JP2001085727A - 太陽エネルギー変換装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明板が自重により撓むおそれがなく、透明
板と太陽電池モジュールとの間に光透過性の断熱層を形
成した太陽エネルギー変換装置を提供する。 【解決手段】 透明板３の下方に太陽電池モジュール１
が設けられ、太陽電池モジュール１の裏面に太陽熱集熱
板２が設けられた太陽エネルギー変換装置であって、透
明板３と太陽電池モジュール１との間の複数箇所に透明
板３と太陽電池モジュール１との間の間隔を保持するス
ペーサ４が設けられ、透明板３と太陽電池モジュール１
との間に光透過性の断熱層６が設けられ、前記スペーサ
４の側面４１が光反射面とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は太陽エネルギー変
換装置及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、実開昭６０−１０１６４
８号公報等に記載されているように、透明板の下方に太
陽電池モジュールが設けられ、太陽電池モジュールの裏
面に太陽熱集熱板が設けられた太陽エネルギー変換装置
が知られている。

【０００３】しかしながら、このような従来の太陽エネ
ルギー変換装置にあっては、太陽電池モジュールと太陽
熱集熱板を、密閉容器内に収納して透明板で蓋をするも
のであるため、密閉容器を必要として重量が重くなり、
搬送性や施工時の作業性が悪いという欠点があった。

【０００４】また、透明板は密閉容器の周縁部に支持さ
れており、透明板が自重により撓むと、この撓みが太陽
電池モジュールの表面の剛性のない透明体におよび、結
果として太陽電池モジュールの破損等を生ずる。このた
め、大型の透明板を使用することができないという不都
合があった。

【０００５】そこで、この発明者等は、上記のような従
来の太陽エネルギー変換装置における問題点に着目し、
密閉容器を用いることなく透明板と太陽電池モジュール
との間に光透過性の断熱層を形成でき、また、透明板の
自重による撓みに起因する太陽電池モジュールの破損を
防止できる太陽エネルギー変換装置を発明した（特願平
１１−２１５４２７号）。

【０００６】この太陽エネルギー変換装置は、透明板と
太陽電池モジュールとの間に光透過性の断熱層が設けら
れているので、透明板から放熱することがなく、集熱性
能が優れており、また、透明板と太陽電池モジュールと
の間の間隔を保持するスペーサが設けられて透明板はス
ペーサにより支持されているので、透明板の自重により
下方の太陽電池モジュールに局所的に過大の荷重が加わ
る恐れがないので極めて有用である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明者等は、前記
の太陽エネルギー変換装置において、透明板と太陽電池
モジュールとの間に配設したスペーサによって集光及び
集熱性能が損なわれないよう、スペーサについてさらに
研究を続け、この発明を完成するに到った。

【０００８】すなわち、この発明は、透明板と太陽電池
モジュールとの間に設けられたスペーサによって集光及
び集熱性能が損なわれない太陽エネルギー変換装置及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明の太陽エネルギー変換装置は、
透明板の下方に太陽電池モジュールが設けられ、太陽電
池モジュールの裏面に太陽熱集熱板が設けられた太陽エ
ネルギー変換装置であって、透明板と太陽電池モジュー
ルとの間の周縁部もしくは複数箇所に、透明板と太陽電
池モジュールとの間の間隔を保持するスペーサが設けら
れ、透明板と太陽電池モジュールとの間に光透過性の断
熱層が設けられ、前記スペーサの前記光透過性の断熱層
に面する側面が光反射面とされていることを特徴とする
ものである。

【００１０】請求項２記載の発明の太陽エネルギー変換
装置は、請求項１記載の太陽エネルギー変換装置におい
て、スペーサは、太陽電池モジュールの太陽電池のある
ところを回避して設けられていることを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項３記載の発明の太陽エネルギー変換
装置の製造方法は、裏面に太陽熱集熱板が設けられた太
陽電池モジュールの表面の周縁部もしくは複数箇所に、
スペーサを設け、その上方に透明板を設けて光透過性の
断熱層を形成する太陽エネルギー変換装置の製造方法で
あって、スペーサを、その側面に形成された光反射面が
前記光透過性の断熱層に面するように、太陽電池モジュ
ールの表面の周縁部もしくは複数箇所に配設することを
特徴とするものである。

