JP2023143604A

JP2023143604A - シート構造物及びシート構造物における発電部の取付構造

Info

Publication number: JP2023143604A
Application number: JP2022131733A
Authority: JP
Inventors: 希新井; Nozomi Arai; 生吹樹横田; Ibuki Yokota
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
Also published as: JP2023141645A

Abstract

【課題】フレームによってシート部材が支持された状態において、シート部材上の発電部が破損するのを抑制できること。【解決手段】シート構造物１００は、複数のフレーム８を有する躯体７と、複数のフレーム８に支持されるシート部材１と、シート部材１に設けられ太陽光により発電する発電部と、を備える。発電部に対して直交する方向に見て、発電部は、複数のフレーム８に対して重ならない位置に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、シート構造物及びシート構造物における発電部の取付構造に関する。

特許文献１には、ビニルハウス等の施設の一態様が開示されている。特許文献１に記載の施設は、支持部材と、支持部材によって支持される膜材と、を備えている。膜材は、透過型有機薄膜太陽電池により構成されており、太陽光によって発電を行うことができる。

特開２０２１－１１４９２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のビニルハウスでは、隣り合う支持部材の間において、膜材が、自重や雨水がたまることによって垂れ下がる。このため、図６に示されるように、膜材９１における支持部材９４との接触部分近傍において、支持部材９４から両側に向かって加わる張力によって、透過型有機薄膜太陽電池９２が屈曲し、破損する可能性がある。

本発明の目的は、フレームによってシート部材が支持された状態において、シート部材上の発電部が破損するのを抑制できるシート構造物及びシート構造物における発電部の取付構造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．複数のフレームを有する躯体と、
前記複数のフレームに支持されるシート部材と、
前記シート部材に設けられ太陽光により発電する発電部と、を備え、
前記発電部に対して直交する方向に見て、前記発電部は、前記複数のフレームに対して重ならない位置に配置されている、シート構造物。

項２．前記発電部と前記複数のフレームの各々との間の最小距離が、５ｍｍ以上である、項１に記載のシート構造物。

項３．前記発電部と前記複数のフレームの各々との間の最小距離が、前記発電部の厚さに対して、１０倍以上である、項１に記載のシート構造物。

項４．前記発電部を被覆する防水シートを更に備える、項１から３のいずれか一項に記載のシート構造物。

項５．前記シート部材が合成樹脂で構成されている、項１から４のいずれか一項に記載のシート構造物。

項６．前記発電部は、ペロブスカイト化合物を含む、項１から５のいずれか一項に記載のシート構造物。

項７．複数のフレームと、
透光性を有し、前記複数のフレームに支持されるシート部材と、
前記シート部材上に配置され太陽光により発電する発電部と、を備え、
前記発電部に対して直交する方向に見て、前記発電部は、前記複数のフレームに対して重ならない位置に配置されている、シート構造物における発電部の取付構造。

本発明の一態様に係るシート構造物及びシート構造物における発電部の取付構造は、フレームによってシート部材が支持された状態において、シート部材上の発電部が破損するのを抑制できる、という利点がある。

図１は、本発明の実施形態に係るシート構造物の斜視図である。図２は、図１のＣ部分において、発電部に直交する方向から見た拡大図である。図３（Ａ）は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ部分の拡大図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。図４は、変形例１に係る断面図である。図５は、変形例２に係る断面図である。図６は、参考例の断面図である。

＜実施形態＞
本実施形態に係るシート構造物１００は、複数のフレーム８を有する躯体７によって、発電シート体１０が支えられた構造物である。発電シート体１０は、太陽光による発電が可能な１又は複数の発電部２を有する。発電部２は、図２に示すように、発電部２に対して直交する方向に見て、複数のフレーム８に重ならない位置に配置されている。

このように、本実施形態に係るシート構造物１００によれば、発電シート体１０がフレーム８によって支持されているが、フレーム８と発電部２とが重ならないため、発電シート体１０に対し自重や雨水等によって張力が加わった際にも、発電部２がフレーム８から直接的に力を受けない。このため、発電部２が屈曲するのを回避でき、発電部２が破損するのを抑制することができる。

以下、本実施形態に係るシート構造物１００の各構成を、より詳細に説明する。

（全体構成）
シート構造物１００は、図１に示すように、躯体７と、複数の発電部２を有する発電シート体１０と、を備える。シート構造物１００としては、例えば、ビニルハウス、集会テント、イベントテント、ドームテント、ワンポールテント、トラックの荷台に載せるトラックテント等が挙げられる。本実施形態では、シート構造物１００の一例として、図１に示すように、ビニルハウスを挙げて説明する。

