JP2024045927A - 太陽光発電装置の設置構造及び施工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光発電装置を地面などに簡易に設置することができる太陽光発電装置の設置構造及び太陽光発電装置の施工方法を提供する。【解決手段】太陽光発電装置の設置構造は、太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部3を備える太陽光発電シート1を少なくとも含む太陽光発電装置100を、設置対象101の表面102に設置した構造である。太陽光発電装置の設置構造は、太陽光発電装置100において少なくとも一つの発電部3の周囲の外周縁部11の少なくとも一部分11A,11Bが設置対象101に埋設されている。【選択図】図3
Description
本発明は、太陽光発電装置を設置対象に設置した設置構造、及び、太陽光発電装置を設置対象に設置する施工方法に関する。
太陽光パネルなどの太陽光発電装置を地面などに設置する施工方法として、地面などに架台を設置し、太陽光発電装置において太陽からの光を受けて電気に変換する発電部の周囲を囲む枠体を金具により架台に固定する施工方法が開示されている(例えば特許文献1を参照)。
太陽光パネルは、硬くて可撓性のないリジッドな太陽光発電装置であり、特許文献1に記載の方法のように、架台を用いて地面などに設置するのが一般的であるが、設置構造が大掛かりであり、施工作業に大変な労力を要する。
また近年では、ペロブスカイト太陽光発電シートなどの可撓性を有するフレキシブルな薄膜型太陽光発電装置が普及している。この太陽光発電シートを架台によって例えば地面に設置すると、太陽光発電シートと地面との間に空間が生じ、可撓性を有する太陽光発電シートは設置された状態において風などの影響を受けて振動する。太陽光発電シートは振動により発電効率が低下したり、配線が破損するという特徴があるため、実用上好ましくない。
本発明の目的は、太陽光発電装置を地面などに簡易に設置することができる太陽光発電装置の設置構造及び太陽光発電装置の施工方法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.太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部を備える太陽光発電シートを少なくとも含む太陽光発電装置を、設置対象の表面に設置した太陽光発電装置の設置構造であって、
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分が前記設置対象に埋設されている、太陽光発電装置の設置構造。
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分が前記設置対象に埋設されている、太陽光発電装置の設置構造。
項2.前記太陽光発電装置が可撓性を有しており、前記太陽光発電装置の前記外周縁部の少なくとも一部分は、下方に折り曲げられて前記発電部よりも下方の位置で前記設置対象に埋設されている、項1に記載の太陽光発電シートの設置構造。
項3.前記太陽光発電シートの曲げ強さは、10MPa以上150MPa以下である、項2に記載の太陽光発電装置の設置構造。
項4.前記太陽光発電装置の前記外周縁部において前記設置対象に埋設された部分は、前記設置対象中において固定具により前記設置対象に固定されている、項1から3のいずれか一項に記載の太陽光発電装置の設置構造。
項5.前記太陽光発電装置は平面視で矩形状を呈しており、前記太陽光発電装置において前記外周縁部の少なくとも二辺に沿った一部分が前記設置対象に埋設されている、項1から4のいずれか一項に記載の太陽光発電装置の設置構造。
項6.前記太陽光発電装置の前記外周縁部において前記設置対象に埋設された部分の幅は、15mm以上である、項1から5のいずれか一項に記載の太陽光発電装置の設置構造。
項7.太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部を備える発電シートを少なくとも含む太陽光発電装置を、設置対象の表面に設置するための太陽光発電装置の施工方法であって、
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分を前記設置対象に埋設する、太陽光発電装置の施工方法。
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分を前記設置対象に埋設する、太陽光発電装置の施工方法。
本発明によれば、太陽光発電装置を地面などに簡易に設置することができる、という利点がある。
本発明は、太陽光を受けて発電する太陽光発電装置を設置対象の表面に設置した太陽光発電装置の設置構造、及び、以下、太陽光発電装置を設置対象の表面に設置する太陽光発電装置の施工方法に関する。以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、設置対象の表面を「設置面」という。
太陽光発電装置
(全体構成)
図1及び図2に示すように、太陽光発電装置100は、太陽光をおもて面側から受けることで発電を行うことができる。太陽光発電装置100の平面視形状は、特に限定されるものではないが、好ましくは矩形状であり、本実施形態では長方形状である。平面視矩形状の太陽光発電装置1は、互いに向かい合う一対の辺と平行な方向の縦方向と、互いに向かい合う他の一対の辺と平行でありかつ縦方向に直交する横方向と、を有する。本実施形態では、太陽光発電装置100は平面視長方形状であり、縦方向及び横方向として、一対の長辺と平行な長手方向と、一対の短辺と平行でありかつ長手方向に直交する短手方向と、を有する。なお、太陽光発電装置100の平面視形状は、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などであってもよい。
(全体構成)
図1及び図2に示すように、太陽光発電装置100は、太陽光をおもて面側から受けることで発電を行うことができる。太陽光発電装置100の平面視形状は、特に限定されるものではないが、好ましくは矩形状であり、本実施形態では長方形状である。平面視矩形状の太陽光発電装置1は、互いに向かい合う一対の辺と平行な方向の縦方向と、互いに向かい合う他の一対の辺と平行でありかつ縦方向に直交する横方向と、を有する。本実施形態では、太陽光発電装置100は平面視長方形状であり、縦方向及び横方向として、一対の長辺と平行な長手方向と、一対の短辺と平行でありかつ長手方向に直交する短手方向と、を有する。なお、太陽光発電装置100の平面視形状は、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などであってもよい。
太陽光発電装置100は、特に限定されるものではないが、本実施形態のように、可撓性を有するフレキシブルなシートの形態をなすことができる。本明細書でいう「シート」は、その物体の厚さが、平面視における周縁の間の最大長さに対して、大幅に小さい、例えば10%以下である形状を意味し、膜、箔、フィルム、板なども、「シート」の形態に含まれる。また、「平面視における周縁の間の最大長さ」は、平面視における形状が矩形状である場合、対角線の長さを意味し、平面視における形状が円形状である場合、直径の長さを意味する。
フレキシブルなシートの形態の太陽光発電装置100は、太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部3を備える太陽光発電シート1を用いて構成することができる。
(太陽光発電シート)
太陽光発電シート1は可撓性を有する。太陽光発電シート1の曲げ強さは、特に限定されるものではないが、好ましくは10MPa以上であり、より好ましくは20MPa以上である。また、太陽光発電シート1の曲げ強さは、好ましくは150MPa以下であり、より好ましくは50MPa以下である。太陽光発電シート1の曲げ強さが、10MPa以上150MPa以下であることで、設置面に対する太陽光発電シート1の施工性を良好にしながら、太陽光発電シート1にひび割れなどの破損が生じることを抑制できる。曲げ強さは、例えば、JIS K7171に準拠する測定方法で測定される。太陽光発電シート1の曲げ強さは、主に、後述するバックシート2及びバリアシート4の厚みや弾性(柔軟性)によって実現され得る。
