JP2018170424A - 太陽電池モジュール及び車両上部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サンシェードの影響を受けることなく、太陽電池パネルの受光面積を広く確保して発電効率を向上させることが可能な太陽電池モジュール及び該太陽電池モジュールを備えた車両上部構造を提供すること。【解決手段】車両のルーフ部に設置され、上面１２ａ及び下面１２ｂの両方から受光可能な太陽電池パネル１２を有し、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール１０において、該太陽電池パネルの下面側に配置され、前記太陽電池パネルの周縁部外側に設けられた入光部２０から入射した光を前記太陽電池パネルの下面１２ｂに光を導く導光部材１７を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に設置されて太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール及び該太陽電池モジュールを備えた車両上部構造に関する。

近年、自動車等の車両に、太陽光を受光して電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールを設置する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、車両上部に設置された太陽電池モジュールが記載されている。この太陽電池モジュールは、車両上部において、ウインドウガラスの内面に接触状態で取付けられており、内部に、上面及び下面の両方の面から太陽光を受光する太陽電池パネルを備えている。特許文献１の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池パネルの上面には、ウインドウガラスを介して太陽光が入射し、太陽電池パネルの下面には、ウインドウガラスから車室内へ入射した後、車室内のインストルメントパネルで反射された太陽光の反射光が入射する。これにより、太陽電池パネルの両面を活用し、広い受光面積によって発電効率を高めている。

また、特許文献２には、上面及び下面の両方から太陽光を受光可能な太陽電池パネルを備えた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池パネルに上面から下面まで貫通する貫通孔を形成し、さらに、太陽電池パネルの下方に反射板を配置したものが記載されている。この太陽電池モジュールでは、車室内側を向く太陽電池パネルの下面に、太陽電池パネルの貫通孔を通過して反射板で反射された太陽光を入射させることにより、太陽電池パネルの上面及び下面の両方から太陽光を受光し、発電を行っている。

特開２０１０−１３７８０９号公報 特開２００５−０６７４７２号公報

夏場など、直射日光が乗員に当たって乗員が不快に感じる場合や、駐車時に太陽光による車室内の温度上昇を緩和させる場合に、車両のウインドウガラスの内面側に日差しを遮るサンシェードを設置することがある。

特許文献１に記載の太陽電池モジュールを備えた車両構造では、設置されたサンシェードによって太陽電池モジュールの下面側（すなわち、太陽電池パネルの下面側）が覆われることにより、太陽電池パネルの下面に太陽光を入射させることができなくなるという問題があった。

この点について、特許文献２に記載の太陽電池モジュールでは、サンシェードが設置された場合であっても、太陽電池パネルに形成された貫通孔を利用して、太陽電池パネルの下面に太陽光を入射させることができる。

しかしながら、太陽電池パネル自身に貫通孔を形成することによって、貫通孔の面積分だけ上面及び下面の受光面積が小さくなってしまう。そのため、サンシェードが不要な場合には、特許文献１に記載のものに比べて発電効率が劣ることになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サンシェードの影響を受けることなく、太陽電池パネルの受光面積を広く確保して発電効率を向上させることが可能な太陽電池モジュール、及び、この太陽電池モジュールを備えた車両上部構造を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の太陽電池モジュールは、車両のルーフ部に設置され、上面及び下面の両方から受光可能な太陽電池パネルを有し、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池パネルの下面側に配置され、前記太陽電池パネルの周縁部外側に設けられた入光部から入射した光を前記太陽電池パネルの下面に光を導く導光部材を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、導光部材によって、太陽電池パネルの周縁部外側から入射した光を太陽電池パネルの下面へ導くことができるので、太陽電池モジュールの下面側にサンシェードが配置された場合であっても、サンシェードが非配置である場合と同様に、太陽電池パネルの下面へ太陽光を入射させることができる。

また、太陽電池パネルの下面へ入射させる太陽光は、太陽電池パネルの周縁部外側の入光部から入射するので、太陽電池パネルに貫通孔を形成したものに比べて、太陽電池パネルの受光面積を広く確保することができ、その結果、発電効率を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記入光部は、前記太陽電池パネルの下面側に配置された前記導光部材の反射部と一体に形成されており、前記太陽電池パネルの周縁部外側において上下方向に延在し、入射光を全反射させる内側面を有することを特徴とする。

この構成によれば、入光部に入射した太陽光を全反射させながら太陽電池パネルの下面側に配置された反射部へ導くことができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記入光部は、前記太陽電池パネルの下面側に配置された前記導光部材の反射部と一体に形成され、前記太陽電池パネルの周縁部外側において上下方向に延在し、下方へ向かって幅寸法が漸次大きくなることを特徴とする。

この構成によれば、入光部に太陽光が斜め方向から入射した場合に、太陽光が入光部の外部へ漏れることを防止して下方へ導くことができるので、太陽光を効率よく導光部材の反射部へ導くことができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記導光部材は、前記入光部の下方に設けられ、下方に向かうにしたがって前記太陽電池パネルの外側から内側に向かう傾斜状に形成されるとともに前記入光部から入射した光を反射する反射面を備えた第１の反射部と、前記第１の反射部と連なって前記太陽電池パネルの下面と対向し、連続する波形状の反射面を有する第２の反射部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、入光部からの光を第１の反射部で反射させて太陽電池パネルの下面へ入射させることができるとともに、第１の反射部で反射させた後に、さらに第２の反射部で反射させて太陽電池パネルの下面奥側（すなわち、太陽電池パネルの下面において入光部から遠方側）へ入射させることができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第１の反射部は、前記太陽電池パネルの周縁部外側から前記太陽電池パネルの下面直下まで延在することを特徴とする。

