JPH045198A

JPH045198A - 太陽電池式電気飛行機

Info

Publication number: JPH045198A
Application number: JP2107207A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kishi; 岸　靖雄; Hirosato Yagi; 八木　啓吏
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-01-09

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、太陽電池にて発電した電力によりプロペラを
駆動して、飛行する太陽電池式電気飛行機に関する。

（ロ）従来の技術光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池
は、無公害且つ無尽蔵な太陽光をエネルギー源としてい
るため、地球環境問題の高まりとともに再び脚光を浴び
るようになってきた。すなわち、燃料効率が悪（二酸化
炭素を大量に吐き出す化石燃料より、クリーンエネルギ
ーの太陽光をエネルギー源とする太陽電池を駆動源とす
る乗物が種々開発されている。

例えば、屋根やボンネットに太陽電池を取り付け、この
電池によって太陽光を電気エネルギーに変え、制御回路
を介してモータに伝え車輪を回す太陽電池式電気自動車
が開発されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題一方、大量生産されている太陽電池は、光電変換効率が
１０％程度であり、自動車を駆動するのに必要とする電
力を発電するために大きな受光面積を確保する必要があ
る。ところが、自動車の場合、太陽光を受光できる領域
は屋根やボンネット等の上面に限られている。

従って、必要とする電力を確保するために、必要以上に
屋根の部分を大きくしているのが現状である。

ところで、太陽電池を飛行機の駆動源の電源とする場合
、飛行機に太陽電池を取り付ける必要があるが、飛行機
においては安定して飛行状態を維持するために、飛行機
本来の形状以外に受光面積を確保するために形状を変え
ることは、重量及び揚力、抵抗などの関係から好ましく
ない。

一方、飛行中に消費する電力については、その消費量に
見合う電力を太陽電池で発電すれば、航続距離が長くな
るので、太陽電池の受光面積を拡大すると共に、その太
陽光を効率よく受光することが望まれる。

本発明は、上述した要望に鑑みなされたものにして、飛
行機本来の形状を損ねることなく、効率よく受光できる
よう太陽電池を取り付けて、太陽電池で飛行する太陽電
池式電気飛行機を提供することをその課題とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の太陽電池式電気飛行機は、少なくとも翼の上面
及び下面に被着された薄膜状太陽電池と、この太陽電池
にて発電された電力が給電されるプロペラ駆動部と、を
備え、前記太陽電池で発電した電力によりプロペラを駆
動することを特徴とする。

また、太陽電池は、複数の光電変換素子が電気的に接続
されると共に前記光電変換素子間を分離する分離部が形
成されてなり、その分離部が翼の前縁から後縁を結ぶ線
方向に対して平行になるように、太陽電池を翼に被着す
るとよい。

更に、複数の太陽電池を翼の胴体側から先端に向かって
一列に並んで直列に接続して配設するとよい。

（ホ）作用一般に雲の上面のにおける太陽光の反射率は６０〜９０
％程度とされており、本発明に斯る飛行機は、雲の上を
飛行した場合、翼の上面及び下面に被着した太陽電池に
より発電が行なわれる。従って、翼の上面のみならず下
面まで受光領域を拡大させているので、受光面積を拡大
させるために翼の形状等を変更する必要がなく、飛行機
として最適な形状の維持することができる。

また、本発明によれば、光電変換素子間の分離部を翼の
前縁から後縁を結ぶ線方向に対して、平行になるように
設定しているので、翼に沿って流れる空気流がこの分離
部により乱れることなく翼後縁までスムーズに流れ、分
離部の断差による抵抗等を回避でき乱流発生が防止でき
る。

更に、複数の太陽電池を翼の胴体側から先端に向かって
一列に並んで直列に接続していることで、翼が前縁から
後縁方向に向かって流線形の形状を成すにもかかわらず
、各太陽電池の日射条件を同一にすることができ、発生
する光電流は等しくなり、効率よく発電電力を得ること
ができる。

