WO2006006372A1 - 太陽電池パネル - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 60-148174 discloses a solar cell provided with a selective reflection layer that selectively reflects part of the visible light spectrum.
- a selective reflection film that reflects a part of the visible spectrum of sunlight is coated as in Patent Document 1, an observer can see the color of the reflected spectrum of visible light.
- a battery can be obtained.
- Patent Document 2 Japanese Utility Model Publication No. 7-29646
- a solar cell provided with a wavelength selective scattering layer that allows a part of the scattered light to reach an observer and transmits light other than a specific wavelength is disclosed.
- Patent Document 1 JP-A-60-148174
- Patent Document 2 Actual Fairness 7-29646
- Patent Documents 1 and 2 when a selective reflection layer or a wavelength selective scattering layer is provided in order to reflect or scatter part of the visible light spectrum, A part of the battery is not used for solar power generation. For this reason, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem in that the power generation efficiency decreases in principle.
- Another object of the present invention is to provide a visible light transparent plate that does not reduce the power generation efficiency of the solar cell.
- a solar cell panel according to the present invention includes a transparent plate characterized by absorbing infrared light and emitting visible light, and a solar cell covered with the transparent plate.
- the transparent plate characterized by absorbing infrared light and emitting visible light contains two or more lanthanoid series atoms (or ions thereof). Materials are used, especially glass. An atom that absorbs infrared light efficiently can be selected as one of at least two types of atoms, and an atom that generates visible light can be selected as the other atom. Note that the lanthanoid atoms doped in the material behave as ions when performing a coloring operation, and thus can be a material containing these ions.
- a transparent plate used in the solar cell panel a solar cell transparent plate characterized by absorbing infrared light and emitting visible light can be obtained.
- the present invention does not contribute to the power generation operation of the solar cell! Since the color is developed based on the solar energy of the infrared component, the power generation efficiency of the solar cell is not reduced.
- FIG. 1 (a) and (b) are explanatory views showing an overview and operating principle of a solar cell panel according to a first embodiment of the present invention, respectively.
- FIG. 2] (a) and (b) are respectively an overview of the solar cell panel according to the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows an operation principle.
- FIG. 3 is a graph showing the sunlight spectrum.
- FIG. 5 is a graph showing the absorption characteristics of a silicon solar cell.
- a solar cell panel made of amorphous silicon or single crystal silicon power absorbs sunlight and generates electricity by energy irradiated by sunlight.
- the solar spectrum shown in Fig. 3 includes a broad spectrum from the visible range to the infrared longer than lOOOnm.
- infrared light above lOOOnm is mostly used for solar cell power generation. Cunning is powerful.
- the color is generated based on the solar energy of the infrared component that does not contribute to the power generation operation of the solar cell, the power generation efficiency of the solar cell is not reduced! Further, according to the present invention, various light-emitting panels can be realized, so that it has an excellent effect from a decorative viewpoint as compared with the conventional black panel.
- FIGS. 1 (a) and 1 (b) are an explanatory diagram showing an overview of the solar cell panel 10 according to the first embodiment of the present invention and its operating principle.
- the illustrated solar cell panel 10 includes a solar cell 12 using amorphous silicon, and a transparent plate 11 having a thickness of about 5 mm attached on the solar cell 12.
- the transparent plate 11 also has Pyrex (registered trademark) glass power, and is doped with two kinds of lanthanoid series atoms (but including ions that are ionized), ytterbium (Yb) and elpium (Er). /!
- Erbium (Er) that absorbs infrared light energy by ytterbium (Yb) and further transfers energy emits visible light. Since the color is generated based on the solar energy of the infrared component without contributing to the power generation of the solar cell, it is possible to obtain an excellent solar cell panel from a decorative point of view without reducing the power generation efficiency of the solar cell.
- FIG. 2 (a) is a perspective view showing an overview of the solar cell panel 20
- FIG. 2 (b) is a diagram for explaining the operation principle.
- the illustrated solar cell panel 20 includes a solar cell 22 using single crystal silicon and a transparent plate 21 attached on the solar cell 22.
- the illustrated transparent plate 21 is made of soda glass and doped with samarium (Sm) and europium (Eu) as two types of lanthanoid series atoms!
- the principle of the solar cell panel according to this embodiment will be described.
- the transparent plate 21 hits the solar light L1
- energy is absorbed by samarium (Sm) that absorbs infrared light contained in the solar light L1. It generates electrons with this, and generates visible light L2 when europium (Eu) recombines with electrons.
- Eu europium
- the solar battery panel 20 appears to be colored.
- cerium (Ce) may be used instead of europium (Eu) in this embodiment.
- the transparent plate develops color based on the solar energy of the infrared component that does not contribute to the operation of the solar cell, so it does not reduce the power generation efficiency of the solar cell.