この構成によれば、第１の反射部の受光面（反射面）の面積を大きくして、第１の反射部から第２の反射部を介さずに、直接、太陽電池パネルの下面に入射される光量を増加させることができる。これにより、太陽電池パネルの下面の受光量を増加させて発電効率を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第１の反射部の反射面には、プリズム加工が施されていることを特徴とする。

この構成によれば、プリズム効果によって、光の進行方向を制御することができるので、例えば、第１の反射部から直接、太陽電池パネルの下面に入射される光量が増加するように、光の進行方向を制御することが可能である。

また、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第１の反射部の反射面は、下方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が小さくなるように設定されたことを特徴とする。

この構成によれば、第１の反射部の反射面が、傾斜角が一定の一つの平面で形成されているものに比べて、第１の反射部の受光量を増加させることができる。これにより、第１の反射部から直接、太陽電池パネルの下面に入射される光量を増加させ、発電効率を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第１の反射部の反射面は、前記太陽電池パネルの下面に対して鋭角となる複数の鋭角平面と、前記太陽電池パネルの下面に対して鈍角となる複数の鈍角平面とを組み合わせて形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、複数の鋭角平面と複数の鈍角平面とを組み合わせて反射面を形成することで、反射面における鋭角平面の面積を大きく確保することが可能となる。第１の反射部の反射面において、鋭角平面は、入光部からの入射光を太陽電池パネルの下面や第２の反射部へ向かって反射させることができるので、鋭角平面の面積を大きく確保することにより、太陽電池パネルの下面に入射される光量を増加させて、発電効率を向上させることができる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第１の反射部の反射面は、下方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が小さくなるように設定された複数の前記鋭角平面と、上方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が大きく又は小さくなるように設定された複数の前記鈍角平面と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１の反射部の受光量を増加させることができる。また、上方に行くにしたがって複数の鈍角平面の傾斜角を大きく設定した場合には、導光部材内に入光した光が外部へ漏れるのを抑制することができる。一方、上方に行くにしたがって複数の鈍角平面の傾斜角を小さく設定した場合には、鈍角平面によって鋭角平面に入射される光が妨げられることを防止することができる。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項４〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第２の反射部の前記連続する波形状は、前記第１の反射部から離れるにしたがって、前記第１の反射部側を向く反射面の傾斜角が大きくなるように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２の反射部において、第１の反射部から離れた領域で太陽電池パネルの下面に対して光が垂直に近い状態で入射されるようにすることができる。これにより、太陽電池パネルの下面の奥側（入光部に対して遠方側）での受光量を増やし、発電効率を向上させることができる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項４〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第２の反射部の前記連続する波形状の波の高さは、全て等しい又は前記第１の反射部から離れるにしたがって高くなるように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２の反射部において、波の高さを等しくすることで、第１の反射部から離れた領域まで光を導くことができる。また、第２の反射部において、第１の反射部の遠方側で波の高さを高くするこり、この遠方領域において、太陽電池パネルの下面に向かって反射する光量を増加させることができる。これらによって、太陽電池パネルの下面の奥側での受光量を増やし、発電効率を向上させることができる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項４〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第２の反射部は、設置状態において、前記入光部から入射した光を前記第１の反射部を介さずに導入可能な第１領域と、該第１領域とは異なる第２領域とを有し、前記第１領域と前記第２領域とは、前記連続する波形状の設定パターンが異なることを特徴とする。

この構成によれば、第１領域と第２領域とにおいて波形状の設定パターンを変えることで、例えば、第１領域では、入光部から第１の反射部を介さずに入射した光が太陽電池パネルの下面に垂直に近い状態で入射されるようにし、第２領域では、第１の反射部を介して入射した光が太陽電池パネルの下面に垂直近い状態で入射されるようにして、太陽電池パネルの下面の受光量を増加させることができる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項４〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記波形状は、三角形以上の多角形状又は曲面形状であることを特徴とする。

この構成によれば、第２の反射部の反射面の波形状を適宜変更することで、太陽電池パネルの下面側の受光量を最適化することができる。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項４〜１３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記導光部材は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を経て入射された光を反射して前記太陽電池パネルの下面に入射させる第３の反射部を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１の反射部及び第２の反射部を経た光をさらに第３の反射部で反射させて太陽電池パネルの下面へ導いて入射させることができるので、太陽電池パネルの下面の受光量を増加させることができる。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記第３の反射部は、前記太陽電池パネルの下面と傾斜状態で対向するように、前記第２の反射部の前記第１の反射部に対する遠方側の端部から斜め上方に延びることを特徴とする。

