JP2013239744A - 太陽電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝達経路内に熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することにより、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱して、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制し、この結果、エネルギ変換効率を飛躍的に向上させることができる太陽電池ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】太陽電池モジュール２と、この太陽電池モジュール２の裏面に設けられ、太陽電池モジュール２の放熱をつかさどる放熱部材４とを備えた太陽電池ユニットであって、上記太陽電池モジュール２と上記放熱部材４との間に膨張黒鉛を含む熱伝達シート３を介在させ、且つ、この熱伝達シート３は太陽電池モジュール２及び上記放熱部材４に加圧状態で取り付けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光により発電する太陽電池モジュールを備えた太陽電池パネルに関し、特に、エネルギ変換効率の向上を図ることができる太陽電池ユニットに関する。

太陽電池モジュールは日射量に応じて発電電力が増大するが、太陽電池モジュール自体の温度が上昇すると、温度上昇に比例してエネルギ変換効率が低下する。このため、夏場の日射量が最も多いシーズンに、太陽電池モジュール自体の温度上昇に起因して最大電力を得ることができないという問題があった。このようなことを考慮して、以下に示すような太陽電池ユニットが提案されている。

（１）複数の太陽電池セルをガラス基板上に敷き詰めて一体化されたた太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを保持する枠状のホルダと、アルミニウムから成り太陽電池モジュールの裏面に貼着された複数の冷却フィンとで構成され、上記ホルダには上記冷却フィンに通風できるように、複数の通風口がそれぞれ形成されているような提案（下記特許文献１参照）。
（２）太陽電池モジュールと、アルミニウム合金から成り上記太陽電池モジュールを保持するホルダとから構成され、上記ホルダには上記太陽電池モジュールを冷却する冷媒のための複数の冷媒流路を有するような提案（下記特許文献２参照）。

特開平９−８３００３号公報 特開２０００−１１４５７４号公報

上記（１）に示される冷却フィンや、上記（２）に示される冷媒流路が設けられたホルダは、熱伝導率が高いアルミニウムやアルミニウム合金から成るので、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱できるとも考えられるが、実際は、上記（１）（２）に示される発明では、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱することはできない。これは、アルミニウム等から成るホルダや冷却フィン（放熱部材）はその表面に細かな凹凸が存在するため、微視的にみれば太陽電池モジュールと放熱部材とが密着しておらず、このため、図１４に示すように、太陽電池モジュール５２と放熱部材５４との間に、熱伝導率が低い空気の層〔空気の熱伝導率：０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕５５が存在することになる。したがって、放熱部材５４に熱伝導率が高いアルミニウム、銅等を用いたとしても、上記空気の層５５が存在することにより、太陽電池モジュール５２の熱を十分に放熱することができず、エネルギ変換効率が低下するという課題を有していた。

本発明は上記事情に鑑み、熱伝達経路内に熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することにより、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱して、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制し、この結果、エネルギ変換効率を飛躍的に向上させることができる太陽電池ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの裏面に設けられ、太陽電池モジュールの放熱をつかさどる放熱手段とを備えた太陽電池ユニットであって、上記太陽電池モジュールと上記放熱部材と間に膨張黒鉛を含む熱伝達シートを介在させ、且つ、この熱伝達シートは太陽電池モジュール及び上記放熱手段に加圧状態で取り付けられていることを特徴とする。

上記構成の如く、太陽電池モジュールと放熱手段と間に膨張黒鉛を含む熱伝達シートを介在させておけば、熱伝達シートを介して太陽電池モジュールの熱を放熱手段に伝達することができる。この場合において、膨張黒鉛を含む熱伝達シートを加圧状態におくと当該シートは変形が可能であるため、熱伝達シートと太陽電池モジュール、及び、熱伝達シートと放熱手段との密着性が向上し、太陽電池モジュールと放熱手段との間に、熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することができる。したがって、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱手段に伝達することができるので、太陽電池モジュールの温度上昇が抑制され、この結果、太陽電池ユニットのエネルギ変換効率を飛躍的に向上させることができる。

