JP2019083666A - 融雪機能付きの太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる融雪機能付きの太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】透明前面基板２、受光面側の封止材シート３、太陽電池素子４、非受光面側の封止材シート５、樹脂基材１１の片面に金属によって構成されている発熱回路１２が形成されてなる発熱シート１、接着層６、及び、裏面保護シート７が、この順で積層されていて、発熱シート１は、発熱回路１２が形成されている側の面が接着層６と対面する向きで配置されている、太陽電池モジュール１０とする。【選択図】図１

Description

本発明は、融雪機能付きの太陽電池モジュールに関する。詳しくは、太陽電池モジュールの受光面側の表面に付着した雪を融雪することができる融雪機能付きの太陽電池モジュールに関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態の太陽電池モジュールが開発され、提案されている。一般的に、太陽電池モジュールは、受光面側から順に、透明前面基板、受光側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、及び、裏面保護シートが、この順で積層されている構成である。

ところで、このような太陽電池モジュールが、降雪量の多い地域に設置される場合、太陽電池モジュールの受光面側の表面に雪が付着した状態が続くと、発電効率が著しく低減してしまう。そこで、モジュール表面に付着した雪を除去することができる融雪機能付きの太陽電池モジュールの開発が進んでいる。

例えば、太陽電池モジュールの受光面側の透明前面基板の直上や直下に融雪用の電熱部材が配置されている融雪機能付きの太陽電池モジュール（特許文献１、２）や、或いは、太陽電池モジュールの太陽電池素子と裏面保護シートとの間に融雪用のヒータが配置されている融雪機能付きの太陽電池モジュール（特許文献３）等が開示されている。

特許文献１や２に開示されている太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの受光面側の表面近傍であって太陽電池素子の受光面側の上方に融雪用の電熱部材が載置されている。このような位置への電熱部材の配置は、太陽電池素子への入射光の一部を遮ってしまったり減衰させたりして、太陽電池モジュールの発電効率低下の要因となる畏れがある。又、多量の積雪による加重や衝撃によって電熱部材が故障リスク等、安全性の面においては、必ずしも最良の配置とはいえなかった。或いは、電熱部材を構成する金属製の回路が受光面側の外部から視認可能に露出するため、これによる太陽電池モジュールの意匠性の低下についても改善の要望が存在した。

特許文献３に開示されている太陽電池モジュールのように、太陽電池素子の非受光面側に電熱部材を配置すれば、上述した発電効率、安全性、及び、意匠性にかかる各問題は解決することができる。しかしながら、一方で、この場合、電熱部材を加熱対象であるモジュール表面からより離れた位置に配置することになるため、太陽電池モジュールの受光面側の表面までの熱伝導効率を一定以上に保持し、同時に、電熱部材と太陽電池素子との間を確実に絶縁する必要があった。寒冷地域に設置される融雪機能付きの太陽電池モジュールにおいて、実際には、この背反する要請の両立は容易ではかなった。

特開２０１７−１５３１９５号公報 特開２００７−１５３１９６号公報 特開２００１−２５０９７３号公報

本発明は、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる融雪機能付きの太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明者らは、発熱回路が樹脂基材上に形成されてなる発熱シートを、太陽電池素子の非受光面側に配置し、この際に、金属製の発熱回路が太陽電池素子側でなく、裏面保護シート側を向く態様で配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

（１） 透明前面基板、受光面側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、樹脂基材の片面に金属によって構成されている発熱回路が形成されてなる発熱シート、接着層、及び、裏面保護シートが、この順で積層されていて、前記発熱シートは、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置されている、融雪機能付きの太陽電池モジュール。

（２） 前記樹脂基材は、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍ以上であって、厚さが５０μｍ以上３００μｍ以下である、（１）に記載の太陽電池モジュール。

（３） 前記発熱回路が形成されている側の面において、該発熱回路の形成領域内における前記樹脂基材の金属被覆率が、１０％以上２５％以下である、請求項（１）又は（２）に記載の太陽電池モジュール。

