JP5370863B2

JP5370863B2 - 多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法

Info

Publication number: JP5370863B2
Application number: JP2010181939A
Authority: JP
Inventors: 豊治平原
Original assignee: 株式会社日野樹脂
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JP2012033843A

Description

本発明は、グラフィック太陽電池における文字、記号、図形、模様等の表示パターンの印刷施工方法に関し、さらに詳しくは、印刷インキにセラミックス・インキを用い、特に設備コストが低廉で、光の反射防止及び印刷後の焼き付けの耐久性と共に、色彩印刷での変換効率に及ぼす着色による透過率の低下を少なくし、長期間モジュ−ルの発電性能を安定的に維持できる多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法に関する。

近年、太陽電池は地球環境保全の立場からも排気ガス、放射線等の公害を発生することのないクリ−ンなエネルギ−源として注目され、使用素材が環境保全上殆ど影響がなく大きな広がりを見せてみせており、様々な分野でその普及や促進が図られている。また、太陽電池モジュ−ルは建物の屋上の屋根等の屋外に設置されるが、近年、乱反射による光公害の防止抑制、或いはその対応での光透過率の逓減が問題点となっている。さらに屋外暴露のため使用中に雨水の滞留や塵埃等が堆積し易い点が難点となっている。特に最表面被覆材に樹脂フィルム等を使用した太陽電池モジュ−ルでは使用中に表面に付着、堆積した汚れはある程度除去されるが、自然条件による汚れの落ちる程度もガラスに比べても劣り、雨、雪、風などの自然環境により雨水の滞留や汚れが付着又は堆積し易いという難点があり、表面被覆材の透明度が低下し光起電力素子に到達する入射光は低下し、光起電力の低下が起こる難点があった。
太陽電池はエネルギー変換率が高い発電特性が安定している等の理由から、シリコン太陽電池が一般的に使用されている。さらにこれらの太陽電池のモジュールに対し、デザイン性の観点から太陽電池モジュールにフィルムの貼り付けによるデザイン表示や、太陽電池セルや、モジュールの配置による図形表示が提案されており、その代表的な例を挙げる。例えば、特開２０００−２５７５４１号には、受光面に２色以上の色を付けるカラー太陽電池、特開平８−１０７２３０号には、パネル面をデザイン表示した太陽電池パネル、特開平６−３７３４３号には、意匠性を与え商品としての付加価値を高める太陽電池装置、実公開平５−７８７６７号には、複数のソーラーパネル単位体を組み合せて標識としての複合体とし、壁、屋根等の建造物の一部に付設してなるデザインソーラーパネル、特開２００７−２８７８９４号には、モジュールに図柄パターン等を表示して広告宣伝効果を得る太陽電池モジュール及びその製造方法、特開２０１０−４５１７８号には、発電効率を向上させつつ、前面に文字や絵柄等を自由に付与することができる太陽電池、特開平５−３０８１４０号及び特開平７−７４３８０号には、その電気製品の意匠的価値を向上させ得る太陽電池、特開平７−２１３８７８号には、光の利用効率を低下させることなく太陽電池をカラフルに見せる色つき太陽電池、特開８−８８３８３号には、本体と一体構造で商品、メーカー名称等も機器の外側に取り囲むことが可能な太陽電池ユニットに記載の方法がある。上記のような提案では。従来の太陽電池に様々な付加手段を設けて意匠性を求めるもので、コストも要し、また太陽電池自体の変換効率の低下を招く難点があった。