（へ）実施例以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の太陽電池式電気飛行機を示す斜視図、
第２図は主翼の断面図、第３図は主翼の部分拡大斜視図
である。

これらの図において、１０はコクピット１１を備えた胴
体、１２は胴体１０に取り付けられた主翼、１３は同じ
く胴体１０に取り付けられた尾翼、１４は垂直尾翼であ
る。１５は主翼１２に設けられた補助翼、１６はプロペ
ラ、１７は車輪である。

さて、本発明は第１図ないし第３図に示す如く、薄膜状
太陽電池２０が主翼１２、尾翼１３、補助翼１５の上面
及び下面に被着せしぬられている。更に、本実施例にお
いては、垂直尾翼１４の両面にも薄膜状太陽電池２０を
被着している。

次に、薄膜状太陽電池２０の各翼への被着態様につき、
第２図及び第３図を参照して説明する。

尚、第２図及び第３図は主翼の構造を示すが、他の翼も
同様に薄膜状太陽電池が被着されているので、ここでは
説明を省略する。

第２図および第３図に示すように、主翼１２の上面１２
Ａ及び下面１２Ｂに夫々可視性の太陽電池２０・・・を
複数配設する。そして、太陽電池２０−・−は胴体１０
から翼の先端に向かって一列に並んで直列に接続するこ
とにより、一つの太陽電池モジュール２１を構成してい
る。この太陽電池モジュール２１・・・が翼の前縁から
後縁に向かって、複数個並列に接続されて主翼１２の上
面１２Ａ及び下面１２Ｂに夫々配設される。

各太陽電池モジュール２１・・−間の接続は、図に示す
ように、半田メツキ付銅箔なと金属箔３１を保護フィル
ム３２で被復した薄厚の薄い接続テープ３０が用いられ
る。

この接続テープは第４図に示すように、保護フィルム３
２として例えば、接着剤性のポリエチレンテレフタレー
ト（以下、ＰＥＴという。）フィルムを用いて、半田メ
ツキ付銅ハクなどの金１２Ｅ箔３１を両側から挟んで接
着することにより形成される。

前述のように、各太陽電池モジュール２１−・・内の太
陽電池２０・・・を胴体１０から主翼１２の先端に向か
って一列に並んで直列に接続するのは、次の理由による
。すなわち、主翼１２は第２図に示すように、流線形の
形状を成すので、日射条件が翼の前縁から後縁方向に向
かって相違する。周知の通り、太陽電池モジュール２１
・・・間における光電流は太陽電池モジュール２１・・
・間の各太陽電池２０・・−で発生する光電流の中で最
も小さいものに規制される。従って、太陽電池モジュー
ル２１・・・内で日射条件が同じになるように胴体１０
から主翼１２の先端に向かって直列に接続して、太陽電
池モジュール２１・・・が構成される。

次に、太陽電池モジュール２１・・−の接続につき、第
５図に従い説明する。

まず、太陽電池２０・・・の圧力端子同士が導電性ペー
ストによる接着や半田付けなどの方法などを用いて、電
気的に接続される。図中ハツチングを施した部分が接続
部２４である。そして、両端に位置する太陽電池２０−
・・の正、負の出力端子に設けた電極取出し部３７に、
前述した接続テープ３ｏの金属箔３１が前述と同様に導
電ペーストによる接着や半田付けなどの方法により電気
的に接続される。更に、本実施例においては、各太陽電
池モジュール２１・・・間の負の出力端子側の接続テー
プ３０は翼の後縁近傍で共通接続され、そして負のリー
ド線３４と接続される。また、正の出力端子側の接続テ
ープ３ｏは、第３図に示すように、夫々逆流防止ダイオ
ード３５を取り付けたプリント基板１９を介して正のリ
ード＃ｉ３６に接続される。