（４） 前記発熱シートは、前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域における前記樹脂基材の金属被覆率よりも、該内側領域を取り囲んで前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域における前記金属被覆率の方が大きい、（１）から（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

（５） 前記受光面側の封止材シート、非受光面側の封止材シート、及び、前記接着層は、いずれも、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、又はポリビニルアルコールのうちから選ばれた同一種類の樹脂を、ベース樹脂とする、（１）から（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

（６） 前記透明前面基板、前記受光面側の封止材シート、前記太陽電池素子、前記非受光面側の封止材シート、前記発熱シート、前記接着層、及び、前記裏面保護シートを、この順で積層する積層工程と、前記積層工程で積層された部材を、熱ラミネーション処理により一体化する一体化工程と、を備え、前記積層工程において、前記発熱シートを、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置する、（１）から（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

（７） （１）から（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、樹脂基材の片面に金属によって構成されている発熱回路が形成されている発熱シートを、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置する、発熱シートの使用方法。

（８） （１）から（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュールに用いる発熱シート。

（９） 樹脂基材と、発熱回路と、を備え、前記樹脂基材は、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍ以上であり、厚さが５０μｍ以上３００μｍ以下であって、前記発熱回路は、前記樹脂基材の片面に金属によって形成されていて、前記発熱回路が形成されている側の面において、該発熱回路の形成領域内における前記樹脂基材の金属被覆率が、１０％以上２５％以下である、太陽電池モジュール用の発熱シート。

（１０） 前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域における前記樹脂基材の金属被覆率よりも、該内側領域を取り囲んで前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域における前記金属被覆率の方が大きい、（９）に記載の発熱シート。

本発明によれば、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる融雪機能付きの太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの層構成を模式的に示す断面図である。 本発明の太陽電池モジュール用の発熱シートとこれを構成する樹脂基材及び発熱回路の平面構成を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの各実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜融雪機能付きの太陽電池モジュール＞
先ず、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの全体構成について説明する。図１に示すように、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュール１０（以下、単に太陽電池モジュール１０と言う）は、受光面側から、透明前面基板２、受光面側の封止材シート３、太陽電池素子４、非受光面側の封止材シート５、発熱シート１、接着層６、裏面保護シート７が順に積層された構成である。

［全体構成］
太陽電池モジュール１０には、主としてモジュールの受光面側表面に付着した雪を除去するための融雪機能を発揮するための熱源となる発熱シート１が配置されている。発熱シート１は、樹脂基材１１の片面に金属製の発熱回路１２が形成されてなる電熱部材である。図１に示す通り、発熱シート１は太陽電池モジュール１０において、太陽電池素子４の非受光面側の下方に配置される。よって、この発熱シート１の配置によって、太陽電池素子４の受光面側への入光が阻害されることはない。又、太陽電池モジュール１０を、主に透明前面基板２の側から見た場合に発熱回路がほとんど視認不能となるため好ましい意匠性を保持しやすい。

又、この発熱シート１は、発熱回路１２が形成されている側の面が、接着層６と対面する向きで配置されている。特許文献２、３にも例示されている通り、通常、樹脂基板に発熱回路が成形されてなる発熱シートは、その両面のうち、当然に発熱回路の側を、加熱対象、即ち、太陽電池モジュールの受光面側の表面に向けて配置される。しかしながら、太陽電池モジュール１０においては、発熱シート１は、発熱回路１２が太陽電池モジュール１０の受光面側の表面に向けられた配置ではなく、接着層６と対面する向き、即ち、非受光面側の表面に向けられた配置とされている。

