JP4087092B2 - 太陽電池モジュールおよびその組み立て方法ならびに太陽電池モジュール用キット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールおよびその組み立て方法ならびに太陽電池モジュール用キットに関し、特に、使用する太陽電池の長さ（面積）を変えて発電する電力を調整することが可能なフレキシブル太陽電池を使用したモジュールおよびその組み立て方法ならびにキットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特定の固定型電子機器に代わって移動型電子機器が広く普及するようになった。しかし、移動型電子機器には、屋外使用時の一次電池または二次電池の消耗による電力不足の問題が常につきまとっている。電力不足に対処する主な方法は追加の電池を携帯することである。
【０００３】
しかし、屋外での電子機器の使用において、追加の電池による電力不足の解消は、一時凌ぎにしか過ぎない。この場合、もし、恒久的に電力不足を解消したいならば、太陽電池などにより自然界から電力を補うことが必要になる。
【０００４】
実開平１−１６５６６３号公報は、基板がフレキシブルで、その裏面に粘着テープを配したアモルファス太陽電池を提案する。このアモルファス太陽電池の基板は、粘着テープにより任意の場所に付着させ設置することができる。しかし、同公報に開示される太陽電池は、金属またはガラス上に形成された太陽電池の代わりに特定の場所に固定すべきものである。同公報は、移動型電子機器に対応したフレキシブル太陽電池の使用形態を何ら開示も示唆もしない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、移動型電子機器に適した電力供給源を提供することにある。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、移動型電子機器に適したフレキシブル太陽電池モジュールおよびその製造方法ならびにキットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一態様において、本発明による太陽電池モジュールは、他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されたフレキシブルな太陽電池と、該太陽電池に付着させられている電気接続テープとを備える。該モジュールにおいて、該太陽電池は、その電極を露出させた部分を有する。該電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および該端子に電気的に接続された導電体を有するものである。該電気接続テープの該導電体は、該太陽電池の電極が露出した部分において、当該電極に接触している。
【０００８】
もう一つの態様において、本発明による太陽電池モジュールは、他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与された複数のフレキシブルな太陽電池と、該太陽電池に付着させられている第１および第２の電気接続テープとを備える。該モジュールにおいて、複数の太陽電池の各々は、その電極を露出させた部分を有する。該第１の電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および該端子に電気的に接続された導電体を有するものである。該第１の電気接続テープの導電体は、該太陽電池の電極が露出した部分において、当該電極に接触している。該第２の電気接続テープは、導電体を有するものである。該第２の電気接続テープの導電体は、複数の太陽電池を直列または並列に接続するように、該太陽電池の電極が露出した部分において当該電極に接触している。
【０００９】
本発明において、太陽電池は、円筒形状に巻くことができる程度にフレキシブルであることが好ましく、また、切断して使用できるものであることが好ましい。
【００１０】
本発明において、電極を露出させた太陽電池の部分は、太陽電池の厚み方向に平行ではなく傾斜している面を形成することが好ましい。
【００１１】
他の態様において、本発明により、太陽電池モジュールの組み立て方法が提供され、当該方法は、（１）他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されかつ円筒形状に巻かれたフレキシブルな太陽電池を、切断面が該太陽電池の厚み方向に対して傾斜するよう切断して必要な長さにする工程、および（２）該切断面に、外部負荷に接続されるべき端子および該端子に電気的に接続された導電体を有する電気接続テープを付着させて、該切断面に露出した該太陽電池の電極を該電気接続テープの該導電体に接触させる工程とを備える。
