大させることができる。

本発明に係る太陽電池モジュールは、前述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、保護ガラス３は、透明で耐衝撃性および耐熱性の高いポリカーボネイト樹脂あるいはアクリル樹脂を素材とした透明樹脂板で構成してもよい。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面構造を示す部分断面図である。第２実施形態に係る太陽電池モジュールの断面構造を示す部分断面図である。第３実施形態に係る太陽電池モジュールの断面構造を示す部分断面図である。

符号の説明

１０…太陽電池モジュール、１…太陽電池、２…配線、３…保護ガラス、３Ａ，３Ｂ…ガラス板、４…ラミネート材、５…流路、２０…太陽電池モジュール、２５…流路、３０…太陽電池モジュール、３５…流路。

Claims

所定の隙間を開けて配列された多数の太陽電池が相互に接続された状態で保護ガラスの裏面にラミネート材を介して積層されている太陽電池モジュールであって、
前記保護ガラスは合わせガラスからなり、この合わせガラスの合わせ面には、前記太陽電池を冷却する冷媒の流路が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記冷媒の流路の断面形状は、その流路を流れる冷媒が前記太陽電池の相互の隙間に向けて照射される太陽光を太陽電池の受光面に向けて屈折させるレンズ機能を発揮するように設定されてい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。