JP2009202697A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 風、波などの使用環境下における外的要因の影響を低減させた太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】 太陽光により発電する太陽電池モジュール２と、上面に太陽電池モジュール２が設けられた支持台３と、支持台３の下面に設けられ、太陽電池モジュール２と支持台３とを合わせた重心位置の略鉛直方向下方に設けられた錘体４と、支持台３の下面であって錘体４の周囲に設けられ、太陽光発電装置１に浮力を与える浮体５と、支持台３の下面側の外周を覆うように設けられた外壁部６と、を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、湖、ダム、浄水場などの水上に敷設して、太陽光により発電電力を生じさせる、水上設置用太陽光発電装置に関するものである。

太陽光発電装置は、出力がその面積に大きく依存し、大電力を得るには広大な設置面積が必要である。太陽光発電装置の設置面積確保のため、市街の遊休地利用が検討されているが、土地代が高く、設置場所を広範囲に確保することが困難であった。

そこで、近年、大電力用途の太陽光発電装置の設置場所として、都心に近い湖やダムなどの水上が注目されてきている。

例えば、特許文献１には、フロートと水質浄化機構とを具備する太陽光発電装置が開示されている。
特開平８−２６８３８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、風、波などの外的要因によって重心が崩れ、太陽光発電装置が転覆する傾向があった。

本発明は、以上のような従来の技術における課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、風、波などの外的要因の影響を低減させた太陽光発電装置を提供することである。

本発明の一実施態様の太陽光発電装置は、水上に設置される太陽光発電装置であって、太陽光により発電する太陽電池モジュールと、上面に前記太陽電池モジュールが設けられた支持台と、前記太陽電池モジュールと前記支持台とを合わせた重心位置の略鉛直方向下方に設けられた錘体と、前記支持台の下面であって前記錘体の周囲に設けられ、前記太陽光発電装置に浮力を与える浮体と、前記支持台の下面側の外周を覆うように設けられた外壁部と、
を具備する。

水面上における外壁部の内部は空気を含むように外部から密閉されていることが好ましい。

前記浮体は、前記支持台の外周に沿って設けられることが好ましい。

前記錘体と前記支持台とを接続するシャフトをさらに具備することが好ましい。

本発明の態様の１つである太陽光発電装置は、前記支持台と前記錘体と前記浮体と共に、前記支持台の下面側の外周を覆うように設けられた外壁部を具備することにより、風、波などの外的要因が外壁部内に入り込まないように制御されるため、外的要因による太陽光発電装置の転覆を抑制することができる。

また、水面上の外壁部の内部が空気を含むように外部から密閉されていることにより、前記空気によってさらなる浮力が得られるため、得られた浮力の分だけ浮体を小型化でき、太陽光発電装置にかかるコストを低減することができる。

前記浮体は、前記支持台の外周に沿って設けられるため、前記太陽光発電装置の重心（前記支持台の略中央部）から遠い部分に対して重点的に浮力を与える構造となり、太陽光発電装置を回転させる力に対する復元力を最大限大きくすることになる。そのため、前記太陽光発電装置は、転覆しにくい構造を形成ことができる。

前記錘体と前記支持台とを接続するシャフトをさらに具備することにより、前記錘体を含めた前記太陽光発電装置の重心を大きく下方に下げることができ、太陽光発電装置を回転させようとする力に対して、大きな復元力を発生させることができる。そのため、前記太陽光発電装置は、転覆しにくい構造を形成ことができる。

図面にもとづいて、本発明の実施態様の太陽光発電装置について説明するが、これらの図面により本発明は限定されない。

図１は、本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置を模式的に示す上面図である。図３は、本発明に係る太陽電池モジュールの構造の一例を示す図である。図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置における浮体５の設置例を示す下面図である。

１は太陽光発電装置、２は太陽電池モジュール、３は支持台、４は錘体、５は浮体、６は外壁部、７は支持台３と外壁部６とに囲まれた空間、８はシャフト、９は太陽電池素子、Ａは水面を示す。

なお、太陽光発電装置にて発電された電力は、ケーブル等によって外部へ導くことができる（不図示）。外部への送電としては、例えば、他のモジュールへの送電、または、陸地への送電などを意味する。