太陽光発電シート1は可撓性を有する。太陽光発電シート1の曲げ強さは、特に限定されるものではないが、好ましくは10MPa以上であり、より好ましくは20MPa以上である。また、太陽光発電シート1の曲げ強さは、好ましくは150MPa以下であり、より好ましくは50MPa以下である。太陽光発電シート1の曲げ強さが、10MPa以上150MPa以下であることで、設置面に対する太陽光発電シート1の施工性を良好にしながら、太陽光発電シート1にひび割れなどの破損が生じることを抑制できる。曲げ強さは、例えば、JIS K7171に準拠する測定方法で測定される。太陽光発電シート1の曲げ強さは、主に、後述するバックシート2及びバリアシート4の厚みや弾性(柔軟性)によって実現され得る。
太陽光発電シート1は、バックシート2と、少なくとも一つの発電部3と、バリアシート4と、封止剤5と、封止縁材6と、を備える。本実施形態では、太陽光発電シート1は、複数(図示例では三つ)の発電部3を備えるが、発電部3を一つだけ備えるものであってもよい。複数の発電部3及び封止剤5は、バックシート2とバリアシート4との間に配置されている。封止縁材6は、バックシート2とバリアシート4との間に複数の発電部3及び封止剤5を配置した状態で、外周縁を全長にわたって封止する。
太陽光発電シート1は、少なくとも一つの発電部3の周囲に外周縁部11を備える。発電部3が複数ある場合は、複数の配列された発電部3をひとまとめにし、ひとまとめにした複数の発電部3の周囲の部分が太陽光発電シート1の外周縁部11である。外周縁部11は、太陽光発電シート1の輪郭をなす外周縁10から内側に所定の幅(本実施形態ではD1又はD2)を有する部分である。外周縁部11の幅は、太陽光発電シート1の外周縁10と、少なくとも一つの発電部3の輪郭をなす外周縁において太陽光発電シート1の外周縁10と対向する部分との最短距離である。なお、本実施形態のように、平面視長方形状の太陽光発電シート1の外周縁10は、対向する互いに平行な一対の辺、つまりは短辺10A,10Bと、対向する互いに平行な他の一対の辺、つまりは長い辺10C,10Dとで構成される。
太陽光発電シート1の外周縁部11は、本実施形態では、その幅が全周にわたって同じ大きさとなるように形成されておらず、ある部分の幅D1が他の部分の幅D2よりも大きくなるように形成されている。具体的には、太陽光発電シート1の外周縁部11は、一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bの幅D1が一対の長辺10C,10Dに沿った一部分11C,11Dの幅D2よりも大きくなるように形成されている。上記幅D2は、特に限定されるものではないが、好ましくは15mm以上であり、より好ましくは35mm以上である。また、上記幅D2は、好ましくは125mm以下であり、より好ましくは100mm以下である。一方、上記幅D1は、特に限定されるものではないが、好ましくは15mm以上であり、より好ましくは50mm以上であり、より好ましくは100mm以上であり、より好ましくは200mm以上である。また、上記幅D1は、特に限定されるものではないが、好ましくは500mm以下であり、より好ましくは400mm以下であり、より好ましくは300mm以下である。
なお、太陽光発電シート1の外周縁部11は、図3に示すように、全周にわたって同じ大きさの幅D1となるように形成されていてもよい。つまりは、太陽光発電シート1の外周縁部11は、一対の長辺10C,10Dに沿った一部分11C,11Dも一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bと同じ幅D1となるように形成されていてもよい。
太陽光発電シート1には、少なくとも一つの発電部3により発電した電気をパワーコンディショナーなどの外部装置に出力するための電気ボックス7が取り付けられる。電気ボックス7は外部装置とケーブルにより接続されている。電気ボックス7は、太陽光発電シート1の外周縁部11に配置されている。電気ボックス7は、太陽光発電シート1のバックシート2側及びバリアシート4側のいずれに配置されていてもよいが、外観を良くする観点ではバックシート2側に配置され、一方で、破損時や接続不良時などのメンテナンス性を向上させる観点ではバリアシート4側に配置される。
(バックシート)
バックシート2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2は、太陽光発電シート1において設置面に対向する面を構成する。バックシート2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2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。
バックシート2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2は、太陽光発電シート1において設置面に対向する面を構成する。バックシート2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2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。
なお、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2は、可撓性を有する。バックシート2に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、縦弾性係数が好ましくは100MPa以上であり、より好ましくは1000MPa以上である。また、バックシート2の縦弾性係数は好ましくは10000MPa以下であり、より好ましくは5000MPa以下である。バックシート2の材料は、例えば、プラスチックフィルム、プラスチック基板などを挙げることができる。
バックシート2の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは100μm以上であり、より好ましくは200μm以上である。また、バックシート2の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは2000μm以下であり、より好ましくは1000μm以下であり、より好ましくは800μm以下である。バックシート2の厚さが上記数値範囲内であることにより、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)
発電部3は、光起電力効果を利用し、太陽光により発電する。本実施形態では、複数の発電部3が互いに間隔をあけて配置されており、長手方向に間隔をあけて並んでいる。なお、複数の発電部3は、本実施形態では、太陽光発電シート1の長手方向に一列で並んでいるが、この列が太陽光発電シート1の短手方向に間隔をあけて複数あってもよい。複数の発電部3は、直列又は並列で電気的に接続されている。
発電部3は、光起電力効果を利用し、太陽光により発電する。本実施形態では、複数の発電部3が互いに間隔をあけて配置されており、長手方向に間隔をあけて並んでいる。なお、複数の発電部3は、本実施形態では、太陽光発電シート1の長手方向に一列で並んでいるが、この列が太陽光発電シート1の短手方向に間隔をあけて複数あってもよい。複数の発電部3は、直列又は並列で電気的に接続されている。
隣り合う発電部3の間の距離は、特に限定されるものではないが、好ましくは2mm以上であり、より好ましくは10mm以上であり、より好ましくは15mm以上である。また、隣り合う発電部3の間の距離は、特に限定されるものではないが、好ましくは100mm以下であり、より好ましくは50mm以下であり、より好ましくは20mm以下である。
発電部3は、光起電力効果を利用した光電変換素子である発電セル300を少なくとも一つ備える。発電セル300は、発電し得る最小単位の素子である。本実施形態では、発電部3は複数の発電セル300を備え、複数の発電セル300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の長手方向及び/又は短手方向)に配置された光電変換ユニットにより構成される。なお、発電部3は一つの発電セル300により構成されていてもよい。
発電セル300は、図2(A)に示すように、透光性基材30と、透光性導電層31と、発電層32と、電極33と、を備える。透光性基材30、透光性導電層31、発電層32、及び電極33は、バリアシート4からバックシート2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30がバリアシート4に対向し、電極33がバックシート2に対向するように配置される。
