JP2008141143A

JP2008141143A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2008141143A
Application number: JP2006357043A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nitta; 達生仁田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-02
Filing date: 2006-12-02
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】従来の太陽電池モジュールは受光面に対し太陽電池セルが平行に配置されており、朝方、夕方時に太陽光線が南側から方位角がおおきくなることによる光電効果の変換効率低下という問題があった。これは太陽電池セル群が太陽電池モジュールの受光面に対し平行に配置されているため、朝方及び夕方時太陽電池セルへの入射角が大きくなり光電効果の変換効率が低下するためである。
【解決手段】太陽電池モジュール１の受光面に対し太陽電池セル２群を断面が鋸歯状の基板７の上に配置する構成にした。これにより、朝方の太陽光線Ｒ及び夕方の太陽光線Ｔ時が南側の太陽光線からの方位角が大きくなる時、太陽電池セル２への入射角を小さくすると共に太陽光線Ｒ１及びＴ１のように多重反射の効果を利用して変換効率の向上、さらに太陽電池セル２の配置面積増加による発電量の増加をはかった。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電効果を利用した太陽電池セルを組み込んだ太陽電池モジュールに関する。

従来の太陽電池モジュールは受光面側のガラス等の透明板に対し太陽電池セルが平行に配置されて、主に傾斜屋根あるいは建物の屋上に傾斜した架台に設置されている。

ここで従来の結晶系シリコン太陽電池モジュールにおいてはスーパーストレート型モジュールと呼ばれるものが主流であるが、受光面側のガラス等の透明板に対し太陽電池セルが平行に配置され、水平に設置すると四季の変化による太陽高度の変化に太陽光線の入射角は変動し、太陽電池セルに対する入射角が大きくなるときがあり、主に南向き傾斜屋根に設置し、入射角の変化を小さくして光電効果の変換効率を高めている。

変換効率を高めるには、太陽電池セルに垂直に太陽光線が入射するほどよい。しかし入射角でみると四季の変化による太陽高度の変化への対応は考えられているが、朝方から正午、そして夕方までの太陽の移動時、太陽の方位角が南側より大きく外れるとき、太陽電池セルへの入射角が大きくなることによる変換効率低下の問題については充分対応できていなかった。

従来の太陽電池モジュールは南側の傾斜屋根に設置したとき、太陽電池セルへの太陽光線が垂直に入射するほどよいが、南側から太陽の方位角が大きくなる時、朝方及び夕方時に太陽光線の太陽電池セルへの入射角が大きくなることによる光電効果の変換効率低下の問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、受光面側透明板の単位面積当りの光電効果の変換効率向上による発電量の増加及び太陽電池セルの配置増による発電量が増加する太陽電池モジュールを提供することを課題とする。

本発明の太陽電池モジュール１は図面を参照して説明すると、図３に示すように太陽電池セル２を断面が鋸歯状の基板７の支持面上に配置するため、図４で示すように南側傾斜屋根１０に設置した時、図５で示すように朝方及び夕方時、日射量の大部分をしめる太陽電池セル２面への太陽光線Ｒ，Ｔの入射角を小さくでき、反対斜面に配置された太陽電池セルへの太陽光線Ｒ１，Ｔ１は透明板４に対する入射角が大きくなるほど、透光性保護フイルム５、太陽電池セル２表面での反射量が増えるため、反射で生じる多重反射が作用することにより光電効果の変換効率を向上させることを特徴とする。

断面が鋸歯状の支持面をもつ基板７を設けることにより、太陽電池セル２群を載せるだけでよく、製造をし易くすることを特徴とする。

太陽電池セル２の断面が鋸歯状の基板７の水平方向に対する傾斜角は図６で示すように、傾斜角Ｅ及び傾斜角Ｆは２０度以上７０度以下に設定することを特徴とする。

傾斜角Ｅ及び傾斜角Ｆを２０度以上７０度以下に設定することにより、太陽光線の朝方Ｒから夕方Ｔへの移動に対して太陽電池セル２への入射角を小さくでき、年間を通じて光電効果の変換効率を高くすることができる。