【００１２】この発明において、太陽電池モジュールと
しては、太陽光により起電力を発生する太陽電池から電
圧電流等の出力可能な形態を備えたものであればよいも
のであって、特に限定されないが、例えば、透明な保護
板（透明体）、接着剤層、太陽電池、接着剤層等がこの
順に積層されたものが好適に使用できる。

【００１３】太陽電池としては、太陽光の入射により起
電力を発生するものであればよいものであって、特に限
定されないが、結晶系の太陽電池でもよく、薄膜系の太
陽電池でもよい。

【００１４】透明板としては、太陽光を入射できるもの
であればよいものであって、特に限定されないが、透明
なガラス板でもよく、透明なアクリル樹脂製板でもよ
い。

【００１５】光透過性の断熱層としては、光透過性であ
って、断熱性能が優れた層であればよいものであって、
特に限定されないが、例えば、空気層、真空層、不活性
ガス層等が使用できる。なお、不活性ガスとしては、従
来から不活性ガスとして使用されているものがそのまま
使用できるものであって、特に限定されないが、例え
ば、クリプトンガス、窒素ガス、アルゴンガス等が使用
できる。

【００１６】太陽熱集熱板としては、太陽熱を集熱でき
るものであればよいものであって、特に限定されない
が、例えば、アルミニウムや銅のような熱伝導性の優れ
た板等を使用することができる。

【００１７】スペーサの側面の光反射面とは、スペーサ
自体が光反射体から形成されていて側面が光反射面とな
っているものでもよいし、スペーサ本体は光反射体でな
くとも、その必要とする側面に光反射体が設けられるこ
とによって光反射面とされているものでもよい。

【００１８】光反射体としては、紫外線から赤外線まで
の光を反射すればよいものであって、特に０．２５μｍ
〜１０．０μｍの波長の光に対する分光反射率の高いも
のが好適であり、特に限定されないが、例えば、アルミ
ニウムのような金属材料、鏡、光反射性シート等が使用
できる。

【００１９】例えば、アルミニウムのような金属材料に
よる光反射面は、研磨、スパッタリング、真空蒸着等で
作られた面があげらるが、アルミニウムの真空蒸着面
は、０．２５μｍ〜１０．０μｍ間の各波長の光に対す
る分光反射率は、いずれも９０％以上であり良好な光反
射面といえる。

【００２０】

【作用】請求項１記載の発明の太陽エネルギー変換装置
においては、透明板と太陽電池モジュールとの間の周縁
部もしくは複数箇所に設けられるスペーサは、光透過性
の断熱層に面する側面が光反射面とされているので、光
透過性の断熱層に入射した太陽光は、光反射面で反射し
て太陽電池モジュールに集められ、集光及び集熱性能が
優れている。

【００２１】請求項２記載の発明の太陽エネルギー変換
装置においては、スペーサは、太陽電池モジュールの太
陽電池のあるところを回避して設けられているので、太
陽電池の起電力は損なわれない。

【００２２】また、請求項３記載の発明の太陽エネルギ
ー変換装置の製造方法によれば、裏面に太陽熱集熱板が
設けられた太陽電池モジュールの表面の周縁部もしくは
複数箇所に、スペーサを設け、その上方に透明板を設け
て光透過性の断熱層を形成するので、簡易な構成となっ
て容易に製造でき、また、スペーサは、その側面に形成
された光反射面が前記光透過性の断熱層に面するよう
に、太陽電池モジュールの表面の周縁部もしくは複数箇
所に配設するものであるので、スペーサによって集光及
び集熱性能が損なわれない集光及び集熱効率の向上した
太陽エネルギー変換装置が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
１〜図３により説明する。図１はこの発明の太陽エネル
ギー変換装置の一例を示す一部切欠斜視図、図２は図１
のＸ−Ｘ線断面図、図３はスペーサと太陽電池の配設状
態を示す説明図である。図１〜図３において、Ａはこの
発明の太陽エネルギー変換装置、１は太陽電池モジュー
ル、２は太陽熱集熱板、３は透明板、４はスペーサであ
る。

