JP2014038936A

JP2014038936A - 発電蓄電一体型ソーラーシステム

Info

Publication number: JP2014038936A
Application number: JP2012180243A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Nakamatsu; 義郎中松
Original assignee: Dr Nakamatsu Soken Co Ltd
Current assignee: Dr Nakamatsu Soken Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-02-27

Abstract

【課題】夜や曇りや雨の日でも、２４時間電力を安定に供給できる蓄電ソーラーパネルを提供する。
【解決手段】太陽電池セル１２０を端子１２６と１２７を介して直列に接続する。＃３の太陽電池セル１２０の出力を出力線１２５から外部に取り出し、電極１２４’を介して封止材１２４に戻してやり、発生した電気を封止材１２４やセル１２０などからなる誘電体に蓄電する。封止材１２４の材料としては、樹脂ポレオリフィンをなど用いる。
【選択図】図２５

Description

本発明は発電と蓄電を一体化したソーラーシステムに関する。

ソーラーパネルを民家や工場の屋根等に搭載して、家庭の使用電力の一部を賄ったり、広い土地メガソーラーを造るまでになってきているが、ソーラーパネルは図1の如く日中日光が当たる時に発電する。しかしながら、図2に示す夜や図3に示す曇りの日とか雨の日には発電しない。図1は直射日光が当たっている時の様子を示す図である。図において、1は光を受けて電気を発生するソーラーパネル、2はソーラーパネル1を支えるフレームである。該フレーム2は、図に示すように側面が三角形のフレームであり、ソーラーパネル1を支えている。
4は地面であり、支持フレーム2を支えている。3は太陽光であり、ソーラーパネル1を照射する。この時、ソーラーパネル1は入力光に応じた電気を発生する。発生された電気は、ケーフ゛ル6を通じ売電又は、洗濯機や掃除機とかの電気機器7電力を自己消費する。

前述したソーラーパネルは、日中は電力を供給することができる。しかしながら、夜や曇りや雨の日は発電しない。図2は夜8の状態を示している。図3は曇り9又は雨10の日を示す。太陽光が照射されない時間はソーラーパネル1は電気を発生せず、24時間電力を供給することはできなかった。また、売電をするにも不安定な電源なので低く評価されていた。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、冷却による光発電効率向上と、24時間電力を安定に供給でき、売電も安定電源として信頼され、売電収入も安定する蓄電ソーラーパネルを提供することを目的としている。

請求項1記載の発明は、ソーラーパネルの発電部と蓄電部を一体とした発電蓄電一体型ソーラーシステムを提供することを特徴としている。

本発明により、昼間に発電したものを蓄電しておけるので、電気を発電しない夜や雨、曇りの日にも使用することができ、ソーラーパネルの発生した余剰の電気を有効利用することができる。又売電しても安定電源として信頼される電源となり、高収入を得られる。発電所から給電されなくても非常電源として常時働く。ソーラーパネルの発生電力を24時間利用することができる。
キャパシタやバッテリーを別に設ける必要がない効果がある。システム全体が、シンプルで、コンパクトになる効果がある。温水を供給できる効果もある。蓄電部分を架体に兼用してコストダウンする効果もある。また、
ビニールハウスに代わり、台風に強い効果もあり、また、これにより多毛作農業が可能になる効果もある。バッテリーを太陽熱で暖めて発電効率を上げる相乗効果も本発明の効果である。また、真空ガラス管型温水器のガラス管保護の効果もある。
更に本発明は、光発電部とコンデンサ、蓄電池、温水部を一体化しているので、光発電部の温度上昇を抑え、発電効率を向上させる効果もある。更に、本発明によりバッテリー又はコンデンサの寿命が延びる効果がある。そして、架体を不要とすることもできる効果もある。本発明をスレート等の屋根材の代わりに使用することができ、屋根取り付け時の雨漏りが無く、瓦やスレート屋根より安く且つ発電する合理的な家を造ることができる大きな効果がある。