この構成によれば、第３の反射部によって太陽電池パネルの下面の奥側の領域に太陽光を入射させることができる。

上記目的を達成するための請求項１６に記載の車両上部構造は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えた車両上部構造であって、前記導光部材の車室内側に配設され、前記太陽電池モジュールの下面の全域を被覆可能な遮光パネルを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、太陽電池パネルの両面で太陽光を受光しながら、車室内への直射日光の侵入を防止することができる。

また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の車両上部構造において、前記遮光パネルは、車室上部に配設されたルーフパネルであって、前記太陽電池モジュールは、前記ルーフパネルに形成された凹部の内部に収容されていることを特徴とする。

この構成によれば、太陽電池モジュールを設置したルーフ部から車室内に直射日光が入ることを防止することができる。また、太陽電池モジュールを設置したルーフ部の上面を平面状に形成することができる。

本発明によれば、太陽電池モジュールを車両に設置した際に、サンシェードの影響を受けることなく、太陽電池パネルの受光面積を広く確保して発電効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールを備えた車両の上部の斜視図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 第２の反射部の反射面を形成する波形状の変形例を示す断面図。 入光部の変形例を示す断面図。 入光部の変形例を示す断面図。 第１の反射部の変形例を示す図であって、図２の鎖線ＶＩで囲む領域の拡大断面図。 第１の反射部の変形例を示す断面図。 第２の反射部の変形例を示す図であって、（ａ）は第１領域及び第２領域を示す図２と同様の断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩｂで囲む領域の拡大断面図。 第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールを備えた車両の上部の斜視図。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールを備えた車両の上部の斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。各図において、Ｕｐは車両上方し示し、Ｆｔは車両前方を示す。なお、各図面は、発明の要部を分かりやすく説明するために記載した模式図であり、寸法等を正確に示すものではない。太陽電池モジュール１０は、車両のルーフ部に設置され、本実施の形態では、略四角形の板状に構成されており、車両において、車室上部に配設されたルーフパネル７０に形成された凹部７２に収容されている。

太陽電池モジュール１０は、太陽電池パネル１２と、封止部材１３と、上面保護層１４と、下面保護層１５と、導光部材１７とを有する。

太陽電池パネル１２は、平板状であって、平面状に並べられた複数の太陽電池セルから構成されており、設置状態において、車両外側を向く上面１２ａと、車両内側を向く下面１２ｂとの両方の面から受光して、光を電気エネルギーに変換する。このような太陽電池パネル１２は、公知の構成のもの、例えば、両面受光型の単結晶シリコン太陽電池セルにより構成されたパネルを用いることができる。

封止部材１３は、太陽電池パネル１２の両面全域を封止して、水分や酸素による太陽電池パネル１２の劣化を防止するものである。封止部材１３は、太陽電池パネル１２の上面１２ａを封止する上面側封止層１３ａと、下面１２ｂを封止する下面側封止層１３ｂと、後述する入光部２０側において、太陽電池パネル１２の側面を封止する側面封止部１３ｃとを有している。封止部材１３には、透光性の材料が用いられる。透光性の材料としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリエチレン等を用いることができる。

上面保護層１４及び下面保護層１５は、それぞれ、太陽電池パネル１２に機械的強度や耐候性等のバリア性を付与する層であり、例えば、強化ガラス等、透光性を有する材料で形成される。上面保護層１４は上面側封止層１３ａの上面に積層され、下面保護層１５は下面側封止層１３ｂの下面に積層されている。

太陽電池パネル１２、封止部材１３、上面保護層１４及び下面保護層１５は、上面視（すなわち、上方から見た平面視）において四角形状に形成されており、これらの側部に取付けられたフレーム材１６によって互いに固定され、ユニット化されている。本実施の形態では、図１に示すように、フレーム材１６が、上面視において太陽電池パネル１２の三辺の側縁に沿うようにコ字状に形成されている。なお、以下の説明では、ユニット化された太陽電池パネル１２、封止部材１３、上面保護層１４及び下面保護層１５を太陽電池ユニット１９という。

導光部材１７は、設置状態において太陽電池パネル１２の下面１２ｂ側に太陽光を導くものであり、下面保護層１５の下方（すなわち、太陽電池パネル１２の下面１２ｂ側）に配置される。導光部材１７は、例えば、太陽電池ユニット１９の周縁部の角部に取付けられた図示しない固定手段によって、太陽電池ユニット１９に接続、固定される。なお、各図では、太陽電池ユニット１９と導光部材１７との間に隙間が形成されているが、隙間を形成することなく密着させた状態にしたり、隙間部分に透光性を有する緩衝材を充填したりしてもよい。なお、太陽電池モジュール１０は、下面保護層１５を配置せずに、下面側封止層１３ｂの下面に導光部材１７を積層する構成であってもよい。

導光部材１７は、透光性を有する材料、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料、透明なガラス材等により形成することができる。本実施の形態において、導光部材１７は、太陽電池ユニット１９の周縁部１９ａ外側（すなわち、太陽電池パネル１２の周縁部外側）に位置する入光部２０と、入光部２０と一体に形成された導光部３０とを有する。

入光部２０は、太陽光を導光部３０へ導く導光路となる部位であり、図１に示すように、平面視四角形状の太陽電池パネル１２の一側縁に沿って車幅方向に延在するとともに、図２に示すように、太陽電池パネル１２の周縁部外側において上下方向に延在している。入光部２０は、太陽光の受光面となる上面２２と、上下方向に延びて入射光を全反射させる第１内側面２４及び第２内側面２５とを有する。