- An excellent solar cell panel can also be obtained from a decorative point of view. .
- the transparent plate suitable for the solar cell panel of the present invention may use the principle of either Example 1 or Example 2, but the color development differs depending on the type of atoms added to the transparent plate.
- the solar cell panel can be colored with various colors.
- the transparent plate according to the present invention is not limited to glass, and is formed of, for example, a transparent plastic. May be.
- the solar panel according to the present invention is particularly suitable for a wall of a high-rise building because it does not impair the aesthetic appearance even if it is attached to a vertical wall that is more conspicuous than a roof used only for ordinary houses. .
- attaching a transparent plate that emits the same color as the original paint color does not impair the aesthetic appearance.
- various kinds of light emission can be obtained by appropriately selecting and combining elements that generate visible light. Because it is possible to realize a solar cell panel that can be used, it can be used not only as a solar cell as a light-electric conversion element, but also as an outer wall material with a decorative function in buildings, etc. it can.
Abstract
太陽電池パネルは、一般に黒色であり、デザイン的に劣っている。本発明の目的は、発電効率を低下させずに発色する透明板及び該透明板を使用した太陽電池パネルを提供することである。本発明に係る太陽電池パネルは、赤外光を吸収し、可視光を放出することを特徴とする透明板で太陽電池を覆った構成とする。透明板は、発電に寄与しない赤外光を用いて発色することから、太陽電池の発電効率を低下させることはなく、装飾的な観点からも優れた太陽電池パネルが得られる。
Description
明 細 書
太陽電池パネル
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池パネルの構造及び当該太陽電池パネルに使用される透明板 に関する。
背景技術
[0002] 一般に、アモルファスシリコンや単結晶シリコン力 成る太陽電池パネルは、太陽光 を良く吸収するため、発電効率 (すなわち、太陽光が照射する全パワーに対して、太 陽電池によって発電される電力の割合）が 20%を越えるものもある。ところが、ァモル ファスシリコンや単結晶シリコン力 成る太陽電池パネルは、通常、全体が黒色であり デザイン上制約されるため、人目につく場所である一般住宅の屋根に並べる場合等 には、外観上、美観を損なうことがあり、この結果、太陽電池パネルの普及が遅れる 一因となっている。
[0003] 一方、太陽電池パネルに色を付ける試み力 従来、種々提案されている。例えば、 特開昭 60— 148174号公報（以下、特許文献 1と呼ぶ）には、可視光スペクトルの一 部を選択的に反射する選択反射層を設けた太陽電池が開示されている。特許文献 1 のように、太陽光の可視スペクトルの一部を反射する選択反射膜をコーティングした 場合、反射された可視光のスペクトルの色を観察者が見ることができ、この結果、色 つきの太陽電池を得ることができる。
[0004] 更に、実公平 7— 29646号公報（以下、特許文献 2と呼ぶ）には、太陽電池の発電 に寄与する波長域の光を含む可視スペクトルにおける特定波長の光を四方に散乱さ せ、散乱光の一部を観察者に到達させると共に、特定波長以外の光を透過する波長 選択散乱層を設けた太陽電池が開示されている。
[0005] 特許文献 1：特開昭 60— 148174号公報
特許文献 2：実公平 7— 29646号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 特許文献 1及び 2に記載されたように、可視光スペクトルの一部を反射させたり、散 乱させるために、選択反射層又は波長選択散乱層を設けた場合、可視光スぺ外ル の一部が太陽電池の発電に利用されない。このため、特許文献 1及び 2に示された 技術では、原理的に発電効率が低下してしまうことが問題であった。