このように、電気的接続された太陽電池モジュール２１
−・−を第２図及び第３図に示すように、主翼１２の上
面１２Ａ及び下面１２Ｂに夫々配設し、太陽電池モジュ
ール２１・・・の全面を覆うようにＰＥＴからなる保護
フィルム５０を翼全体に接着することで、太陽電池モジ
ュール２１・・・が主翼１２の上面１２Ａ及び下面１２
Ｅに被着される。

前述したように、各太陽電池２ｏ・・・は可撓性を有す
るので、翼の曲線に沿って凹凸を生しることなく被着さ
れる。

ここで注意すべきことは、翼は前述したように揚力を生
じるところであり、空気抵抗、乱流等を考慮した形状に
形成される。従って、太陽電池２０・・・を被着するこ
とにより、翼の上下面、特に、空気の流れ方向に対して
は凹凸が生じることは好ましくない。そのため、可撓性
太陽電池であれば、翼の形状に沿って容易に曲がり、凹
凸の発生が防止される。

ところで、一般に太陽電池２０は所望の電圧を得るため
に、複数の光電変換素子２２・・・が直列に接続される
構成がとられる。そして、各光電変換素子２２・・・間
を分離するための分離部２３がエツチング、或はレーザ
ビームの照射により形成されている。この分離部２３部
分は他の光電変換素子２２・・・部分より段差が生しる
。

前述したように、翼表面、特に空気の流れ方向に凹凸が
生じることは好ましくないので、この分離部２３を空気
の流れ方向すなわち、翼の前縁と後縁とを結ぶ線に対し
て、平行になるように、配置すれば、空気の流れ方向に
対して分離部２２・・・の段差の影響を受けず、乱流等
の発生がない。

また、本実施例では接続テープ３０も翼の前縁から後縁
を結ぶ線に対して平行に配置されている。このため、こ
の接続テープ３０は比較的厚さを薄くしているが、太陽
電池２０・・・が可撓性を有するため、接続テープ３０
が下にあるところとないところでは、若干の段差が生じ
ることになる。

しかし、本実施例においては、上述の分離部２２・・・
と同様に空気の流れ方向に対しては、凹凸がないので、
同じく乱流等の発生がない。

一方、接続テープ３０・・・が接続されるリード線３４
．３６は主翼１２内の小骨１８に取り付けられている。

また、主翼１２内には太陽電池２０・・・により充電さ
れるニッケル・カドニウム電池などのＭ電池４０が配置
される。

更に、／７１骨１８には、逆流防止ダイオード３５を取
り付けたプリント基板１９が取付けられ、このプリント
基板１９に前述のリード線３６及び接続テープ３０が半
田等により接続される。

王翼１２と補助翼１５の一部は接続テープ３０が翼内部
のリード線３４．３６方向へ案内される箇所に凹部が設
けられて、配線が補助翼１５の動作の障害にならないよ
うに配慮されている。

第６図は、本発明に係る飛行機の電気回路図であり、太
陽電池太陽電池モジュール２１・・・かもの電流は逆流
防止ダイオード３５を介して制御回路４１に供給される
。そして、太陽電池モジュール２１・・・に光が照射さ
れて発電した発電電力は蓄電池４０に供給されて蓄電さ
れる。

また、この蓄電池４０から制御回Ｎ４１を介してプロペ
ラ１６を駆動するモータ４２に電力が供給される。

而して、待機中に、太陽電池モジュール２１・・・によ
り蓄電池４０が充電され、飛行中にはこの蓄電池４０に
貯えられた電力はモータ４２に供給され、プロペラ１６
を回転させる。一方、飛行機の飛行中も太陽電池モジュ
ール２１・−・により発電した電力が逐次蓄電池４０へ
供給される。それと同時に蓄電池４０からはモータ４２
にプロペラ駆動用の電力が供給される。従って、太陽電
池モジュール２１・・−の発電量がモータ４２に与える
電力よりも多ければ、その発電量でモータ４２の使用電
力がまかなえる。