上面２２は、上面保護層１４の上面１４ａとほぼ面一になるように設置されている。第１内側面２４は、太陽電池パネル１２の近接側で上下方向に延びており、第２内側面２５は、第１側面２４と対向して太陽電池パネル１２の遠方側で上下方向に延びている。本実施の形態において、第１内側面２４及び第２内側面２５は、図１に示すように、それぞれ太陽電池パネル１２の一側縁に沿って車幅方向に延びる平面状であって、図２に示すように、上下方向において入光部２０の幅寸法Ｗが等しくなるように、上下方向に平行に延びている。

導光部３０は、太陽電池パネル１２の下方において、太陽光が太陽電池パネル１２の下面１２ｂのほぼ全域に亘るように光を導く導光路となる部位である。導光部３０は、入光部２０の下端から太陽電池パネル１２側へ向かって広がっており、太陽電池パネル１２の下面１２ａのほぼ全域と対向する板状に形成されている。導光部３０は、入射光を反射する第１の反射部３２、第２の反射部３４及び第３の反射部３６を有する。

第１の反射部３２は、図２に示すように、入光部２０の下方に設けられ、下方に向かうにしたがって太陽電池パネル１２の外側から内側に向かう傾斜状に形成される。本実施の形態において、第１の反射部３２の内面は傾斜する平面状の反射面３３となっている。反射面３３の太陽電池パネル１２ｂの下面に対する傾斜角θ１（図示例では、水平面に対する傾斜角と同じ）は、ほぼ４５度に設定されている。

また、第１の反射部３２の反射面３３には、プリズム加工が施されている。プリズム加工を施すことにより、反射される光の進行方向を制御することができるので、例えば、第１の反射部３２で反射された後、第２の反射部３４を経ることなく太陽電池パネル１２の下面１２ｂに直接入射される光量を増加させるようにしたり、太陽光が第２の反射部２４の奥側（第３の反射部３６側）に向かって進行するように反射方向を制御したりすることができる。本実施の形態では、矢印１０２で示すように、上下方向と平行に入射した光が反射面３３で反射されることにより主に第２の反射部３４へ向かうように制御されている。

第２の反射部３４は、第１の反射部３２と連なって太陽電池パネル１２の下面１２ｂと上下方向で対向し、連続する波形状の反射面３５を有する。なお、図２では、反射面３５が波形状であることを分かりやすく説明するために、凹凸を誇張して記載している。連続する波形状において、波の高さ及び傾斜角度は等しくなるように設定されている。

なお、本実施の形態では、反射面３５が、連続する三角形状の波形状となっているが、形状はこれに限られず、入射した光を上方にある太陽電池パネル１２へ向かって反射可能な形状であればよく、例えば、図３（ａ）に示すように、五角形状など三角形以上の多角形状や、図３（ｂ）に示すように、曲面形状であってもよい。このように、例えば、入光部２０や他の反射部３２，３６等の形状に合わせて、反射面３５の波形状を適宜変更することで、下面１２ｂの受光量を最適化し、下面１２ｂ側からの発電量を増加することができる。

第３の反射部３６は、第１の反射部３２及び第２の反射部３４を経て入射された光を反射して太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射可能な部位である。本実施の形態において、第３の反射部３６は、第１の反射部３２から離間した位置で太陽電池パネル１２の下面１２ｂと傾斜状態で対向するように、第２の反射部３４の第１の反射部３２に対する遠方側の端部３４ａから斜め上方に延びている。

第３の反射部３６を構成している反射面３７は、入射された光を全反射又は乱反射するように形成されている。第３の反射部３６の太陽電池パネル１２の下面１２ｂに対する傾斜角θ２は、約４５度に設定されることが好ましい。

ルーフパネル７０は、遮光性を有し、図１に示すように、車室の上面を覆うように、車両のフロントウインドウガラス７５から図示しないリアウインドウガラスまで車両の前後方向及び車幅方向に延びる板状の部材である。既述のとおり、ルーフパネル７０において、太陽電池モジュール１０の設置領域には、これを収容可能な凹部７２が形成されている。太陽電池モジュール１０は、例えば、周縁部に設けられた図示しない固定手段によって凹部７２内に固定されている。凹部７２の底面７２ｂは、車両の上下方向に対してほぼ垂直な平面状に形成されている。

図１に示すように、本実施の形態の太陽電池モジュール１０は、設置状態の平面視において、太陽電池パネル１２の周縁部に設けられる入光部２０が車両前方側で車幅方向にのびており、フレーム材１６が、車両の左右側部で前後方向へ延びるとともに、これらの後端を繋ぐように車両後方側で車幅方向に延びている。

次に、上述した太陽電池モジュール１０を備えた車両上部構造の作用について説明する。

太陽電池モジュール１０に太陽光が当たると、太陽電池パネル１２の上面１２ａには、矢印１００に示すように、上面保護層１４及び上面側封止層１３ａを介して太陽光が入射する。

