JP7187284B2

JP7187284B2 - 太陽電池付き建材

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Publication number: JP7187284B2
Application number: JP2018222584A
Authority: JP
Inventors: 直樹門田; 司牧野
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: JP2020084640A

Description

本発明は、建築物や構造物の壁材として用いる建材に関するものであり、太陽電池セルを内蔵する太陽電池付き建材に関する。

壁材等の建築物や構造物の壁面を形成する建材として、太陽電池モジュールを使用することが広く知られている。このような建材として使用する太陽電池モジュールとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特許文献１には、厚み方向に光を透過可能であり、窓としての使用が可能な窓用太陽電池モジュールが開示されている。
特許文献１に開示された窓用太陽電池モジュールでは、光を透過可能な太陽電池パネルと、透光性板材とが別途独立したものとなっており、間に空間が形成された状態となるように間隔を空けて並列している。このことから、太陽電池パネルと透光性部材の間で熱が伝熱する際、必ずこれらの間の空間を通過することとなり、熱が伝熱し難く、断熱効果の高いものとなっている。

特開２０１７－８５７５０号公報

しかしながら、従来の太陽電池モジュールには、より高い断熱効果を発揮させる上で改良の余地があった。

そこで本発明は、建築物や構造物の壁面に採用した際、より高い断熱効果を発揮することが可能な太陽電池付き建材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を重ねた。その結果、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子の導電層と封止基板を離れた位置に配し、且つ、これらの間に他部材を介さずに直接対面させ、さらにこの対面部分の面積を一定以上の面積とすることで、高い断熱効果が発揮されることを見出した。この新しい知見に基づいて完成された本発明は、以下の通りである。

請求項１に記載の発明は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する太陽電池素子とを備え、前記太陽電池素子は、金属又は透明導電性酸化物によって形成される導電層を含み、前記太陽電池素子が、支持基板となる前記第１基板上に形成され、封止基板となる前記第２基板によって覆われる太陽電池付き建材において、前記第２基板は、前記導電層から離れた位置に配され、前記第２基板は、前記第２基板を平面視したとき、前記導電層と他部材を介さずに対面する部分である対面部分を有し、前記平面視において、前記第２基板の全面積に占める前記対面部分の面積の割合である対面率が３０パーセント以上であり、前記第１基板と前記第２基板とが共に透光性を有し、且つ、全体として透光性を有するものであり、前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体の一部に開口溝を有し、前記開口溝は、前記積層体の前記半導体層の一部と前記導電層の一部とが除去された部分であり、格子状をなす複数の前記開口溝によって前記太陽電池素子が分割されて複数の小片部が形成され、前記小片部の角部分を保護する保護樹脂層を有し、前記保護樹脂層は、透光性及び絶縁性を有し、平面視した形状が格子状となるように形成され、前記小片部の角部分を前記第２基板側から覆っている、太陽電池付き建材である。

本発明の太陽電池付き建材は、第２基板が、導電層と他部材を介さずに対面する対面部分を有しており、第２基板の全面積に占める対面部分の割合である対面率が３０パーセント以上となっている。この構成により、高い断熱効果を発揮させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記第１基板と前記第２基板とが共に透光性を有し、且つ、全体として透光性を有するものであり、前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体の一部に開口溝を有し、前記開口溝は、前記積層体の前記半導体層の一部と前記導電層の一部とが除去された部分であり、前記第２基板は、前記第２基板を平面視したとき、前記開口溝と重なる部分である開口重畳部分を有し、前記平面視において、前記第２基板の全面積に占める前記開口重畳部分の面積の割合を開口率としたとき、前記対面率が前記開口率よりも大きくなる、請求項１に記載の太陽電池付き建材である。

本発明の太陽電池付き建材は、より高い断熱効果を発揮させるという観点から、このような構成とすることが好ましい。

上記した太陽電池付き建材は、前記第１基板と前記第２基板とが共に透光性を有し、且つ、全体として透光性を有するものであり、前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体の一部に開口溝を有し、前記開口溝は、前記積層体の前記半導体層の一部と前記導電層の一部とが除去された部分であり、前記開口溝及びその周辺の前記第２基板側の部分が絶縁性の樹脂によって覆われている、ことがより好ましい。

かかる構成によると、長期使用において、積層体の一部を構成する導電層が剥がれたりし難く、好ましい。

請求項３に記載の発明は、前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体を複数のセルに分割する分離溝を有し、複数の前記セルは互いに電気的に直列接続されて形成されるものであり、集電用リード線を有し、前記集電用リード線は、複数の前記セルの電気の流れ方向における一端側及び他端側に一体に取り付けられ、且つ、前記第１基板と前記第２基板との間に形成される内部空間から外部まで延設されており、前記内部空間では、前記集電用リード線の前記第２基板側の部分が絶縁性の樹脂で覆われている、請求項１又は２に記載の太陽電池付き建材である。

