JP2786816B2 - 窓扉用太陽電池パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窓扉用太陽電池パネル
に係り、特に太陽電池パネルを薄肉に形成できるととも
に、リード線の断線が発生するおそれがなく、しかも、
接続作業が簡単になるようにした窓扉用太陽電池パネル
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビルディングや住宅などの建築物
の設備への電力を供給するために、太陽電池パネルを用
いることが研究されているが、この太陽電池パネルは受
光面側の透明電極と、半導体光活性層を含む半導体膜
と、半導体膜に光を反射する金属電極とを積層した構造
になっているので、太陽光線を遮蔽してしまうので、窓
や扉など建物内部への採光に用いる造作には用いること
ができず、屋上や余剰敷地に設置しなければならないと
されてきた。

【０００３】この屋上や余剰敷地を他の目的に有効利用
するために、最近になって、受光面と反対側の金属電極
を部分的に除去して透光性を与えた太陽電池パネルが開
発され、この透光性を有する太陽電池パネルを窓枠、戸
枠、扉枠など、建物の開口部を閉鎖又は開閉するパネル
枠に嵌め込むことが提案されている。

【０００４】この太陽電池パネルは、従来のガラスと同
様にして上下及び左右の框を有するパネル枠に嵌め込ま
れるが、外部の配線と接続する接続手段としてリード線
が設けられ、パネル枠の外から内に引き込まれた導線の
一端にこのリード線を結合したり、リード線自体を導線
に兼用してパネル枠の框の中を通し、例えばピボット軸
などからパネル枠の外に引き出したりしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
線を導出する場合には、リード線の太さによって太陽電
池パネルの厚さを分厚く形成する必要がある上、リード
線が切れ易く、しかも、配線作業が面倒になるという問
題がある。

【０００６】つまり、リード線を外部配線あるいはこれ
に接続された導線に結合する方法としては、外部配線や
導線とリード線とを撚り合わせて絶縁テープで被覆した
り、両者をバックルに加締め付けたり、差込み式のカプ
ラを用いたりしているので、作業が煩瑣になる。特に、
パネル枠の構造上、これら導線とリード線との接続や接
続の解除を行うために太陽電池パネルを外しておく必要
がある場合には、この接続作業や接続解除作業の前に太
陽電池パネルを取り外す作業や、後に太陽電池パネルを
嵌め込む作業が加わるので著しく煩瑣になる。

【０００７】本発明は、上記の事情を考慮して、太陽電
池パネルを薄肉化でき、しかも、断線の恐れがなく、簡
単に外部配線やこれに接続された導線に接続できるよう
にした窓扉用太陽電池パネルを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、建物の開口部
を閉鎖または開閉するパネル枠に嵌め込まれ、ガラス基
板上に順に積層された透明電極、半導体光活性層及び金
属電極と、上記透明電極と金属電極とを個別に外部配線
に接続する接続手段とを有し、上記金属電極の一部分を
除去して透光部を形成した窓扉用太陽電池パネルにおい
て、上記の目的を達成するだめ、上記接続手段がそれぞ
れソケット又はラグ端子に対応するラグ端子又はソケッ
トで構成されることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、ラグ端子を用いれば、断面
がほぼ丸いリード線とは違って端子の幅を拡げることに
よって断面積を減少させることなく端子の厚さを薄くす
ることができ、太陽電池パネルを薄肉化できる。

【００１０】又、ラグ端子は板状になっているので、細
い線を撚り合わせたリード線に比べて破断し難い。

【００１１】更に、ラグ端子はソケットへの抜き差しに
よって接続や接続の解除ができる。また、ソケットをパ
ネル枠に支持させると、太陽電池パネルのパネル枠への
脱着に伴ってラグ端子とソケットとを抜き差しすること
ができ、外部配線やこれに接続された導線への接続や接
続の解除が著しく簡単になる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例に係る窓扉用太陽電池パネ
ルを図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りで
あるが、本発明の一実施例を説明する前に、本発明の一
実施例が適用された太陽電池窓を図１に基づいて概略的
に説明する。

【００１３】図１の斜視図に示す太陽電池窓は、窓縁枠
に立て軸心回りに９０°回転可能に支持される窓扉枠１
を有し、この窓扉枠１は左右の立框２・３と上框４と、
下框５と、上框４から上方に突出させたピボット軸６
と、下框５から下方に突出させたピボット軸７と中横桟
８とを備え、各ピボット軸６・７を窓内枠に回転可能に
支持させている。