公知のソーラーシステムでは、昼間の晴天でしか使用できないことを示す図公知のソーラーシステムは夜間は使用できないことを示す図公知のソーラーシステムは曇天や雨天の場合に使用できないことを示す図公知のソーラーシステムの動作原理図本発明の第1の実施例を示す図本発明の第2の実施例を示す図本発明の第3の実施例を示す図本発明の第4の実施例を示す図本発明の第5の実施例を示す図公知のソーラーシステム単結晶型発電素子の構成断面図公知のソーラーシステム薄膜型発電素子の構成断面図本発明の第6の実施例を示す図本発明の第7の実施例を示す図本発明で用いる電気二重層コンデンサの構成断面図本発明の第8の実施例を示す図本発明の第9の実施例を示す図本発明の第10の実施例を示す図本発明の第11の実施例を示す図本発明の第12の実施例を示す図本発明の第13の実施例を示す図本発明の第14の実施例を示す図本発明の第15の実施例を示す図本発明の第16の実施例を示す図本発明の第17及び18の実施例を示す図本発明の第19の実施例を示す図本発明の第20の実施例を示す図本発明の第21の実施例を示す図本発明の第22の実施例を示す図本発明の第23の実施例を示す図本発明の第24の実施例を示す図本発明を屋根材とした場合の実施例を示す図

本発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。本発明の実施例の説明の前に、従来のソーラー発電システムについて説明する。光電池を、直列又は並列に接続してパネル状に形成するものである。図4は公知のソーラーシステムの原理説明図である。太陽光3が太陽から照射されると、太陽電池100で発電する。発電された電気は、直接電気機器102に使用されるか、遠く離れた蓄電池101に蓄電される。蓄電された電気は電気機器7に供給される。

図5は本発明の第1の実施例を示す図である。太陽からの光照射3を受けると、太陽電池(光発電素子)素子100は電気を発生し、発生した電気を自分自身(太陽電池)にフィードバック103し、太陽電池構成物自身が持つキャパシタンス104をコンデンサとして活用して電気を蓄電し、出力する。光発電素子100が電荷を溜める蓄電池104としても機能させるのが、本発明のポイントである。この場合において、光発電素子100をはじめ構成する配線やＥＶＡ、ポリオレファン等封止剤やバックシートを誘電体として、誘電率が高ければ、より沢山の電気を蓄電できるので好ましい。
図6は本発明の第2の実施例を示す図である。図において、108が本発明に係る発電蓄電ユニットである。この発電蓄電ユニット108は、その内部に示す光発電素子100とキャパシタ106より構成されている。その特徴は、発電素子100の電極107を、キャパシタ又はバッテリー誘電体106の電極の片方を共用することである。そして、光発電素子100で発生した電気は誘電体106に蓄えられる。蓄えられた電気は、出力105される。

図7は本発明の第3の実施例で、光発電素子100の電極をバッテリー112の電極と兼用させて出力105される発明である。
図8は本発明の第4の実施例を示す図である。104は本発明発電蓄電ユニットであり、光発電素子100と、誘電体つまりコンデンサ110とが結合されてなる。このように構成されたユニットにおいて、太陽光が3照射されると、太陽電池100は光を受けて電気を発生し、コンデンサ110に蓄電されていく。蓄えられた電気は、出力105する。
図9は本発明の第5の実施例を示す図である。図に示すように、発電蓄電素子ユニット113は光発電素子100と、バッテリー112を配線111により一体に設けている。この場合において、太陽光3により電力を光発電素子100が発電し、それがバッテリー112に蓄えられ、電力を供給105する。

図10は公知のソーラーシステム単結晶型ソーラー発電素子の構成断面図である。図において、20は光照射面、21はＳiＯＮ層、22はＴiＯ₂層、23は受光面、24はその下に設けられた半導体層である。このように構成された素子において、光照射面20から光が入射されると、この光はＳiＯＮ層21及びＴiＯ₂層22よりなる反射防止膜を通過して受光面23に受光される。この結果、半導体層24は電気を発生する。発生された電気は、端子25と26から取り出されるという、公知単結晶光電素子の説明を本発明説明のために行った。
図11は公知のソーラーシステム薄膜型ソーラー発電素子の構成断面図である。この公知例は、透明防湿フィルム38と、透明接着剤層39と、透明第2電極層40と、アモルファス半導体層41と、第1電極層42と、プラスチックフィルム基板43と、第3電極層44と、接着剤層45と、防湿フィルム46から構成されている。47は第2電極層40に取り付けられた電極、48は第3電極層44に取り付けられた電極である。ここでは、電気は電極47，48から取り出される。このように構成された発電素子において、アモルファス半導体層41に光が当たると、電気を発生し、電極47と48との間に電位差が発生し、電気が流れるようになるという公知薄膜型光電素子の説明を本発明説明のために行った。