一方、太陽電池パネル１２の外側において、導光部材１７の入光部２０の上面（受光面）２２から入射した太陽光の一部は、矢印１０２に示すように、入光部２０内を進行して第１の反射部３２に入射し、反射面３３で反射された後、導光部３０内を進行して第２の反射部３３の波形状の反射面３５で反射され、下面保護層１５及び下面側封止層１３ｂを透過して太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射する。

なお、第１の反射部３２の傾斜角θ１が約４５度であって、反射面３３にプリズム加工が施されていない場合は、矢印１０２で示す上下方向に平行に入射した太陽光が第１の反射部３２で反射されて、第３の反射部３６へ向かって直進し、第３の反射部３６で反射されて太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射する。

なお、図示していないが、入光部２０の上面２２から斜め方向に入射して第１内側面２４や第２内側面２５に到達した光は、これらの面で全反射され、下方の第１の反射部３２や第２の反射部３６に向かって進行する。このように全反射させることにより、入射した太陽光を下方の反射部に確実に導くことができる。

また、図示していないが、入光部２０から入射した太陽光の一部は、第１の反射部３２で反射して、第２の反射部３４を経ることなく、下面保護層１５及び下面側封止層１３ｂを透過して太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射する。さらに、入光部２０から入射した太陽光の一部は、第１の反射部３２及び第２の反射部３４でそれぞれ反射された後に、第３の反射部３６に入射し、反射面３７で反射されて、下面保護層１５及び下面側封止層１３ｂを透過して太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射する。

また、車両のルーフ部において、太陽光は、ルーフパネル７０によって車室内への侵入が防止される。

このように、太陽電池モジュール１０は、導光部材１７によって、太陽電池パネル１２の周縁部外側から入射した光を太陽電池パネル１２の下面１２ｂへ導くことができるので、太陽電池パネルに貫通孔を形成したものに比べて、太陽電池パネルの受光面積を広く確保することができ、発電効率を向上させることができる。

また、入射された太陽光を第２の反射部３４や第３の反射部３６へ導入可能であるため、入光部２０から離れた太陽電池パネル１２の下面１２ｂ奥側の領域へ太陽光を入射させることができる。これにより、下面１２ｂの受光量を増加させ、発電効率を向上させることができる。

また、太陽電池モジュール１０の下面の全域がルーフパネル７０で被覆されているので、太陽電池モジュール１０の存在によって、車室内の乗員へ影響を与えることがなく、太陽電池パネル１２の上面１２ａ及び下面１２ｂで太陽光を受光して発電を行いながら、車室内への直射日光の侵入を防止することができる。さらに、太陽電池モジュール１０を凹部７２に収容しているので、ルーフ部の上面を平面状に形成することができる。

なお、本実施の形態では、太陽電池モジュール１０とルーフパネル７０の凹部７２との間に隙間が形成されているが、隙間を形成しないように太陽電池モジュール１０と凹部７２との間に緩衝材等を充填することが好ましい。太陽電池モジュール１０とルーフパネル７０との間に隙間を形成したり、緩衝材を配置したりすることで、太陽電池モジュール１０に車両の振動が伝達されることを抑制することができる。

次に、上述した太陽電池モジュール１０を構成する各部材の変更例について説明する。なお、図４、図５、図７及び図８は、図２と同じ部位の断面図である。図４〜図８において、第１の実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

（入光部の変形例１）
図４（ａ）は、導光部材１７の入光部２０の変形例１を示す断面図である。本変形例において、入光部２０は、第１内側面２４が、下方に行くにしたがって太陽電池パネル１２の外側から内側へ向かうように傾斜し、第２内側面２５が、下方へ行くにしたがって太陽電池パネル１２から離れるように傾斜している。これにより、入光部２０の幅寸法Ｗは、下方へ向かって漸次大きくなっている。

（入光部の変形例２）
図４（ｂ）は、導光部材１７の入光部２０の変形例２を示す断面図である。本変形例において、入光部２０は、第１内側面２４が、下方に行くにしたがって太陽電池パネル１２の外側から内側へ向かうように傾斜し、第２内側面２５が、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに対してほぼ垂直に延びており、入光部２０の幅寸法Ｗは、下方へ向かって漸次大きくなっている。

上述した変形例１及び変形例２において、太陽電池ユニット１９の周縁部１９ａは、第１内側面２４の傾斜に対応するように、傾斜している。

変形例１及び変形例２の太陽電池モジュール１０では、図４（ａ）の矢印１０４や図４（ｂ）の矢印１０５で示すように、入光部２０の上面２２に斜め方向（上面２２に対する垂直方向から傾斜した方向）から入射した光を、第１内側面２４や第２内側面２５を経ることなく、直接、第１の反射部３２や第２の反射部３４へ入射させることができる。入光部２０をこのような構成にすることにより、第１内側面２４や第２内側面２５が全反射面でない場合であっても、上面２２から入射された太陽光が導光部材１７の外部へ漏れるのを抑制して、多量の太陽光を導光部３０の各反射部へ導くことが可能となる。

（入光部の変形例３）
図５に示す変形例３では、入光部２８が、太陽電池ユニット１９の一部によって形成されている。具体的には、太陽電池ユニット１９において、太陽電池パネル１２の周縁部外側に位置する部位（すなわち、封止部材１３の側面封止部１３ｃと、側面封止部１３ｃに積層されている上面保護層１４及び下面保護層１５の一部）が入光部２８を構成している。この入光部２８において、上面保護層１４の上面１４ａが導光部材１７に対する太陽光の受光面となっている。

