JP2021527389A - 太陽光発電設備及び太陽光発電設備を設置するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、廃棄物堆積を少なくとも部分的に被覆するための密閉ターポリン（３）と、単結晶又は多結晶シリコンで作製された太陽光発電電池（５）を備える少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）と、を備え、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、結合によって密閉ターポリン（３）上に互いに接続され、固定されることを特徴とする太陽光発電設備（１）に関する。本発明はまた、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、廃棄物堆積（２）上に密閉ターポリン（３）を配置した後に結合される、このような太陽光発電設備を設置するための方法（１００）に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物堆積のための太陽光発電設備に関する。本発明は、この種の太陽光発電設備を設置するための方法にも関する。

採掘作業によって生じた廃棄物堆積などのなんらかの廃棄物は、小山の形態で保管され、非常に大量になる可能性があり、広い表面域に広がる場合がある。したがって、単に廃棄物保管専用のこれらの広い表面域は、ほとんど価値がない。

さらに、これらの小山は、雨にさらされている。この廃棄物には汚染要素が存在する可能性があるため、雨水がこの小山に浸透することによって、地下水の品質に影響を及ぼす可能性がある。したがって、浸透した雨水は、帯水層に再導入される前に処理される必要があり、これには費用がかかる。

これを回避するために、この小山は、廃棄物の小山が特に分解材を含み、この分解材が雨水が蓄積された破岩と接触した場合にこの雨水を汚染する可能性があり得る場合に、例えば、特許出願ＷＯ２０１１／１４８１３９に説明されるように、密閉ターポリンによって被覆される。

この小山の斜面及びターポリンにより、雨水を収集するために雨水を迂回させることが可能となり、したがって、雨水の浸透を防止する。ターポリンにはさらに、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するように設計されている可撓性太陽光発電モジュールが装備されており、これにより、廃棄物の小山の広い表面域から価値を生み出している。ターポリンに関連付けられたこの種の太陽光発電モジュールは、特に、特許出願ＷＯ２０１５／１９２１２６によって開示されている。しかしながら、上記モジュールの太陽光発電電池は、非晶質シリコンの薄層形態でシリコンを含む。上記シリコン構造体の収量は、太陽光発電効果によるエネルギーの変換の観点からは、あまり高くなく、比較的高価である。さらに、この種の太陽光発電電池を、撓み湾曲することを意図した可撓性基板上に載置させることは、上記太陽光発電電池の故障又は破損をもたらす可能性があり得る。

本発明は、不活性及び非分解性材料で構成される廃棄物堆積の場合に、利用可能な上記の広い表面域からより大きな価値を生み出すための、改善された収量を有するより安価な手段を提供することを目的とする。

そのためにも、本発明は、廃棄物堆積を少なくとも部分的に被覆することを意図した密閉ターポリンと、単結晶又は多結晶シリコンに基づく太陽光発電電池を備える少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュールと、を備え、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュールが、接着剤結合によって密閉ターポリンに相互接続され、固定されることを特徴とする、太陽光発電設備に関する。

したがって、密閉ターポリンが、廃棄物堆積を密閉することを可能にし、雨水の浸透を防止する一方で、ターポリン上に配置された可撓性太陽光発電モジュールが、より高い収量で太陽エネルギーを生成することを可能にすることを理解されたい。

したがって、太陽光発電設備は、雨水を収集するために、例えば、２０°〜４０°程度で略隆起する、廃棄物堆積の利用可能な傾斜から利益を得る。この傾斜は、太陽光発電を成功させるために、また、傾斜によって排出された雨による自然洗浄のために、可撓性モジュールに有利な配向を提供する。

また、太陽光発電設備は、これまでほとんど価値のなかった、広い利用可能な廃棄物保管表面域からも利益を得る。

さらに、可撓性太陽光発電モジュールの軽量性により、密閉ターポリンを機械的応力にさらさないことが可能となる。

表面上に密閉ターポリンを配置することで、密閉不良のリスク及び堆積物又は投棄物の土台の品質の問題をもたらし得る構造体への侵入を防止する。

さらに、モジュールの可撓性により、モジュールが地形のトポロジに適応することが可能となる。

シリコンの単結晶又は多結晶構造は、非晶質シリコン構造の場合よりも良好な収量を可能にする。

さらに、接着剤結合によって可撓性モジュールを固定することは、低攻撃性の組み立てプロセスである。したがって、モジュールを固定するときの密閉ターポリンへの損傷のリスクが低減される。さらに、接着剤結合によって固定することは、容易に可逆的であり得、その結果、必要に応じて、可撓性モジュールを交換するために１つの可撓性モジュールを取り外すことが可能であるが、ターポリンの密閉性を損なうことなく、又は故障したモジュールに新しいモジュールを再度取り付けることも可能である。

