JP2023143602A

JP2023143602A - 太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び凹凸外装材用の太陽光発電シート

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Publication number: JP2023143602A
Application number: JP2022131727A
Authority: JP
Inventors: 生吹樹横田; Ibuki Yokota; 和司松島; Kazushi Matsushima
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2023-10-06
Anticipated expiration: 2042-03-24
Also published as: JP7253160B1

Abstract

【課題】発電部分の面積をできる限り広くすること。【解決手段】太陽光発電シートの取付構造１００は、一方向に延びた複数の凸部３２が一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材３と、複数の凸部３２にまたがって配置され、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シート１と、隣り合う凸部３２の間の部分に対して太陽光発電シート１を固定する固定材５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び凹凸外装材用の太陽光発電シートに関する。

特許文献１には、太陽電池パネルの設置構造が開示されている。特許文献１に記載の太陽電池パネルの設置構造では、太陽電池パネルは、折板屋根の複数の山部に載り、山部の上面に対して、支持金具によって固定されている。

実用新案登録第３２２８６５５号公報

ところで、特許文献１に記載の太陽電池パネルは、発電効率を向上するために、太陽電池パネルの発電部分の面積を広くすることが考えられる。しかし、屋根面には設置スペースの制約があり、単に面積を拡げただけの太陽電池パネルは、使用することができない場合がある。

本発明の目的は、屋根面の単位面積当たりの太陽電池パネルの表面積を、できる限り大きくすることができる太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び凹凸外装材用の太陽光発電シートを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。

項１．一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材と、
前記複数の凸部にまたがって配置され、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シートと、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する固定材と、
を備える、太陽光発電シートの取付構造。

項２．前記太陽光発電シートにおける前記固定材に固定された部分は、前記凸部の頂面よりも前記凸部の基部側に位置している、項１に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項３．前記太陽光発電シートは、前記複数の凸部に対して非固定である、項１又は項２に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項４．前記太陽光発電シートは、ペロブスカイト化合物を含む発電部を有する、項１から３のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項５．前記固定材は、前記太陽光発電シートにおける発電部以外の部分に対して取り付けられている、項１から４のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項６．前記固定材と、前記固定材に対して最も近い位置にある前記発電部と、の間の最小距離が、１．５ｃｍ以上である、項５に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項７．前記外装材が屋根材であり、
前記太陽光発電シートは、複数の発電部を覆う１つのバリアシートを有し、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して、前記１つのバリアシートのうちの中間部分が前記固定材によって固定されることで、前記中間部分が、凹みかつ水下側に下り傾斜した排水部を構成する、項１から６のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。

項８．一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シートを取り付けるための太陽光発電シートの施工方法であって、
前記複数の凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する、太陽光発電シートの施工方法。

項９．一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して取り付けられる凹凸外装材用の太陽光発電シートであって、
複数の発電部と、
前記複数の発電部の間に設けられ、前記外装材の隣り合う前記凸部の間の部分に対して固定される取付部と、を備え、
曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下に構成されている、凹凸外装材用の太陽光発電シート。

本発明の一態様に係る太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び太陽光発電シートは、屋根面の単位面積当たりの太陽電池パネルの表面積を、できる限り大きくすることができる、という利点がある。

図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電シートの取付構造において、太陽光発電シートを取り外した状態の斜視図である。図２は、実施形態に係る太陽光発電シートの取付構造の縦断面図である。図３（Ａ）は、実施形態に係る太陽光発電シートの断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ部分の拡大図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。図４は、実施形態に係る太陽光発電シートの取付構造において、固定材と発電部との関係を示す斜視図である。

＜実施形態＞
本実施形態に係る太陽光発電シート１の取付構造１００（以下、単に「取付構造１００」という）は、太陽光発電シート１が外装材３に取り付けられた構造である。取付構造１００は、図１に示すように、外装材３と、太陽光発電シート１と、複数の固定材５と、を備える。

外装材３は、一方向に延びた複数の凸部３２が間隔をおいて形成されている。太陽光発電シート１は、可撓性を有しており、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。太陽光発電シート１は、複数の凸部３２に跨って配置され、図２に示すように、隣り合う凸部３２の間の部分に対して、固定材５によって固定されている。

このように、本実施形態に係る取付構造１００によれば、太陽光発電シート１が、断面において、複数の凸部３２に沿っており、固定材５によって隣り合う凸部３２の間の部分に固定されている。このため、剛性の高い平板状の太陽電池パネルに比べて、屋根面の単位面積当たりの太陽光発電シート１の表面積をできる限り大きくすることができる。

また、可撓性を有する太陽光発電シート１の形状を保つためには、太陽電池パネルに比べて、固定材５の数量を比較的多くする必要がある。一般に、固定材５の数量が増えると、固定材５の影が発電部７に重なり、発電効率が低下する懸念がある。しかし、本実施形態では、固定材５を、隣り合う凸部３２の間の部分に配置することで、太陽光発電シート１における突き出た部分が、固定材５の影に重なることを防ぐことができる。

