JP2014216545A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】開閉機構を要せずに太陽電池の外観を露わにしたり隠したりすることができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池モジュール１０は、太陽電池２１と、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置される液晶部３０と、液晶部３０における光の透過率を制御する液晶制御部４２とを備える。太陽電池モジュール１０によれば、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置された液晶部３０における光の透過率を制御することにより、透過率を高くして受光面２１ａを目立たち易くし、透過率を低くして目立たち難くすることができる。結果として、開閉機構を要せずに、太陽電池２１の外観を露わにしたり隠したりすることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
従来、太陽電池モジュールに関連して、特開２００７−３２６４４４号公報に記載されるように、サンルーフの内装側のサンシェードに設置された太陽電池により発電する車両用発電制御装置が知られている。この発電制御装置は、サンルーフの開閉動作により太陽電池の外観を露わにしたり隠したりすることを可能としたものである。
ところで、太陽電池の受光面は、高い吸光性を得るために、一般に暗色系の色彩を呈している。このため、美観上の観点等から太陽電池の外観を隠すことが好ましい場合がある。この点に関して、前述した発電制御装置によれば、サンルーフを閉じて太陽電池の外観を隠すことができるが、そのための開閉機構が必要となってしまう。
そこで、本発明は、開閉機構を要せずに太陽電池の外観を露わにしたり隠したりすることができる太陽電池モジュールを提供しようとするものである。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池と、太陽電池の受光面側に配置される液晶部と、液晶部における光の透過率を制御する制御部とを備える。
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池の受光面側に配置された液晶部における光の透過率を制御することにより、透過率を高くして受光面を目立たち易くし、透過率を低くして目立たち難くすることができる。結果として、開閉機構を要せずに、太陽電池の外観を露わにしたり隠したりすることができる。
本発明によれば、開閉機構を必要とせずに太陽電池の外観を露わにしたり隠したりすることができる太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
まず、図１から図２を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１０の構成について説明する。太陽電池モジュール１０は、太陽光により発電する太陽電池２１を含むモジュールである。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１０を示す模式図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、例えば、ボンネット、ルーフ、トランク、ドア、フェンダ等、車両の外面等の設置位置Ｌに設置される。
太陽電池モジュール１０は、太陽電池２１と、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置される液晶部３０と、液晶部３０における光の透過率を制御する制御部４０とを備える。
太陽電池２１は、光電変換により電力を発生させる電池である。太陽電池２１は、太陽電池モジュール１０の本体部２０に設けられる。本体部２０には、電池出力を充電するための主バッテリ５１及び副バッテリ５２が接続されている。液晶部３０は、液晶層３１を有し、液晶パネル等の液晶素子として構成されている。制御部４０は、本体制御部４１及び液晶制御部４２を備えるマイクロコンピュータ等として構成されている。
本体制御部４１は、例えばＭＰＰＴ（最大電力点追従）方式により、主バッテリ５１に対する電池出力の充放電を制御するように構成されている。本体制御部４１は、電池出力が低い場合の電圧変換ロスを低減するために、副バッテリ５２に電池出力を充電するように構成されてもよい。
液晶制御部４２は、液晶部３１に対する電圧供給を制御することにより、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置された液晶部３０における透過率を制御するように構成されている。すなわち、透過率を高くして受光面２１ａを目立たち易くし、透過率を低くして目立たち難くする。これにより、太陽電池２１の外観を露わにしたり隠したりすることができる。
なお、透過率とは、特定の入射光、特に可視光が液晶部３０を通過する割合を意味する。太陽電池２１の外観を露わにする又は隠すとは、それぞれ太陽電池２１の外観、特に暗色系の色彩を呈する受光面２１ａを目立ち易くする又は目立ち難くすることを意味する。
