JPH01201969A - 太陽電池電源ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、太陽電池Ｎ源ユニットに関するもので、とり
わけ、携帯用電気製品の電源又は日除は兼用の電源等に
好適な不要時コンパクトに収納できる太陽電池電源ユニ
ットに関するものである。

［従来技術］ 太陽電池は、発電ユニットとして各種機器に広く用いら
れる。また、携帯用電気製品の電源として既に市販され
ているものが多数ある。

しかし、市販されているものの多くは、単結晶シリコン
又は多結晶シリコンを用いた太陽電池が主で、これらは
基本的に板状であり、重量も大きく、又折り曲げること
ができないため、使用しない場合に収納スペースが大ぎ
くなり携帯用電気製品等の電源としては使用し難い問題
がある。

一方高分子フイルム等の可撓性基板を用いたアモルファ
スシリコン太陽電池から成る発電モジュールも既に知ら
れているが、耐久性確保のための保護板等が積層される
ため、例え基板が可撓性を有したものであっても、モジ
ュールとしては、やはり板状となり折り曲げる事が出来
ないものであり、前述の通り使用しない場合にコンパク
トにできない問題がある。

つまり、従来の太陽電池ユニットは、可撓性を有する事
が出来ないため、常に展開した形状、多くは平面形状を
取っており、使用しない時又は、移動、携帯する時に、
大変不便であるという問題がある。これに対して折り畳
みできるように適当な大きさの板状太陽電池を接続した
ものが提案されているが、全体として重量もあり又小型
化すればそれだけ接続配線が増え、使用面、信頼性面。

コスト面で問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、上述の欠点を解決せんとしてなされたもので
、使用しない時又は移動、携帯する時に筒状ケース内に
巻込み、コンパクト化することかできる太陽電池電源ユ
ニットを提供することを目的とする。

「発明の構成９作用」 上述の目的は、以下の本発明によって達成される。

すなわら、本発明は、５ＩＮｎ巾の曲げ剛性が１００句
・ｍＡ以下の太陽電池モジュールシートと、該太陽電池
モジュールシートをロールに巻き上げて収納する筒状ケ
ースとからなることを特徴とする太陽電池電源ユニット
である。

以上の構成により本発明の太陽電池電源ユニットは数ｃ
ｍ　Ａ−グーの径の筒状ケース内に収納されるので、収
納スペースも小さく、運搬も容易であり、ビデオカメラ
等の携帯用電気機器の電源、カーテン、日除はシートを
兼ねた電源、簡便な充電用電源等に最適な電源ユニット
を実現する。

以下本発明の詳細な説明する。

一３＝ 本発明の太陽電池モジュールシートは、５＃巾サンプル
の曲げ剛性が１００Ｋｇ・ｍｍ２以下の柔軟なシート状
の太陽電池モジュールシートであれば良く、適当なシー
ト上に薄膜太陽電池を配したもので良く、又適当な基板
上に直接連続薄膜太陽電池を形成したものでも良い。中
でも、特開昭５６−１５０８７４号公報、特開昭５６−
１６９３７１号公報、特開昭５６−１６９３７２号公報
等で公知の高分子フィルム基板を用いた非晶質シリコン
太陽電池を用い、更に好ましくは、特開昭６１−２１４
４８３号公報、特開昭６１−２６０６８１号公報等で公
知の内部配線が不要で折り曲げ耐久性が良い集積型非晶
質シリコン太陽電池を用い、以下のように緩衝粘着層を
介して、保護層を設けた厚み１０００μｍ以下の太陽電
池モジュールシートがコスト面、信頼性面等から好まし
く適用される。なお厚みは４００μｍ以下が柔軟性に富
み、コンパクト化、取扱い性面等より更に好ましい。

すなわち、上述の非晶質シリコン太陽電池の上に耐環境
性改善の目的で透明高分子材料からなる保護層を設ける
。この保護層はラミネート時、折＝４− り曲げ時等における太陽電池の損傷の防止、太陽電池の
内部応力の緩和等のための緩衝粘着層を介して設ける。

透明高分子材料は水分の浸入、人間の手やＮＯＸ　、Ｓ
ＯＸなど腐蝕性ガスなどの接触、はこり、ゴミなとの付
着を防止するものであるが、形成の容易さ、耐久性、可
撓性の高さなどの観点から、透明高分子フィルムが選択
される。透明高分子フィルムとしては、可視光領域で透
明でかつ耐候性が良好という面でポリエチレンテレフタ
レート、ポリエチレンナフタレート、アクリレート。

