JP2815666B2

JP2815666B2 - 太陽エネルギー回収窓

Info

Publication number: JP2815666B2
Application number: JP2075200A
Authority: JP
Inventors: 秀夫河原; 壽一猪野; 和夫竹村
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH03273686A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は太陽エネルギー回収窓に関する。さらに詳し
くは、螢光集光板を用いた太陽エネルギー回収窓に関す
る。

［従来の技術］従来より、エネルギー経済および環境保全の観点か
ら、太陽エネルギーの有効利用が検討されてきている。
この太陽エネルギーを利用するものとして、太陽熱温水
器があるが、本格的利用というにはほど遠いものであ
る。

このため、太陽エネルギーの本格的利用を目的とし
て、集光レンズ、反射鏡などを用いたシステムが検討さ
れている。このようなシステムを用いれば、たしかに高
い集光比がえられ太陽エネルギーの本格的利用が達成さ
れるかのようにみえる。しかしながら、かかるシステム
においては、直達光しか利用できず、日本の年間総日射量の半分を
占める拡散光の利用ができない。

太陽追尾のための設備が必要となり、システムが複雑
かつ高価となる。

などの欠点のため、実験の域を出ず実用化されるまでに
至っていない。

また、太陽エネルギーを利用しているものの一つとし
て太陽電池がある。しかしながら、現在利用されている
太陽電池のエネルギー変換効率が低く広い受光面積を必
要とし、さらに製作コストも高い。そのため一般家庭で
普及させるには、ほど遠いのが現状である。

さらに、透過する太陽エネルギーを適度に吸収し、室
内環境を損なわさずかつ冷房負荷を軽減する目的で、熱
線吸収ガラスが用いられている。しかしながら、熱線吸
収ガラスは、吸収した太陽エネルギーを熱として室内あ
るいは室外へ再放射するのみで、吸収した太陽エネルギ
ーを未利用のまま放出しているという欠点を有してい
る。このため、熱線吸収ガラスを建物の表面積に窓の占
める割合が増加している現代様式における建物に用いた
としても、エネルギー効率を改善することはできない。

このように太陽エネルギーが本格的に利用されるに至
っていないのは、太陽光線のエネルギー密度が稀薄なこ
とに起因している。

［発明が解決しようとする課題］本発明は前記従来技術の問題点、とりわけ熱線吸収ガ
ラスの欠点に鑑みなされたものであって、受光面積当た
りの回収エネルギー密度が高められた太陽エネルギー回
収窓を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の太陽エネルギー回収窓は、透光性基板の表面
に螢光色素物質含有薄膜を形成した螢光集光板と、太陽
電池とからなり、前記螢光集光板がLPD法により作製さ
れ、前記太陽電池が、前記螢光集光板により太陽光線が
集光される部位に配設されてなる太陽エネルギー回収装
置であって、前記螢光色素物質含有薄膜が、二酸化珪素
が過飽和状態にあり、かつ、螢光色素物質が添加された
珪弗化水素酸水溶液に前記透光性基板を浸漬することに
より基板表面に析出させた螢光色素物質含有二酸化珪素
薄膜からなることを特徴としている。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。

第１図は本発明の太陽エネルギー回収窓の一実施例の
断面図である。

第１〜２図において、Ａは太陽エネルギー回収窓、
（１）は螢光集光板、（２）は太陽電池、（３）は接着
剤、（４）は枠部材、（５）は保護部材を示す。

螢光集光板（１）は、透光性ガラス基板（11）と螢光
物質含有二酸化珪素薄膜（以下、薄膜という）（12）と
からなる。使用する透光性ガラス基板（11）の、材質に
とくに制限はないが、ガラス基板による螢光の吸収損失
を抑えるため、白板ガラス（鉄分を0.01％程度に低減し
たソーダライムガラス）が好ましい。また、サイズにつ
いてもとくに限定はないが、集光比を高めるためにはガ
ラス基板の厚みを一辺の長さに対して充分に小さくする
ことが好ましい。

薄膜（12）の膜厚は、使用する透光性ガラス基板（1
1）の材質に依存するため一概にはいえないが、一応の
目安として50nm〜10μｍのあいだにあるのが好ましい。
50nm未満であれば、螢光集光板としての効果がだしにく
くなり、また10μｍを超えれば、形成された膜にクラッ
クが入り、最悪のばあいには剥離し、いずれも問題とな
る。使用される螢光物質は一種に限定される必要はな
く、目的に応じて適宜選定される。たとえば、太陽エネ
ルギーの回収効率を高めるため、1,4−ビス［２−（５
−フェニルオキサゾリル）］ベンゼンとフルオレセイン
とを混合させたものを使用できる。本発明に使用する螢
光物質は、塩基性を有するものがとくに有効である。そ
の具体例をあげれば第１表のようになる。

薄膜（12）を形成する面は、片面とすることもできる
が、入射光を効率よく利用するためには、第１図に示す
ように両面とするのが好ましい。

薄膜（12）の透光性ガラス基板（11）への製膜は、液
相析出法（以下、LPD法という）によって行う。すなわ
ち、二酸化珪素を溶解した珪弗化水素酸の水溶液に透光
性ガラス基板（11）を浸漬し、その表面に二酸化珪素薄
膜の製膜を行うものである。

