JP2019220522A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】照射光による温度上昇を抑制することができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池素子を備えたモジュール本体１３は、背面カバー１１の内面側に配置され、モジュール本体１３の表面には表面カバー１２が配置される。表面カバー１２には遮光フィルタ１７が設けられており、遮光フィルタ１７は、太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に透過するか、または、赤外線を遮光する。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電池モジュールに関する。

太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電池モジュールは、ソーラパネルまたは太陽電池パネルとも言われている。通常、太陽電池モジュールは、ガラス製の背面カバーと、この表面側に配置される太陽電池素子からなるモジュール本体と、このモジュール本体の受光面側に積層されるガラス製の表面カバーとを備えており、２枚のガラスの間に太陽電池素子を備えたモジュール本体が配置されている。

一般的な太陽電池素子は、ｐ型とｎ型の半導体を接合した構造であり、太陽光線が入射すると、ｎ型半導体内の電子が励起されてｐ型半導体内に移動する。これにより、単一方向の導電が形成され、両方の半導体の接合面に電子が拡散することによって大量の自由電子が発生し、電子の移動により電流が発生する。

太陽光を効率良く受光して発電効率を高めるために、特許文献１に記載される太陽光発電モジュールつまり太陽電池モジュールにおいては、反射部材の表面にモジュール本体を配置するようにしている。これにより、太陽光はモジュール本体に直接照射させるとともに、反射部材により反射した後にも照射される。

特開２０１０−６２５６９号公報

太陽電池素子は、光のエネルギーによって価電子帯の電子が伝導帯に励起されて起きる光起電力効果、いわゆる光電効果を利用して発電する。電子が伝導帯に励起されるには、エネルギバンドギャップの大きさ以上のエネルギーを電子に与える必要がある。これは、エネルギバンドギャップの大きさ以上のエネルギーを持った光を電子に当てる必要があるというである。このエネルギバンドギャップの大きさは、太陽電池素子を構成する半導体の特性に依存する。したがって、エネルギバンドギャップの大きさと同等のエネルギーを持つ光の波長（以下、発電しきい波長という）よりも短い波長の光は、太陽電池素子の発電に利用できるが、発電しきい波長よりも長い波長の光は、発電には利用することができない。

例えば、結晶系シリコンの半導体を用いた太陽電池素子の場合、結晶シリコンのエネルギバンドギャップは、１．１２ｅＶ程度である。この１．１２ｅＶ程度のエネルギバンドギャップと同等程度のエネルギーを持つ光の波長は、１１００ｎｍ程度である。したがって、結晶シリコンの太陽電池素子の場合、発電しきい波長は、１１００ｎｍ程度であり、発電しきい波長である１１００ｎｍ程度よりも短い波長の光は、結晶系シリコン太陽電池の発電に利用することができる。

しかし、発電しきい波長である１１００ｎｍ程度よりも波長が長い光によって励起された電子は、余分なエネルギーを熱として放出して伝導帯に収まるため、この熱として放出されるエネルギーは、電気に変換されずに捨てられる。

ところで、太陽電池素子の発電効率は、温度が高くなると、低下することが知られている。例えば、太陽電池素子が約６０℃を超えると、発電効率が２０％程度低下することが知られており、照射される光の波長によって太陽電池モジュールが温度上昇しないようにすることが望ましい。照射光によって太陽電池モジュールが温度上昇するのは、主として太陽電池素子に照射される光のうち、しきい波長よりも長い波長の光であると考えられる。しきい波長よりも長い波長の光は、電気に変換されずに、太陽電池素子の温度を上昇させることになる。

一方、太陽電池モジュールの発電効率を高めるには、太陽光が確実に照射される領域に太陽電池モジュールつまりソーラパネルを設置する必要がある。しかし、多数のソーラパネルを敷設することができるような広い敷地を確保するのが困難である。このため、特許文献１に記載されるように、例えば、建築物の屋根や壁面にソーラパネルを設置したり、乗り物の上面に設置したりすることが行われているが、既存の建築物や乗り物にソーラパネルを容易に設置することはできない。このため、ソーラパネルを広く普及されていない。

本発明の目的は、照射光による温度上昇を抑制することができる太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、既存の設備に容易に設置することができる太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子を備えるモジュール本体と、前記モジュール本体の表面側に配置され、太陽光線が照射される表面カバーと、前記表面カバーに設けられ、前記太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に透過する遮光フィルタと、を有する。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子を備えるモジュール本体と、前記モジュール本体の表面側に配置され、太陽光線が照射される表面カバーと、前記表面カバーに設けられ、赤外線を遮光する遮光フィルタと、を有する。

