JP6244835B2 - 太陽電池付き化粧材 - Google Patents
太陽電池付き化粧材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6244835B2 JP6244835B2 JP2013233840A JP2013233840A JP6244835B2 JP 6244835 B2 JP6244835 B2 JP 6244835B2 JP 2013233840 A JP2013233840 A JP 2013233840A JP 2013233840 A JP2013233840 A JP 2013233840A JP 6244835 B2 JP6244835 B2 JP 6244835B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- light
- dye
- optical member
- cell module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
- Finishing Walls (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルに陰がかかることによってその太陽電池セルの発電量が少なくなると、太陽電池モジュール全体の発電量が制限されてしまうという問題がある。そして、その太陽電池セルは電流が流れなくなると抵抗体になり、太陽電池モジュール全体で発電量がほとんど得られなくなってしまう。
そこで、陰による影響を軽減するために、太陽電池セル毎にバイパスダイオードを接続することにより、太陽電池特性の安定化を図っている。しかしながら、太陽電池セル1個の大きさが小さい場合には太陽電池セル毎にバイパスダイオードを接続することは困難である。特に、太陽電池モジュールを室内で使用する場合には、太陽電池モジュールの面積が制限されることから、太陽電池セル1個の大きさを大きくすることが困難であり、バイパスダイオードの適用は難しい。
しかしながら、太陽光の平行光線が照射される屋外環境とは異なり、室内の照明装置から放射光線が照射される室内環境では、照明装置と太陽電池セルとの位置関係に応じて光の入射角が変化し、また照明装置と太陽電池セルとの距離に応じて入射光強度が変化する。そのため、室内環境では、太陽電池モジュールの各太陽電池セルに対して光の入射角および入射光強度にばらつきが出る。このような光の入射角および入射光強度のばらつきにより、複数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池モジュールでは太陽電池特性が低下してしまう。これは、室内環境に特有の課題である。
このような集光装置を用いた場合には、照明装置と太陽電池セルとの位置に応じて変化する光の入射角を均一にすることができると考えられる。しかしながら、上記技術では、照明装置と太陽電池セルとの距離に応じて変化する入射光強度を均一にすることはできない。
しかしながら、特許文献2に記載されている発電壁画を室内環境で使用する場合には、上述のように光の入射角および入射光強度のばらつきに起因して太陽電池特性が低下してしまう。
また、特許文献3に記載されている太陽電池付き建築板は、複数枚の太陽電池付き建築板を縦横に並べて施工することによって、建物の外壁や内壁を形成することができるものである。そのため、上記太陽電池付き建築板は、太陽電池モジュールを有するものではなく、そもそも上記のような課題が生じない。
図2は、本発明の太陽電池付き化粧材の一例を示す概略断面図である。図2に示すように、太陽電池付き化粧材1は、色素増感太陽電池モジュール2と光学部材3と意匠部材4とが順に積層されたものである。光学部材3は出射角範囲が入射角範囲よりも小さいものであり、また意匠部材4は透過領域を有している。
この太陽電池付き化粧材1では、意匠部材4側から光Lが入射し、色素増感太陽電池モジュール2における各色素増感太陽電池セルが光Lを吸収して発電が起こる。
以下、この点について簡単に説明する。
上述のように、シリコン系太陽電池や化合物系太陽電池は、pn接合を用いるものであり、pn接合界面にて電流が生じる。このような太陽電池セルが複数直列に接続された太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルに陰がかかることによってその太陽電池セルの発電量が少なくなると、太陽電池モジュール全体の発電量が制限されてしまう。そして、その太陽電池セルは電流が流れなくなると抵抗体になり、太陽電池モジュール全体で発電量がほとんど得られなくなってしまう。
これに対し、色素増感太陽電池においては、対向する電極間に、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層、増感色素、電解質が配置されており、複数種類の接合界面が存在する。従来、複数種類の接合界面が存在することは、発電に寄与しない漏れ電流を発生させることになるため、欠点とされていた。しかしながら、本発明においては、複数種類の接合界面が存在することで、陰により色素増感太陽電池セルの発電量がほとんどなくなったとしても、その色素増感太陽電池セル内における幾つかの接合界面によって電流は流れるため、色素増感太陽電池モジュール全体の発電量が低下するのを抑制することができる。
したがって本発明においては、入射光強度に分布があったとしても、安定した太陽電池特性を維持することができるのである。