前述したように、雲は太陽光を６０〜９０％反射するの
で、雲の上部まで飛ぶことで、太陽光からの直接の光は
翼の上面の太陽電池２０で受光し発電を行い、それと同
時に雲の上部での反射光は翼の下面の太陽電池２０で受
光し発電する。

従って、雲の上の飛行中は実効受光面積が比躍的に増大
し、発電量が増加し、連続飛行時間を増加させることが
できる。

尚、上述した実施例においては、蓄電池４０に貯えられ
た電力により、プロペラ１６を回転させる構成をとって
いるが、例えばグライダ−の如く別の動力により飛行機
を離陸させて空中まで飛行せしめ、飛行中に太陽電池２
０により発電した電力により、直接モータ４２に電力を
供給するように構成すれば、蓄電池４０は必ずしも必要
ない。

また、離陸専用の電池やエンジンを設けて同じく蓄電池
４０を省略しても良い。

次に、本発明に用いられる可撓性太陽電池２０について
説明する。この太陽電池２０は、先ず第７図（Ａ）に示
す如く、ポリイミドで代表される可撓性の透明絶縁膜５
１の裏面に透明電極と光活性層を含む非晶質半導体層と
背面金Ｘｉ極とからなる可撓性の光電変換部５２をその
透明電極側に添着し、表面が可撓性の透明絶縁膜５１に
て保護されている可撓性太陽電池２０を構成する。

この時、可撓性の透明絶縁膜５１の大きさと光電変換部
５２のそれとの関係は本実施例にとって重要で、可撓性
の透明絶縁膜５１は、光電変換部５２のそれより大きく
設定されていて、少なくとも可撓性の透明絶縁膜５１の
一縁部が光電変換部５２よりはみだしていて糊しろ部５
３が形成されている。

次に第７図（Ｂ）に示すように、この糊しろ部５３を用
いて複数枚の可撓性太陽電池２０を機械的に連結し、大
面積の太陽電池モジュール２１をを構成している。

このように多数枚の太陽電池２０・・・が機械的に連結
されると同時に、各太陽電池２０・・・から得られる光
電変換出力をまとめて取出すために各太陽電池２０・・
・を電気的に直列に接続する必要がある。そのために太
陽電池２０・・・の機械的連結と同時に糊しろ部５３で
各太陽電池２０・・・の出力端子同士を導電性ペースト
による接着や半田付などの方法を用いて電気的に接続し
ている。

次に第７図で示した可撓性の透明絶縁膜５１の裏面に可
撓性の光電変換部５２をその透明電極側に添着する具体
的手法の一例を第８図に従って説明する。

第８図（Ａ）に示すように、先ず厚さ１０μｍ〜２ｍｍ
、１０ｃｍ角程度０ポリイミドフィルム等からなる可撓
性を有する透光性絶縁性基板６０の主面に厚さ１０００
〜５０００人の酸化錫、酸化インジウム錫に代表される
透光性導電性酸化物（ＴＣ○）の単層、或はそれらの積
層型の透明電極層を被着した後、互いの隣接間隔部が、
例えばエツチング、或はレーザビームの照射により除去
されて、個別の各透明電極６１．６２．６３が分離形成
される。

その後、透明電極６１．６２．６３上の一方の端に沿っ
て、導電部材７２．７３が隣接間隔部と平行に帯状に形
成される。この導電部材７２．７３はポリイミド系の銀
ペーストをスクリーン印刷し、２５０〜３５０°Ｃで硬
化せしめることによって形成される。この導電性部材７
２．７３の巾は０．１〜０．５ｍｍ、高さは５〜３０μ
ｍ程度である。

続いて、第８図（Ｂ）に示すように、前記導電部材７２
．７３と平行に、透明導電膜６１．６２．６３の隣接間
隔部の反対側に第１の絶縁部材８２．８３が帯状に形成
され、更に透明電極６１．６２．６３の隣接間隔部を覆
ってその両側の透明電極６１．６２．６３の端部に跨が
り、第２の絶縁部材９２．９３も同時に形成される。こ
れら第１、第２の絶縁部材８２．８３．９２．９３はポ
リイミド系の絶縁性ペーストをスクリーン印刷法で塗布
し、２５０〜３００℃で硬化せしめることによって形成
される。