また、液晶制御部４２は、液晶部３０の透明度合を制御するように構成されている。すなわち、透明度合を高くして受光面２１ａを目立たち易くし、透明度合を低くして目立たち難くする。
また、液晶制御部４２は、液晶部３０の色彩を、太陽電池モジュール１０の設置位置Ｌの色彩と同一又はほぼ同一に制御する。この場合、液晶部３０は、透過率に応じて、その色彩を変更自在に構成されている。すなわち、設置位置Ｌの色彩との類似度を低くして設置位置Ｌとの間で色彩上の調和度を低くし、類似度を高くして調和度を高くする。なお、本実施形態において、設置位置Ｌの色彩とは、太陽電池モジュール１０の設置位置Ｌ周辺における車両の外面の塗装色を意味する。
また、液晶制御部４２は、太陽電池モジュール１０が設置される物体の状態又は受光状態を検出する検出部４３に接続される。なお、本実施形態において、太陽電池モジュール１０が設置される物体とは、車両を意味する。液晶制御部４２は、検出部４３による検出結果に基づいて、液晶部３０における透過率を制御する。検出部４３としては、例えば、キーセンサ、イグニッションセンサ、光センサ、バッテリセンサが用いられる。キーセンサは、車両のドアの施錠状態を検出し、イグニッションセンサは、エンジンの動作状態を検出する。光センサは、太陽電池モジュール１０の周辺光量を検出し、バッテリセンサは、副バッテリ５２の残量を検出する。
太陽電池モジュール１０は、液晶部３０、特に液晶部３０の外観が露出するように、例えば車両の外面に形成された凹部等に設置される。太陽電池モジュール１０の設置には、例えばウレタン等の接着剤Ｇが用いられる。
図２は、太陽電池モジュール１０の主要部を示す断面模式図である。太陽電池モジュール１０の主要部は、前述した本体部２０、液晶部３０、及び制御部４０により構成されている。なお、図２には、制御部４０の一部を構成する電圧印加回路Ｃのみが模式的に示されている。
本体部２０は、少なくとも１つの太陽電池２１を有する。本体部２０は、太陽電池２１、充填剤２２、及び裏面保護材２３を有する。なお、図２に示す例では、導線２４により相互接続される太陽電池２１の数が２つであるが、その数に限定されるものではない。
太陽電池２１としては、例えば、Ｓｉ単結晶型電池、ＣＩＧＳ型電池、化合物半導体型電池が用いられる。化合物半導体の化合物としては、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム砒素）、ＩｎＰ（リン化インジウム）、ＩｎＧａＰ（インジウムガリウムリン）等が用いられる。太陽電池２１は、透光性でもよく不透光性でもよい。
充填剤２２としては、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、アイオノマーが用いられる。
裏面保護材２３としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート、樹脂シート、防錆鋼板が用いられる。ＰＥＴシートには、金属箔が含まれてもよく、樹脂シートとしては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等のシートが用いられる。
液晶部３０は、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置される液晶層３１を有する。液晶部３０では、液晶層３１が、互いに対向して離隔配置される表面保護材３２及び透明基板３３と、両者の間に設けられる封止材３４とにより区画された空間に設けられる。液晶層３１と表面保護材３２との間、及び液晶層３１と透明基板３３との間には、一対の透明電極３５、３５が互いに対向して配置される。透明電極３５は、液晶層３１の裏側に位置する太陽電池２１の受光面２１ａの全体を覆うように配置されることが好ましい。
液晶層３１としては、ゲスト・ホスト型の液晶セルを用いることが好ましい。
液晶分子（ホスト）３６としては、ネマティック型、カイラルネマティック型、コレステリック型のうちいずれを用いてもよい。特に、透過率の低下を抑制可能なネマティック型を用いることが好ましい。液晶分子３６としては、短軸方向の常屈折率が長軸方向の異常屈折率より低い、正の液晶を用いることが好ましい。
二色性色素分子（ゲスト）３７としては、例えば、アゾ系、アントラキノン系、ジオキサジン系の色素分子が用いられる。設置位置Ｌの色彩が白色以外である場合、設置位置Ｌの色彩と類似度が高い色彩を発現する少なくとも一種類の二色性色素分子３７が液晶分子３６に０．１〜１０質量％の割合で溶解される。なお、設置位置Ｌの色彩が白色である場合、二色性色素分子３７を溶解させなくてもよい。
表面保護材３２としては、例えば、ガラス、フッ素樹脂を主とした複合材、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のシートが用いられる。ガラスは、透光性を有し、物理的又は化学的に強化されていることが好ましい。表面保護材３２の露出面は、ハードコート、ガスバリアコート等により強化されていることが好ましい。
透明基板３３としては、例えば、ガラス、フッ素樹脂を主成分とする複合材、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のシートが用いられる。ガラスは、透光性を有し、物理的又は化学的に強化されていることが好ましい。
