JP2013123017A - 光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１０の設置構造体１は、両面受光型の太陽電池１３を備えた光透過型の太陽電池モジュール１０の設置構造体に関する。太陽電池モジュール１０の設置構造体１では、開口部２３を有する屋根２２の開口部２３に太陽電池モジュール１０が設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体に関する。

従来、例えば特許文献１などにおいて、光透過型の太陽電池モジュールが提案されている。光透過型の太陽電池モジュールは、例えば、建物の採光を図りたい場所などに設置するのに適した太陽電池モジュールとして近年注目されている。

特開２０１１−２４３８５０号公報

しかしながら、光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体に関しては十分に検討されていないのが現状である。

本発明は、新規な光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体を提供することを主な目的とする。

本発明に係る第１の太陽電池モジュールの設置構造体は、両面受光型の太陽電池を備えた光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体に関する。本発明に係る第１の太陽電池モジュールの設置構造体では、開口部を有する建物の屋根の開口部に太陽電池モジュールが設置されている。

本発明に係る第２の太陽電池モジュールの設置構造体は、両面受光型の太陽電池を備えた光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体に関する。本発明に係る第２の太陽電池モジュールの設置構造体では、鉛直方向に延びる外壁部の外側に太陽電池モジュールが配されている。太陽電池モジュールは、外壁部から外側に向かって下方に延びるように設置されている。

本発明によれば、新規な光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体を提供することができる。

第１の実施形態における太陽電池モジュールの設置構造体１を説明するための模式的側面図である。 図１の矢印ＩＩから視たときの模式的平面図である。 太陽電池モジュールの略図的断面図である。 第１の変形例における太陽電池モジュールの設置構造体１を説明するための模式的側面図である。 第２の変形例における太陽電池モジュールの設置構造体１を説明するための模式的側面図である。 第２の実施形態における太陽電池モジュールの設置構造体２を説明するための模式的側面図である。 第３の実施形態における太陽電池モジュールの設置構造体３を説明するための模式的側面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
本実施形態では、図１及び図２に示す太陽電池モジュール１０の設置構造体１について説明する。図３に示すように、設置構造体１が有する太陽電池モジュール１０は、少なくともひとつの太陽電池１３を備えている。具体的には、太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池１３を備えている。複数の太陽電池１３は、相互に間隔をおいてマトリクス状に配されている。複数の太陽電池１３は、配線材１４によって電気的に接続されている。

太陽電池１３は、両面受光型の太陽電池である。すなわち、太陽電池１３は、室外側を向く第１の主面１３ａにおいて受光したときと、室内側を向く第２の主面１３ｂにおいて受光したときとのいずれにおいても受光する太陽電池である。

複数の太陽電池１３は、第１の保護部材１５と第２の保護部材１６との間に充填された充填材層１７内に配されている。これら充填材層１７並びに第１及び第２の保護部材１５，１６は、それぞれ透光性を有する。従って、太陽電池モジュール１０は、入射した光の一部を透過させる光透過型の太陽電池モジュールである。本実施形態では、このような両面受光型の太陽電池１３を備えた光透過型の太陽電池モジュール１０の設置構造体１について説明する。

なお、充填材層１７は、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンといった非架橋性樹脂等により構成することができる。第１及び第２の保護部材１５，１６は、それぞれ、例えば、ガラスや樹脂などにより構成することができる。

太陽電池モジュール１０は、図１に示す建物２０に設置されている。建物２０は、建物本体２１と、建物本体２１の上方を覆うように配された屋根２２とを有する。屋根２２は、互いに傾斜して配された略平板状の第１の屋根部２２ａ及び第２の屋根部２２ｂを有する。

第１の屋根部２２ａには、開口部２３が設けられている。本実施形態では、開口部２３は矩形状である。但し、本発明において、開口部の形状は特に限定されない。開口部は、例えば、円形状や多角形状であってもよい。

太陽電池モジュール１０は、開口部２３に設置されている。具体的には、太陽電池モジュール１０は、開口部２３の上に、開口部２３の開口２３ａを覆うように固定されている。ここで、第１の屋根部２２ａは、建物２０の外側に向かって斜め下方に延びている。このため、太陽電池モジュール１０も建物２０の外側に向かって斜め下方に延びている。