尚、これらの絶縁部材８２．８３．９２．９３の巾は０
．１〜０．５ｍｍ、高さは５〜３０μｍ程度である。

次に、第８図（Ｃ）に示すように、前記導電部材７２．
７３、第１の絶縁部材８２．８３、並びに第２の絶縁部
材９２．９３を含んで透明電極６１．６２．６３上全面
にｐ型、１型、ｎ型のアモルファスシリコン層を順次積
層し、光活性層としての非晶質半導体層６５を形成する
。そしてこの半導体層６５上にアルミニウム、銀、チタ
ン等の単層、或は積層型の裏面電極層６６を順次形成す
る。

最後に第８図（Ｄ）に示すように、導電部材７２．７３
上の裏面電極層６６の露出方向側から第１のレーザビー
ム１０１を照射せしめ、裏面電極層６６と導電部材７２
．７３とを夫々電気的に接続せしめる。次に第１の絶縁
部材８２．８３上の裏面電極層６６の露出方向から第２
のレーザビームを照射せしめ、裏面電極層６６を分割す
る分離部２３を形成せしめ、各素子に対応した裏面電極
を形成し、可撓性を有する集積型太陽電池が作成される
。

（ト）発明の効果上述したように、本発明飛行機は翼の上面のみならず下
面まで受光領域を拡大させているので、受光面積を拡大
させるために翼の形状等を、変更する必要がなく、飛行
機として最適な形状のままで、飛行に必要な電力を発電
させることができる。

また、本発明に斯かる飛行機は、太陽電池の光電変換素
子間の分離部を翼の前縁から後縁を結ぶ線方向に対して
、平行になるように設定しているので、翼に沿って流れ
る空気流がこの分離部により乱れることなく翼後縁まで
流れ、分離部の断差による抵抗等を回避でき乱流発生が
防止でき安定した飛行が確保できる。

更に、本発明に斯かる飛行機は、複数の太陽電池を翼の
胴体側から先端に向かって一列に並んで直列に接続して
いるので、翼が前線から後縁方向に向かって流線形の形
状を成すにもかかわらず、各太陽電池の日射条件を同一
にすることができ、発生する光電流が等しくなり、効率
よ（発電できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る飛行機を示す斜視図、第２図は同
主翼の断面図、第３図は同主翼の部分拡大斜視図である
。第４図は接続テープを示す斜視図、第５図は太陽電池モ
ジュールの電気的接続態様を示す平面図、第６図は本発
明の電気回路図である。第７図は本発明に適用される太陽電池を示す斜視図、第
８図はその製造方法の１例を示す断面図である。１２・・・主翼、１３・・・尾翼、１４・・・垂直尾翼
、１６・・・プロペラ、２０・・・太陽電池、１・・・
太陽電池モジュール、４０・・・蓄電池。出肘人　三洋電機株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも翼の上面及び下面に被着された薄膜状
太陽電池と、この太陽電池により駆動電力が給電される
プロペラ駆動部と、を備え、前記太陽電池で発電した電
力によりプロペラを駆動することを特徴とする太陽電池
式電気飛行機。
（２）前記太陽電池は、複数の光電変換素子が電気的に
接続されると共に前記光電変換素子間を分離する分離部
が形成されてなり、この分離部が翼の前縁から後縁を結
ぶ線方向に対して平行になるように、前記太陽電池を翼
に被着したことを特徴とする請求項第１に記載の太陽電
池式電気飛行機。
（３）複数の太陽電池が翼の胴体側から先端に向かって
一列に並んで直列に接続して配設されていることを特徴
とする請求項第１または第２に記載の太陽電池式電気飛
行機。