JP3106835B2 - 太陽光発電住宅 - Google Patents

太陽光発電住宅

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JP3106835B2 JP06007973A JP797394A JP3106835B2 JP 3106835 B2 JP3106835 B2 JP 3106835B2 JP 06007973 A JP06007973 A JP 06007973A JP 797394 A JP797394 A JP 797394A JP 3106835 B2 JP3106835 B2 JP 3106835B2
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    • Y10S136/291—Applications

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、屋根面に太陽電池を備
えた太陽光発電住宅に関する。
【０００２】
【従来の技術】クリーンエネルギーの供給源としての太
陽電池に対する期待は大きい。太陽電池により得られる
電力量は、太陽電池の面積に比例するため大きな電力量
を得るためには、広い太陽電池の設置場所が必要であ
る。そのような設置場所として、建築物の上面、特に住
宅などの他の利用の途が少ない傾斜した屋根面を利用す
ることは、電力消費場所に近接している点でも適してい
る。
【０００３】太陽電池を住宅等の屋根の上に設置する最
も単純な方法は、屋根瓦上に架台を屋根構造部材に金具
等で固定することによって設置し、この架台上に複数の
太陽電池素子からなるモジュールを設置する方法であ
る。しかし、この場合には、架台やモジュールは屋根と
は独立の構造物となり、大きな強度を要求されることに
なるばかりでなく、架台並びに太陽電池モジュールが住
宅の美観を損ねてしまうという問題点があった。
【０００４】そこで、屋根仕上材の屋根瓦自体に太陽電
池素子を形成する方法、あるいは屋根仕上材を透光性と
し、その下の下地材に太陽電池素子を形成する方法が開
発されている。図２、図３は、下地材として太陽電池素
子を組み込んだルーフィング材を用いた例で、図２に示
すように表面に太陽電池素子を形成したルーフィング材
２１を屋根ボード２２の上に重ね合わせて敷きつめたの
ち、一定間隔で桟材２３を取り付けてルーフィング材２
１を押さえ、さらにその上に仕上材２４として強化ガラ
スよりなる瓦を敷きつめ、取付部材２５を用いて固定し
たものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２、図３に示した屋
根では太陽光による桟材２３の影がルーフィング材２１
の上に落ち、一部の素子の発電電流が低下する。ほぼ同
じ発電特性をもつ太陽電池素子が直列に接続されている
場合、そのうちの一部の素子の発電電流が低下すると、
全体の電流がその電流により制限されてしまい、全体の
出力が大きく低下する。このような問題は、仕上材に太
陽電池素子を組み込み、表面を耐候性の透光性板で覆っ
た板状材を用い、瓦棒などの桟材で固定する場合にも生
ずる。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、太
陽電池素子を組み込んだ屋根材を固定するための桟材の
影による太陽電池出力の低下を最小限に抑えた太陽発電
住宅を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、太陽電池素子を組み込んだ平板
状屋根材を所定の方向に取り付けられる桟材によって固
定することにより複数の太陽電池素子が互いに接続して
屋根上に設置されるものにおいて、直列接続された複数
の太陽電池素子が桟材と平行に配列され、太陽光照射に
より生じる桟材の影が、各素子に同様に落ちるようにし
て成ることとする。あるいは、太陽電池素子を組み込ん
だ平板状屋根材を所定の方向に取り付けられる桟材によ
って固定することにより複数の太陽電池素子が互いに接
続して屋根上に設置されるものにおいて、直列接続され
た太陽電池素子の列が桟材と直交する方向で並列に接続
され、太陽光照射により生じる桟材の影が、各直列素子
列ごとに同様に落ちるようにして成ることとする。その
場合、帯状基板上に複数の太陽電池素子が行列状に配列
され、その太陽電池素子が一方向で直列に接続され、そ
れに直交する方向で並列に接続された屋根材が用いられ
ることが良い。屋根材は下地材でも仕上材でも良い。
【０００８】
【作用】直列接続された複数の太陽電池素子が桟材と平
行方向に配列されていれば、桟材の影は各素子に同様に
落ちるため、全体の出力の低下率は影の面積の全体の面
積に対する比のみであり、最小限に抑えられる。帯状の
基板上に直列接続された複数の太陽電池を配列した屋根
材を用いれば、その屋根材をその長手方向と平行な桟材
で固定すればよく、施工が簡単である。
【０００９】
【実施例】図１ (ａ) 、 (ｂ) は屋根上に敷きつめられ
るルーフィング材２１の一つを示し、図１ (ａ) に示す
ように長尺基材１に複数の太陽電池素子２が行列状に配
置されている。そして、基材１の長手方向は直交する列
の太陽電池素子２を、配線導体３によりそれぞれ直列接
続し、各列の両端で配線導体４により並列に接続したも
のである。このルーフィング材を図２のルーフィング材
２１として用いる。このルーフィング材は長尺であるの
で、屋根の棟方向に１枚ですみ、つぎ合わせる必要はな