ポリスルフォン、ポリカーボネー１へ等のフィルムが用
いられる。これらの厚さはハンドリング、可撓性保持と
いう観点から１０〜１００μｍが好適に用いられる。

又緩衝粘着層は前述の作用より熱可塑性樹脂等が用いら
れる。かかる熱可塑性樹脂としては透明性、耐候性、軟
化点などの観点から、エチレン・酢酸ビニル共重合体、
ポリビニルブチラール、アイオノマー、ポリエチレン樹
脂を単一あるいは組み合わせて用いる。この膜厚は前記
作用、耐久性面からは厚い方が好ましいが、可撓性の点
からは薄い方が好ましく、２０〜３００μｍが好適に用
いられている。これら緩衝粘着層、保護層は加熱ロール
間を前述のフィルム基板のアモルファスシリコン太陽電
池と共に通ずることによる、いわゆるラミネート法等に
より積層され、前述の太ｗ７Ａ電池モジュールシートが
製造される。

また必要に応じて、この反対面、つまり高分子フィルム
基板の裏側に、ポリエステルフィルムなどの高分子フィ
ルム、もしくは腐蝕防止したアルミニウム金属箔をポリ
エステルフィルムなどで貼り合わせた防湿フィルムを裏
面保護フィルム層として耐環境性改善の目的で設けても
良い。これらは前述の表側の保護層と同様に熱可塑性樹
脂からなる前述の緩衝粘着層を介してラミネート法等に
より積層される。

そしてこれら両保護層をアモルファスシリコン太陽電池
より大きくして積層することにより、アモルファス太陽
電池のエツジ部のシールも可能になり、より耐久性が向
上して好ましい。

次に本発明で用いる可撓性を表わす物性値である曲げ剛
性について説明する。曲げ剛性（Ｓ）はヤング率（Ｅ）
と断面二次モーメント（Ｉｚ）の積であり、両端支持は
り法により、はりの中央に荷重（Ｐ）が加わった時のた
わみ（ｙ）と次の様な関係が成立する。

Ｓ＝Ｅ　Ｉｚ　＝Ｐｕ３／４８ｙ ここでｐは、両端の支点間の距離である。

つまり、はり中央に荷重を加えた時の該中央でのたわみ
を測定することにあり、曲げ剛性（Ｓ）を求めることが
できる。

なお本発明における曲げ剛性の値は、５羅巾のサンプル
モジュールを用い、２１８間隔の両端支持はり法によっ
て測定したものを用いる。

本発明では、巻き取っても、展開しても太陽電池特性、
外観の変化がないことが必要であり、そのためには５＃
巾のモジュールの曲げ剛性が１００に３・ｍｔＡ以下、
好ましくは１０　Ｋ９・ｍｍ２以下であることが必要で
ある。

本発明の筒状ケースは、上述の太陽電池モジュ＝　７− −ルシートをロールに巻き上げて収納できるものであれ
ば良く、太陽電池モジュールシートが出入りするスリッ
トを有する外筒の中心に適当な直径の巻取軸と回転でき
るように設けたもの等が使用される。

以下、本発明の詳細を実施例に基いて図面により説明す
る。

第１図は、実施例の太陽電池電源ユニットＵの全体的な
構成を示す斜視図である。１０は５ｍ巾の曲げ剛性が’
１００Ｋ９・ｍｍ２以下の可撓性を有する太陽電池モジ
ュールシートであり、図は筒状ケース３０のスリット状
の巻込口３１より引き出して展開した状態が示しである
。

太陽電池モジュールシート１０は、筒状ケース３０に取
外し可能にセットされた支持梁よりなる展開治具５１に
より太陽に向かい展開されている。太陽電池モジュール
シート１０の先端には止め板５２が取着され、収納時、
巻込口３１に密着し、筒状ケース３０を気密又は防塵に
保つようになっている。筒状ケース３０には取外し可能
に長さが調節できるリンクからなる固定治具５３が設け
られ、太陽電池モジュールシート１０の傾斜角を太陽に
対して最適に設定できるようになっている。