以下、本実施形態に係る取付構造１００の各構成を、より詳細に説明する。

（外装材３）
外装材３は、建築物の外面を形成する建築材料である。外装材３は、上述したように、一方向に延びた複数の凸部３２が、一方向に直交する方向に間隔をおいて形成されている。外装材３としては、例えば、屋根材、壁材（金属系サイディング材、窯業系サイディング材、サンドイッチパネル等）、間仕切り、扉材、フェンス材等が挙げられるが、本実施形態では、外装材３の一例として、屋根材を挙げて説明する。

屋根材としては、例えば、折板屋根、スレート屋根、ルーフデッキ、瓦棒葺き、立平葺き等に用いられる凹凸屋根材（凹凸外装材）が挙げられる。屋根は、縦葺きであってもよいし、横葺きであってもよい。本実施形態では、外装材３が構成する屋根の一例として、縦葺き屋根としての折板屋根を挙げて説明する。

ここにおいて、図１に示すように、一の屋根面において最も高い部位を「水上」とし、最も低い部位を「水下」として定義する。また、水上と水下とを最短距離で結ぶ線分に平行な方向を「水流れ方向」として定義する。本実施形態では、水上が棟であり、水下が軒であり、水流れ方向は軒棟方向に平行である。また、水流れ方向に直交しかつ屋根面に沿う方向を「横方向」として定義する。

外装材３が用いられる建築物としては、非住宅建築物であってもよいし、住宅建築物であってもよい。非住宅建築物としては、例えば、店舗、倉庫、工場、集会場、体育館、駐車場等が挙げられる。住宅建築物としては、例えば、木造住宅、鉄骨造住宅、鉄筋コンクリート住宅、アルミ造住宅等が挙げられる。

外装材３は、図１に示すように、横架材４１に対し、複数のタイトフレーム４２を介して取り付けられる。横架材４１は、建築物における水平材であり、例えば、柱間に架け渡される。横架材４１としては、例えば、梁（大梁、小梁等を含む）、桁、母屋等が挙げられる。タイトフレーム４２は、横架材４１の上面に固定され、外装材３を支持する。複数のタイトフレーム４２は、水流れ方向に間隔をおいて配置されている。

外装材３は、図１に示すように、複数の折板材３１を備える。各折板材３１は、断面略Ｖ字状に形成されている。各折板材３１は、金属板を曲げ加工することで形成されている。外装材３は、複数の折板材３１の各々の長手方向が水流れ方向に平行となるように配置され、隣り合う折板材３１の端部同士を連結することで構成されている。隣り合う折板材３１の連結方法としては、特に制限はなく、例えば、ハゼ締め方式、重ね方式、嵌合方式等が挙げられる。本実施形態では、図２に示すように、ハゼ締め方式が採用されている。以下、このハゼ締結した部分を「連結部３２２」という場合がある。

外装材３の凸部３２は、図１に示すように、水流れ方向に延びている。本実施形態に係る凸部３２は、隣り合う折板材３１の端部同士を連結することで構成されている。凸部３２は、外装材３において複数形成されており、複数の凸部３２は、横方向に間隔をおいて形成されている。また、隣り合う凸部３２の間には谷部３３が形成されている。要するに、外装材３は、凸部３２と谷部３３とが横方向に繰り返し形成されており、断面凹凸状に形成されている。

凸部３２は、図２に示すように、頂部側に進むに従って幅が狭くなるような形状（断面逆Ｖ字状）に形成されている。凸部３２の頂部は、略平面状に形成された頂面３２１と、頂面３２１の横方向の中央から上方向に突き出る連結部３２２と、で構成されている。凸部３２の形状は、必ずしも断面逆Ｖ字状である必要はなく、例えば、断面矩形状、断面Ｃ字状等であってもよい。

谷部３３は、本実施形態では、略平面状に形成されている。ただし、本発明では、谷部３３は平面である必要はない。例えば、外装材３が波形スレートである場合には、下方に凸曲するような曲面状に形成される。この場合、凸部３２と谷部３３との境界があらわれないが、凸部３２の上端と谷部３３の下端とを結ぶ線分の中点を通りかつ水流れ方向に平行な面を、凸部３２と谷部３３との境界面とする。

外装材３の断面における凸部３２の高さは、谷部３３の横方向の幅に対して、例えば、１．５倍以上であり、より具体的には、２倍以上である。凸部３２の高さの上限は、谷部３３の幅に対して、例えば、５倍以下である。ただし、凸部３２の高さは、外装材３の種類に応じて適宜設定されるため、特に制限はない。なお、ここでいう「凸部３２の高さ」とは、外装材３の水流れ方向に直交する端面において、谷部３３の上面（上端）から連結部３２２の上端までの長さを意味する。