図12は本発明の第6の実施例を示す構成断面図である。ここでは、薄膜型の光発電素子を示している。この光発電素子は、図11，図12に示す光発電素子と同じ構成である。しかしながら、薄膜発電体，封止材，バックシート構成要素を誘電体としても兼用活用する発明である。
光が当たると、この光は透明防湿フィルム38，透明接着剤層39，透明第2電極層40を通過してアモルファス半導体層41に照射される。この時、該アモルファス半導体層41は光発電を行う。この光発電により発生した電気は、通常は第1電極層42とプラスチックフィルム基板43を経て第3電極48から取り出される。
ここで、第3電極48から取り出される電荷を透明第2電極層40にもどしてやる。この結果、第2電極層40に戻された電荷は、アモルファス半導体層41，第1電極層42及びプラスチックフィルム基板43より構成される誘電体に順次蓄電されていく。この結果、これら誘電体は電荷を蓄積し、コンデンサとして機能することになる。この電力を端子47，48から取り出す。

従って、図に示す発電素子をコンデンサ又はバッテリーとして兼用するというのが本発明である。このように、この実施例では、光発電素子をコンデンサ(又はバッテリー)として兼用できるものであり、昼間のエネルギーをソーラーパネルの中に蓄えることができるので、夜間も出力できることになる。なお、出力電圧を取り出す時の端子47，48の極性は誘電体の種類によって異なる。つまり、正極が47になるか48になるかは、場合によるものである。
光が照射されない夜間でも、売電や電気機器に電力を供給することができる。つまり、24時間電力を供給することができる。実際には、光発電素子1個のみで電気機器に電力を供給するわけではなく、複数の光発電素子が直列及び／又は並列に組み合わさって、ソーラーパネルを形成しているものであるので、大量の電気機器への24時間電力供給体制が整うことになる。
ここでは、薄膜型の光発電素子を用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、多結晶型、アモルファス型、有機型、コーティング型等の光発電素子を用いてもよく、これらも本発明の範囲である。

図13は本発明の第7の実施例を示す図である。図はその構成断面図である。図において、20は光入射面、21はＳｉＯＮ層、22はＴｉＯ₂層、23は受光面、24は半導体層(ＡlＧaＡs層)、26は誘電体、27と28は電極である。21と22は反射防止膜を形成している。この素子は、光がn型層23に当たると、p型とn型の発生電圧差に基づく電圧を発生する。発生された電圧は誘電体26に蓄電され、電極27，28から取り出される。

この原理は既存の光発電素子の電極から発生される電荷を光発電素子と一体に形成された誘電体(コンデンサ)に蓄電するようにしたものである。その際に、光発電素子とコンデンサの電極を共有し光発電素子としたものである。図13において、図10と同一のものは、同一の符号を付して示す。
この図において、26はコンデンサを形成する誘電体、27，28は該誘電体26に接続される出力端子である。出力端子28は光発電素子との間で電位を共通にするために用いられるものである。ここで、「電位を共通にする」について説明する。光発電素子とキャパシタとを接続しても、そのままでは光発電素子とキャパシタとの電位が決まらないので、光発電素子で発生した電荷がキャパシタに流れ込むことはできない。つまり、光発電素子とキャパシタとが電位的に浮いているからである。そこで、光発電素子の出力電荷をキャパシタに蓄電させるために、双方の電位を決めてやる必要がある。即ち、光発電素子とキャパシタの一点を接続してやるのである。そして、光発電素子からキャパシタ26に電荷が流れ込むようにバイアスを与えてやる。これで、光発電素子とキャパシタの電位が決まり、光発電素子で発生した電荷はキャパシタ26に蓄電することができるようになる。
出力端子27は、出力端子28と共に蓄電された電気を取り出すためのものである。図より明らかなように、光発電素子の出力端子25(図10参照)をコンデンサの出力端子27としても共用している。