［透明前面基板］
太陽電池モジュール１０を構成する透明前面基板２としては、通常、透明なガラス板が用いられる。又、透明前面基板２は、その他の耐候性を有する透明な樹脂シートであってもよい。この樹脂シートは、フレキシブルタイプのモジュールを構成可能な可撓性を有する樹脂シートであってもよい。太陽電池モジュール１０においては、発熱シート１が太陽電池素子４の非受光面側に配置されているので、例えば、透明前面基板２としてガラス板等と比較して耐衝撃性に劣る樹脂シートを用いた場合でも、降雪による衝撃や加重による発熱シートの故障リスクを十分に低く抑えることができる。

［封止材シート］
受光面側の封止材シート３及び非受光面側の封止材シート５（以下、これらをまとめて、単に「封止材シート」とも言う）としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、或いは、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、或いは、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）をベース樹脂とする樹脂シートが用いられる。封止材シートの厚さは、特に限定されないが、３００μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。

尚、太陽電池モジュール１０は、受光面側の封止材シート３と非受光面側の封止材シート５、及び、接着層６からなる３つの層を、いずれも、同一種類の樹脂をベース樹脂とする樹脂シート等で構成することができる。具体的には、上述した、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、ポリエチレン、又は、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）から封止材シートのベース樹脂として選択される樹脂と同一種類の樹脂をベース樹脂として、接着層６を形成することができる。このように上記の３つの層をいずれも、同一種類の樹脂で形成することにより、太陽電池モジュールの製造全体における材料の入手容易性が高まり調達コストを下げることも可能となる。

又、例えば、上記の３つの層をいずれも、ＥＶＡ樹脂をベース樹脂とし形成する場合、ＥＶＡ樹脂のＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率は、１．５×１０^８程度であるが、太陽電池モジュール１０においては、発熱シート１が樹脂基材１１の発熱回路１２が形成されていない側の面を太陽電池素子４に向ける態様で配置されているため、太陽電池素子４の非受光面側の封止材シートを形成するＥＶＡの絶縁性が上記程度であっても、太陽電池素子４と発熱回路１２との間の絶縁性について、十分に高い信頼性を保持することができる。

［接着層］
接着層６は、発熱シート１の発熱回路１２が形成されている面と、裏面保護シート７との間に配置されて、両者を十分な強度で接着することを主たる目的とする層である。このような接着層６を形成する材料は、ＥＶＡ、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂、ポリウレタン、等の熱硬化性樹脂、或いは、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂であることが好ましい。但し、上述の通り、封止材シートと同一の樹脂をベース樹脂とすることにより、上述の効果を享受することができるので、例えば、封止材シートがＥＶＡをベース樹脂とする場合であれば、接着層６についても、同様にＥＶＡ樹脂をベース樹脂とすることが好ましい。

尚、封止材シートは、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。封止材シートが多層シートである場合、発熱シート１の樹脂基材１１との密着性を向上させるために、最外層が、密着性向上効果を有するシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有する層であることが好ましい。

接着層６の厚さは、特に限定されないが、発熱回路１２の凹凸にも追従して、十分な接着性と接着耐久性を保持する観点から、３００μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。

［裏面保護シート］
裏面保護シート７としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、ＰＥＴフィルム又はフッ素系樹脂フィルム等が用いられる。このＰＥＴフィルムとしては、透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、白色ＰＥＴフィルム、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート（ＨＲ−ＰＥＴ）フィルム等が、必要に応じて選択される。これらのなかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート（（例えば、東洋紡社製シャインビーム（耐加水分解性ポリエステルフィルム）等））が好ましい。フッ素系樹脂フィルムとしては、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等が用いられる。裏面保護シート７の厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。

［太陽電池素子］
本実施形態に関する太陽電池素子４としては、アモルファスシリコン型の太陽電池素子、結晶型シリコン型の太陽電池素子、カルコパイライト系の化合物等を用いてなる薄膜型の従来公知の各種の太陽電池素子が特に制限なく用いられる。