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。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。

（躯体７）
躯体７は、シート部材１を支える構造体である。躯体７は、図１に示すように、複数のフレーム８を備える。躯体７は、複数のフレーム８として、妻柱８１、妻梁８２、側梁８３、アーチパイプ８４及び母屋パイプ８５を備える。各フレーム８の材料としては、例えば、金属、合成樹脂、カーボン、木材、グラスファイバー、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等が挙げられる。また、各フレーム８の材料としては、例えば、中空パイプ、中実の軸体、フラットバー、角材、ワイヤー等が挙げられる。

妻柱８１は、躯体７の妻面７１を支える柱である。躯体７は、妻柱８１を複数備える。各妻柱８１は上下方向に延びている。妻梁８２は、複数の妻柱８１によって支えられる梁である。妻柱８１は横方向に直交しかつ水平面に沿う方向に延びている。躯体７の各妻面７１は、複数の妻柱８１と、一又は複数の妻梁８２と、で構成されている。

側梁８３は、一対の妻面７１に支持される梁である。躯体７は、側梁８３を複数備える。側梁８３は、横方向（桁行方向）に延びている。側梁８３は、複数のアーチパイプ８４に交差し、かつ各アーチパイプ８４を支持する。複数の側梁８３は、上下方向に間隔をおいて配置されている。

アーチパイプ８４は、アーチ状の上端部を備えるフレーム８である。躯体７は、アーチパイプ８４を複数備える。複数のアーチパイプ８４は、横方向に一定の間隔をおいて配置されている。複数のアーチパイプ８４は、複数の側梁８３及び母屋パイプ８５に対して固定されている。

母屋パイプ８５は、妻面７１の上端部同士をつなぐ。母屋パイプ８５は、複数のアーチパイプ８４の上端部を支持する。母屋パイプ８５は、横方向に平行に延びている。本実施形態に係る躯体７は、１つの母屋パイプ８５を備えるが、複数の母屋パイプ８５を備えてもよい。

交差するフレーム８同士は、継手で固定される。なお、交差するフレーム８同士は、継手で接続される場合に限らず、溶接により相互に固定されてもよいし、ボルトや専用の固定具等で相互に接続されてもよい。

（発電シート体１０）
発電シート体１０は、発電機能を有するシートであり、躯体７を覆う。発電シート体１０は、図３に示すように、シート部材１と、複数の発電部２と、封止剤４と、防水シート３と、を備える。発電シート体１０は、可撓性（より詳しくは、柔軟性）を有している。発電シート体１０によって発電された電気は、例えば、照明の点灯、バッテリへの充電、空調設備やヒータ等の電気機器への給電等に使用される。

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。

ここで、本明細書でいう「覆う」とは、少なくとも一方向からみて、被覆対象物を覆うことを意味する。また、「覆う」は、厳密な意味での「覆う」を意味するのではなく、被覆対象物の大部分が覆われていれば、一部が露出していても「覆う」範疇である。ここでいう、「被覆対象物の大部分」とは、被覆対象物を一方向からみた場合に、被覆対象物の投影面積の８０％以上を意味する。本実施形態では、上方から下方向に沿って躯体７を見た場合に、発電シート体１０が、躯体７の投影面積の８０％以上に重なっていれば、「発電シート体１０は躯体７を覆う」こととする。

（シート部材１）
シート部材１は、シート状に形成されており、発電シート体１０の主体を構成する。シート部材１は、複数のフレーム８に支持されており、躯体７を覆う。シート部材１は、本実施形態では、透光性を有する。

本明細書でいう「透光性がある」又は「透光性を有する」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。シート部材１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。なお、シート部材１は、テントに用いられる場合、遮光性を有してもよい。

シート部材１は、可撓性を有する。シート部材１に用いられる材料は、引張強さが、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは１ＭＰａ以上である。また、引張り強さは、５０００ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは４０００ＭＰａ以下である。

シート部材１としては、例えば、合成樹脂、レザー、織物、編物、不織布、パルプ等が挙げられるが、本実施形態に係るシート部材１は合成樹脂である。合成樹脂としては、例えば、プラスチックフィルム、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン等、又はこれらの複合材料が挙げられる。

シート部材１の厚さは、５００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１０００μｍ以上である。また、シート部材１の厚さは、５０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２５００μｍ以下である。

