JP2017204529A - Photovoltaic power generation module having snow-melting function, and building or vehicle with photovoltaic power generation module installed therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電モジュールの受光面への積雪を防止する融雪機能を備えた太陽光発電モジュール及びこのような融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを設置した建設物又は車両に関する。 The present invention relates to a solar power generation module having a snow melting function for preventing snow accumulation on a light receiving surface of the solar power generation module, and a construction or a vehicle in which the solar power generation module having such a snow melting function is installed.
地球温暖化防止のため、化石燃料の消費低減等の省エネルギーを目的として、太陽光を中心とする光エネルギーを利用して発電を行なう太陽光発電に対する関心が深まっている。 In order to prevent global warming, there is a growing interest in solar power generation that generates power using light energy centered on sunlight for the purpose of saving energy such as reducing the consumption of fossil fuels.
太陽光発電を行うソーラーパネルは通常複数枚の太陽光発電モジュールで構成されており、各太陽光発電モジュールには、図6に示すように、実用的な電気出力を取り出すために、複数の太陽電池セルが並べられ、直並列に接続されている。 A solar panel that performs solar power generation is usually composed of a plurality of solar power generation modules, and each solar power generation module has a plurality of solar power modules as shown in FIG. Battery cells are arranged and connected in series and parallel.
太陽光発電モジュールとしては、特開2014−183289号公報(特許文献1)に開示される構造のものが一般に用いられている。図7に示すように、太陽光発電モジュール201は、表面保護部材207と、複数の太陽電池セル202と、バックシート208とが、封止材等を介して積層して構成されており、これら複数の太陽電池セル202は導電線203によって接続され電気出力を取り出すようになっている。
As a solar power generation module, one having a structure disclosed in JP 2014-183289 A (Patent Document 1) is generally used. As shown in FIG. 7, the photovoltaic
複数枚の太陽光発電モジュールで構成されるソーラーパネルは、太陽光が当たり易い部分に設置され、受光面からの太陽光の入射により太陽電池セル内部で電気を発生させ、受光面側及び裏面側(受光面側と反対側)に配置された電極により電流が収集される。 A solar panel composed of multiple photovoltaic modules is installed in a part where it is easy for sunlight to hit, and generates electricity inside the solar cell by the incidence of sunlight from the light receiving surface, and the light receiving surface side and back surface side Current is collected by an electrode disposed on the side opposite to the light receiving surface.
このようなソーラーパネルが降雪地に設置され、その受光面が積雪した際には、太陽電池セルに入射する太陽光が遮られるため、ソーラーパネルの発電効率が低下してしまう。さらに、ソーラーパネルが家屋、ビルディング等建設物の高い箇所に設置されている場合には、降雪の度に除雪作業を行なう事は面倒であり、危険でもある。 When such a solar panel is installed in a snowfall and the light receiving surface is covered with snow, the sunlight incident on the solar cells is blocked, so that the power generation efficiency of the solar panel is lowered. Furthermore, when a solar panel is installed at a high place in a building such as a house or a building, it is troublesome and dangerous to perform snow removal work every time it snows.
このために、ソーラーパネルを構成する太陽光発電モジュールとして、融雪機能を備えた太陽光発電モジュールが提案されている。 For this reason, a solar power generation module having a snow melting function has been proposed as a solar power generation module constituting the solar panel.
特開2015−126180号公報(特許文献2)には、図8(a),(b)に示すように、太陽光発電モジュールユニット301の背面側(受光面側の反対側)に発熱シートユニット350を積層した太陽光発電モジュール300が開示されているが、このような太陽光発電モジュール300では、発熱シートユニット350が太陽光発電モジュールユニット301の背面側に配置され、しかも、太陽光発電モジュールユニット301の受光面と背面の間には強化ガラス板323、シリコン太陽電池320、バックシート332等の剛直・厚膜で熱を伝えにくい層が存在しているため、太陽光発電モジュール300の受光面の積雪の融雪を効率的に行うことは難しい。さらに、発熱シートユニット350は、発熱シート314がEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)フィルム311,312を介して、2枚のバックシート331,332によって挟まれた複雑な構造を有しているため、発熱部である発熱シートユニット350を迅速かつ経済的に設けることは難しい。
In Japanese Patent Laying-Open No. 2015-126180 (Patent Document 2), as shown in FIGS. 8A and 8B, a heat generating sheet unit is provided on the back side of the photovoltaic power generation module unit 301 (opposite to the light receiving surface side). The solar
本発明は、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができると共に、太陽光発電モジュールの受光面の融雪を効率的に行うことができ、発熱ユニット層の耐用年数を一層伸ばすことができる、融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを提供すること並びに屋根及び/又は屋上の積雪を効率的に融雪できる、融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを設置した、家屋、ビルディング、ビニールハウス等の建設物及び自動車、電車等の車両を提供することを課題とするものである。 The present invention can provide a heating unit layer quickly and economically, can efficiently perform snow melting on the light receiving surface of the photovoltaic power generation module, and can further extend the service life of the heating unit layer. Providing solar power generation modules with snow melting function and construction of houses, buildings, plastic houses, etc. with installed solar power generation modules with snow melting function, which can melt snow on the roof and / or rooftop efficiently It is an object of the present invention to provide goods and vehicles such as automobiles and trains.
本件出願人は、先に、カーボンナノチューブ(以下、「CNT」ともいう。)等の導電性微粒子を溶媒に分散した分散液(以下、単に「分散液」ともいう。)を、絶縁基材に塗布・含浸した後、乾燥して得られる発熱体について特許出願を行ったが(特願2015−117499号)、このような分散液を導電性インクとして用いて、太陽光発電モジュールのバックシートの受光面側及び/又は背面側に発熱ユニット層を設けることにより、太陽光発電モジュールに発熱部を迅速かつ経済的に設けることができると共に、太陽光発電モジュールの受光面の融雪を効率的に行うことができ、さらに、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けることにより、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上できることを見出し、本発明を成したものである。 The applicant of the present invention first uses a dispersion liquid (hereinafter also simply referred to as “dispersion liquid”) in which conductive fine particles such as carbon nanotubes (hereinafter also referred to as “CNT”) are dispersed in a solvent as an insulating base material. A patent application was filed for a heating element obtained by applying and impregnating and then drying (Japanese Patent Application No. 2015-117499), and using such a dispersion as a conductive ink, By providing the heat generating unit layer on the light receiving surface side and / or the back surface side, the solar power generation module can be provided with a heat generating portion quickly and economically, and snow melting on the light receiving surface of the solar power generation module can be efficiently performed. Further, it has been found that providing the heat generating unit layer on the light receiving surface side of the back sheet can improve the durability and weather resistance of the heat generating unit layer. It is.
また、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを設置した建設物又は車両は、このような融雪機能を備えた太陽光発電モジュールの特長を生かして、これを建設物又は車両の屋根及び/又は屋上に設置し、屋根及び/又は屋上の積雪を効率的に融雪できるものである。 In addition, the construction or vehicle in which the solar power generation module having the snow melting function of the present invention is installed makes use of the features of the solar power generation module having such a snow melting function, and this is used for the roof of the construction or the vehicle. It can be installed on the rooftop and can efficiently melt snow on the roof and / or the rooftop.
本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールは、バックシートの受光面側及び/又は背面側に、絶縁基材に導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して形成された発熱部を有する発熱ユニット層を設けることにより、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができる。 The photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention is obtained by applying, impregnating, and drying a conductive ink in which a conductive material is dispersed in a solvent on an insulating base material on a light receiving surface side and / or a back surface side of a back sheet. By providing the heat generating unit layer having the formed heat generating portion, the heat generating unit layer can be provided quickly and economically.
