JP2020053603A - 融雪機能付きの太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
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」とも言う)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、密着樹脂シート6、裏面保護シート7が順に積層された構成である。
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、絶縁性樹脂基材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。
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。
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)をベース樹脂とし、透明性を有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。
密着樹脂シート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。このような密着樹脂シート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、密着樹脂シート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。
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4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等を用いてなる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。但し、それらの中でも、その表面の色味が、純粋な黒味から青色、又は青紫色に近づく方向へシフトしている単結晶型の太陽電池素子、具体的には、その表面におけるa*値が2.0以上3.0以下、b*値が−6.0以上−4.0以下である単結晶型の太陽電池素子への適用が、統一感のある暗色の外観を構成できる点において特に好ましい。
図1及び図2に示す通り、発熱シート1は、絶縁性樹脂基材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、絶縁性樹脂基材11の一方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。
発熱シート1を構成する絶縁性樹脂基材11は、赤外線透過暗色層からなる単層の樹脂基材であるか、或いは、少なくとも一方の表面からは視認可能な態様で配置されている赤外線透過暗色層を含んでなる多層の樹脂基材である。
赤外線透過暗色層は、暗色の外観により太陽電池モジュール10の意匠性の向上に寄与する樹脂層である。そして、尚且つ、太陽電池モジュール10の発電効率の向上に寄与する波長750nm以上1500nm以下の近赤外線については、これを吸収せずに透過させることができる樹脂層である。尚、本明細書において「波長750nm以上1500nm以下の光線を透過する」とは、波長750nm以上1500nm以下の光線を15%以上透過、好ましくは50%以上透過、更に好ましくは60%以上透過することを意味するものとする。このように「波長750nm以上1500nm以下の光線を透過する」赤外線透過暗色層は、暗色層における近赤外線の吸収に起因する太陽電池モジュール10の温度上昇や、発電に寄与しうるこの波長域の光の減衰による太陽電池モジュール10の発電効率の低下を低減させることができる。
絶縁性樹脂基材11に光反射機能を付与するために白色樹脂層111を配置する構成とする場合には、光反射機能を発揮するための白色顔料を含有させればよい。この白色顔料としては、裏面保護シートを白色樹脂層とする場合に用いることができるものとして、上記において説明したものと同様の酸化チタン等の公知の無機白色顔料を適宜選択して用いることができる。この白色樹脂層111に、光反射性を付与することにより、例えば、図6に示すように、太陽電池モジュール10において、入射光のうち、赤外線透過暗色層(この場合、暗色接着剤層113)を透過した波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を含む光Lを、この白色樹脂層111でより効率よく反射して再び太陽電池素子4に向かわせることができる。
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、ステンレス、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。
(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、密着樹脂シート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密着樹脂シート6に対面させる向きで配置することが好ましい。
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の形成面とを密着樹脂シート6を介して加熱圧着する態様で行う。例えば、密着樹脂シート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の間に介在する密着樹脂シート6の高い接着性を十分に発現させることができる。
11 絶縁性樹脂基材
111 白色樹脂層
112 透明樹脂層
113 暗色接着剤層
114 暗色易接着層
115 透明接着剤層
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 密着樹脂シート
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 (4)
- 受光面側から順に、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、発熱シート、密着樹脂シート、及び、裏面保護シートが、積層されていて、
前記発熱シートは、絶縁性樹脂基材の片面に金属製の発熱回路が形成されていて、
前記発熱シートを構成する前記絶縁性樹脂基材が、受光面側から視認可能な態様で配置されている赤外線透過暗色層を含んでなる、単層又は多層の樹脂基材であって、
前記赤外線透過暗色層は、波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を透過する有機系暗色顔料を含有する赤外線透過暗色層である、
融雪機能付きの太陽電池モジュール。 - 前記有機系暗色顔料が、茶色系顔料と、フタロシアニン系顔料と、を含有してなり、
前記茶色系顔料は、ベンズイミダゾロン系顔料、4−[(2,5−ジクロロフェニル)アゾ]−3−ヒドロキシ−N−(2,5−ジメトキシフェニル)−2−ナフタレンカルボキサミド、1−[(4−ニトロフェニル)アゾ]−2−ナフタレノール、ビス[3−ヒドロキシ−4−(フェニルアゾ)−2−ナフタレンカルボン酸]銅塩、C.I.PigmentBrown7、N,N’−ビス(2,4−ジニトロフェニル)−3,3’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、Δ2,2’(1H,1’H)−ビナフト[2,1−b]チオフェン−1,1’−ジオン及びN、N’−(10,15,16,17−テトラヒドロ−5,10,15,17−テトラオキソ−5H−ジナフト[2,3−a:2’3’−i]カルバゾール−4,9−ジイル)ビス(ベンズアミド)からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の顔料である、請求項1に記載の融雪機能付きの太陽電池モジュール。 - 前記裏面保護シートは、受光面側において波長750nm以上1500nm以下の近赤外線を反射する赤外線反射層である、請求項1又は2に記載の融雪機能付きの太陽電池モジュール。
- 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密着樹脂シートと対面する向きで配置されていて、
前記絶縁性樹脂基材が、受光面側から順に、透明樹脂層、前記赤外線透過暗色層、白色樹脂層が積層されている多層の樹脂基材であって、
前記赤外線透過暗色層は、近赤外線を透層する暗色接着剤からなる接着剤層である、請求項1から3のいずれかに記載の融雪機能付きの太陽電池モジュール。
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