【００１４】本発明の一実施例に係る太陽電池パネル９
は、この窓扉枠１に設けた中横桟８の上下に２群にわけ
て嵌め込まれ、これら太陽電池パネル９から外部に電力
を取り出す１対の導線１０・１１が例えば上側のピボッ
ト軸６を通って外部に引き出される。

【００１５】図２の斜視図及び図３の断面図に示すよう
に、この太陽電池パネル９は、受光面側に配置されるガ
ラス基板１２と、このガラス基板１２の受光面と反対側
の面に設けられた光電変換素子１３及び保護膜１４と、
保護膜の表面側に配置されるガラス板１５と、周縁を補
強する金属枠１６と、この金属枠１６を貫通するように
保護膜１４から太陽電池パネル９の面方向、即ち、上方
と下方とに突出する１対のラグ端子１７とを備える。

【００１６】上記光電変換素子１３は、受光面側から順
に積層される受光面電極１８と、半導体膜１９と、背面
金属電極２０とを有しており、この受光面電極１８は透
明なＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₅ 、ＩＴＯ等のＴＣＯからなり、
背面金属電極２０のラグ端子１７の設置部及びその近傍
とガラス基板１２の周縁部とを除いて全面的に形成され
る。

【００１７】また、この受光面電極１８の一隅部、例え
ば図上、右上隅部に接してこの受光面電極１８を外部配
線に接続するためのラグ端子１７が乗せられ、例えばは
んだ付けなどによって受光面電極１８に固定される。

【００１８】上記半導体膜１９としては、例えばアモル
ファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド、ア
モルファスシリコンゲルマニウム等のアモルファスシリ
コン系の半導体が用いられ、膜面に平行なｐｉｎ接合、
ｐｎ接合などの半導体光活性層を含む半導体接合を備え
るものが用いられ、両ラグ端子１７の設置部及びその近
傍とガラス基板１２の周縁部とを除いて全面的に形成さ
れる。

【００１９】そして、背面金属電極２０のラグ端子１７
をその設置部に配置してから背面金属電極２０が、例え
ばスパッタリングなどの薄膜形成法によって、受光面電
極１８のラグ端子１７の設置部及びその近傍とガラス基
板１２の周縁部とを除いて全面的に形成され、これによ
り、背面金属電極２０とこのラグ端子１７とが電気的に
接続される。

【００２０】この背面金属電極２０は、例えばＡｌ、Ａ
ｇ、Ｔｉ、Ａｌ／Ｔｉ等の直列抵抗成分の低減に寄与す
る少なくとも一層の金属膜を含んでいる。

【００２１】重要なことは、この背面金属電極２０の一
部分を例えばフォトリソグラフィ等の手法を用いるエッ
チングによって除去して、透光部２１を形成しているこ
とである。

【００２２】また、この実施例では、この背面金属電極
２０と共に半導体膜１９を部分的に除去することによ
り、受光面側からこの透光部２１を透過する光が半導体
膜１９を透過することにより赤味がかることを防止して
いる。

【００２３】上記透光部２１は背面金属電極２０を例え
ばストライプ状に分断するように形成することも可能で
あるが、この実施例では、分断された背面金属電極２０
どうしを接続する配線を省略してコストダウンを図るた
めに、透光部２１を水玉模様状に分散させることによ
り、透光部２１が背面金属電極２０で分断されるように
している。

【００２４】この透光部２１の受光面に直角の方向から
見た形状は、任意の形状にすることができるが、この実
施例では直径０．１〜３ｍｍの円形に形成している。

【００２５】また、この透光部２１の開口率、即ち、受
光面積に対する開口面積の割合は、特に限定されず、採
光を必要とする場合には５ 〜３０％程度が好ましい。

【００２６】５％を下回る場合には、採光性が低くなる
ので好ましくなく、３０％を上回ると実質的な光電変換
素子１３の受光面積が小さくなりすぎ、十分な出力が得
られなくなる恐れがあるので好ましくない。

【００２７】また、この透光部２１の受光面方向の分散
状態は、採光条件によって適宜設定すればよいが、一般
的には、全面にわたって平均的に採光するために、太陽
電池パネル９の面方向に全面的に平均して分散させるこ
とが好ましく、特に、小面積の透光部２１を多数分散さ
せることが好ましい。

【００２８】上記保護膜１４は、上記光電変換素子１３
を背面側から覆って、これを保護するとともに、ラグ端
子１７を固定するためのものであり、光電変換素子１３
の背面側からガラス基板１２の全面にわたって形成さ
れ、従って、上記透光部２１にも充填される。