い。そして、図１ (ａ) の点線５で示した位置で桟材２
３により固定する。そして、図３に示すように透光性仕
上材２４で覆う。
【００１０】図１ (ｂ) は、図１ (ａ) のＡ−Ａ線断面
図で、ポリエーテルサルフォン、アラミド、ポリエチレ
ンフタレートあるいはポリイミドのような高分子材料か
らなるフィルムを用いる長尺基材１１，１２の間に非晶
質シリコン薄膜などの光電変換層を有する太陽電池素子
２を銅テープ等からなる配線導体３、４と共にはさみ、
エチレンビニールアセテート (ＥＶＡ) などの結着樹脂
７で封止した構造をもっている。 光の入射側の基材１
１については、透光性のものを選ぶ必要があることは言
うまでもない。また、こうした基材１に用いられる高分
子フィルムの防水性を向上させるため、酸化珪素系、あ
るいは酸化窒素系の薄膜を高分子フィルムにコーティン
グすることも有効である。
【００１１】桟材２３は光電変換素子の直列方向と並行
であるため、こうした構造をとると桟材２３による影は
いくつかの直列接続された素子２の列を覆うことにな
る。直列素子列はすべて並列に接続されているため、影
の落ちない素子列からの電流は影の部分の電流により制
限されることはない。しかも、各素子列がほぼ同等の発
電特性を有する場合には、光の当たらない素子列の両端
に他の素子列による開放電圧以下の電圧が加わっても、
そこに流れる電流は無視できる程度に小さく、特に逆流
防止ダイオードを各列に入れる必要はない。図では、三
つの素子が直列接続された例を示しているが、これは二
つ以上いくつでもよいことは言うまでもない。
【００１２】図４、図５は、本発明の別の実施例の住宅
に用いられたルーフィング材を示し、一つの太陽電池素
子２が直列接続された複数、この場合１１個の互いに隣
り合う短冊状ユニットセル６からなっている。その太陽
電池素子を行列配置で一つの基材１上に作り込み、配線
導体３、４により直並列接続したもので、図１に示した
ルーフィング材と同様にして図２に示した屋根をふくこ
とができる。このルーフィング材の断面構造は図１
(ｂ) と同様であり、耐候性を向上させるための樹脂封
止がされている。
【００１３】以上の実施例では、桟材は屋根の勾配方向
に用いられているが、屋根棟と平行方向に桟材を取付け
る場合には、太陽電池素子２あるいはユニットセル６の
接続が棟に平行になるようにする。なお、太陽電池素子
を平板状の仕上材に組み込んだ場合も、同様に本発明を
実施することができることは明白である。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、太陽電池素子の組み込
んだ屋根材を桟材を用いて固定する場合、素子が桟材方
向に直列接続されているようにすれば、桟の影による素
子の出力の低下が、直列接続された各素子に対して一様
となり、出力の低下は光入射面積の減少に対するものの
みに抑えられる。これにより、入射太陽光を有効に利用
した太陽光発電住宅を送ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の住宅に用いられるルーフィ
ング材を示し、 (ａ) は平面図、 (ｂ) は (ａ) のＡ−
Ａ線断面図
【図２】太陽発電住宅の屋根の一例の施工中の斜視図
【図３】施工終了後の図２の屋根の斜視図
【図４】本発明の別の実施例の住宅に用いられるルーフ
ィング材の平面図
【図５】図４の拡大平面図
【符号の説明】
１、１１、１２ 長尺基材 ２ 太陽電池素子 ３、４ 配線導体 ５ 桟材の位置 ６ ユニットセル ２１ ルーフィング材 ２２ 屋根ボード ２３ 桟材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04D 1/30 603 E04D 3/40 E04D 13/18 H01L 31/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】太陽電池素子を組み込んだ平板状屋根材を
    所定の方向に取り付けられる桟材によって固定すること
    により複数の太陽電池素子が互いに接続して屋根上に設
    置されるものにおいて、直列接続された複数の太陽電池
    素子が桟材と平行に配列され、太陽光照射により生じる
    桟材の影が、各素子に同様に落ちるようにして成ること
    を特徴とする太陽光発電住宅。
  2. 【請求項２】太陽電池素子を組み込んだ平板状屋根材を
    所定の方向に取り付けられる桟材によって固定すること
    により複数の太陽電池素子が互いに接続して屋根上に設
    置されるものにおいて、直列接続された太陽電池素子の
    列が桟材と直交する方向で並列に接続され、太陽光照射
    により生じる桟材の影が、各直列素子列ごとに同様に落
    ちるようにして成ることを特徴とする太陽光発電住宅。
  3. 【請求項３】帯状基材上に複数の太陽電池素子が行列状
    に配置され、その太陽電池素子が一方向で直列に接続さ
    れ、それに直交する方向で並列に接続された屋根材が用
    いられた請求項２記載の太陽光発電住宅。
  4. 【請求項４】屋根材が下地材である請求項１ないし３の
    いずれかに記載の太陽光発電住宅。
  5. 【請求項５】屋根材が仕上材である請求項１ないし３の
    いずれかに記載の太陽光発電住宅。
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