【００１２】
さらなる態様において、本発明による太陽電池モジュールのためのキットが提供される。当該キットは、他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されたフレキシブルな太陽電池と、該太陽電池に付着させるための単数種または複数種の電気接続テープとを備える。該電気接続テープが単数種の場合、該電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および該端子に電気的に接続された導電体を有するものである。該電気接続テープが複数種の場合、該複数種の電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有する第１の電気接続テープと、端子を有さず導電体を有する第２の電気接続テープとを含む。
【００１３】
本発明によるキットにおいて、該フレキシブルな太陽電池は、円筒形状に巻かれていることが好ましく、また、必要な長さに切断して使用できるものであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明において、フレキシブルな構造のため、アモルファス系または有機系の太陽電池が好ましく使用される。たとえば、本発明で使用されるフレキシブルな太陽電池は、フレキシブルな基板にアモルファス薄膜太陽電池素子あるいは有機系太陽電池素子を形成したもの、アモルファス薄膜太陽電池素子あるいは有機系太陽電池素子がシート状の樹脂中に封止されたもの等の形態をとることができる。フレキシブルな太陽電池は、任意の場所で切断できる構造を有することが好ましい。任意の場所で切断できる構造としたい場合、固体あるいはゲル状等の半固体の太陽電池が好ましく、液体を含む太陽電池は適当ではない。
【００１５】
本発明において、フレキシブルな太陽電池の表面には、他の部材に付着させるための粘着材料が付与されている。通常、粘着材料は太陽電池の裏側の面（光が入射する面と反対側の面）に付与される。粘着材料には、種々のものを使用することができ、その材質および性質は特に限定されるものではない。粘着材料として、任意の回数貼って剥がせるタイプのものを使用してもよいし、一度だけ使用可能なタイプのものを使用してもよい。粘着材料として、典型的には、感圧接着剤を含む一般的な接着剤を使用することができる。また、粘着材料として、そのような接着剤が塗布された粘着テープを太陽電池に付与してもよい。
【００１６】
粘着材料が付与されたフレキシブルな太陽電池は、任意の位置において適当な長さに切断して使用できる長尺のものが好ましい。そのような長尺のフレキシブル太陽電池は、典型的にテープ状である。そのような長尺のフレキシブル太陽電池は、円筒形状（ロール状）に巻いたものとして取り扱うことができる。長尺のフレキシブル太陽電池を円筒形状に巻く場合、太陽電池に付与された粘着材料がそれに接触する太陽電池の表面（通常、光が入射する面）に固着して剥がれなくなるのを防ぐため、当該表面を粘着材料が固着しない保護層で覆うことが望ましい。また、長尺のフレキシブル太陽電池をそのまま取り扱ってもよい。そのような場合、太陽電池に付与された粘着材料を裏打ちシートで覆って保護し、使用時に裏打ちシートを剥がすことができる。そのような裏打ちシートも、当該粘着材料が固着しない材料からなる。
【００１７】
本発明は、固定式を前提とした従来の太陽電池の形態を、アクティブでフレキシブルな形態に変えるものである。粘着材料が付与されたフレキシブルな太陽電池に電気接続テープを組み合わせることにより、以下に示すように、移動型電子機器等に対し、シンプルで便利な電力供給源を提供することができる。以下、図面を参照して本発明の具体例を示すが、本発明は、それらの具体例に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の好ましい形態において、図１に示すようなロール状に巻かれたフレキシブル太陽電池を使用する。ロール状にされたフレキシブル太陽電池はコンパクトであり持ち運びに便利である。図１に示す粘着テープ付フレキシブル太陽電池１は、図２に拡大して示すような構造を有する。すなわち、テープ状のフレキシブル太陽電池１は、内部に太陽電池素子構造４を有するとともに、素子構造４から電力を取り出すための電極５ａおよび５ｂを有する。電極５ａおよび５ｂはフレキシブル太陽電池１の長手方向に伸びている。フレキシブル太陽電池１の裏側面には、他の材料に付着させるための接着剤３が塗布されている。ロール状にすることで、未使用時、接着剤３は太陽電池の表側面によって覆われ、保護される。
【００１９】