［発熱シート］
図１及び図２に示す通り、発熱シート１は、樹脂基材１１の片面に金属製の発熱回路１２が形成されてなる電熱部材である。発熱回路１２は樹脂基材１１の表面に直接又は接着剤層を介して形成されている。又、図２に示す通り、発熱シート１の発熱回路１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、電源１２１（１２１Ａ、１２１Ｂ）に接続されていて、この電源１２１から、発熱回路１２に発熱のために必要な電気が供給される。

（樹脂基材）
発熱シート１を構成する樹脂基材１１は、所定の体積抵抗率と厚さを併せ持つ樹脂フィルムであることが好ましい。樹脂基材１１の体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が、１．０×１０^１６Ω・ｍ以上であることが好ましく、１．０×１０^１７Ω・ｍ以上であることがより好ましい。又、このような絶縁性に関する要求を満たした上で、樹脂基材１１の厚さは、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、１２５μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。尚、本明細書における体積抵抗率（Ω・ｍ）とは、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率の値のことを言うものとする。

樹脂基材１１の体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍ以上である場合、その厚さが１５０μｍ以上であれば、太陽電池モジュール１０において必要とされる絶縁性を確保することができる。又、この樹脂基材１１の厚さを２００μｍ以下に維持することで、太陽電池モジュール表面への熱伝導効率を好ましい水準に維持することができる。尚、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも、樹脂基材１１の厚さは、上記範囲内であることが好ましい。

体積抵抗率に係る要件を満たして樹脂基材１１を形成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。一例として、ＰＥＴフィルム（「ルミナ−（商品名）」東レ社製）の体積抵抗率は、１．０×１０^１７Ω・ｍ（製品カタログ値）である。一方、特許文献１、２にも開示されているように、従来、発熱回路用の樹脂基板として広く用いられてきたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系の樹脂フィルムは、通常、体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍに満たない。参考として、「テオネックス（登録商標）：２軸延伸ポリエチレンナフタレート」の体積抵抗率は１．８×１０^１５である。よって、太陽電池モジュール１０の奏する効果を最大限に享受することを必須とする限りにおいては、ＰＥＮフィルムは発熱シート１の樹脂基材１１としての適性に劣り、ＰＥＴフィルムの方がより好ましいものとなる。

尚、樹脂基材１１の熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが更に好ましい。樹脂基材１１の熱伝導率を０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることで、発熱回路１２から発生した熱を効率よく太陽電池モジュール１０の受光面側の表面に伝えることができる。樹脂基材１１の熱伝導率を０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることで発熱回路１２から発生した熱を外部に逃がすことなく、太陽電池モジュールの受光面側に伝えることができる。尚、本明細書における熱伝導率とは、レーザーフラッシュ法に基づき測定された２５℃における熱伝導率のことを言い、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（真空理工社製「ＴＣ−７０００」）等を用いることにより測定することができる値のことを言う。尚、一般的なＰＥＴの熱伝導率は、０．２０−０．３３Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある。

ここで、本発明の太陽電池モジュール１０は、上述の通り、電熱部材、即ち、発熱シート１から太陽電池モジュール１０の表面の積雪面、即ち、透明前面基板２までの熱伝導効率と、電熱部材（発熱シート１）と太陽電池素子４との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることを技術的課題とする。そのために、太陽電池モジュール１０においては、発熱シート１は、その発熱回路１２の形成面を、敢えて、熱を伝えるべき方向（透明前面基板２の側）とは反対側の向きに向けて積層する配置するものとされている。この発熱シート１の独自の配置態様によれば、通常通り、発熱シート１の発熱回路１２の形成面を、熱を伝えるべき方向に向けたとしたならば別途必要となるその他の絶縁基材の配置によることなく上記課題を確実に解決することができる。