透明電極３５としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、酸化スズを主成分とするネサ膜等、透明の導電性材料が用いられる。導電性材料には、微細電極が配線されてもよい。透明電極３５には、副バッテリ５２を電源とする電圧印加回路Ｃが接続されている。
つぎに、図３から図４を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１０の動作について説明する。
図３は、太陽電池モジュール１０の動作を示すフローチャートである。図４は、太陽電池モジュール１０の動作を示す図である。太陽電池モジュール１０の液晶制御部４２は、図３に示す処理を所定の処理周期で実行する。
液晶制御部４２は、キーセンサの検出結果を読み取り、ドアが施錠されているか否かを判定する（Ｓ１１）。
Ｓ１１にてドアが施錠されていると判定した場合、液晶制御部４２は、イグニッションセンサの検出結果を読み取り、エンジンが動作しているか否かを判定する（Ｓ１２）。
Ｓ１２にてエンジンが動作していると判定した場合、液晶制御部４２は、光センサの検出結果を読み取り、周辺光量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。周辺光量の閾値は、例えば、太陽電池モジュール１０の最低出力が得られる周辺光量として設定される。
Ｓ１３にて周辺光量が閾値以上であると判定した場合、液晶制御部４２は、バッテリセンサの検出結果を読み取り、バッテリ残量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。バッテリ残量の閾値は、例えばバッテリの最大容量の５０％程度に設定される。
Ｓ１４にてバッテリ残量が閾値以上であると判定した場合、液晶制御部４２は、液晶層３１に電圧が印加されていないか否かを判定する（Ｓ１５）。そして、電圧が印加されていないと判定した場合には、液晶制御部４２は、電圧印加回路Ｃを制御することにより、透明電極３５を通じて液晶層３１に対する電圧の印加を開始する（Ｓ１６）。
これにより、図４（ａ）に示すように、液晶層３１のうち一対の透明電極３５、３５の間に位置する変化領域Ａ１では、液晶分子３６の配向変化又は相変化が生じる。これにより、電圧が印加されていない場合より透過率が高くなり、散乱反射光が少なくなる。よって、液晶層３１の透明度合が高くなり、変化領域Ａ１の裏側に位置する受光面２１ａが目立ち易くなる。
また、液晶層３１が透過率に応じて色彩を変更自在に構成されている場合、二色性色素分子３７の配向変化又は相変化によって、液晶層３１の色彩が薄くなり、暗色系の受光面２１ａが目立ち易くなる。よって、受光面２１ａの色彩と設置位置Ｌの色彩との類似度が低い場合には、両者の間で色彩上の調和度が低くなる。
図３の説明に戻って、Ｓ１１にてドアが施錠されていないと判定した場合、Ｓ１２にてエンジンが動作していないと判定した場合、Ｓ１３にて周辺光量が閾値未満であると判定した場合、又はＳ１４にてバッテリ残量が閾値未満であると判定した場合、液晶制御部４２は、液晶層３１に電圧が印加されているか否かを判定する（Ｓ１７）。そして、電圧が印加されていると判定した場合には、液晶制御部４２は、電圧印加回路Ｃを制御することにより、液晶層３１に対する電圧の印加を終了する（Ｓ１８）。
この場合、図４（ｂ）に示すように、液晶層３１のうち透明電極３５の位置する変化領域Ａ１では、液晶分子３６の配向変化又は相変化が生じる。これにより、電圧が印加されている場合より透過率が低くなり、散乱反射光が多くなる。よって、液晶層３１の透明度合が低くなり、変化領域Ａ１の裏側に位置する受光面２１ａが目立ち難くなる。
また、液晶層３１が透過率に応じて色彩を変更自在に構成されている場合、二色性色素分子３７の配向変化又は相変化によって、液晶層３１の色彩が濃くなり、暗色系の受光面２１ａが目立ち難くなる。よって、受光面２１ａの色彩と設置位置Ｌの色彩との類似度が低い場合には、両者の間で色彩上の調和度が高くなる。
なお、図３に示す処理では、電圧の印加状態の変更の要否をドアの施錠状態、エンジンの動作状態、周辺光量、及びバッテリ残量を条件として判定する場合について示したが、一部の条件又は他の条件を考慮して判定してもよい。例えば、車両の乗員が操作可能なスイッチ、ボタン等の操作状態に応じて印加状態を変更するように構成されてもよい。また、条件判定の順序は、図３に示す順序に限定されない。
また、図３に示す処理では、電圧の印加をオン又はオフする場合について説明したが、印加する電圧を高くしたり低くしたりしてもよい。
つぎに、本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュール６０について説明する。なお、以下では、前述した実施形態と重複する説明を省略する。
図５は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュール６０の主要部を示す断面模式図である。太陽電池モジュール６０は、周縁部ほど色彩が濃くなるように液晶部７０が構成されている。
太陽電池モジュール６０の液晶部７０は、透過率に応じて色彩を変更自在に構成されている。このために、液晶層７１において、設置位置Ｌの色彩と類似度が高い色彩を発現する少なくとも一種類の二色性色素分子３７が液晶分子３６に溶解される。