上記放熱手段が板状を成し、この放熱手段と上記太陽電池モジュールの裏面との間に、上記熱伝達シートが挟持される構造であることが望ましい。
上記構成であれば、太陽電池モジュールの自重により、熱伝達シートと太陽電池モジュール及び放熱手段との密着性が向上するので、簡易な方法で上述の作用効果が発揮される。

上記放熱手段における熱伝達シートと接する面とは反対側の面に、冷却フィンが形成されていることが望ましい。
上記構成であれば、放熱手段に形成された冷却フィンの存在により、太陽電池ユニットの冷却効率を更に向上させることができる。

上記放熱手段の内部には、冷媒を流すための冷媒流路が設けられていることが望ましい。
上記構成であれば、冷媒流路を流れる冷媒の存在により、太陽電池ユニットの冷却効率を更に向上させることができる。

太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの裏面に設けられ、太陽電池モジュールの放熱をつかさどる放熱手段とを備えた太陽電池ユニットであって、放熱手段として膨張黒鉛から成る熱伝達シートを用い、且つ、この熱伝達シートは太陽電池モジュールに直接的に接触するように加圧状態で取り付けられていることを特徴とする。
上記の如く放熱手段を別途設けることは必須の用件ではなく、膨張黒鉛から成る熱伝達シートが放熱手段を兼用するような構成であっても良い。熱伝達シートは熱容量が小さく輻射により放熱することが可能だからである。このような構成であれば、膨張黒鉛から成る熱伝達シートはアルミニウム等から成る放熱手段に比べて極めて軽量であるので、太陽電池ユニット自体の軽量化が図ることができる。したがって、太陽電池ユニットの運搬時、取り付け時における作業性が向上すると共に、太陽電池ユニットの部材点数が少なくなるので、太陽電池ユニットの低コスト化を図ることができる。
但し、熱伝達シートが太陽電池モジュールに加圧状態で取り付けられていなければ、熱伝達シートと太陽電池モジュールとの間に空気の層が存在する。したがって、熱伝達シートは太陽電池モジュールに加圧状態で取り付けられているか、もしくは接着剤や粘着剤等により密着させる必要がある。

上記熱伝達シートに対する加圧力が０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下であることが望ましい。
このように規制するのは、熱伝達シートに対する加圧力が０．５ＭＰａ未満であると、熱伝達シートの変形が不十分となって、熱伝達シートと太陽電池モジュール或いは熱伝達シートとの密着性を十分に向上させることができず、太陽電池モジュールと放熱手段との間等に、熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することができなくなる場合がある。この結果、太陽電池ユニットのエネルギ変換効率を十分に向上させることができなくなることがある。一方、１０．０ＭＰａを超えると、太陽電池モジュールが破損することがあるからである。

上記熱伝達シートのかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³以下であることが望ましい。
このように規制するのは、熱伝達シートのかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³を超えると、熱伝達シートの熱伝導率や強度は高くなるものの、熱伝達シートの柔軟性が低下するため、熱伝達シートと太陽電池モジュール或いは放熱手段との密着性が低下して、太陽電池モジュールの冷却効率が低下することがあるためである。

太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの裏面に設けられ、太陽電池モジュールの放熱をつかさどる放熱手段とを備えた太陽電池ユニットであって、放熱手段として膨張黒鉛を含む熱伝達シートを用い、且つ、この熱伝達シートは太陽電池モジュールに貼着されていることを特徴とする。
このような構成であれば、熱伝達シートを太陽電池モジュールに貼着するだけで、熱伝達シートによる放熱が可能となり、しかも、太陽電池ユニット自体の軽量化が図ることができる。尚、両者を貼着する際には粘着剤や接着剤を用いれば良いが、これらの粘度が余り大きいと太陽電池モジュールの凹凸を埋めることができず、太陽電池モジュールと熱伝達シートとの間に空気の層が生じることがあるので、粘度は１０００Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。また、粘着剤や接着剤の熱伝導率が余り低いと放熱性が不十分となる場合があるので、これらの熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。