かかる構成によると、長期使用において、集電用リード線が不意に剥がれたりし難く、好ましい。

請求項４に記載の発明は、前記第１基板と前記第２基板とがスペーサを介して配置されることで、前記第１基板と前記第２基板とが隔置されるものであり、前記スペーサは、内部に乾燥剤が配される中空の部材であって、且つ、連通孔を有し、前記連通孔は、前記第１基板と前記第２基板との間に形成される内部空間に向かって開口し、前記内部空間と前記スペーサの内部を連通する孔であり、且つ、自然状態における前記乾燥剤が通過不能となるように形成されており、前記内部空間の気体を前記乾燥剤によって乾燥可能である、請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池付き建材である。

かかる構成によると、内部空間の気体の乾燥状態を長期に亘って維持できるので、好ましい。

本発明によると、より高い断熱効果を発揮することが可能な太陽電池付き建材を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る太陽電池付き建材をマンションの窓部分として使用した様子を示す斜視図である。図１の太陽電池付き建材を示す一部破断斜視図である。図１の太陽電池付き建材の分解斜視図であり、一部を拡大して示す。（ａ）は、図３の第一透明基板及び太陽電池素子を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。図３の第一小片部及びその周辺を示す斜視図である。図１の太陽電池付き建材を示す断面図である。図３の第二透明基板を示す平面図であり、（ａ）は、対面部分を網掛けで示す図であり、（ｂ）は重畳部分を黒塗りで示す図である。本発明の第２実施形態に係る太陽電池付き建材の内部構造を示す図であり、（ａ）は、太陽電池素子及びその周辺を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。本発明の効果を確認するために行った試験で作製した構造物を模式的に示す説明図であり、（ａ）～（ｃ）はそれぞれ異なる構造物を示す。

本発明の実施形態に係る太陽電池付き建材１について、以下で図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

第１実施形態の太陽電池付き建材１は、建築物や構造物の壁材として使用可能なものである。具体的には、図１で示されるように、マンション等の壁面の開口部分に取り付けて窓として使用することが可能な他、バルコニーやベランダ等の内外を仕切る壁部分としても使用可能なものである。
つまり、本実施形態の太陽電池付き建材１は、立板状であり、直立した姿勢で使用されることを想定したものであって、建築物や構造物の内外を仕切る部材として使用されることを想定したものである。

太陽電池付き建材１は、図２で示されるように、第一透明基板１０（第１基板）と、第二透明基板１１（第２基板）と、スペーサ部材１２（スペーサ）を備えた構造となっている。そして、第一透明基板１０と第二透明基板１１の間に、複数の薄膜を積層して形成される太陽電池素子１３が配されている。
すなわち、太陽電池付き建材１は、薄膜太陽電池を内蔵する構造となっている。

第一透明基板１０は、透光性及び絶縁性を有する基板であり、太陽電池素子１３を支持する支持基板である。この第一透明基板１０には、ガラス基板、透明樹脂基板が採用可能であり、本実施形態では、ガラス基板を採用している。
この第一透明基板１０は、上記したように窓として使用する際、室外側に位置する（建築物や構造物の外部空間に面する）基板となっている。

この第一透明基板１０の厚さは、太陽電池付き建材１の全体厚みに応じて適宜設計されるが、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上７ｍｍ以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、この第一透明基板１０の厚さを４ｍｍ程度としている。なお、ここでいう４ｍｍ程度の「程度」とは、数パーセントの誤差を含むものとし、以下の「程度」の記載も同様とする。

第二透明基板１１は、透光性及び絶縁性を有する基板であり、太陽電池素子１３を封止する封止基板である。この第二透明基板１１には、ガラス基板、透明樹脂基板が採用可能であり、本実施形態では、ガラス基板を採用している。
この第二透明基板１１は、上記したように窓として使用する際、室内側に位置する（建築物や構造物の室内空間に面する）基板となっている。

この第二透明基板１１の厚みもまた、全体厚みに応じて適宜設計されるが、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上７ｍｍ以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、この第二透明基板１１の厚さを６ｍｍ程度としており、第一透明基板１０の厚みよりも２ｍｍ程度（数ミリ程度）厚いものとなっている。
なお、第二透明基板１１の厚さは、第一透明基板１０の厚さと合わせて１０ｍｍ以上の厚さとなることが好ましい。本実施形態では、第二透明基板１１の厚さは、第一透明基板１０の厚さの１５０パーセント程度の厚さとなっている。