可撓性太陽光発電モジュールと密閉ターポリンとの間に挿入された太陽光発電設備の接着剤は、例えば、ブチルを含む。このタイプの接着剤は、一度付着すると流れない。

一実施形態によれば、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュールは、それぞれ、相互接続された太陽光発電電池の層、太陽光発電電池の層を挟持する前面及び背面のカプセル化層を備える、太陽光発電電池の可撓性積層体から形成されている。

特定の実施形態によれば、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュールは、それぞれ、以下の配置：
パネルの前面に位置する半透明層、
乾燥したガラス繊維織物の層、
エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層、
太陽光発電電池の層、
乾燥したガラス繊維織物の第２の層、及び
エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の第２の層、
パネルの後面層、を有する少なくとも１つの積層を備える。

太陽光発電設備は、略直方体状であり、かつ
可撓性太陽光発電モジュールの表面と接触して配置されるように設計されている接触面と、
接触面に垂直になるように配置されており、少なくとも１つの接続ケーブルが通過することを可能にするように設計されている少なくとも１つの開口部を有する接続面と、
太陽光発電設備から接続箱へのチェーンリターンケーブルのための少なくとも１つの固定手段を備える固定面であって、固定面が、接触面及び接続面に垂直になるように配置されている、固定面と、を備える、少なくとも１つの接続箱を備え得る。

本発明はまた、上述のような太陽光発電設備を設置するための方法に関し、この方法では、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュールが、密閉ターポリンが廃棄物堆積上に載置された後に接着剤結合される。

したがって、廃棄物堆積上の太陽光発電設備の設置が容易になる。

実際、ターポリンが既に廃棄物堆積上に配置されているところへ、ターポリン上にモジュールを固定することは、特に、現場で実施するにはより扱いにくい溶接による固定と比較して、接着剤接合によって実施するのが最も簡単である。

同じように、堆積物上への密閉ターポリンの設置は、モジュールを事前に固定することなく実施するのが最も簡単である。後でモジュールを設置することにより、輸送及び設置のためにより軽い密閉ターポリンを可能にし、さらに、このターポリンは、これらの作業中に折りたたむことができる。

さらに、ターポリンを載置させた後に可撓性モジュールを固定することにより、実際のトポロジと比較してより正確なレイアウトを可能にし、ターポリンの効果的な位置決め、具体的には、可能性のある隙間の防止を可能にする。

さらに、ターポリンの設置後に接着剤結合された可撓性モジュールは、機械的応力にさらされることが少なく、設備をより強固なものにする。

さらに、密閉ターポリン上に接着剤結合された可撓性太陽光発電モジュールの曲率半径を２０ｃｍに制限することが可能である。

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として与えられる、添付の図面を参照して以下の実施形態の説明を読むと明らかになる。

廃棄物堆積上に配置された太陽光発電設備の概略図である。 太陽光発電設備の一部の概略断面図である。 可撓性太陽光発電モジュールの下からの概略図である。 第１の実施形態による、可撓性太陽光発電モジュールの概略断面である。 第２の実施形態による、可撓性太陽光発電モジュールの概略断面である。 太陽光発電設備の別の概略図である。 一実施形態による、接続箱の概略図である。 太陽光発電設備を設置するための方法のステップの概略図である。

これらの図では、同一要素には、同じ参照符号が提供されている。

以下の実施形態は、実施例である。説明は１つ以上の実施形態を指すが、これは、各参照が同じ実施形態に関すること、又は特徴が単にたった１つの実施形態に適用されることを必ずしも意味するものではない。また、他の実施形態を提供するために、異なる実施形態の個々の特徴を組み合わせること、及び／又は交換することもできる。

以下の説明では、「前面層」とは、可撓性モジュールが設置されたときに最初に太陽光にさらされる可撓性モジュールの表面を意味する。同様に、以下の説明では、「背面層」とは、前面層の反対側の層、すなわち、設置されたモジュールを移動中に太陽光が最後に当たる表面を意味する。

以下の説明では、「可撓性」とは、特定の曲率半径の適用中にモジュールが亀裂しないという事実を意味する。本発明では、モジュールは、損傷することなく、５０ｃｍの曲率半径に耐えるものとする。