（発電部２）
発電部２は、光起電力効果を利用し、太陽光により発電する。発電部２は、シート部材１上において封止剤４を介して配置されている。すなわち、発電部２は、シート部材１に設けられている。本実施形態に係る発電部２は、複数の発電セル２１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２１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２は、複数の発電セル２１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。発電シート体１０の発電量は、発電部２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２は、１つの発電セル２１によって構成されてもよい。

各発電セル２１は、図３（Ｂ）に示すように、透光性基材２２と、透光性導電層２３と、発電層２４と、電極２５と、を備える。透光性基材２２、透光性導電層２３、発電層２４、及び電極２５は、防水シート３からシート部材１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２２が防水シート３に対向し、電極２５がシート部材１に対向するように配置される。

（透光性基材２２）
透光性基材２２は、透光性導電層２３、発電層２４、及び電極２５を支持する。透光性基材２２は、透光性を有する。透光性基材２２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。

透光性基材２２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２２の厚さは、透光性導電層２３、発電層２４及び電極２５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２２は、発電セル２１の製造過程で必要になる基材である。このため、最終製品としては、必ずしも必要な構成ではない。透光性基材２２は、例えば、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２２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２３）
透光性導電層２３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２３は、透光性を有する。透光性導電層２３は、透明であることが好ましい。

透光性導電層２３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２３は、透光性基材２２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２３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２３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２３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２４）
発電層２４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２４は、図３（Ｂ）に示すように、正孔輸送層２４１と、光電変換層２４２と、電子輸送層２４３と、を備える。正孔輸送層２４１、光電変換層２４２、及び電子輸送層２４３は、透光性導電層２３から電極２５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２４１）
正孔輸送層２４１は、光電変換層２４２で発生した正孔を、透光性導電層２３へ抽出し、かつ光電変換層２４２で発生した電子が、透光性導電層２３へ移動するのを妨げる。正孔輸送層２４１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２４１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２４１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２４１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２４２（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２４２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２４２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２４２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２４２の厚さを薄くしやすい。

以下では、光電変換層２４２の一例として、ペロブスカイトが用いられる光電変換層２４２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２４２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２４２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２４２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２４３）
電子輸送層２４３は、光電変換層２４２で発生した電子を電極２５へ抽出し、かつ光電変換層２４２で発生した正孔が、電極２５へ移動するのを妨げる。電子輸送層２４３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２４３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２４３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２４３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２５）
電極２５は導電性を有し、アノードとして機能する。電極２５は、光電変換層２４２によって生じた光電変換に応じて、光電変換層２４２から電子を取り出すことができる。電極２５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２５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２１の作用）
発電セル２１のおもて面に光が照射されると、発電層２４の光電変換層２４２が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層２４２で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層２４３を介して電極２５（アノード）へ抽出され、正孔が正孔輸送層２４１を介して透光性導電層２３（カソード）へ抽出されることで、電極２５から透光性導電層２３へと電流が流れる（すなわち発電が行われる）。

（複数の発電セル２１の接合構造等）
発電部２は、複数の発電セル２１が一方向に接合されている。ここで、図３（Ｃ）には、図２のＤ－Ｄ線断面図を示す（ただし、封止剤４、シート部材１及び防水シート３は省略している）。図３（Ｃ）に示すように、各発電セル２１の電極２５（アノード）は、電子輸送層２４３に積層された部分から延びる延長部１４１を有する。延長部１４１は、隣接する発電セル２１の透光性導電層２３にまで延びており、隣接する発電セル２１の透光性導電層２３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２１が、延長部１４１によって接合されることにより、発電部２の一端にある透光性導電層２３と、発電部２の他端にある電極２５とが導通する。

発電部２が、複数の発電セル２１を備えることで、一部の発電セル２１で不具合が生じても、発電部２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１４１は電極２５が有していたが、透光性導電層２３（カソード）が、隣接する電極２５にまで延びる延長部１４１を有してもよい。

また、発電部２に透光性基材２２を設ける場合、発電部２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２１の透光性導電層２３、発電層２４及び電極２５を、共通の透光性基材２２に支持させることが好ましい。

発電シート体１０には、複数の発電部２が含まれていてもよい。この場合、複数の発電部２は、シート部材１の一面に沿うように配置される。複数の発電部２は、直列又は並列に電気的に接続される。複数の発電部２は、シート部材１と防水シート３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２を直列に接続する場合、隣り合う発電部２において、一方の発電部２の端にある透光性導電層２３と、他方の発電部２の端にある電極２５とを、配電線を介して接続する。複数の発電部２を並列に接続する場合、隣り合う発電部２において、透光性導電層２３同士を配電線で接続し、電極２５同士を配電線で接続する。