スペーサ部材１２は、図２、図３で示されるように、第一透明基板１０の内側面の縁端部分と、第二透明基板１１の内側面の縁端部分の間に位置しており、これらを連結するように配されている。言い換えると、第一透明基板１０、第二透明基板１１は、スペーサ部材１２を介して一体に取り付けられた状態となっている。
具体的には、このスペーサ部材１２は、第一透明基板１０、第二透明基板１１それぞれの内側面に対し、ブチルゴム系の粘着剤等を介して一体に取り付けられている。

本実施形態では、図３で示されるように、複数（４つ）のスペーサ部材１２が四角環状に連続するように取り付けられている。
つまり、各スペーサ部材１２は、第一透明基板１０、第二透明基板１１の四辺となる縁端部分のそれぞれに沿って延びている。そして、各スペーサ部材１２における長手方向の両端部分は、隣接配置される他のスペーサ部材１２と連続した状態となっており、詳細には、一方端と他方端のそれぞれが異なるスペーサ部材１２と連続した状態となっている。

このことから、太陽電池付き建材１には、スペーサ部材１２によって囲まれた部分であり、第一透明基板１０と第二透明基板１１の間に内部空間１６が形成されている。そして、この内部空間１６は、外部に対して液密に封止された空間となっている。

このスペーサ部材１２は、図２で示されるように、中空の略四角柱状となる部材であり、内部にスペーサ内空間１２ａ（内部空間）が形成されている。
また、図３で示されるように、スペーサ部材１２のうち、内部空間１６に面する部分には、複数の連通孔１８が形成されている。なお、作図の都合上、一部の連通孔１８にのみ符号を付し、他への符号を省略する。

ここで、スペーサ内空間１２ａ（図２参照）には、乾燥剤（図示しない）が内蔵されており、連通孔１８の開口形状は、自然状態（外力が加わらない状態）の乾燥剤が通過不能な形状又は大きさとなるように形成されている。例えば、本実施形態のように連通孔１８の開口形状を円形とした上で、さらに粒状の乾燥剤を多数内蔵する場合、自然状態の乾燥剤の粒径よりも開口径を小さくするといった具合である。

このことから、太陽電池付き建材１を様々な姿勢に傾けても、乾燥剤（図示しない）がスペーサ内空間１２ａから内部空間１６へ移動しない構造となっている。また、このようにスペーサ内空間１２ａに乾燥剤（図示しない）を内蔵することで、内部空間１６の空気を乾燥状態に保つことが可能となっている。

太陽電池素子１３は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子（半導体素子）である。この太陽電池素子１３は、図４で示されるように、第一透明基板１０側（外側）から順に、第一導電層２５（透明導電層）、半導体層２６、第二導電層２７（導電層）が順に積層されて形成されている。

第一導電層２５は、透明導電膜であり、透光性及び導電性を有する層である。
第一導電層２５の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ₂（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）等の透明導電性酸化物を採用できる。この他、これらの透明導電性酸化物にドーピング材を添加したものが採用できる。
この第一導電層２５は、内部空間１６の外側よりの部分（第一透明基板１０よりの部分）で電極層（透明電極層）を形成する部分である。

半導体層２６は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を備えた光電変換層であり、少なくともＰＩＮ構造又はＰＮ構造を有する。この半導体層２６は、非結晶シリコン半導体層と多結晶質シリコン系半導体層の少なくとも一方を含んで形成される層である。

第二導電層２７は、金属層（金属膜）であり、導電性を有する。
第二導電層２７の構成材料としては、例えば、銀、アルミ、銅、モリブデン等の金属や、これらを主成分とする金属が好適に採用できる。本実施形態では、構成材料として銀を採用している。
この第二導電層２７は、第一透明基板１０から内側に離れた位置で電極層（裏面電極層）を形成する部分である。

本実施形態の第二導電層２７は、５０ｎｍ（ナノメートル）以上７００ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以上５００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、第二導電層２７の厚さを２００ｎｍ程度としている。

ここで、太陽電池素子１３では、複数の溝が形成されており、各層が区切られて複数の小片に分割されている。

具体的に説明すると、太陽電池素子１３は、図４（ｂ）で示されるように、第一導電層２５を部分的に除去して形成される第一分離溝３３と、半導体層２６を部分的に除去して形成される第二分離溝３４を有している。これらは、いずれも所定方向Ｘに沿って延びる溝である。ここでいう所定方向Ｘは、第一透明基板１０の対向する二辺それぞれに沿う方向であり、以下、縦方向とも称す。
これら第一分離溝３３、第二分離溝３４は、縦方向と直交する方向（以下、横方向とも称す）で離れた位置にそれぞれ形成されている。
そして、第一分離溝３３には、半導体層２６の一部が進入し、第一透明基板１０と接触している。その一方で、第二分離溝３４には、第二導電層２７の一部が進入し、第一導電層２５と接触している。これらのことから、第一導電層２５、半導体層２６は、物理的に複数の小片に分離されている。