さらに、図４及び図５を参照すると、可撓性モジュールを形成する様々な層は、互いに離間している。この表現は、様々な層をより良好に識別するためにのみ提供されている。設置された状態では、図示の様々な層は、互いに接触している。

図１は、廃棄物堆積２上に配置された太陽光発電設備１を示す。廃棄物堆積は、主に、採石場から発生する廃棄物などの鉱物性の不活性固体廃棄物で構成されている。

太陽光発電設備１は、廃棄物堆積２を少なくとも部分的に被覆することを意図した密閉ターポリン３を備える。ターポリン３はまた、雨水１８を排出するために、例えば、堆積物２の足元に形成される水路１７を被覆することもできる。

密閉ターポリン３は、不浸透性である。密閉ターポリン３は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ビチューメン、ポリオレフィン（ＴＰＯ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの１つ以上のポリマーを含む。これらのポリマー材料は、繊維及び／又は多層で補強される可能性があり得る。

太陽光発電設備１は、単結晶又は多結晶シリコンに基づく太陽光発電電池５を備える、少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール４（又は可撓性太陽光発電パネル）をさらに備え、この２つの可撓性太陽光発電モジュール４が、接着剤結合によって密閉ターポリン３に相互接続され、固定されている。可撓性太陽光発電モジュール４と密閉ターポリン３との間に挿入された接着剤９（図２）は、例えば、ブチルを含む。このタイプの接着剤は、一度付着すると流れない。

可撓性太陽光発電モジュール４は、例えば、単結晶又は多結晶シリコンに基づく太陽光発電電池５を備え、これは、上記太陽光発電電池の構成要素の太陽光発電効果に起因して太陽の電磁放射を電気エネルギーに変換することができる。

図３及び図４に示す一実施形態によれば、可撓性太陽光発電モジュール４は、それぞれ、相互接続された太陽光発電電池５の層、太陽光発電電池５の層を挟持する前面６及び背面７のカプセル化層を備える、太陽光発電電池５の可撓性積層体から形成されている。可撓性積層体は、例えば、従来の積層法によって、すなわち、積層体を形成する異なる層のスタックの温度を増加させ、次いで、例えば、真空下又は不活性雰囲気下で、所定の期間、上記スタックに圧力を加えることによって得られ得る。

図４を参照すると、前面６及び背面７のカプセル化層は各々、ガラス繊維織物５１、７１、及びカプセル化樹脂５３、７３を含む。より具体的には、カプセル化樹脂５３、７３は、ガラス繊維織物５１、７１と太陽光発電電池５の層との間の結合力を確保するために、太陽光発電電池５の層とガラス繊維織物５１、７１との間に配置されている。変形例として、２つの前面６及び背面７の各層は、含浸させたガラス繊維織物の単層から形成することができる。

少なくとも前面のカプセル化層６は、太陽光発電エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能にするために、太陽光が太陽光発電電池５の層に到達することを可能にするように透明である。

可撓性積層体が設置されるとき、太陽光は、まず前面のカプセル化層６、次いで太陽光発電電池５の層を貫通し、その後、それらが吸収されない場合、背面のカプセル化層７を貫通する。

可撓性モジュール４は、前面のカプセル化層６上に配置された、しなやかで透明な材料で作製された外部フィルム８をさらに備えることができる。この外部フィルムが、積層体の湿度に対する気密性を高めること、及び／又は紫外線照射に対するバリアを提供すること、及び／又は可撓性積層体４の気候的攻撃及び粉塵への曝露によるモジュール４の汚れを制限することを可能にする。

前面６及び背面７のカプセル化層は、例えば、０．０５ｍｍ〜３ｍｍの厚さＥをそれぞれ有する。前面６及び背面７のカプセル化層のこのような厚さＥが、薄厚の可撓性積層体を得ることを可能にし、具体的には、その輸送に関連付けられたコスト及びその重量を削減することを可能にする。

特定の実施形態によれば、可撓性太陽光発電モジュール４は、それぞれ、特許出願ＷＯ２０１８／０６０６１１に記載されるように設計されており、その内容が参照により本出願に組み込まれる。

可撓性太陽光発電モジュール４（又は特許出願ＷＯ２０１８／０６０６１１における太陽光発電パネル）は、以下の配置（図５）：
パネルの前面に位置する半透明層Ｃ１、
乾燥したガラス繊維織物の層Ｃ２、
エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層Ｃ３、
太陽光発電電池の層Ｃ４、
乾燥したガラス繊維織物の第２の層Ｃ５、及び
エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の第２の層Ｃ６、
パネルの後面層Ｃ７、を有する少なくとも１つの積層を備える。