使用時、ロール状に巻いたフレキシブル太陽電池１を、必要な電力出力に応じて適当な長さだけ引出し、切断して必要な長さのものを得る。テープ状のフレキシブル太陽電池を任意の位置で切断するため、ハサミあるいはカッターを使用することができる。切断面を斜めにするため、たとえば、ハサミの刃にあたる一方でフレキシブル太陽電池を固定し、もう一方で固定した端を切り落とすことができるような構造を有する専用のハサミを使用することができる。しかしながら、太陽電池１の厚み方向または長手方向に対して傾斜した切断面を形成するため、他のハサミまたは他の手段を使用してもよい。発生する電力は、切り出す長さによって調整できる。たとえば、採用する太陽電池素子構造に応じて、長さ１ｍで電力０．１ｍＷ、長さ２ｍで電力０．２ｍＷのように出力が決まってくる。
【００２０】
図３に示すように、切り出されたフレキシブル太陽電池１の切断面３０は、太陽電池１の厚み方向に対し傾斜していることが好ましい。すなわち、切断面３０と厚み方向とがなす角度θは、０°ではなく、０°より大きく９０°より小さい。たとえば、角度θは１０°〜７０°、好ましくは２０°〜６０°である。切断面３０には、太陽電池素子構造４に接続された電極５ａおよび５ｂが露出している。切断に際しては、保護膜６（太陽電池素子構造４を保護するとともに接着剤３の固着を防止する膜）より接着剤３の部分が長めになるよう切断が行なわれる。なお、フレキシブル太陽電池１において、接着剤３は絶縁膜７を介して設けられている。切断面３０は、フレキシブル太陽電池１の側面３１にはほぼ垂直であり、一般に長方形の形状である。切断面３０を傾斜させることにより、そこに露出する電極５ａおよび５ｂの面積を広くし、より確実な電気的接続を達成することができる。切り出したフレキシブル太陽電池１は、適当な場所に貼りつけて使用することができる。
【００２１】
切り出したフレキシブル太陽電池を使用して、図４に示す太陽電池モジュールが組み立てられる。図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すとおり、太陽電池モジュール４０において、切り出された粘着テープ付フレキシブル太陽電池１の切断面３０には、電気接続テープ１２が貼り付けられている。電気接続テープ１２は、フレキシブル太陽電池１からの電力をアダプター１６（図４（ｄ）参照）に送るためのものである。電気接続テープ１２は、典型的には樹脂からなる絶縁体シート１４の裏面に典型的には金属箔からなる線状の導電体１３ａおよび１３ｂが貼りつけられた構造を有する。絶縁体シートの裏面において、導電体１３ａおよび１３ｂの端部にはそれぞれ電気接続用端子１５ａおよび１５ｂが設けられている。端子１５ａおよび１５ｂはそれぞれ導電体１３ａおよび１３ｂに電気的に接続されている。なお、端子１５ａおよび１５ｂ同士の間は電気的に絶縁されている。絶縁体シート１４の接着面１４ａ（裏面）には、一般的に接着剤が塗布されており、この接着剤を介して接着面１４ａはフレキシブル太陽電池１の切断面３０に固定される。固定された状態において、電気接続テープ１２の導電体１３ａおよび１３ｂはそれぞれ、切断面３０に露出した電極５ａおよび５ｂに接触する。したがって、フレキシブル太陽電池１からの電力は、電極５ａおよび５ｂから、電気接続テープ１２の導電体１３ａおよび１３ｂ、ならびに端子１５ａおよび１５ｂを介して取り出すことができる。電気接続テープ１２は、このように電力を取り出す構造を提供するとともに、切断面を保護する。
【００２２】
図４（ｄ）に示すように、電気接続用端子１５ａおよび１５ｂには、ケーブル１７が接続される。ケーブル１７はアダプター１６に接続される。アダプター１６は外部負荷としてのバッテリー１９と接続することができ、バッテリー（蓄電池）１９にフレキシブル太陽電池１からの電力を蓄えることができる。またアダプター１６は、コンセント１８を備える。後述するように、アダプター１６には、外部負荷としてのＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、携帯電話などの移動型電子機器を接続することができ、フレキシブル太陽電池１から電気接続テープ１２、ケーブル１７、およびアダプター１６を介して電力を移動型電子機器に供給することができる。図４（ｄ）に示すケーブル端子１５ａおよび１５ｂはメス型であり、ケーブル１７はこれに適合するオス型の端子を有する。このようなミニピンジャック形状は、好ましい接続の形態である。しかし、本発明において、電気接続テープの端子の形態は、これに限定されるものではなく、他のものとしてもよい。なお、電気接続テープの端子は、電気接続テープの配置を邪魔しない形状および大きさにとどめておくことが望ましい。
【００２３】