発熱シート１の配置態様を上記の通りとする場合、好ましくは、発熱シート１を構成する樹脂基材１１について、先ず、材料樹脂毎の固有の物性値である体積抵抗率が所定範囲内にあることを保証した上で、各モジュールにおいて、求められる絶縁性と熱伝導効率に併せてシート厚さを決定するというプロセスを経ることにより、本発明の効果を過度の試行錯誤を経ることなく享受することができる。このように、本発明の太陽電池モジュール１０は、従来よりもむしろ簡易な層構成によるものでありながら、発熱シート１の配置態様の独自の工夫により、従来解決困難であった上記課題を解決した点を第一の技術的特徴とする。樹脂基材１１の最も好ましい選択の一例として、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が１．０×１０^１７で、厚さが１５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを挙げることができる。

（発熱回路）
発熱回路１２は、通電時に、太陽電池モジュール１０の受光面側に付着した雪を溶かすための熱を発する電熱回路であるが、このような発熱回路１２を構成する金属として、銅、アルミニウム、金、銀、等を、好ましい金属として挙げることができる。
中でも、電気伝導性や熱伝導性の観点から銅を用いることが好ましい。以下、発熱回路１２が銅により形成されているものとしてその詳細を説明する。

図２は、発熱回路１２の平面構成を模式的に示す図であるが、発熱回路１２の平面構成、即ち回路パターンは、これに限定されるものではない。発熱回路１２の回路パターンは、図２に示されるような折り返しの連続パターンでもよいし、並置又は対面して配置される複数の櫛状のプレートが連続する櫛形パターン、単純な格子状パターン、或いは、ボロノイ形状パターンであってもよい。いずれの回路パターンとする場合であっても、各パターン間での短絡の危険が十分に抑えられていて、十分な熱が発生する回路パターンであればよい。

ここで、太陽電池モジュール１０において、太陽電池素子４の非受光面側に配置されることが想定されている発熱シート１は、太陽電池素子４の受光面側に発熱シートを配置する場合（例えば、特許文献１、２に開示されている融雪機構）ほどの、光透過性は要求されない。例えば、特許文献１、２に開示されている発熱シート（融雪機構）においては、樹脂基材の面積に対する発熱回路の面積の割合である金属被覆率が０．２％以上５．０％以下とすることが好ましいことが記載されているが、このような制約から解放される発熱シート１においては、発熱回路１２の回路設計の自由度は各段に大きくなる。

発熱シート１においては、樹脂基材１１の発熱回路１２の形成領域内における樹脂基材１１の金属被覆率が、１０％を超えて２５％以下であることが好ましい。樹脂基材１１の金属被覆率が１０％未満であると、太陽電池モジュール１０の層構成において、モジュール表面にまで融雪に必要な十分な熱を伝えることが困難となる。この金属被覆率が２５％を超えると、表面に露出する樹脂面の面積の減少により、対面する部材との接着性が、要求される接着強度の下限を下回るほどに低下する畏れがあるため好ましくない。尚、金属被覆率を上記の上限値以下の範囲内でできるだけ高めることにより、発熱の均一性を高めることができる。

ここで、「樹脂基材の金属被覆率」とは、樹脂基材の両表面のうち、発熱回路が形成されている面における発熱回路の形成領域の総面積に対する、発熱回路を形成する金属箔又は金属線により樹脂基材が被覆されている部分の面積の割合（％）のことを言う。具体的な例として、図２に示す発熱回路１２の場合においては、発熱回路１２が形成されている全領域の面積（ｘ×ｙ）に対する、発熱回路１２を構成する金属箔（図２では黒で塗りつぶされているパターン部分）の総面積の割合（％）のことを言う。

又、発熱シート１は、発熱回路１２の形成領域を、同領域の中心部を含む内側領域と、この内側領域を取り囲んで発熱回路１２の形成領域の外縁を含んでなる外側領域とに仮想的に区画分けした場合において、内側領域内における金属被覆率よりも、外側領域内の金属被覆率の方が大きくなるような回路パターンにより構成されていることがより好ましい。