前面層Ｃ１及び／又は背面層Ｃ７は、ポリマーから形成されてもよい。

パネルの前面に位置する半透明層Ｃ１、乾燥したガラス繊維織物の層Ｃ２、エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層Ｃ３は、前面のカプセル化層６を形成する。乾燥したガラス繊維織物の層Ｃ５、エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層Ｃ６、及びパネルの背面層Ｃ７は、背面のカプセル化層７を形成する。

上記モジュール４は、特許出願ＷＯ２０１８／０６０６１１に記載されている太陽光発電電池のパネルの製造方法によって得ることができる。この製造方法は、異なる材料を含む複数の層のスタックを焼成するステップと、以下の層：
半透明前面層Ｃ１、
乾燥したガラス繊維織物の少なくとも２つの層Ｃ２、Ｃ５、
エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の少なくとも２つの層Ｃ３、Ｃ６、
太陽光発電電池の層Ｃ４、
背面層Ｃ７の配設を含む積み重ねるステップと、を含み、半透明前面層Ｃ１及び太陽光発電電池の層が、乾燥したガラス繊維織物の層Ｃ２、Ｃ５、及びエポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層Ｃ３、Ｃ６によって分離されており、太陽光発電電池の層Ｃ４及び背面層もまた、乾燥したガラス繊維織物の層Ｃ２、Ｃ５、及びエポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層Ｃ３、Ｃ６によって分離されている。

具体的には、太陽光発電設備１をインバータに接続するために、太陽光発電設備１は、少なくとも１つの接続箱１０（図６及び図７）を備えてもよい。

接続箱１０は、略直方体状であり、
可撓性太陽光発電モジュール４の表面と接触して配置されるように設計されている接触面１１と、
接触面１１に垂直になるように配置されており、少なくとも１つの接続ケーブル１３が通過することを可能にするように設計されている少なくとも１つの開口部を有する接続面１２と、
太陽光発電設備１から接続箱１０へのチェーンリターンケーブル１６のための少なくとも１つの固定手段１５を備える固定面１４であって、固定面１４が、接触面１１及び接続面１２に垂直になるように配置されている、固定面１４と、を備える。

固定手段１５は、弾性クリップなどのチェーンリターンケーブル１６の１つ以上の阻止フックを備えてもよい。接続箱１０は、可撓性太陽光発電モジュール４の表面にねじ留め、接着剤結合、又はクリップ留めされてもよい。

接続箱１０は、整列されてもよい。

太陽光発電設備１は、可撓性太陽光発電モジュール４あたり１つ以上、例えば、２つの接続箱１０を備えてもよい。

この種の接続箱１０の使用により、チェーンリターンケーブル１６の固定を確実にし、可撓性モジュール４とインバータとの間の往路と復路を結ぶ同一のエネルギー経路を確保することが可能となる。さらに、固定手段１５の存在は、誘導ループの存在をもたらし得る複雑で実質的で高価なケーブル配線から解放されることを可能にする。

したがって、密閉ターポリン３が、廃棄物堆積２を密閉することを可能にし、雨水の浸透を防止する一方で、ターポリン３上に配置された可撓性太陽光発電モジュール４が、太陽エネルギーを生成することを可能にすることを理解されたい。

したがって、太陽光発電設備１は、雨水を収集するために、例えば、２０°〜４０°程度で略隆起する、廃棄物堆積２の利用可能な傾斜から利益を得る。この傾斜は、太陽光発電を成功させるために、また、傾斜によって排出された雨による自然洗浄のために、可撓性モジュール４に有利な配向を提供する。

また、太陽光発電設備１は、これまでほとんど価値のなかった、広い利用可能な廃棄物保管表面域からも利益を得る。

さらに、可撓性太陽光発電モジュール４の軽量性により、密閉ターポリン３を機械的応力にさらさないことが可能となる。

表面上に密閉ターポリン３を配置することで、密閉不良のリスク及び堆積物又は投棄物の土台の品質の問題をもたらし得る構造体への侵入を防止する。

さらに、モジュール４の可撓性により、モジュール４が地形のトポロジに適応することが可能となる。

さらに、接着剤結合によって可撓性モジュール４を固定することは、低攻撃性の組み立てプロセスである。したがって、モジュール４を固定するときの密閉ターポリン３への損傷のリスクが低減される。さらに、接着剤結合によって固定することは、可逆的であり得、その結果、必要に応じて、可撓性モジュール４を交換するために１つの可撓性モジュール４を取り外すことが可能であるが、ターポリン３の密閉性を損なうことなく、又は故障したモジュールに新しいモジュールを再度取り付けることも可能である。