【００２４】太陽電池モジュール１は、透明な強化ガラ
ス製保護板１１（透明体）、接着剤層１２、複数個の正
方形状の太陽電池１３、接着剤層１４がこの順に積層さ
れ、各太陽電池１３の間の間隙が接着材層１５により充
填され、複数個の方形太陽電池１３が図示しないリード
線により結合されて構成されている。接着剤層１２、１
４、１５はエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）か
らなる。

【００２５】太陽熱集熱板２は、太陽電池モジュール１
の裏面に接着されたアルミニウム板からなり、この太陽
熱集熱板２の裏面には複数の熱媒流通管２１が設けられ
ている。この熱媒流通管２１は、図示していないが、突
設された対の管抱持片によって抱持され、内には熱媒流
路が形成され、熱媒流路には不凍液が混入された水のよ
うな熱媒が流通できるようになっている。

【００２６】透明板３は、強化ガラス製透明板であり、
太陽電池モジュール１の表面の周縁部に設けたスペーサ
４の上に設置されている。

【００２７】スペーサ４は、図３に示すように、太陽電
池モジュール１の表面の周縁部に設けられるものであ
り、図２に示すように、アルミニウム製の角筒状体から
なり、その上面が透明板３の裏面にブチルゴムの接着材
５を介して接着され、下面は太陽電池モジュール１の保
護板１１にブチルゴムの接着材５を介して接着されてい
る。

【００２８】なお、スペーサ４は、太陽電池モジュール
１の表面の周縁部に設けられることにより、太陽電池モ
ジュール１の太陽電池１３のあるところを回避してい
る。

【００２９】そして、透明板３、スペーサ４、太陽電池
モジュール１の保護板１１に囲まれて空気層からなる断
熱層６が形成される。なお、スペーサ４の断熱層６に面
する側面４１は研磨されて、０．２５μｍ〜１０．０μ
ｍの波長の光に対する分光反射率がより高いものとされ
ている。

【００３０】また、図示していないが、太陽エネルギー
変換装置Ａの周囲には、上方フレームと下方フレームと
からなるステンレス鋼製フレームを取り付け、上方フレ
ームが透明板３の上面を抑止し、下方フレームが太陽熱
集熱板２の裏面を抑止するようにしている。また、フレ
ームは、硬度４０度〜９０度のウレタンを、射出成形ま
たはＲＩＭ成形等で一体的に形成してもよい。

【００３１】なお、太陽エネルギー変換装置Ａの縦辺の
長さは１０００〜１２００ｍｍ程度であり、横辺の長さ
は１０００ｍｍ程度であり、厚みは５０〜１００ｍｍ程
度である。

【００３２】図１に示すこの発明の太陽エネルギー変換
装置Ａにおいては、透明板３と太陽電池モジュール１と
の間の周縁部に側面４１が光反射面とされたスペーサ４
が設けられているので、透明板３はスペーサ４で支持さ
れるとともに、空気の断熱層６に入射し、スペーサ４の
側面に当たった太陽光は、その光反射面で反射して太陽
電池モジュール１に集められ、集光及び集熱性能がよく
なり、発電効率の向上を図ることができるとともに集熱
効率の向上を図ることができる。

【００３３】また、裏面に太陽熱集熱板２が接着された
太陽熱モジュール１の表面にスペーサ４を設け、その上
に透明板３を設けて断熱層６を形成するといった簡易な
構成となっているので、容易に製造でき、コスト低減を
図ることができる。