このように、発熱回路１２の形成領域のうち、上記の外側領域において、発熱原である金属の存在密度が相対的に大きい回路パターンとすることにより、例えば、並列回路毎の電流の調整による等、何等かのその他の手段で発熱回路の特定領域の電力密度（Ｗ／ｍ^２）のみを高めた場合と同様に、上記の外側領域における発熱量のみを他の領域から独立して容易に増加させることができる。そして、これにより、太陽電池モジュール１０の受光面側の表面においては、その外縁部近傍に、中心部よりも多くの熱を供給することができる。太陽電池モジュール１０は、通常、例えば切り妻造りの住宅屋根上等、傾斜した状態で設定されているため、例えば、上記の回路構成によって、傾斜面に設置されている太陽電池モジュール１０の下方寄りの端部により多くの熱が届けば、先ずその部分に付着する雪を優先的に溶かすことにより、傾斜した状態で配置されている太陽電池モジュール１０の表面からの落雪を効率よく促進することができる。つまり、発熱回路１２の回路パターンを外側領域に発熱原がより多く偏在するパターンとすることにより、より少ない熱量、即ち電気消費で、効率よく、太陽電池モジュールの表面全体の除雪を行うことができる。尚、図２においては一点鎖線で発熱回路の形成領域の境界線が記載されているが、実際には境界線が形成されていることはなく、境界線は仮想線である。

発熱回路１２への通電方法は特に限定されないが、外部に設置される電源１２１から制御部を介して通電する方法を例示することができる。例えば、降雪時や融雪機能付きの太陽電池モジュールの受光面側の表面の着雪時に、外部電源から発熱回路１２に通電して透明融雪機構の受光面側の表面の温度を制御できるような制御部を備えることにより、融雪機能付きの太陽電池モジュールの融雪機能に必要な消費電力を最小限にすることができる。

尚、発熱回路１２の線幅は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。発熱回路１２が、線幅５μｍ以上の銅製の回路であることで、発熱回路１２に生じ得る断線のリスクを軽減することができ、且つ、耐久性のよい発熱回路１２とすることができる。発熱回路１２が、線幅５０μｍ以下であることにより、発熱回路１２の発熱が容易になる程度に電気抵抗値を上げることが可能となる。そのため、より小さい消費電力により発熱回路１２に熱を発生させることができる。

発熱回路１２の厚さは、線幅にもよるが、４μｍ以上７５μｍ以下であることが好ましく、９μｍ以上１８μｍ以下であることがより好ましい。発熱回路１２の厚さが１０μｍ以上であることで、発熱回路１２に生じ得る断線のリスクを軽減することができ、且つ、耐久性のよい発熱回路１２とすることができる。発熱回路１２の厚さが７５μｍ以下であることで、発熱回路１２の発熱が容易になる程度に電気抵抗値を上げることができる。又、樹脂基材１１に発熱回路１２が形成された発熱シート１が十分な可撓性を保持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下も防止できる。

尚、樹脂基材１１の表面に発熱回路１２を形成する方法としては、従来周知の回路形成方法によることができる。例えば、ＰＥＴフィルムの表面に銅箔を接着した後、マスキングとエッチング処理により発熱回路１２を形成する方法が代表的である。

以上説明した通り、太陽電池モジュール１０においては、発熱シート１の発熱回路１２の回路パターンを、光線透過率確保のための制約からは開放された上で、必要な発熱量を得るための金属被覆率設定を柔軟に設定することができる。又、発熱回路１２の外側領域内の電力密度が相対的に大きくなる回路パターンとすることにより、融雪にかかるエネルギー効率を更に高めることができる。このように、本発明の太陽電池モジュール１０は、発熱シート１の発熱回路１２の回路パターンの独自の工夫により、太陽電池素子４の非受光面側に熱源となる発熱シート１を配置した太陽電池モジュールでありながら、太陽電池素子の受光面側に熱源を配置した従来の太陽電池モジュールに匹敵する融雪機能を発揮しうるものとした点を第二の技術的特徴とする。