本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置１は、太陽電池モジュール２と、支持台３と、錘体４と、浮体５と、外壁部６と、を具備する。

太陽電池モジュール２は、図２に示すように、所定電力を発電する太陽電池素子を複数枚並べることで形成される。太陽電池素子としては、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池など種類は限定されない。

太陽電池モジュール２としては、複数の太陽電池素子を直列又は並列に接続して、これを透光性基板と裏面材の間で、樹脂により封止したものが挙げられる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。

太陽電池モジュール２は、１１は透光性基板、１２は受光面側充填材、１３は太陽電池素子、１４は裏面側充填材、１５は裏面シート、１６は接続配線を示す。

以下、各部材について説明する。

透光性基板１１としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる光透過率の高い基板が用いられる。ガラス板ついては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用される。

受光面側充填材１２及び裏面側充填材１４は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置により減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化する。

ＥＶＡやＰＶＢは、酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させることがあるが、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法における受光面側充填材１２においては、着色させると太陽電池素子１３に入射する光量が減少し、発電効率が低下するため透明とする。

また、裏面側充填材１４に用いるＥＶＡやＰＶＢは透明でも構わないし、太陽電池モジュールの設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させても構わない。

太陽電池素子１３は、例えば厚み０．３〜０．４ｍｍ程度、大きさ１５０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンで作られている。太陽電池素子１３の内部にはボロンなどのＰ型不純物を多く含んだＰ層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接しているＰＮ接合が形成されており、その表面、裏面には電極が銀ペースト等をスクリーンプリント法などにより形成さている。またその両面に設けられる電極の表面には、その保護と接続タブを取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたりハンダコートされることもある。

裏面シート１５は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。

接続配線１６は、太陽電池素子同士を電気的に接続するものであり、銅箔などの太陽電池素子接続用配線材にハンダをその表面全面に片面２０から７０μｍ程度メッキやディピングによりハンダコートしたものを用いる。一般的な１５０ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、接続配線１６の幅は、１から３ｍｍ程度、その長さは２６０から２９０ｍｍ程度である。

支持台３は、その上面に太陽電池モジュール２が設けられる。支持台３としては、例えば、ステンレスなど、水に対して高い安定性を有する材質のものが用いられる。

太陽電池モジュール２は、たとえば、ボルトなどの接続部品によって支持台３の上面に固定されている。

支持台３の下面には、錘体４と浮体５とが設けられる。

図１において、錘体４は、シャフト８を介して支持台３と接続されているが、錘体４と支持台３との接続はこれに限定されるものではない。

錘体４は、太陽電池モジュール２と支持台３とを合わせた重心位置の略鉛直方向下方に設けられる。このような構成を形成することにより、太陽光発電装置のバランスを維持した状態で、その重心をより下げることができる。なお、略鉛直方向とは、鉛直方向から少々のずれも含むものであり、支持台の下面と鉛直方向とが交わる点を基点として鉛直方向から±２°以下の方向の相違は許容とする。

シャフト８と支持台３との固定方法は限定されず、例えば、ボルトなどによって固定されてもよいし、溶接により固定されてもよい。

シャフト８の材料としては十分な剛性を有し、風または波により太陽光発電装置１が上下運動しても、変形せず破壊されない材質が用いられる。材質としては、例えば、ステンレス、水と反応性の小さい材料で皮膜された鉄柱などが挙げられる。

シャフト８の形状としては棒状であり、かつ、支持台３の高さよりも長いものが好ましい。このような長さを確保することで、錘体４を含めた太陽光発電装置１の重心をより下げることができるため、太陽光発電装置１を回転させようとする力に対して、大きな復元力を発生させることができ、太陽光発電装置１の転覆の危険性を回避できる。

錘体４は太陽光発電装置１の重心位置を支持台３の下端部よりも下方となる重さにすることが肝要である。このような重さを確保することで、錘体４を含めた太陽光発電装置１の重心をより下げることができるため、太陽光発電装置１を回転させようとする力に対して、大きな復元力を発生させることができ、太陽光発電装置１の転覆の危険性を回避できる。また、水面Ａに対する太陽電池モジュール２の傾斜角が、水上に浮かべる以前と以後で大きく変化しないため、所望の発電電力を有する太陽光発電装置１が得られる。