【００３４】この発明の太陽エネルギー変換装置Ａは、
その複数個を建物の屋根等に設置し、太陽電池１３によ
って電力と太陽熱集熱板２によって温水とが得られる
が、電力の方をより多く得るためには、図４に示す使用
態様がある。

【００３５】図４は、図１〜図３に示すこの発明の太陽
エネルギー変換装置Ａの使用態様を示す説明斜視図であ
る。

【００３６】図４に示すように、３台の太陽エネルギー
変換装置Ａを建物の屋根の上に並設し、太陽エネルギー
変換装置Ａの太陽熱集熱板２の熱媒流通管２１同士を送
水管７に接続し、送水管７を建物横の蓄熱貯湯槽８に連
結する。

【００３７】また、図２に示すように、３台の太陽エネ
ルギー変換装置Ａの下方に３台の太陽電池モジュールＢ
を並設し、３台の太陽エネルギー変換装置Ａの太陽電池
モジュール１と３台の太陽電池モジュールＢとを導電線
９により連結し、太陽電池モジュールＢの導電線９を１
本の導電線９１に集約する。

【００３８】図２に示すように、太陽エネルギー変換装
置Ａの太陽熱集熱板２の熱媒流通管２１同士を送水管７
に接続し、送水管７を建物横の蓄熱貯湯槽８に連結する
ことにより太陽エネルギー変換装置Ａの太陽熱集熱板２
に集熱された太陽熱が熱媒流通管２１内の水を加熱し、
蓄熱貯湯槽８に貯湯され、図示しないポンプにより循環
されることにより蓄熱貯湯槽８内の湯の温度は上昇す
る。

【００３９】また、太陽エネルギー変換装置Ａの太陽電
池モジュール１と３台の太陽電池モジュールＢとを導電
線９により連結し、太陽電池モジュールＢの導電線９を
１本の導電線９１に集約することにより導電線９１に生
じる電力を建物内の電気器具の電源に使用できる。

【００４０】図５は、この発明の太陽エネルギー変換装
置の他の一例の要部を示す斜視図である。図５に示すこ
の発明の太陽エネルギー変換装置Ａ1 においては、図１
〜図３に示す太陽エネルギー変換装置Ａのように透明板
３と太陽電池モジュール１との間の周縁部にスペーサ４
を使用する代わりに複数個の平面視ほぼ正方形の小板状
スペーサ４ａを使用したものである。

【００４１】すなわち、図５に示すこの発明の太陽エネ
ルギー変換装置Ａ1 においては、小板状スペーサ４ａ
は、図６に示すように、小板状のスペーサ本体４２の四
側面にアルミニウム等の金属の真空蒸着層を設けること
によって光反射面４３を形成したものであり、各太陽電
池１３の角部間に配設し、太陽電池モジュール１の太陽
電池１３のあるところを回避して配設している。

【００４２】なお、スペーサ本体４１を弾性体（ブチル
ゴム）からなるものとすれば、透明板３と太陽電池モジ
ュール１の間で断熱層４１を封止する封止材として機能
し、断熱層４１の気体を容易に封止できる。

【００４３】図５に示すこの発明の太陽エネルギー変換
装置Ａ1 においては、平面視ほぼ正方形の小板状スペー
サ４ａが並設された各太陽電池１３の角部間に配設され
たものであるので、透明板３とスペーサ４ａとの接触面
積を少なくすることができるので、太陽電池モジュール
１や太陽熱集熱板２から透明板３への熱伝達が少なくて
済む。

【００４４】また、スペーサ本体４２の四側面に光反射
面４３が形成されているので、空気の断熱層６に入射
し、スペーサ４の側面に当たった太陽光は、その光反射
面で反射して太陽電池モジュール１に集められ、集光及
び集熱性能がよくなって、発電効率の向上を図ることが
できるとともに集熱効率の向上を図ることができる。