本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池素子を備えるモジュール本体、および前記モジュール本体の表面側に配置される表面カバーからなり、索条の上に索条に沿って配置されるモジュール板と、前記モジュール板の一方側に装着される第１の姿勢保持板と、前記モジュール板の他方側に装着され、前記第１の姿勢保持板とともに前記索条の下側を覆い、かつモジュール本体を上向きに保持する第２の姿勢保持板と、を有する。

本発明の太陽電池モジュールは、索条を跨いで当該索条に配置されるパネル支持部材と、太陽電池素子を備えるモジュール本体、および前記モジュール本体の表面側に配置される表面カバーからなり、前記表面カバーを下向きとして前記パネル支持部材に取り付けられるモジュール板と、前記パネル支持部材の下端部に取り付けられ、太陽光を前記モジュール本体に向けて反射させる反射板と、を有する。

太陽電池モジュールは、太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光をモジュール本体に透過する遮光フィルタを有しているので、太陽光線が照射されても、モジュール本体の温度上昇を抑制することができる。また、本発明の太陽電池モジュールは、赤外線を遮光する遮光フィルタを有しているので、太陽光線が照射されても、モジュール本体の温度上昇を抑制することができる。モジュール本体の温度上昇を抑制することができるので、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができる。

太陽電池モジュールを索条に装着するようにすると、索条を利用して太陽電池モジュールを配置することができる。索条を送電線とすると、送電線を利用して地面よりも高い位置に太陽電池モジュールを配置することができる。送電線は、地上に大量に這い回されており、大量の太陽電池モジュールを容易に敷設することができる。

太陽電池モジュールの一例を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。 遮光フィルタの一例における波長と透過率との関係を示す特性線図である。 太陽電池モジュールにより発電された電力と電力負荷との接続状態を示す回路図である。 他の実施の形態である太陽電池モジュールの使用例を示す斜視図である。 図５に示された太陽電池モジュールの正面図である。 図６におけるＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。 （Ａ）はさらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 （Ａ）はさらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 さらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示されるように、太陽電池モジュール１０は、樹脂や強化ガラス等からなる背面カバー１１と、強化ガラスからなり、太陽光線が照射される透明な表面カバー１２とを有しており、背面カバー１１と表面カバー１２との間には、モジュール本体１３が配置される。モジュール本体１３は、背面カバー１１の内面側に配置され、表面カバー１２はモジュール本体１３の表面側に配置される。

モジュール本体１３は、多数の太陽電池素子を備えており、この太陽電池素子としては、光エネルギーを直接電力に変換できる素子であれば、どのような素子をも使用することができる。例えば、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池等のシリコン系太陽電池素子を使用することができる。また、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＳＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子等の化合物太陽電池素子を使用することもできる。さらに、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子等を採用することもできる。太陽電子素子は樹脂フィルムを基材として製造されており、モジュール本体１３は、図２に示されるように、全体的に層状となっている。

太陽電池モジュール１０の外周辺にはフレーム１４が取り付けられており、フレーム１４の内側にはシール部材１５が組み込まれている。さらに、太陽電池モジュール１０の表裏両面には、補強材１６が格子状に取り付けられている。

太陽電池素子の発電効率を高めるには、モジュール本体１３の温度が高くならないようにすることが好ましい。

上述のように、エネルギバンドギャップの大きさと同等のエネルギーを持つ光の波長、つまり発電しきい波長よりも短い波長の光は、太陽電池素子の発電に利用できるが、発電しきい波長よりも長い波長の光は、発電には利用することができず、モジュール本体１３の温度を上昇させる。

そこで、図２に示されるように、表面カバー１２には、遮光フィルタ１７が設けられている。遮光フィルタ１７は、発電には利用することができず、モジュール本体１３の温度を上昇させる波長の光、つまり、しきい波長よりも波長の長い光を遮光し、その波長の光がモジュール本体１３に到達しないようにする。これにより、モジュール本体１３の温度上昇を抑制することがで、発電効率を高めることができる。

発電効率を高めるには、上述のように、しきい波長よりも波長の長い光を遮光フィルタ１７により遮光する第１の形態がある。第２としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体に照射させる形態があり、この第２の形態においては、赤外線が遮光されるので、モジュール本体１３の温度上昇をより抑制することができる。さらに、第３の形態としては、赤色以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させる形態があり、第４の形態としては、黄色以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させる形態がある。これらの形態においては、モジュール本体１３の温度上昇をより抑制することができる。さらに、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光する形態がある。この形態においては、紫外線によるモジュール本体１３の温度上昇の抑制に加えて、該紫外線が照射されることによって生じる化学変化によってモジュール本体１３の耐久性が低下することを抑制する。紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光する形態もある。紫外線を遮光する第５の形態に、上述した第１〜第４の形態を加えた形態としても良い。