このように構成された素子の動作を説明すれば、以下のとおりである。光が半導体層24の表面23に当たると、p型とn型の発生電位差に基づく電圧を発生する。この時、発電素子から流れ出した電荷は誘電体26に蓄電されていく。この誘電体26に蓄電された電荷は、誘電体26内から外に取り出すことができる。外に取り出す時は、出力端子27と28を用いることになる。昼間に誘電体26に蓄電された電気は、夜間や曇天、雨天時、勿論晴天時も、ここから売電や自己の電気機器7に供給される。このようにして、夜間も含めて24時間電気を用いることができるようになる。
なお、本実施例において、アモルファスや多結晶や薄膜や有機やコーティング方式の場合も、本発明に含まれるものである。

図14は本発明で用いる電気二重層コンデンサの構成断面図である。この電気二重層コンデンサは、従来の電気二重層コンデンサとは異なり、従来使用している活性炭とは特性の全く異なる炭素材を使用し、更に従来の電気二重層コンデンサの静電容量の発生メカニズムとは、全く異なるメカニズムにより、静電容量を発生する新たな電気二重層コンデンサである。
図において、80はコンデンサの体積が膨張するのを抑制するための体積規制手段、81は電解液封入容器、82は集電体、83は分極性電極である。この分極性電極83の材質が従来のものと異なるものであり、黒鉛類似微結晶炭素を用いている。84はセパレータ、85は分極性電極、86は集電体、87は電解液封入容器である。88は体積規制手段である。89と90は取り出し電極である。91は電解液であり、セパレータ84で分離されている。
電解液としては、アルキルアンモニウム四フッ化ホウ素塩六フッ化リン塩もしくは過塩素酸塩から選ばれる電解質を0.5モル／1以上の濃度で含む非プロトン系極性有機溶媒液を用いる。このコンデンサは、コンデンサの組み立て当初は電気二重層を形成している界面は実質的に無いが、初期充電時に印可電圧がある閾値を越えると、電解質イオンが溶媒を伴って炭素組織内に侵入し、この時はじめて電気二重層を形成する界面を発生するものであり、従来の電気二重層コンデンサとは構成が全く異なるものである。このコンデンサはスイッチが不要というメリットと、耐久性が高く、例えば放電サイクル20000サイクル、約15年くらいの耐久性を持っているので、ソーラーパネルが10〜25年と長い耐久性を必要としているので、これと一体で蓄電に使用するのに適している。光発電素子で発電した電荷をこの電気二重層コンデンサに蓄電するものである。
この電気二重層コンデンサの既製品の外形は、例えば136×122×22〔ｍｍ〕程度であり、その容量は5000Ｆと極めて大きい。このコンデンサをその第1の大きさか、これを連結して大容量として光発電素子の蓄電体として用いれば、耐久性の高い光発電蓄電型ソーラーシステムを創ることができる。

図15は本発明の第8の実施例を示す図である。本発明装置を建物の屋根に設置した場合を示している。図において、図1と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、13は建物の屋根であり、該屋根の上にフレーム等(図示せず)を設けて本発明装置を載せた例を示している。1はソーラーパネル、該ソーラーパネル1の下部には該ソーラーパネル1とほぼ同じサイズの平板型コンデンサ14が設けられている。1４は電解コンデンサでもよい。電解コンデンサ14は、無極性のものより容量(キャパシタンス)が大きいので使用され、特に二極型がよい。前記電気二重層コンデンサを平坦にして製作したものがよく、又は既製の電気二重層コンデンサを結合して平板状にしてもよい。