（太陽光発電シート１）
太陽光発電シート１は、シート状に形成されており、太陽光を受けることで発電を行うことができる。太陽光発電シート１は、図３に示すように、バックシート１１と、複数の発電部７と、バリアシート１７と、封止剤１８と、封止縁材１９と、を備える。複数の発電部７及び封止剤１８は、バックシート１１とバリアシート１７との間に配置されている。封止縁材１９は、バックシート１１とバリアシート１７との間に複数の発電部７及び封止剤１８を配置した状態で、外縁を全長にわたって封止する。

太陽光発電シート１の曲げ強さは、５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは９０ＭＰａ以上である。また、太陽光発電シート１の曲げ強さは、２００ＭＰａ以下であり、より好ましくは１４０ＭＰａ以下である。太陽光発電シート１の曲げ強さの大きさの設定は、主に、バックシート１１及びバリアシート１７の曲げ強さによって実現され得る。バックシート１１及びバリアシート１７については、後ほど詳述する。太陽光発電シート１の曲げ強さが、５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下に設定されることで、外装材３に対する施工性を良好にしながら、ひび割れ等の破損が生じることを抑制できる。本明細書でいう「曲げ強さ」は、例えば、ＪＩＳ７１７１に準拠する測定方法で測定される。

本実施形態に係る太陽光発電シート１は、平面視略矩形状に形成されている。ただし、本発明では、太陽光発電シート１の形状としては、例えば、平面視略円形状、平面視楕円形状、平面視多角形状等であってもよく、特に制限はない。

本明細書でいう「シート」「シート状」は、その物体の厚さが、平面視における外縁の間の最大長さに対して、１０％以下である形状を意味する。平面視における形状が矩形状である場合、「平面視における外縁の間の最大長さ」は、対角線の長さを意味する。また、平面視における形状が円形状である場合、「平面視における外縁の間の最大長さ」は、直径の長さを意味する。本明細書では、膜状、箔状、フィルム状等も、「シート状」に含まれる。

（バックシート１１）
バックシート１１は、太陽光発電シート１の受光面とは反対側に配置される。バックシート１１は、太陽光発電シート１において外装材３に対向する面を構成する。バックシート１１は、水蒸気に対するバリア性能、及び外力に対する保護性能を有する。バックシート１１は、透光性があってもよいが、必ずしも透光性は必要ではない。

本明細書でいう「透光性がある」とは、光の透過率が、入射前の光のピーク波長に対して、１０％以上であることを意味する。

バックシート１１は、可撓性を有する。バックシート１１に用いられる材料としては、縦弾性係数が、５０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは８０ＭＰａ以上である。また、縦弾性係数は、２００ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは１２０ＭＰａ以下である。バックシート１１の材料として、具体的には、例えば、プラスチックフィルム、プラスチック基板等が挙げられる。

バックシート１１の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１００μｍ以上である。また、バックシート１１の厚さは、２０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０００μｍ以下である。バックシート１１の厚さが５０μｍ以上２０００μｍ以下であることにより、太陽光発電シート１としての曲げ強さを、５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下に設定しやすい。

（発電部７）
発電部７は、光起電力効果を利用し、太陽光により発電する。本実施形態に係る発電部７は、複数の発電セル１２が、太陽光発電シートの面方向のうちの一方向（例えば、図３（Ａ）の紙面奥手前方向）に並んでおり、１つのユニットを構成する。
本明細書において、発電セル１２は、光起電力効果を利用した光電変換素子であり、発電し得る最小単位の素子である。発電部７は、複数の発電セル１２同士が機械的に接合されると共に電気的に接続された１つのユニットである。太陽光発電シート１の発電量は、発電部７としての数量を増減することで容易に変更し得る。ただし、本発明では、発電部７は、１つの発電セル１２によって構成されてもよい。

発電セル１２は、図３（Ａ）に示すように、透光性基材１３と、透光性導電層１４と、発電層１５と、電極１６と、を備える。透光性基材１３、透光性導電層１４、発電層１５、及び電極１６は、バリアシート１７からバックシート１１に向かう方向に沿って、この順で積層されている。すなわち、透光性基材１３がバリアシート１７に対向し、電極１６がバックシート１１に対向するように配置される。

（透光性基材１３）
透光性基材１３は、透光性導電層１４、発電層１５、及び電極１６を支持する。透光性基材１３は、透光性を有する。透光性基材１３の透光性は、光の透過率が、入射前の光のピーク波長に対して、１０％以上であればよいが、好ましくは、５０％以上であり、より好ましくは、８０％以上である。本明細書では、光の透過率が、入射前の光のピーク波長に対して、８０％以上であることを、「透明」であるとする。