上記熱伝達シートのかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³以上２．０Ｍｇ／ｍ³以下であることが望ましい。
このように規制するのは、熱伝達シートのかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³未満であると、熱伝達シートの熱伝導率が低く、太陽電池モジュールの冷却効率が低下したり、熱伝達シートの強度が低下して、熱伝達シートの取り付け時における作業性が低下したりすることがあるためである。一方、熱伝達シートのかさ密度が２．０Ｍｇ／ｍ³を超えると、熱伝達シートの柔軟性が低下することがあるからである。
上記熱伝達シートの厚さが０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが望ましい。
このように規制するのは、熱伝達シートの厚さが３．０ｍｍを超えると、熱伝達シートの強度は高くなるものの、熱伝達シートの熱伝達性が低下して、太陽電池モジュールの冷却効率が低下することがあるためである。一方、熱伝達シートの厚さが０．１ｍｍ未満であると、熱伝達シートの熱伝達性は高くなるものの、熱伝達シートの強度が低下して、熱伝達シート取り付け時の作業性が低下したりすることがあるためである。

以上説明したように、本発明によれば、熱伝達経路内に熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することにより、太陽電池モジュールの熱が十分に放熱されて太陽電池モジュールの温度上昇が抑制されるので、太陽電池ユニットのエネルギ変換効率を飛躍的に向上させることができるといった優れた効果を奏する。

本発明の太陽電池ユニットの斜視図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明の太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュール、熱伝達シート、及び放熱部材の界面付近の拡大断面図である。 本発明の太陽電池ユニットの変形例を示す断面図である。 本発明の太陽電池ユニットの他の変形例を示す断面図である。 本発明の太陽電池ユニットの更に他の変形例を示す断面図である。 本発明の太陽電池ユニットの更に他の変形例を示す断面図である。 本発明の太陽電池ユニットにクランプを配置した状態を示す断面図である。 太陽電池モジュールの正面図である。 太陽電池モジュールの裏面にステンレス板を貼着したときの背面図である。 太陽電池モジュールの裏面に貼着されたステンレス板に、更に膨張黒鉛等からなる熱伝達シート及びアルミニウム板を貼着したときの背面図である。 実験を行うときの概略説明図である。 実施例の太陽電池モジューと比較例の太陽電池モジュールとにおける時間と温度との関係を示すグラフである。 背景技術の太陽電池ユニットにおける太陽電池モジュール、熱伝達シート、及び放熱部材の界面付近の拡大断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の熱伝達シートは発熱体である太陽電池モジュールを冷却するために使用されるものであり、大別して、以下の構成とすることにより熱抵抗を減少させ、熱伝達性の向上を図ることを特徴とするものである。
（１）太陽電池モジュールとヒートシンク等の放熱部材（放熱手段）との間に熱伝達シートが加圧状態で配置される。
（２）太陽電池モジュールの裏面に、放熱部材としての熱伝達シートが貼着される。
（３）太陽電池モジュールの裏面に、放熱部材としての熱伝達シートが加圧状態で配置される。
尚、上記熱抵抗とは、発熱体から熱の供給を受ける部材において、離間した２点の温度差を発熱体の発熱量で除した値であり、図２を用いて説明すると、Ｂ点の温度からＣ点の温度を引いた値、つまり、Ｂ点とＣ点の温度差を、発熱体（太陽電池モジュール２）の発熱量で除した値が該当する。

ここで、上記（１）〜（３）に示す太陽電池ユニットにつき、各構成毎にその内容を説明する。
（１）に示す太陽電池ユニットの構成
当該構成の太陽電池ユニットに用いられる熱伝達シートは、天然黒鉛やキャッシュ黒鉛等を硫酸や硝酸等の液体に浸漬させた後、４００℃以上で熱処理を行うことによって形成された膨張黒鉛をシート状に形成したものであり、その厚さが０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、かさ密度が０．３Ｍｇ/ｍ³以上１．０Ｍｇ/ｍ³以下となるように形成されたものである。
膨張黒鉛は、芋虫状又は繊維状をしたもの、つまり、その軸方向の長さが半径方向の長さよりも長いものであり、例えば、その軸方向の長さが１ｍｍ程度、かつ、半径方向の長さが３００μｍ程度のものである。そして、本発明の熱伝達シート内部では、上記のごとき膨張黒鉛同士が絡みあっているのである。