【００２９】この保護膜１４は、一般に太陽電池パネル
９の保護膜として使用されているエチレンビニルアセテ
ート（ＥＶＡ）、透明エポキシ樹脂、アクリル樹脂など
の透明な合成樹脂で形成される。

【００３０】上記のようにして一方のラグ端子１７は受
光面電極１８に、また、他方のラグ端子１７は背面金属
電極２０にそれぞれ接続され、金属枠１６にはこれらラ
グ端子１７に結合されるソケット２２（図３参照）の先
端部を突入させる貫通孔２３が形成されている。

【００３１】なお、上記ラグ端子１７は、例えば、ＪＩ
Ｓ５７００８６，５７４０９７に準拠した構造に形成す
ることにより、これに接続されるソケット２２はＪＩＳ
の規格品を用いることができる。

【００３２】ラグ端子１７はこの貫通孔２３を貫通する
ように貫通孔２３内に突出させてあり、その先端を金属
枠１６の外周面以内に止めることにより、ラグ端子１７
をこの金属枠１６で他物との衝突から保護し、この他物
との衝突によるラグ端子１７の変形や折損を防止するよ
うにしている。

【００３３】このように、従来のリード線に代えてラグ
端子１７を用いると、端子の幅を大きくすることによ
り、断面積を減少させずに端子の肉厚を薄くできる。こ
れにより、ガラス基板１２とガラス板１５との間に挟ま
れる光電変換素子１３及び保護膜１４の膜厚を薄くする
ことができ、太陽電池パネル９を薄肉に形成することが
できる。

【００３４】上記上框４の右下部分と中横桟８の左上部
分とには上側の太陽電池パネル９のラグ端子１７に対応
して、又、中横桟８の右下部分と下框５の左上部分には
下側の太陽電池パネル９のラグ端子１７に対応して、図
３に示すソケット２２が設けられる。そして、これらソ
ケット２２を介して２枚の太陽電池パネル９が２本の導
線１０・１１に直列に又は並列に接続されるのである。

【００３５】太陽電池パネル９を嵌め込む時には、太陽
電池パネル９を上縁が窓扉枠１内に入るように傾けて持
ち、嵌め込み位置よりも少し高く持ち上げて、上側のラ
グ端子１７を上側のソケット２２に嵌め込む。この後、
太陽電池パネル９の下縁を窓扉枠１に押し込んで嵌め込
み位置まで降ろせば、下側のソケット２２に下側のラグ
端子１７が差し込まれる。

【００３６】上側のソケット２２はホルダ２４によって
一定の範囲内で昇降可能に窓扉枠１に支持されると共
に、ホルダ２４に内蔵したスプリング２５によって下方
に付勢されている。従って、先に上側のラグ端子１７と
ソケット２２とを結合した後に太陽電池パネル９嵌め込
み位置まで下げた時に、上側のソケット２２はスプリン
グ２５によって下方に押され、上側のラグ端子１７に追
従して下方に移動することになるので、下側のソケット
２２に下側のラグ端子１７が差し込まれる時に上側のラ
グ端子１７が上側のソケット２２から離脱するおそれは
ない。

【００３７】また、太陽電池パネル９を窓扉枠１から取
り外す時には、その太陽電池パネル９を、嵌め込み位置
から少し高くなるように持ち上げて下側のソケット２２
から下側のラグ端子１７を離脱させた後、太陽電池パネ
ル９の下縁を屋内側（あるいは屋外側）にずらせてから
太陽電池パネル９を下方に移動させると、上側のラグ端
子１７が上側のソケット２２から離脱し、太陽電池パネ
ル９を窓扉枠１から取り外すことができる。

【００３８】このようにして、太陽電池パネル９は窓扉
枠１内の配線を触らずに着脱することができるので、太
陽電池パネル９を簡単、かつ、容易に、しかも、能率良
く嵌め込んだり、交換したりすることができる。また、
太陽電池パネル９を交換する場合には、ソケットや導線
を窓扉枠１内に残したまま太陽電池パネル９のみを交換
できるので、交換部品費用を安価にできる。

【００３９】又、太陽電池パネル９と外部配線とは、太
陽電池パネル９を窓扉枠１に嵌め込むだけで接続され、
太陽電池パネル９を窓扉枠１から取り外すだけでその接
続を解除でき、リード線を有する従来の太陽電池パネル
に比べて簡単、かつ、容易に、しかも、能率良く太陽電
池パネル９と外部配線とを接続したり、その接続を解除
したりすることができる。