太陽光発電設備１の設置中、密閉ターポリン３を廃棄物堆積２上に配置した後（図８のステップ１０１）、可撓性太陽光発電モジュール４を密閉ターポリン３上に接着剤結合することがさらに可能である（図８の太陽光発電設備を設置するための方法１００のステップ１０２）。

実際、ターポリンが既に廃棄物堆積２上に配置されているところへ、ターポリン３上にモジュール４を固定することは、特に、現場で実施するにはより扱いにくい溶接による固定と比較して、接着剤接合によって実施するのが最も簡単である。

同じように、堆積物２上への密閉ターポリン３の設置は、可撓性モジュール４を事前に固定することなく実施するのが最も簡単である。後でモジュールを設置することにより、輸送及び設置のためにより軽い密閉ターポリンを可能にし、さらに、このターポリンは、これらの作業中に折りたたむことができる。

さらに、ターポリン３を載置させた後に可撓性モジュール４を固定することにより、実際のトポロジと比較してより正確なレイアウトを可能にし、ターポリン３の効果的な位置決め、具体的には可能性のある隙間の防止を可能にする。

同様に、ターポリン３の設置後に接着剤結合された可撓性モジュール４は、機械的応力にさらされることが少なく、太陽光発電設備１をより強固なものにする。

さらに、モジュール４の耐久性及び機械的強度を増加させるために、廃棄物堆積２上に配置された密閉ターポリン３上に接着剤結合された可撓性太陽光発電モジュール４の曲率半径を２０ｃｍに制限することが可能である。

Claims (7)

1. 太陽光発電設備（１）であって、廃棄物堆積を少なくとも部分的に被覆することを意図した密閉ターポリン（３）と、単結晶又は多結晶シリコンに基づく太陽光発電電池（５）を備える少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）と、を備え、前記少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、接着剤結合によって前記密閉ターポリン（３）に相互接続され、固定されることを特徴とする、太陽光発電設備（１）。
2. 前記可撓性太陽光発電モジュール（４）と前記密閉ターポリン３との間に挿入された前記太陽光発電設備（１）の接着剤（９）が、ブチルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電設備（１）。
3. 前記少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、それぞれ、相互接続された太陽光発電電池（５）の層、前記太陽光発電電池（５）の層を挟持する前面（６）及び背面（７）のカプセル化層を備える、太陽光発電電池（５）の可撓性積層体から形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の太陽光発電設備（１）。
4. 前記少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、それぞれ、以下の配置：
   パネルの前面に位置する半透明層（Ｃ１）、
   乾燥したガラス繊維織物の層（Ｃ２）、
   エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の層（Ｃ３）、
   太陽光発電電池の層（Ｃ４）、
   乾燥したガラス繊維織物の第２の層（Ｃ５）、及び
   エポキシ樹脂を予備含浸させたガラス繊維織物の第２の層（Ｃ６）、
   パネルの後面層（Ｃ７）、を有する少なくとも１つの積層を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電設備（１）。
5. 略概して直方体状である少なくとも１つの接続箱（１０）でって、前記接続箱が、
   −前記可撓性太陽光発電モジュール（４）の表面と接触して配置されるように設計されている接触面（１１）と、
   前記接触面（１１）に垂直になるように配置されており、少なくとも１つの接続ケーブル（１３）が通過することを可能にするように設計されている少なくとも１つの開口部を有する接続面（１２）と、
   前記太陽光発電設備（１）から前記接続箱（１）へのチェーンリターンケーブル（１６）のための少なくとも１つの固定手段（１５）を備える固定面（１４）であって、前記固定面（１４）が、前記接触面（１１）及び前記接続面（１２）に垂直になるように配置されている、固定面（１４）と、を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電設備（１）。
6. 前記少なくとも２つの可撓性太陽光発電モジュール（４）が、前記密閉ターポリン（３）が前記廃棄物堆積（２）上に載置された後に接着剤結合される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電設備を設置するための方法（１００）。
7. 前記密閉ターポリン（３）上に接着剤結合された前記可撓性太陽光発電モジュール（４）の曲率半径が、２０ｃｍに制限される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電設備（１００）を設置するための方法。

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