第２図（ａ）は、筒状ケース３０の詳細をなす側断面図
であり、以下本例の筒状ケース３０の詳細を説明する。

筒状ケース３０は外筒３２と内筒３３より成り、一方の
開放端を筒蓋３４でふさいである。

内筒３３の外側には、巻取軸となる巻取りチューブ３５
があり、一端を内筒３３、一端を筒蓋３４に軸受支持し
て、回転自由に固定されている。巻取りチューブ３５の
内側には、巻戻しスプリング３６を設け、一端を巻取り
チューブ３５に、他の一端を筒蓋３４に固定し、又巻取
りチューブ３５に太陽電池モジュールシート１０の一端
を固定し、巻出時のねじれ力を利用して巻取りチューブ
３５に太陽電池モジュールシート１０を自動的にロール
状に巻取り収納するようになっている。

太陽電池モジュールシート１０の電力の取出しは、太陽
電池モジュールシート１０の両極から引いたす−ド線を
スリップリング機構３７．３８を介して、内筒１１の一
端に設けたソケット３９に接続し、ソケット３９から取
り出すようになっている。なお、ソケット又は取り出し
端子は止め板５２に設けても良く、この場合はスリップ
リングが不要となる。

スリップリング機構３７．３８によるリード線取出し方
法を第２図＜ｂ〉の立体展開図にて説明する。

リード線５４は、スリップリング機構３７．３８のブラ
シ３７ａ　、　３８ａに接続されている。ブラシ３７ａ
。

３８ａは、巻取りチューブ３５に固定され、巻取りチュ
ーブ３５とともに回転する。

一方、スリップリング３７ｂ　、　３８ｂは、内筒３３
に固定され、ともにリード線５５により、ソケット３９
に接続され、ソケット３９より電力を取り出すようにな
っている。

又本実施例の太陽電池モジュールシート１０は以下の構
成のものを用いた。第３図はその構成を示す部分側断面
図である。

すなわち、図の２０は前述の特開昭６１−２６０６８号
公報開示と同様の集積型非晶質シリコン太陽電池モジュ
ールで、１００μｍ厚の高分子フィルム基板２１と、そ
の上に金属電極層、　ｐｉｎの非晶質シリコン層からな
る光起電力層、透明電極層、収集電極層を順次積層し所
定の電圧を生ずるように集積化した薄膜太陽電池２２と
からなり、その電力を取り出すリード電極２３ａ　、　
２３ｂを接着して配線したものである。そして、その両
側に５０μｍ厚の熱可塑性樹脂からなる緩衝粘着層１１
付の５０μｍｎ厚の高分子フィルムから保護層１２を配
して加熱ロール間でラミネートし、太陽電池モジュール
シート１０としたものである。この太陽電池モジュール
シート１ｏは全厚的３００μｍであり、曲げ剛性は４８
４に９／−であり、直径４　ｃｍの巻取りチューブ３５
に巻き上げ、１日放置後その特性を測定したが、特性の
劣化はなく、充分耐久性のあるコンパクトな筒状ケース
にロール巻き上げできる太陽電池電源ユニットが実現で
きることを確認した。はぼ同様の層構成で、全厚約１０
００μｍ９曲げ剛性３８に９・−のものも１０ｃｍの巻
取りチューブ３５において同様の結果を得た。

曲げ剛性が１００　Ｋ９・ｍｍ２以下であれば、実用上
問題のないロール収納可能な太陽電池モジュールシート
となる。

なお、ユニット接続手段としてソケット３９とプラグ４
０を内筒３３の両端に設け、太陽電池モジュールシート
１０が第４図に示すようにソケット３９とプラグ４０の
端子と並列になるように結線すれば、所定数の太陽電池
電源ユニットＵを並列接続して任意の出力電流が得られ
る並列型の太陽電池電源ユニットが得られる。又該結線
を直列接続すれば、所定数直列接続して任意の出力電圧
が得られる直列型太陽電池電源ユニットが得られる。

次にカドニウム・ニッケル電池等の二次電池の充電器又
はバックアップ電源付電源ユニットとして好適な二次電
池組込み実施例を説明する。第５図はこの実施例の側断
面図である。

図より明らかな通り、基本的な構成は前述の実施例と同
じであり、記号は第１図、第２図と同様である。

本例では内筒３５を所定の規格の二次電池が収納できる
寸法とし、その一端に周知の過放電及び過充電の防止回
路を備えた充電回路及び後述の選択回路の電気回路部６
０が収納されている。又電気回路部６０側の端面には、
前例と同様に電力取り出し用のソケット３９が設けられ
ている。そしてソケット３９は太陽電池モジュールの出
力が正常の場合には充電回路と並列になるように太陽電
池モジュールに接続し、出力が低下した時には二次電池
に接続するスイッチ素子からなる選択回路に接続されて
いる。