図16は、図8に示す本発明の第9の実施例の構成断面図である。図において、53，54は電極、55は陰極箔、56は電解紙、57は誘電体で例えばアルミナ(Ａｌ₂Ｏ₃)、58は陽極箔である。5１は電解紙56を中に挟んだ電解液である。５９は、蓄電素子の上部に設けられた発電素子である。該発電素子の例としては、図５,図8に示すものが用いられる。該発電素子５９で発電された電荷が、その下の電解コンデンサに蓄電される。そして、６０が本発明である発電蓄電ソーラーシステムである。
このように構成された装置において、昼間の太陽が照っている状態では、ソーラーパネル1で発生した電荷はその下部に設けられた蓄電ユニットに蓄電される。前述したように、コンデンサの容量(キャパシタンス)を大きくするために、電気二重層コンデンサを用いてもよい。このようにして、昼間電気二重層コンデンサに蓄電された電気は夜の間に、売電や電気機器 7に配線(ケーフ゛ル)6を介して供給され、電気機器７を動作させることができる。この場合において、電界コンデンサはバッテリーとして機能している。コンデンサは、使用するにつれて、その保有する電荷が少なくなり、電圧の低下が起きる。夜に使用されると、電解コンデンサの蓄電量は低下するが、翌日の昼間に光を受けて、再度充電される。このようにして、電解コンデンサは何回も繰り返し使用することができ、バッテリーより寿命が長く安価である。

コンデンサとしては、普通の電解コンデンサより前述した電気二重層コンデンサがよい。電気二重層コンデンサは、普通のコンデンサとは異なり、容量が大きいという特徴がある。また、内部抵抗が小さいので、短時間で充放電が可能、充放電時間が短いので製品寿命が長いという特徴を持っている。本発明のコンデンサとしてこの電気二重層コンデンサを用いれば、形状を小型・薄型化することができ、大容量で耐久性があり、ソーラーパネルと一体化した本発明に適している。

図17は本発明の第10の実施例を示す図で、既製品の電気二重層等筒型コンデンサ１６を用いている。ローコストの量産既製コンデンサユニットを複数結合して構成する。筒型コンデンサユニット16としては、図(b)に示すような、電解層を挟み、巻き込んだものである。一般にコンデンサとして2枚の平板を考えた時、その平板の面積をＳ、平板間の距離をdとした時、コンデンサの容量Ｑは、ｋを比例定数として、Ｑ=ｋ・Ｓ／dであらわされる。筒型のコンデンサは平板の面積Ｓが大きく、平板間の距離dが小さくとれるので、容量の大きいコンデンサを作ることができる。また、これらコンデンサ16を並列に接続すると、その容量を増やすことができる。コンデンサ16で蓄電された電気は、配線6を介して、売電や電気機器7に供給される。

図18は本発明の第11の実施例を示す図である。本発明は、ソーラーパネル1の下に薄型シート状バッテリー15を重ねたものである。このバッテリーとしては、例えばリチウム電池を用いることができる。このバッテリー15は、ソーラーパネル1とほぼ同じの大きな平面なので大容量で形成されている。リチウム電池15’がソーラーパネル1で暖められ電池性能が向上する効果も本発明装置の大きな効果である。

図19は本発明の第12の実施例を示す図である。図15，図18，図20など、本発明実施例において、コンデンサやバッテリーが寿命がきた時に、交換する必要がある。このため、ソーラーパネル等光発電部1と一体で、その下にバッテリー又はコンデンサ15を保持し、且つ出入可能ホルダ19を設け、この中にコンデンサ又はバッテリーを挿入して使用する。バッテリー又はコンデンサ15の耐用年数がきたら引き抜き、新しいものに交換する。ホルダ19にはバッテリー又はコンデンサ15との接点を設け、光発電部1とを接続する。
図18のような屋根用にも使用できるが、図1のごとき平地用の場合はホルダ19に脚2を設けてホルダ19と脚2でソーラーパネルの架体とする。

図20は本発明の第13の実施例で、カメラ用小型リチウム電池など安い既製品バッテリーを連結して用いた場合の本発明ソーラーパネルシステムの構成を示している。17が量産製品リチウム電池のユニットを使用して、これら多数を結合したものをソーラーパネル1の裏直接びっしり貼るか、ケースに入れてこのケースを合わせたものである。