図５は、本発明により、複数の太陽電池を接続したモジュールを示している。図１に示すようにロール状に巻かれたフレキシブル太陽電池を切り出して、複数枚の切片を得る。枚数は任意であり、必要な電力に応じて設定することができる。図５は、２枚の切り出したフレキシブル太陽電池を接続した構造を示す。複数のフレキシブル太陽電池を並列または直列に繋げて使用することにより、所定の長さの範囲で、構造をコンパクトにし、必要な電力をもたらすことができる。発生させる電力は、並列または直列の接続法を選択することにより調整することができる。
【００２４】
図５に示す太陽電池モジュール５０において、２枚のフレキシブル太陽電池１ａおよび１ｂのそれぞれ両端は、切断面であり、太陽電池の電極が露出している（図示せず）。切断面の一方には、図４に示すような導電体と端子を有する電気接続テープ１２が貼り付けられている。電気接続テープ１２の導電体は、太陽電池１ａおよび／または１ｂの露出させられた電極に接触する。太陽電池１ａおよび１ｂからの電力は、電気接続テープ１２の導電体および端子を介して取り出される。図４に示すと同様に、電気接続テープ１２にはケーブル１７が接続され、ケーブル１７はアダプター１６に接続される。太陽電池１ａおよび１ｂからの電力は、アダプター１６を介して、外部負荷としてのＰＤＡ５１、携帯電話５２等の移動型電子機器、あるいは乾電池などの充電器５３に供給される。
【００２５】
図５に示す太陽電池モジュール５０において、太陽電池１ａおよび１ｂの切断面の他方には、図６に示すように、電気接続テープ８ａおよび８ｂならびに保護テープ１１が貼り付けられる。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、電気接続テープ８ａおよび８ｂは、傾斜した各切断面３０に露出する電極５ａおよび５ｂを覆い隠すように、各切断面３０に貼り付けられる。図６（ｃ）に示すように、電気接続テープ８ａおよび８ｂは、典型的には樹脂からなる絶縁体シート６４の裏面に典型的には金属箔からなる線状の導電体６３が貼りつけられた構造を有する。絶縁体シート６４の接着面６４ａ（裏面）には、一般的に接着剤が塗布されており、この接着剤を介して接着面６４ａはフレキシブル太陽電池１ａおよび１ｂの切断面に固定される。固定された状態において、電気接続テープ８ａおよび８ｂの導電体６３は、切断面に露出した電極５ａおよび５ｂに接触する。かくして、２枚のフレキシブル太陽電池１ａおよび１ｂの間で、電極同士は電気接続テープ８ａおよび８ｂの導電体６３により接続され、したがって、太陽電池１ａと１ｂとは電気的に接続される。なお、電気接続テープ８ａおよび８ｂの表側は絶縁体であるため、２つの電気接続テープ８ａおよび８ｂを交差させて接触させても短絡の問題はない。このようにして２枚のフレキシブル太陽電池１ａおよび１ｂを繋いだ後、図６（ｄ）に示すように、切断面および電気接続テープ８ａおよび８ｂを覆うよう保護テープ１１を貼りつける。保護テープ１１は、典型的に樹脂からなり、絶縁機能を有し、電気接続テープ８ａおよび８ｂが切断面から剥離するのを防止する。さらに保護テープ１１は防水機能および劣化防止機能を有する。
【００２６】
図５に示すモジュールは、２枚のフレキシブル太陽電池を使用しているが、使用する太陽電池は、３枚以上でもよい。太陽電池の枚数に応じて、電気接続テープを必要な本数、準備すればよい。図５に示すモジュールでは、同じ長さのフレキシブル太陽電池を複数枚使用しているが、太陽電池の長さは任意であり、長さの互いに異なる複数の太陽電池を接続してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上示すように、本発明により、屋外で使用する機器に電力を供給できる太陽電池モジュールが提供される。本発明によれば、従来必要であった交換用バッテリーや乾電池、あるいは自家用発電機が不要になる。また、本発明によるモジュールはフレキシブルであるため、使用時以外は折りたたむなどして収納することも可能である。本発明によれば、移動型電子機器に適した電力供給源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に使用される円筒形状に巻かれたフレキシブル太陽電池を示す斜視図である。
【図２】 図１のフレキシブル太陽電池の一部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図３】 フレキシブル太陽電池の切断面を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図４】 （ａ）本発明による太陽電池モジュールを示す平面図、（ｂ）使用される電気接続テープの裏側を示す平面図、（ｃ）電気接続テープが太陽電池の切断面に貼り付けられた様子を示す概略断面図、および（ｄ）電気接続テープの端子に外部負荷が接続される様子を示す模式図である。