隣り合う発電部２の間の距離としては、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２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。

（封止剤４）
封止剤４は、シート部材１と防水シート３との間に発電部２を配置した状態で、シート部材１と防水シート３との間に充填される。封止剤４は、発電部２に対して、発電部２の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤４は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。

封止剤４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。

（防水シート３）
防水シート３は、複数の発電部２を被覆する。防水シート３は、発電部２に対し、シート部材１とは反対側に配置される。防水シート３は、防水性を有している。また、防水シート３は、透光性を有する。防水シート３は、透明であることが好ましい。防水シート３は、発電部２に対して、浸水を妨げるだけでなく、外力を緩衝することができる。

防水シート３は、可撓性を有する。防水シート３に用いられる材料としては、例えば、プラスチックフィルム、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン等、又はこれらの複合材料が挙げられる。シート部材１の厚さは、５００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１０００μｍ以上である。また、防水シート３の厚さは、５０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２５００μｍ以下である。

また、防水シート３は、引張強さが、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは１ＭＰａ以上である。また、引張り強さは、５０００ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは４０００ＭＰａ以下である。

防水シート３は、各発電部２に対して一対一で、発電部２を覆ってもよいが、本実施形態に係る防水シート３は、横方向に並ぶ複数の発電部２をまとめて覆うように構成されている。

（取付構造）
このような構成の発電シート体１０は、躯体７に対して、覆うようにして取り付けられる。発電シート体１０が躯体７に取り付けられると、図１に示すように、各発電部２は、フレーム８に囲まれた部分に配置される。より詳細に説明すると、各発電部２は、側梁８３と、一対のアーチパイプ８４と、母屋パイプ８５とで囲まれた開口面（これを「フレーム開口面Ａ１」という場合がある）内に位置するように配置される。

各発電部２は、図２に示すように、発電部２に対して直交する方向に見て、周囲のフレーム８に対して重ならない位置に配置されている。発電シート体１０において、フレーム８に接触する部分には、フレーム８から外力が加わるが、当該部分に発電部２が無いことで、発電部２が屈曲するのを回避でき、発電部２が損傷するのを抑制することができる。

発電部２とフレーム８との間の最小距離ｄは、５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは、１５ｍｍ以上である。また、最小距離ｄの上限値は、発電部２の面積を確保する観点から、５０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４０ｍｍ以下である。最小距離ｄが、５ｍｍ以上であると、発電部２がフレーム８からの外力の影響を受けにくい。

また、最小距離ｄは、発電部２の厚さに対して、１０倍以上であることが好ましく、より好ましくは、５０倍以上であり、さらに好ましくは、１００倍以上である。また、最小距離ｄの上限値は、発電部２の面積を確保する観点から、発電部２の厚さに対して、１００００倍以下であることが好ましく、より好ましくは１０００倍以下である。最小距離ｄが、発電部２の厚さに対して、１０倍以上であると、発電部２がフレーム８からの外力の影響を受けにくい。

発電部２は、図１に示すように、躯体７における複数のフレーム開口面Ａ１のうち、屋根面における一方の勾配面を構成する複数のフレーム開口面Ａ１内に配置される。このため、例えば、降雨時において、雨水が発電シート体１０上に貯まった際には、発電シート体１０におけるフレーム８との接触部分に応力が集中しやすいが、発電部２の損傷を抑制できる。このように、本実施形態では、発電部２は、屋根面における一方の勾配面の全てのフレーム開口面Ａ１内に配置されているが、一部のフレーム開口面Ａ１内に配置されてもよい。これにより、シート構造物１００内への太陽光の光量を確保しながら、発電をすることができる。

また、一対の側梁８３と一対のアーチパイプ８４で囲まれたフレーム開口面Ａ１内に発電部２が配置されてもよいし、妻梁８２、妻柱８１及びアーチパイプ８４とで囲まれたフレーム開口面Ａ１内に発電部２が配置されてもよい。例えば、強風により発電シート体１０がフレーム８に押し付けられた場合に、発電部２の損傷を抑制できる。

（作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係るシート構造物１００は、発電部２に対して直交する方向に見て、発電部２が、複数のフレーム８に対して重ならない位置に配置されているため、発電部２が屈曲するのを回避でき、発電部２が破損するのを抑制することができる。