さらに、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けることにより、太陽光発電モジュールの受光面の積雪を経済的かつ効率的に除去することができると共に、発熱ユニット層を太陽光発電モジュール内部の層として組み込むことができることから、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上させ、発熱ユニット層の耐用年数を伸ばすことができる。太陽光発電モジュールの受光面の積雪を経済的かつ効率的に除去することができる。 Furthermore, by providing the heat generating unit layer on the light receiving surface side of the back sheet, it is possible to economically and efficiently remove the snow accumulation on the light receiving surface of the photovoltaic power generation module, and the heat generating unit layer is disposed inside the solar power generating module. Since it can be incorporated as a layer, the durability and weather resistance of the heat generating unit layer can be improved, and the service life of the heat generating unit layer can be extended. Snow cover on the light receiving surface of the photovoltaic module can be removed economically and efficiently.
また、本発明の建設物又は車両は、家屋、ビルディング等の建設物の屋根、屋上や、自動車、電車等の車両の屋根にこのような融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを設置したものであり、屋根及び/又は屋上の積雪を効率的に融雪でき、降雪時の除雪の手間・負担を大幅に軽減することができる。 Further, the construction or vehicle of the present invention is such that a solar power generation module having such a snow melting function is installed on the roof of a construction such as a house or building, the roof, or the roof of a vehicle such as an automobile or train. In addition, it is possible to efficiently melt snow on the roof and / or the roof, and the labor and burden of snow removal during snowfall can be greatly reduced.
以下、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールについて詳細に説明する。
本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールの特徴点は、バックシートの受光面側及び/又は背面側に設けられる発熱ユニット層の発熱部を、導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して形成したことである。このように、導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを用いて発熱部を形成することにより、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができる。
Hereinafter, the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention will be described in detail.
The feature of the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention is that the heat generating part of the heat generating unit layer provided on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet is a conductive ink in which a conductive material is dispersed in a solvent. Is formed by coating, impregnating and drying. As described above, the heat generating unit layer can be provided quickly and economically by forming the heat generating portion using the conductive ink in which the conductive material is dispersed in the solvent.
さらに、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けることにより、バックシートを介さずに受光面を加温・加熱できるため、太陽光発電モジュールの受光面の積雪を経済的かつ効率的に除去することができ、また、発熱ユニット層を太陽光発電モジュール内部の層として組み込むことができることから、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上させ、発熱ユニット層の耐用年数を伸ばすことができる。 Furthermore, by providing the heat generating unit layer on the light receiving surface side of the back sheet, the light receiving surface can be heated and heated without going through the back sheet, so the snow accumulation on the light receiving surface of the photovoltaic module is removed economically and efficiently. In addition, since the heat generating unit layer can be incorporated as a layer inside the solar power generation module, the durability and weather resistance of the heat generating unit layer can be improved and the service life of the heat generating unit layer can be extended.
さらに、発熱ユニット層を、バックシートの受光面側及び/又は背面側の表面に形成することにより、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができる。
さらに、発熱ユニット層の発熱部の形成に用いる導電性微粒子として、CNTを含有する導電性微粒子を用いることにより、低電圧で高温状態が実現でき、また遠赤外線が放射されるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに効率的に行うことができる。
さらに、導電性材料として、CNTと共に金属系物質を用いると、発熱部を低体積抵抗率及び高発熱量のものとできるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに一層効率的に行うことができる。
Furthermore, the heat generating unit layer can be provided quickly and economically by forming the heat generating unit layer on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet.
Further, by using conductive fine particles containing CNTs as conductive fine particles used for forming the heat generating portion of the heat generating unit layer, a high temperature state can be realized at a low voltage, and far infrared rays are radiated. It is possible to more efficiently melt snow on the light receiving surface of the module.
Furthermore, if a metal material is used together with CNT as the conductive material, the heat generating part can have a low volume resistivity and a high calorific value, so that the light receiving surface of the photovoltaic module can be melted more efficiently. Can do.
〇発熱ユニット層の形成
まず、本発明の発熱ユニット層について説明する。
本発明の発熱ユニット層は、絶縁基材の表面に発熱部及び電極パターンを設けた発熱体(以下、「導入発熱体」ともいう。)を、バックシートの受光面側及び/又は背面側の層として新たに導入して発熱層(以下、「導入発熱層」ともいう。)とすることもできるし、また、バックシートの受光面側及び/又は背面側の表面に、発熱部及び電極パターンからなる発熱層を形成して発熱層(以下、「形成発熱層」ともいう。)とすることもできる。
O Formation of heat generating unit layer First, the heat generating unit layer of the present invention will be described.
The heat generating unit layer of the present invention comprises a heat generating element (hereinafter also referred to as “introduced heat generating element”) provided with a heat generating part and an electrode pattern on the surface of an insulating substrate, on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet. A heat generation layer (hereinafter also referred to as an “introduction heat generation layer”) may be newly introduced as a layer, and a heat generation portion and an electrode pattern may be formed on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet. A heat generation layer (hereinafter also referred to as “formation heat generation layer”) can be formed by forming a heat generation layer made of
導入発熱体としては、絶縁基材に発熱部及び電極パターンを設けた発熱体を用いることもできるし、この発熱体をラミネーター等により封止したものを用いることもできる。
形成発熱層を設ける際に、分散液を塗布し発熱部を形成するバックシートの面が絶縁性である場合にはそのまま用い、導電性である場合には予め絶縁処理をして用いる。
As the introduction heating element, a heating element in which a heating part and an electrode pattern are provided on an insulating base material can be used, or a heating element sealed with a laminator or the like can be used.
When the formation heat generating layer is provided, it is used as it is when the surface of the back sheet on which the dispersion liquid is applied to form the heat generating portion is insulative, and when it is conductive, it is used after being subjected to insulation treatment.
さらに、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けた場合には、発熱ユニット層を太陽光発電モジュール内部の層として組み込むことができるため、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上させ、発熱ユニット層の耐用年数を伸ばすことができる。 Furthermore, when the heat generating unit layer is provided on the light-receiving surface side of the back sheet, the heat generating unit layer can be incorporated as a layer inside the solar power generation module, thereby improving the durability and weather resistance of the heat generating unit layer, The service life of the heat generating unit layer can be extended.
発熱部に用いられる導電性材料としては、CNT、金属系物質、導電性高分子等を単独又は併用して用いることができる。導電性材料としてCNTを用いると、低電圧で高温状態が実現でき、また遠赤外線が放射されるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに効率的に行うことができる。さらに、導電性材料として、CNTと共に金属系物質を用いると、発熱部を低体積抵抗率及び高発熱量のものとできるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに一層効率的に行うことができる。CNTと金属系物質、導電性高分子等の導電性材料との混合比率は、所望する発熱体の体積抵抗率、発熱量等に応じて適宜設定することができる。 As the conductive material used for the heat generating portion, CNT, a metal-based material, a conductive polymer, or the like can be used alone or in combination. When CNT is used as the conductive material, a high temperature state can be realized at a low voltage, and far infrared rays are radiated, so that it is possible to more efficiently melt snow on the light receiving surface of the photovoltaic power generation module. Furthermore, if a metal material is used together with CNT as the conductive material, the heat generating part can have a low volume resistivity and a high calorific value, so that the light receiving surface of the photovoltaic module can be melted more efficiently. Can do. The mixing ratio between the CNT and the conductive material such as a metal-based substance or a conductive polymer can be appropriately set according to the desired volume resistivity, heat generation amount, etc. of the heating element.