図２に示される遮光フィルタ１７として、上述のように、第１の形態から第４の形態のいずれかを用いることにより、モジュール本体１３の温度上昇を抑制することができ、発電効率を高めることができる。また、第５の形態によってモジュール本体１３の耐久性を向上させることができる。なお、図２においては、遮光フィルタ１７は表面カバー１２の外面に貼り付けられているが、表面カバー１２の内面に貼り付けるようにしても良い。

このように、太陽電池モジュール１０は、背面カバー１１、表面カバー１２、モジュール本体１３、および遮光フィルタ１７を備えたモジュール板１９と、モジュール板１９に取り付けられるフレーム１４とから構成されている。

図３は、一例である遮光フィルタ１７における波長と透過率との関係を示す特性線図である。この遮光フィルタ１７としては、シーシーエス株式会社製のショートパスフィルターを使用した。

図３に示されるように、遮光フィルタ１７は、４００ｎｍ以下の波長の光、つまり紫色一部の光を含む紫外線の透過率がほぼゼロであり、７００ｎｍ以上の波長の光、つまり赤色の一部の光を含む赤外線の透過率がほぼゼロである。可視光線のうち、波長が４００〜７００ｎｍの光は１００％近くがモジュール本体１３の表面に透過される。赤色の可視光線のうち、波長が７００〜７８０ｎｍの光は、赤外線に近い波長であり、モジュール本体１３の表面温度を高める傾向があるが、図３に示されるように、波長が７００〜７８０ｎｍの光を遮光すると、モジュール本体１３の加熱を抑制することができる。

遮光フィルタ１７の特性を選択することにより、上述のように、第１の形態から第５の形態のいずれかの特性を備えた遮光フィルタを用いることができる。遮光フィルタ１７としては、上述した特定の波長の光を遮光する特性を有していれば、シート状や帯状のフィルタを表面カバー１２に貼り付けることなく、フィルタの素材を、真空蒸着やスパッタリング等の薄膜形成方法により、表面カバー１２の内面または外面に付着するようにしても良い。

図３では、７００ｎｍ程度以上の波長をほぼカットする遮光フィルタ１７の例を示したが、該遮光フィルタ１７がカットする波長は、太陽電池素子の特性に合わせて設定するようにしても良い。

図４は太陽電池モジュールにより発電された発電電力と電力負荷との接続状態を示す回路図である。

太陽電池モジュール１０により発電された電力は、充放電制御部２０を介してバッテリ２１に充電される。充放電制御部２０はバッテリ２１への充電電圧を制御し、過充電を防止する。さらに、バッテリ２１が低電圧となったときに負荷を遮断したり、逆流を防止する。バッテリ２１からの出力はＤＣ／ＡＣコンバータ２２に出力される。このＤＣ／ＡＣコンバータは、バッテリ２１からの直流電圧を、電気機器等からなる外部負荷２３に商用電流と電圧に変換する。ただし、バッテリ２１を使用することなく、充放電制御部２０からＤＣ／ＡＣコンバータ２２に直接出力するようにしても良い。

図５は他の実施の形態である太陽電池モジュールの使用例を示す斜視図である。図６は図５に示された太陽電池モジュールの正面図であり、図７は図６におけるＢ−Ｂ線断面図である。

図５は電柱３０を示し、電柱３０には碍子３１、３２が取り付けられている。碍子３１には中圧の送電線３３が取り付けられ、碍子３２には低圧の送電線３４が取り付けられている。中圧の送電線３４に給電された電力はトランス３５により降圧されて低圧の送電線３４に供給される。それぞれの送電線３３、３４は索条の一例であり、索条としては送電線、ワイヤ、ロープ、ケーブル、物干し竿のように長尺の部材を意味している。

送電線３４には太陽電池モジュール４０が装着されている。それぞれの太陽電池モジュール４０は、図６に示されるように、送電線３４に沿って延びて送電線３４の上に配置されるモジュール板３９を有している。モジュール板３９は、図２に示した太陽電池モジュール１０と同様に、樹脂や強化ガラス等からなる背面カバー１１と、強化ガラスからなる透明な表面カバー１２とを有しており、背面カバー１１と表面カバー１２との間には、モジュール本体１３が配置されている。モジュール本体１３は、背面カバー１１の内面側に配置され、表面カバー１２はモジュール本体１３の表面に配置されている。

このように、図６に示した太陽電池モジュール４０は、送電線３４の上側にモジュール本体１３が配置される上側配置形態である。

モジュール板３９は、図２に示した太陽電池モジュール１０と相違し、幅方向に沿って外方に向けて凸形状に湾曲しており、モジュール板３９の内面は凹面となっている。

図７に示されるように、表面カバー１２には、図２に示した太陽電池モジュール１０と同様に、遮光フィルタ１７が設けられている。遮光フィルタ１７としては、上述のように、第１の形態から第５の形態のいずれかを選択することができる。第１の形態は、しきい波長よりも波長の長い光を遮光フィルタ１７により遮光するタイプである。第２の形態は、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体に照射させるタイプである。第３の形態は、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させるタイプである。第４の形態は、黄色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させるタイプである。さらに、第５の形態は、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

