JP2019029633A - ソーラーモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】建物外壁を遮蔽するという効果を有する新規なソーラーモジュールを提供する。【解決手段】本発明は、封止層２０と、封止層内に互いに間を空けて埋め込まれた複数の太陽電池２３と、封止層に設けられた第一パターン層２４とを含むソーラーモジュールであって、第１パターン層は、互いに隣り合う太陽電池の間の間隔の位置に対応するため、間隔を通過した光を吸収することにより、建物外壁を遮蔽するという効果を達成し、省エネのニーズに応える。【選択図】図２
Description
本発明は、太陽電池に関し、特に複数の太陽電池を整合するソーラーモジュールに関する。
建物のファサードに適用されるシリコン型ソーラーモジュールは、建物の品質の要求を満たすために、高い耐久性と安全性を有すること、および外観のパターンの外観が滑らかであることが必要である。
図１Ａに示すように、従来のシリコン型ソーラーモジュール１は、ガラスカバー１２とバックシート１１を用いて、直列に溶接された太陽電池１３を透明または部分的に白色の封止層１０内に封止した後、この封止構造の周囲にフォームテープ１４でアルミフレーム１５を結合する。封止層１０を形成する材料としては、エチレン・酢酸ビニル（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ、ＥＶＡとも略す）共重合体またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）であってもよい。
しかし、耐久性と安全性の点から、前記ソーラーモジュール１は、建物のファサードに設置する要求を満たしていない。例えば、前記ソーラーモジュール１を長時間使用した後、バックシート１１が風化しやすくなるので、ソーラーモジュール１が破損するか、あるいは、ソーラーモジュール１におけるバックシート１１が発火しやすくなる。
このため、バックシートをガラス板１１'に置き換えた技術として、図１Ｂに示すようなソーラーモジュール１’が開発された。それは、ダブルガラスを組み合わせた封止構造を採用する、すなわち、ガラスカバー１２とガラス板１１'を用いて、直列に溶接された太陽電池１３を前記封止層１０内に封止することにより、ソーラーモジュール１’は、風化の問題を回避でき、使用寿命を他の建築材料と同じになるように延ばし、構造安全性を向上させて発熱・発火のリスクを低減できる。
しかし、前記ソーラーモジュール１’において、光線は、太陽電池１３の間の隙間ｗを通過し、ガラス板１１'を介して建物に照射するので、透明または部分的に白色の封止層１０のどちらを採用するかに関わらず、外観としては、いずれも太陽電池１３の格子状パターンを示す。よって、建物が醜くなり、美観の要求を満たすことができず、また、紫外線の照射により前記封止層１０が黄変しやすくので、建物外観の老朽化を促進してしまう。
また、従来のソーラーモジュール１’をファサードに用いる場合のサイズは、建築仕様に合わせる必要があるので、従来のシリコン型ソーラーモジュールの標準サイズ（例えば、６０個の太陽電池である１６５６ｍｍ×９９２ｍｍのサイズ、または７２個の太陽電池である１９５６ｍｍ×９９２ｍｍサイズ）ではなく、例えば、６００ｍｍ×１２００ｍｍまたは９００ｍｍ×１８００ｍｍとすることがある。したがって、透明または部分的に白色の封止層１０を採用するとき、太陽光は、前記ソーラーモジュール１’の上にある非常に大きい領域を直接に通過して、太陽電池１３の間の隙間ｗを経由し、建物外壁に照射できるので、前記ソーラーモジュール１’の建物外壁を遮蔽する効果を達成できなくなる。このため、建物外壁の日照時の温度が非常に高いので、温度を調整する時のエアコン（またはクーラー）の電力消費量を増やす必要があり、全体のエネルギー消費量に占める建物のエネルギー消費量（例えば、エアコン用の電力消費量など）の割合が非常に高く（約２４％以上）、省エネのニーズに応えることは困難である。
したがって、如何にして従来の市販ソーラーモジュールまたは建物一体型ソーラーモジュール（ＢＩＰＶソーラーモジュール）の技術の様々な問題点を解決するかは、重要な課題である。
前記の従来技術の問題点を解決するために、本発明は、第１表面および第１表面と反対する側にある第２表面を有する封止層と、封止層に埋め込まれた複数の太陽電池であって互いに隣り合う太陽電池の間に間隔を有する複数の太陽電池と、封止層の第１表面に結合され、間隔の位置に対応する第１パターン層と、を含むソーラーモジュールを提供する。