CNTは、特徴的な構造として、炭素の六員環配列構造を有する1枚のシート状グラファイト(グラフェンシート)が円筒状に巻かれた直径数nm程度のチューブ状構造を有する。このグラフェンシートにおける炭素の六員環配列構造には、アームチェア型構造、ジグザグ型構造、カイラル(らせん)型構造などが含まれる。前記グラフェンシートは、炭素の六員環に五員環又は七員環が組み合わさった構造を有する1枚のシート状グラファイトであってもよい。CNTとしては、1枚のシート状グラファイトで構成された単層CNTの他、前記筒状のシートが軸直角方向に複数積層した多層CNT(CNTの内部にさらに径の小さいCNTを1個以上内包する多層CNT)、単層CNTの端部が円錐状で閉じた形状のカーボンナノコーン、内部にフラーレンを内包するCNTなどが知られている。これらのCNTは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 As a characteristic structure, CNT has a tube-like structure having a diameter of several nanometers in which a sheet of graphite (graphene sheet) having a six-membered carbon array structure is wound in a cylindrical shape. The carbon six-membered ring arrangement structure in this graphene sheet includes an armchair structure, a zigzag structure, a chiral structure, and the like. The graphene sheet may be a sheet of graphite having a structure in which a carbon six-membered ring is combined with a five-membered ring or a seven-membered ring. As CNTs, in addition to single-walled CNTs composed of a single sheet-like graphite, multilayer CNTs in which a plurality of the above-mentioned cylindrical sheets are laminated in the direction perpendicular to the axis (including one or more CNTs having a smaller diameter inside the CNTs) Multi-walled CNTs), carbon nanocones having a single-walled CNT with a conical closed end, and CNTs containing fullerene inside are known. These CNTs can be used alone or in combination of two or more.
これらのCNTのうち、CNT自体の強度の向上の点から、多層CNTを用いることが好ましい。また、CNTとして、タール分が0.5%以下のものを用いることが好ましい。タールなどの不純物が少ないCNTを用いれば、発熱部を形成もしくは加熱した際に、揮発性有機化合物(VOC)の放出を低減させることができるため好ましい。 Of these CNTs, multilayer CNTs are preferably used from the viewpoint of improving the strength of the CNTs themselves. Moreover, it is preferable to use a CNT having a tar content of 0.5% or less. It is preferable to use CNTs that are low in impurities such as tar because emission of volatile organic compounds (VOC) can be reduced when the heat generating portion is formed or heated.
金属系物質としては、金属単体又は合金(例えば、銀、金、銅、クロム、ニッケル、鉄、マグネシウム、アルミニウム、白金、亜鉛、マンガン、タングステン、ステンレス等)などが挙げられるが、銀、金、銅、アルミニウムなどの金属を含む金属系物質が好ましく、銀系(例えば、銀単体、銀コート又はメッキ銅など)が特に好ましい。 Examples of metal substances include simple metals or alloys (eg, silver, gold, copper, chromium, nickel, iron, magnesium, aluminum, platinum, zinc, manganese, tungsten, stainless steel, etc.), but silver, gold, Metal-based substances containing metals such as copper and aluminum are preferable, and silver-based materials (for example, silver alone, silver-coated or plated copper) are particularly preferable.
導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン系樹脂(例えば、ポリアセチレンなど)、ポリチオフェン系重合体(例えば、ポリチオフェンなど)、ポリフェニレン系重合体(例えば、ポリパラフェニレンなど)、ポリピロール系重合体(例えば、ポリピロールなど)、ポリアニリン系重合体(例えば、ポリアニリンなど)、アクリル系重合体で変性されたポリエステル系樹脂などの導電性ポリマーが挙げられる。これらの有機系導電剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Examples of the conductive polymer include polyacetylene resins (for example, polyacetylene), polythiophene polymers (for example, polythiophene), polyphenylene polymers (for example, polyparaphenylene), and polypyrrole polymers (for example, Polypyrrole, etc.), polyaniline polymers (eg, polyaniline, etc.), and conductive polymers such as polyester resins modified with acrylic polymers. These organic conductive agents can be used alone or in combination of two or more.
導電性材料としては、導電性微粒子を好適に用いることができ、導電性微粒子の形状は、球状のものよりも、フィラメント状、針状のものが好ましい。具体的には、針状結晶状の銀微粒子、針状結晶状のアルミニウム微粒子、針状結晶状のニッケル微粒子、ストランドが三次元的に連なった形状を有するニッケル微粒子等を好適に用いることができる。フィラメント状、針状の導電性微粒子を用いた場合には、CNTと線状で絡み合うので、均一な体積抵抗率を有する発熱体を形成できる。 As the conductive material, conductive fine particles can be suitably used, and the shape of the conductive fine particles is preferably a filament shape or a needle shape rather than a spherical shape. Specifically, acicular crystal-like silver fine particles, acicular crystal-like aluminum fine particles, acicular crystal-like nickel fine particles, nickel fine particles having a shape in which strands are three-dimensionally connected can be suitably used. . When filament-like or needle-like conductive fine particles are used, they are intertwined with CNTs in a linear form, so that a heating element having a uniform volume resistivity can be formed.
導電性材料としては、導電性微粒子を好適に用いることができ、導電性微粒子の平均粒径は、10nm〜100μm程度の範囲から適宜選択でき、電極の機械的特性や導電性などの点から、例えば、0.3〜80μm、好ましくは0.5〜50μm、さらに好ましくは1〜40μm程度であってもよい。 As the conductive material, conductive fine particles can be suitably used, and the average particle size of the conductive fine particles can be appropriately selected from the range of about 10 nm to 100 μm, from the viewpoint of the mechanical characteristics and conductivity of the electrode, For example, it may be about 0.3 to 80 μm, preferably 0.5 to 50 μm, and more preferably about 1 to 40 μm.
CNT等の導電性微粒子を分散させるための溶媒(分散媒)としては、例えば、慣用の極性溶媒(水、アルコール類、アミド類、環状エーテル類、ケトン類など)、慣用の疎水性溶媒(脂肪族又は芳香族炭化水素類、脂肪族ケトン類など)、又はこれらの混合溶媒などが使用できる。これらの溶媒のうち、簡便性や操作性の点から、水が好ましく用いられる。 As a solvent (dispersion medium) for dispersing conductive fine particles such as CNT, for example, a conventional polar solvent (water, alcohols, amides, cyclic ethers, ketones, etc.), a conventional hydrophobic solvent (fat Aromatic or aromatic hydrocarbons, aliphatic ketones, etc.), or a mixed solvent thereof. Of these solvents, water is preferably used from the viewpoint of simplicity and operability.
分散液中におけるCNTの濃度は、特に制限されないが、目的とする電気抵抗値に応じて、分散液の全質量に対してCNTの含有量が好ましくは0.1〜30質量%であり、より好ましくは0.1〜10質量%とすることができる。CNTの含有量が0.1質量%より少ない場合は、所望の導電性が得られにくくなり、また、30質量%以上である場合は、CNTが嵩高いため、分散液の粘度が高くなり、バックシートへの塗布・含浸が適切に行えなくなる。 The concentration of CNT in the dispersion is not particularly limited, but the content of CNT is preferably 0.1 to 30% by mass with respect to the total mass of the dispersion, depending on the target electric resistance value, and more Preferably it can be 0.1-10 mass%. When the content of CNT is less than 0.1% by mass, it becomes difficult to obtain desired conductivity, and when it is 30% by mass or more, the CNT is bulky, so that the viscosity of the dispersion becomes high, Application and impregnation on the back sheet cannot be performed properly.
分散液は、水などの液体媒体中にCNTを凝集することなく安定に分散させるために、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤の使用量は、例えば、CNT100質量部に対して、界面活性剤を1〜100質量部(特に5〜50質量部)程度の範囲から選択できる。 The dispersion preferably contains a surfactant in order to stably disperse CNTs in a liquid medium such as water without agglomeration. The usage-amount of surfactant can be selected from the range of about 1-100 mass parts (especially 5-50 mass parts) of surfactant with respect to 100 mass parts of CNT, for example.