尚、本発明の熱伝達シートは、上記のごとき膨張黒鉛だけで形成してもよいが、フェノール樹脂やゴム成分等のバインダーが若干（例えば５％程度）混合されていてもよい。
さらになお、上記のごとき膨張黒鉛から本発明の熱伝達シートを形成する方法は、とくに限定されない。

ここで、太陽電池モジュールとヒートシンク等の放熱部材との間に熱伝達シートを配置すれば、本発明の目的を達成できるが、熱伝達シートのかさ密度を規制すれば、本発明の目的をより達成できるものと考えられる。したがって、熱伝達シートのかさ密度という観点から考察してみる。

膨張黒鉛から形成された膨張黒鉛シートは、かさ密度の増加とともに面方向の熱伝導率は向上する一方、柔軟性は低下する。このため、膨張黒鉛シートは、その用途に応じてそのかさ密度が調整され、通常、熱伝達シートとして使用するものは熱伝導性を重視し、かさ密度が高くなる（例えば、１．３Ｍｇ/ｍ³以上）ように構成するのに対し、壁等の断熱材や電磁波遮蔽材として使用するものはかさ密度が低くなる（例えば、１．０Ｍｇ/ｍ³以下）ように構成される。

そこで、本発明の熱伝達シートに膨張黒鉛シートを用いる場合について考慮すると、柔軟性を重視しつつ熱伝導性をも考慮して構成することが望ましい。これは、熱伝導性に欠けると熱伝達シート本来の機能を十分に発揮することができないので、太陽電池モジュールの熱を十分に放熱部材に伝達することができない一方、柔軟性に欠けると熱伝達経路内に熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制することができないため、やはり太陽電池モジュールの熱を十分に放熱部材に伝達することができないからである。

尚、熱伝導性よりも柔軟性を重視するのは、膨張黒鉛シートのかさ密度が余り小さくなければ（０．３Ｍｇ／ｍ³未満でなければ）、厚さ方向の熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となり、十分に本発明の目的を達成できるのに対して、上述の如く空気の熱伝導率は極めて低く〔０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕、熱伝達経路内に空気の層が存在すると熱伝達が著しく阻害され、本発明の目的を達成することができないからである。

以上のことを考慮すれば、熱伝達シートのかさ密度を１．０Ｍｇ／ｍ³以下（望ましくは０．９Ｍｇ／ｍ³以下、特に望ましくは０．８Ｍｇ／ｍ³以下）に規制することにより、熱伝達シートの柔軟性を確保でき、これにより凹凸に対する追随性を付与させて、熱伝達経路内に空気の層が存在するのを抑えることが可能である。但し、熱伝達シートのかさ密度が０．３Ｍｇ／ｍ³未満になると、熱伝達シートの柔軟性は高いものの、熱伝達シートの面方向の熱伝導率が低くなって、太陽電池モジュールの冷却効率が低下したり、熱伝達シートの強度が低下して、熱伝達シートの取り付け時における作業性が低下したりすることがある。したがって、熱伝達シートのかさ密度は０．３Ｍｇ／ｍ³以上であることが望ましい。

次に、熱伝達シートに対する加圧力という観点から考察してみると、熱伝達シートに対する加圧力は０．３ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下であることが望ましい。
これは、熱伝達シートに対する加圧力が０．３ＭＰａ未満であると、熱伝達シートの変形が不十分となって、熱伝達シートと太陽電池モジュール、或いは、熱伝達シートと放熱部材との密着性を十分に向上させることができず、熱伝達経路内に熱伝導率が低い空気の層が存在するのを抑制できなくなる結果、太陽電池ユニットのエネルギ変換効率を十分に向上させることができない場合がある。一方、１０．０ＭＰａを超えると、太陽電池モジュールが破損することがある。

更に、熱伝達シートの厚さという観点から考察してみると、上記熱伝達シートの厚さは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが望ましい。
これは、熱伝達シートの厚さが３．０ｍｍを超えると、熱伝達シートの強度は高くなるものの、熱伝達シートの熱伝達性が低下して、太陽電池モジュールの冷却効率が低下することがある一方、熱伝達シートの厚さが０．１ｍｍ未満であると、熱伝達シートの熱伝達性は高くなるものの、熱伝達シートの強度が低下して、熱伝達シート取り付け時の作業性が低下したりすることがあるためである。