さらに、図2に例示するように、色素増感太陽電池モジュール2の受光面側には意匠部材4が配置されているため、意匠部材4の絵柄等によっては光学部材3への光の入射角の分布が広くなる場合がある。例えば、意匠部材がヘイズ値が高い領域を有する場合には、意匠部材によって光が拡散されるため、光学部材への光の入射角のばらつきが大きくなることがある。しかしながら、本発明においては、上述のように光学部材によって色素増感太陽電池モジュールへの光の入射角の分布を狭くすることができるため、色素増感太陽電池モジュールの受光面側に意匠部材が配置されていても、安定した太陽電池特性を維持することができる。
本発明における光学部材は、色素増感太陽電池モジュール上に配置され、出射角範囲が入射角範囲よりも小さいものである。
なお、図5(a)は光学部材の概略斜視図、図5(b)は光学部材の概略上面図である。
平板部上にマイクロレンズをアレイ状に配列したものを複数積層した場合には、外部からの光がマイクロレンズに入射する割合を増大させることができる。また、この場合、入射光は、平坦な面に入射する場合と比べて、局所的な面(レンズの表面)の法線方向に近い角度で入射するようになるため、透過率を高めた状態で集光することが可能になる。
この場合、断面の三角形は二等辺三角形であることが好ましい。
また、図7および図8に例示するような断面の三角形の底角αは大きいほうが好ましく、具体的には、図7に例示するように光学部材3が片面のみに断面が三角形形状である表面形状を有する表面形状部15を備える場合には、三角形の底角αは40°以上であることが好ましく、図8に例示するように光学部材3が両面にそれぞれ断面が三角形形状である表面形状を有する第1表面形状部15a、第2表面形状部15bを備える場合には、三角形の底角αは45°以上であることが好ましい。光学部材への光の入射角にかかわらず、反射光を効率的に利用(入射)することができ、広範囲の入射光を効率的に集光することができる。そのため、光学部材への入射光量に対する透過光量の割合を高めることができる。これは、三角形形状が、境界面で反射および屈折を繰り返して反射光を効率的に利用(入射)できる形状であるためである。
また、角錐の形状の中でも、特に三角錐、四角錐、六角錐等のように、隙間なく配列させることが可能な形状であることが好ましい。
光学部材が平板部および表面形状部を有する場合には、平板部および表面形状部は同一の材料からなり、屈折率が同一であることが好ましい。
また、平板部の両面に表面形状部が形成された光学部材の形成方法としては、例えば、平板部の両面にそれぞれ表面形状部を形成する方法や、平板部の片面に表面形状が形成されたものを2枚貼り合せる方法を挙げることができる。
本発明における色素増感太陽電池モジュールは、複数の色素増感太陽電池セルが直列に接続されたものである。
本発明における意匠部材は、上記光学部材上に配置され、透過領域を有するものである。
意匠部材としては、透過領域を有していればよく、例えば透過領域のみを有していてもよく、透過領域および半透過領域を有していてもよく、透過領域および不透過領域を有していてもよく、透過領域、半透過領域および不透過領域を有していてもよい。また、透過領域および半透過領域ではそれぞれ、透過率が一定であってもよく、透過率が連続的に変化していてもよく、透過率の異なる領域が複数存在していてもよい。
半透過領域の透過率は、透過領域の透過率よりも低く、不透過領域の透過率よりも高い。
また、意匠部材は上記透過領域を有していればよいが、意匠部材全体の平均透過率としては30%以上であることが好ましく、中でも50%以上、特に70%以上であることが好ましい。意匠部材全体の平均透過率が高いほど、発電量を増やすことができるからである。
また、本発明の太陽電池付き化粧材に耐摩耗性、耐傷付性、耐汚染性等を付与するために、意匠部材の表面にはオーバーコート層が形成されていてもよい。オーバーコート層の材料としては、例えばウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等が挙げられる。
本発明においては、色素増感太陽電池モジュールが基板上に配置されていてもよい。
基板は透明性を有していてもよく有していなくてもよい。
また、基板はフレキシブル性を有していてもよく有していなくてもよいが、中でもフレキシブル性を有することが好ましい。フレキシブル性を有する太陽電池付き化粧材とすることができるからである。
ここで、基板のフレキシブル性としては、JIS R1601のファインセラミックスの曲げ試験方法で、5KNの力をかけたときに曲がることを指す。
本発明においては、色素増感太陽電池モジュールの配線を視認しにくくするために、意匠部材と光学部材との間、あるいは意匠部材上に拡散板が配置されていてもよい。
本発明の太陽電池付き化粧材は、入射光強度および入射角のばらつきによる太陽電特性の低下を抑制することができることから、照明装置から散乱光が照射されるような屋内での使用に好適であり、内装材として好ましく用いられる。例えば、壁、床、腰壁、扉、障子、襖、天袋、棚、窓等の内装建材用途や、箪笥、机等の家具用途、カーテン、ブラインド、スクリーン等が挙げられる。
(色素増感太陽電池モジュールの作製)
特開2013−219037号公報の実施例にならって、8個の色素増感太陽電池セルが直列に接続された色素増感太陽電池モジュールを作製した。
8個のシリコン系太陽電池セルが直列に接続されたシリコン系太陽電池モジュールとして、パナソニック社製アモルトンAM−1816を用いた。