透光性基材１３の材料としては、例えば、無機材料、有機材料、金属材料等が挙げられる。無機材料としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。有機材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET; polyethylene terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（PEN; polyethylene naphthalene）、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック、高分子フィルム等が挙げられる。金属材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、シリコン等が挙げられる。

透光性基材１３の厚さは、透光性導電層１４、発電層１５及び電極１６を支持することができれば、特に制限はなく、例えば、１０μｍ以上３００μｍ以下が挙げられる。

透光性基材１３は、発電セル１２の製造過程で必要になる基材である。このため、太陽光発電シート１の製品としては、必ずしも必要な構成ではない。透光性基材１３は、例えば、太陽光発電シート１の製造途中にだけ利用されてもよく、製造後又は製造途中に取り除かれてもよい。なお、取り除かれる場合、透光性基材１３に代えて、透光性を有さない基材を用いてもよい。

（透光性導電層１４）
透光性導電層１４は、導電性を有する層であり、カソードとして機能する。透光性導電層１４は、透光性を有する。透光性導電層１４は、透明であることが好ましい。

透光性導電層１４としては、例えば、酸化インジウムスズ（ITO; Indium Tin Oxide）、フッ素ドープ酸化スズ（FTO; F-doped Tin Oxide）、ネサ膜等の透明な材料が挙げられる。透光性導電層１４は、透光性基材１３の表面に対して、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により形成される。

また、透光性導電層１４としては、不透光性材料を用いつつ、光を透過可能なパターンを形成することで、透光性を有するように構成してもよい。不透光性材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、ニッケル、スズ、亜鉛、又はこれらを含む合金等が挙げられる。光を透過可能なパターンとしては、例えば、格子状、線状、波線状、ハニカム状、丸穴状等が挙げられる。

透光性導電層１４の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。透光性導電層１４が、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であると、可撓性を高く保ちながら、良好な導電性を得ることができる。

（発電層１５）
発電層１５は、光の照射によって光電変換を生じさせる層であり、光を吸収することで生成された励起子から、電子と正孔とを生じさせる。発電層１５は、図３（Ｂ）に示すように、正孔輸送層１５１と、光電変換層１５２と、電子輸送層１５３と、を備える。正孔輸送層１５１、光電変換層１５２、及び電子輸送層１５３は、透光性導電層１４から電極１６に向かう方向に沿って、この順で積層されている。

（正孔輸送層１５１）
正孔輸送層１５１は、光電変換層１５２で発生した正孔を、透光性導電層１４へ抽出し、かつ光電変換層１５２で発生した電子が、透光性導電層１４へ移動するのを妨げる。正孔輸送層１５１の材料としては、例えば、金属酸化物を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化リチウム、酸化カルシウム、酸化セシウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。また、その他、デラフォサイト型化合物半導体（CuGaO₂）、酸化銅、チオシアン酸銅（CuSCN）、五酸化バナジウム（V₂O_５）、酸化グラフェン等が用いられてもよい。また、正孔輸送層１５１の材料として、ｐ型有機半導体又はｐ型無機半導体を用いることもできる。

正孔輸送層１５１の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、更に好ましくは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。正孔輸送層１５１の厚さが、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であれば、正孔の輸送が実現できる。

（光電変換層１５２）
光電変換層１５２（光活性層）は、吸収した光を光電変換する層である。光電変換層１５２の材料としては、吸収した光を光電変換することができれば特に制限はなく、例えば、アモルファスシリコン、ペロブスカイト、非シリコン系材料（半導体材料ＣＩＧＳ）等が用いられる。また、光電変換層１５２は、これらを複合したタンデム型の積層構造としてもよい。非シリコン系材料が用いられた光電変換層１５２は、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレン（Ｓｅ）を含む半導体材料ＣＩＧＳが用いられており、光電変換層の厚さを薄くしやすい。

以下では、光電変換層１５２の一例として、ペロブスカイトが用いられる光電変換層１５２を挙げて説明する。ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１５２は、入射光の角度に対する発電効率の依存性（以下、入射角依存性という場合がある）が比較的低いという利点がある。これにより、本実施形態では、より高い発電効率を得ることができる。

ぺロブスカイト化合物は、ペロブスカイト結晶構造体及びこれに類似する結晶を有する構造体である。ペロブスカイト結晶構造体は、組成式ＡＢＸ_３で表される。この組成式において、例えば、Ａは有機カチオン、Ｂは金属カチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。ただし、Ａサイト、Ｂサイト及びＸサイトはこれに限定されない。

Ａサイトを構成する有機カチオンの有機基としては、特に制限はなく、例えば、アルキルアンモニウム誘導体、ホルムアミジニウム誘導体等が挙げられる。Ａサイトを構成する有機カチオンは、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。

Ｂサイトを構成する金属カチオンの金属としては、特に制限はなく、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｅｕ等が挙げられる。Ｂサイトを構成する金属カチオンは、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。