界面活性剤としては、両性イオン界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤のいずれもが使用できるが、これらの界面活性剤のうち、分散液中において、CNT間のファンデルワールス力による凝集及びバンドル形成を防ぎながら、CNTを水などの分散媒中に安定に微細に分散させることができる点から、陰イオン性界面活性剤と陽イオン性界面活性剤との組み合わせ、両性イオン界面活性剤単独のいずれかが好ましく、両性イオン界面活性剤が特に好ましい。 As the surfactant, any of an amphoteric surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant can be used. Among these surfactants, a dispersion liquid is used. Anionic surfactants and cationic substances can be dispersed stably and finely in a dispersion medium such as water while preventing aggregation and bundle formation due to van der Waals forces between the CNTs. Either a combination with a surfactant or a zwitterionic surfactant alone is preferred, and a zwitterionic surfactant is particularly preferred.
両性イオン界面活性剤としては、例えば、ジステアロイルホスファチジルコリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、ジパルミトリルホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ジホスファチジルグリセロール、リゾホスファチジルコリン、スフィンゴミエリン、n−オクチルホスホコリン、n−ドデシルホスホコリン、n−テトラデシルホスホコリン、n−ヘキサデシルホスホコリン等のホスファチルコリン系両性界面活性剤、3−(N,N−ジメチルステアリルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−(N、N−ジメチルミリスチルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]プロパンスルホン酸、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、n−ヘキサデシル−N、N´−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート等のスルホベタイン系両性界面活性剤が挙げられる。またその他の両性界面活性剤としては3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸、商品名としてアンヒトール20HD(花王株式会社製)等のヒドロキシスルホベタイン系界面活性剤、商品名としてアンヒトール20BS、24B、86B(花王株式会社製)、ニッサンアノンBDC−SF、BDF−R、BDF−SF、BDL−SF、BF、BL、BL−SF(日本油脂株式会社製)等のカルボキシベタイン系界面活性剤、商品名としてアンヒトール20AB、55AB(花王株式会社製)等のアミドベタイン系、商品名としてアンヒトール20N(花王株式会社製)等のアミンオキシド系、商品名としてアンヒトール20YB(花王株式会社製)、ニッサンアノンGLM−R、GLM−R−LV(日本油脂株式会社製)等のイミダゾリウム系界面活性剤等が挙げられる。 Zwitterionic surfactants include, for example, distearoyl phosphatidylcholine, dimyristoyl phosphatidylcholine, dipalmitrylphosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol, diphosphatidylglycerol, lysophosphatidylcholine, sphingomyelin, n-octylphosphorin Phosphatylcholine amphoteric surfactants such as choline, n-dodecylphosphocholine, n-tetradecylphosphocholine, n-hexadecylphosphocholine, 3- (N, N-dimethylstearylammonio) propanesulfonate, 3- ( N, N-dimethylmyristylammonio) propane sulfonate, 3-[(3-colamidopropyl) dimethylamino] propa Sulfobetaine-based amphoteric interfaces such as sulfonic acid, 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxypropanesulfonate, n-hexadecyl-N, N′-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate An activator is mentioned. Other amphoteric surfactants include 3-[(3-colamidopropyl) dimethylamino] -2-hydroxy-1-propanesulfonic acid, and trade names such as Amphithol 20HD (manufactured by Kao Corporation). Surfactant, trade name: Amphitol 20BS, 24B, 86B (manufactured by Kao Corporation), Nissan Anon BDC-SF, BDF-R, BDF-SF, BDL-SF, BF, BL, BL-SF (Nippon Yushi Co., Ltd.) Carboxybetaine surfactants such as Amphithol 20AB and 55AB (manufactured by Kao Corporation), Amidobeta 20N (manufactured by Kao Corporation) as an amine oxide, and trade names Anhitoru 20YB (manufactured by Kao Corporation), Nissan Anon GLM-R, GLM R-LV (manufactured by NOF CORPORATION) imidazolium surfactants such as and the like.
特に、スルホベタイン骨格である両性親水基を含有する両性界面活性剤、例えば、3−(N,N−ジメチルステアリルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−(N、N−ジメチルミリスチルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、n−ヘキサデシル−N、N´−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート等を用いることが好ましい。 In particular, amphoteric surfactants containing amphoteric hydrophilic groups that are sulfobetaine skeletons, such as 3- (N, N-dimethylstearylammonio) propanesulfonate, 3- (N, N-dimethylmyristylammonio) propanesulfonate, It is preferable to use 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxypropanesulfonate, n-hexadecyl-N, N′-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate, or the like.
本発明の分散液における界面活性剤の含有量は、0.001〜50質量%の範囲であり、好ましくは0.005〜40質量%であり、より好ましくは0.01〜30質量%である。このように界面活性剤が0.001質量%より少ない場合は、所望の分散状態が得られない。また界面活性剤が50質量%以上である場合は、増量による添加効果があまり期待できなくなる。 The content of the surfactant in the dispersion of the present invention is in the range of 0.001 to 50% by mass, preferably 0.005 to 40% by mass, and more preferably 0.01 to 30% by mass. . Thus, when the surfactant is less than 0.001% by mass, a desired dispersion state cannot be obtained. When the surfactant is 50% by mass or more, the effect of addition due to the increase cannot be expected so much.
分散液は、さらに慣用の添加剤、例えば、表面処理剤(例えば、シランカップリング剤などのカップリング剤など)、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、分散安定化剤、増粘剤又は粘度調整剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などを含んでいてもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 The dispersion may further contain conventional additives such as surface treatment agents (for example, coupling agents such as silane coupling agents), colorants (such as dyes and pigments), hue improvers, dye fixing agents, gloss imparting agents, Metal corrosion inhibitors, stabilizers (antioxidants, UV absorbers, etc.), dispersion stabilizers, thickeners or viscosity modifiers, thixotropic agents, leveling agents, antifoaming agents, bactericides, fillers, etc. May be included. These additives can be used alone or in combination of two or more.
本発明のバックシートとしては、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン硬質発泡体、ポリカーボネート樹脂等の樹脂板、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属板、ガラス板等からなる単層体又は積層体を用いることができる。 As the back sheet of the present invention, fluororesin, polyester resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, vinyl chloride resin, phenol resin, polyurethane rigid foam, polycarbonate resin resin plate, stainless steel, titanium, aluminum metal plate, glass A single layer body or a laminate body made of a plate or the like can be used.
本発明における、発熱体の絶縁基材表面、又はバックシートの受光面側の表面及び/又は背面側の表面(以下、「発熱部形成面」ともいう。)への発熱部の形成は、例えば、次のような工程により行うことができる。 In the present invention, the formation of the heat generating part on the insulating base material surface of the heat generating element, or the surface on the light receiving surface side and / or the surface on the back side (hereinafter also referred to as “heat generating part forming surface”) of the back sheet is, for example, The following steps can be performed.
CNT等の導電性微粒子を溶媒に均一に分散させるためには、一般的な分散機が用いられる。例えば、ビーズミル(ダイノーミル、(株)シンマルエンタープライズ)TKラボディスパー、TKフィルミックス、TKパイプラインミクサー、TKホモミックラインミル、TKホモジェッター、TKユニミキサー、TKホモミックラインフロー、TKアジホモディスパー(以上、特殊機化工業(株))、ホモジナイザー・ポリトロン((株)セントラル科学貿易)、ホモジナイザー・ヒストロン((株)日音医理科機器製作所)、バイオミキサー((株)日本精機製作所)、ターボ型攪拌機((株)小平製作所)、ウルトラディスパー(浅田鉄鋼(株))、エバラマイルザー(荏原製作所(株))、超音波装置又は超音波洗浄機(アズワン(株))等が挙げられる。 In order to uniformly disperse conductive fine particles such as CNTs in a solvent, a general disperser is used. For example, bead mill (Dynomill, Shinmaru Enterprise Co., Ltd.) TK Lab Disper, TK Philmix, TK Pipeline Mixer, TK Homomic Line Mill, TK Homo Jetter, TK Unimixer, TK Homomic Line Flow, TK Aji Homo Disper (Special Machine Industry Co., Ltd.), Homogenizer Polytron (Central Science Trade Co., Ltd.), Homogenizer Histron (Nihon Medical Science Equipment Co., Ltd.), Biomixer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.), Examples include a turbo-type stirrer (Kodaira Seisakusho Co., Ltd.), Ultra Disper (Asada Steel Co., Ltd.), Ebara Mileser (Ebara Seisakusho Co., Ltd.), an ultrasonic device or an ultrasonic cleaner (As One Co., Ltd.) .
