JP3121786B2 - 太陽電池装置 - Google Patents

太陽電池装置

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JP3121786B2
JP3121786B2 JP09255781A JP25578197A JP3121786B2 JP 3121786 B2 JP3121786 B2 JP 3121786B2 JP 09255781 A JP09255781 A JP 09255781A JP 25578197 A JP25578197 A JP 25578197A JP 3121786 B2 JP3121786 B2 JP 3121786B2
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國司 三好
きよ子 三好
一輝 三好
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司電機産業株式会社
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池装置に関し、
特に、建築物の敷地や屋上を自由に利用できるようにし
た太陽電池装置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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来、建築
物に付設される太陽電池はその建物の敷地や屋上に設置
されており、敷地や屋上の利用が制限されるという問題
がある。
【0004】そこで、太陽電池パネルを窓枠に嵌め込ん
で敷地や屋上を自由に利用できるようにすることを試み
たのであるが、従来のガラス窓のガラスのように太陽電
池パネルを直接に下框や中横桟の水平肉壁部に受け止め
させた場合には、次のような問題があることが分かっ
た。
【0005】即ち、下框あるいは中横桟の水平肉壁部の
上側には、下框あるいは中横桟に浸入した水が溜まり易
く、この水の中に太陽電池パネルの下部が漬かった状態
が続くと、水分が例えば金属枠とガラス基板や保護膜と
の間に形成される微細な隙間から毛細管現象によって光
電変換素子に達し、光電変換素子の受光面電極と背面金
属電極とを短絡させてしまうという問題が生じる。
【0006】本発明は、上記の事情を鑑みて、建築物の
敷地や屋上を自由に利用できるようにした太陽電池装置
を提供することを目的とする。
【0007】本発明の太陽電池装置は、上記目的を達成
するため、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルが嵌
め込まれる枠体と、上記枠体の下框あるいは中横桟の水
平肉壁部の上面に載置されると共に太陽電池パネルを受
け止める電気絶縁性を有するスペーサとを備え、上記ス
ペーサの少なくとも上面に下框あるいは中横桟の長手方
向に伸びる凹溝を形成し、上面の凹溝に太陽電池パネル
から導出されたリード線が挿通されることを特徴とす
る。
【0008】
【作用】本発明の太陽電池装置は、太陽電池パネルを、
窓などの中に組み込むことができので、建築物の敷地や
屋上を自由に利用できるようになる。
【0009】太陽電池パネルを下框あるいは中横桟の水
平肉壁部に載置された電気絶縁性を有するスペーサを介
して支持させることにより、下框あるいは中横桟の水平
肉壁部の上側に溜まった水分から太陽電池パネルが離隔
され、太陽電池パネルへの水分の浸入と、この水分の浸
入による太陽電池パネル内の光電変換素子の短絡が防止
される。さらに、スペーサの上面に形成された凹溝に太
陽電池パネル同士を接続するリード線を挿入すること
で、リード線が下框の水平肉壁部の上側に貯まった水分
から隔離され、リード線と下框とが電気的に接続するこ
とが防止される。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例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。図1の斜視図に示すよう
に、この太陽電池窓の窓扉枠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、この窓扉枠1に中横桟8の上下に
2群にわけて太陽電池パネル9が嵌め込まれ、これら太
陽電池パネル9から外部に電力を取り出す1対の外部リ
ード線10・11が各ピボット軸6・7を通って外部に
引き出される。
【0011】上記窓扉枠1は上下両ピボット軸6・7を
介して図示しない窓縁枠に上下両ピボット軸6・7を中
心に90°回転可能に支持される。
【0012】このように太陽電池パネルを窓の中に組み
込むことにより、建物の敷地や屋上は自由に使えるよう
になる。
【0013】図2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、周縁を補強する金
属枠15とを備える。
【0014】上記光電変換素子12は、受光面側から順
に積層される受光面電極16と、半導体膜17と、背面
金属電極18とを有しており、この受光面電極16は透
明なSnO2、In25、ITO等の透明導電膜からな
る。
【0015】上記半導体膜17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
るものが用いられる。
【0016】上記背面金属電極18は、例えばAl、A
g、Ti、Al/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。
【0017】重要なことは、この背面金属電極18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19を形成しているこ
とである。
【0018】又、この実施例では、この背面金属電極1
8と共に半導体膜17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19を透過する光が半導体膜1
7を透過することにより赤味がかることを防止してい
る。
【0019】上記透光部19は背面金属電極18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18
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19が背面金属電極18で分断されるよう
にしている。
【0020】この透光部19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。
【0021】又、この透光部19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。