図21は本発明の第14の実施例を示す図である。この実施例は、ソーラーパネル１の下に太陽熱温水部60を設け、更にその下に蓄電池又はコンデンサ1２を設けたものである。温水部60内は複数の真空にしたガラス管又は水管又は平板状温水部となっている。
水管6０’が複数設けられており、温水部60は太陽光で暖められたソーラーパネル1の熱で暖められ、これによりソーラーパネル1の温度が下がり、ソーラーパネルの発電効率が向上する。これは、本実施例に限らず本発明は他の実施例のコンデンサや蓄電池を光発電部と合体することにより、光発電部の熱がコンデンサ蓄電池に吸収され、高温で低下する光発電効率の低下を防止し、発電量を上げると同時に、バッテリー効率も上げる上、真空管式温水器を一体とする場合、ソーラーパネルが真空管ガラスを保護するという一石三鳥の効果がある。
この水は直接地上から又は屋根にある貯留槽６１に予め押し上げられた水が降下して供給される。温水部60で暖められた温水は配管62を介して屋根貯留槽6１又は地上貯留層61’に貯留される。
貯留された温水は、必要に応じて浴槽や炊事用等に用いられる。一方、ソーラーパネル1は、太陽の光を受けて高温度になるが、水で冷やされるので温度を下げ、これにより光発電効率を上げる効果がある。
発電された電気は、バッテリー又はコンデンサ12に蓄電される。蓄電された電気は売買されたり電力分配器を介して電気機器作動7させる。ソーラーパネルで受けた太陽熱は、温水化に活用され、又バッテリー12を温め、バッテリー効果を向上させる。

図22は本発明の第15の実施例を示す図である。この実施例は発電ユニット120は、バッテリー(キャパシタ)121と該バッテリー121と結線123により接続されたコンデンサ122から構成されている。このように構成された装置において、光入射によりバッテリー121で発電すると、その発電された電荷は、配線122を介してコンデンサ123に蓄積される。コンデンサ123に蓄積された電荷は出力線105から外部に出力される。この実施例でも、昼間に蓄電された電気が、夜間等にコンデンサ122から出力されるので24時間運転を行うことができる。

図23は本発明の第16の実施例を示す図である。この実施例は、既製小型コンデンサ又は既製小型バッテリー78を多数結合して、ケース77に入れ、このケース77をソーラーパネル1の架体に兼用して一体とした本発明の実施例である。
図24は本発明の第17の実施例を示す図である。安価で耐久性がある既製の鉛蓄電池を利用するものである。鉛蓄電池は大きく重いので、それを利用してソーラーパネル1の架体と蓄電を兼用させのが本発明の特徴である。図で64が鉛蓄電池である。ソーラーパネル1で発生した電気は配線（図示せず）により鉛蓄電池64に溜める。なお、鉛蓄電池64から出力される電気は、前述と同様売電したり、電気機器に供給されている。ソーラーパネル１により蓄電池64がカバーされているので、雨、露等を防ぎ、鉛蓄電池64の寿命を延ばす効果も本発明の利点である。

この場合、ソーラーパネルの長さでＡ＜Ｂの条件を満たすＰ点にバッテリー６４のエッジを位置させる。これにより、蓄電池をソーラーパネルを太陽に向けて傾けて(平屋の場合約32度)支持し、架体を不要とし、コストダウンが図れる。ソーラーパネル１下端を下方保持具65のソーラーパネル挿入部66に挿入し、下方保持部65の下方には地沈下停止ストッパ67と下方保持具地中挿入杭６８からなる。ソーラーパネル１の上端部は上部保持部６9のソーラーパネル上部支持部７０に入れて支持し、69の台部71の上にバッテリー６４を載せ、この台部71はバッテリーが地面にめり込まないことと、ソーラーパネルが風であおられないものを防止する錘に兼用する。台座71を設けない場合は、上記保持部６９は６９’の如く、バッテリー６４の上部にネジ７3で固着してもよい。
ソーラーパネル１の下とバッテリー６４とに囲まれた空間７4で農作物７5を育成して農業と発電を兼用できる。ソーラーパネルの下７３は、暖かく且つＬＥＤ７6を設ければ夜も光があるので育成し、多毛作ができる。上記の農作部には、シースルーソーラーパネルでなく不透明ソーラーパネルでも、アスパラガス、ウド、エンドウ、サラダ菜、白菜、高菜等が好適に栽培される。なお、ＬＥＤ76の代わりに有機ＥＬの発光体であってもよい。本発明実施例18としてソーラーパネル1をシースルーとすれば太陽光が入る。これにより、ビニールハウスが不要となり、また台風に弱いビニールハウスに代わる効果がある。
図25は本発明の第19の実施例を示す図で、光発電素子(太陽電池セル)を複数結線して、ソーラーパネルユニットを形成し、(図において、ここでは太陽電池セルを＃1から＃3の3個用いた場合を示しているが3個に限るものではない)、121はガラス、122は枠である。123はユニットの底面部に設けられたバックシートである。該バックシート123は、熱や塩分、水分などから太陽電池セル120を保護する。124は太陽電池セルを水分の侵入から防ぐための封止材である。
図では、太陽電池セル120が端子126と127を介して3個直列に接続されており、端子126と127を使用してそれぞれの太陽電池セルを直列接続する。図では、太陽電池セル120の出力の3倍の電圧が取り出される。その出力は出力線125から外部に取り出される。この実施例によると、封止材124の材料としては、例えば樹脂ポレオリフィンを用いている。このポレオリフィンを用いて封止すると、水分の侵入が今までのＥＶＡを用いた時よりも、10倍程度の耐久性改善が見込まれる。なお、出力を128に示すように封止材124に戻してやり、この封止材やセルなど全体を誘電体として、発生した電気を誘電体に蓄電することができる。この場合において、＃3の太陽電池セル120の出力は電極124’を介して封止材124に入力される。