なお、電力の外部取り出しに際しては必要に応じ使用負
荷に応じた出力安定化回路を組み込むことは当然である
。なお、これら充電回路２選択回路等は公知のものがそ
のまま使用できるので詳細説明を省略する。

以上の構成によりソケット３９に負荷を接続しない場合
は、キャップ４０を取外し使用済の二次電池をセットす
ることにより二次電池の充電器として使用できる。又二
次電池をセットした状態で負荷を接続すれば、バックア
ップ付電源ユニットして使用できる。このように本例は
、多目的使用ができる携帯用電源ユニットである。

第６図は、窓におけるロールスクリーン式カーテン等に
好適な吊下げ型の例の斜視図である。

図示の通り、天井、壁面等の使用個所５６に取付具５７
により取着された筒状ケース３０と曲げ剛性がｉｏｏＫ
ｇ・ｍｍ２以下の布帛等のシート１３上に所定数の太陽
電池モジュール１４を配設して接続した太陽電池モジュ
ールシート１０と、その先端に取着した筒状の電源回路
ケース７０とからなるものである。

そして筒状ケース３０は第１図とスリップリング機構、
ソケットを除去した点を除いて同じ構成であり、電源回
路ケース７０は第５図の内筒３５と同じ構成で、７１は
キャップである。そして太陽電池モジュール１４からリ
ード線１５．１６で電源回路ケース７０の充電回路及び
選択回路に接続しである。従って第５図の例と同様に二
次電池の充電器、バックアップ付電源装置として利用で
きる上、電力取り出しにスリップリング機構が不要とな
ると共に、展開が自重できるという利点がある。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は特に携帯用の発電ユニットを小
型化、軽量化し、しかも使用していない時は、筒状ケー
スにて保護することを、安価にしかも効果的に行なうも
のである。

本発明は、この特徴より、特にビデオカメラ。

携帯用ステレオ等トランジスタラジオに比べ、大電力を
必要とする電気製品のバックアップ電源として、又、家
の窓の遮光用カーテン、日除はシートとし、その発生電
力により充電可能な二次電池を充電する充電器等として
、多方面に利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の全体を示す斜視図、第２図くω、（
ｂ）は、該実施例の筒状ケースの詳細を示す側断面図と
部分分解図、第３図は、該実施例の太陽電池モジュール
シートの部分側断面図、第４図は他の接続方式を示すブ
ロック図、第５図は二次電池組込み例の側断面図、第６
図は吊下げ型の実施例の説明図である。 １０：太陽電池モジュールシート −１５−。 ３０：筒状ケース　　　３５：巻取りチューブ３７．３
８ニスリップリング機構 ６０：電気回路部　　　６１：二次電池７０：電源回路
ケース 特許出願人　帝　人　株　式　会　礼 式　　理　　人　　弁理士　　前　　１）　純　　博２
９゛／ 第５図 −３４２＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、５ｍｍ巾の曲げ剛性が　１００Ｋｇ・ｍｍ＾２以下
   の太陽電池モジュールシートと、該太陽電池モジュール
   シートをロールに巻き上げて収納する筒状ケースとから
   なることを特徴とする太陽電池電源ユニット。 ２、前記筒状ケースは外筒と、その内部に回転可能に設
   けた巻取軸と、外筒又は巻取軸を回転させる自動巻き込
   み手段とからなる請求項第１項記載の太陽電池電源ユニ
   ット。 ３、前記筒状ケースが、二次電池の充電回路と、二次電
   池の装着ソケットを具備した請求項第１項又は第２項記
   載の太陽電池電源ユニット。 ４、前記筒状ケースが、ユニット接続手段を具備した請
   求項第１項〜第３項記載のいずれかの太陽電池電源ユニ
   ット。 ５、前記太陽電源モジュールシートが高分子フィルム基
   板上に非晶質シリコン太陽電池、緩衝粘着層、保護層を
   形成した全体膜厚が１０００μｍ以下の非晶質シリコン
   薄膜太陽電池モジュールシートである請求項第１項〜第
   ４項記載のいずれかの太陽電池電源ユニット。