浮体５としては、例えば、防水性の樹脂からなる内部に空気が密閉されたポリタンクなどが挙げられる。また、浮体５としては、その他、表面を防水性の樹脂膜で覆われた発泡樹脂材でもよい。浮体５は、支持台３と接着剤などの貼着、またはボルトなどによる締結によって接続している。

浮体５の形状としては、水面Ａの上下で大きく断面積が変わらない形状であればよい。これにより、水面Ａの上下運動が生じた場合であっても、浮力が大きく変化しないため、水面Ａ上において太陽光発電装置１が安定して保持される。

浮体５は、支持台３の外周側に設けられることが好ましい。これにより、太陽光発電装置１の重心から遠い部分に対して重点的に浮力を与える構造となって、太陽光発電装置１を回転させる力に対する復元力を最大限大きくすることになり、転覆しにくい構造を実現することができる。

具体的に、支持台３の外周側に設けられた浮体５とは、例えば、支持台３の外周側に連続して設けられた浮体（図４（ａ）参照）、支持台３の外周側のうち支持台３の四隅に設けられた浮体などが挙げられる。ここで、「外周側」とは、外周の近傍を意味する。

外壁部６は、支持台３の下面側の外周を覆うように設けられる。これにより、風、波などの使用環境下における外的要因が外壁部内に入り込まないように制御されるため、外壁内部の圧力上昇を抑制することが可能となる。その結果、太陽光発電装置の転覆を抑制することができる。なお、外壁部６としては、例えば、ステンレスなど、水に対して高い安定性を有する材質のものが用いられる。また、外壁部６と支持体３とは、たとえばボルトなどにより締結され、さらに、外壁部６と支持体３との間にシリコーン等のシーリング材を設けることにより、それらの空間内における気密性を向上させることができる。

水面Ａ上における外壁部６内は空気７を含むように外部から密閉されていることが好ましい。外壁部６内部の空気７により、さらなる浮力が得られるため、得られた浮力の分だけ浮体を小型化でき、太陽光発電装置にかかるコストを低減することができる。

図１において外壁部６は支持台３と別体として示しているが、支持台３の一部であることが好ましい。外壁部６が支持台３の一部であることにより、外壁部内に空気を十分に保持でき、かつ、外壁部６を支持台３に、たとえばボルトなどで固定させる工程が不必要となる。

本発明の水上設置用太陽光発電装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 図２は、本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置を模式的に示す上面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの構造の一例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施態様の一例の太陽光発電装置における浮体の設置例を示す下面図である。

符号の説明

１ 太陽光発電装置
２ 太陽電池モジュール
３ 支持台
４ 錘体
５ 浮体
６ 外壁部
７ 支持台３と外壁部６とに囲まれた空間
８ シャフト
９ 太陽電池素子
１１ 透光性基板
１２ 受光面側封止材
１３ 太陽電池素子
１４ 裏面側封止材
１５ 裏面材
１６ 接続配線
Ａ 水面

Claims (4)

1. 水上に設置される太陽光発電装置であって、
   太陽光により発電する太陽電池モジュールと、
   上面に前記太陽電池モジュールが設けられた支持台と、
   前記支持台の下面であって、前記太陽電池モジュールと前記支持台とを合わせた重心位置の略鉛直方向下方に設けられた錘体と、
   前記支持台の下面であって前記錘体の周囲に設けられ、前記太陽光発電装置に浮力を与える浮体と、
   前記支持台の下面側の外周を覆うように設けられた外壁部と、
   を具備する太陽光発電装置。
2. 水面上における外壁部の内部は空気を含むように外部から密閉されている請求項１記載の太陽光発電装置。
3. 前記浮体は、前記支持台の外周に沿って設けられる請求項１または２記載の太陽光発電装置。
4. 前記錘体と前記支持台とを接続するシャフトをさらに具備する請求項１乃至３のいずれか記載の太陽光発電装置。

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