開口２３ａは、太陽電池モジュール１０の太陽電池１３が設けられた領域１０ａよりも大面積に設けられている。このため、開口２３ａには、太陽電池１３が設けられた領域１０ａが位置していない部分を有する。この部分や、領域１０ａの太陽電池１３間の隙間などを経由して、太陽電池モジュール１０に入射した光の一部が太陽電池モジュール１０を透過して室内２０ａに入射する。

なお、太陽電池モジュール１０は、開口部２３に嵌め込まれていてもよい。

室内２０ａには、反射部材３０が設置されている。反射部材３０は、太陽電池モジュール１０を透過して室内２０ａに入射した光の少なくとも一部を太陽電池モジュール１０側に反射する。反射部材３０は、太陽電池モジュール１０から離間して配されている。

具体的には、反射部材３０は、第１の反射部３１と第２の反射部３２とを有する。第１の反射部３１は、太陽電池モジュール１０の下方において、水平に配されている。第２の反射部３２は、太陽電池モジュール１０よりも建物２０の中央側に配されている。第２の反射部３２は、第１の反射部３１の建物２０の中央側の端部側から太陽電池モジュール１０側に向かって延びている。第１の反射部３１と第２の反射部３２とは垂直に設けられている。

反射部材３０は、光を反射可能な部材である限りにおいて特に限定されない。反射部材３０は、白色塗膜、白色樹脂板又はシート、銀やアルミニウムなどの金属膜等の反射膜を備えた板又はシートなどにより構成することができる。なお、白色塗膜は、例えば、酸化チタンなどの顔料を含む塗料により形成することができる。

反射部材３０は、本実施形態のように、図１で示した断面と平行な方向には配置せず、図１で示した断面と垂直な方向に太陽電池モジュール１０の室内側を空気が流れるように配されることが好ましい。

以上説明したように、太陽電池モジュール１０の設置構造体１では、屋根２２の開口部２３に太陽電池モジュール１０が設置されている。このため、例えば建物の壁面や屋根に対して平行に、かつ壁面や屋根から離間して太陽電池モジュールが設置されている場合と比較して、強風時に太陽電池モジュール１０に加わる応力を小さくすることができる。従って、太陽電池モジュール１０の脱落を抑制することができる。また、要求される太陽電池モジュール１０の取り付け強度が低くなる。このため、太陽電池モジュール１０の取り付けが容易となる。また、太陽電池モジュール１０の取り付け治具を軽量化できるため、建物２０に対する負担を軽減することも可能である。

設置構造体１では、太陽電池モジュール１０の室内２０ａ側に反射部材３０が配されている。このため、太陽電池モジュール１０を透過して室内２０ａに入射した光を太陽電池モジュール１０に導くことができる。従って、太陽電池モジュール１０への集光効率を高めることができる。その結果、太陽電池モジュール１０の出力特性を改善することができる。

太陽電池モジュールの出力特性を改善する方法としては、例えば、太陽電池モジュールの裏面側保護部材に反射層を介在させたり、裏面側保護部材の上に反射層を設けたりすることも考えられる。しかしながら、その場合は、太陽電池と反射層との距離が短いため、太陽電池モジュールの出力特性を十分に改善することは困難である。本実施形態のように反射部材３０を太陽電池モジュール１０から離間して配することにより、より改善された出力特性を得ることができる。

以下、変形例や本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（変形例）
図４は、第１の変形例における太陽電池モジュールの設置構造体１を説明するための模式的側面図である。図５は、第２の変形例における太陽電池モジュールの設置構造体１を説明するための模式的側面図である。

第１及び第２の変形例と上記第１の実施形態とでは、反射部材３０の構成が異なる。第１及び第２の変形例では、板状の反射部材３０が太陽電池モジュール１０と対向するように配されている。具体的には、第１の変形例では、反射部材３０は、入射光を散乱させて反射させるような凹凸形状、例えばアコーディオン形状を有している。第２の変形例では、反射部材３０は、入射光を反射させて集光させる凹面鏡により構成されている。このような場合においても第１の実施形態と実質的に同様の効果が得られる。

また、反射部材３０は、一方側の端部が太陽電池モジュール１０の上端部に懸架されており、他方側の端部が太陽電池モジュール１０の下端部に懸架されている可撓性を有する反射シートにより構成されていてもよい。

反射部材３０の太陽電池モジュール１０とは反対側には断熱材３５が配されている。このようにすることにより、太陽エネルギーが照射されることによる室内の温度上昇を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における太陽電池モジュールの設置構造体２を説明するための模式的側面図である。