つぎに、（１）に示す太陽電池ユニットの構成を、図１〜図３に基づいて、以下に説明する。尚、図１は太陽電池ユニットの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は界面付近の拡大断面図である。これら図１〜図３において、１は太陽電池ユニット、２は太陽電池モジュール、３は熱伝達シート、４は放熱部材、５は型枠である。

図１及び図２に示すように、熱伝達シート３は、太陽電池モジュール２と放熱部材４との間に挟まれた状態で配置される。すると、太陽電池モジュール２の自重によって熱伝達シート３は太陽電池モジュール２と放熱部材４とに挟まれた状態で加圧されることになる。このような状態になると、熱伝達シート３はその厚みが小さくなるが、厚みが小さくなるにつれ、熱伝達シート３と太陽電池モジュール２及び放熱部材４との密着性が向上する。その理由は、熱伝達シート３を構成する膨張黒鉛同士の間には空間が存在するため、圧縮される過程において、熱伝達シート３の表面に位置する膨張黒鉛が、太陽電池モジュール２の表面や放熱部材４の表面に存在する凹凸内に侵入するからである。尚、このような現象は、膨張黒鉛同士の間の空間が大きなかさ密度が１．０Ｍｇ/ｍ³以下の熱伝達シート３を用いた場合に顕著である。

そして、上記のような状態になると、図３に示すように、太陽電池モジュール２と熱伝達シート３との間、及び、熱伝達シート３と放熱部材４との間に空気の層が生じるのを抑制できるので、熱伝達経路における熱抵抗が飛躍的に小さくなる。この結果、太陽電池モジュール２の冷却効率が高くなって、太陽電池モジュール２の温度上昇が抑えられるので、太陽電池モジュール２のエネルギ変換効率を飛躍的に向上させることができる。

尚、上記構成であれば、熱伝達シート３は太陽電池モジュール２と放熱部材４との間に挟まれた状態で配置されているだけであるから、熱伝達シート３の交換が必要となった場合、容易に交換することができる。
また、上述のようにして作製した熱伝達シート３は面方向の熱伝導率が５０〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、厚さ方向の熱伝導率よりも極めて大きくなっているから、熱伝達シート３の面方向における温度分布をほぼ均一に保つことができる。よって、熱伝達シート３や太陽電池モジュール２及び放熱部材４にヒートスポットが形成されることを防ぐことが可能となる。
更に、熱伝達シート３を太陽電池モジュール２と放熱部材４との間に挟まれた状態で配置できるのであれば、熱伝達シート３と放熱部材４とが別体になっていなくてもよく、例えば、接着剤等によって熱伝達シート３を放熱部材４に貼り付けておいてもよい。

（２）に示す太陽電池ユニットの構成
上記（１）の太陽電池ユニットで用いた放熱部材４は必ずしも必須のものではなく、図４に示すように、太陽電池モジュール２の裏面に熱伝達シート３（この場合には、放熱部材としての機能を発揮）を接着剤で貼り付けると共に、熱伝達シート３の両端を型枠５に貼り付けるような構造であっても良い。このような構造であれば、熱伝達シート３からの輻射により熱が大気中に放出されると共に、熱伝達シート３から型枠５に熱が伝わって型枠５からも熱が放出されることになる。尚、熱伝達シート３の製造方法は、上記（１）に示す太陽電池ユニットの構成の項で示した方法と同様の方法で作製することができる。

ここで、上記粘着剤や接着剤の粘度は１０００Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。なぜなら、接着剤の粘度が１０００Ｐａ・ｓを超えると、太陽電池モジュール２の凹凸を粘着剤や接着剤で埋めることができず、太陽電池モジュール２と熱伝達シート３との間に空気の層が生じることがあるからである。更に、粘着剤層や接着剤層における熱伝達性が劣るのを抑制すべく、これらの熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。このような粘着剤や接着剤としては、シリコーングリスやエポキシ樹脂等が例示される。

また、熱伝達シート３のかさ密度は１．０Ｍｇ／ｍ³以上２．０Ｍｇ／ｍ³以下であることが望ましい。これは、熱伝達シート３のかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³未満になると、熱伝達シート３の熱伝導率が低くなって、太陽電池モジュール２の冷却効率が低下したり、熱伝達シート３の強度が低下して、熱伝達シート３の取り付け時における作業性が低下したりすることがあるからである。一方、熱伝達シートのかさ密度が２．０Ｍｇ／ｍ³を超えると、熱伝達シートの柔軟性が低下することがあるからである。