Ｘサイトを構成するハロゲンアニオンのハロゲンには、特に制限はなく、例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等が挙げられる。Ｘサイトを構成するハロゲンアニオンは、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。

光電変換層１５２の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１００００００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ以上５００００ｎｍ以下であり、更に好ましくは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。光電変換層１５２の厚さが、１ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下であると、光電変換効率が向上する。

（電子輸送層１５３）
電子輸送層１５３は、光電変換層１５２で発生した電子を電極１６へ抽出し、かつ光電変換層１５２で発生した正孔が、電極１６へ移動するのを妨げる。電子輸送層１５３としては、例えば、ハロゲン化合物又は金属酸化物のいずれかを含むことが好ましい。

ハロゲン化合物としては、例えば、ハロゲン化リチウム（ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ）、ハロゲン化ナトリウム（ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ）等が挙げられる。金属酸化物を構成する元素としては、チタン、モリブデン、バナジウム、亜鉛、ニッケル、リチウム、カリウム、セシウム、アルミニウム、ニオブ、スズ、バリウム等が挙げられる。また、電子輸送層１５３の材料として、ｎ型有機半導体又はｎ型無機半導体を用いることもできる。

電子輸送層１５３の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、更に好ましくは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。電子輸送層１５３の厚さが、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であれば、電子の輸送が実現できる。

（電極１６）
電極１６は導電性を有し、アノードとして機能する。電極１６は、光電変換層１５２によって生じた光電変換に応じて、光電変換層１５２から電子を取り出すことができる。電極１６は、透光性を有していてもよいし、不透光性材料で構成されてもよい。電極１６の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、ニッケル、スズ、亜鉛、又はこれらを含む合金等が挙げられる。

（発電セル１２の作用）
発電セル１２に光が照射されると、発電層１５の光電変換層１５２が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層１５２で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層１５３を介して電極１６（アノード）へ抽出され、正孔が正孔輸送層１５１を介して透光性導電層１４（カソード）へ抽出されることで、透光性導電層１４および電極１６から電流が取り出される（すなわち発電が行われる）。

（複数の発電セル１２の接合構造等）
発電部７は、複数の発電セル１２が一方向に接合されている。ここで、図３（Ｃ）には、図３のＤ－Ｄ線断面図を示す（ただし、封止剤１８、バックシート１１及びバリアシート１７は省略している）。図３（Ｃ）に示すように、各発電セル１２の電極１６（アノード）は、電子輸送層１５３に積層された部分から延びる延長部１６１を有する。延長部１６１は、隣接する発電セル１２の透光性導電層１４にまで延びており、隣接する発電セル１２の透光性導電層１４に対して、機械的に接合されると共に電気的に接続される。隣り合う発電セル１２が、延長部１６１によって接合されることにより、発電部７の一端にある透光性導電層１４と、発電部７の他端にある電極１６とが導通する。

発電部７が、複数の発電セル１２を備えることで、一部の発電セル１２で不具合が生じても、発電部７からの電気取り出し量を安定化させることができる。

なお、延長部１６１は電極１６が有していたが、透光性導電層１４（カソード）が、隣接する電極１６にまで延びる延長部１６１を有してもよい。

また、発電部７に透光性基材１３を設ける場合、発電部７の製造を容易にする観点から、図３（Ｃ）に示すように、各発電セル１２の透光性導電層１４、発電層１５及び電極１６を、共通の透光性基材１３に支持させることが好ましい。

太陽光発電シート１には、複数の発電部７が含まれていてもよい。この場合、複数の発電部７は、太陽光発電シート１の一面に沿うように配置される。複数の発電部７は、直列又は並列に電気的に接続される。複数の発電部７は、バックシート１１とバリアシート１７との間に配置された配電線によって電気的に接続される。

複数の発電部７を直列に接続する場合、隣り合う発電部７において、一方の発電部７の端にある透光性導電層１４と、他方の発電部７の端にある電極１６とを、配電線を介して接続する。複数の発電部７を並列に接続する場合、隣り合う発電部７において、透光性導電層１４同士を配電線で接続し、電極１６同士を配電線で接続する。

太陽光発電シート１において、複数の発電部７は、一方向に間隔をおいて配置されている。隣り合う発電部７の間の距離は、０ｍｍ超であればよく、好ましくは２ｍｍ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、更に好ましくは、１５ｍｍ以上である。また、隣り合う発電部７の間の距離は、１００ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｍｍ以上であり、更に好ましくは、２０ｍｍ以下である。本実施形態では、隣り合う発電部７の間の距離は、外装材３の谷部３３の幅よりも小さくかつ固定材５の幅（最大幅）よりも大きい。

（バリアシート１７）
バリアシート１７は、太陽光発電シート１の厚さ方向において、バックシート１１とは反対側に配置される。バリアシート１７は、太陽光発電シート１の受光面を含む。バリアシート１７は、透光性を有している。バリアシート１７は、透明であることが好ましい。バリアシート１７は、水蒸気に対するバリア性能、及び外力に対する保護性能を有する。