本発明におけるLPD法の一例では、二酸化珪素を溶解
させた珪弗化水素酸水溶液を過飽和にし、螢光物質を珪
弗化水素酸水溶液に添加し、しかるのち、該水溶液に透
光性ガラス基板（11）を浸漬し、薄膜（12）の製膜を行
う。

螢光集光板（１）の端面には、螢光集光板（１）によ
り端部に集光された太陽光線から電気エネルギーをうる
ため、太陽電池（２）が配設されている。太陽電池
（２）は螢光集光板（１）の端部に直接積層することに
よって配設してもよく、または別個に作製されたものを
貼着することによって配設してもよい。

太陽電池（２）を螢光集光板（１）の端部に直接積層
するには、CVD法（化学蒸着法）やPVD法（物理蒸着法）
などを用いることができる。また、太陽電池（２）を螢
光集光板（１）の端部に貼着するばあいの接着剤（３）
は、太陽光線の透過性、耐候性などの点から、エポキシ
系、ウレタン系の接着剤のなかから、透光性および耐候
性を有するものを用いるのが好ましい。

使用する太陽電池（２）は、太陽エネルギーの効率的
回収という点からは、変換効率の高いものが好ましい。
その具体例としては、結晶シリコン、GaAs、InPなどか
らなる太陽電池をあげることができる。

太陽電池（２）は、螢光集光板（１）の端部全周に配
設してもよく、また一部に配設してもよい。一部に配設
するばあい、太陽電池（２）を配設していない部分には
鏡などの反射体（６）を配設するのが、太陽エネルギー
回収効率を向上させるので好ましい（第２図参照）。

太陽電池（２）が配設された螢光集光板（１）の外周
には、枠部材（４）が配設されている。枠部材（４）の
材質としては、窓の重量の軽減のためにアルミニウム合
金を用いるのが好ましいが、とくに限定はない。太陽電
池（２）と枠部材（４）との隙間には、水、塵埃などか
ら太陽電池（２）を保護するため、保護部材（５）が介
装されているのが好ましい。保護部材（５）としては、
シール性、耐候性に優れているものならいかなるものも
用いることができ、とくに限定されない。その具体例と
しては、シリコン系やウレタン系のシール剤をあげるこ
とができる。

なお、太陽電池（２）が局部的に配設されるばあい
は、保護部材（５）は太陽電池（２）が配設されている
部分にのみ設けてもよい。

第３図は、本発明のさらなる実施例の断面図である。

第３図において、（3A）は接着剤、（4A）は枠部材、
（７）はガラス母材を示す。第１図と同一または類似の
要素については、同一の符号を付してその詳細な説明は
省略する。

第３図に示す実施例においては、螢光集光板（１）
は、ガラス母材（７）に接着剤（3A）により貼着されて
いる。接着剤（3A）は、従来より積層ガラスを作製する
際に用いられているものなら、いかなるものも用いるこ
とができ、とくに限定されない。

太陽電池（２）は、螢光集光板（１）の周縁部におい
て、螢光集光板（１）とガラス母材（７）とにより挟着
されている。太陽電池（２）の挟着後に螢光集光板
（１）とガラス母材（７）と周縁部に発生する隙間に
は、保護部材（５）を介装するのが好ましい。

このように太陽電池（２）を螢光集光板（１）の周縁
部に配設すれば、ガラス母材（７）に装着される取り付
け金具が外部から見えなくなり、装飾的効果もえられ
る。

なお、第３図に示す例では、湾曲構造のものが示され
ているが、平板構造のものであってもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の太陽エネルギー回収窓
によれば、エネルギー密度の稀薄な太陽光線から、効率
的に太陽エネルギーを回収することができ、建物や自動
車などのエネルギー効率の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の太陽エネルギー回収窓の一実施例の断
面図、第２図は本発明の他の実施例の断面図、第３図は
本発明のさらなる実施例の断面図である。（図面の主要符号） A:太陽エネルギー回収装置（１）：螢光集光板（２）：太陽電池（３）：接着剤（４）：枠部材（５）：保護部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−160521（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−201088（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−284972（ＪＰ，Ａ) 特開平２−130430（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−136559（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4149902（ＵＳ，Ａ) 米国特許4175980（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板の表面に螢光色素物質含有薄膜
を形成した螢光集光板と、太陽電池とからなり、前記螢
光集光板がLPD法により作製され、前記太陽電池が、前
記螢光集光板により太陽光線が集光される部位に配設さ
れてなる太陽エネルギー回収窓であって、前記螢光色素物質含有薄膜が、二酸化珪素が過飽和状態
にあり、かつ、螢光色素物質が添加された珪弗化水素酸
水溶液に前記透光性基板を浸漬することにより基板表面
に析出させた螢光色素物質含有二酸化珪素薄膜からなる
ことを特徴とする太陽エネルギー回収窓。
【請求項２】前記太陽電池が、前記螢光集光板の端部に
配設されてなる請求項１記載の窓。
【請求項３】前記太陽電池が、前記螢光集光板の周縁部
に配設されてなる請求項１記載の窓。