JP2023143607A - 太陽光発電シートの設置構造 - Google Patents
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Abstract
Description
前記設置面の上側に設けられる太陽光発電シートとを備え、
前記太陽光発電シートの表面は、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜しており、 前記太陽光発電シートの表面の臨界表面張力γcは、20以上45以下であることを特徴とする前記太陽光発電シートの設置構造。
前記溝は、前記前記太陽光発電シートの表面が傾斜する方向に延びている項1に記載の太陽光発電シートの設置構造。
前記支持部材は、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜する表面を有しており、 前記太陽光発電シートは、前記支持部材の表面上に設置される項1乃至4のいずれかに記載の太陽光発電シートの設置構造。
前記太陽光発電シートは、前記設置面上に設置される項1乃至4のいずれかに記載の太陽光発電シートの設置構造。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
支持部材3は、設置面2上に設置されるものであり、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜する表面5を有する。図示例では、支持部材3が三角形の横断面を有するものとされて当該三角形の斜面によって上記の表面5が構成されているが、支持部材3の構造は、「水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜する表面」を備える限り、特に限定されない。また支持部材3は、例えば、コンクリート、樹脂、及び金属等から形成されるが、支持部材3の材料も、特に限定されない。また支持部材3は、図示しない固定材を用いて設置面2に固定されるが、固定材も特に限定されず、固定材として、例えば、ボルト、ねじ、クリップ、接着剤、磁石、ピン、ネイル、重石等を使用できる。
図2(A)は、太陽光発電シート4の断面図である。図2(B)は、図2(A)のc部分の拡大図である。太陽光発電シート4は、シート状を呈しており、太陽光を受けることで発電を行うことができる。本明細書でいう「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10は、太陽光発電シート4の表面6(受光面)とは反対側に配置される。バックシート10は、太陽光発電シート4において支持部材3の表面5に対向する面を構成する。バックシート10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10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。
発電部11は、光起電力効果を利用した光電変換素子であり、太陽光を受けることで発電を行う発電セル110を備える。本実施形態では、発電部11は、複数の発電セル110が太陽光発電シート1の面方向(例えば太陽光発電シート1の長手方向或い幅方向)に配置された光電変換ユニットから構成される。なお、発電部11は一つの発電セル110によって構成されてもよい。
透光性基材20は、透光性導電層21、発電層22、及び電極23を支持する。透光性基材20は、透光性を有する。透光性基材20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。
透光性導電層21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21は、透光性を有する。透光性導電層21は、透明であることが好ましい。
発電層22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。図3(B)に示すように、発電層22は、正孔輸送層221と、光電変換層222と、電子輸送層223と、を備える。正孔輸送層221、光電変換層222、及び電子輸送層223は、透光性導電層21から電極23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221は、光電変換層222で発生した正孔を、透光性導電層21へ抽出し、かつ光電変換層222で発生した電子が、透光性導電層21へ移動するのを妨げる。正孔輸送層221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(V2O5)、酸化グラフェン等が用いられてもよい。また、正孔輸送層221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。
光電変換層222(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222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222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222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。
電子輸送層223は、光電変換層222で発生した電子を電極23へ抽出し、かつ光電変換層222で発生した正孔が、電極23へ移動するのを妨げる。電子輸送層223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。
電極23は導電性を有し、アノードとして機能する。電極23は、光電変換層222によって生じた光電変換に応じて、光電変換層222から電子を取り出すことができる。電極23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23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。