入光部２８から入射した太陽光は、導光部材１７の上面１７ａから導光部材１７内に侵入し、第１の反射部３２の反射面３３に入射する。太陽光は、反射面３３で反射された後、第２の反射部３４や第３の反射部３６を経て、又は反射部３４，３６を経ずに、太陽電池パネル１２の下面１２ｂへ入射する。入光部２８をこのように構成することで、導光部材１７の構造を簡易化して、製造コストを低減することができる。

（第１の反射部の変形例１）
図６（ａ）は、第１の反射部３２の変形例１を示す図であって、図２の鎖線ＶＩで囲む領域の拡大断面図である。本変形例では、第１の反射部３２の反射面３３が、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに対する傾斜角度の異なる複数の傾斜平面によって形成されており、特に、下方に行くにしたがって、傾斜角θ_Ａが小さくなるように設定されている。図示例では、上方から下方に向かって順に傾斜平面３３１，３３２，３３３が連続して形成されている。各傾斜平面３３１，３３２，３３３の傾斜角θ_Ａ１，θ_Ａ２，θ_Ａ３の大きさは、θ_Ａ１＞θ_Ａ２＞θ_Ａ３となるように設定されている。

変形例１の第１の反射部３２では、第１の実施の形態のように、反射面３３が、傾斜角が一定である一つの平面で形成されているものに比べて、反射面３３の面積を大きくすることができ、第１の反射部３２の受光量を増加させることができる。これにより、例えば、第１の反射部３２から直接、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射する光量を増加したり、第１の反射部３２から第２の反射部３４を介さずに第３の反射部３６へ進行する光量を増加したりすることができる。なお、変形例１では、反射面３３を段階的に傾斜角θ_Ａが小さくなる複数の傾斜平面によって形成しているが、反射面３３は、下方へ向かうにしたがって傾斜角θ_Ａが小さくなる略円弧状の曲面であってもよい。

（第１の反射部の変形例２）
図６（ｂ）は、第１の反射部３２の変形例２を示す図であって、図２の鎖線ＶＩで囲む領域の拡大断面図である。本変形例では、反射面３３が、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに対して傾斜角θ_Ｂが鋭角となる複数の鋭角平面３３４，３３６，３３８と、下面１２ｂに対して傾斜角θ_Ｃが鈍角となる複数の鈍角平面３３５，３３７とを組み合わせて形成されている。鋭角平面と鈍角平面は上下方向において交互に並んでいる。

複数の鋭角平面３３４，３３６，３３８は、下方に行くにしたがって傾斜角θ_Ｂが小さくなるように設定されている。図示例では、各鋭角平面３３４，３３６，３３８の傾斜角θ_Ｂ１，θ_Ｂ２，θ_Ｂ３の大きさは、θ_Ｂ１＞θ_Ｂ２＞θ_Ｂ３となるように設定されている。

また、複数の鈍角平面３３５，３３７は、上方に行くにしたがって傾斜角θ_Ｃが小さくなるように設定されている。図示例では、各鈍角平面３３５，３３７の傾斜角θ_Ｃ１，θ_Ｃ２の大きさは、θ_Ｃ１＜θ_Ｃ２となるように設定されている。

変形例２の第１の反射部３２では、変形例１の第１の反射部３２の作用効果を得ることができるとともに、反射面３３を複数の鋭角平面３３４，３３６，３３８と複数の鈍角平面３３５，３３７とで形成することで、鋭角平面の面積をより大きく確保することができる。反射面３３において、鋭角平面は、入光部２０からの入射光を太陽電池パネル１２の下面１２ｂや第２の反射部３４、第３の反射部３６へ向かって反射させることができるので、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに入射される光量を増加させて、発電効率を向上させることができる。

さらに、鈍角平面３３５，３３７の傾斜角θ_Ｃを上方に行くにしたがって小さくすることで、鋭角平面３３４，３３６，３３８に入射される光が鈍角平面３３５，３３７によって妨げられることを防止することができる。

なお、図示していないが、反射面３３において、複数の鈍角平面３３５，３３７の傾斜角θ_Ｃを上方に行くにしたがって大きくなるように（すなわち、傾斜角θ_Ｃ１，θ_Ｃ２の大きさが、θ_Ｃ１＞θ_Ｃ２となるように）設定してもよい。かかる場合には、導光部材１７内に入光した光が外部へ漏れるのを抑制することができる。

（第１の反射部の変形例３）
図７は、第１の反射部３２の変形例３を示す断面図である。なお、図７では、第２の反射部３４における波形状の反射面３５の記載を省略している。本変形例では、第１の反射部３２が、太陽電池パネル１２の外側から下面１２ｂの直下まで傾斜状に延びている。最も太陽電池パネル１２の奥側に位置する第１の反射部３２の下端３２ａは、破線で示すように、入光部２２の上面２２において、太陽電池パネル１２に対する遠方側の端部２２ａ（すなわち、第２内側面２５の上端）と、第１内側面２４の下端２４ａとを繋ぐ直線が導光部３０の下面と交わる部位１１０と一致していることが好ましい。