第２の実施形態では、建物２０は、鉛直方向に延びる外壁部２０ｂを備えている。外壁部２０ｂは、天井部２０ｃから上方に向かって延びている。太陽電池モジュール１０は、天井部２０ｃの上方において、外壁部２０ｂの外側に配されている。太陽電池モジュール１０は、外壁部２０ｂから外側に向かって下方に延びるように設置されている。このため、太陽電池モジュール１０の背面側からの風が外壁部２０ｂによって遮蔽され、太陽電池モジュール１０に至りにくい。さらに、本実施形態では、太陽電池モジュール１０は、外壁部２０ｂの上端の稜線と天井部２０ｃの外側端の稜線とを面内に有する面Ｐよりも一部または全部が建物２０側に配されている。従って、太陽電池モジュール１０の背面側からの風が外壁部２０ｂによってより効果的に遮蔽され、太陽電池モジュール１０に至ることがより効果的に抑制されている。従って、強風時などにおいても太陽電池モジュール１０が脱落しにくい。このため、太陽電池モジュール１０の架台３３に求められる剛性が低い。従って、架台３３を軽量化し得る。

なお、太陽電池モジュール１０の背面側からの光の入射を妨げないように、架台３３の太陽電池モジュール１０に固定された固定部は、太陽電池１３と重畳しないように配されていることが好ましい。

第２の実施形態では、反射部材３０は、第１の実施形態において説明した反射部材３０と実質的に同様の構成を有している。但し、第２の実施形態の反射部材３０は、例えば、第１の変形例や第２の変形例において説明した反射部材３０と実質的に同様の構成を有していてもよい。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態における太陽電池モジュールの設置構造体３を説明するための模式的側面図である。

第３の実施形態では、太陽電池モジュール１０の向きを調整する調整機構３４が設置されている。この調整機構３４により、例えば太陽などの光源側に太陽電池モジュール１０を配向させることができる。従って、太陽電池モジュール１０の出力特性をさらに改善することが可能となる。

なお、第１の実施形態では、ひとつの太陽電池モジュール１０が固定された開口部２３ａが屋根２２に設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、複数の太陽電池モジュールがフレームなどによって固定されて一体化された発電装置が開口部に設置されていてもよい。

また、少なくともひとつの太陽電池モジュール１０が設置された開口部が屋根に複数設けられていてもよい。

同様に、第２の実施形態では、ひとつの太陽電池モジュール１０が設置される例について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。複数の太陽電池モジュールがフレームなどによって固定されて一体化された発電装置が外壁部の外側に、外壁部から外側に向かって下方に延びるように設置されていてもよい。

１〜３…太陽電池モジュールの設置構造体
１０…太陽電池モジュール
１０ａ……太陽電池が設けられた領域
１３…太陽電池
１４…配線材
２０…建物
２０ａ……室内
２０ｂ……外壁部
２０ｃ……天井部
２２…屋根
２３…開口部
２３ａ……開口
３０…反射部材
３１…第１の反射部
３２…第２の反射部
３３…架台
３４…調整機構
３５…断熱材

Claims (8)

1. 両面受光型の太陽電池を備えた光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体であって、
   開口部を有する建物の屋根の前記開口部に前記太陽電池モジュールが設置されている太陽電池モジュールの設置構造体。
2. 前記太陽電池モジュールを透過して屋内に入射した光の少なくとも一部を前記太陽電池モジュール側に反射する反射部材が設置されている、請求項１に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。
3. 前記太陽電池モジュールは、前記建物の外側に向かって斜め下方に延びており、
   前記反射部材は、前記太陽電池モジュールの下方において水平に配された第１の反射部と、前記太陽電池モジュールよりも建物の中央側に配されており、前記第１の反射部側から前記太陽電池モジュール側に向かって延びる第２の反射部とを有する、請求項２に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。
4. 前記反射部材の前記太陽電池モジュールとは反対側に断熱材が配されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。
5. 前記太陽電池が設けられた領域が前記開口部の開口よりも小面積である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。
6. 両面受光型の太陽電池を備えた光透過型の太陽電池モジュールの設置構造体であって、
   鉛直方向に延びる外壁部の外側に前記太陽電池モジュールが配されており、
   前記太陽電池モジュールは、前記外壁部から外側に向かって下方に延びるように設置されている、太陽電池モジュールの設置構造体。
7. 前記太陽電池よりも前記外壁部側に反射部材が設置されている、請求項６に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。
8. 前記太陽電池モジュールの向きを調整する調整機構が設置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの設置構造体。

Images