[0007] 本発明の目的は、原理的に発電効率を低下させることなぐ発色する太陽電池パネ ルを提供することである。
[0008] 本発明の他の目的は、太陽電池の発電効率を低下させることの無い可視光透明板 を提供することである。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明に係る太陽電池パネルは、赤外光を吸収し、可視光を放出することを特徴と する透明板と、当該透明板で覆われた太陽電池とで構成される。
[0010] 本発明にお 、ては、赤外光を吸収し、可視光を放出することを特徴とする透明板と しては、ランタノイド系列の原子 (あるいはそのイオン)を 2種以上含んだ材料、特に、 ガラスが使用される。少なくとも 2種の原子の内、一つの原子として、赤外光を効率良 く吸収する原子を選び、他の原子として、可視光を発生する原子を選ぶことができる 。なお、前記材料にドープさせるランタノイド系の原子は、発色動作を行う際は、ィォ ンとして振舞うため、これらイオンを含んだ材料とすることもできる。
[0011] また、本発明によれば、太陽電池パネルに使用される透明板として、赤外光を吸収 し、可視光を放出する特性を有することを特徴とする太陽電池用透明板が得られる 発明の効果
[0012] 本発明によれば、太陽電池の発電動作に寄与しな!、赤外成分の太陽エネルギー を元に発色させることから、太陽電池の発電効率を低下させることはな 、。
[0013] また、本発明によれば種々の発光パネルを実現できるので従来の黒色パネルに比 して装飾的な観点からも優れた効果が得られる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1] (a)及び (b)は、それぞれ本発明の第 1実施例に係る太陽電池パネルの概観と 動作原理を示す説明図である。
[図 2] (a)及び (b)は、それぞれ本発明の第 2実施例に係る太陽電池パネルの概観と
動作原理を示す説明図である。
[図 3]太陽光スペクトルを示すグラフである。
[図 4]シリコン太陽電池の感度特性を示すグラフである。
[図 5]シリコン太陽電池の吸収特性を示すグラフである。
符号の説明
[0015] 10、 20 太陽電池パネル
11、 21 透明板
12、 22 太陽電池
L1 太陽光
L2 可視光
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[0017] アモルファスシリコンや単結晶シリコン力 成る太陽電池パネルは、太陽光を吸収し 、太陽光が照射するエネルギーにより発電するものである。図 3に示す太陽光スぺク トルは、可視域から、 lOOOnmより長い赤外までの広いスペクトルを含むものである。 しかし、図 4に示した一般のシリコン太陽電池の感度特性と、図 5に示したシリコン太 陽電池の吸収スペクトル力 判るように、 lOOOnm以上の赤外光は太陽電池発電に はほとんど利用されて ヽな 、ことがわ力る。
[0018] 本発明は、この太陽電池発電にほとんど利用されない lOOOnm以上の赤外光のェ ネルギーを可視光に変換する材料によって形成された透明板により太陽電池を覆う 構成とし、太陽電池の発電効率を全く落とさずに発色する太陽電池パネル及び太陽 電池パネル用透明板を提供するものである。
[0019] 赤外光を吸収し可視光を放出する透明板として、特に、ランタノイド系列の原子 (あ るいはそのイオン)を 2種以上含んだ材料、特に、ガラスが使用される。これによると、 少なくとも 2種の原子の内、一つの原子として、赤外光を効率良く吸収する原子を選 び、他の原子として、可視光を発生する原子を選ぶことができる。なお、前記材料に ドープさせるランタノイド系の原子は、発色動作を行う際は、イオンとして振舞うため、 これらイオンを含んだ材料と表現することもできる。
[0020] 本発明の実施形態によれば、太陽電池の発電動作に寄与しない赤外成分の太陽 エネルギーを元に発色させることから、太陽電池の発電効率を低下させることはな!/、 。また、本発明によれば種々の発光パネルを実現できるので従来の黒色パネルに比 して装飾的な観点からも優れた効果を有する。
[0021] 以下、本発明の実施例について図面を参照し、詳細に説明する。
実施例 1
[0022] 本発明の第 1の実施例として、図 1 (a)及び (b)を用いて説明する。図 1 (a)及び (b) は、本発明の第 1実施例である太陽電池パネル 10の概観と、その動作原理を示す 説明図である。図示された太陽電池パネル 10は、アモルファスシリコンを用いた太陽 電池 12と、当該太陽電池 12の上に貼り付けられた 5mm程度の厚さの透明板 11とを 有している。透明板 11はパイレックス (登録商標)ガラス力も成り、ランタノイド系列の 原子 (ただしイオンィ匕されて!、る原子も含む。 )として、イッテルビウム (Yb)とエルピウ ム（Er)との 2種がドープされて!/、る。
[0023] イッテルビウム (Yb)は波長 lOOOnm近傍の赤外光の光子を吸収する性質があり、 太陽光 L1が照射されると、それに含まれる赤外成分によって準安定状態に励起する 。この準位は比較的長いため、基底準位に失活するまでに、さらに赤外光の光子を 吸収することができ、さらに、可視光のエネルギーレベルに相当する高い準位に励起 される。そこで、可視域に多くのエネルギー準位を有するエルビウム（Er)にエネルギ 一移乗でき、エルビウム (Er)が可視光 L2を発光する。発生する可視光 L2は、四方 八方に放出されるため、太陽電池 12と反対側に発散する可視光により、色が着いて 見える。また太陽電池 12側に進む可視光は、太陽電池の発電に利用される。