このように、遮光フィルタ１７を表面カバー１２に設けると、モジュール本体１３の温度上昇を抑制することができ、発電効率を高めることができる。図７においては、遮光フィルタ１７は表面カバー１２の外面に貼り付けられているが、表面カバー１２の内面に貼り付けるようにしても良い。

モジュール板３９の外周部にはフレーム１４が取り付けられており、フレーム１４の内側には図示しないシール部材が組み込まれている。モジュール板３９の一方側には第１の姿勢保持板４１が取り付けられ、モジュール板３９の他方側には第２の姿勢保持板４２が取り付けられている。それぞれの姿勢保持板４１、４２は、樹脂やゴム等の弾性変形自在の材料により製造されており、接着剤によりフレーム１４に固定される。モジュール板３９と、２枚の姿勢保持板４１、４２により内部には送電線３４が入り込む空間４３が形成される。

それぞれの姿勢保持板４１、４２の下端部には、突き当て部４４、４５が設けられ、突き当て部４４、４５はねじ部材４６とナット４７とにより締結される。太陽電池モジュール４０を送電線３４に装着するには、突き当て部４４、４５の間に隙間を形成するように、姿勢保持板４１、４２の下端部を広げた状態のもとで、送電線３４を空間４３内に入り込ませる。次いで、突き当て部４４、４５をねじ部材４６とナット４７により締結する。これにより、送電線３４の上側はモジュール板３９により覆われ、下側は２枚の姿勢保持板４１、４２により覆われる。さらに、姿勢保持板４１、４２により、太陽電池モジュール４０の重心は送電線３４よりも下側になり、モジュール板３９姿勢は表面が上向きとなるように保持される。

この状態のもとでは、モジュール板３９の内面は凹面となっているので、モジュール板３９は送電線３４がモジュール板３９の幅方向中央部となるように、位置決めされる。太陽電池モジュール４０に強風が当たり、太陽電池モジュール４０が送電線３４に対して幅方向にずれたとしても、強風がなくなれば、太陽電池モジュール４０は送電線３４がモジュール板３９の幅方向中央部となるように、自重で位置決めされる。

太陽電池モジュール４０は、任意の長さとすることができる。図５および図６に示されるように、比較的短い長さの太陽電池モジュール４０を送電線３４に取り付ける場合には、図６に示されるように、隣り合う太陽電池モジュール４０をジョイント部材４８により連結する。連結された太陽電池モジュール４０の端部には、出力ケーブル５１が設けられており、出力ケーブル５１は、図５に示されるように、電柱３０に取り付けられた制御ボックス５２に接続される。

制御ボックス５２には、図４に示した充放電制御部２０、バッテリ２１およびＤＣ／ＡＣコンバータ２２が設けられており、太陽電池モジュール４０の発電電力は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２２から送電線３４に出力される。なお、バッテリ２１を使用することなく、太陽電池モジュール４０からの出力電力を商用電圧周波数に変換して送電線３４に出力するようにしても良い。

図５の太陽電池モジュール４０は、低圧の送電線３４に装着されているが、中圧の送電線３３に装着するようにしても良い。さらに、高圧の送電線に太陽電池モジュール４０を装着するようにしても良い。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）はそれぞれ他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。図８においては、上述の共通性を有す部材には、同一の符号が付されており、重複した説明を省略する。

図８（Ａ）に示される太陽電池モジュール４０は、モジュール板３９を有しており、このモジュール板３９の構造は、図７に示したものと同様である。モジュール板３９の凹形状の内面３９ａにはクランプ部材５３がモジュール板３９の幅方向中央部に取り付けられている。クランプ部材５３には送電線３４が入り込む凹溝５４が設けられており、凹溝５４の開口部側には弾性変形する開閉用の脚部５５が延びている。両方の脚部５５にはボルトとナットからなるねじ部材４９が取り付けられており、凹溝５４内に送電線３４が入り込んだ状態のもとで、ねじ部材４９を締め付けると、モジュール板３９は送電線３４に強く固定される。これにより、モジュール板３９を送電線３４に対して任意の傾斜角度として、南側に向けて送電線３４に固定することができる。

このように、図８（Ａ）に示される太陽電池モジュール４０は、クランプ部材５３により送電線３４に装着され、強風が太陽電池モジュール４０に吹き付けられても、太陽電池モジュール４０がずれることが抑制される。特に、ねじ部材４９によりクランプ部材５３を介してモジュール板３９を送電線３４に締結するようにすると、モジュール板３９を南に向けた角度で保持することができる。クランプ部材５３は、モジュール板３９の全長に渡って取り付けるようにしても良く、所定の間隔置きに取り付けるようにしても良い。