さらに、太陽電池素子１３は、図４（ａ）で示されるように、素子分離溝３７（開口溝、分離溝）と、透光開口溝３８（開口溝、分離溝）を備えている。
素子分離溝３７と透光開口溝３８は、それぞれ第一透明基板１０の厚さ方向（図４（ａ）の上下方向）で重なる半導体層２６の一部と第二導電層２７の一部を除去して形成される溝である。つまり、太陽電池素子１３の内部側最表面（図４（ａ）の上面）から外側（第一透明基板１０側）へ向かって、第一導電層２５に至るまでの部分を除去して形成される溝である。

ここで、素子分離溝３７は、縦方向（所定方向Ｘ）に沿って延びる溝であり、透光開口溝３８は、横方向に沿って延びる溝である。そして、素子分離溝３７は、横方向に間隔を空けて複数本形成されている。対して、素子分離溝３７は、縦方向に間隔を空けて複数本形成されている。
なお、透光開口溝３８は、素子分離溝３７に比べて溝幅が大きい溝となっている。

以上のことから、太陽電池素子１３の全体は、素子分離溝３７、透光開口溝３８により、複数の小片部（第一小片部１３ａ、第二小片部１３ｂ）に分割された状態となっている。

具体的に説明すると、大部分の小片部となる第一小片部１３ａは、図５で示されるように、その内部側最表面がセル領域αと、余剰領域βに区画される構造となっている。
セル領域αは、第一導電層２５、半導体層２６、第二導電層２７からなる複数層が重なる部分の内部側最表面である。すなわち、独立した太陽電池セル（光起電力セル）となる部分の内部側最表面である。
余剰領域βは、接続領域γを含んで広がる部分であり、第一小片部１３ａの内部側最表面からセル領域αを除いた部分である。
接続領域γは、第二分離溝３４と重なる部分の内部側最表面であり、詳細には、太陽電池付き建材１の部材厚方向を視線方向とする平面視において、第二分離溝３４と重なる部分である。
なお、「太陽電池付き建材１の部材厚方向」とは、第一透明基板１０の両主面や、第二透明基板１１の両主面と直交する方向であり、図３、図５における上下方向である。また、以下の説明において、「平面視」とは、特に断りのない限り「太陽電池付き建材１の部材厚方向」を視線方向とする平面視とする。

ここで、上記したように、第二分離溝３４には、第二導電層２７の一部が進入し、第一導電層２５と接触している。そして、この部分は、図４（ｂ）で示されるように、一の第一小片部１３ａと、この一の第一小片部１３ａの横方向に並列配置される他の第一小片部１３ａとを電気的に接続する電極接続部となっている。
すなわち、電極接続部は、一の第一小片部１３ａの第二導電層２７と、他の第一小片部１３ａの第一導電層２５を電気的に接続する。このことにより、横方向で並列配置される２つの第一小片部１３ａが電気的に直列接続された状態となっている。
したがって、横方向に並列配置される複数の第一小片部１３ａでは、横方向における一端側から他端側に向かって電流が流れることとなる。

また、図４（ａ）で示されるように、横方向に並列配置される複数の第一小片部１３ａは、２つの第二小片部１３ｂの間に位置するように並列された状態となっている。つまり、横方向の一端側から他端側に向かって、一方の第二小片部１３ｂ、複数の第一小片部１３ａ、他方の第二小片部１３ｂが並列配置された小片部の列が形成されている。

この横方向に並列配置される小片部の列では、複数の第一小片部１３ａのうち、最も横方向の一端側に位置する第一小片部１３ａの第一導電層２５と、最も横方向の一端側に位置する第二小片部１３ｂの第二導電層２７とが電気的に接続された状態となっている。
その一方で、最も横方向の他端側に位置する第一小片部１３ａの第二導電層２７と、最も横方向の他端側に位置する第二小片部１３ｂの第二導電層２７とが、第一導電層２５を介して電気的に接続された状態となっている。

この横方向を並列方向とする小片部の列は、複数列形成されている。そして、この複数の小片部の列が縦方向に並んだ状態となっている。
つまり、図４（ａ）で示されるように、太陽電池素子１３の全体は、素子分離溝３７及び透光開口溝３８によって格子状に分割されている。そして、太陽電池素子１３の横方向における一端側と他端側のそれぞれでは、複数の第二小片部１３ｂが縦方向に沿って間隔を空けて並列配置された状態となっている。

さらに、本実施形態の太陽電池付き建材１は、図３で示されるように、外部に電力を取り出すための集電用リード線４３と、端子ボックス４５を備えた構造となっている。

集電用リード線４３は、内部空間１６から外部まで延びる配線部材であり、金属製の導体が露出する裸電線部４３ａと、裸電線部４３ａの一部を絶縁体の被覆部材で被覆して形成される被覆部４３ｂを有する。