更に、熱伝達シート３の厚さという観点から考察してみると、上記熱伝達シート３の厚さは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、上記（１）に示す太陽電池ユニットの構成の項で示した理由と同様の理由によるものである。
尚、熱伝達シート３の両端は型枠５に貼り付けるような構造に限定するものではなく、型枠５に貼り付けられていなくても良い。例えば、太陽電池モジュール２の幅や長さと熱伝達シート３の幅や長さとを同一にしておき、太陽電池モジュール２の裏面にのみ熱伝達シート３が存在する構成であっても良い。但し、このような構成であれば、型枠５から熱が放出されないので、熱伝達シート３の両端を型枠５に貼り付けるような構造とする方が好ましい。

（３）に示す太陽電池ユニットの構成
図５に示すように、太陽電池モジュール２に熱伝達シート３を貼り付けるのではなく、熱伝達シート３の裏面に配置されたメッシュ状等の押圧部材１１で、熱伝達シート３を太陽電池モジュール２に加圧するような構成とした他は、上記（２）に示す太陽電池ユニットの構成と同様の構成とした。上記押圧部材１１は放熱部材４として機能するものではないので熱伝導率は高くなくてもよいが、熱による変形を防止すべく、１００℃程度の耐熱性を有することが望ましい。尚、熱伝達シート３の製造方法は、上記（１）に示す太陽電池ユニットの構成の項で示した方法と同様の方法で作製することができる。

ここで、熱伝達シート３のかさ密度は、０．３Ｍｇ／ｍ³以上１．０Ｍｇ／ｍ³以下（望ましくは０．９Ｍｇ／ｍ³以下、特に望ましくは０．８Ｍｇ／ｍ³以下）に規制することが望ましい。また、熱伝達シート３に対する加圧力は０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下であることが望ましく、更に、熱伝達シート３の厚さは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、上記（１）に示す太陽電池ユニットの構成で示した理由と同様の理由によるものである。

（その他の事項）
（１）放熱部材４としては、上記のものに限定するものではなく、図６に示すように、本体部４ｂ内に、水等の冷媒を流すための冷媒流路６・・・が設けられている構造であっても良く、また、図７に示すように、本体部４ｂにおける熱伝達シート３と接する面とは反対側の面に、冷却フィン７・・・が形成されている構造であっても良い。これらの構造であれば、冷却フィン７・・・或いは、冷媒流路６・・・を流れる冷媒の存在により、太陽電池モジュール２の冷却効率を更に向上させることができるので、太陽電池モジュール２のエネルギ変換効率を更に向上させることができる。

（２）一般に、熱伝達シート３を再利用することは稀であるが、再利用をも考慮する場合には、以下のように規制するのが望ましい。
熱伝達シート３を加圧する場合に、熱伝達シート３は、下記（１）式に示す圧縮率が５０％以上であり、かつ、下記（２）式に示す復元率が５％以上となるように調整しておくことが望ましい。このような構成であれば、熱伝達シート３が複数回加圧圧縮されても、圧力が除去されたあとにおけるかさ密度は１．０Ｍｇ/ｍ³より小さい状態に保たれる。したがって、複数回使用したあとでも、熱伝達シート３が太陽電池モジュール２と放熱部材４に挟まれた状態で加圧されたときに、太陽電池モジュール２や放熱部材４との密着性が高く保たれるから、複数回使用しても熱抵抗を小さく保っておくことができ、再利用性を向上させることができる。

圧縮率（％）＝〔（ｔ₁−ｔ₂）／ｔ₁〕×１００・・・（１）
尚、上記（１）式において、ｔ₁は予圧（０．６８６ＭＰａ±１％）を１５秒間加えた後の厚さ（ｍｍ）であり、ｔ₂は全圧（３４．３ＭＰａ±１％）を６０秒間加えた後の厚さ（ｍｍ）である。