本発明のソーラーモジュールにおいて、それらの太陽電池は、電気的に直列に接続されてもよい。
本発明のソーラーモジュールは、封止層の第１表面および第１パターン層に結合される第１透光板をさらに含むことができる。
本発明のソーラーモジュールは、封止層の第２表面に結合される第２透光板をさらに含むことができる。
本発明のソーラーモジュールは、封止層の第１表面および／または第２表面に結合され、封止層の端部に位置する第２パターン層をさらに含むことができる。また、例えば、第２パターン層および第１パターン層は、同じ材料からなることができる。好ましくは、第１パターン層および第２パターン層の模様および色は、太陽電池の模様および色と同じである。
一方、本発明のソーラーモジュールは、封止層の外囲に配置され、第２パターン層と重なるように第２パターン層の位置に対応するシール材をさらに含むことができる。また、例えば、シール材と太陽電池との間は、他の間隔を有することができる。好ましくは、第２パターン層の塗布面積は、シール材の塗布面積と同じまたはそれよりも大きく、第２パターン層は、他の間隔を遮蔽する。
上記の内容から分かるように、本発明のソーラーモジュールにおいて、主に、互いに隣り合う太陽電池の間の間隔の位置に対応するように第１パターン層を配置することにより、間隔を通過した光線を吸収して、光線を第１透光板に通過させないので、建物外壁を遮蔽するという効果を達成できる。したがって、従来技術に比べて、本発明のソーラーモジュールは、建物外壁の日照時の温度を下げることができるため、温度を調整する時のエアコン（またはクーラー）の電力消費量を低減し、全体のエネルギー消費量に占める建物のエネルギー消費量の割合を効果的に低減して、省エネのニーズに応えることができる。
また、第１パターン層および第２パターン層の配置により、本発明のソーラーモジュールは、その外観に太陽電池の格子状パターンを示さず、建物が醜くなる問題を回避できるので、美観の要求を満たすことができる。
また、第１パターン層および第２パターン層は、間隔位置を通過した光線を吸収するため、封止層の紫外線照射量を低減して、封止層の黄変程度を減少できるので、従来技術に比べて、本発明のソーラーモジュールは、建物外観の老朽化の速度を遅らせる目的を達成できる。
以下、本発明の実施形態を具体的な実施態様によって説明する。当業者は、本発明の明細書の記載内容に基づいて、本発明のほかの利点および効果を容易に理解できる。
ただし、本発明の図面に示されている構造、割合、サイズは、いずれも本発明の実施可能な範囲を限定する限定条件ではなく、本発明の明細書の開示内容と合わせて当業者に理解・閲読させるためのものであるため、技術的に実質的な意味がなく、本発明の生じる効果および達成できる目的を損なわない範囲であれば、任意の構造の修飾、割合関係の変更、またはサイズの調整は、本発明に開示されている技術内容に含まれる範囲に入るべきである。また、本発明の明細書における「上」および「その」などの用語は、本発明の実施可能な範囲を限定するためのものではなく、説明の便利だけのために使用され、技術内容が実質的に変更されない範囲であれば、その相対関係の変更または調整は、本発明の実施可能な範囲とするべきである。
図２は、本発明のソーラーモジュール２の断面模式図である。図２に示すように、前記ソーラーモジュール２は、封止層２０と、第１透光板２１と、第２透光板２２と、複数の太陽電池２３と、第１パターン層２４と、第２パターン層２５ａ、２５ｂと、シール材２６とを含む。
前記封止層２０は、第１表面２０ａおよび前記第１表面２０ａと反対する側にある第２表面２０ｂを有する。
本発明の実施態様において、前記封止層２０を形成する材料としては、透明材料、半透明材料、または部分的に白色の材料であり、例えば、エチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡとも略す）共重合体、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはポリオレフィン（Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ。ＰＯとも略す）が挙げられるが、上記の例に限定されない。