(透光性基材)
透光性基材30は、透光性導電層31、発電層32、及び電極33を支持する。透光性基材30は、透光性を有する。透光性基材30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。なお、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30は、透光性導電層31、発電層32、及び電極33を支持する。透光性基材30は、透光性を有する。透光性基材30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。なお、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30の材料は、例えば、無機材料、有機材料、金属材料などを挙げることができる。無機材料は、例えば、石英ガラス、無アルカリガラスなどを挙げることができる。有機材料は、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などのプラスチック、高分子フィルムなどを挙げることができる。金属材料は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、シリコンなどを挙げることができる。
透光性基材30の厚さは、透光性導電層31、発電層32及び電極33を支持することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、30μm以上300μm以下である。
透光性基材30は、発電セル300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30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30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)
透光性導電層31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31は、透光性を有する。透光性導電層31は、透明であることが好ましい。
透光性導電層31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31は、透光性を有する。透光性導電層31は、透明であることが好ましい。
透光性導電層31の材料は、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)、ネサ膜などの透明な材料を挙げることができる。透光性導電層31は、透光性基板の表面に対して、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、塗布法などにより形成される。
また、透光性導電層31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などを挙げることができる。光を透過可能なパターンは、例えば、格子状、線状、波線状、ハニカム状、丸穴状などを挙げることができる。
透光性導電層31の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは30nm以上300nm以下である。透光性導電層31の厚みが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)
発電層32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32は、図2(B)に示すように、正孔輸送層320と、光電変換層321と、電子輸送層322と、を備える。正孔輸送層320、光電変換層321、及び電子輸送層322は、透光性導電層31から電極33に向かう方向に沿って、この順で積層されている。
発電層32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32は、図2(B)に示すように、正孔輸送層320と、光電変換層321と、電子輸送層322と、を備える。正孔輸送層320、光電変換層321、及び電子輸送層322は、透光性導電層31から電極33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)
正孔輸送層320は、光電変換層321で発生した正孔を、透光性導電層31へ抽出し、かつ光電変換層321で発生した電子が、透光性導電層31へ移動するのを妨げる。正孔輸送層320の材料は、例えば、金属酸化物を用いることができる。金属酸化物は、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、酸化アルミニウムなどを挙げることができる。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320の材料は、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320は、光電変換層321で発生した正孔を、透光性導電層31へ抽出し、かつ光電変換層321で発生した電子が、透光性導電層31へ移動するのを妨げる。正孔輸送層320の材料は、例えば、金属酸化物を用いることができる。金属酸化物は、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、酸化アルミニウムなどを挙げることができる。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320の材料は、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320の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは1nm以上1000nm以下であり、より好ましくは10nm以上500nm以下であり、より好ましくは10nm以上50nm以下である。正孔輸送層320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)
光電変換層321(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321の材料は、吸収した光を光電変換することができれば特に限定されるものではなく、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)などが用いられる。また、光電変換層321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321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。
光電変換層321(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321の材料は、吸収した光を光電変換することができれば特に限定されるものではなく、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)などが用いられる。また、光電変換層321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321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321の一例として、ペロブスカイトが用いられる光電変換層321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321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。
ペ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 ABX3 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は、特に限定されるものではなく、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などを挙げることができる。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、特に限定されるものではなく、例えば、Cu、Ni、Mn、Fe、Co、Pd、Ge、Sn、Pb、Euなどを挙げることができる。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は、特に限定されるものではなく、例えば、F、Cl、Br、Iなどを挙げることができる。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321の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは1nm以上100000nm以下であり、より好ましくは100nm以上50000nm以下であり、より好ましくは300nm以上1000nm以下である。光電変換層321の厚さが、上記数値範囲内であると、光電変換効率が向上する。
(電子輸送層)
電子輸送層322は、光電変換層321で発生した電子を電極33へ抽出し、かつ光電変換層321で発生した正孔が、電極33へ移動するのを妨げる。電子輸送層322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。
電子輸送層322は、光電変換層321で発生した電子を電極33へ抽出し、かつ光電変換層321で発生した正孔が、電極33へ移動するのを妨げる。電子輸送層322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)などを挙げることができる。金属酸化物を構成する元素は、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、バリウムなどを挙げることができる。また、電子輸送層322の材料は、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322の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは1nm以上1000nm以下であり、より好ましくは10nm以上500nm以下であり、より好ましくは10nm以上50nm以下である。電子輸送層322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)
電極33は導電性を有し、アノードとして機能する。電極33は、光電変換層321によって生じた光電変換に応じて、光電変換層321から電子を取り出すことができる。電極33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33の材料は、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などを挙げることができる。
電極33は導電性を有し、アノードとして機能する。電極33は、光電変換層321によって生じた光電変換に応じて、光電変換層321から電子を取り出すことができる。電極33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33の材料は、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などを挙げることができる。
(バリアシート)
バリアシート4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2とは反対側に配置される。バリアシート4は、太陽光発電シート1の受光面を含む。バリアシート4は、透光性を有している。バリアシート4は、透明であることが好ましい。バリアシート4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4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2とは反対側に配置される。バリアシート4は、太陽光発電シート1の受光面を含む。バリアシート4は、透光性を有している。バリアシート4は、透明であることが好ましい。バリアシート4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4は、可撓性を有する。バリアシート4に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、縦弾性係数が100MPa以上であることが好ましく、1000MPa以上であることがより好ましい。また、バリアシート4の縦弾性係数は好ましくは10000MPa以下であり、より好ましくは5000MPa以下である。バリアシート4の材料は、例えば、プラスチックフィルム、ビニルフィルムなどを挙げることができる。
また、バリアシート4の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは100μm以上であり、より好ましくは200μm以上である。また、バリアシート4の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは1000μm以下であり、より好ましくは800μm以下であり、より好ましくは600μm以下である。バリアシート4の厚さが上記数値範囲内であることにより、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)
封止剤5は、バリアシート4とバックシート2との間に発電層32を配置した状態で、バリアシート4とバックシート2との間に充填される。封止剤5は、発電層32に対して、発電層32の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤5は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。
封止剤5は、バリアシート4とバックシート2との間に発電層32を配置した状態で、バリアシート4とバックシート2との間に充填される。封止剤5は、発電層32に対して、発電層32の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤5は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。
封止層の材料は、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、シリコン樹脂、ポリビニルブチラールなどを挙げることができる。
(封止縁材)
封止縁材6は、バックシート2とバリアシート4との間に複数の発電セル300及び封止剤5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6は、図4に示すように、第1接着部60と、第2接着部61と、第1接着部60と第2接着部61とをつなぐ封着部62と、を備える。第1接着部60は、バリアシート4の上面に接着される。第2接着部61は、バックシート2の下面に接着される。第1接着部60、封着部62及び第2接着部61は、一体に形成されている。
封止縁材6は、バックシート2とバリアシート4との間に複数の発電セル300及び封止剤5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6は、図4に示すように、第1接着部60と、第2接着部61と、第1接着部60と第2接着部61とをつなぐ封着部62と、を備える。第1接着部60は、バリアシート4の上面に接着される。第2接着部61は、バックシート2の下面に接着される。第1接着部60、封着部62及び第2接着部61は、一体に形成されている。
封止縁材6の材料は、例えば、ブチルゴム、シリコーンゴム等からなるテープ材を挙げることができる。
(太陽光発電シートの作用)
太陽光発電シート1のおもて面側(バリアシート4の上面側)から太陽光発電シート1に光が照射されると、発電部3において発電セル300の発電層32の光電変換層321が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層321で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層322を介して電極33(アノード)へ抽出され、正孔が正孔輸送層320を介して透光性導電層31(カソード)へ抽出されることで、透光性導電層31から電極33へ電流が流れる(すなわち発電が行われる)。
太陽光発電シート1のおもて面側(バリアシート4の上面側)から太陽光発電シート1に光が照射されると、発電部3において発電セル300の発電層32の光電変換層321が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層321で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層322を介して電極33(アノード)へ抽出され、正孔が正孔輸送層320を介して透光性導電層31(カソード)へ抽出されることで、透光性導電層31から電極33へ電流が流れる(すなわち発電が行われる)。
ここで、発電部3では、図2(C)に示すように、複数の発電セル300の電極33に延長部330が設けられており、電極33の延長部330は透光性導電層31側へ延びている。隣り合う二つの発電セル300,300では、一方の発電セル300の電極33の延長部330が他方の発電セル300の透光性導電層31に接合される。この接合により、図2(C)において矢印で示すように、太陽光発電シート1に光が照射される間では、発電部3の一方端(図2(C)では右端)にある透光性導電層31から、発電部3の他方端(図2(C)では左端)にある電極33へ電流が流れる。この電流は、図示しない配電線を介して電気ボックス7に取り出される。
発電部3が複数の発電セル300を備える光電変換ユニットにより構成することで、一部の発電セル300に不具合が生じても、発電部3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、複数の発電セル300の電極33に延長部330を設けることに代わり、複数の発電セル300の透光性導電層31に、電極33側へ延びる延長部を設けてもよい。この場合、隣り合う二つの発電セル300,300では、一方の発電セル300の透光性導電層31の延長部が、他方の発電セル300の電極33に接合される。このようにしても上記と同様の効果が得られる。
また、発電部3に透光性基材30を設ける場合には、発電部3の製造を容易にする観点から、図2(C)に示すように、複数の発電セル300の透光性導電層31、発電層32及び電極33を、共通の透光性基材30に支持させることが好ましい。
また、発電部3が一つの発電セル300によって構成される場合には、透光性導電層31から電極33へ流れる電流が配電線を介して電気ボックス7に取り出される。
太陽光発電装置の設置構造及び施工方法
次に、太陽光発電装置100として太陽光発電シート1を設置対象の表面に設置した設置構造、及び、太陽光発電装置100として太陽光発電シート1を設置対象の表面に設置する施工方法について説明する。
次に、太陽光発電装置100として太陽光発電シート1を設置対象の表面に設置した設置構造、及び、太陽光発電装置100として太陽光発電シート1を設置対象の表面に設置する施工方法について説明する。
図4に示すように、太陽光発電シート1は、設置対象101の表面(設置面)102に設置される。具体的に、太陽光発電シート1は、外周縁部11の少なくとも一部分が設置対象101に埋設されることで、設置面102に設置される。太陽光発電シート1の外周縁部11の少なくとも一部分が設置対象101に埋設されることにより、太陽光発電シート1は設置面102に定置され、太陽光発電シート1の少なくとも一つの発電部3が設置面102上で露出していることで、太陽光発電シート1は少なくとも一つの発電部3により良好に発電する。
設置対象101は、例えば土、砂、砂利などが堆積した地盤であり、設置面102である地面の下に太陽光発電シート1の外周縁部11の一部分を容易に埋設可能な地盤であることが好ましい。なお、設置対象101は、コンクリートで形成された地盤であってもよい。また、設置対象11において、設置対象101に埋設された太陽光発電シート1の外周縁部11を挟む上方の層と下方の層は、地質が同じあってもよいし異なっていてもよい。例えば、土、砂、砂利などが堆積した層上に太陽光発電シート1が置かれ、外周縁部11の上にコンクリートなどを固めた層を設けることで、太陽光発電シート1の外周縁部11を設置対象11に埋設してもよい。
太陽光発電シート1の外周縁部11において設置対象101に埋設される部分が占める割合は、太陽光発電装シート1が設置面102から容易に動いたり剥がれたりしないように、例えば風などで容易に吹き飛ばされないように太陽光発電シート1を設置面102に設置できれば、特に限定されるものではない。
例えば、太陽光発電シート1が平面視長方形状などの平面視矩形状を呈する場合には、太陽光発電シート1の外周縁部11は、外周縁10の二辺に沿った一部分、好ましくは、対向する互いに平行な一対の辺に沿った一部分を少なくとも設置対象101に埋設することができる。本実施形態のように、太陽光発電シート1が平面視長方形状である場合は、一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11B、又は、一対の長辺10C,10Dに沿った一部分11C,11Dを少なくとも設置対象101に埋設することができる。
本実施形態では、太陽光発電シート1の外周縁部11のうち、幅D1が大きい一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bが設置対象101に埋設されている。この外周縁部11の一部分11A,11Bの幅D1が上述したように好ましくは15mm以上であることにより、発電部3を設置面102上に露出させたまま、つまりは、発電部3の一部分を設置対象101に埋設させることなく、太陽光発電シート1を設置面102に定置することができる。また、外周縁部11の一部分11A,11Bの幅D1が上述したように500mm以下であることにより、該一部分11A,11Bを無駄に長く形成することがなく、太陽光発電シート1の製造コストを低減できる。
なお、太陽光発電シート1は、外周縁部11のうち、一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bの代わりに、一対の長辺10C,10Dに沿った一部分11C,11Dの幅D2を好ましくは15mm以上、より好ましくは50mm以上、より好ましくは100mm以上、より好ましくは200mm以上に大きくすることができる。そして、該部分11C,11Dを設置対象101に埋設するようにしてもよい。
太陽光発電シート1の外周縁部11に配置された電気ボックス7は、本実施形態では、外周縁部11の一方の短辺10Aに沿った一部分11Aに配置され、外周縁部11の一部分11A,11Bとともに設置対象101に埋設されている。これにより、電気ボックス7が風雨や太陽光に晒されるのを防止できるので、電気ボックス7の耐久性を向上可能である。なお、電気ボックス7は、太陽光発電シート1の外周縁部11の他の一部分に配置されて設置面102上に露出していてもよい。電気ボックス7が設置面102上に露出していると、電気ボックス7の破損時や接続不良時にメンテナンス性を向上することができる。
太陽光発電シート1の外周縁部11において、一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bは、本実施形態では、下方に折り曲げられて発電部3よりも下方の位置で設置対象101に埋設されている。太陽光発電シート1の外周縁部11の一部分11A,11Bを、下方に折り曲げずに発電部3と同じ高さ位置で設置対象101に埋設することも可能であるが、この場合には、太陽光発電シート1の外周縁部11の一部分11A,11Bの上に土、砂、砂利などが高く堆積することになる。この場合、高く堆積した土、砂、砂利などにより太陽光発電シート1の発電部3に入射する太陽光が遮られるおそれがあり、太陽光発電シート1の発電量が減少するおそれがある。これに対して本実施形態のように、太陽光発電シート1の外周縁部11の一部分11A,11Bが下方に折れ曲がって発電部3よりも下方の位置で設置対象101に埋設されていることにより、太陽光発電シート1の発電部3に入射する太陽光が遮られないため、太陽光発電シート1の発電量が減少するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、太陽光発電シート1の外周縁部11において二辺に沿った一部分だけを設置対象101に埋設する例を説明しているが、外周縁部11の三辺に沿った一部分を設置対象101に埋設してもよい。さらには外周縁部11の全周にわたる部分、すなわち、図5に示すように、一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bに加えて一対の長辺10C,10Dに沿った一部分11C,11Dについても設置対象101に埋設することができる。この場合、太陽光発電シート1の外周縁部11は、図3に示すように、全周にわたって大きな幅D1を有するように形成される。
作用・効果
本実施形態では、太陽光発電装置100において少なくとも一つの発電部3の周囲の外周縁部11のうち、少なくとも一部分11A,11Bを設置対象101に埋設することで、太陽光発電装置100が設置面102に設置される。そのため、太陽光発電装置100を大掛かりな架台などを用いて設置面102に設置する必要がなく、太陽光発電装置100を設置面102に簡易に設置することができる。
本実施形態では、太陽光発電装置100において少なくとも一つの発電部3の周囲の外周縁部11のうち、少なくとも一部分11A,11Bを設置対象101に埋設することで、太陽光発電装置100が設置面102に設置される。そのため、太陽光発電装置100を大掛かりな架台などを用いて設置面102に設置する必要がなく、太陽光発電装置100を設置面102に簡易に設置することができる。
他の実施形態
以上、本発明の一つの実施形態について説明したが、上記実施形態は、あくまでも例示であって制限的なものではない。そのため、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する他の実施形態についても、本発明の目的を達成することができる。
以上、本発明の一つの実施形態について説明したが、上記実施形態は、あくまでも例示であって制限的なものではない。そのため、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する他の実施形態についても、本発明の目的を達成することができる。
太陽光発電シート1の外周縁部11は、設置対象101に埋設された部分について、例えば図3に示す実施形態では一対の短辺10A,10Bに沿った一部分11A,11Bについて、図6から図8に示すように、設置対象101中において固定具8により設置対象101に固定してもよい。これにより、太陽光発電シート1を設置面102から効果的に動きにくく、剥がれにくくすることができ、太陽光発電シート1を設置面102に強固に定置させることができる。なお、図示は省略するが、図4に示す実施形態では太陽光発電シート1の外周縁部11の全周(一対の短辺10A,10B及び一対の長辺10C,10D)に沿った全ての部分11A,11B,11C,11Dについて、設置対象101中において固定具8により設置対象101に固定してもよい。固定具8は、特に限定されないが、太陽光発電シート1の外周縁部11の中でも例えば封止縁材6(図1、図2(A)及び図3に示す)の範囲において外周縁部11を設置対象101に固定する。
(固定具)
固定具8は、例えば図6に示すように、設置対象101中に打ち込まれる杭やボルトなどの打込み具80で構成することができる。打込み具80は、例えば金属製や樹脂製である。打込み具80を樹脂製とする場合、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル、ABS、ポリプロピレン、PPS、ポリカーボネートなどを素材とすることができる。
固定具8は、例えば図6に示すように、設置対象101中に打ち込まれる杭やボルトなどの打込み具80で構成することができる。打込み具80は、例えば金属製や樹脂製である。打込み具80を樹脂製とする場合、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル、ABS、ポリプロピレン、PPS、ポリカーボネートなどを素材とすることができる。
打込み具80が金属製であると、打込み具80の強度及び対候性を向上することができる。また、打込み具80を金属製とすることで、打込み具80を小型化、薄肉化でき、樹脂製とするよりも構造物として軽量化、小型化が可能となる場合もある。一方で、打込み具80が樹脂製であると、打込み具80が飛散した場合に打込み具80により周辺物が破損、損傷するのを抑制することができる。なお、打込み具80が飛散した場合に周辺物を破損、損傷させないという観点では、軽量な金属や多孔質の金属を打込み具80の素材に用いることもできる。太陽光発電装置1の設置箇所の安全基準によって、打込み具80の素材は適宜選定することができる。
また、打込み具80の強度を向上させる別の手段としては、上述した樹脂の中に強化繊維を含んだ複合強化材料を打込み具80の素材に用いることもできる。複合強化材料に含まれる強化繊維の材質は特に限られず、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維などを挙げることができる。強化繊維の含有量は、体積中に5%以上であることが好ましく、15%以上がより好ましく、30以上がより好ましい。これにより、打込み具80を適切な強度にすることができる。一方、強化繊維の含有量を体積中に80以下、より好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下とすることで、成形性を付与することができる。
なお、強化繊維の平均繊維長さは、後述する押さえ部80Aの直径(押さえ部80Aの厚み方向で直径が変わる場合は最大直径)の100%以下、より好ましくは75%以下、より好ましくは50%以下であるとよい。なお、押さえ部80Aの直径とは、押さえ部80Aの横断面形状が円形状であればその直径を指し、押さえ部80Aの横断面形状が円形状でない場合は押さえ部80Aの横断面の外接円の直径を指す。
本実施形態では、平面視矩形状の太陽光発電シート1の外周縁部11は、その四隅がそれぞれ打込み具80により設置対象101中において設置対象101に固定されているが、打込み具80の数や位置は特に限定されるものではない。任意の数の打込み具80を用いて任意の位置で、太陽光発電シート1の外周縁部11を設置対象101中において設置対象101に固定することができる。打込み具80は、図9に示すように、押さえ部80Aと、押さえ部80Aに一体に設けられて押さえ部80Aから下方に突き出る軸部80Bと、を備える。
押さえ部80Aは、所定の厚みTを有する板状を呈しており、本実施形態では厚み方向に直交する断面(本開示では「横断面」という。)の形状が円形状である。押さえ部80Aは、その下面で設置対象101に埋設された太陽光発電シート1の外周縁部11を設置対象101に押し付けることで設置対象101から離れにくくする。押さえ部80Aは、厚み方向でその直径が変わらないように形成されていてもよいし、厚み方向でその直径が変わる、例えば下端において最大直径となるように形成されていてもよい。押さえ部80Aの横断面形状は、特に限定されるものではなく、太陽光発電シート1の外周縁部11を設置対象101に押し付けることが可能であれば種々の形状とすることができる。押さえ部80Aの横断面形状は、円形状(図9(A))、六角形状(図9(B))、角が尖った四角形状(図9(C))、角が面取りされた四角形状(図9(D))、十字形状(図9(E))、卍字形状(図9(F))などを例示することができる。
押さえ部80Aは、特に限定されるものではないが、図10(A)に示すように、その下面80aと側面80bとの間の角部80cが丸みを帯びるように形成されることが好ましい。これにより、押さえ部80Aで太陽光発電シート1の外周縁部11を押さえ付けた際に、押さえ部80Aの下面80a側の角部80cにより太陽光発電シート1が損傷するのを抑制することができる。なお、図10(B)に示すように、押さえ部80Aの下面80a側の角部80cが直角や鋭角でなく鈍角となるように押さえ部80Aを形成することでも、同様に、押さえ部80Aで太陽光発電シート1の外周縁部11を押さえ付けた際に、押さえ部80Aの下面80a側の角部80cにより太陽光発電シート1が損傷するのを抑制することができる。
押さえ部80Aの下端における直径、すなわち押さえ部80Aの下面の直径は、特に限定されるものではないが、押さえ部80Aにより太陽光発電シート1の外周縁部11を広く設置対象101に押さえ付けるとの観点からは、好ましくは30mm以上であり、より好ましくは50mm以上である。また、押さえ部80Aの下端における直径は、特に限定されるものではないが、好ましくは500mm以下であり、より好ましくは200mm以下である。
押さえ部80Aの下端における横断面の面積s1、すなわち、押さえ部80Aの下面の面積s1は、特に限定されるものではないが、押さえ部80Aにより太陽光発電シート1の外周縁部11をしっかりと強く設置対象101に押さえ付けるとの観点からは、好ましくは650mm2以上であり、より好ましくは2,000mm2以上である。また、押さえ部80Aの下端における横断面の面積s1は、特に限定されるものではないが、好ましくは200,000mm2以下であり、より好ましくは20,000mm2以下である。
なお、押さえ部80Aにより太陽光発電シート1を設置面102に強固に定置させるためには、特に限定されないが、太陽光発電シート1のおもて面の面積S1に対する一つの押さえ部80Aの上記面積s1の比率(s1/S1×100%)は、好ましくは0.1%以上であり、より好ましくは1%以上であり、より好ましくは5%以上である。
また、太陽光発電シート1の外周縁部11を押さえ付ける全ての押さえ部80Aについて、これらの上記面積s1の合計面積s2(Σs1)は、特に限定されないが、太陽光発電シート1のおもて面の面積S1に対する比率(s2/S1×100%)で好ましくは5%以上であり、より好ましくは10%以上であり、より好ましくは20%以上である。及び/又は、全ての押さえ部80Aの上記合計面積s2(Σs1)は、特に限定されないが、太陽光発電シート1のおもて面における非発電部の面積S2、つまりは、太陽光発電シート1のおもて面の面積S1から発電部3の総面積S3を引いた面積S2=S1-S3に対する比率(s2/S2×100%)で好ましくは10%以上であり、より好ましくは50%以上であり、より好ましくは80%以上である。
軸部80Bは、図6(B)に示すように、太陽光発電シート1の外周縁部11を上下方向に貫通して、設置対象101中に打ち込まれている。軸部80Bは、本実施形態のように所定の長さ及び太さを有する棒状を呈していてもよいし、所定の長さ及び厚みを有する板状を呈していてもよい。棒状の軸部80Bは、中実であってもよいし、下端が開口した中空であってもよい。棒状の軸部80Bは、本実施形態では軸部80Bの長さ方向(押さえ部80Aから延びる延伸方向)に直交する断面(本開示では「横断面」という。)の形状が円形状であるが、多角形状であってもよい。軸部80Bは、長さ方向でその直径が変わらないように形成されていてもよいし、長さ方向でその直径が変わる、例えば下端部が先細りとなるように形成されていてもよい。なお、軸部80Bの直径とは、軸部80Bの横断面形状が円形状もしくは円環状であればその直径もしくは外径を指し、軸部80Bの横断面形状が円形状もしくは円環状でない場合は、軸部80Bの横断面の外接円の直径を指す。
軸部80Bの外周面には、図11(A)及び(B)に示すように、環状に突き出る一つ又は複数の外突起80Cが一体に設けられていてもよい。図11(A)に示すように、複数の外突起80Cが軸部80Bの外周面に設けられる場合には、複数の外突起80Cは軸部80Bの長さ方向に間隔をあけて設けられる。図11(B)に示すように、一つの外突起80Cが軸部80Bの外周面に設けられる場合には、例えば軸部80Bにおいて押さえ部80Aと反対側の端部(下端部)に外突起80Cを設けることができる。これにより、設置対象101から打込み具80を抜けにくくすることができる。
外突起80Cは、特に限定されるものではないが、図11(A)に示すように、押さえ部80A側(上側)に向かうほど外突起80Cが軸部80Bの外周面から突き出る長さが大きくなる(外突起80Cの外径が大きくなる)ように形成することが好ましい。これにより、設置対象101に対して打込み具80を打ち込みやすくできる。
軸部80Bの外周面には、図11(C)に示すように、螺旋状に突き出る螺子80Dが一体に設けられていてもよい。これにより、ねじ込みによって打込み具80を設置対象101に容易に打ち込むことができ、設置対象101から打込み具80を抜けにくくすることができる。
軸部80Bは、図11(A)から(C)では中実(柱状)であるが、図11(D)から(G)に示すように、中空(筒状)であってもよい。軸部80Bが中空であると、軸部80Bと設置対象101とが接触する面積を大きく確保できるので、設置対象101から打込み具80を抜けにくくすることができる。
軸部80Bが中空の場合においては、図11(E)に示すように、軸部80Bの内周面には、環状に突き出る一つ又は複数の内突起80Eが一体に設けられていてもよい。また図11(F)に示すように、軸部80Bの外周面には、環状に突き出る一つ又は複数の外突起80Cが一体に設けられていてもよい。また図11(G)に示すように、軸部80Bの内周面には一つ又は複数の内突起80Eが一体に設けられ、軸部80Bの外周面には一つ又は複数の外突起80Cが一体に設けられていてもよい。これらにより、設置対象101から打込み具80を抜けにくくすることができる。
内突起80Eは、特に限定されるものではないが、図11(E)及び(G)に示すように、押さえ部80A側と反対側(下側)に向かうほど内突起80Eが軸部80Bの内周面から突き出る長さが大きくなる(内突起80Eの内径が小さくなる)ように形成することが好ましい。これにより、設置対象101に対して打込み具80を打ち込みやすくできる。
軸部80Bの長さは、特に限定されるものではないが、好ましくは10mm以上であり、より好ましくは25mm以上であり、より好ましくは100mm以上である。また、軸部80Bの長さは、特に限定されるものではないが、好ましくは500mm以下であり、より好ましくは200mm以下である。
軸部80Bの直径(軸部80Bの長さ方向で直径が変わる場合は最大直径)は、特に限定されるものではないが、好ましくは10mm以上であり、より好ましくは15mm以上である。また、軸部80Bの直径は、特に限定されるものではないが、好ましくは200mm以下であり、より好ましくは150mm以下である。
軸部80Bの直径(軸部80Bの長さ方向で直径が変わる場合は最大直径)は、押さえ部80Aの下端における直径よりも小さい。押さえ部80Aの下端における直径と軸部80Bの直径との比率は、特に限定されるものではないが、押さえ部80Aにより太陽光発電シート1の外周縁部11を広く設置対象101に押さえ付けるためには、押さえ部80Aの下端における直径は、軸部80Bの直径の1.1倍以上とすることが好ましく、1.8倍以上とすることがより好ましい。また、押さえ部80Aの下端における直径は、特に限定されるものではないが、軸部80Bの直径の2.5倍以下とすることが好ましい。
なお、打込み具80は、上述した形状のものに限定されるものではなく、軸部80Bが設置対象101中に打ち込まれ、かつ、設置対象101に埋設された太陽光発電シート1の外周縁部11を押さえ部80Aで押さえ付けるものであれば、種々の形状のものを用いることができる。
固定具8のその他の例として、固定具8は、図7に示すように、設置対象101中に打ち込まれる上述した打込み具80と、接着層81とで構成することができる。太陽光発電シート1の外周縁部11のうら面(バックシート2側の面)が、設置対象101中に打ち込まれた打込み具80の押さえ部80Aに接着層81を介して接着されることで、太陽光発電シート1の外周縁部11が設置対象101に固定される。
図7の例では、押さえ部80Aの上端における直径、すなわち、押さえ部80Aの上面の直径は、特に限定されるものではないが、太陽光発電シート1の外周縁部11を広く押さえ部80Aに接着させて設置対象101に固定するとの観点からは、好ましくは30mm以上であり、より好ましくは50mm以上である。また、押さえ部80Aの上端における直径は、特に限定されるものではないが、好ましくは500mm以下であり、より好ましくは200mm以下である。
押さえ部80Aの上端における横断面の面積s3、すなわち、押さえ部80Aの上面の面積s3は、特に限定されるものではないが、太陽光発電シート1の外周縁部11をしっかりと強く押さえ部80Aに接着させて設置対象101に固定するとの観点からは、好ましくは650mm2以上であり、より好ましくは2,000mm2以上である。また、押さえ部80Aの上端における横断面の面積s3は、特に限定されるものではないが、好ましくは200,000mm2以下であり、より好ましくは20,000mm2以下である。
なお、押さえ部80Aにより太陽光発電シート1を設置面102に強固に定置させるためには、特に限定されないが、太陽光発電シート1のうら面の面積S4に対する一つの押さえ部80Aの上記面積s3の比率(s3/S4×100%)は、好ましくは0.1%以上であり、より好ましくは1%以上であり、より好ましくは5%以上である。
また、太陽光発電シート1の外周縁部11を接着させる全ての押さえ部80Aについて、これらの上記面積s3の合計面積s4(Σs3)は、特に限定されないが、太陽光発電シート1のうら面の面積S4に対する比率(s4/S4×100%)で好ましくは5%以上であり、より好ましくは10%以上であり、より好ましくは20%以上である。及び/又は、全ての押さえ部80Aの上記合計面積s4(Σs3)は、特に限定されないが、太陽光発電シート1のうら面における非発電部の面積S5、つまりは、太陽光発電シート1のうら面の面積S4から発電部3の総面積S3を引いた面積S5=S4-S3に対する比率(s4/S5×100%)で好ましくは10%以上であり、より好ましくは50%以上であり、より好ましくは80%以上である。