バリアシート12は、太陽光発電シート4の厚さ方向において、バックシート10とは反対側に配置される。バリアシート12は、透光性を有しており、上述した「臨界表面張力γcが20以上45以下であり、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜する太陽光発電シート4の表面6」は、バリアシート12の表面によって構成される。バリアシート12は、透明であることが好ましい。バリアシート12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。
封止剤13は、バリアシート12とバックシート10との間に発電層22を配置した状態で、バリアシート12とバックシート10との間に充填される。封止剤13は、発電層22に対して、発電層22の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤13は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。
封止縁材14は、バックシート10とバリアシート12との間に複数の発電セル110及び封止剤13が配置された状態で、バックシート10の外周縁15とバリアシート12の外周縁16との間を封止する。太陽光発電シート4の外周縁17は封止縁材14の外周縁によって構成される。図2に示すように、封止縁材14は、第1接着部101と、第2接着部102と、第1接着部101と第2接着部102とをつなぐ封着部103と、を備える。第1接着部101は、バリアシート12の表面(図では上面)に接着される。第2接着部102は、バックシート10の裏面(図では下面)に接着される。第1接着部101、封着部103、及び第2接着部102は、一体に形成されている。
太陽光発電シート4の表面6側(バリアシート12側)から太陽光発電シート4に光が照射されると、発電層22の光電変換層222が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層222で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層223を介して電極23(アノード)へ抽出され、正孔が正孔輸送層221を介して透光性導電層21(カソード)へ抽出されることで、透光性導電層21から電極23へと電流が流れる(すなわち発電が行われる)。
本実施形態に係る設置構造1によれば、太陽光発電シート4の表面6(バリアシート12の表面)が、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜し、且つ、太陽光発電シート4の表面6(バリアシート12の表面)が、臨界表面張力γcが20以上となる平滑性を有することで、太陽光発電シート4の表面6上に落下した雨水等の水分は、表面6の傾斜方向へ流れる。これにより、太陽光発電シート4の表面6から水分が除去されるので、水分に含まれる汚れが表面6に付着することを抑制できる。したがって上記の汚れによって太陽光が遮られることを抑制できるので、太陽光発電シート4の発電効率を維持できる。
図3(A)は、本発明の第二実施形態に係る太陽光発電シート4の設置構造30を示す概略平面図であり、図3(B)は、図3(A)におけるa-a線概略断面図である。図4は、図3(A)におけるb-b線概略断面図である。
図5(A)は、本発明の第三実施形態に係る太陽光発電シートの設置構造40を示す概略平面図であり、図5(B)は、図5(A)におけるa-a線概略断面図である。図6は、図5(A)におけるb-b線概略断面図である。
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々改変できる。
効果が得られる太陽電池だけでなく、光エネルギーを別のエネルギーに変換するシートであってもよい。例えば、太陽光発電シートとしては、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)等であってもよい。
2 設置面
3 支持部材
4 太陽光発電シート
5 支持部材の表面
6 太陽光発電シートの表面
11 発電セル
31 溝
Claims (6)
- 地面又は建造物の床面である設置面と、
前記設置面の上側に設けられる太陽光発電シートとを備え、
前記太陽光発電シートの表面は、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜しており、 前記太陽光発電シートの表面の臨界表面張力γcは、20以上45以下であることを特徴とする前記太陽光発電シートの設置構造。 - 前記太陽光発電シートの表面には、溝が形成されており、
前記溝は、前記前記太陽光発電シートの表面が傾斜する方向に延びている請求項1に記載の太陽光発電シートの設置構造。 - 前記太陽光発電シートは、ペロブスカイト化合物を含む複数の発電セルを有する、請求項1又は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の表面が傾斜する方向に対して垂直な前記太陽光発電シートの断面において、前記太陽光発電シートの表面は、下側へ窪む円弧状を呈する請求項1乃至3のいずれかに記載の太陽光発電シートの設置構造。
- 前記設置面上に設置される支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜する表面を有しており、 前記太陽光発電シートは、前記支持部材の表面上に設置される請求項1乃至4のいずれかに記載の太陽光発電シートの設置構造。 - 前記設置面は、水平面に対して1.5°以上の角度で傾斜しており、
前記太陽光発電シートは、前記設置面上に設置される請求項1乃至4のいずれかに記載の太陽光発電シートの設置構造。
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