また、発電部２と複数のフレーム８の各々との間の最小距離が、５ｍｍ以上である。また、発電部２と複数のフレーム８の各々との間の最小距離が、発電部２の厚さに対して、１０倍以上である。このため、より一層、発電部２が破損するのを抑制することができる。

また、発電部２を被覆する防水シート３を備えるため、発電部２を雨水や外力から保護することができる。

また、シート部材１が合成樹脂で構成されているため、シート部材１の可撓性を損なわないようにできる。

また、発電部２がペロブスカイト化合物を含むため、発電効率が損なわれることが抑制できる。

＜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。

（変形例１）
上記実施形態に係るシート構造物１００では、１つの防水シート３が、複数の発電部２を被覆するように構成されたが、図４に示すように、１つのフレーム開口面Ａ１に対して、１つの防水シート３が設けられてもよい。

図４に示すように、発電シート体１０は、シート部材１と、複数の発電部２と、封止剤４と、複数の防水シート３と、封止縁材５と、を備える。シート部材１、複数の発電部２、及び封止剤４については、上記実施形態と同じであるため説明を省略する。

防水シート３は、フレーム開口面Ａ１に対応するサイズに形成されている。防水シート３は、可撓性を有する。防水シート３に用いられる材料としては、例えば、プラスチックフィルム、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン等、又はこれらの複合材料が挙げられる。シート部材１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、防水シート３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。

また、防水シート３は、引張強さが、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、引張り強さは、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。

封止縁材５は、シート部材１と防水シート３との間に発電部２及び封止剤４を配置した状態で、防水シート３の外縁を全長にわたって封止する。封止縁材５は、第１接着部５１と、第２接着部５２と、第１接着部５１と第２接着部５２とをつなぐ封着部５３と、を備える。第１接着部５１は、防水シート３のおもて面（図では上面）に接着される。第２接着部５２は、シート部材１のおもて面（図では上面）に接着される。第１接着部５１、封着部５３及び第２接着部５２は、一体に形成されている。

封止縁材５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。

（変形例２）
発電シート体１０は、シート部材１上に、太陽光発電シートＰ１を貼り付けた構成であってもよい。例えば、太陽光発電シートＰ１は、バックシート６と、複数の発電部２と、防水シート３と、封止剤４と、封止縁材５と、を備える。複数の発電部２、防水シート３、及び封止剤４は、変形例１と同じ構成である。封止縁材５は、第２接着部５２がバックシートに接着されている点で異なるが、それ以外は同じである。バックシート６としては、次のようなものが好適に用いられる。

バックシート６は、可撓性を有する。バックシート６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６の材料としては、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６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６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。

シート部材１と太陽光発電シートとの固定は、例えば、バックシート６とシート部材１とを接着したり、封止縁材５とシート部材１とを接着したりすることで実現される。

（その他の変形例）
上記実施形態では、１つのフレーム開口面Ａ１内において、複数（例えば、３つ）の発電部２が配置されたが、１つのフレーム開口面Ａ１内に配置される発電部２は、１つであってもよい。

上記実施形態では、フレーム８は、シート部材１の下方からシート部材１を支持したが、本発明では、フレーム８は、シート部材１を上方から支持してもよい。例えば、フレーム８は、シート部材１と防水シート３との間に配置されることで、シート部材１を支持してもよい。

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２４２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シート部材
２発電部
３防水シート
７躯体
８フレーム
１００シート構造物
ｄ最小距離

Claims

複数のフレームを有する躯体と、
前記複数のフレームに支持されるシート部材と、
前記シート部材に設けられ太陽光により発電する発電部と、
を備え、
前記発電部に対して直交する方向に見て、前記発電部は、前記複数のフレームに対して重ならない位置に配置されている、
シート構造物。
前記発電部と前記複数のフレームの各々との間の最小距離が、５ｍｍ以上である、
請求項１に記載のシート構造物。
前記発電部と前記複数のフレームの各々との間の最小距離が、前記発電部の厚さに対して、１０倍以上である、
請求項１に記載のシート構造物。
前記発電部を被覆する防水シートを更に備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載のシート構造物。
前記シート部材が合成樹脂で構成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載のシート構造物。
前記発電部は、ペロブスカイト化合物を含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載のシート構造物。
複数のフレームと、
透光性を有し、前記複数のフレームに支持されるシート部材と、
前記シート部材上に配置され太陽光により発電する発電部と、
を備え、
前記発電部に対して直交する方向に見て、前記発電部は、前記複数のフレームに対して重ならない位置に配置されている、
シート構造物における発電部の取付構造。