【0022】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12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。
【0023】又、この透光部19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19を多数分散させ
ることが好ましい。
【0024】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、これを保護するためのものであ
り、上記透光部19にも充填される。
【0025】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。
【0026】上記下框5は、アルミニウム合金を略H字
形の断面形状に押出成形したものであり、その水平肉壁
部20の上面に太陽電池パネル9が受け止められる。
【0027】ここで、従来のガラス窓のガラスのように
太陽電池パネル9を直接に水平肉壁部20に受け止めさ
せた場合には、下框5内に浸入して水平肉壁部20の上
に溜まった水によって光電変換素子13の受光面電極1
6と背面金属電極18とを短絡させてしまうという問題
が生じる。また、太陽電池パネル9は上記のように各素
子が形成されているためその重量も通常の窓ガラスに比
べて大きくなる。
【0028】そこで、この実施例では、太陽電池パネル
9を水平肉壁部20に図1に示すように下框5の長手方
向に適当な間隔を置いて載置された電気絶縁性を有する
スペーサ21を介して水平肉壁部20に支持させてい
る。
【0029】これにより、下框5の水平肉壁部20の上
側に溜まった水分から太陽電池パネル9が離隔され、太
陽電池パネル9への水分の浸入と、この水分の浸入によ
る光電変換素子13の短絡が防止され、太陽電池パネル
の耐久性が高められる。
【0030】図2に示すように、このスペーサ21の上
面と下面とにはそれぞれ凹溝22・23が形成され、上
側の凹溝22には太陽電池パネル9どうしを接続するリ
ード線24(あるいは、外部に導出される外部リード線
11)が挿通される。
【0031】これにより、リード線24(あるいは、外
部に導出される外部リード線11)が下框5の水平肉壁
部20の上側に溜まった水分から離隔され、リード線2
4(あるいは、外部に導出される外部リード線11)と
下框5とが電気的に接続することが防止される。
【0032】又、下側の凹溝23を水平肉壁部20上に
溜まった水分を流すドレイン溝の役目を持たすことによ
り、下框5内に浸入した水分を外部に容易に排出させる
ことができる。
【0033】なお、太陽電池パネル9と下框5の上縁部
との間には雨水が太陽電池パネル9を伝って下框5内浸
入することを防止するため、シールゴム25が設けら
れ、又、下框5の強度を高めるために、力骨26が設け
られている。
【0034】図3に示すように、上記中横桟8の断面形
状もほぼH字形に形成され、その水平肉壁部27上に図
1に示すように下框5の長手方向に適当な間隔を置いて
載置された電気絶縁性を有するスペーサ21で上側の1
群の太陽電池パネル9が支持されている。
【0035】下側の1群の太陽電池パネル9はシールゴ
ム25を介して中横桟8の下部に支持される。
【0036】なお、中横桟8はその内部に組み込んだ力
骨28によって補強されている。
【0037】又、図1に示すように、上記シールゴム2
5は立框2・3と太陽パネル9との間にも配置され、上
下各群をなす太陽電池パネル9の四辺を押さえて窓扉枠
1に対する太陽電池パネル9の位置ずれを防止してい
る。
【0038】又、本発明は、回転開閉される窓扉枠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、
建築物の外壁に開けられた開口という意味では同じであ
る出入口を回転開閉する扉に太陽電池パネル9を嵌め込
むことにより同様の効果を得ることができることは容易
に理解されよう。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
敷地や屋上をほとんど占有しない建物の外壁に開口され
る窓などに太陽電池パネルを嵌め込むことができるの
、敷地や屋上を自由に利用できるようになる。
【0040】又、太陽電池パネルを下框あるいは中横桟
の水平肉壁部に載置された電気絶縁性を有するスペーサ
を介して支持させることにより、下框あるいは中横桟の
水平肉壁部の上側に溜まった水分から太陽電池パネルが
離隔され、太陽電池パネルへの水分の浸入と、この水分
の浸入による太陽電池パネル内の光電変換素子の短絡が
防止され、太陽電池パネルの耐久性を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の斜視図である。
【図2】本発明の下框の断面図である。
【図3】本発明の中横桟の断面図である。
【符号の説明】
1 窓扉枠 5 下框 6・7 ピボット軸 8 横中桟 9 太陽電池パネル 16 背面金属電極 20 水平肉壁部 21 スペーサ 22・23 凹溝 24 リード線 27 水平肉壁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E06B 5/00 E06B 3/54

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池パネルと、この太陽電池パネル
    が嵌め込まれる枠体と、上記枠体の下框あるいは中横桟
    の水平肉壁部の上面に載置されると共に太陽電池パネル
    を受け止める電気絶縁性を有するスペーサとを備え、上
    記スペーサの少なくとも上面に下框あるいは中横桟の長
    手方向に伸びる凹溝を形成し、上面の凹溝に太陽電池パ
    ネルから導出されたリード線が挿通されることを特徴と
    する太陽電池装置。
  2. 【請求項2】 上記スペーサの下面に下框あるいは中横
    桟の長手方向に伸びる凹溝を形成したことを特徴とする
    請求項1に記載の太陽電池装置。
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DE202010014775U1 (de) * 2010-10-29 2011-02-10 Sma Solar Technology Ag Fenster oder Tür eines Gebäudes mit integrierter Elektronik
JP6108725B2 (ja) * 2012-08-28 2017-04-05 シャープ株式会社 太陽電池モジュール

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