押さえ部80Aの上端における直径と軸部80B(軸部80Bの長さ方向で直径が変わる場合は最大直径)の直径との比率は、特に限定されるものではない。ただし、太陽光発電シート1の外周縁部11を広く押さえ部80Aに接着させて設置対象101に固定するためには、押さえ部80Aの上端における直径は、軸部80Bの直径の1.1倍以上とすることが好ましく、1.8倍以上とすることがより好ましい。また、押さえ部80Aの上端における直径は、特に限定されるものではないが、軸部80Bの直径の大きさの2.5倍以下とすることが好ましい。
(接着層)
接着層81は、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、クロロプレンゴム、スチレン、ブタジエンゴム、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも1つ以上を含む樹脂組成物から形成される。接着層81は、800cP以上の粘度を有することが好ましいが、接着層81の粘度は800cP未満であってもよい。
接着層81は、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、クロロプレンゴム、スチレン、ブタジエンゴム、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも1つ以上を含む樹脂組成物から形成される。接着層81は、800cP以上の粘度を有することが好ましいが、接着層81の粘度は800cP未満であってもよい。
固定具8のその他の例として、固定具8は、図9に示すように、設置対象101中に設けられるコンクリート82で構成することができる。設置対象101に埋設された太陽光発電シート1の外周縁部11の少なくとも一部分がコンクリート81に埋め込まれることで、設置対象4が軟弱地盤である場合でも太陽光発電シート1の外周縁部11を設置対象に強固に固定できる。
また、上述した全ての実施形態において、太陽光発電装置100は、図12に示すように、太陽光発電シート1と、太陽光発電シート1よりも設置対象4側に配置される繊維含有シート9とを備えたものとすることができる。
(繊維含有シート)
繊維含有シート9は、繊維を含有するシートである。繊維含有シート9として、繊維の周囲が樹脂で被覆された繊維強化シート、又は或いは不織布を使用できる。この場合、繊維含有シート9に含ませる繊維の材料として例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリオレフィン、アスファルト、珪砂が使用される。繊維含有シート9の厚さは、例えば、0.1mm以上100mm以下であることが好ましい。繊維含有シート9は、太陽光発電シート1のバックシート2に接着剤など用いて接着される。当該接着剤の材料として、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、クロロプレンゴム、スチレン、ブタジエンゴム、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも1つ以上を含む樹脂組成物を使用できる。
繊維含有シート9は、繊維を含有するシートである。繊維含有シート9として、繊維の周囲が樹脂で被覆された繊維強化シート、又は或いは不織布を使用できる。この場合、繊維含有シート9に含ませる繊維の材料として例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリオレフィン、アスファルト、珪砂が使用される。繊維含有シート9の厚さは、例えば、0.1mm以上100mm以下であることが好ましい。繊維含有シート9は、太陽光発電シート1のバックシート2に接着剤など用いて接着される。当該接着剤の材料として、例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、シアノアクリレート樹脂、アクリル樹脂、クロロプレンゴム、スチレン、ブタジエンゴム、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも1つ以上を含む樹脂組成物を使用できる。
設置対象101の表面102が繊維含有シート9により覆われて設置対象101に太陽光が照射されるのが遮られることで、草木が設置対象101に生える、育つのを抑制することができる。
繊維含有シート9の平面視形状は、特に限定されるものではなく、長方形状などの矩形状、円形状、楕円形状、多角形状など、種々の形状とすることができる。繊維含有シート9は、太陽光発電シート1と同じ形状で同じ大きさに形成することができるが、図12に示すように、太陽光発電シート1よりも一回り大きく形成されていることが好ましい。これにより、繊維含有シート9の外周縁部だけを全周にわたって設置対象101に埋設することで、太陽光発電シート1を設置対象101の設置面102に設置することができる。この場合、太陽光発電シート1の外周縁部11は、全周にわたって小さな幅D2を有するように形成される。なお、繊維含有シート9は、外周縁部の一部分だけが設置対象101に埋設されてもよい。
また、上述した全ての実施形態では、太陽光発電シート1は、ペロブスカイト化合物などを含む光電変換層を有する太陽光発電シートを例にして説明をしたが、可撓性を有する太陽光発電シートであれば同等の作用効果を実現することができる。
また、上述した全ての実施形態では、太陽光発電装置100は、可撓性を有する太陽光発電シート1で構成される例を示したが、太陽光発電装置100は、従来のシリコン系パネルのように硬くて可撓性を有しないリジッドなシートの形態であってもよい。
また、上述した全ての実施形態では、太陽光発電装置100は、光により発電効果が得られる太陽電池を例に示したが、光エネルギーを別のエネルギーに変換する装置(光エネルギー変換装置)であればよい。光エネルギー変換装置としては、太陽光発電シートの他、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)などを挙げることができる。
1 太陽光発電シート
8 固定具
11 太陽光発電装置の外周縁部
100 太陽光発電装置
101 設置対象
102 設置面
8 固定具
11 太陽光発電装置の外周縁部
100 太陽光発電装置
101 設置対象
102 設置面
Claims (7)
- 太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部を備える太陽光発電シートを少なくとも含む太陽光発電装置を、設置対象の表面に設置した太陽光発電装置の設置構造であって、
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分が前記設置対象に埋設されている、太陽光発電装置の設置構造。 - 前記太陽光発電装置が可撓性を有しており、前記太陽光発電装置の前記外周縁部の少なくとも一部分は、下方に折り曲げられて前記発電部よりも下方の位置で前記設置対象に埋設されている、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の曲げ強さは、10MPa以上150MPa以下である、請求項2に記載の太陽光発電装置の設置構造。
- 前記太陽光発電装置の前記外周縁部において前記設置対象に埋設された部分は、前記設置対象中において固定具により前記設置対象に固定されている、請求項2に記載の太陽光発電装置の設置構造。
- 前記太陽光発電装置は平面視で矩形状を呈しており、前記太陽光発電装置において前記外周縁部の少なくとも二辺に沿った一部分が前記設置対象に埋設されている、請求項1又は2に記載の太陽光発電装置の設置構造。
- 前記太陽光発電装置の前記外周縁部において前記設置対象に埋設された部分の幅は、15mm以上である、請求項1又は2に記載の太陽光発電装置の設置構造。
- 太陽光の入射により発電を行う少なくとも一つの発電部を備える発電シートを少なくとも含む太陽光発電装置を、設置対象の表面に設置するための太陽光発電装置の施工方法であって、
前記太陽光発電装置において前記少なくとも一つの発電部の周囲の外周縁部の少なくとも一部分を前記設置対象に埋設する、太陽光発電装置の施工方法。
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