バリアシート１７は、可撓性を有する。バリアシート１７に用いられる材料としては、縦弾性係数が、５０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは８０ＭＰａ以上である。また、縦弾性係数は、２００ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは１２０ＭＰａ以下である。バリアシート１７の材料として、具体的には、例えば、プラスチックフィルム、ビニルフィルム等が挙げられる。

また、バリアシート１７の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１００μｍ以上である。また、バリアシート１７の厚さは、２０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０００μｍ以下である。バリアシート１７の厚さが５０μｍ以上２０００μｍ以下であることにより、太陽光発電シート１としての曲げ強さを、５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下に設定しやすい。

（封止剤１８）
封止剤１８は、バリアシート１７とバックシート１１との間に発電層１５を配置した状態で、バリアシート１７とバックシート１１との間に充填される。封止剤１８は、発電層１５に対して、発電層１５の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤１８は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。

封止剤１８の材料としては、例えば、エチレン酢酸ビニル（EVA; Ethylene-vinyl acetate）、ポリオレフィン、ブチルゴム、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール等が挙げられる。

（封止縁材１９）
封止縁材１９は、バックシート１１とバリアシート１７との間に複数の発電部７及び封止剤１８を配置した状態で、外縁を全長にわたって封止する。封止縁材１９は、図３に示すように、第１接着部１９１と、第２接着部１９２と、第１接着部１９１と第２接着部１９２とをつなぐ封着部１９３と、を備える。第１接着部１９１は、バリアシート１７のおもて面（図では上面）に接着される。第２接着部１９２は、バックシート１１のうら面（図では下面）に接着される。第１接着部１９１、封着部１９３及び第２接着部１９２は、一体に形成されている。

封止縁材１９の材料としては、例えば、ブチルゴム、シリコーンゴム等からなるテープ材が挙げられる。

（取付構造１００）
このような構成の太陽光発電シート１は、図２に示すように、外装材３に取り付けられる。太陽光発電シート１は、複数の凸部３２に跨って配置されると共に、谷部３３に対して、固定材５によって固定される。このとき、太陽光発電シート１は複数の凸部３２に対して非固定である。太陽光発電シート１は、可撓性を有しているため、複数の凸部３２に跨って配置され、かつ谷部３３に対して固定されると、断面において凸部３２に沿い、固定された部分は、凸部３２の頂面３２１よりも凸部３２の基部側に位置する。以下では、太陽光発電シート１において、固定材５によって固定される部分を「取付部２」という場合がある。

固定材５は、谷部３３に対して、太陽光発電シート１を固定する。固定材５としては、谷部３３に太陽光発電シート１を固定することができれば、特に制限はなく、例えば、ボルト、ねじ、太陽光発電シート１を挟み込むクリップ、接着剤、磁石、ピン、ネイル、重石等が挙げられる。固定材５としては、外装材３における防水性の観点から、外装材３に穴を空けない固定材５である、接着剤、磁石、又は重石が用いられること好ましい。また、施工性及び取付け強度の観点から、ボルト、ねじが用いられることが好ましい。本実施形態では、固定材５の一例として、ボルトを挙げて説明する。

固定材５は、谷部３３に対して取り付けられる。固定材５は、外装材３において、タイトフレーム４２と重なる位置（これを、「タイトフレーム４２に対応する位置」という場合がある）に取り付けられることが好ましい。これによって、外装材３に対する固定材５の取付け強度を向上することができる。この結果、例えば、太陽光発電シート１の負圧強度を高くすることができ、外装材３から太陽光発電シート１が剥がれることを抑制することができる。

太陽光発電シート１の取付部２は、図１に示すように、本実施形態では貫通穴２１である。複数の貫通穴２１は、隣り合う発電部７の間の部分に沿って、一定の間隔をおいて形成されている。また、複数の貫通穴２１は、横方向に一定の間隔をおいて並んでいる。すなわち、本実施形態では、取付部２が、発電部７以外の部分に形成されていることで、固定材５における太陽光発電シート１の表面から突き出た部分（ここではボルトの頭部）を、発電部７以外の部分に位置させることができる。

このため、本実施形態では、発電部７を凸部３２に対応する位置に位置させることができるだけでなく、固定材５で生じた影を、できる限り発電部７に重ならないようにすることができる。この結果、固定材５で生じた影による発電効率の低下を軽減しながら、発電部７を太陽光に当たりやすい位置に配置でき、高い発電効率を得ることができる。

隣り合う発電部７の間の部分に沿って形成された複数の貫通穴２１のピッチとしては、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、より具体的には、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。