モジュール板３９の一方側に装着される第１の姿勢保持板４１と、モジュール板３９の他方側に装着される第２の姿勢保持板４２は、それぞれモジュール板３９のフレーム１４に、ヒンジ５６により回転自在に取り付けられている。それぞれの姿勢保持板４１、４２の下端部は、閉塞プラグ５７により連結される。したがって、閉塞プラグ５７が姿勢保持板４１、４２から取り外された状態のもとで、太陽電池モジュール４０は送電線３４の上に配置される。このときには、送電線３４はクランプ部材５３の凹溝５４の内部に押し込まれる。次いで、２枚の姿勢保持板４１、４２を閉塞プラグ５７により連結することにより、太陽電池モジュール４０の送電線３４に対する装着が終了する。

図８（Ｂ）に示される太陽電池モジュール４０は、２つの姿勢保持板４１、４２が一体となっている。それぞれの姿勢保持板４１、４２は、軟質樹脂やゴム等の弾性変形する材料により形成されており、姿勢保持板４１、４２の連結部５８には、モジュール板３９のフレーム１４に係合つまり引っ掛かる爪部５９が設けられている。このように、姿勢保持板４１、４２の構造としては、２枚が分離自在の構造でも、一体形の構造でも良い。

図８（Ｃ）に示される太陽電池モジュール４０は、図８（Ａ）に示される場合と相違して、クランプ部材５３がモジュール板３９の内面３９ａの幅方向一方側に寄せられて設けられている。このように、クランプ部材５３をモジュール板３９の幅方向一方側に寄せて設けると、モジュール板３９の外面は真上を向くことなく、斜め上方を向くことになる。したがって、モジュール板３９が太陽に向き合うように、モジュール板３９を傾けることができる。このように、ランプ部材５３を幅方向一方側に寄せる場合においても、図８（Ａ）に示されるようにねじ部材４９により脚部５５を締結するようにしても良い。クランプ部材５３を一方側に寄せる形態においては、いずれの側に寄せるようにしても良い。

図５に示されるように、送電線に太陽電池モジュール４０を装着するようにすると、既設の設備である送電線を利用することにより、太陽電池モジュール４０を容易に設置することができる。しかも、送電線は地面から離れた位置に敷設されているので、送電線に太陽電池モジュール４０を装着しても、周辺の人々に邪魔になることはない。さらに、モジュール板３９に遮光フィルタ１７を設けると、モジュール本体１３の温度上昇が抑制され、太陽電池モジュール４０の発電効率の向上と耐久性の向上とを達成することができる。

図９（Ａ）はさらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の側面図である。

この太陽電池モジュール６０は、送電線３４を跨いで送電線３４に装着されるパネル支持部材としての帯材６１を有している。帯材６１は送電線３４の上に配置される円弧状部６１ａと、その両端に一体に連なる左右両側の側片部６１ｂとを有しており、左右両側の側片部６１ｂの間には、モジュール取付板６２が取り付けられている。モジュール取付板６２は送電線３４に沿って延び、所定の長さとなっており、モジュール取付板６２には複数本の帯材６１が取り付けられている。

モジュール取付板６２の下面にはモジュール板３９が取り付けられており、モジュール板３９はモジュール取付板６２に対応した長さである。モジュール板３９は、上述したように、背面カバー１１と表面カバー１２とこれらの間に配置されるモジュール本体１３とを有しており、このモジュール板３９には遮光フィルタ１７は設けられていない。モジュール板３９は背面カバー１１がモジュール取付板６２に取り付けられており、表面カバー１２は下向きとなっている。

帯材６１の下端部には反射板６３が取り付けられている。反射板６３はモジュール板３９に対応した長さを有し、幅方向に湾曲した凹面形状である。反射板６３の内面には反射層６４が設けられている。図９（Ａ）に示されるように、太陽電池モジュール６０は、反射板６３と帯材６１の左右の側片部６１ｂとにより、横断面において、反射板６３を底辺とする三角形の形状となっている。この太陽電池モジュール６０は、反射板６３から反射した太陽光がモジュール板３９に照射されるようになった反射型のソーラパネルである。

反射層６４は、上述した遮光フィルタ１７と同様に、しきい波長よりも長い波長の太陽光をモジュール本体１３に反射させることなく、遮光するようにした第１の形態とすることができる。さらに、反射層６４としては、上述した第２の形態から第５の形態とすることができる。つまり、上述のように、第２の形態としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射して照射させるタイプであり、第３の形態としては、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射させるタイプである。第４の形態としては、黄色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射させるタイプであり、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