[0024] 本実施例にお!、ては、透明板としてイッテルビウム (Yb)とエルビウム（Er)との 2種 力 Sドープされたパイレックス (登録商標)ガラスを使用している。イッテルビウム (Yb)に より赤外光のエネルギーを吸収し、さらにエネルギー移乗されたエルビウム (Er)が可 視光を発光する。太陽電池の発電に寄与しな 、赤外成分の太陽エネルギーを元に 発色させることから、太陽電池の発電効率を低下させることはなぐ装飾的な観点か らも優れた太陽電池パネルが得られる。
実施例 2
[0025] 本発明の太陽電池パネルの第 2実施例として図 2 (a)及び (b)を用いて説明する。 図 2 (a)は太陽電池パネル 20の概観を示す斜視図であり、図 2 (b)はその動作原理 を説明する図である。図示された太陽電池パネル 20は、単結晶シリコンを用いた太 陽電池 22と、当該太陽電池 22の上に貼り付けられた透明板 21とによって構成され ている。図示された透明板 21は、ソーダガラスから成り、 2種類のランタノイド系列の 原子として、サマリウム（Sm)とユーロピウム（Eu)がドープされて!/、る。
[0026] ここで、この実施例に係る太陽電池パネルの原理を説明すると、透明板 21に太陽 光 L1にあたると、太陽光 L1に含まれる赤外光を吸収したサマリウム（Sm)によってェ ネルギーをもった電子を生成し、これにより、ユーロピウム (Eu)が電子と再結合する 際に可視光 L2を発生する。これによつて、太陽電池パネル 20は発色して見える。こ の場合、本実施例におけるユーロピウム (Eu)の代わりに、セリウム (Ce)を用いてもよ い。
[0027] 本実施例においては、透明板として 2種のランタノイド系列の原子ドープされたソー ダガラスを使用している。透明板は、太陽電池の動作に寄与しない赤外成分の太陽 エネルギーを元に発色させることから、太陽電池の発電効率を低下させることはなぐ 装飾的な観点からも優れた太陽電池パネルが得られる。
[0028] 本発明の太陽電池パネルに適する透明板は実施例 1あるいは実施例 2のどちらの 原理のものを用いてもよいが、透明板に添加する原子の種類によって、発色が異な ることから、太陽電池パネルを様々な色で発色させることができる。
[0029] 上記した実施例では、透明板としてガラスを用いた場合にっ 、てのみ説明したが、 本発明に係る透明板はガラスに限定されることなぐ例えば、透明なプラスチックによ つて形成されても良い。
産業上の利用可能性
[0030] 本発明に係る太陽電池パネルは、一般住宅用だけでなぐ屋根よりも人目に付く垂 直な壁に取り付けても、美的概観を損ねることはないため、特に高層ビルの壁に適す る。また、自動車や列車のボディーなどにおいては、本来の塗装色と同様な色で発 色する透明板を取り付けることで、美的概観を損ねることはない。
[0031] また、可視光を発生する元素を適宜組み合わせ選択することにより種々の発光が
可能な太陽電池パネルを実現することができるので、太陽電池という光'電気変換素 子としての利用のみならず、建造物等にも装飾的な機能を持つ外壁材として積極的 に利用することができる。
以上のように、本発明は多くの需要が期待できるため、国全体における省エネ効果 が著しく増大する。
Claims
請求の範囲
[I] 赤外光を吸収し、可視光を放出する透明板と、当該透明板で覆われた太陽電池と を有することを特徴とする太陽電池パネル。
[2] 前記透明板は、ランタノイド系列の原子あるいはイオンを 2種以上含むことを特徴と する請求項 1記載の太陽電池パネル。
[3] 前記ランタノイド系列の原子ある 、はイオンの 2種は、サマリウム（Sm)とユーロピウ ム (Eu)、あるいは、それらのイオンであることを特徴とする請求項 2記載の太陽電池 ノ ネノレ。
[4] 前記ランタノイド系列の原子ある 、はイオンの 2種は、サマリウム（Sm)とセリウム (C e)、あるいはそれらのイオンであることを特徴とする請求項 2記載の太陽電池パネル
[5] 前記ランタノイド系列の原子ある 、はイオンの 2種は、イッテルビウム (Yb)とエルビ ゥム (Er)、あるいはそれらのイオンであることを特徴とする前記請求項 2記載の太陽 電池パネル。
[6] 赤外光を吸収し、可視光を放出する特性を有することを特徴とする太陽電池用透 明板。
[7] ランタノイド系列の原子あるいはイオンを少なくとも 2種含むことを特徴とする請求項
6記載の太陽電池用透明板。
[8] ノ ィレックス (登録商標)グラス、ソーダライムグラスを含むガラス板によって構成され て 、ることを特徴とする請求項 7記載の太陽電池用透明板。
[9] 前記ランタノイド系列の原子あるいはイオンは、 Sm, Eu, Ce,Yb,及び、 Erからな る群力 選択されたものであることを特徴とする請求項 7記載の太陽電池用透明板。
[10] 前記ランタノイド系列の原子あるいはイオンは、 Sm, Eu, Ce,Yb,及び、 Erからな る群力 選択されたものであることを特徴とする請求項 8記載の太陽電池用透明板。
[II] 太陽電池の表面に取り付けて使用されることを特徴とする請求項 6乃至請求項 10 の！、ずれかに記載の太陽電池用透明板。
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