発明が開示しようとする課題

このように、従来の技術では、格別に何らかの付加を要しない類型をみても、太陽電池モジュール自体の色の違いを利用して配置したものや、偏光フィルムを貼り付け、光学的な色彩を得るもの等が提案されている。さらに、フィルム貼り付けによる彩色では、太陽電池モジュールの使用中に雨水の滞留や塵埃等の汚れの付着、堆積に対してフィルムの構造によっては、汚れの付着を促進し、発電量の低下を招く。また、フィルムの表面が平坦、平滑である場合も汚れがガラス面と同等に自然に落ちる能力に劣る。そして、平坦、平滑な表面に入射する光は入射角が臨界角を超えると乱反射され、太陽電池の光起電力素子に光が到達しない問題が発生する。
そこで、出願人は、さきに（１）特許第３０４９２３８号（太陽電池モジュール）において、硝子基体の表面に、セラミックス・インキを用いて、スクリーン印刷法により凸状膨隆部を形成し表面彩色層に光透過性を残存せしめた構成、（２）特許第３２８６５７７号（太陽電池モジュール、特開平１１−８７７４６）では、セラミック・インキを用いて、スクリーン印刷法により、凹凸状膨隆部での凹凸ピッチ及び凹凸高さの数値限定の構成、（３）特許第３４８２３７０号（太陽電池モジュール、特開２０００−２７７７７４）では凸状隆部の全周面に着色セラミックスを用いて表面彩色層が形成された構成の特許を保有している。そこで、本発明は出願人並びに発明者を同じくするこれら特許の改良出願に他ならず、少なくとも文字、記号、図形、模様等の中から選ばれた表示パターンを印刷施工してなるグラフィック太陽電池において、何らかの別途装置等の付加を伴うグラフィックの実現でもなく、（１）カバーガラス面にセラミックス・インキを用いてスクリーン印刷等により凸状隆部を形成した光反射防止の機能、さらに雨水、塵埃等を除去し易く長間間の屋外暴露でも発電効率が低下せず、（２）長間間の屋外暴露での焼き付け処理の耐久性、コスト低廉で維持管理コストを逓減でき、太陽電池自体の変換効率の低下を招く虞れはない。（３）予め白色又は半透明の前処理印刷により太陽電池セルの黒い色彩の影響を抑え、発色をよくするため色彩の発色を向上せしめ、また色彩印刷での着色による透過率の低下を少なくする。（４）穴状非印刷面を設けて太陽光の遮蔽率を軽減、（５）印刷面の保護を図る如く、格別に何らかの付加、コストアップ要因も排除した、これら諸機能を組み合わせてその効果を発揮しえる先行特許の改善である。

課題を解決するための手段

本発明は、多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法であり、少なくとも文字、記号、図形、模様等の中から選ばれた１種または２種以上の表示パターンを印刷施工してなるグラフィック太陽電池において、（１）縦横方向に配列させてアレイを構成してなるモジュールのカバーガラス面に、セラミックス・インキを用いてスクリーン印刷、転写印刷、インクジェット印刷、カッティングシート等から選ばれ、ドット、ストライプ、チェック形状で、かつ凸状膨隆部を形成するいずれかの印刷を施してなり、その光反射防止の機能、さらに（２）前記モジュールのカバーガラス面にセラミックス・インキを用いてスクリーン印刷法等により印刷施工された印刷面を乾燥工程において焼成を行うインキを使用し、焼き付け処理とガラス強化を同時に、セラミックス・インキの乾燥、焼成温度を６００〜７００℃で実施し、長期屋外暴露に耐える焼き付け耐久性が得られる機能と、これら光反射防止並びに該凸状膨隆部の焼き付け耐久性の両機能を備えたグラフィック太陽電池の印刷施工方法において、次に本発明に係る印刷施工方法では、図柄、模様等の着色印刷は、太陽電池の変換効率の低下を招く阻害要因であるところ、本願発用のグラフィック太陽電池の印刷施工方法では、（３）前記アレイを構成してなるモジュールのカバーガラス面に、予め白色又は半透明のドット、ストライプ、チェック形状の印刷を施す工程と、この印刷面を下地として、次に前記ドット、ストライプ、チェック形状の印刷面に対して、スクリーン印刷又は転写紙を使用する印刷方法、インクジェット印刷方法等のいずれかより選ばれた印刷方法により色彩印刷を施す工程では、予め白色又は半透明の前処理印刷により、太陽電池セルの黒い色彩の影響を抑え、発色をよくするため色彩の発色を向上せしめ、色彩印刷での着色による透過率の低下を少なくするグラフィック太陽電池の印刷施工方法。（４）前記アレイを構成するモジュールのカバーガラス面にドット、ストライプ、チェック形状の印刷を施す際に、前記ドット、ストライプ、チェック形状からなるマクロ的な図柄、模様等を形成する個々の面に穴状の非印刷面を設け、太陽光の遮蔽率を軽減せしめてなるグラフィック太陽電池モジュールのカバーガラスの印刷施工方法。（５）前記アレイを構成するモジュールのカバーガラス面に印刷施工するに際して、セルと張り合わされる面に対して印刷を行うことにより印刷面の保護を太陽電池モジュールの印刷施工時にて、同時に行うグラフィック太陽電池モジュールのカバーガラスの印刷施工方法である。