ここで、太陽電池モジュール６０では、図５に示すように、変化領域Ａ１の両端の非変化領域Ａ２、Ａ２において、変化領域Ａ１より高い割合で二色性色素分子３７が液晶分子３６に溶解される。なお、非変化領域Ａ２は、太陽電池２１の受光面２１ａから離れて位置しているので、二色性色素分子３７の濃度が高くても、発電効率に影響を及ぼすこともない。
このような構成によれば、図５に示すように、透明電極３５に電圧を印加していない場合には、変化領域Ａ１では、液晶層７１の色彩が濃くなるとともに、非変化領域Ａ２では、液晶層７１の色彩が変化領域Ａ１より濃くなる。これにより、太陽電池モジュール６０と設置位置Ｌとの境界が曖昧となり、設置位置Ｌとの間で色彩上の調和度がさらに高くなる。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１０、６０によれば、太陽電池２１の受光面２１ａ側に配置された液晶部３０、７０における光の透過率を制御することにより、透過率を高くして受光面２１ａを目立たち易くし、透過率を低くして目立たち難くすることができる。結果として、開閉機構を要せずに、太陽電池２１の外観を露わにしたり隠したりすることができる。
また、液晶部３０、７０の透明度合を調節することによって、透明度合を高くして受光面２１ａを目立たち易くし、透明度合を低くして目立たち難くすることができる。
また、液晶部３０、７０の色彩を、太陽電池モジュール１０、６０の設置位置Ｌの色彩と同一又はほぼ同一に制御することによって、設置位置Ｌの色彩との類似度を低くして設置位置Ｌとの間で色彩上の調和度を低くし、類似度を高くして調和度を高くすることができる。
また、太陽電池モジュール１０、６０が設置される物体の状態又は受光状態に基づいて、液晶部３０、７０における透過率を制御することによって、状況に応じて、受光面２１ａを目立ち難くしたり、設置位置Ｌの色彩と調和させたりすることができる。
また、周縁部ほど色彩が濃くなるように液晶部７０を構成することによって、太陽電池モジュール６０と設置位置Ｌとの境界が曖昧となり、設置位置Ｌとの間で色彩上の調和度をさらに高めることができる。
また、車両の外面に太陽電池モジュール１０、６０を設置することによって、受光面２１ａを目立ち難くしたり、設置位置Ｌの色彩と調和させたりすることができる。結果として、車両の意匠性を向上することができる。
なお、前述した実施形態は、本発明に係る太陽電池モジュールの最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係る太陽電池モジュールは、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る太陽電池モジュールは、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係る太陽電池モジュールを変形し、または他のものに適用したものであってもよい。
例えば、前述した実施形態では、車両の外面に太陽電池モジュール１０、６０を設置する場合について説明したが、太陽電池モジュール１０、６０は、車両以外の物体の外面に設置されてもよい。また、太陽電池モジュール１０、６０は、物体の外面に限らず、単独で設置されてもよい。この場合、液晶部３０、７０の色彩を周辺環境の色彩と同一又はほぼ同一に調節することによって、周辺環境との間で色彩上の調和度を高めることができる。
１０、６０…太陽電池モジュール、２０…本体部、２１…太陽電池、３０…液晶部、３１…液晶層、４０…制御部、４１…本体制御部、４２…液晶制御部、４３…検出部。
Claims (6)
- 太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配置される液晶部と、
前記液晶部における光の透過率を制御する制御部と、
を備える太陽電池モジュール。 - 前記制御部は、前記液晶部の透明度合を制御する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記液晶部は、前記透過率に応じて色彩を変更自在に構成されており、
前記制御部は、前記液晶部の色彩を、当該太陽電池モジュールの設置位置の色彩と同一又はほぼ同一に制御する、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。 - 当該太陽電池モジュールが設置される物体の状態、又は受光状態を検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記液晶部における前記透過率を制御する、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。 - 前記液晶部は、周縁部ほど色彩が濃くなるように構成されている、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。
- 車両の外面に設置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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