裸電線部４３ａは、縦方向に並列する複数の第二小片部１３ｂのそれぞれの第二導電層２７に対してはんだ等で一体に取り付けられ、電気的に接続された状態となっている。すなわち、第二小片部１３ｂの第二導電層２７は、電力取り出し用の電極部分となる。
具体的には、裸電線部４３ａを複数の第二小片部１３ｂに対して取り付けた状態で、これらを第二透明基板１１側（図３における上側）から絶縁性樹脂４８（樹脂）で覆った状態としている。
この絶縁性樹脂４８は、特に限定されるものではないが、例えば、ＥＶＡ（酢酸ビニル共重合体）、オレフィン、アイオノマー等の樹脂が好適に採用できる。また、絶縁性樹脂４８は、透光性を有することが好ましい。

被覆部４３ｂは、集電用リード線４３の一端側に位置する部分であり、詳細には、スペーサ部材１２を貫通して延びる部分（スペーサ部材１２の内部で延びる部分）及びその周辺に位置する部分である。

つまり、集電用リード線４３は、内部空間１６に配される部分であり、裸電線部４３ａと被覆部４３ｂの一部からなる大部分が絶縁性樹脂４８によって覆われている。その一方で、一部がスペーサ部材１２を貫通し、太陽電池付き建材１の本体部分の外部で延びている。そして、この本体部分の外部に位置する長手方向の一端部が、端子ボックス４５の内部に引き込まれた状態となっている。

端子ボックス４５は、本体箱部４５ａと、ケーブル４５ｂとを備えている。ケーブル４５ｂは、その一端側が本体箱部４５ａの内部に引き込まれ、集電用リード線４３と電気的に接続されている。すなわち、ケーブル４５ｂは、本体箱部４５ａの内外に亘って延びる部材となっている。

ここで、本実施形態では、太陽電池付き建材１の内部空間１６に２つの基板（第一透明基板１０、第二透明基板１１）を接着するための封止剤が充填されておらず、気体が充填された構造となっている。
このことから、図６で示されるように、太陽電池付き建材１の厚さ方向（第一透明基板１０の厚さ方向）で離間対向する太陽電池素子１３の内部側最表面と、第二透明基板１１の内側面との間に気体層５０が形成されている。

なお、本実施形態では、内部空間１６に充填させた空気によって気体層５０が形成されている。また、内部空間１６に充填する気体は、このような空気の他、窒素、アルゴンであってもよく、上記した各気体から選ばれる少なくとも一種であってもよい。

また、この気体層５０の厚さ、すなわち、太陽電池素子１３の内部側最表面から第二透明基板１１の内側面までの距離Ｌ１は、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、６ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることがさらに好ましく、本実施形態では、１２ｍｍ程度としている。
すなわち、気体層５０の厚さは、第一透明基板１０の厚さ及び第二透明基板１１の厚さよりも厚いものとなっている。

これらのことから、本実施形態の太陽電池付き建材１では、太陽電池素子１３の内部側最表面を形成する第二導電層２７の大部分と、第二透明基板１１の一主面である内側面とが間に他部材を介さない状態で直接対面（離間対向）する。

ここで、太陽電池素子１３は、上記したように、第二小片部１３ｂの内側最表面が絶縁性樹脂４８によって覆われている。このため、第二導電層２７のうち、第二透明基板１１の内側面と他部材を介さずに直接対面（直接対向）する部分は、第一小片部１３ａの内側最表面部分（セル領域α及び余剰領域β、図５参照）となる。

このことから、図７（ａ）で示されるように、第二透明基板１１の一主面である内側面では、第一小片部１３ａと直接対面する部分（図７（ａ）において網掛けで示す部分）が、第二導電層２７と直接対面する対面部分５５となる。

本実施形態では、特徴的な構造として、第二透明基板１１の内側面の全面積に占める対面部分５５の割合（以下、対面率とも称す）が、３０パーセント以上となるように形成している。このことにより、本実施形態の太陽電池付き建材１は、高い断熱効果を発揮することが可能となっている。
この対面率は、３０パーセント以上９５パーセント以下となることが好ましく、４０パーセント以上８０パーセント以下となることがより好ましく、６０パーセント以上７０パーセント以下となることがさらに好ましい。なお、本実施形態では、対面率を７０パーセント程度としている。

ここで、太陽電池付き建材１は、上記したように、窓としての使用が可能であり、全体として透光性を有する構造となっている。
すなわち、太陽電池素子１３は、第二導電層２７を除いて透光性を有するものとなっており、第一透明基板１０側から入光された光（太陽光）は、大部分が半導体層２６で光電変換され、電気エネルギーに変換される。その一方で、残りの部分は、素子分離溝３７、透光開口溝３８の内部を経由して、太陽電池付き建材１の部材厚方向に透過する。