発明の効果

本発明によれば、文字、記号、図形、模様等を印刷施工してなるセラミックス・インキを用いたグラフィック太陽電池の印刷施工方法において、アレイ構成のモジュールのカバーガラスにスクリーン印刷、転写印刷、インクジェット印刷、カッティングシートなどを用いて、ドット、ストライプ、チェック形状等の表示パターンを印刷施工することができ、セラミックス・インキを用いた凸状膨隆部による光反射防止の機能、並びにモジュールのカバーガラス面に印刷施工された印刷面を、乾燥工程で焼き付けを行うインキを使用し、印刷面の乾燥工程において、乾燥とガラス強化を同時に実施し、焼き付け耐久性を得る。また、カバーガラス面での着色印刷の阻害要因に対し、（１）予め白色又は半透明のドット等の印刷を施しこの印刷面を下地として、次にドット等の印刷面に対しスクリーン印刷等の印刷方法により、太陽電池セルの黒い色彩の影響を抑え、発色をよくするため色彩の発色を向上せしめ、色彩印刷での着色による透過率の低下を少なくする色彩印刷を施すことができる。（２）アレイを構成するモジュールのカバーガラス面に、ドット、ストライプ、チェック形状等の印刷を施す際に、前記ドット、ストライプ、チェック形状からなるマクロ的な図柄、模様等を形成する個々の面に穴状の非印刷面を設け、太陽光の遮蔽率を軽減せしめることができる。また（３）アレイを構成するモジュールのカバーガラス面に印刷施工するに際して、セルと張り合わされる面に対して印刷を行うことにより、印刷面の保護を太陽電池モジュールの印刷施工時に同時に行うことができ、何らかの付加を要せず低コストでの印刷施工方法で、また、太陽電池自体の変換効率の低下を招かない等の効果を奏する。

本発明は、印刷インキにセラミックス・インキを用いたグラフィック太陽電池の印刷施工方法に関し、太陽電池モジュールを印刷施工するに当たり、カバーガラスの表面に、ドット、ストライプ、チェック形状の文字、記号、図形、模様等を表現した表示パターンの印刷を施し、該表示パターンを構成する太陽電池モジュールを制作し、これら表示パターンを施した太陽電池モジュールを所定の位置に配置した太陽電池アレイを構築することにより、所望する意匠性を設置される太陽電池アレイに対して付与する印刷施工方法でよって得られね。図１は文字等の印刷を施したアレイ構成の一部切欠き斜視図であり、図１において、１は太陽電池モジュール、２は表示パターン図案、３は太陽電池ストリング、４は太陽電池アレイである。
図２は太陽電池モジュールのカバーガラスの表面に対して、ドット、ストライプ、チェック形状による文字、記号、図形、模様などの印刷を施す印刷施工方法の工程順を示す斜視説明図である。この場合、セラミックインキを用い、印刷面の乾燥、焼成を実施する。セラミックインキの乾燥、焼成温度を、６００〜７００℃で行うことにより、セラミックインキの乾燥、焼成と共に、ガラスの強化を行うことができる。これにより、セラミックインキの乾燥、定着とガラス強化が一つの工程で実施できる。さらに、表示パターンの印刷を行ったガラスに対して太陽電池セルを張り合わせることで太陽電池モジュールが製造される。図２において、５はカバーガラス用板ガラス、６は表示パターン印刷カバーガラス、７は太陽電池セル、８は太陽電池モジュールである。
図３は、太陽電池セルの黒い色彩の影響を軽減する為の印刷での断面説明図である。図３において、５はカバーガラス、７は太陽電池セル、８は太陽光、９は色彩表示パターン印刷、１０は下地印刷である。
太陽電池のモジュールカバーガラスに印刷施工を行う場合、スクリーン印刷や転写紙を使用する印刷方法、ポリエステル系、ビニル系、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系等の有機系インクや、ＵＶ系インキを使用する場合、太陽電池モジュールのカバーガラスの強化を図り、背景となる太陽電池セルの黒い色の影響を抑え発色を良くする為、図３に示すように、太陽電池のモジュールカバーガラス５の表面に予めに白色又は半透明のドット、ストライプ、チェック形状の下地印刷１０を施し、印刷面の乾燥、焼成工程を実施し、この印刷面を下地として、後にこのドット、ストライプ、チェック形状の印刷面に対して、スクリーン印刷や転写紙を使用する印刷方法、インクジット印刷方法等により、色彩表示パターン印刷９により色彩印刷を施す。これにより太陽電池セルの黒い色彩が影響を受けることを軽減することができる。
図４は、太陽電池モジュールの印刷面の定着と保護のための断面説明図である。図４で、５はカバーガラス、７は太陽電池セル、８は太陽光、９は色彩表示パターン印刷である。図４では、ガラスの強化を行わない場合は、セラミックインキではなくポリエステル系、ビニル系、ウレタン系、アクリル系やエポキシ系等の有機系インキや、ＵＶ系インキを使用し、ブライマリー処理を施した後に、色彩表示パターン印刷９により印刷を実施する。太陽電池のモジュールカバーガラス５に印刷施工を施した後、太陽電池のモジュールを製造する時に、印刷面を太陽電池セル７と張り合わされる面に印刷面を置くことにより、印刷面の定着と保護を行うことができる。
ガラスの強化を行わない場合は、セラミックインキではなく、アクリル系やエポキシ系等の有機系インクやＵＶインキを使用する場合、カバーガラス表面にプライマリー処理を施した後に、表示パターンの印刷を実施する。カバーガラスに表示パターンの印刷を施した後、太陽電池モジュールを製作する際、表示パターンの印刷面をセルと張り合わされる面に印刷面を置くことにより、印刷面の定着と保護を行うことができる。
太陽電池アレイの規模や表示パターンの大きさ及び発電効率を勘案し、表示パターンを構成するひとつの点となるドット、ストライプ、チェック形状の大きさを加減し、太陽光の遮蔽面積を軽減するため、非印刷面を設けることで発電効率の低下を防ぐことができる。図５は、太陽光の遮蔽面積軽減のため非印刷面を設けた部分拡大模式説明図であり、１１は印刷面、１２は非印刷面である。図６は、マクロ的な図案もしくは図柄、模様等を形成する個々の面に遮蔽面積軽減のため穴状の非印刷面を設けた平面説明図であり、２は表示パターン図案、１１は印刷面、１２は非印刷面である。