［太陽電池モジュールの製造方法］
（積層工程）
太陽電池モジュール１０の製造においては、先ず、発熱シート１及び、上記においてその詳細を説明した各構成部材を、透明前面基板２、受光面側の封止材シート３、太陽電池素子４、非受光面側の封止材シート５、発熱シート１、接着層６、裏面保護シート７の順に積層する積層工程を行う。この積層工程においては、発熱シート１は、一般的な載置態様と異なり、発熱回路１２が形成されている側の面を接着層６に対面させる向きで配置する。

（一体化工程）
次に、積層工程において上記順序で積層された積層体を、真空熱ラミネート加工等の熱ラミネーション処理により加熱圧着して一体化する工程を行う。この加熱圧着時の加熱温度は、１１０℃以上１９０℃以下の範囲内とすることが好ましく、１３０℃以上であることがより好ましい。又、加熱時間は、５分〜６０分の範囲内が好ましい。この真空熱ラミネート加工は、裏面保護シート７と発熱シート１の発熱回路１２の形成面とを接着層６を介して加熱圧着する態様で行う。例えば、接着層６のベース樹脂がＥＶＡである場合、これにより、裏面保護シート７と発熱シート１の間に介在する接着層６の高い接着性を十分に発現させることができる。

以上の通り、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュール１０は、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる太陽電池モジュールである。

１ 発熱シート
１１ 樹脂基材層
１２ 発熱回路
１２１ 電源
２ 透明前面基板
３ 受光面側の封止材シート
４ 太陽電池素子
５ 非受光面側の封止材シート
６ 接着層
７ 裏面保護シート
１０ 融雪機能付きの太陽電池モジュール

Claims (10)

1. 透明前面基板、受光面側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、樹脂基材の片面に金属によって構成されている発熱回路が形成されてなる発熱シート、接着層、及び、裏面保護シートが、この順で積層されていて、
   前記発熱シートは、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置されている、融雪機能付きの太陽電池モジュール。
2. 前記樹脂基材は、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍ以上であって、厚さが５０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記発熱回路が形成されている側の面において、該発熱回路の形成領域内における前記樹脂基材の金属被覆率が、１０％以上２５％以下である、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記発熱シートは、前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域における前記樹脂基材の金属被覆率よりも、該内側領域を取り囲んで前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域における前記金属被覆率の方が大きい、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
5. 前記受光面側の封止材シート、非受光面側の封止材シート、及び、前記接着層は、いずれも、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、又はポリビニルアルコールのうちから選ばれた同一種類の樹脂を、ベース樹脂とする、請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
6. 前記透明前面基板、前記受光面側の封止材シート、前記太陽電池素子、前記非受光面側の封止材シート、前記発熱シート、前記接着層、及び、前記裏面保護シートを、この順で積層する積層工程と、
   前記積層工程で積層された部材を、熱ラミネーション処理により一体化する一体化工程と、を備え、
   前記積層工程において、前記発熱シートを、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置する、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
   樹脂基材の片面に金属によって構成されている発熱回路が形成されている発熱シートを、
   前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置する、発熱シートの使用方法。
8. 請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池モジュールに用いる発熱シート。
9. 樹脂基材と、
   発熱回路と、を備え、
   前記樹脂基材は、ＪＩＳ Ｃ２１５１による体積抵抗率が１．０×１０^１６Ω・ｍ以上であり、厚さが５０μｍ以上３００μｍ以下であって、
   前記発熱回路は、前記樹脂基材の片面に金属によって形成されていて、
   前記発熱回路が形成されている側の面において、該発熱回路の形成領域内における前記樹脂基材の金属被覆率が、１０％以上２５％以下である、太陽電池モジュール用の発熱シート。
10. 前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域における前記樹脂基材の金属被覆率よりも、該内側領域を取り囲んで前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域における前記金属被覆率の方が大きい、請求項９に記載の発熱シート。

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