固定材５が接着剤である場合には、取付部２は貫通穴２１である必要がないため、谷部３３に対応する位置に発電部７が位置してもよい。この場合、例えば、隣り合う２つの凸部３２に跨るように、１つの発電部７が配置されてもよい。なお、この場合、接着剤が塗布される一領域（糊代）が、太陽光発電シート１における取付部２である。

また、固定材５が磁石である場合、例えば、磁石と外装材３との間に太陽光発電シート１を挟んでもよい。この場合、磁石は、隣り合う発電部７の間の部分に配置される。この態様では、隣り合う発電部７の間の部分のうち、磁石が置かれる部分が、太陽光発電シート１における取付部２である。なお、固定材５が磁石である場合、タイトフレーム４２又は外装材３が、磁性体で構成されることが好ましい。

また、太陽光発電シート１の横方向の端部は、谷部３３上に位置しないことが好ましい。すなわち、太陽光発電シート１の横方向の端部には、取付部２がないことが好ましく、換言すると、取付部２は、太陽光発電シート１の横方向の中間部分に位置することが好ましい。ここでいう「太陽光発電シート１の横方向の端部」は、本実施形態では、封止縁材１９に対応する位置を指し、「太陽光発電シート１の横方向の中間部分」は、横方向において、封止縁材１９間の部分（バリアシート１７で覆われた部分）を指す。

雨が降ると、太陽光発電シート１の上面における最も低い位置である谷部３３の上方の部分に雨水が集まる。この部分を、「排水部６」とする。排水部６は、水流れ方向に延びており、かつ水下側に下り傾斜している。排水部６に集まった雨水は、水流れ方向に沿って流れ、太陽光発電シート１の水下側の端部から谷部３３上に流れる。

排水部６が、太陽光発電シート１の横方向の中間部分、すなわち、バリアシート１７の上面の一部で構成されていることにより、比較的浸水が生じやすい封止縁材１９の部分を、排水部６から遠ざけることができる。このため、太陽光発電シート１の発電部７への浸水を抑制することができる。

ここで、貫通穴２１に通された固定材５には、止水材（例えば、シーリング材、コーキング材、ガスケット等）が設けられる。このため、本実施形態では、排水部６において貫通穴２１が設けられていても、貫通穴２１からの浸水が抑制される。万が一、止水材が破損し、貫通穴２１から浸水が生じても、貫通穴２１は封止剤１８に対応する部分に形成されているだけでなく、貫通穴２１と発電部７とが、所定距離以上離れていることで、発電部７への浸水は抑制される。

ここにおいて、図４は、外装材３及び太陽光発電シート１の水下側の端部を、上方から見た斜視図である。本実施形態では、固定材５と、固定材５に対して最も近い位置にある発電部７との間の最小距離Ｌ１は、５ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上となるように設計されている。距離Ｌ１が、１５ｍｍ以上となるように設計されていることで、貫通穴２１と発電部７との距離を所定距離以上に保つことができる。この結果、万が一、取付部２としての貫通穴２１から浸水が生じても、発電部７へ浸水することが抑制される。なお、距離Ｌ１の上限値は特に制限はないが、例えば、５０ｍｍ以下である。

また、図２に示すように、水流れ方向に直交する断面における太陽光発電シート１と外装材３の外面との間の隙間Ｓ１の最大値は、２０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１５ｍｍ以下である。本実施形態では、隙間Ｓ１は、連結部３２２の突出寸法以下となるように設定されている。隙間Ｓ１の最大値が１５ｍｍ以下であることで、外装材３の表面に沿って流れる風が、太陽光発電シート１と外装材３の外面との間に吹き込むことを抑制することができ、太陽光発電シート１がバタつくことを抑制できる。なお、太陽光発電シート１と外装材３の外面とはできる限り近接していればよく、太陽光発電シート１と外装材３の外面との間の隙間の最大値の下限値は、０ｍｍ以上であればよい。

（施工方法）
次に、本実施形態に係る太陽光発電シート１を外装材３に取り付ける施工方法の一例を説明する。

まず作業者は、建築物の外装材３に対して、太陽光発電シート１を載せる。建築物の外装材３としては、既設の外装材３であってもよいし、躯体に対して取り付ける前の外装材３であってもよい。

作業者は、外装材３に載せた太陽光発電シート１を撓ませ、太陽光発電シート１を、凸部３２に沿うように湾曲させる。そして、作業者は、太陽光発電シート１の貫通穴２１に対して、上方から固定材５としてのボルトを挿し入れ、ボルトを谷部３３に対してねじ込む。なお、谷部３３には、予め雌ねじを形成しておいてもよいし、ナットを溶接しておいてもよい。

この後、作業者は、ボルト及び貫通穴２１に対して、止水材を用いて止水処理を行う。これによって、太陽光発電シート１の施工が完了する。このように、本実施形態では、太陽光発電シート１が可撓性を有しているため、施工時において、万が一、作業者が太陽光発電シート１を外装材３上に落下させる等しても、外装材３の損傷を抑制できる。このため、作業者は、作業性を向上させることができる。