文字等の印刷を施したアレイ構成の一部切欠き斜視図。モジュールのカバーガラスの表面に印刷を施す工程順を示す斜視説明図。カバーガラス表面に白色等の印刷、及び色彩印刷を施した断面説明図。太陽電池モジュールの印刷面の定着と保護の為の断面説明図。太陽光の遮蔽面積軽減のため非印刷面を設けた部分拡大模式説明図。太陽光の遮蔽面積軽減のため図柄等を形成する個々の面に非印刷面を設けた平面説明図である。

１太陽電池モジュール
２表示パターン図案、
３太陽電池ストリング
４太陽電池アレイカバーガラス用板ガラス
５カバーガラス
６表示パターン印刷カバーガラス、
７太陽電池セル
８太陽光
９色彩表示パターン印刷
１０下地印刷
１１印刷面
１２非印刷面

Claims

少なくとも文字、記号、図形、模様等の中から選ばれた１種または２種以上の表示パターンを印刷施工してなるグラフィック太陽電池の縦横方向に配列させてアレイを構成してなるモジュールのカバーガラス面に、セラミックス・インキを用いてスクリーン印刷、転写印刷、インクジェット印刷、カッティングシート等から選ばれ、ドット、ストライプ、チェック形状で、かつ凸状膨隆部を形成するいずれかの印刷を施してなり、その光反射防止の機能と共に、前記モジュールのカバーガラス面にセラミックス・インキを用いてスクリーン印刷法等により印刷施工された印刷面を乾燥工程において焼成を行うインキを使用し、６００〜７００℃で焼き付け処理とガラス強化を同時に実施し長期屋外暴露での焼き付け耐久性の機能を備えたグラフィック太陽電池の印刷施工方法において、色彩印刷での機能として、前記アレイを構成してなるモジュールのカバーガラス面に、予め白色又は半透明のドット、ストライプ、チェック形状の印刷を施す工程と、この印刷面を下地とし、次に前記ドット、ストライプ、チェック形状の印刷面に対して、スクリーン印刷又は転写紙を使用する印刷方法、インクジェット印刷方法等のいずれかより選ばれた印刷方法により色彩印刷を施す工程により、太陽電池セルの黒い色彩の影響を抑え、発色をよくするため色彩の発色を向上せしめ、グラフィック色彩印刷施工での着色による透過率の低下を少なくすることを特徴とする多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法。
前記色彩印刷での機能として、該アレイを構成してなるモジュールのカバーガラス面に、ドット、ストライプ、チェック形状の印刷を施す際に、前記ドット、ストライプ、チェック形状からなるマクロ的な図柄、模様等を形成する個々の面に穴状の非印刷面を設け、太陽光の遮蔽率を軽減せしめてなる請求項１に記載の多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法。
前記アレイを構成するモジュールのカバーガラス面に、印刷施工するに際して、セルと張り合わされる面に対して印刷を行うことにより、印刷面の保護を太陽電池モジュールの印刷施工時に、同時に行う請求項１ないし２のいずれかに記載の多機能性グラフィック太陽電池の印刷施工方法。