前記太陽電池２３は、互いに隣り合う太陽電池２３の間に間隔ｔを有するように、分離して前記封止層内２０に埋め込まれる。前記太陽電池２３は、複数の回路（非図示）にはんだ付けするように、互いに直列に電気的な接続を示す。
前記第１パターン層２４は、前記封止層２０の第１表面２０ａに配置され、前記間隔の位置に対応する。
本発明の実施態様において、前記第１パターン層２４を形成する材料としては、釉薬（ｇｌａｚｅ）である。
前記第１透光板２１は、ガラス板または他の適宜な材料であり、前記封止層２０の第１表面２０ａと前記第１パターン層２４に結合される。
前記第２透光板２２は、ガラス板または他の適宜な材料であり、前記封止層２０の第２表面２０ｂに結合される。
前記第２透光板２２は、前板であり、光線を進入させて、太陽電池２３に到達する。前記第１透光板２１は、後板である。
したがって、ダブルガラス（すなわち、前記第１透光板２１および前記第２透光板２２）の封止構造を設計することにより、前記ソーラーモジュール２の使用寿命を他の建築材料と同じになるように延ばす（少なくとも５０年）だけでなく、風化の問題をも回避し、構造安全性を向上させて発熱・発火の問題を回避できる。
前記第２パターン層２５ａ、２５ｂは、前記封止層２０の前記第１表面２０ａおよび／または前記第２表面２０ｂに配置され、前記封止層２０の端部に位置する。
本発明の実施態様において、前記第２パターン層２５ａ、２５ｂおよび前記第１パターン層２４は、同じ材料からなる。好ましくは、前記第２パターン層２５ａ、２５ｂの釉薬の模様および色は、前記太陽電池２３の模様および色と同じであることにより、ソーラーモジュール２の外観パターンを均一にして、建物の美しさと質感を大幅に向上させる。
前記シール材２６（例えば、防水材）は、環状体（例えば、防水環）を表し、前記封止層２０の外囲に配置して、例えば、図２を示される重複領域Ｓのように、前記第２パターン層２５ａ、２５ｂと重なる（ｏｖｅｒｌａｐ）ように前記第２パターン層２５ａ、２５ｂの位置に対応する。前記封止層２０およびシール材２６は、第１透光板２１と第２透光板２２との間に挟まれる。前記重複領域Ｓは、前記第１透光板２１およびその上の第２パターン層２５ａと、前記シール材２６と、前記第２透光板２２およびその上の第２パターン層２５ｂとを含む。
本発明の実施態様において、前記シール材２６は、例えば、ブチル系接着剤（ｂｕｔｙｌａｄｈｅｓｉｖｅｓ）であり、黒色を示す。
また、前記シール材２６は、前記第２パターン層２５ａ、２５ｂと接し、太陽電池２３と接しないことにより、前記シール材２６と太陽電池２３との間に間隔ｔ’をも有し、前記間隔ｔ’は太陽電池２３の厚さよりも大きい。
また、前記第２透光板２２の上の第２パターン層２５ｂは、前記シール材２６を遮蔽できるので、前記第２パターン層２５ｂの釉薬塗布面積Ａは、前記シール材２６の塗布面積Ｂよりも大きいまたはそれと同じである必要がある。したがって、前記第２透光板２２の上の第２パターン層２５ｂで前記シール材２６を遮蔽することにより、前記ソーラーモジュール２の外観に黒色環を示して前記ソーラーモジュール２の美観を破壊する問題を回避する。また、前記第１透光板２１の上の第２パターン層２５ａ（または前記第２透光板２２の上の第２パターン層２５ｂ）を利用して、前記シール材２６と太陽電池２３との間の間隔ｔ’を遮蔽することにより、光線を前記第１透光板２１に通過させないことができる。
また、前記シール材２６の耐湿性により、長年の使用後も前記封止層２０が剥がれることがなく、水蒸気浸透による前記太陽電池２３の発電率の低下の問題を回避できる。
本発明のソーラーモジュール２の製作過程は、まず、釉薬を転写またはスプレーコーティングによって前記第１透光板２１および前記第２透光板２２の上に形成し、少なくとも５００℃以上の高温で焼結して、前記釉薬を前記第１パターン層２４および前記第２パターン層２５ａ、２５ｂとし、前記第１透光板２１および前記第２透光板２２に密着させる。そして、前記第１透光板２１および第２透光板２２の上に封止材を形成して、前記第１透光板２１および第２透光板２２を前記封止材でラミネートし、それらの直列に接続された太陽電池２３を覆って、前記封止材を熱硬化させて、前記封止層２０を形成し、シール材２６を重ねることにより、ソーラーモジュール２の製作を完成する。