このように、素子分離溝３７、透光開口溝３８は、太陽電池付き建材１において部材厚方向に光を透過させる際に透過光が通過する部分となる。
ここで、透過光が通過する素子分離溝３７及び透光開口溝３８は、第二透明基板１１の内側面と離間対向しており、平面視において第二透明基板１１の内側面と重なる。
言い換えると、図７（ｂ）で示されるように、第二透明基板１１の内側面の一部（図７（ｂ）の黒塗り部分）は、平面視において、透過光が通過する素子分離溝３７及び透光開口溝３８と重なる重畳部分５８（開口重畳部分）となる。つまり、重畳部分５８は、素子分離溝３７及び透光開口溝３８を太陽電池付き建材１の部材厚方向で第二透明基板１１の内側面に投影した際に、投影面となる部分である。

本実施形態では、第二透明基板１１の内側面の全面積に占める重畳部分５８の割合（以下、開口率とも称す）が、３０パーセント以上となるように形成している。
ここで、本実施形態の太陽電池付き建材１では、上記した対面率を開口率よりも大きくしている。このように対面率を開口率よりも大きくすることが、太陽電池付き建材１により高い断熱効果を発揮させる上で好ましい。
例えば、開口率が１０パーセント以上４０パーセント以下となる場合、対面率は、６０パーセント以上９０パーセント以下とすることが好ましい。

具体的には、対面率は、開口率と比べて、１０パーセント以上大きくすることが好ましく、２０パーセント以上大きくすることがより好ましく、３０パーセント以上大きくすることがさらに好ましい。

上記した実施形態では、第二小片部１３ｂの内側最表面の全域を絶縁性樹脂４８によって覆った例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、第二小片部１３ｂの内側最表面の一部のみを絶縁性樹脂４８によって覆う構造としてもよい。この場合、第二小片部１３ｂの内側最表面の他部は、他部材を介さずに第二透明基板１１の内側面と対面した状態となるので、上記した対面部分５５の面積をより大きくするという観点から、好ましい。

上記した実施形態では、第二導電層２７の構成材料として銀を採用した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、第二導電層に上記した各種透明導電膜を採用し、太陽電池付き建材を両面受光型の建材としてもよい。

上記した実施形態では、内部空間１６に気体（空気）を充填させて気体層５０を形成した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、内部空間１６を実質的な真空空間としてもよい。すなわち、気体層５０に替わって真空層を形成してもよい。なお、ここでいう「実質的な真空空間」とは、真空と近似する空間であり、具体的には真空度が１００Ｐａ以下の空間をいう。

ここで、上記した太陽電池付き建材１は、第一透明基板１０と第二透明基板１１の間に充填材を充填しておらず、角部分を含む第一小片部１３ａの全体が気体層５０と面する（接する）ように形成した。
このように太陽電池付き建材１を形成した場合、長期使用において不具合が発生する可能性が考えられる。すなわち、第一小片部１３ａの角部分が第一導電層２５、半導体層２６、第二導電層２７の積層状態を維持する上で弱い部分となるので、長期使用するうちに、この角部分から第二導電層２７を形成する膜が剥がれてしまう可能性がある。

そこで、図８（ａ）で示されるように、第一小片部１３ａ、第二小片部１３ｂの角部分を保護する保護樹脂層６５を形成し、この保護樹脂層６５によって太陽電池素子１３の一部分を第二透明基板１１側（図８（ａ）の上側）から覆う構造としてもよい。
以下、この第２実施形態に係る太陽電池付き建材の内部構造について詳細に説明するが、上記した実施形態と同様の部分については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

保護樹脂層６５の構成材料は、絶縁性及び透光性を有し、且つ、紫外線で硬化する光硬化性樹脂である。
そして、保護樹脂層６５を形成する際には、構成材料となる樹脂を素子分離溝３７と透光開口溝３８の大部分に充填させ、これらの各溝内と、各溝及びその周辺部分の第二透明基板１１側に構成材料となる樹脂が配された状態とする。そして、構成材料となる樹脂を感光させて硬化させることで保護樹脂層６５を形成する。

ここで、保護樹脂層６５は、図８（ｂ）で示されるように、各部の断面形状が略Ｔ字状となっており、素子分離溝３７又は透光開口溝３８の内部に位置する部分である溝内部６５ａと、これらの外部に位置する溝外部６５ｂを有する。

溝外部６５ｂは、溝内部６５ａの第二透明基板１１側（図８の上側）に隣接し、溝内部６５ａと連続する。そして、溝外部６５ｂは、間に素子分離溝３７又は透光開口溝３８を介して隣接する２つの小片部のそれぞれの縁端側部分を第二透明基板１１側から覆った状態となる。
なお、ここでいう２つの小片部は、当然のことながら、２つの第一小片部１３ａ、２つの第二小片部１３ｂ、又は、１つの第一小片部１３ａ及び１つの第二小片部１３ｂのいずれかとなる。