反射層６４は、反射板６３の内面に塗料を塗布したり、真空蒸着やスパッタリング等の薄膜形成方法によって形成される。

反射板６３の幅方向中央部には、水抜き穴６５が設けられており、反射板６３の上に雨水が入り込んでも、雨水は水抜き穴６５が排出される。

図１０（Ａ）はさらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の側面図である。

この太陽電池モジュール６０は、送電線３４を跨いで送電線３４に装着されるパネル支持部材としての支持板７１を有しており、支持板７１は透明性を有している。支持板７１は、送電線３４の上に配置される円弧状部７１ａと、その両端に一体に連なる左右両側の側板部７１ｂとを有しており、送電線３４に沿って延びる所定の長さとなっている。左右両側の側板部７１ｂの間には、モジュール取付板６２が取り付けられている。モジュール取付板６２は支持板７１に対応した長さとなっている。

モジュール取付板６２の下面にはモジュール板３９が取り付けられており、モジュール板３９はモジュール取付板６２に対応した長さである。モジュール板３９は、上述したように、背面カバー１１と表面カバー１２とこれらの間に配置されるモジュール本体１３とを有しており、図９に示したモジュール板３９と同様に、背面カバー１１がモジュール取付板６２に取り付けられており、表面カバー１２は下側となっており、遮光フィルタ１７は設けられていない。

支持板７１の下端部には反射板６３が取り付けられている。反射板６３はモジュール板３９に対応した長さを有し、幅方向に湾曲した凹面形状である。反射板６３の内面には反射層６４が設けられている。このように、パネル支持部材を透明性を有する支持板７１とすると、支持板７１を透過させて太陽光を反射板６３に照射させることができ、支持板７１と反射板６３とにより閉じられた収容室７２を形成することができる。これにより、収容室７２内に異物や雨水が入り込むことを防止できる。支持板７１と反射板６３の両端部に図示しない端板を取り付けると、収容室７２の両端部は閉じられる。

それぞれの側板部７１ｂのうち、モジュール板３９よりも図１０において上側の部分７３ａを反射面とすると、送電線３４の近傍における内部温度の上昇を抑制することができる。反射面としては、支持板７１の上側の部分７３ａに反射板を張り付けることにより形成することができる。上側の部分７３ａを反射面とする形態としては、上側の部分７３ａを反射板として、側板部７１ｂの下側の部分７３ｂを透明板として、上側の部分７３ａと下側の部分７３ｂとを別々の部材とすることもできる。

また、下側の部分７３ｂとモジュール取付板６２と反射板６３とにより囲まれる収容室７２を真空としたり、熱伝導性の低い気体を封入するようにしても良い。

図１０（Ａ）に示されるように、太陽電池モジュール６０は、反射板６３と支持板７１の左右の側板部７１ｂとにより、反射板６３を底辺とする三角形の形状となっており、反射板６３から反射した太陽光がモジュール板３９に照射されるようになった反射型のソーラパネルである。しかも、モジュール板３９を閉じられた収容室７２の内部に取り付けることができる。

図１０（Ａ）に示されるモジュール取付板６２とモジュール板３９は、幅方向に湾曲した凹面形状であり、反射板６３に対向する面が凹面となっている。反射板６３の内面に設けられた反射層６４は、図９に示したものと同様に、第１の形態から第５の形態のいずれかの特性のものを選択することができる。さらに、図１０（Ａ）に示したモジュール板３９の図における下面と、反射板６３の図における上面と、側板部７１ｂの内外一方面との少なくともいずれか１つに、紫外線を反射させて透過させない部材を設けるようにしても良い。

図１１はさらに他の実施の形態である太陽電池モジュールを示す断面図である。この太陽電池モジュール６０は、パネル支持部材が透明性を備えたフィルタ板７５により形成されている。フィルタ板７５は、送電線３４の上に配置される円弧状部７５ａと、その両端に一体に連なる左右両側の側板部７５ｂとを有している。フィルタ板７５にはモジュール取付板６２が取り付けられ、モジュール取付板６２の下面には、モジュール板３９が取り付けられている。モジュール板３９は、図１０に示されたものと同様に、背面カバー１１と表面カバー１２とこれらの間に配置されるモジュール本体１３とを有し、表面カバー１２は下側となっている。

フィルタ板７５の下端部には反射板６３が設けられている。フィルタ板７５の特性としては、上述した遮光フィルタ１７と同様に、しきい波長よりも長い波長の太陽光を遮光し、その波長の光が反射層６４に到達しないようにする第１の形態とすることができる。さらに、フィルタ板７５としては、上述した第２の形態から第５の形態とすることができる。つまり、上述のように、第２の形態としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光を反射層６４に照射させるタイプであり、第３の形態としては、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光を反射層６４によりモジュール本体１３に反射させるタイプである。第４の形態としては、黄色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光を反射層６４に照射させてモジュール本体１３に反射させるタイプであり、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

このように、フィルタ板７５により発電に有効でない波長を除去し、特定の波長をモジュール本体１３に照射させる場合には、反射層６４は、フィルタ板７５を透過した波長の光を全てモジュール本体１３に反射させることができる。