図26は本発明の第19の実施例を示す図である。図25と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施例は、ソーラーパネルユニット130のバックシート123下部に電極133を追加して設けたものである。このような構成にしておけば、封止材124やセルを含む全体をコンデンサの誘電体として利用し、電極134からソーラーパネルユニット130で発生した電気を蓄電しておくことができ、電極131と134を出力端子としてコンデンサからの電力を電気機器等の動作用として利用することができる。
前記実施例20(図26)の従来の封止剤の代わりに、例えば電解コンデンサに用いる電解液や、電気二重層コンデンサに用いられるアルキルアンモニウム四フッ化ホウ素塩六フッ化リン塩や過塩素酸塩、エチルメチルイミダゾールカチオン、四フッ化ホウ酸イオン等を用いる実施例である。図27は、出力は、電極129からの端子132と、＃1の太陽電池セルの端子126から取り出した端子131から取り出される。
図28は本発明の第22の実施例を示す図である。この実施例は、ソーラーパネルユニットの下部に、バックシートの代わりに又はバックシートの外にフォイル紙を貼り付け電極にしたもので、コンデンサとして用いるようにしたものである。図において、135がベースの紙、136がこの紙135に貼られた金属箔である。そして、＃1の太陽電池セルの端子126を出力端子131とし、金属箔134と接して配置された電極134’から引き出した端子132を他方の出力端子とするようにしたものである。このようにすると、コンデンサの容量が更に増えるので、よりたくさんの電気を蓄電することができる。
図29は本発明の第23の実施例を示す図である。この実施例は、ソーラーパネルユニットの下部に誘電体137を封入し、太陽電池セル120で発生した電荷をこの誘電体137に蓄電させるようにしたものである。誘電体137の下部には電極140を設け、この電極140から端子135を引き出している。他方の出力端子131は、＃1の太陽電池セル120の端子126を引き出したものである。＃3の太陽電池セル120の出力端子127からの出力は、直接誘電体137に入力される。この誘電体137の材質としては、例えば電解コンデンサに用いる電解液、電気二重層コンデンサに用いる前記電解液等を用いることができる。