【図５】 複数のフレキシブル太陽電池を使用した本発明による太陽電池モジュールを示す模式図である。
【図６】 （ａ）図５に示す２枚のフレキシブル太陽電池が電気接続テープで繋がれる様子を示す平面図、（ｂ）太陽電池の切断面に電気接続テープが貼り付けられる様子を示す斜視図、（ｃ）電気接続テープの構造を示す平面図、および（ｄ）電気接続テープおよび切断面が保護テープで覆われた太陽電池モジュールを示す平面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ フレキシブル太陽電池、３ 接着剤、４ 太陽電池素子構造、５ａ，５ｂ 電極、６ 保護膜、７ 絶縁膜、８ａ，８ｂ 電気接続テープ、１１ 保護テープ、１２ 電気接続テープ、１３ａ，１３ｂ 導電体、１４ 絶縁体シート、１４ａ 接着面、１５ａ，１５ｂ 電気接続用端子、１６ アダプター、１７ ケーブル、１８ コンセント、１９ バッテリー、３０ 切断面、４０，５０ 太陽電池モジュール、６３ 導電体、６４ 絶縁体シート、６４ａ接着面。

Claims (6)

1. 他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されたフレキシブルな太陽電池と、
   前記太陽電池に付着させられている電気接続テープとを備え、
   前記太陽電池は、その電極を露出させた部分を有し、
   前記電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有するものであり、
   前記電気接続テープの前記導電体は、前記部分において前記太陽電池の前記露出された前記電極に接触しており、かつ
   前記電極を露出させた前記太陽電池の前記部分は、前記太陽電池の厚み方向に平行ではなく傾斜している面を形成する、太陽電池モジュール。
2. 他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与された複数のフレキシブルな太陽電池と、
   前記太陽電池に付着させられている第１および第２の電気接続テープとを備え、
   前記複数の太陽電池の各々は、その電極を露出させた部分を有し、
   前記第１の電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有するものであり、
   前記第１の電気接続テープの前記導電体は、前記部分において前記太陽電池の前記露出された前記電極に接触しており、
   前記第２の電気接続テープは、導電体を有するものであり、
   前記第２の電気接続テープの前記導電体は、前記複数の太陽電池を直列または並列に接続するように、前記部分において前記太陽電池の前記露出された前記電極に接触しており、かつ
   前記電極を露出させた前記太陽電池の前記部分は、前記太陽電池の厚み方向に平行ではなく傾斜している面を形成する、太陽電池モジュール。
3. 前記太陽電池は、円筒形状に巻くことができる程度にフレキシブルであり、かつ切断して使用できるものである、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されかつ円筒形状に巻かれたフレキシブルな太陽電池を、切断面が前記太陽電池の厚み方向に対して傾斜するよう切断して必要な長さにする工程と、
   前記切断面に、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有する電気接続テープを付着させて、前記切断面に露出した前記太陽電池の電極を前記電気接続テープの前記導電体に接触させる工程とを備える、太陽電池モジュールの組み立て方法。
5. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールのためのキットであって、
   他の部材に付着させるための粘着材料が表面に付与されたフレキシブルな太陽電池と、
   前記太陽電池に付着させるための単数種または複数種の電気接続テープとを備え、
   前記電気接続テープが単数種の場合、前記電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有するものであり、
   前記電気接続テープが複数種の場合、前記複数種の電気接続テープは、外部負荷に接続されるべき端子および前記端子に電気的に接続された導電体を有する第１の電気接続テープと、前記端子を有さず導電体を有する第２の電気接続テープとを含む、太陽電池モジュール用キット。
6. 前記フレキシブルな太陽電池は、円筒形状に巻かれており、かつ必要な長さに切断して使用できるものである、請求項５に記載の太陽電池モジュール用キット。

Images