これに対し、反射板６３の反射層６４を特定の波長のみ反射させて他の波長の光を遮蔽するようにすると、フィルタ板７５と反射層６４の双方の組み合わせによって、上述した第１の形態から第５の形態のいずれかに設定することができる。

したがって、図１０（Ａ）に示される太陽電池モジュール６０においても、反射板６３の上面と、側板部７１ｂの全体または下側の部分のみとのいずれかに、図１１に示した太陽電池モジュール６０のフィルタ板７５と同様のフィルタ特性を備えた部材を設けるようにしても良い。

図７〜図１１に示される太陽電池モジュール４０、６０は、送電線３４に装着された場合を示しているが、送電線３４に限られず、ロープや物干し竿のような他の索条に装着するようにしても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０ 太陽電池モジュール
１１ 背面カバー
１２ 表面カバー
１３ モジュール本体
１４ フレーム
１７ 遮光フィルタ
２０ 充放電制御部
２１ バッテリ
２２ ＤＣ／ＡＣコンバータ
３０ 電柱
３３、３４ 送電線
３９ モジュール板
４０ 太陽電池モジュール
４１ 第１の姿勢保持板
４２ 第２の姿勢保持板
４３ 空間
４４、４５ 突き当て部
４８ ジョイント部材
５１ 出力ケーブル
５２ 制御ボックス
５３ クランプ部材
５４ 凹溝
５５ 開口部
５６ ヒンジ
５７ 閉塞プラグ
５８ 連結部
５９ 爪部
６０ 太陽電池モジュール
６１ 帯材
６２ モジュール取付板
６３ 反射板
６４ 反射層
６５ 水抜き穴
７１ 透明板
７２ 収容室
７５ フィルタ板

太陽電池モジュールは、太陽電池素子のしきい波長、つまり太陽電池素子を構成する半導体のエネルギバンドギャップの大きさと同等のエネルギーを持つ光の波長よりも長い波長の光を遮光し、短い波長の光を前記モジュール本体に透過する遮光フィルタを有しているので、太陽光線が照射されても、モジュール本体の温度上昇を抑制することができる。また、本発明の太陽電池モジュールは、赤外線を遮光する遮光フィルタを有しているので、太陽光線が照射されても、モジュール本体の温度上昇を抑制することができる。モジュール本体の温度上昇を抑制することができるので、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができる。

上述のように、エネルギバンドギャップの大きさと同等のエネルギーを持つ光の波長、（以下、発電しきい波長と言う。）よりも短い波長の光は、太陽電池素子の発電に利用できるが、発電しきい波長よりも長い波長の光は、発電には利用することができず、モジュール本体１３の温度を上昇させる。

発電効率を高めるには、上述のように、しきい波長よりも波長の長い光を遮光フィルタ１７により遮光する第１の形態がある。第２としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体に照射させる形態があり、この第２の形態においては、赤外線が遮光されるので、モジュール本体１３の温度上昇をより抑制することができる。さらに、第３の形態としては、赤色以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させる形態があり、第４の形態としては、黄色以上の波長を遮光して５７０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させる形態がある。これらの形態においては、モジュール本体１３の温度上昇をより抑制することができる。さらに、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光する形態がある。この形態においては、紫外線によるモジュール本体１３の温度上昇の抑制に加えて、該紫外線が照射されることによって生じる化学変化によってモジュール本体１３の耐久性が低下することを抑制する。紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光する形態もある。紫外線を遮光する第５の形態に、上述した第１〜第４の形態を加えた形態としても良い。

図７に示されるように、表面カバー１２には、図２に示した太陽電池モジュール１０と同様に、遮光フィルタ１７が設けられている。遮光フィルタ１７としては、上述のように、第１の形態から第５の形態のいずれかを選択することができる。第１の形態は、しきい波長よりも波長の長い光を遮光フィルタ１７により遮光するタイプである。第２の形態は、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体に照射させるタイプである。第３の形態は、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させるタイプである。第４の形態は、黄色の波長以上の波長を遮光して５７０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に照射させるタイプである。さらに、第５の形態は、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

反射層６４は、上述した遮光フィルタ１７と同様に、しきい波長よりも長い波長の太陽光をモジュール本体１３に反射させることなく、遮光するようにした第１の形態とすることができる。さらに、反射層６４としては、上述した第２の形態から第５の形態とすることができる。つまり、上述のように、第２の形態としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射して照射させるタイプであり、第３の形態としては、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射させるタイプである。第４の形態としては、黄色の波長以上の波長を遮光して５７０ｎｍ以下の太陽光をモジュール本体１３に反射させるタイプであり、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