復元率（％）＝〔（ｔ₃−ｔ₂）／（ｔ₁−ｔ₂）〕×１００・・・（２）
尚、上記（２）式において、ｔ₁は予圧（０．６８６ＭＰａ±１％）を１５秒間加えた後の厚さ（ｍｍ）であり、ｔ₂は全圧（３４．３ＭＰａ±１％）を６０秒間加えた後の厚さ（ｍｍ）であり、ｔ₃は再び予圧まで戻し、６０秒経過した後の厚さである。

特に、上記（１）式に示す圧縮率が５５％以上であり、かつ、上記（２）式に示す復元率が６％以上となるように調整しておけば、より確実に圧力が除去されたあとにおけるかさ密度を１．０Ｍｇ/ｍ³より小さい状態、例えば、０．９Ｍｇ/ｍ³より小さい状態に保つことができ、再利用性をより一層向上させることができる。

尚、熱伝達シート３の圧縮率が５０％未満であれば、太陽電池モジュール２や放熱部材４との密着性が悪くなるため好ましくなく、また、復元率が５％未満であれば、再利用したときにおける太陽電池モジュール２や放熱部材４との密着性を高く保つことができず、再利用に対応できないので好ましくない。

また、熱伝達シート３のかさ密度が１．０Ｍｇ/ｍ³よりも小さくても、太陽電池モジュール２の自重が大きい場合には熱伝達シート３に加わる圧力が大きくなり過ぎて（具体的には、１０．０ＭＰａを超えると）、太陽電池モジュールが破損してしまう可能性がある。

上記の如く、かさ密度が０．９Ｍｇ/ｍ³以下の熱伝達シート３を使用し、かつ、熱伝達シート３に加わる圧力が１．５ＭＰａ以下となるように規制すれば、圧力が除去されたあとにおける熱伝達シート３のかさ密度を０．９Ｍｇ/ｍ³以下の状態に保つことができ、太陽電池モジュール２と熱伝達シート３、及び熱伝達シート３と放熱部材４との密着性が向上し、かつ、復元性も維持することができる。よって、熱伝達シート３の再利用性を保持しつつ、熱伝達シート３と、太陽電池モジュール２及び放熱部材４との密着性をさらに高くすることにより、熱抵抗を低下させることができる。

特に、かさ密度が０．８Ｍｇ/ｍ³以下の熱伝達シート３を使用し、かつ、熱伝達シート３に加わる圧力が１．０ＭＰａ以下となるように規制すれば、圧力が除去されたあとにおけるかさ密度を０．８Ｍｇ/ｍ³以下に状態に保つことができ、熱伝達シート３と太陽電池モジュール２及び放熱部材４との密着性をさらに向上することができ、かつ、復元性も維持することができる。

尚、太陽電池モジュール２の自重が小さい場合には、熱伝達シート３に加わる圧力が小さくなり過ぎて（具体的には、０．５ＭＰａ未満になると）、太陽電池モジュール２と熱伝達シート３、及び熱伝達シート３と放熱部材４との密着性が低下して、熱抵抗を十分に低下させることができない場合もありうる。したがって、このような場合には、図８に示すように、太陽電池モジュール２、熱伝達シート３、及び放熱部材４を挟持するようなクランプ９を用いるのが好ましい。

（３）太陽電池モジュール２と熱伝達シート３との間の絶縁処理が必要な場合には、熱伝達シート３の表面に、ポリエチレンテレフタレート等から成る絶縁シート層を形成すれば良い。

（４）熱伝達シート３を、含有する硫黄や鉄分等の不純物の総量が１０ｐｐｍ以下、とくに、硫黄が１ｐｐｍ以下となるように処理しておけば、熱伝達シート３を取り付けた太陽電池ユニットの劣化を確実に防ぐことができる。

（５）熱伝達シート３と太陽電池モジュール２との間や、熱伝達シート３と放熱部材４との間、又は、これら両者の間に、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂フィルムを配置してもよい。このような構成とすれば、熱伝達シート３から離脱した膨張黒鉛等が熱伝達シート３の周囲に飛散したりすることを防ぐことができる。この場合、使用する樹脂フィルムは、厚さ方向の熱伝導率が熱伝達シート３と同程度であり、１００℃程度の耐熱性を有しているものであればよく、特に限定はない。