分散液を、発熱部形成面に塗布する手段としては、一般的な塗装手段、印刷手段を採用することができる。
塗装手段としては、例えば、滴下法、ディッピング法、エアースプレー塗装、エアレススプレー塗装、低圧霧化スプレー塗装、バーコーダー法による塗装、スピンコーターを用いた塗装等が挙げられる。また、印刷手段としては、例えば、フレキソ印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、バーコーター、スピンコーター等が挙げられる。これらの塗布手段のうち、発熱部形成面の所定箇所に分散液を簡単に塗布することができる点から、スクリーン印刷が好ましい。
As a means for applying the dispersion liquid to the heat generating portion forming surface, a general coating means or printing means can be employed.
Examples of the coating means include a dropping method, a dipping method, an air spray coating, an airless spray coating, a low-pressure atomizing spray coating, a coating by a bar coder method, a coating using a spin coater, and the like. Examples of printing means include flexographic printing, offset printing, gravure printing, screen printing, ink jet printing, bar coater, spin coater, and the like. Of these application means, screen printing is preferable because the dispersion can be easily applied to a predetermined portion of the heating portion forming surface.
塗膜は常温で乾燥させることができる。塗膜を十分に乾燥させるためには、乾燥温度を10〜500℃に加熱することが好ましく、より好ましくは50〜250℃であり、特に好ましくは70〜100℃である。乾燥温度が10℃未満であると乾燥が十分に進まないおそれがあり、500℃を超えると、絶縁性基材の素材によっては変形をおそれがある。乾燥時間は発熱部の面積、乾燥温度により任意の時間を設置することができる。 The coating film can be dried at room temperature. In order to sufficiently dry the coating film, it is preferable to heat the drying temperature to 10 to 500 ° C, more preferably 50 to 250 ° C, and particularly preferably 70 to 100 ° C. If the drying temperature is less than 10 ° C, the drying may not proceed sufficiently. If the drying temperature exceeds 500 ° C, the insulating base material may be deformed. The drying time can be set arbitrarily depending on the area of the heat generating portion and the drying temperature.
発熱部において発生した熱を効果的に利用できるよう、分散液に蓄熱材を含有させることができる。蓄熱剤はそのまま含有させてもよいが、マイクロカプセルに内包させて含有させるのが好ましい。発熱部に蓄熱剤を含有させると、通電状態において発熱部から空気中に放熱されていた過剰な熱を蓄熱材が蓄熱し、発熱部の休止状態において蓄熱材が蓄熱を放熱するようにできるので好ましい。 A heat storage material can be included in the dispersion so that the heat generated in the heat generating portion can be effectively used. The heat storage agent may be contained as it is, but it is preferable to contain it in a microcapsule. When a heat storage agent is contained in the heat generating part, the heat storage material can store excess heat that has been radiated from the heat generating part to the air in the energized state, and the heat storage material can dissipate the heat storage in the heat generating part in a resting state. preferable.
分散液には、前記界面活性剤に加えて、さらにハイドレート(水和安定剤)を含有させてもよい。水和安定剤は、発熱部を形成する工程で用いられる分散液中において、界面活性剤の水などの液体媒体(水など)への溶解を促進してその界面活性作用を十分に発揮させるとともに、CNTを多孔質絶縁体表面に固定させるまで分散状態を維持することに寄与する。 In addition to the surfactant, the dispersion may further contain a hydrate (hydration stabilizer). The hydration stabilizer promotes the dissolution of the surfactant in a liquid medium such as water (water, etc.) in the dispersion used in the process of forming the heat generating part, and sufficiently exerts the surface active action. This contributes to maintaining the dispersed state until the CNT is fixed to the surface of the porous insulator.
水和安定剤の種類は、界面活性剤の種類、液体媒体(分散媒)の種類などによって異なり得るが、液体媒体として水を使用した場合は、例えば、前記非イオン性界面活性剤(界面活性剤として、非イオン性界面活性剤を使用した場合)、親水性化合物(水溶性化合物)などが使用できる。 The type of hydration stabilizer may vary depending on the type of surfactant, the type of liquid medium (dispersion medium), etc., but when water is used as the liquid medium, for example, the nonionic surfactant (surfactant) As the agent, a nonionic surfactant), a hydrophilic compound (water-soluble compound), or the like can be used.
親水性化合物(水溶性化合物)としては、例えば、多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール、ショ糖など)、ポリアルキレングリコール樹脂(ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどのポリC2−4アルキレンオキサイドなど)、ポリビニル系樹脂(ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタールなど)、水溶性多糖類(カラギーナン、アルギン酸又は塩など)、セルロース系樹脂(メチルセルロースなどのアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのヒドロキシC2−4アルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシC1−3アルキルセルロース又はその塩など)、水溶性蛋白質(ゼラチンなど)などが例示できる。 Examples of hydrophilic compounds (water-soluble compounds) include polyhydric alcohols (glycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, sorbitol, xylitol, erythritol, sucrose, etc.), polyalkylene glycol resins (polyethylene oxide, polypropylene). Poly C2-4 alkylene oxides such as oxide), polyvinyl resins (polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, etc.), water-soluble polysaccharides (such as carrageenan, alginic acid or salts), cellulose resins (such as methyl cellulose). Hydroxy C2-4 alkyl cellulose such as alkyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl Such as carboxy C1-3 alkyl cellulose or a salt thereof, such as cellulose), and water-soluble proteins (such as gelatin) may be exemplified.
これらの水和安定剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの水和安定剤のうち、グリセリンなどの多価アルコールなどが汎用される。
水和安定剤の割合は、前記界面活性剤100質量部に対して、例えば、0.01〜500質量部、好ましくは1〜400質量部、さらに好ましくは10〜300質量部程度である。
These hydration stabilizers can be used alone or in combination of two or more. Of these hydration stabilizers, polyhydric alcohols such as glycerin are widely used.
The ratio of the hydration stabilizer is, for example, 0.01 to 500 parts by mass, preferably 1 to 400 parts by mass, and more preferably about 10 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surfactant.
〇発熱ユニット層の配置
本発明の発熱ユニット層は、上記のように、導入発熱層として設けることもできるし、また、形成発熱層として設けることもできるが、形成発熱層は導入発熱層に比べ、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に形成できるため好ましい。
O Arrangement of heat generation unit layer The heat generation unit layer of the present invention can be provided as an introduction heat generation layer as described above, or can be provided as a formation heat generation layer. The heat generating unit layer is preferable because it can be formed quickly and economically.
また、本発明の発熱ユニット層は、バックシートの受光面側及び/又は背面側に設けることができるが、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けると、発熱ユニット層を太陽光発電モジュール内部の層として組み込むことができ、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上させ、発熱ユニット層の耐用年数を伸ばすことができるため好ましい。 In addition, the heat generating unit layer of the present invention can be provided on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet. However, when the heat generating unit layer is provided on the light receiving surface side of the back sheet, the heat generating unit layer is provided in the solar power generation module. It is preferable because it can be incorporated as an internal layer, can improve the durability and weather resistance of the heat generating unit layer, and can extend the service life of the heat generating unit layer.
また、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設ける場合には、バックシートの全面にわたって発熱ユニット層を設けることもできるし、また、太陽電池セルが配置される部分以外の箇所に設けるといった発熱ユニット層のパターン設計をすることもできる。発熱ユニット層を、バックシートの受光面側の全面にわたって設ける場合に好適に用いることのできる発熱層としては、後で詳細に説明するが、図3に示すような、面状発熱体10の片面又は両面に、電極7及び電極8の1組の櫛形電極を設けた発熱ユニット層が挙げられる。
Further, when the heat generating unit layer is provided on the light receiving surface side of the back sheet, the heat generating unit layer can be provided over the entire surface of the back sheet, and heat generation such as being provided at a place other than the portion where the solar cells are arranged. The unit layer pattern can also be designed. As the heat generating layer that can be suitably used when the heat generating unit layer is provided over the entire surface on the light receiving surface side of the back sheet, one surface of the
発熱ユニット層を、バックシートの受光面側の太陽電池セルが配置される部分以外の箇所に設ける場合について、以下に図7を用いて説明する。
太陽光発電モジュールは、通常、複数の太陽電池セル202と、これら複数の太陽電池セル202の受光面側の表面保護部材207と、これら複数の太陽電池セル202の背面側のバックシート208とを、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)等の封止材で封止したものであり、封止工程は、下から上に順に、バックシート208、封止材フィルム、複数の太陽電池セル202、封止材フィルム、及び表面保護部材207を積層し、この積層体を加熱・加圧することにより行われる。
A case where the heat generating unit layer is provided in a portion other than the portion where the solar cells on the light receiving surface side of the back sheet are disposed will be described below with reference to FIG.
The solar power generation module usually includes a plurality of
本発明において、「バックシートの太陽電池セルが配置される部分以外の箇所」とは、封止工程において、封止材フィルムを介して複数の太陽電池セル202とバックシート208とを積層した際に、これを受光面側の垂直方向から見た場合に、複数の太陽電池セル202と重ならないバックシート208の箇所を意味する。
In the present invention, the “location other than the portion where the solar cells of the backsheet are arranged” means that when a plurality of
発熱ユニット層を、バックシートの太陽電池セルが配置される部分以外の箇所に設けるため手法としては、複数の太陽電池セル202の縦方向(直列に接続された方向)又は横方向(直列に接続された方向と直交する方向)に存在する太陽電池セル202間のすき間に対応するバックシート208の箇所に、複数の平行する細帯状の発熱体を設けることが好ましい。このような複数の平行する細帯状の発熱体を有する発熱ユニット層については後で詳細に説明するが、図4又は図5に示すような、電極7及び電極8となる一対の電極の間を接続する、複数の平行する細帯状発熱体11を有する発熱ユニット層を好適に用いることができる。
As a method for providing the heat generating unit layer in a portion other than the portion where the solar cells of the back sheet are disposed, the vertical direction (direction connected in series) or the horizontal direction (connected in series) of the plurality of
本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールの第1実施形態を図1に示し、第2実施形態を図2に示す。
図1に示す第1実施形態は、透明な表面保護部材2とバックシート3との間に複数の太陽電池セル1が配置され、これらが封止材5により封止された太陽光発電モジュールにおいて、発熱ユニット層4を、バックシート3の受光面側の全面にわたって設けたものである。また、図2に示す第2実施形態は、透明な表面保護部材2とバックシート3との間に複数の太陽電池セル1が配置され、これらが封止材5により封止された太陽光発電モジュールにおいて、発熱ユニット層4を、バックシート3の受光面側の、太陽電池セル1が配置される部分以外の箇所に設けたものである。
1st Embodiment of the photovoltaic power generation module provided with the snow melting function of this invention is shown in FIG. 1, and 2nd Embodiment is shown in FIG.
The first embodiment shown in FIG. 1 is a photovoltaic power generation module in which a plurality of
第2実施形態の太陽光発電モジュールは、第1実施形態の太陽光発電モジュールに比べ、発熱ユニット層4が熱を伝えにくい太陽電池セル1の背面側には設けられていないため、太陽光発電モジュールの受光面の積雪を経済的かつ効率的に除去することができる。さらに、発熱ユニット層の発熱によって生じる太陽電池セルの温度上昇を低く抑えられるので、温度上昇に伴う太陽電池セルの発電量の低下を低く抑えることができるので好ましい。
The solar power generation module of the second embodiment is not provided on the back side of the
〇発熱ユニット層の構造
つぎに、本発明の発熱ユニット層の構造について説明する。
本発明の太陽光発電モジュールの発熱ユニット層を形成する際には、上で説明したように、発熱部を形成する面(導入発熱層の場合は絶縁基材の表面、形成発熱層の場合はバックシートの受光面側の表面及び/又は背面側の表面)に、導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して発熱部を形成すると共に、この発熱部に電流を供給す電極パターンを形成する。
O Structure of heat generating unit layer Next, the structure of the heat generating unit layer of the present invention will be described.
When forming the heat generating unit layer of the solar power generation module of the present invention, as described above, the surface on which the heat generating portion is formed (the surface of the insulating substrate in the case of the introduced heat generating layer, in the case of the formed heat generating layer) On the light receiving surface side and / or back surface side of the back sheet, a conductive ink in which a conductive material is dispersed in a solvent is applied, impregnated and dried to form a heat generating portion, and a current is supplied to the heat generating portion. An electrode pattern to be supplied is formed.
電極パターンは、銀ペースト等の一般的な電極材料を印刷・乾燥する手段、銅テープ等の導電性テープを発熱部に貼着する手段等の公知の手段を用いて形成することができるが、後者の電極パターン形成手段は、前者のような乾燥のための加熱が不要であって、発熱部形成面が熱により変形しないため好ましい。 The electrode pattern can be formed using a known means such as a means for printing / drying a general electrode material such as a silver paste, a means for attaching a conductive tape such as a copper tape to a heat generating part, The latter electrode pattern forming means is preferable because heating for drying as in the former is unnecessary and the heat generating portion forming surface is not deformed by heat.
本発明の太陽光発電モジュールにおいて好適に用いることのできる発熱ユニット層の構造について、以下に説明する。
図3に示す、発熱ユニット層の第3実施形態は、発熱ユニット層9が、面状発熱部10、及び面状発熱部10の片面又は両面に設けられた、1組の櫛形電極7、8から構成されたものであって、絶縁基材6の表面(導入発熱層の場合は絶縁基材の表面、形成発熱層の場合はバックシートの受光面側の表面及び/又は背面側の表面)に、導電性微粒子を溶媒に分散した分散液を塗布・含浸・乾燥して面状発熱部10を形成すると共に、銀ペースト等の一般的な電極材料を印刷・乾燥する手段、銅テープ等の導電性テープを発熱部に貼着する手段等の公知の手段により1組の櫛形電極7、8を設けたものである。
The structure of the heat generating unit layer that can be suitably used in the solar power generation module of the present invention will be described below.
In the third embodiment of the heat generation unit layer shown in FIG. 3, the heat generation unit layer 9 is provided on one or both sides of the planar
1組の櫛形電極は、1組を面状発熱部10の片方の表面だけに設けることもできるし、櫛形電極7、8をそれぞれ別の表面に設けることもできる。1組の櫛形電極7、8を面状発熱部10の片面だけに設ける場合には、電極7となる櫛形電極の歯と、電極8となる櫛形電極の歯とは、交互に配置される。また、1組の櫛形電極を、面状発熱部10のそれぞれ別の表面に設ける場合には、両面で千鳥状に交互にずらしてもよいが、ずらさずに揃えてもよい。
One set of comb-shaped electrodes can be provided only on one surface of the planar
電極7となる櫛形電極の歯と、電極8となる櫛形電極の歯との距離を小さくすると、抵抗値が小さくなり流れる電流量が増加するため、発熱量を大きくすることができる。逆に、これらの距離を大きくすると、抵抗値が大きくなり流れる電流量が減少するため、発熱量を小さくすることができる。このように、電極間の距離を調整することにより、発熱部の発熱量を部分的に調整することができる。
When the distance between the teeth of the comb-shaped electrode serving as the electrode 7 and the teeth of the comb-shaped electrode serving as the
電極間抵抗値は、特に限定されないが、例えば、100Ω以下が好適であり、80Ω以下がより好適であり、20〜60Ω以下が更に好適である。
図4及び5に示す、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールの発熱ユニット層の第4実施形態及び第5実施形態は、発熱ユニット層9が、一対の電極、並びにこの一対の電極間を接続する、複数の平行する細帯状発熱体11から構成されたものであって、絶縁基材6の表面(導入発熱層の場合は絶縁基材の表面、形成発熱層の場合はバックシートの受光面側の表面及び/又は背面側の表面)に導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して細帯状発熱体11を形成すると共に、銀ペースト等の一般的な電極材料を印刷・乾燥する手段、銅テープ等の導電性テープを発熱部に貼着する手段等の公知の手段により一対の電極7、8を設けたものである。
Although the resistance value between electrodes is not specifically limited, For example, 100 ohms or less are suitable, 80 ohms or less are more suitable, and 20-60 ohms or less are still more suitable.
4 and 5, the fourth and fifth embodiments of the heat generating unit layer of the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention are configured so that the heat generating unit layer 9 includes a pair of electrodes and the pair of electrodes. A plurality of parallel strip-
発熱部形成の効率、発熱部の抵抗値調整のしやすさ等の観点から、一対の電極7、8は平行となるよう配置するのが好ましい。さらに、複数の平行する細帯状発熱体11は、電極7及び8と垂直に、それぞれが平行となるように配置するのが好ましく、また、各細帯状発熱体11の幅は同じ幅とするのが好ましい。
In view of the efficiency of forming the heat generating part and the ease of adjusting the resistance value of the heat generating part, the pair of
細帯状発熱体11と、一対の電極7、8との設置順序は、一対の電極7、8を設けた後に細帯状発熱体11を形成してもよいし、細帯状発熱体11を形成した後に一対の電極7、8を設けてもよいし、一対の電極並びに細帯状発熱体11を略同時に設置してもよいが、両者を確実に接続させるために両者の間に重複する部分を設けることが必要である。
複数の細帯状発熱体11は、通常、図4に示す第4実施形態のように、一方の電極7又は8から延出して他方の電極8又は7に近づき他方の電極と接続されるように配置することができる。また、各細帯状発熱体11を長くする必要がある場合には、図5に示す第5実施形態のように、一方の電極7又は8から延出して他方の電極8又は7側に近づいた後に一方の電極7又は8側に一旦戻り、再び他方の電極8又は7側に近づいて他方の電極8又は7と接続されるように配置することもできる。
As for the installation order of the strip-shaped
The plurality of strip-
〇融雪機能を備えた太陽光発電モジュール
本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールは、通常の太陽光発電モジュールと同様に、太陽光発電モジュール全体を樹脂フィルムで封止(パッキング)することにより、気密性・液密性を高めることができる。樹脂フィルムで封止する方法としては、例えば、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールの受光面側、背面側を樹脂フィルムで覆い、側部を熱融着する方法を用いることができる。
〇Solar power generation module with snow melting function The solar power generation module with snow melting function of the present invention seals (packing) the entire solar power generation module with a resin film in the same manner as a normal solar power generation module. Therefore, air tightness and liquid tightness can be improved. As a method of sealing with a resin film, for example, a method of covering the light receiving surface side and the back surface side of the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention with a resin film and thermally fusing the side portions can be used. .
本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールは、バックシートの受光面側及び/又は背面側に設けられる発熱ユニット層の発熱部を、導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して形成することにより、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができる優れたものである。 The photovoltaic power generation module having a snow melting function of the present invention is a method of applying a conductive ink in which a conductive material is dispersed in a solvent to a heat generating portion of a heat generating unit layer provided on a light receiving surface side and / or a back surface side of a back sheet. By forming by impregnation and drying, the heat generating unit layer can be provided quickly and economically.
さらに、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールは、発熱ユニット層をバックシートの受光面側に設けることにより、バックシートを介さずに受光面を加温・加熱できるため、太陽光発電モジュールの受光面の積雪を経済的かつ効率的に除去することができ、また、さらに、発熱ユニット層を太陽光発電モジュール内部の層として組み込むことができることから、発熱ユニット層の耐久性・耐候性を向上させ、発熱ユニット層の耐用年数を伸ばすことができる優れたものである。 Furthermore, the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention is provided with a heat generating unit layer on the light receiving surface side of the back sheet, so that the light receiving surface can be heated and heated without using the back sheet. Snow cover on the light receiving surface of the module can be removed economically and efficiently. Furthermore, since the heat generating unit layer can be incorporated as a layer inside the photovoltaic module, the durability and weather resistance of the heat generating unit layer It is excellent in that it can improve the service life of the heat generating unit layer.
さらに、本発明の融雪機能を備えた太陽光発電モジュールは、発熱ユニット層を、バックシートの受光面側及び/又は背面側に形成することにより、発熱ユニット層を迅速かつ経済的に設けることができる優れたものである。 Furthermore, in the photovoltaic power generation module having the snow melting function of the present invention, the heat generating unit layer can be quickly and economically provided by forming the heat generating unit layer on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet. It is an excellent one.
さらに、発熱ユニット層の発熱部の形成に用いる導電性微粒子として、CNTを含有する導電性微粒子を用いることにより、低電圧で高温状態が実現でき、また遠赤外線が放射されるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに効率的に行うことができる。
さらに、導電性材料として、CNTと共に金属系物質を用いると、発熱部を低体積抵抗率及び高発熱量のものとできるため、太陽光発電モジュールの受光面の融雪をさらに一層効率的に行うことができる。
Further, by using conductive fine particles containing CNTs as conductive fine particles used for forming the heat generating portion of the heat generating unit layer, a high temperature state can be realized at a low voltage, and far infrared rays are radiated. It is possible to more efficiently melt snow on the light receiving surface of the module.
Furthermore, if a metal material is used together with CNT as the conductive material, the heat generating part can have a low volume resistivity and a high calorific value, so that the light receiving surface of the photovoltaic module can be melted more efficiently. Can do.
〇融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを備えた建設物・車両
本発明の建設物又は車両は、家屋、ビルディング等の建設物の屋根、屋上や、自動車、電車等の車両の屋根にこのような融雪機能を備えた太陽光発電モジュールを設置したものであり、屋根及び/又は屋上の積雪を効率的に融雪でき、降雪時の除雪の手間・負担を大幅に軽減することができる。
〇Construction / vehicle equipped with solar power generation module with snow melting function The construction or vehicle of the present invention can be used on the roof of a building such as a house or a building, on the roof, or on the roof of a vehicle such as an automobile or train. A solar power generation module having a snow melting function is installed, snow can be efficiently melted on the roof and / or roof, and the labor and burden of snow removal during snowfall can be greatly reduced.
以下に、参考実施例及び参考比較例を示し、本発明における、バックシートの受光面側及び/又は背面側に設けられる、導電性インクを塗布・含浸・乾燥して形成される発熱部の性能を、絶縁基材に分散液を塗布・含浸・乾燥して得られる面状発熱部を用いて具体的に説明するが、本発明に係る発熱部はこれらに限定されるものではない。 The performance of the heat generating part formed by applying, impregnating and drying the conductive ink provided on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet in the present invention is shown below as reference examples and reference comparative examples. Is specifically described using a planar heat generating part obtained by applying, impregnating, and drying a dispersion on an insulating substrate, but the heat generating part according to the present invention is not limited to these.
[参考実施例1]
脱イオン水に、両性イオン界面活性剤、カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]及びナノサイズの銀粒子(粒子径:20〜60nm)を配合し、分散機で均一に分散して、両性イオン界面活性剤の含有率が0.1質量%、カーボンナノチューブの含有率が4.2質量%、ナノサイズの銀粒子の含有率が0.1質量%の分散液を得た。
[Reference Example 1]
A zwitterionic surfactant, carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)] and nano-sized silver particles (particle size: 20 to 60 nm) are blended in deionized water, and uniformly dispersed with a disperser to be amphoteric ions. A dispersion having a surfactant content of 0.1 mass%, a carbon nanotube content of 4.2 mass%, and a nano-sized silver particle content of 0.1 mass% was obtained.