つまり、溝外部６５ｂは、縦方向又は横方向を幅方向とし、一の小片部の縁端側部分と、素子分離溝３７又は透光開口溝３８と、他の小片部の縁端側部分とを跨るように延びている。そして、一の小片部における縁端側部分の内側最表面と、他の小片部における縁端側部分の内側最表面のそれぞれと接触している。

以上のことから、小片部の縁端側部分（角部分）は、連続する溝内部６５ａと溝外部６５ｂにより、第二透明基板１１側（図８の上側）と、隣接する溝（素子分離溝３７又は透光開口溝３８）側のそれぞれが覆われた状態となる。
つまり、小片部の角部分は、内側最表面と、内側最表面と連続する側壁部分（素子分離溝３７又は透光開口溝３８の溝壁を形成する部分）を有しており、これらが保護樹脂層６５によって覆われた状態となる。
また、間に素子分離溝３７又は透光開口溝３８を介して隣接する２つの小片部の縁端部分同士が、保護樹脂層６５を介して一体に連続した状態となる。
このことから、長期使用においても各小片部の第二導電層２７を剥がれにくい状態とすることができる。

この保護樹脂層６５は、図８（ａ）で示されるように、素子分離溝３７又は透光開口溝３８とその周辺部分を第二透明基板１１側（図８（ａ）の上側）から覆うべく、平面視した形状が格子状となるように形成されている。すなわち、保護樹脂層６５の各部には、小片部の内側最表面を気体層５０（図６等参照）に露出させるための欠落部分７０が設けられている。

この欠落部分７０は、平面視において第二導電層２７の内側最表面と重なる部分に形成される部分である。この欠落部分７０により、小片部（第一小片部１３ａ、第二小片部１３ｂ）の内側最表面は、大部分が気体層５０（図６等参照）と面するように露出した状態となる。すなわち、上記した対面率を上記の好ましい範囲とすることが可能となっている。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。

[実施例１]
実施例１として、上記した第１実施形態に準じる太陽電池付き建材を作製した。
第一透明基板１０は、ガラス基板とし、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ４ｍｍのものとした。第二透明基板１１は、ガラス基板とし、幅と長さは、第一透明基板１０と同様とし、厚さが６ｍｍのものとした。
気体層５０は、内部空間１６に空気を充填して形成した。また、気体層５０の厚さは、１２ｍｍとした。

[比較例１]
比較例１として、図９（ａ）で示されるような複層ガラス１００を形成した。
複層ガラス１００は、第一ガラス板１０１と第二ガラス板１０２が金属部材１０３（スペーサ）を介して一体に取り付けられ、これらの間に外部に対して液密に封止された空気層１０５が形成されるものとした。
第一ガラス板１０１は、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ４ｍｍのものとした。
第二ガラス板１０２は、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ６ｍｍのものとした。
空気層１０５の厚さは、１２ｍｍとした。

[比較例２]
比較例２として、図９（ｂ）で示されるような、Ｌоｗ－Ｅ複層ガラス２００を形成した。
Ｌоｗ－Ｅ複層ガラス２００は、第一ガラス板２０１と第二ガラス板２０２とが金属部材２０３（スペーサ）を介して一体に取り付けられ、これらの間に外部に対して液密に封止された空気層２０５が形成されるものとした。
第一ガラス板２０１は、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ４ｍｍのものとした。また、第一ガラス板２０１の内側面に全域に亘って銀を蒸着し、金属層２０６を形成した。金属層２０６の厚さは、２００ｎｍとした。
第二ガラス板２０２は、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ６ｍｍのものとした。
空気層２０５の厚さは、１２ｍｍとした。

[比較例３]
比較例３として、図９（ｃ）で示されるような、建材３００を形成した。
建材３００は、太陽電池モジュール３０１とガラス板３０２とが金属部材３０３（スペーサ）を介して一体に取り付けられ、これらの間に外部に対して液密に封止された空気層３０５が形成されるものとした。
太陽電池モジュール３０１は、公知のシースルー型薄膜太陽電池モジュールであり、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ１１ｍｍのものを採用した。
つまり、この太陽電池モジュール３０１は、表面側から裏面側を視認可能であり、裏面側から表面側を視認可能であって、内部に薄膜太陽電池を内蔵するものとした。
また、この太陽電池モジュール３０１は、従来のものと同様、表面側の第一ガラス基板３０１ａと、裏面側の第二ガラス基板３０１ｂとが封止材３０１ｃによって接着されたものした。すなわち、第一ガラス基板３０１ａと第二ガラス基板３０１ｂの間に空間に封止材３０１ｃが充填され、太陽電池素子が封止されたものとした。
ガラス板３０２は、幅９９８ｍｍ×長さ１２００ｍｍ×厚さ６ｍｍのものとした。
空気層３０５の厚さは、１２ｍｍとした。