本変形例のように第１の反射部３２の傾斜角θ１を４５度未満とした場合には、第１の反射部３２で反射させた太陽光を他の反射部３４，３６を介さずに太陽電池パネル１２の下面１２ａに入射できる光量を増加することができる。特に、図７において、Ｌ１で示す第１領域（すなわち、第１内側面２４の下端２４ａから下方へ延びる垂線が導光部３０の下面と交わる部位と、部位１１０とにより既定された領域）は、太陽電池ユニット１９の下方側において、上面２２から入射した太陽光が反射面で反射されることなく入射可能な領域となる。この領域まで第１の反射部３２を延在させることで、第１の反射部３２から直接、太陽電池パネル１２に入射できる光量を効果的に増加することができる。

なお、図示していないが、第１の反射部３２の傾斜角θ１は４５度を超えるように設定してもよい。かかる場合には、第１の反射部３２で反射した光をより太陽電池パネル１２の奥側（すなわち、第３の反射部３６側）へ導くことができる。

（第２の反射部の変形例）
図８は、第２の反射部３４の変形例を示す図であって、（ａ）は第１領域Ｌ１及び第２領域Ｌ２を示す図２と同様の断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩｂで囲む領域の拡大断面図である。なお、図８（ａ）では、第２の反射部３４における波形状の反射面３５の記載を省略している。図８（ａ）において、Ｌ１で示す第１領域は、設置状態において、入光部２０の上面２２から導光路内へ入射した光が他の反射面を介さずに直接、第２の反射部３４へ導入可能な領域を示している。また、Ｌ２で示す第２領域は、第１領域Ｌ１と異なり、上面２２から入射した光が、他の反射面で反射されることなく第２の反射部３４へ入射されることが不可能な領域（すなわち、導光部材１７内で反射された光が入射する領域）を示している。

本変形例では、第２の反射部３４において、連続する三角形状の波形状の反射面３５が形成されており、波形状は、第１の反射部３２から離れるにしたがって、第１の反射部３２側を向く反射面３５１〜３５６の傾斜角θ_Ｅ１〜θ_Ｅ６が順に大きくなるように設定されている。さらに、波形状の波の高さＨが、第１の反射部３２から離れるにしたがって高くなるように設定されている。

本変形例の第２の反射部３４では、傾斜角θ_Ｅ１〜θ_Ｅ６を太陽電池パネル１２の奥側で大きくなるようにしているので、太陽電池パネル１２の奥側において、光が太陽電池パネル１２の下面１２ｂに対して垂直に近い状態で入射されるようにすることができる。これにより、下面１２ｂの奥側での受光量を増やし、発電効率を向上させることができる。

また、連続する波形状の波の高さＨを太陽電池パネル１２の奥側で高くなるように設定しているので、高さＨが等しいものと比べて、太陽電池パネル１２の奥側において、第２の反射部３４の反射面３５が下面１２ｂに向かって反射する光量を増加させることができる。これにより、下面１２ｂの奥側での受光量をより増加することができる。

なお、第１領域Ｌ１と、第２領域Ｌ２とで、連続する波形状の設定パターンが異なるように設定してもよい。例えば、図８（ｂ）に示す波形状において、傾斜角θ_Ｅ１〜θ_Ｅ６の大きさを第１領域Ｌ１の傾斜角をθ_Ｅ１＜θ_Ｅ２＜θ_Ｅ３とし、第２領域Ｌ２の傾斜角をθ_Ｅ４＜θ_Ｅ５＜θ_Ｅ６とし、且つ、第１領域Ｌ１と第２領域Ｌ２との境界でパターンが変わるように、θ_Ｅ３＞θ_Ｅ４としてもよい。なお、設定パターンの変更は、これに限られず、例えば、第１領域Ｌ１と第２領域Ｌ２とで、反射面３５の波の形状を変更したり、波の高さを変更（第１領域Ｌ１よりも第２領域Ｌ２の方が高く又は低くする）したりしてもよい。このような領域毎のパターンの変更により、例えば、第２の反射部３４において、第１領域Ｌ１では、入光部２０から第１の反射部３２を介さずに入射した光が太陽電池パネル１２の下面１２ｂに垂直に近い状態で入射されるようにし、第２領域Ｌ２では、第１の反射部３２で反射された後、第２の反射部３４で反射して下面１２ｂに垂直近い状態で入射されるように調整することができる。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール１０を備えた車両の上部の斜視図である。なお、図９において、第１の実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、太陽電池ユニット１９の四辺を囲むように、導光部材１７の入光部２０−１，２０−２，２０−３，２０−４が設けられている。入光部２０−１，２０−２，２０−３，２０−４の下方には、それぞれ第１の反射部３２が形成されており、導光部材１７は、下面側に形成された平面視略四角形状の第２の反射部３４の周囲（四辺）が第１の反射部３２で囲まれた形状となっている。また、本実施の形態の導光部材１７は、第３の反射部３６を有していない。このように、太陽電池パネル１２の周縁部を全て囲むにように入光部２０の上面２２（下方へ太陽光を導入する受光面）を設けることで、太陽電池パネル１２の下面１２ｂに照射される光量を増加することができ、太陽電池パネル１２による発電量を増加することができる。