色素増感太陽電池モジュールおよびシリコン系太陽電池モジュールについて、擬似太陽光(AM1.5、入射光強度100mW/cm2)を照射し、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)を用いて太陽電池特性を測定した。この際、8個の太陽電池セルのうち、1個の太陽電池セルを遮光した場合についても太陽電池特性の測定を行った。図9に色素増感太陽電池モジュールの太陽電池特性、図10にシリコン系太陽電池モジュールの太陽電池特性を示す。
色素増感太陽電池モジュールでは、各色素増感太陽電池セルへの入射光強度にばらつきがある場合でも、太陽電池特性の低下が軽微であることが確認できた。
図11に示す光学部材3をモデルとして、シミュレーションを行った。シミュレーションでは、三角形の底角αを80°、入射する光線の角度βを−6°〜−174°の範囲とし、三角形のピッチPの範囲内に所定の数(光線角度β:−6°〜−174°の範囲で4°刻みで43箇所、座標:−0.05P〜−0.95Pの0.1P刻みの10箇所の合計430本)の光線を、光線角度βを43ステップで変化させつつ、始点座標を等間隔で10箇所から入射し、光線を計算により1本1本追跡して、入射光量に対する透過光量の割合、すなわち光線捕捉率を計算した。
光線捕捉率=(透過光量/入射光量)×100
入射光量は、1本の入射光線の光量を1として、1ピッチP当たり430とした。例えば、1本の入射光線に着目すると、この入射光線は、光学部材の境界面で反射と屈折を繰り返し、最終的に光学部材に対して上方への反射光と下方への透過光とに分かれる。このとき、全反射の場合を除いて、反射光も屈折光も減衰する。1ピッチ当たりの入射光量および透過光量は、1本1本の入射光線に基づく最終的な反射光および透過光の光量をそれぞれ統計したものとなる。なお、1本1本の入射光線に対する光線追跡は、反射光と透過光のすべてに対して、光量が1万分の1以下になるまで行った。
また、比較として、平板の場合についても、同様にシミュレーションを行った。
一方、平板の場合は、光線角度βが−50°〜−130°の範囲では光線捕捉率が90%以上になったものの、それ以外の光線角度βの範囲では光線捕捉率が著しく低くなった。
まず、図7に示す光学部材を作製した。すなわち、樹脂からなる平板部上に、紫外線硬化樹脂を用い、三角形形状である表面形状を有する表面形状部を、金型成型によって形成した。このとき、断面の三角形の底角αは80°とした。
2 … 色素増感太陽電池モジュール
3 … 光学部材
4 … 意匠部材
L … 光
Claims (1)
- 複数の色素増感太陽電池セルが直列に接続された平面状の色素増感太陽電池モジュールと、
前記色素増感太陽電池モジュール上に配置され、前記平面状に延在する光学部材と、
前記光学部材上に配置され、透過領域を有する意匠部材と
を有し、
前記光学部材は、前記平面状の色素増感太陽電池モジュールの法線方向に対する出射光の角度の範囲が前記法線方向に対する入射光の角度の範囲よりも小さいことを特徴とする太陽電池付き化粧材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013233840A JP6244835B2 (ja) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | 太陽電池付き化粧材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013233840A JP6244835B2 (ja) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | 太陽電池付き化粧材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015095351A JP2015095351A (ja) | 2015-05-18 |
JP6244835B2 true JP6244835B2 (ja) | 2017-12-13 |
Family
ID=53197625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013233840A Expired - Fee Related JP6244835B2 (ja) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | 太陽電池付き化粧材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6244835B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017099114A1 (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | 積水化学工業株式会社 | 太陽電池付き屋内用具 |
JP6592377B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2019-10-16 | 積水化学工業株式会社 | 太陽電池複合型センサ装置 |
JP7106900B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2022-07-27 | 日本精工株式会社 | 光電変換機能付き表示機器 |