フィルタ板７５の下端部には反射板６３が設けられている。フィルタ板７５の特性としては、上述した遮光フィルタ１７と同様に、しきい波長よりも長い波長の太陽光を遮光し、その波長の光が反射層６４に到達しないようにする第１の形態とすることができる。さらに、フィルタ板７５としては、上述した第２の形態から第５の形態とすることができる。つまり、上述のように、第２の形態としては、赤外線を遮光して８００ｎｍ以下の太陽光を反射層６４に照射させるタイプであり、第３の形態としては、赤色の波長以上の波長を遮光して６１０ｎｍ以下の太陽光を反射層６４によりモジュール本体１３に反射させるタイプである。第４の形態としては、黄色の波長以上の波長を遮光して５７０ｎｍ以下の太陽光を反射層６４に照射させてモジュール本体１３に反射させるタイプであり、第５の形態としては、４００〜１００ｎｍの波長の紫外線を遮光するタイプである。このタイプには、紫外線の中でも、３１５ｎｍ以下の短い波長は発電に有効ではないので、その波長の紫外線を遮光するものもある。

Claims (24)

1. 太陽電池素子を備えるモジュール本体と、
   前記モジュール本体の表面側に配置され、太陽光線が照射される表面カバーと、
   前記表面カバーに設けられ、前記太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に透過する遮光フィルタと、
   を有する太陽電池モジュール。
2. 太陽電池素子を備えるモジュール本体と、
   前記モジュール本体の表面側に配置され、太陽光線が照射される表面カバーと、
   前記表面カバーに設けられ、赤外線を遮光する遮光フィルタと、
   を有する太陽電池モジュール。
3. 請求項２記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、赤色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
4. 請求項２または３記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、黄色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、紫外線を遮光する、太陽電池モジュール。
6. 太陽電池素子を備えるモジュール本体、および前記モジュール本体の表面側に配置される表面カバーからなり、索条の上に索条に沿って配置されるモジュール板と、
   前記モジュール板の一方側に装着される第１の姿勢保持板と、
   前記モジュール板の他方側に装着され、前記第１の姿勢保持板とともに前記索条の下側を覆い、かつモジュール本体を上向きに保持する第２の姿勢保持板と、
   を有する太陽電池モジュール。
7. 請求項６記載の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に透過する遮光フィルタを前記表面カバーに設けた、太陽電池モジュール。
8. 請求項６記載の太陽電池モジュールにおいて、赤外線を遮光する遮光フィルタを前記表面カバーに設けた、太陽電池モジュール。
9. 請求項８記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、赤色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
10. 請求項８または９記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、黄色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記遮光フィルタは、紫外線を遮光する、太陽電池モジュール。
12. （図９〜図１１を含む）
    索条を跨いで当該索条に配置されるパネル支持部材と、
    太陽電池素子を備えるモジュール本体、および前記モジュール本体の表面側に配置される表面カバーからなり、前記表面カバーを下向きとして前記パネル支持部材に取り付けられるモジュール板と、
    前記パネル支持部材の下端部に取り付けられ、太陽光を前記モジュール本体に向けて反射させる反射板と、
    を有する太陽電池モジュール。
13. （図９）
    請求項１２記載の太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に反射する反射層を前記反射板に設けた、太陽電池モジュール。
14. 請求項１２記載の太陽電池モジュールにおいて、赤外線を遮光する反射層を前記反射板に設けた、太陽電池モジュール。
15. 請求項１４記載の太陽電池モジュールにおいて、前記反射層は、赤色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
16. 請求項１４または１５記載の太陽電池モジュールにおいて、前記反射層は、黄色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
17. 請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記反射層は、紫外線を遮光する、太陽電池モジュール。
18. （図１０）
    請求項１２記載の太陽電池モジュールにおいて、前記パネル支持部材は透明板により形成され、前記透明板と前記反射板とにより前記モジュール本体を収容する閉じられた収容室を形成する、太陽電池モジュール。
19. 請求項１８記載の太陽電池モジュールにおいて、前記透明板と前記反射板との組み合わせにより、前記太陽電池素子のしきい波長よりも長い波長の光を遮光し、しきい波長よりも短い波長の光を前記モジュール本体に透過する、太陽電池モジュール。
20. 請求項１８記載の太陽電池モジュールにおいて、前記透明板と前記反射板との組み合わせにより、赤外線を遮光する、太陽電池モジュール。
21. 請求項２０記載の太陽電池モジュールにおいて、前記透明板と前記反射板との組み合わせにより、赤色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
22. 請求項２０または２１記載の太陽電池モジュールにおいて、前記透明板と前記反射板との組み合わせにより、黄色以上の波長を遮光する、太陽電池モジュール。
23. 請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記透明板と前記反射板との組み合わせにより、紫外線を遮光する、太陽電池モジュール。
24. 請求項６〜２３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記索条は送電線である、太陽電池モジュール。

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