上記のように、本発明のソーラーモジュール２を使用するとき、前記第１パターン層２４が前記間隔ｔの位置に対応するとともに、前記第２パターン層２５ａ、２５ｂが前記間隔ｔ’の位置に対応することにより、間隔ｔおよびｔ’を通過した光線を吸収して、光線を前記第１透光板２１に通過させず、前記ソーラーモジュール２の全体は不透明な状態を示すので、建物外壁を遮蔽する効果を達成でき、建物外壁の日照時の温度を下げて、温度を調整する時のエアコン（またはクーラー）の電力消費量を低減できる。したがって、本発明のソーラーモジュール２は、全体のエネルギー消費量に占める建物のエネルギー消費量（エアコン用の電力消費量など）の割合（例えば、従来では２４％以上）を低減して（すなわち、２４％以下に低下させる）、省エネのニーズに応えることができる。
また、前記第１パターン層２４および前記第２パターン層２５ａ、２５ｂの配置により、前記ソーラーモジュール２は、その外観に太陽電池１３の格子状パターンを示さず、建物が醜くなる問題を回避できるので、美観の要求を満たすことができる。
さらに、前記第１パターン層２４および前記第２パターン層２５ａ、２５ｂは、前記間隔ｔおよびｔ’を通過した光線を吸収するため、前記封止層２０の紫外線照射量を低減して、前記封止層２０の黄変程度を減少できるので、本発明のソーラーモジュール２は、建物外観の老朽化の速度を効果的に遅らせることができる。
上記の実施態様は、本発明の原理およびその効果を例示的に説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱していない限り、上記の実施態様を変更できる。したがって、本発明の権利範囲は、添付の「特許請求の範囲」に記載されるとおりである。
１、１’、２…ソーラーモジュール
１０、２０…封止層
１１…バックシート
１１’…ガラス板
１２…ガラスカバー
１３、２３…太陽電池
１４…フォームテープ
１５…アルミフレーム
２０ａ…第１表面
２０ｂ…第２表面
２１…第１透光板
２２…第２透光板
２４…第１パターン層
２５ａ、２５ｂ…第２パターン層
２６…シール材
Ａ、Ｂ…塗布面積
ｄ…厚さ
Ｓ…重複領域
ｔ、ｔ’…間隔
ｗ…隙間
１０、２０…封止層
１１…バックシート
１１’…ガラス板
１２…ガラスカバー
１３、２３…太陽電池
１４…フォームテープ
１５…アルミフレーム
２０ａ…第１表面
２０ｂ…第２表面
２１…第１透光板
２２…第２透光板
２４…第１パターン層
２５ａ、２５ｂ…第２パターン層
２６…シール材
Ａ、Ｂ…塗布面積
ｄ…厚さ
Ｓ…重複領域
ｔ、ｔ’…間隔
ｗ…隙間
Claims (10)
- 第１表面および前記第１表面と反対する側にある第２表面を有する封止層と、
前記封止層に埋め込まれた複数の太陽電池であって、互いに隣り合う太陽電池の間に間隔を有する複数の太陽電池と、
前記封止層の前記第１表面に結合され、前記間隔の位置に対応する第１パターン層と、
を含むソーラーモジュール。 - 前記封止層の前記第１表面および前記第１パターン層に結合される第１透光板をさらに含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
- 前記封止層の前記第２表面に結合される第２透光板をさらに含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
- 前記封止層の前記第１表面および／または前記第２表面に結合され、前記封止層の端部に位置する第２パターン層をさらに含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
- 前記第２パターン層および前記第１パターン層は、同じ材料からなる、請求項４に記載のソーラーモジュール。
- 前記第１パターン層および前記第２パターン層の模様および色は、前記太陽電池の模様および色と同じである、請求項４に記載のソーラーモジュール。
- 前記封止層の外囲に配置され、前記第２パターン層と重なるように前記第２パターン層の位置に対応するシール材をさらに含む、請求項４に記載のソーラーモジュール。
- 前記シール材と前記太陽電池との間は、他の間隔を有する、請求項７に記載の表ソーラーモジュール。
- 前記第２パターン層は、前記他の間隔を遮蔽する、請求項８に記載のソーラーモジュール。
- 前記第２パターン層の塗布面積は、前記シール材の塗布面積と同じまたはそれよりも大きい、請求項７に記載のソーラーモジュール。
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