（実施例）
本発明の実施例を、図９〜図１１に基づいて、以下に説明する。図９は太陽電池モジュールの正面図、図１０は太陽電池モジュールの裏面にステンレス板を貼着したときの背面図、図１１は太陽電池モジュールの裏面に貼着されたステンレス板に、更に膨張黒鉛等からなる熱伝達シート及びアルミニウム板を貼着したときの背面図である。

図９に示すように、太陽電池モジュール１は、ガラス板１５間に複数の太陽電池セル１４を均等に並べて配置した構造を成しており、上記太陽電池セル１４のうち一部の太陽電池セル１４には熱電対１８ａ〜１８ｄが取り付けられている（尚、熱電対１８ａは隅部３０から距離Ｌ１＝１００ｍｍ、距離Ｌ２＝２５ｍｍの位置に配置されており、また、熱電対１８ｂは隅部３１からの距離が熱電対１８ａと同様の位置となるように配置されている）。

上記太陽電池モジュール１の裏面には、図１０に示すように、２枚のステンレス板（幅Ｌ３＝８０ｍｍ、長さＬ４＝１１５ｍｍ、厚さ＝０．１ｍｍ）２０ａ、２０ｂが、図示しないシリコーングリス（粘度３３０Ｐａ・ｓ、熱伝導率０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ））により貼着されており、また、これらステンレス板２０ａ、２０ｂにおける上記熱電対１８ａ、１８ｂに対応する位置には熱電対１８ｅ、１８ｆが取り付けられている。更に、図１１に示すように、上記ステンレス板２０ａ、２０ｂのうちステンレス板２０ａ（図１１において、左側に位置するステンレス板）には、膨張黒鉛を含む熱伝達シート（東洋炭素（株）製黒鉛シート「ＰＦ−２０ Ｄ=２．０」であり、幅Ｌ５＝６０ｍｍ、長さＬ６＝１００ｍｍ、厚さ＝０．２ｍｍ、かさ密度２．０Ｍｇ／ｍ³である）２３が、上記ステンレス板２０ａ、２０ｂを貼着したシリコーングリスと同様のシリコーングリスで貼着されている。

（比較例）
図１１に示したステンレス板２０ａ、２０ｂのうちステンレス板２０ｂ（図１１において、右側に位置するステンレス板）に、上記熱伝達シート２３と同じ大きさのアルミニウム板（幅、長さ、及び厚さは上記実施例の熱伝達シートと同じ）２２を貼着した以外は実施例と同様の構成とした。

（実験）
図１２に示すように、載置台３１の上に、上記熱電対等が取り付けられた太陽電池モジュール１を載置すると共に、この太陽電池モジュール１と所定の距離（Ｌ７＝６５０ｍｍ）を隔てて、載置台３３上に配置された照射手段３２を配置する。この照射手段３２の光源には、白熱レフ球（定格電圧１００Ｖ、定格消費電力４５０Ｗ）を用いた。
上記のような実験装置を用いて、太陽電池モジュール１の表側に光を照射し、実施例及び比較例の部分における太陽電池モジュール１の、表面及び裏面の温度を熱電対１８ａ〜１８ｆにより連続的に測定した。その結果を、図１３に示す。

図１３から明らかなように、表裏ともに実施例のほうが比較例より２〜３℃程度低い温度となっており、本発明の効果が顕著に示されていることがわかる。

本発明は太陽電池ユニットに使用することができる。

１ 太陽電池ユニット
２ 太陽電池モジュール
３ 熱伝達シート
４ 放熱部材（放熱手段）

Claims (3)

1. 太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの裏面に設けられ、太陽電池モジュールの放熱をつかさどる放熱手段とを備えた太陽電池ユニットであって、
   放熱手段として膨張黒鉛から成る熱伝達シートを用い、且つ、この熱伝達シートは太陽電池モジュールに直接的に接触するように加圧状態で取り付けられていることを特徴とする太陽電池ユニット。
2. 上記熱伝達シートに対する加圧力が０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下である、請求項１に記載の太陽電池ユニット。
3. 上記熱伝達シートのかさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ³以下である、請求項１または２に記載の太陽電池ユニット。

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