【００４５】この太陽エネルギー変換装置Ａ1 の使用態
様は、前記した太陽エネルギー変換装置Ａと特に変わる
ことがないのでその説明を省略する。

【００４６】以上、この発明の実施の形態を図面により
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲に
おける設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例
えば、太陽電池の平面視形状は図示の実施の形態のよう
に、正方形とする代わりに矩形でもよく、円形でもよ
く、その他の三角形や他の多角形でもよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明の太陽エネルギー変
換装置においては、透明板と太陽電池モジュールとの間
の周縁部もしくは複数箇所に設けられるスペーサは、光
透過性の断熱層に面する側面が光反射面とされているの
で、光透過性の断熱層に入射した太陽光は、光反射面で
反射して太陽電池モジュールに集められ、集光及び集熱
性能が優れている。

【００４８】請求項２記載の発明の太陽エネルギー変換
装置においては、スペーサは、太陽電池モジュールの太
陽電池のあるところを回避して設けられているので、太
陽電池の起電力は損なわれない。

【００４９】また、請求項３記載の発明の太陽エネルギ
ー変換装置の製造方法によれば、裏面に太陽熱集熱板が
設けられた太陽電池モジュールの表面の周縁部もしくは
複数箇所に、スペーサを設け、その上方に透明板を設け
て光透過性の断熱層を形成するので、簡易な構成となっ
て容易に製造でき、また、スペーサは、その側面に形成
された光反射面が前記光透過性の断熱層に面するよう
に、太陽電池モジュールの表面の周縁部もしくは複数箇
所に配設するものであるので、スペーサによって集光及
び集熱性能が損なわれない集光及び集熱効率の向上した
太陽エネルギー変換装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の太陽エネルギー変換装置の一例を示
す一部切欠斜視図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】スペーサと太陽電池の配設状態を示す説明図で
ある。

【図４】図１に示す太陽エネルギー変換装置の使用態様
を示す説明斜視図である。

【図５】この発明の太陽エネルギー変換装置の他の一例
の要部を示す斜視図である。

【図６】図５の太陽エネルギー変換装置において用いら
れるスペーサの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池モジュール １１ 保護板（透明体） １２ 接着剤層 １３ 太陽電池 １４ 接着剤層 １５ 接着剤層 ２ 太陽熱集熱板 ３ 透明板 ４、４ａ スペーサ ４１、４３ 光反射面 ４２ スペーサ本体 ５ 接着材 ６ 断熱層 ７ 送水管 ８ 蓄熱貯湯槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明板の下方に太陽電池モジュールが設
   けられ、太陽電池モジュールの裏面に太陽熱集熱板が設
   けられた太陽エネルギー変換装置であって、透明板と太
   陽電池モジュールとの間の周縁部もしくは複数箇所に、
   透明板と太陽電池モジュールとの間の間隔を保持するス
   ペーサが設けられ、透明板と太陽電池モジュールとの間
   に光透過性の断熱層が設けられ、前記スペーサの前記光
   透過性の断熱層に面する側面が光反射面とされているこ
   とを特徴とする太陽エネルギー変換装置。
2. 【請求項２】 スペーサは、太陽電池モジュールの太陽
   電池のあるところを回避して設けられていることを特徴
   とする請求項１記載の太陽エネルギー変換装置。
3. 【請求項３】 裏面に太陽熱集熱板が設けられた太陽電
   池モジュールの表面の周縁部もしくは複数箇所に、スペ
   ーサを設け、その上方に透明板を設けて光透過性の断熱
   層を形成する太陽エネルギー変換装置の製造方法であっ
   て、スペーサを、その側面に形成された光反射面が前記
   光透過性の断熱層に面するように、太陽電池モジュール
   の表面の周縁部もしくは複数箇所に配設することを特徴
   とする太陽エネルギー変換装置の製造方法。