図30は本発明の第24の実施例を示す図である。この実施例は、前記のソーラーパネルユニット130を建物の屋根に置くのではなく、スレートや瓦に代わる屋根材そのものとして用いる実施例である。図において、140がソーラーパネルユニット、141は家屋の垂木である。ソーラーパネルユニットの表面ガラスは、安全性の要求から強化ガラスが用いられる。ソーラーパネルユニット自体を建物の屋根材として用いると、以下のような効果がある。
従来のソーラーパネルを用いる時には、建物の屋根に孔を開けて、架体を付け、その上にソーラーパネルユニットを搭載するようにしていた。従って、孔を開けた場所から雨漏りがしたりするので、メンテナンスが大変であった。また、取り付け工数も多大な時間を要した。本発明によれば、屋根のスレートや瓦の代わりに本発明のソーラーパネルユニットを使えるので、雨漏りがすることはなくなり、ソーラーパネルのメンテナンスも不要となる。瓦やスレートも不要でこの工事も不要である。従って、コストを低く抑えることができる。また、取り付け工数も低減される。
なお、屋根材として用いるソーラーパネルユニットの大きさは従来のソーラーパネルとは異なるのも本発明の特徴で、古来からの垂木幅と同じ尺寸とし、具体的には幅900ミリ長さ1800ミリとすることにより垂木の幅に合致する。また、図30に示す実施例において、ソーラーパネルユニットに太陽熱温水器を付加した形態も考えられる。このようにすれば、更にエコロジーなシステムを使用することができるようになる。
図31は本発明ソーラーパネルを支持する垂木の一実施例を示す図である。建物の屋根材として用いられるソーラーパネルユニットを保持するもので、雨漏りしないように「水切り」を設けたのが特徴である。図に示すように、Ｕ字型保持具142がソーラーパネルユニット140を抑えている。143はＵ字型保持具の止め金、144は防水の垂木である。
前述の実施例では、電極としてアルミニウムや銅等の金属を用いる場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、導電性を有するプラスチックを用いることができる。導電性プラスチックを用いると、金属のようにサビが発生しないので、都合がよい。その他、本発明は上記実施例の他、種々の形態や組み合わせ、応用が考えられるがこれらは全て本発明に含まれるものである。

本発明は、ソーラーパネルが昼間しか発電しないという寿命的欠陥を除去し、昼夜いつでも電力を供給できるので、火力、原発等の発電に代わる安定に連続して電力を得られる画期的な発明電力装置であるので、売電はもとより、個人の家や工場の屋根に載せたり、屋根材として使用したり、ビニールハウスに代わる台風に強い農業の多毛作やメガソーラーなど、家庭用の小型の装置から農業や業務用の大型の装置まで、あらゆる産業分野で利用することができる。

1 ソーラーパネル
2 フレーム
3 太陽
4 地面
6 配線
7 電力分配器
８月
9 雲
10 雨
12 蓄電ユニット
13 屋根
14 電解コンデンサ
15 シート型バッテリー
16 筒型コンデンサ
1７量産リチウム電池ユニット
１８貯留槽
19 バッテリー／コンデンサ交換可能支持具
20 受光面電極
21 裏面電極
22 反射防止膜
23 n型層
24 p型層
25 p⁺型層
26 誘電体
35 電極
36 誘電体
37 電極
38 集電電極
39 Ｓi半導体
43 透明金属酸化膜層
44 金属層
45 導電性基板
46 半導体層
46’ 電極
47 電極
48 透明電極
49 n型薄膜
50 p型薄膜
51 裏面電極
53 電極
54 電極
55 陰極箔
56 電解紙
57 誘電体
58 陽極箔
60
温水部水管
６０’ 水管
61 屋根貯留槽
６１’地上貯留槽
６２配管
６３地上
６４鉛蓄電池
６５ソーラーパネル下方保持具
６６下方保持具ソーラーパネル支持部
６７下方保持具地埋め防止タランジ
６８下方保持具地中挿入杭
６９ソーラーパネル上方保持具
７０上方保持具ソーラーパネル支持部
７１上方保持具鉛蓄電池下敷き
72 上部保持具
７3 上部保持具をバッテリー６４に固定するボルト
７4 ソーラーパネル下の空間
７5 ここで育成する農作物
７6 ソーラーパネルの発電で発光するＬＥＤ
77 ソーラーパネル支持架体兼用リチウムバッテリー／コンデンサ筐体筐体
78 リチウムバッテリー／コンデンサ
100 ソーラーパネル
101 蓄電池
104 光発電素子
105 ソーラーパネル出力
106 キャパシタ又はバッテリー
107 光発電素子
108 発電蓄電ユニット
109 光発蓄電ユニット
110 誘電体(コンデンサ)
111 光発電素子
112 バッテリー
113 発電蓄電ユニット
120 太陽電池セル
121 ガラス
122 枠
123 バックシート
124 封止材
124’ 電極
125 出力線
126 端子
127 端子
131 端子
132 端子
133 電極
134 端子
135 紙
136 金属箔
137 誘電体
142 ソーラーパネルユニット保持部
143 止め金
144 防水の垂木

Claims

ソーラー発電部と蓄電部を一体にしたことを特徴とする発電蓄電一体型ソーラーパネル。