このように作製した実施例１の太陽電池付き建材、並びに、比較例１乃至３の複層ガラス、Ｌоｗ－Ｅ複層ガラス、建材を試験体として熱貫流率を測定する試験を実施した。なお、この試験は、ＪＩＳＡ１４２０に記載されている校正熱箱法に準拠する方法によって行った。

試験の結果、実施例１の熱貫流率は、１．８Ｗ／（ｍ²・Ｋ）であった。
比較例１の熱貫流率は、２．８Ｗ／（ｍ²・Ｋ）であった。
比較例２の熱貫流率は、１．６Ｗ／（ｍ²・Ｋ）であった。
比較例３の熱貫流率は、２．８Ｗ／（ｍ²・Ｋ）であった。

上記結果から、本発明の太陽電池付き建材は、比較例１の複層ガラスの構造や、比較例３の建材に比べて高い断熱性を発揮することが示された。また、比較例２のＬоｗ－Ｅ複層ガラスの構造と比べると、断熱性がやや低いものの、この構造に近い断熱性を発揮できることが示された。

１太陽電池付き建材
１０第一透明基板（第１基板）
１１第二透明基板（第２基板）
１２スペーサ部材（スペーサ）
１２ａスペーサ内空間（内部空間）
１３太陽電池素子
１６内部空間
１８連通孔
２５第一導電層（透明導電層）
２６半導体層
２７第二導電層（導電層）
３７素子分離溝（開口溝、分離溝）
３８透光開口溝（開口溝、分離溝）
４３集電用リード線
４８絶縁性樹脂（樹脂）
５５対面部分
５８重畳部分（開口重畳部分）

Claims

第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する太陽電池素子とを備え、
前記太陽電池素子は、金属又は透明導電性酸化物によって形成される導電層を含み、
前記太陽電池素子が、支持基板となる前記第１基板上に形成され、封止基板となる前記第２基板によって覆われる太陽電池付き建材において、
前記第２基板は、前記導電層から離れた位置に配され、
前記第２基板は、前記第２基板を平面視したとき、前記導電層と他部材を介さずに対面する部分である対面部分を有し、
前記平面視において、前記第２基板の全面積に占める前記対面部分の面積の割合である対面率が３０パーセント以上であり、
前記第１基板と前記第２基板とが共に透光性を有し、且つ、全体として透光性を有するものであり、
前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体の一部に開口溝を有し、
前記開口溝は、前記積層体の前記半導体層の一部と前記導電層の一部とが除去された部分であり、
格子状をなす複数の前記開口溝によって前記太陽電池素子が分割されて複数の小片部が形成され、
前記小片部の角部分を保護する保護樹脂層を有し、
前記保護樹脂層は、透光性及び絶縁性を有し、平面視した形状が格子状となるように形成され、前記小片部の角部分を前記第２基板側から覆っている、太陽電池付き建材。
前記第１基板と前記第２基板とが共に透光性を有し、且つ、全体として透光性を有するものであり、
前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体の一部に開口溝を有し、
前記開口溝は、前記積層体の前記半導体層の一部と前記導電層の一部とが除去された部分であり、
前記第２基板は、前記第２基板を平面視したとき、前記開口溝と重なる部分である開口重畳部分を有し、
前記平面視において、前記第２基板の全面積に占める前記開口重畳部分の面積の割合を開口率としたとき、前記対面率が前記開口率よりも大きくなる、請求項１に記載の太陽電池付き建材。
前記太陽電池素子は、前記第１基板側から透明導電層と、半導体層と、前記導電層とを含む積層体であり、且つ、前記積層体を複数のセルに分割する分離溝を有し、
複数の前記セルは互いに電気的に直列接続されて形成されるものであり、
集電用リード線を有し、
前記集電用リード線は、複数の前記セルの電気の流れ方向における一端側及び他端側に一体に取り付けられ、且つ、前記第１基板と前記第２基板との間に形成される内部空間から外部まで延設されており、
前記内部空間では、前記集電用リード線の前記第２基板側の部分が絶縁性の樹脂で覆われている、請求項１又は２に記載の太陽電池付き建材。
前記第１基板と前記第２基板とがスペーサを介して配置されることで、前記第１基板と前記第２基板とが隔置されるものであり、
前記スペーサは、内部に乾燥剤が配される中空の部材であって、且つ、連通孔を有し、
前記連通孔は、前記第１基板と前記第２基板との間に形成される内部空間に向かって開口し、前記内部空間と前記スペーサの内部を連通する孔であり、且つ、自然状態における前記乾燥剤が通過不能となるように形成されており、
前記内部空間の気体を前記乾燥剤によって乾燥可能である、請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池付き建材。