具体的な傾斜角Ｅ及び傾斜角Ｆは小さくすればするほど、支持面上に配置される太陽電池セル２が透明板４に対し平行になり変換効率が低くなる。また傾斜角Ｅ及び傾斜角Ｆを大きくすればするほど隣り合う太陽電池セル２間での多重反射は起こりやすくなるが、太陽電池セル２への日陰も生じやすくなり２０度以上７０度以下がよい。

断面が鋸歯状の形状が水平方向に複数個連続し、鋸歯状支持面上に太陽電池セル２を配置することにより、透光性保護フイルム５、太陽電池セル２表面での反射、入射による多重反射の効果で光電効果の変換効率を高めることができることを特徴とする。

以上の太陽電池モジュール１を設置すると、光電効果の変換効率向上分、さらに太陽電池セル２を透明板４に平行に配置するのではなく、断面が鋸歯状の支持面上に配置することによる太陽電池セル２配置増により、太陽電池モジュール１の透明板４の単位面積当りの発電量を増加させることができる。

本発明の太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２を断面が鋸歯状の支持面上に設置することにより次の効果がある。

朝方及び夕方時の光電効果の変換効率が低下するときに太陽電池セル２への入射角を小さくすることができ、多重反射の効果と相まって光電効果の変換効率が向上できる。さらに断面が鋸歯上の支持面上に太陽電池セル２が配置されることによる配置面積増加による発電量増加の効果がある。

断面が鋸歯状の支持面をもつ基板７により、太陽電池セル２を支持面上に載せるだけでよく製造を容易にする効果がある。

基板７は圧縮成形等によって製造されるため、傾斜角Ｅ及び傾斜角Ｆは容易に定めることができ、変換効率のよい水平方向に対する傾斜角度で２０度以上７０度以下である太陽電池セル２の傾斜角度Ｅ、Ｆも精度よく製作できる効果がある。

断面が鋸歯状の支持面を水平方向に連続して複数個配置することにより、光電効果の変換効率のよい入射及び多重反射が生じ、また太陽電池セル２配置増加による発電量増加により、小型化が可能となり設置面積を縮小することができ、据付作業費の低減、製造コストの低減という効果がある。

さらに、太陽電池モジュール１の設置において、傾斜、縦方向、横方向、水平設置等が可能で設置自由度があり、据付作業性に優れている。

本発明の実施形態を図面で説明する。

図１、図２、図３は本発明による実施形態の断面が鋸歯状の支持面上に太陽電池セル２を配置した太陽電池モジュール１の構成を示す。ここで本実施形態の太陽電池モジュール１は、図１、図２、図３で示すように、外枠３はアルミニウム製で、透明板４は耐衝撃性強化ガラスあるいはプラスチックからなり、耐熱樹脂からなる背面材６の上に断面が鋸歯状の支持面をもつ基板７をもうけ、基板７には耐熱性を有する合成樹脂材料とし、その上に太陽電池セル２を結線し載せる。基板７と透光性保護フイルム５の間に樹脂製のエチレンビニールアセテート（ＥＶＡ）８等充填材で形成されている。また太陽電池セル２は連続して複数の鋸歯状の支持面上に配置されている。

図４は、本発明の太陽電池モジュール１を南面の傾斜屋根１０に設置された建物９を示している。

傾斜屋根１０の上に複数の太陽電池モジュール１を設置する。

図７のように傾斜屋根１０に太陽電池モジュール１を配置した時の傾斜角θは四季の変化で太陽光線の入射角が変わるが、東京（約北緯３５度）で設置する場合は一年中変換効率を平均させる場合、春分の日や秋分の日の太陽光線Ｇの入射角を基準とした方が太陽電池セルに変換効率のよい垂直に入射し易くなり良い。東京での太陽の南中高度、約５５度だから前記太陽電池モジュール１を水平面に対し約３５度傾斜さすとよい。

上記構成の働きについて説明する。四季の変化による太陽高度の変化に対しては、太陽電池モジュール１の傾斜角θを約３５度にすることにより、一年中で平均した日射量が得られる傾斜角度となる。

図５で一日の太陽光線の動きでみると、朝方太陽電池モジュール１の透明板４への太陽光線Ｒの入射角は大きくなるが、太陽電池セル２に対して日射量の大部分は変換効率の良い垂直に近い角度で入射する。また隣り合う反対斜面に入射した太陽光線Ｒ１は太陽電池セル２への入射角は大きくなるが、大きくなるほど透光保護フイルム５、太陽電池セル２の表面反射が増え多重反射、入射の効果が生じ変換効率を高める。

日射量の多い正午頃、太陽電池モジュール１の透明板４が真南の時、太陽光線Ｓ及びＳ１は太陽電池セル２に対し入射角は大きくなるが、太陽電池セル２の傾斜角Ｅ、Ｆが水平方向に対し約４５度のとき日射量は約１０％の低下があるが、太陽光線Ｓ，Ｓ１を受光する太陽電池セル２が透明板４に対し太陽電池セル２が平行でなく隣り合う２面で受光するため光電効果は高まり、また透光保護フイルム５、太陽電池セル２の表面反射による多重反射の効果もあり変換効率を高める。

また太陽電池モジュール１の透明板４への入射角が大きくなる夕方には、太陽光線Ｔは太陽電池セル２に変換効率の良い垂直に近い角度で日射量の大部分が入射する。太陽光線Ｔ１は太陽電池セル２に入射後、向かい合う斜面上の太陽電池セル２に反射し、多重反射、入射が生じ変換効率を向上させることができる。

また太陽電池セル２を透明板４に対して平行でなく鋸歯状の支持面上に配置することにより、配置面積増加による太陽電池モジュール１の透明板４の単位面積当たりの発電量増加がある。

以上のように本実施形態によれば光電効果の変換効率向上による発電量の増加、太陽電池セルの配置増加による発電量増加が得られる。

前記太陽電池モジュール１は一般住宅の傾斜屋根１０に、屋根及び壁パネルに一体化されて設置のほか、建物の屋上１１に設置のほか太陽電池モジュール１単体として設置されるものも本発明に含まれる。

本発明の実施形態を示す太陽電池モジュールの模式化した斜視図である。本発明の太陽電池モジュールを模式化した正面から見た正面図である。本発明の太陽電池モジュール、図１のＡ−Ａ線の模式化した断面図である。本発明の太陽電池モジュールを傾斜屋根に設置した模式化した斜視図である。本発明の太陽電池モジュール、図４のＣ−Ｃ線の模式化した断面図である。本発明の太陽電池モジュールを水平設置したときの模式化した断面図である。本発明の太陽電池モジュール、図４の模式化した側面図である。

符号の説明

１太陽電池モジュール
２太陽電池セル
３外枠
４透明板
５透光性保護フイルム
６背面材
７基板
８エチレンビニールアセテート（ＥＶＡ）
９建物
１０傾斜屋根
１１建物の屋上
Ｒ，Ｒ１朝方の太陽光線
Ｓ，Ｓ１正午の太陽光線
Ｔ，Ｔ１夕方の太陽光線
Ｗ冬至の太陽光線
Ｇ春分の日、秋分の日の太陽光線
Ｈ夏至の太陽光線

Claims

受光面側にガラスなどの透明板と背面材との間に太陽電池セルを充填材で埋めて形成された太陽電池モジュールにおいて、前記透明板に対して太陽電池セル群が、断面が鋸歯状の支持面上に配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１記載の太陽電池モジュールにおいて受光面側の透明板と背面材の間に断面が鋸歯状の支持面をもつ基板を設け、前記支持面上に前記太陽電池セル群が、配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールにおいて、断面が鋸歯状の支持面をもつ基板の水平方向に対する傾斜角は２０度以上７０度以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１〜３に記載の太陽電池モジュールにおいて、断面が鋸歯状の形状が水平方向に複数個連続することを特徴とする太陽電池モジュール。