なお、入光部２０は、略四角形状の太陽電池パネル１２の四つの辺部のうち、少なくとも一つの辺部に設けられていればよい。また、四つの辺部のうち、対向する二つの辺部に入光部２０を設けた場合には、第３の反射部３６を設けない構成とすることができる。

なお、上述した第１及び第２の実施の形態のそれぞれにおいて、図４〜図８で示した変形例を一つ以上組み合わせて適用することが可能である。

なお、本発明は上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、太陽電池モジュール１０は、ルーフパネル７０に代えて、車両のルーフ部に設けられたサンルーフ装置に設置してもよい。なお、サンルーフ装置は、ルーフ部に形成された開口部を開閉するようにスライド移動可能であって、太陽電池モジュール１０の下面を覆う遮光パネルを備えることが好ましい。

また、上述した実施の形態では、第１の反射部３２の反射面３３にプリズム加工を施した例を示しているが、プリズム加工は、第１及び第２内側面２４，２５、第２の反射部３４及び第３の反射部３６のそれぞれに対して施すことも可能である。

また、導光部材１７は、入光部２０の第１及び第２内側面２４，２５、第１の反射部３２、第２の反射部３４及び第３の反射部３６のうちの少なくとも一つの反射面に、アルミ等を蒸着させることにより、反射率を向上させたり、反射面に白色樹脂等による二色成形を施して反射率を向上させたりしてもよい。

１０ 太陽電池モジュール
１２ 太陽電池パネル
１２ｂ 太陽電池パネルの下面
１３ 封止部材
１４ 上面保護層
１５ 下面保護層
１７ 導光部材
２０ 入光部
３０ 導光部
３２ 第１の反射部
３４ 第２の反射部
３６ 第３の反射部
７０ ルーフパネル
７２ 凹部

Claims (17)

1. 車両のルーフ部に設置され、上面及び下面の両方から受光可能な太陽電池パネルを有し、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、
   該太陽電池パネルの下面側に配置され、前記太陽電池パネルの周縁部外側に設けられた入光部から入射した光を前記太陽電池パネルの下面に光を導く導光部材を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記入光部は、前記太陽電池パネルの下面側に配置された前記導光部材の反射部と一体に形成され、前記太陽電池パネルの周縁部外側において上下方向に延在し、入射光を全反射させる内側面を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記入光部は、前記太陽電池パネルの下面側に配置された前記導光部材の反射部と一体に形成され、前記太陽電池パネルの周縁部外側において上下方向に延在し、下方へ向かって幅寸法が漸次大きくなることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記導光部材は、
   前記入光部の下方に設けられ、下方に向かうにしたがって前記太陽電池パネルの外側から内側に向かう傾斜状に形成されるとともに前記入光部から入射した光を反射する反射面を備えた第１の反射部と、
   前記第１の反射部と連なって前記太陽電池パネルの下面と対向し、連続する波形状の反射面を有する第２の反射部と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記第１の反射部は、前記太陽電池パネルの周縁部外側から前記太陽電池パネルの下面直下まで延在することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記第１の反射部の反射面には、プリズム加工が施されていることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽電池モジュール。
7. 前記第１の反射部の反射面は、下方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記第１の反射部の反射面は、前記太陽電池パネルの下面に対して鋭角となる複数の鋭角平面と、前記太陽電池パネルの下面に対して鈍角となる複数の鈍角平面とを組み合わせて形成されたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
9. 前記第１の反射部の反射面は、
   下方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が小さくなるように設定された複数の前記鋭角平面と、
   上方に行くにしたがって前記太陽電池パネルの下面に対する傾斜角が大きく又は小さくなるように設定された複数の前記鈍角平面と、を有することを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
10. 前記第２の反射部の前記連続する波形状は、前記第１の反射部から離れるにしたがって、前記第１の反射部側を向く反射面の傾斜角が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
11. 前記第２の反射部の前記連続する波形状の波の高さは、全て等しい又は前記第１の反射部から離れるにしたがって高くなるように設定されていることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
12. 前記第２の反射部は、設置状態において、前記入光部から入射した光を前記第１の反射部を介さずに導入可能な第１領域と、該第１領域とは異なる第２領域とを有し、
    前記第１領域と前記第２領域とは、前記連続する波形状の設定パターンが異なることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
13. 前記波形状は、三角形以上の多角形状又は曲面形状であることを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
14. 前記導光部材は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を経て入射された光を反射して前記太陽電池パネルの下面に入射させる第３の反射部を有することを特徴とする請求項４〜１３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
15. 前記第３の反射部は、前記太陽電池パネルの下面と傾斜状態で対向するように、前記第２の反射部の前記第１の反射部に対する遠方側の端部から斜め上方に延びることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池モジュール。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備えた車両上部構造であって、
    前記導光部材の車室内側に配設され、前記太陽電池モジュールの下面の全域を被覆可能な遮光パネルを備えたことを特徴とする車両上部構造。
17. 前記遮光パネルは、車室上部に配設されたルーフパネルであって、
    前記太陽電池モジュールは、前記ルーフパネルに形成された凹部の内部に収容されていることを特徴とする請求項１６に記載の車両上部構造。

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