この分散液を、市販のA4サイズのコピー用紙(210mm×297mm)の片面に、スクリーン印刷により均一に塗布し(塗布量50g/m2)、乾燥して、面状発熱体を製造した。 This dispersion was uniformly applied to one side of a commercially available A4 size copy paper (210 mm × 297 mm) by screen printing (application amount 50 g / m 2 ) and dried to produce a planar heating element.
このようにして得られたA4サイズの面状発熱体の2つの短辺全体にわたって、それぞれ、正極及び負極を設けて、面状発熱体の電極間抵抗値を測定したところ、面状発熱体の電極間抵抗値は28Ωであった。 When the positive electrode and the negative electrode were respectively provided over the entire two short sides of the A4 size sheet heating element thus obtained, the interelectrode resistance of the sheet heating element was measured. The interelectrode resistance value was 28Ω.
[参考実施例2]
分散液におけるナノサイズの銀粒子の含有率を0.2質量%とした以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は29Ωであった。
[Reference Example 2]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the content of the nano-sized silver particles in the dispersion was 0.2% by mass.
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 29Ω.
[参考実施例3]
ナノサイズの銀粒子に代えて、ナノサイズの酸化亜鉛粒子(粒子径:20〜50nm)を用いた以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は34Ωであった。
[Reference Example 3]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1, except that nanosized zinc oxide particles (particle diameter: 20 to 50 nm) were used instead of the nanosized silver particles.
The inter-electrode resistance value of this planar heating element was 34Ω.
[参考実施例4]
ナノサイズの銀粒子に代えて、ナノサイズの酸化亜鉛粒子(粒子径:20〜50nm)を用いた以外は、参考実施例2と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は32Ωであった。
[Reference Example 4]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 2 except that nanosized zinc oxide particles (particle diameter: 20 to 50 nm) were used instead of the nanosized silver particles.
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 32Ω.
[参考比較例1]
ナノサイズの銀粒子(粒子径:20〜60nm)を配合しない以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は69Ωであった。
[Reference Comparative Example 1]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that nanosized silver particles (particle diameter: 20 to 60 nm) were not blended.
The inter-electrode resistance value of this planar heating element was 69Ω.
[参考実施例5]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT9000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は52Ωであった。
[Reference Example 5]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that carbon nanotube [FT9000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The inter-electrode resistance value of this planar heating element was 52Ω.
[参考実施例6]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT9000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例2と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は51Ωであった。
[Reference Example 6]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 2, except that carbon nanotube [FT9000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 51Ω.
[参考実施例7]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT9000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例3と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は54Ωであった。
[Reference Example 7]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 3 except that carbon nanotube [FT9000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The inter-electrode resistance value of this planar heating element was 54Ω.
[参考実施例8]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT9000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例4と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は55Ωであった。
[Reference Example 8]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 4, except that carbon nanotube [FT9000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 55Ω.
[参考比較例2]
ナノサイズの銀粒子(粒子径:20〜60nm)を配合しない以外は、参考実施例5と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は101Ωであった。
[Reference Comparative Example 2]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 5 except that nano-sized silver particles (particle diameter: 20 to 60 nm) were not blended.
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 101Ω.
[参考実施例9]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT7000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は38Ωであった。
[Reference Example 9]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that carbon nanotube [FT7000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 38Ω.
[参考実施例10]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT7000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例2と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は39Ωであった。
[Reference Example 10]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 2 except that carbon nanotube [FT7000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 39Ω.
[参考実施例11]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT7000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例3と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は42Ωであった。
[Reference Example 11]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 3 except that carbon nanotube [FT7000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The inter-electrode resistance value of this planar heating element was 42Ω.
[参考実施例12]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[FT7000(CNano Technology社)]を用いた以外は、参考実施例4と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は41Ωであった。
[Reference Example 12]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 4 except that carbon nanotube [FT7000 (CNano Technology)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 41Ω.
[参考比較例3]
ナノサイズの銀粒子(粒子径:20〜60nm)を配合しない以外は、参考実施例9と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は77Ωであった。
[Reference Comparative Example 3]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 9 except that nano-sized silver particles (particle diameter: 20 to 60 nm) were not blended.
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 77Ω.
[参考実施例13]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[NC7000(ナノシル社製)]を用いた以外は、参考実施例1と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は31Ωであった。
[Reference Example 13]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 1, except that the carbon nanotube [NC7000 (manufactured by Nanosil)] was used instead of the carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 31Ω.
[参考実施例14]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[NC7000(ナノシル社製)]を用いた以外は、参考実施例2と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は32Ωであった。
[Reference Example 14]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 2, except that carbon nanotube [NC7000 (manufactured by Nanosil)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 32Ω.
[参考実施例15]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[NC7000(ナノシル社製)]を用いた以外は、参考実施例3と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は37Ωであった。
[Reference Example 15]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 3 except that carbon nanotube [NC7000 (manufactured by Nanosil)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 37Ω.
[参考実施例16]
カーボンナノチューブ[C100(アルケマ社製)]に代えて、カーボンナノチューブ[NC7000(ナノシル社製)]を用いた以外は、参考実施例4と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は35Ωであった。
[Reference Example 16]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 4 except that carbon nanotube [NC7000 (manufactured by Nanosil)] was used instead of carbon nanotube [C100 (manufactured by Arkema)].
The resistance value between the electrodes of this planar heating element was 35Ω.
[参考比較例4]
ナノサイズの銀粒子(粒子径:20〜60nm)を配合しない以外は、参考実施例13と同様にして、面状発熱体を製造した。
この面状発熱体の電極間抵抗値は71Ωであった。
[Reference Comparative Example 4]
A planar heating element was produced in the same manner as in Reference Example 13 except that nanosized silver particles (particle diameter: 20 to 60 nm) were not blended.
The inter-electrode resistance of this planar heating element was 71Ω.
参考実施例1〜16及び参考比較例1〜4の結果を、表1〜4に整理して示す。 The results of Reference Examples 1 to 16 and Reference Comparative Examples 1 to 4 are summarized and shown in Tables 1 to 4.
1 太陽電池セル
2 透明な表面保護部材
3 バックシート
4 発熱ユニット層
5 封止材
6 絶縁基材
7 電極
8 電極
9 発熱ユニット層
10 面状発熱部
11 細帯状発熱体
201 太陽光発電モジュール
202 太陽電池セル
203 導電線
207 表面保護部材
208 バックシート
300 太陽光発電モジュール
301 太陽光発電モジュールユニット
311,312 EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)フィルム
314 発熱シート
320 シリコン太陽電池
323 強化ガラス板
331,332 バックシート
350 発熱シートユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
発熱ユニット層が、前記バックシートの受光面側及び/又は背面側に設けられており、
前記発熱ユニット層は、1)絶縁基材の表面に発熱部及び電極パターンを設けた発熱体を導入すること、又は、2)前記バックシートの受光面側及び/又は背面側の表面に、発熱部及び電極パターンからなる発熱層を形成すること、により設けられており、
前記発熱ユニット層の前記発熱部は、導電性材料を溶媒に分散した導電性インクを塗布・含浸・乾燥して形成されたものであることを特徴とする、融雪機能を備えた太陽光発電モジュール。 In a photovoltaic module in which a plurality of solar cells are arranged between a transparent surface protection member and a back sheet, and these are sealed with a sealing material,
A heat generating unit layer is provided on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet,
The heating unit layer 1) introduces a heating element provided with a heating part and an electrode pattern on the surface of the insulating base, or 2) generates heat on the light receiving surface side and / or the back surface side of the back sheet. Forming a heat generating layer consisting of a portion and an electrode pattern,
The solar power generation module having a snow melting function, wherein the heat generating portion of the heat generating unit layer is formed by applying, impregnating and drying a conductive ink in which a conductive material is dispersed in a solvent. .
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