【００４０】上記の一実施例では、縦軸心回りに回転し
て開閉される窓扉枠１に太陽電池パネル９を嵌め込んだ
場合を例にしているが、水平軸心回りに回転して開閉さ
れる窓扉枠１に太陽電池パネル９を嵌め込んだ場合や、
窓扉枠１が窓枠あるいは扉枠に嵌め殺される場合にも本
発明を適用することができる。

【００４１】また、上記の一実施例では、上側のピボッ
ト軸６から両極の導線１０・１１が外部に引き出される
ようにしているが、上側のピボット軸６から一極の導線
１０を引出し、下側のピボット軸７から他極の導線１１
を引き出すようにすることもできる。

【００４２】また、各太陽電池パネル９のラグ端子１７
は、正面視において周囲の金属枠１６から突出しないよ
うにしているが、ラグ端子１７の先端が金属枠１６の上
方または下方に突出するようにしてもよい。なお、この
場合には、ラグ端子１７が他物に接触して変形すること
を防止するために、ラグ端子１７の周囲を取り囲む保護
ケースを設けることができる。

【００４３】また、ラグ端子１７を太陽電池パネル９の
上下に設けることは本発明に必須のことではなく、例え
ば両方のラグ端子を太陽電池パネル９の左右両側に設け
たり、太陽電池パネル９の上下左右のいずれか一辺に設
けたりしてもよい。

【００４４】また、ラグ端子１７は太陽電池パネル９の
面方向に突出させることは必要ではなく、太陽電池パネ
ル９の面に直角な方向に突出させてもよい。

【００４５】また、太陽電池パネル９を直列に接続する
場合には、横中桟８の上側のソケット２２を導線１１に
接続する代わりに横中桟８の下側のソケット２２に接続
し、下框５のソケット２２に導線１１を接続すればよ
い。

【００４６】また、上記の一実施例では、上側のラグ端
子１７に対応するソケット２２が所定の範囲内で昇降可
能に設けられているが、ラグ端子１７の突出長さ、ソケ
ット２２のレセプタクル３１の受入れ深さなどを十分に
大きくする場合には、上側のラグ端子１７に対応するソ
ケット２２を上框４あるいは中横桟８に固定してもよい
のである。

【００４７】更に、上記一実施例では、ソケット２２を
窓扉枠１に設けているが、導線の先端に接続された圧着
端子からなるソケット２２を用い、太陽電池パネル９を
固定した後に、ソケット２２をラグ端子１７に接続する
ように構成しても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続手段がそれぞれ窓枠又は扉枠に支持されたソケット
に対応するラグ端子で構成されるので、端子幅を広くす
ることにより、断面積を減少させることなく端子をリー
ド線よりも薄肉にすることができ、太陽電池パネルの薄
肉化を図ることができる。

【００４９】又、ラグ端子を用いることにより、リード
線の撚り線に比べて断面積が大きい部材で端子が構成さ
れることになり、断線が発生し難くなる。

【００５０】更に、太陽電池パネルのバネル枠への脱着
に伴ってラグ端子をソケットに抜き差しすることができ
るので、太陽電池パネルと外部配線との接続やその接続
の解除が著しく簡単に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の斜視図である。

【図２】本発明の太陽電池パネルの斜視図である。

【図３】本発明の太陽電池パネルの断面図である。

【符号の説明】

１ 窓扉枠 ９ 太陽電池パネル １８ 受光面電極 １９ 半導体膜 ２０ 背面金属電極 ２１ 透光部 １７ ラグ端子 ２２ ソケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の開口部を閉鎖または開閉する窓扉
   枠に嵌め込まれ、ガラス基板上に順に積層された透明電
   極、半導体光活性層及び金属電極と、上記基板周縁を補
   強する枠と、上記透明電極と金属電極とを個別に外部配
   線に接続する接続手段とを有する窓扉用太陽電池パネル
   において、 上記枠に上記接続手段が突入される貫通孔が設けられ、
   上記接続手段がそれぞれソケットとラグ端子で構成さ
   れ、且つ、上記透明電極と金属電極と接続されるラグ端
   子が上記貫通孔内に突出すると共に、その先端部が上記
   枠の外周面以内に止められていることを特徴とする窓扉
   用太陽電池パネル。
2. 【請求項２】 上記窓扉枠の上側に取り付けられる上記
   接続手段のソケットが窓扉枠に昇降可能で且つ付勢手段
   により下方に付勢されていることを特徴とする請求項１
   に記載の窓扉用太陽電池パネル。