（作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係る太陽光発電シート１の取付構造１００は、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シート１と、隣り合う凸部３２の間の部分に対して太陽光発電シート１を固定する固定材５と、を備えるため、剛性が高い平板状の太陽電池パネルに比べて、屋根面の単位面積当たりの太陽光発電シート１の表面積をできる限り大きくすることができる。

また、太陽光発電シート１における固定材５に固定された部分は、凸部３２の頂面３２１よりも凸部３２の基部側に位置しているため、太陽光発電シート１における発電部７の部分を、太陽光に当たりやすい凸部３２に沿って突き出るように配置できる。

また太陽光発電シート１は、複数の凸部３２に対して非固定であるため、太陽光に当たりやすい凸部３２上の部分が、固定材５の影に重なることを防ぐことができる。

また、太陽光発電シート１は、ペロブスカイト化合物を含む複数の発電部７を有する。ところで、ペロブスカイト化合物を含む発電部７を有する太陽光発電シート１は、入射角依存性が小さいことが知られている。複数の凸部３２を有する外装材３に対して、太陽光発電シート１が取り付けられると、太陽光に対する太陽光発電シート１の表面の角度が、連続的に変化するが、ペロブスカイト化合物を含む太陽光発電シート１を用いることで、発電効率が損なわれることが抑制できる。

また、固定材５が太陽光発電シート１における発電部７以外の部分に対して取り付けられているため、固定材５が発電効率に影響を与えることを抑制できる。

また、太陽光発電シート１は、バリアシート１７のうちの中間部分が固定材５によって固定されており、中間部分が排水部６を構成するため、発電部７への浸水が生じにくい。

＜変形例＞
上記実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

上記実施形態では、固定材５は、発電部７以外の部分として、隣り合う発電部７の間の部分に取り付けられたが、発電部７以外の部分としては、太陽光発電シート１の水流れ方向の端部であってもよく、必ずしも隣り合う発電部７の間の部分でなくてもよい。

上記実施形態では、太陽光発電シートの一形態として、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層を有する太陽光発電シートを挙げて説明をしたが、取付け構造としては、可撓性を有する太陽電池シートであれば同等の効果を発揮することができる。また、取付け構造としては、光により発電効果が得られる太陽光発電シートだけでなく、光エネルギーを別のエネルギーに変換するシート（光エネルギー変換シート）であればよい。光エネルギー変換シートとしては、太陽光発電シートのほか、例えば、光エネルギーを熱エネルギーに変換する光発熱シート（太陽光駆動型熱電変換デバイス）等が挙げられる。

本明細書にて、「平行」とは、実質的に「平行」であることを意味し、対象の直線、面が、延長しても交差しない場合だけでなく、延長した場合に、１０°以内の範囲で交差することも含まれる。

また、本明細書において「端部」及び「端」などのように、「…部」の有無で区別した表現が用いられている。例えば、「端」は物体の末の部分を意味するが、「端部」は「端」を含む一定の範囲を持つ域を意味する。端を含む一定の範囲内にある点であれば、いずれも、「端部」であるとする。他の「…部」を伴った表現についても同様である。

１太陽光発電シート
１７バリアシート
２取付部
３外装材
３１折板材（凹凸外装材）
３２凸部
３２１頂面
５固定材
６排水部
７発電部
１００取付構造

Claims

一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材と、
前記複数の凸部にまたがって配置され、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シートと、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する固定材と、
を備える、
太陽光発電シートの取付構造。
前記太陽光発電シートにおける前記固定材に固定された部分は、前記凸部の頂面よりも前記凸部の基部側に位置している、
請求項１に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記太陽光発電シートは、前記複数の凸部に対して非固定である、
請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記太陽光発電シートは、ペロブスカイト化合物を含む発電部を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記固定材は、前記太陽光発電シートにおける発電部以外の部分に対して取り付けられている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記固定材と、前記固定材に対して最も近い位置にある前記発電部と、の間の最小距離が、１．５ｃｍ以上である、
請求項５に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記外装材が屋根材であり、
前記太陽光発電シートは、複数の発電部を覆う１つのバリアシートを有し、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して、前記１つのバリアシートのうちの中間部分が前記固定材によって固定されることで、前記中間部分が、凹みかつ水下側に下り傾斜した排水部を構成する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。
一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して、曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である太陽光発電シートを取り付けるための太陽光発電シートの施工方法であって、
前記複数の凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する、
太陽光発電シートの施工方法。
一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して取り付けられる凹凸外装材用の太陽光発電シートであって、
複数の発電部と、
前記複数の発電部の間に設けられ、前記外装材の隣り合う前記凸部の間の部分に対して固定される取付部と、
を備え、
曲げ強さが５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下に構成されている、
凹凸外装材用の太陽光発電シート。