WO2023012805A1 (en) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | Kenotomi Ltd | Prismatic solar concentrator |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012204178A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Sony Corp | 光電変換素子および光電変換素子アレイおよびその製造方法ならびに電子機器 |
JP2013224537A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Taisei Corp | 太陽電池付き建築板 |
-
2013
- 2013-11-12 JP JP2013233840A patent/JP6244835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015095351A (ja) | 2015-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2702658T3 (es) | Módulo fotovoltaico solar | |
ES2703207T3 (es) | Cubiertas de transmisión de infrarrojos | |
US8039731B2 (en) | Photovoltaic concentrator for solar energy system | |
US8324497B2 (en) | Luminescent solar concentrators | |
Vishwanathan et al. | A comparison of performance of flat and bent photovoltaic luminescent solar concentrators | |
US9310540B2 (en) | Light collector device | |
US20090229655A1 (en) | Solar Cell | |
JP6244835B2 (ja) | 太陽電池付き化粧材 | |
US8021909B2 (en) | Method for making a planar concentrating solar cell assembly with silicon quantum dots | |
JP5921489B2 (ja) | 発電窓セット及びその発電モジュール | |
US20110155213A1 (en) | Wavelength spectrum conversion solar cell module | |
TWI447923B (zh) | 增光穿透膜及含其之太陽能電池組件 | |
JP2013211487A (ja) | 二次レンズ、太陽電池実装体、集光型太陽光発電ユニット及び集光型太陽光発電モジュール | |
EP2372786A1 (en) | Wavelength spectrum conversion solar cell module | |
RU2436192C1 (ru) | Фотоэлектрический модуль с наноструктурным фотоэлементом | |
CN111640810B (zh) | 具有锥形绒面的压花玻璃和太阳能电池组件 | |
JP2010074057A (ja) | 太陽電池裏面シートおよびそれを用いた太陽電池モジュール | |
US20090126780A1 (en) | Solar Cell and Method of Manufacturing a Transparent Cover Plate | |
JP5352526B2 (ja) | 太陽エネルギーモジュール | |
Wang et al. | Development and testing of a fluorescent fiber solar concentrator for remote daylighting | |
JP6385959B2 (ja) | 集光光学素子、及びこれを備えた集光装置 | |
TWI490574B (zh) | 發電模組及其導光膜 | |
US20210364149A1 (en) | Light-reflective-type profile surface for light diffusion and concentration, and surface-emitting lighting and light concentration apparatus using same | |
KR20180025589A (ko) | 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호 | |
CN206076257U (zh) | 太阳能电池的高倍聚光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160923 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170920 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171017 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171030 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6244835 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |