JP2019197878A - 発電機構及び製造方法、発電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光発電カーテンウォールの耐衝突試験中に、太陽電池セルに用いられるガラス背面板の破裂、且つ接着剤の接着性能が劣り、ガラス背面板の破片が脱落することを解決する。【解決手段】本開示は積層して配置される透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3を備える発電機構を提供する。前記太陽光発電手段2は補強基体、及び前記補強基体に設けられた太陽電池を有する。本開示は更に発電機構の製造方法及び発電装置を提供する。【選択図】図1B

Description

本開示は、太陽光発電技術分野に関し、特に発電機構及びその製造方法、発電装置に関するものであるが、発電装置に限定されない。
経済の発展に伴い、合わせガラスのような、透明又は半透明な機構は、建築分野に多く適用されつつある。合わせガラスは、少なくとも2枚のガラス板と、ガラス板の間に設けられる有機重合体接着層を備えてなる。即ち、合わせガラスは、ガラスと接着層との複合ガラス製品である。合わせガラスは、ガラス板と接着層を組み合わせることによって、良好な機械的強度を得る。
関連技術では、ガラス前面板、接着層、ガラス背面板を積層してなる合わせガラスは開示されている。
以下は本開示に関する発明に対する詳細な説明の概要を示すものである。この概要は特許請求の範囲を限定するとは意図しない。
本開示は以下のような技術案を提供する。
本開示の一態様に係る発電機構は、積層して設けられた透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を備え、前記太陽光発電手段は補強基板及び前記補強基板に設けられた太陽電池を備える。
好ましくは、前記太陽電池の受光面は、前記透光性前面板に向かうように設けられる。
好ましくは、前記太陽電池は前記補強基板の内部に埋め込まれる。又は、前記太陽電池は前記補強基板の板面に設けられる。
好ましくは、前記太陽電池は前記補強基板の内部に埋め込まれる場合、前記太陽電池の板面は前記補強基板の板面とは面一である。
好ましくは、前記補強基板は、それぞれ前記透光性前面板と前記背面板保護板に面する両側面には前記太陽電池が設けられ、且つ、背面板保護板は透光性背面板である。
好ましくは、前記補強基板と前記透光性背面板の間において、前記太陽電池の受光面は前記透光性背面板に向かうように設けられる。
好ましくは、前記補強基材の材質は非強化ガラスである。
好ましくは、前記発電機構は、前記透光性前面板に設けられた絶縁反射防止膜を更に備える。
好ましくは、前記発電機構は、前記透光性前面板と前記背面板保護板の間に設けられた絶縁シール層を更に備える。
好ましくは、前記発電機構は、前記透光性前面板と前記太陽光発電手段の間に設けられた第1接着層、及び/又は、前記背面板保護板と前記太陽光発電手段の間に設けられた第2接着層を備える。
好ましくは、前記第1接着層は有彩色接着膜である。
好ましくは、前記補強基板は前記太陽電池と接着される。
好ましくは、前記太陽光発電手段は、透光性前面板に向かう一側が黒色を呈し、反対側が鏡面効果を呈する。
好ましくは、前記透光性前面板の板面には装飾性模様層が設けられる。
好ましくは、前記装飾性模様層は、装飾性模様又は模様膜層を含む。
好ましくは、前記透光性前面板は有彩色透光性前面板であるか、又は前記透光性前面板の板面には有彩色膜層が設けられる。
好ましくは、前記透光性前面板の厚さ及び前記背面板保護板の厚さはいずれも前記補強基板の厚さより大きい。
好ましくは、前記透光性前面板の強度及び前記背面板保護板の強度はいずれも前記補強基板の強度より大きい。
好ましくは、前記透光性前面板及び前記背面板保護板はいずれも弾性基板又は強化ガラス基板である。
好ましくは、前記透光性前面板は1層又は多層に設けられ、及び/又は、前記背面板保護板は1層又は多層に設けられる。
本開示の他の一様態に係る上述したいずれかに記載の発電機構の製造方法は、積層して配置される透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を加圧して、前記発電機構を形成する工程を有する。
好ましくは、前記積層して配置される透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を加圧して、前記発電機構を形成する工程は、透光性前面板、第1接着層、太陽光発電手段、第2接着層及び背面板保護板を順次積層する手順と、積層された前記透光性前面板、前記第1接着層、前記太陽光発電手段、前記第2接着層及び前記背面板保護板に対して予備排気及び予備加熱を実行して、中間体を形成する手順と、前記中間体に対して排気及び加熱を実行して、発電機構を形成する手順とを有する。
好ましくは、前記予備排気は、第1加圧及び/又は第1真空吸引操作を有する。
好ましくは、前記排気は、第2加圧及び/又は第2真空吸引操作を有する。
好ましくは、前記第1加圧作業の圧力は前記第2加圧作業の圧力より小さく、前記第1真空吸引操作に対応する吸引力は第2真空吸引操作に対応する吸引力より小さい。
好ましくは、前記積層して配置される透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を積層する前に、前記製造方法は、前記透光性前面板と前記背面板保護板の間に絶縁シール層を設ける工程を更に有する。
本開示のさらに他の一態様に係る発電装置は、上述いずれか1つに記載の前記発電機構を少なくとも1つ備える。
以下の図面及び詳細な説明を参照、理解すると、本開示に係る他の態様は明らかになる。
本開示の幾つかの実施例に係る発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る発電機構の分解図である。 本開示の幾つかの実施例に係る補強基板と太陽電池の位置関係を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの補強基板と太陽電池とのもう1つの位置関係を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る太陽光発電手段の構造を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る絶縁シール層、バスバー及び太陽電池の位置関係を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る発電機構の製造方法のフローチャートである。 本開示の幾つかの実施例に係るもう1つの発電機構の製造方法のフローチャートである。
一部の従来技術では、光線、例えば太陽光は合わせガラスに直接透過できるが、光エネルギーを利用することができない。
他の従来技術では、太陽光発電カーテンウォールは、カーテンウォール特性と発電機能を統合したエコな装飾壁体であり、太陽光を発電に直接利用し、如何なる温室効果ガスが生じなく、エコで汚染が生じないメリットを有する。
現在、太陽光発電カーテンウォールはガラスカーテンウォール、及び接着剤によってガラスカーテンウォールの表面に接着された太陽電池セルを備える。太陽電池セルが通常のガラス背面板を採用するため、太陽光発電カーテンウォールに適用される場合、耐衝突試験中に、太陽電池セルに用いられるガラス背面板は、容易に破裂し、且つ太陽電池セルに用いられるガラス背面板に対する接着剤の接着性能が劣るため、ガラス背面板の破片が脱落し易いため、太陽光発電カーテンウォールに安全上の問題が存する。
以下、本開示の幾つかの実施例における図面を参照し、本開示の幾つかの実施例に係る発明を明確で、完全に説明する。言うまでもなく、記載された実施例は、本開示の実施例の全てではなく、その一部のみである。本開示における実施例に基づいて、当業者が格別の創意がなく容易に想到できる他のすべての実施例は、本開示の保護範囲に属するものとする。
なお、別段に他の定義があることを除き、本開示の実施例で使用されるすべての技術用語は、当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本開示の実施例の目的、特徴と効果をさらに明確にするため、以下、図面を参照して本開示の実施例をさらに詳しく説明する。
一態様では、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構は、図1Aと図1Bに示すように、透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3を備える。
当業者であれば理解できるように、上述透光性前面板は透光性の前面板保護板とも呼ばれ、上記太陽光発電手段は太陽電池セルとも呼ばれ、上記背面板保護板3は背面板とも呼ばれ、上記発電機構は、例示的には太陽電池モジュール又は太陽電池用ガラスである。
本開示の実施例に係る発電機構は、太陽光発電手段2を設けることにより、該発電機構を透過した光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、グリーン電力の供給に有利であり、透明機構又は半透明機構に比べて、製品の競争力と経済適用性が向上される。
そして、上述した発電機構はガラスカーテンウォールに応用される場合、発電機構が衝突を受けても、透光性前面板1と背面板保護板3を利用して中間にある太陽光発電手段2を保護することができるので、太陽光発電手段2の破損可能性が低減され、事故の発生が低減される。
幾つかの実施例において、図2A〜図3Fに示すように、上述した太陽光発電手段2は、補強基板201、補強基板201に設けられた太陽電池202を有する。
当業者であれば理解できるように、上述した補強基板201は太陽光発電手段2における太陽電池202の背面板として用いられてもよく、背面板保護板3は該補強基板201を保護して、補強基板201の破裂を回避する;上述した太陽電池202は電池機能層であってもよい。
太陽電池202は受光面が透光性前面板1に向かうように設けられ、光線が透光性前面板1を透過して太陽電池202に照射することを確保する。
補強基板201、補強基板201における太陽電池202を設けることにより、補強基板201と太陽電池202とを一体化させ、太陽光発電手段2の機械的強度を向上させ、該発電機構の機械的強度、安全使用性能の向上、使用寿命の延長に寄与する。
例えば、従来技術では、太陽電池を固定するための背面板が落下し、通行者を傷付けたり、又は、太陽電池を固定するための背面板は破裂又は亀裂が発生したため、太陽電池に空気が進入し、発電状態にある太陽電池が発熱し、火災となるなどの不具合が存する。
本開示の幾つかの実施例に係る上述発電機構は、該発電機構をガラスカーテンウォールなどの建材一体型太陽光発電に基づく建築に応用される場合、太陽電池を固定する背面板の破損可能性を低減し、安全事故の発生を低減することができる。
透光性前面板1と太陽光発電手段2との間の接続、背面板保護板3と太陽光発電手段2との間の接続には、種々の方式はあるが、製造プロセスが簡単で、接続強度が良好であることを配慮し、本開示の実施例では、図1Bに示すように、透光性前面板1は第1接着層6によって太陽光発電手段2に接続され、背面板保護板3は第2接着層7によって太陽光発電手段2に接続される。
ここでは、上述した第1接着層は第1接着膜、第2接着層は第2接着膜と呼ばれても良い。
本開示の幾つかの実施例において、太陽電池202と補強基板201の位置関係は種々あるが、容易に製造することを前提として、以下の例を示す。
図2Aに示すように、太陽電池202は補強基板201の内部に埋め込まれ、かつ太陽電池202の表面は補強基板201の表面と面一である、又は、図2Bに示すように、太陽電池202は補強基板201の表面に設けられる。
ここでは、図2に示すように、太陽電池202が補強基板201の内部に埋め込まれることとは、補強基板201の表面には内方へ凹む部分が形成されることを指しており、この部分は太陽電池202を収容するための部分である。太陽電池202の表面は補強基板201の表面と面一であるとは、補強基板201の表面の内方へ凹んでいない領域と、太陽電池202の表面と同じ平面にあることを指す。
太陽電池202と補強基板201の上述した2つの位置関係は容易に実現される。且つ、太陽電池202が補強基板201の内部に埋め込まれる時、補強基板201は太陽電池202を保護する機能を発揮する。
該発電機構の適用範囲の拡大が発電の効率化に有利であることを配慮し、例示として、補強基板201の透光性前面板1と背面板保護板3にそれぞれ向かう2つの側面には、それぞれ太陽電池202が設けられる、即ち、該太陽光発電手段2は両面発電可能である。このとき、背面板保護板3は透光性背面板3であり、補強基板201と透光性背面板3との間には、光線を容易に透過するように太陽電池202は受光面が透光性背面板3に向かって設けられる。太陽電池202は補強基板201に設けられる方法が種々あるが、両者を一体的に形成させることを満たせばよい。
例示として、太陽電池202は、光電変換材料をスパッタリング法又は気相堆積法によって補強基板201に施して形成されるものである。
スパッタリング法又は気相堆積法は、太陽電池202と補強基板201との間の接続力を良好に維持し、二者の一体化に有利であり、該発電機構の製造は便利となる。
他の例示として、図3A〜図3Fに示すように、透光性前面板1と太陽電池202の受光面は第1接着層6によって接着され、太陽電池202は第2接着層50によって補強基板201と接着されることにより、太陽電池202と補強基板201の接合強度をさらに確保することをできる。
上述した2つの実施例において、太陽電池202を製造するために用いられる光電変換材料は、いずれもセレン化銅インジウムガリウム、テルル化カドミウム、ガリウムヒ素であってもよい。
本開示の実施例において、太陽電池202は光電変換材料をスパッタリング法又は気相堆積法によって補強基板201に施して形成する場合、補強基板201の材質がスパッタリング法又は気相堆積法に適合することを考慮し、補強基板201の材質は非強化ガラスであってもよい。例えば、補強基板201の材質はフロートガラスであってもよい。
上述した材質の補強基板201の適用は、太陽光発電手段2の機械的強度を向上させるだけでなく、太陽光発電手段2と、透光性前面板1と、背面板保護板3(例示としては、透光性背面板でもよい)がガラス特性を有した発電機構の形成に寄与し、種々の分野、例えば、建築分野に適用することに有利である。
透光性前面板1と背面板保護板3の材質はいずれもガラスである場合、且つ、補強基板201の材質は非強化ガラスである場合、該発電機構に鏡面効果を持たせることができ、装飾に有利である。
例示として、太陽電池202は黒色(又は暗色)を呈し、かつ補強基板201の透光性前面板1に向かう一側に設けられる場合、太陽光発電手段2は透光性前面板1に向かう一側が黒色を呈し、反対側は鏡面効果を呈す。
即ち、太陽電池202はミラーの裏側の遮蔽層に類似し、補強基板201は鏡面に類似する。上述した発電機構を窓ガラスとして用いる場合には、該発電機構の背面板保護板3を室内に設けることができ、背面板保護板3がガラス製であるため、該発電機構は室内で鏡面効果を呈し、室外の建物の見栄えを向上させる同時に、室内の光度を向上させることができる。
光線を該発電機構に容易に透過させ、発電を容易にするため、例示として、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構は、透光性前面板1に設けられた絶縁反射防止膜を更に有する。
絶縁反射防止膜を設けることにより、より多くの光線は透光性前面板1を透過し、そして太陽電池202に吸収される。
ここでは、絶縁反射防止膜はとも呼ばれ、その材質は二酸化チタン又は酸化ジルコニウムであってもよい。これらの2種類の絶縁反射防止膜は光線の透過率を向上するほか、耐アルカリ性と耐水耐湿性を有する。
絶縁反射防止膜は、スパッタリング法又は気相堆積法によって透光性前面板1に形成される。
太陽光発電手段2が両面発電の場合、透光性背面板3に絶縁反射防止膜を設けてもよい。
太陽光発電手段2からの電力を便利に利用することを考慮して、図4に示すように、太陽光発電手段2は、太陽電池202に電気的に接続されるバスバー203をさらに有する。
図4に示すように、バスバー203は、それぞれ太陽電池202の正極202aと負極202bに接続される2本であってもよい。バスバー203は太陽電池202と溶接によって接続してもよく、接着によって接続してもよい。
上記図4における太陽電池セル202の正電極202aと負電極202bの位置は例示のみであり、太陽電池202の正電極と負電極の間の位置を限定するものではないと解されるべきである。
バスバー203は銅テープであってもよい。銅テープは良好な導電性を有し、入手が容易である。
例示として、バスバー203の幅は2〜10mmとする。例えば、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等とすることができる。
バスバー203の厚さは、例示として0.1〜0.3mmとする。例えば、0.1mm、0.2mm、0.3mm等とすることができる。
バスバー203を太陽電池202に容易に溶接可能にし、且つ、バスバー203の導電性を高めるため、バスバー203は、導電性接続部材を介して太陽電池202に電気的に接続することができる。
例えば、導電性接続部材はバスバー203の表面に設けられたの錫層である。錫層は導電性が良好であり、バスバー203と太陽電池202との間の溶接接合に有利であり、さらに耐酸化性を有する。
又は、導電性接続部材はバスバー203の表面に設けられた銀層であってもよい。銀層は導電性が良好であり、バスバー203と太陽電池202の間の電気伝導率を向上する。銀層は、さらに耐酸化性を有する。
例示として、錫層又は銀層の厚さは0.01〜0.05mmとする。例えば、0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mmなどとすることができる。
外部機器は本開示の実施例に係る発電機構からの電力を容易に利用できることを考慮し、図1Bに示すように、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構は、バスバー203に電気的に接続される接続箱4を更に備える。
接続箱4にはバスバー203と外部機器をいずれも接続箱4と電気的に接続させるための導線が設けられる。該発電機構は該導線を介して外部機器に電力を供給する。
例示的には、接続箱4は背面板保護板3に設けられ、補強基板201、背面板保護板3にはいずれも貫通孔が設けられ、バスバー203の端部は貫通孔から引き出され、そして接続箱4に電気的に接続される。
透光性前面板1と背面板保護板3の間に外部の水蒸気、粉塵などの不純物が侵入して、太陽光発電手段2の発電性能に影響を与えることを回避するため、図1Bに示すように、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構は、透光性前面板1と太陽光発電手段2の間に設けられた絶縁シール層5をさらに備える。
例示的には、絶縁シール層5は透光性前面板1と太陽電池202の間の周縁(即ち、矩形リング状を呈する)に設けられる。図5に示すように、絶縁シール層5を設けることにより、外部の水蒸気、粉塵などの不純物の侵入を回避する。
絶縁シール層5の材質は、例示的にブチルテープ、シリカゲル等であってもよい。
絶縁シール層5の幅は、例示的に6〜12mmである。例えば、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm等である。
絶縁シール層5の厚さは、例示的に0.8〜1.8mmである。例えば、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm等である。
本開示の幾つかの実施例に係る発電機構は幅広い分野で適用される。例えば、上述した発電機構を建築分野に適用する。したがって、異なる適用分野に適用するため、発電機構の機械的強度を向上させることを考慮し、透光性前面板1は1層又は多層に設けられ、及び/又は、背面板保護板3は1層又は多層に設けられる。
即ち、透光性前面板1と背面板保護板3はいずれも1層に設けられる。
または、透光性前面板1は1層に設けられ、背面板保護板3は多層に設けられる。
または、透光性前面板1は多層に設けられ、背面板保護板3は1層に設けられる。
または、透光性前面板1と背面板保護板3はいずれも多層に設けられる。
透光性前面板1が多層に設けられた場合、及び/又は、背面板保護板3が多層に設けられた場合、該発電機構の機械的強度を向上することができる。
透光性前面板1又は背面板保護板3が多層に設けられている場合、隣接する2層の透光性前面板1は、種々の方式によって接続可能である。接続が容易に実現されることを前提として、以下の2つ接続方式を例示する。
第1の例示として、隣接する2層の透光性前面板1同士は第3接着層によって接着され、隣接する2層の背面板保護板3同士は第4接着層によって接着される。
第3接着層と第4接着層による接続方式は、具現化しやすく、接続強度が良好である。
第2の例示として、隣接する2層の透光性前面板1同士、及び隣接する2層の背面板保護板3同士は、係着によって接続される。
係着による接続は、具現化しやすく、さらに、隣接する2層の透光性前面板1同士、及び隣接する2層の背面板保護板3同士の脱着に有利である。
隣接する2層の透光性前面板1同士の係着接続を例にすると、1層の透光性前面板1には係止溝が設けられ、他の1層の透光性前面板1には係止部が設けられる。係止部を係止溝に係止させることによって、隣接する2層の透光性前面板1同士を接続させる。係止部を係止溝から離脱させることによって、隣接する2層の透光性前面板1同士の脱着を具現化する。
係止部と係止溝の構造は特に限定することがなく、係着による接続を具現化すればよい。
透光性前面板1、背面板保護板3の機械的強度の向上を考慮し、透光性前面板1、背面板保護板3の材質は強化ガラス、半強化ガラス、又はフロートガラスであってもよい。
透光性前面板1と背面板保護板3の材質はいずれも強化ガラス又は半強化ガラスである場合、透光性前面板1、背面板保護板3及び該発電機構に良好な機械的強度を付与することができる。
また、透光性前面板1と背面板保護板3の材質はいずれもガラスであり、さらに、補強基板201はガラスである場合、該発電機構は鏡面効果を有するようになり、建築分野における装飾的効果に有利である。
例えば、透光性前面板1と背面板保護板3の材質は高透過強化ガラス、通常強化ガラス、半強化ガラスのいずれかの1つであってもよい。
そのうち、高透過強化ガラスは透明度が高く、機械的強度が高く、自爆率が低く、装飾に有利であり、該発電機構の機械的強度、装飾的性能の向上、使用寿命の延長に寄与する。
通常強化ガラスは安価で機械的強度が高く、該発電機構の機械的強度の向上に寄与する。
本開示の幾つかの実施例において、第1接着層6、第2接着層7、第3接着層、第4接着層の材質はEVA(Polyethylenevinylacetate、ポリエチレン−ポリ酢酸ビニル共重合体)接着剤、着色PVB(PolyvinylButyral、ポリビニルブチラール)接着剤、又はPOE(PolyolyalthaOlfin、ポリオレフィンエラストマー)接着剤のいずれか1つであってもよい。
実際の使用では、特定の使用要求に応じて異なる色の第1接着層6、第2接着層7、第3接着層、第4接着層を選択して、該発電機構が実現可能な装飾的要求を満たす。
例示として、透光性前面板1の厚さは3mm〜10mmである。例えば、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等である。
例示として、第1接着層6の厚さは0.2〜2mmである。例えば、0.2mm、0.5mm、0.76mm、0.9mm、1.2mm、1.52mm、1.7mm、1.9mm、2mm等である。
例示として、第2接着層7の厚さは0.2〜2mmである。例えば、0.2mm、0.5mm、0.76mm、0.9mm、1.14mm、1.52mm、1.7mm、1.9mm、2mmである。
例示として、背面板保護板3の厚さは3mm〜10mmである。例えば、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等である。
上述した寸法仕様の発電機構は、適用範囲が幅広く、装飾的効果が良好である。
本開示の幾つかの実施例において、背面板保護板3と透光性前面板1(例えば、透光性の前面板保護板)が太陽光発電手段2に設けられた太陽電池202の補強基板201(即ち、太陽電池202の背面板となる)の保護を実現するため、例えば、以下に示すいくつかの方式で実現できるが、実現方式はこれらに限定されるものではない。
第1方式:透光性前面板1、背面板保護板3及び補強基板201の材質を選択することにより、透光性前面板1の強度と背面板保護板3の強度はいずれも補強基板201の強度より大きくなるようにする。これによって、透光性前面板1と背面板保護板3によって補強基板201を保護する目的は達成される。
例えば、補強基板201は一般的に通常ガラスであるのに対して、本開示の幾つかの実施例においては透光性前面板1と背面板保護板3として強化ガラスを選択し、透光性前面板1の強度と背面板保護板3の強度が補強基板201の強度より大きくなるようにする。
また、例示として、透光性前面板1と背面板保護板3はいずれも弾性基板であってもよく、弾性基板の弾性によって発電機構(例えば、太陽電池モジュール)が受けた衝撃力を緩和させ、透光性前面板1の強度及び背面板保護板3の強度が補強基板201の強度より大きくなるようにする。このとき、透光性前面板1と背面板保護板3は弾性作用を利用して衝撃力を緩和し、補強基板201を保護する目的を達成することができる。
ここで注意すべきなのは、光線が透光性前面板1を透過して太陽電池202に照射されることを保証するため、少なくとも透光性前面板1としての弾性基板は透明又は透光性である必要がある。
透光性弾性基板は、ポリウレタン材質からなる透光性弾性基板又はエチレンアクリル酸共重合体からなる透光性基板である。
透光性前面板1の強度と背面板保護板3の強度が不一致である場合、透光性前面板1と背面板保護板3は補強基板201に対する保護強度が不一致になるため、補強基板201が不均一な力を受けて容易に破砕される、これを考慮して、本開示の幾つかの実施例において、透光性前面板1の強度と背面板保護板3の強度は同じである。
例えば、透光性前面板1と背面板保護板3はいずれも強化ガラスである場合、透光性前面板1の厚さと背面板保護板3の厚さを同じにする。
透光性前面板1と背面板保護板3はいずれも弾性基板である場合、透光性前面板1と背面板保護板3に用られる弾性材料が同じ材質、同じ厚さであることを保証すべきである。
第2方式:透光性前面板1、背面板保護板3及び補強基板201に、同種類の材質を用いると共に、透光性前面板1の厚さと背面板保護板3の厚さがいずれも補強基板201の厚さより大きくなるようにして、透光性前面板1及び背面板保護板3に共に高強度を持たせる。
例えば、透光性前面板1、背面板保護板3及び補強基板201はいずれも通常ガラスである場合、透光性前面板1の厚さと背面板保護板3の厚さはいずれも補強基板201の厚さより大きくなるようにする。
説明すべきなのは、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構(例えば、太陽電池モジュール)は、非透光性の有彩色シリーズモジュール、非透光性の石模様シリーズモジュール、透光性の有彩色ガラス派生モジュール、又は透光性の中空断熱・遮音シリーズモジュールなどであってもよい。以下、例示的に説明する。
例示的に、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構(例えば、太陽電池モジュール)がガラスカーテンウォールなどの建材一体型太陽光発電に基づく建築に適用される、図3Bと図3Cに示すように、建材一体型太陽光発電に基づく建築の表面は一般的に装飾性模様層を有し、これらの装飾性模様層の模様は石模様、木質繊維模様、又は装飾性を有する凹み模様であってもよい。本開示の幾つかの実施形態に係る上述した透光性前面板1の表面は装飾性模様層をさらに設けることができ、この装飾性模様層は装飾効果を発揮するだけでなく、太陽光を散乱させることにより、建材一体型太陽光発電に基づく建築の太陽電池モジュールの反射光の輝度を低減し、眩光眩光を緩和する。
具体的な実現時、本開示の幾つかの実施例に係る発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)は、以下の2つの方式などによって、建材一体型太陽光発電に基づく建築の表面に装飾模様層を持たせることができる。
第1方式:図3Bに示すように、本開示の幾つかの実施例に係る装飾テキスチャ層は、エッチングなどの手法によって、上述した透光性前面板1の表面に設けられた装飾模様30である。
ここでは、上述した透光性前面板1の表面に装飾模様30をエッチングすることにより、装飾と眩光緩和の効果を持たせるほか、上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)の全体の重量を低減することができ、上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)に、建材一体型太陽光発電に基づく建築の軽量化要求をより容易に満すことができる。
第2方式:図3Cに示すように、本開示の幾つかの実施例において、装飾模様層は、上述した透光性前面板1の板面に設けられた模様膜層60であり、模様膜層60は模様接着膜、通常の模様膜層又は塗膜層の何れかである。模様膜層60上の模様は、模様膜層60の全体に亘って設けられる、又は模様膜層60の一部のみに亘って設けられる、又は模様膜層60上に設けられたパターンである。よって、上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)が建材一体型太陽光発電に基づく建築に適用される場合、上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)は、太陽光発電をするだけではなく、装飾材料として建材一体型太陽光発電に基づく建築に適用することができる。
さらに、図3Bと図3Cに示すように、装飾模様層によって眩光防止の目的を実現することを考慮し、本開示の幾つかの実施例に係る装飾模様層は、透光性前面板1の太陽電池202とは反対側の表面に設けられる。
例示的には、本開示の幾つかの実施例に係る上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)がガラスカーテンウォールなどの建材一体型太陽光発電に基づく建築に適用される場合、建材一体型太陽光発電に基づく建築の外観色を多様化させるため、本開示の幾つかの実施例に係る上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)は、以下の3方式を含むがこれらに限定しない方式によって、建材一体型太陽光発電に基づく建築の外観色の多様化を実現する。
第1方式:図3Dに示すように、透光性前面板1は有彩色前面板保護板であり、建材一体型太陽光発電に基づく建築の外観色の多様化を実現させる。
第2方式:図3Eに示すように、透光性前面板1の板面には有彩色膜層70(全体として有彩色を呈する少なくとも1層の反射塗膜層又は有彩色塗膜層)が形成され、建材一体型太陽光発電に基づく建築の外観色を多様化させる。反射塗膜層は透光性前面板1を覆い、かつ有彩色を呈することができる。太陽光が反射塗膜層に照射し、それによって反射され、透光性蓋板2は有彩色の視覚効果を呈する。反射塗膜層は、例えば電気メッキ又はマグネトロンスパッタリングなどの方法によって透光性前面板1上に塗布することができ、反射塗膜層(例えば、チタン)の材質は、必要に応じて決定することができ、透光性前面板1の有彩色効果を実現すればよい。有彩色塗膜層は、接着剤によって透光性前面板1に接着され、その自体の色によって透光性前面板1を有彩色を呈するようにする。有彩色塗膜層の材質(例えば、色付きのプラスチック膜)も、必要に応じて決定可能であり、透光性前面板1の有彩色効果を実現すればよい。
第2方式の場合、有彩色膜層70は室外に長期に亘って晒されるので、色落ちなどの不良が発生しやすい。この方式では、例示として、有彩色膜層70を保護するように、上述した有彩色膜層70は透光性前面板1の太陽電池202に向かう表面に形成される。
第3方式:図3Fに示すように、本開示の幾つかの実施例において、透光性前面板1と太陽電池202の受光面は第1接着層6によって接着される場合、第1接着層6を有彩色透光性接着層として設けることにより、透光性前面板1と太陽電池202の受光面とを接着すると共に、建材一体型太陽光発電に基づく建築の外観色を多様化させる。
上述した三つの方式による上述した発電機構(例えば、太陽光発電モジュール)は、ガラスカーテンウォール等の建材一体型太陽光発電に基づく建築に適用される場合、建材一体型太陽光発電に基づく建築に鮮やかな外観を持たせるだけではなく、通常の建材一体型太陽光発電に基づく建築に比べ、本開示の幾つかの実施例に係る上述した発電機構において、有彩色透光性前面板1、及び/又は有彩色膜層70、及び/又は有彩色接着膜を設けることにより、太陽光発電手段2に照射された太陽光の輝度を一定に緩和して、過剰な日光に起因する太陽電池202の使用寿命の短縮を回避し、太陽光発電手段2の太陽電池202に対するさらなる保護を提供する。他方では、本開示の幾つかの実施例は、上述したいずれかに記載の発電機構の製造方法を提供する。図6に示すように、該製造方法は、以下の工程を有する。
工程1:積層して配置された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3を加圧して発電機構を形成する。上述した製造方法は、簡単であり、該発電機構の製造に有利である。
上述した太陽光発電手段2は、補強基板201、補強基板201に設けられた太陽電池202を有する。
例示として、図7に示すように、工程1は、
透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3を順次積層するステップ101と、
積層された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3に対して予備排気及び予備加熱を実行し、中間体を形成するステップ102と、
中間体に対して排気及び加熱を実行し、発電機構を形成するステップ103とを有する。
当業者が理解できるように、透光性前面板1と太陽光発電手段2との間、太陽光発電手段2と背面板保護板3との間は、それぞれ第1接着層6と第2接着層7によって接続される時、予備排気、予備加熱、排気及び加熱の実行中に、第1接着層6と透光性前面板1、太陽光発電手段2との間には、及び第2接着層7と太陽光発電手段ト2、背面板保護板3との間には、いずれも排気可能な隙間が存する。
上述した製造方法は、簡単であり、予備排気及び予備加熱により、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の間のガスを排出させ、且つ、各部品を予備接着し中間体を形成するように、第1接着層6と第2接着層7を予備軟化させる。
その後、中間体に対して排気及び加熱を実行することにより、さらに透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の間のガスを排出させ、第1接着層6と第2接着層7を軟化させ、それらの接着力をさらに高めて、中間体を安定した発電構造に形成させる。
透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3を順次積層する前に、太陽電池202の正負極に2つのバスバー203を溶接又は接着などによって電気的に接続させて、バスバー203と太陽電池202に電気的に接続させる。
本開示の幾つかの実施例において、予備排気と排気の実行方式は多種多様であり、実行の容易、排気効果の良さを考慮し、以下の方式を例示する。
予備排気は、積層された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3に対する第1加圧及び/又は第1真空吸引操作を含む。
例示的には、上述した操作は、積層された透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3に対する第1加圧及び/又は第1真空吸引操作である。
排気は、中間体に対して第2加圧及び/又は第2真空吸引操作を含む。
即ち、予備排気は、第1加圧操作のみを実行すること、又は、第1真空操作のみを実行する、又は、第1加圧操作と第1真空吸引操作を同時に実行することを含む。
排気は、中間体に対して第2加圧操作のみを行うこと、第2真空吸引操作のみを行うこと、また、第2加圧操作と第2真空吸引操作を同時に行うことを備える。
排気時、予備排気後に中間体に残されたガスを完全に排出できることを考慮し、例示として、第1加圧操作の圧力は第2加圧操作の圧力よりも低くとし、第1真空吸引操作に対応する吸引力は、第2真空吸引操作に対応する吸引力より低くとする。
予備加熱と加熱を実行する場合、排気の利便性、さらに第1接着層6と透光性前面板1、太陽光発電手段2との間の十分な接着、及び第2接着層7と太陽光発電手段2、背面板保護板3との間の十分な接着を考慮し、予備加熱に対応する温度は加熱に対応する温度より低いことが好ましい。
本開示の幾つかの実施例に係る上述した発電機構の製造プロセスをより明確に説明するため、以下に3つの例を示す。
第1例として、積層された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3に対して、第一回予備加圧、予備加熱、第二回予備加圧が順次実行し、中間体を形成する。説明すべきなのは、透光性前面板1、太陽光発電手段2と背面板保護板3の間のガスの大部分を排出させるように、第一回予備加圧の圧力を第二回予備加圧の圧力より小さくする。透光性前面板1と太陽光発電手段2との間、太陽光発電手段2と背面板保護板3との間がそれぞれ第1接着層6と第2接着層7によって接続される時、第一回予備加圧を順次実行することにより、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の間のガスの大部分を初期的に排出させる。そして、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3を予備接着させるように、第1接着層6と第2接着層7を予備加熱して軟化させる。
第二回予備加圧は、初期的に接着された透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の間のガスを排出させる。
具体的には、ロール機によって、第一回予備加圧、予備加熱、第二回予備加圧を実行する。ロール機は、第1ロール機構、加熱機構、第2ロール機構を有する。
第2例として、積層された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3に対して真空吸引と予備加熱を実行し、中間体を形成する。
透光性前面板1と太陽光発電手段2との間、及び太陽光発電手段2と背面板保護板3との間がそれぞれ第1接着層6と第2接着層7によって接続される時、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の間のガスは、真空吸引によって効率的に排出される。
真空吸引と予備加熱は、同時に実行可能であり、初期に真空吸引をし、そして予備加熱を実行しても良い。
具体的には、真空ラミネーターを用いて予備排気及び予備加熱を実行することができる。
第3例として、積層された透光性前面板1、太陽光発電手段2、背面板保護板3に対して予備加圧及び予備加熱を実行し、中間体を形成する。
透光性前面板1と太陽光発電手段2との間、及び太陽光発電手段2と背面板保護板3との間がそれぞれ第1接着層6と第2接着層7によって接続される時、予備加圧によって予備排気を実行し、予備加熱によって第1接着層6と第2接着層7を軟化させることにより、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板を初期的に接着させて中間体を形成する。
予備加圧と予備加熱は、同時に実行可能であり、初期に真空吸引をし、そして予備加熱を実行しても良い。
具体的には、予備加熱・加圧装置、ラミネータ、予備加圧ケース等を用いて予備加熱及び予備加圧を実行することができる。
例示として、予備加熱温度は120℃〜160℃であり、例えば、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃などであってもよい。
予備加圧の圧力は0.02〜1MPaであり、例えば0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPaなどであってもよい。
中間体のガスをすべて排出させ、又は微量のガスのみを残留させることを考慮し、加圧の方法によって排気を実行することができる。
具体的には、高温釜によって中間体に対して排気及び加熱を実行することができる。
例示として、予備加熱温度は120℃〜140℃であり、例えば、120℃、130℃、140℃などであってもよい。
予備加圧の圧力は0.9〜1.3MPaであり、例えば0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPaなどであってもよい。
透光性前面板1と背面板保護板3の間には外部の水蒸気、粉塵などの不純物が侵入して、太陽光発電手段2の発電性能を影響することを回避するため、積層を実行する前、本開示の幾つかの実施例に係る上述した発電機構の製造方法は、
透光性前面板1と太陽光発電手段2の間に絶縁シール層5を設けるステップを有する。
当業者が理解できるように、発電機構の製造中に、透光性前面板1、背面板保護板3、絶縁シール層5の間には排気用の隙間が存する。
具体的には、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3の積層中に、透光性前面板1又は背面板保護板に絶縁シール層5を敷設することができる。又は、液体の絶縁シーラントを塗布して、絶縁シール層5を形成する。又は、透光性前面板1、第1接着層6、太陽光発電手段2、第2接着層7、背面板保護板3を順次積層した後、透光性前面板1と背面板保護板3の間に液体の絶縁性シーラントを塗布して、絶縁シール層5を形成する。
他の態様では、本開示の実施例は少なくとも1つの上述した発電機構の何れかを有する、発電装置を提供する。
該発電装置は、例えば、建築分野、自動車分野などの様々な分野に適用することができる。
具体的には、該発電装置は、建築用発電合わせガラスとして用いることができる。該発電装置は、自動車、高速列車などに適用可能である。
上述した実施形態の説明において、具体的な特徴、構造、材料又は特性は、任意の1つ又は複数の実施例又は例において、適宜に組み合わせることができる。
以上に説明したのは、本開示の幾つかの実施形態のみであり、本開示の保護範囲は、これらに限定されない。本開示の精神や要旨を逸脱しない範囲内で実行する如何なる変形、同等の置換、改良などは、いずれも本開示の保護範囲内に含まれるものとする。

Claims (20)

  1. 加圧して配置される透光性前面板と、太陽光発電手段と、背面板保護板とを備え、
    前記太陽光発電手段は、補強基体、及び
    前記補強基体に設けられる太陽電池を有する、
    ことを特徴とする発電機構。
  2. 前記太陽電池は、前記補強基体に埋め込まれるか、又は、前記補強基体の表面に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の発電機構。
  3. 前記太陽電池は、前記補強基板の内部に埋め込まれた場合、前記太陽電池の表面が前記補強基板の表面と面一である、請求項2に記載の発電機構。
  4. 前記補強基板は、それぞれ前記透光性前面板と前記背面板保護板に向かう両側面に前記太陽電池が設けられ、且つ背面板保護板は透光性背面板である、請求項1に記載の発電機構。
  5. 前記発電機構は、前記透光性前面板に設けられた絶縁性反射防止膜を備える、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発電機構。
  6. 前記発電機構は、前記透光性前面板及び/又は前記透光性背面板に設けられた絶縁性反射防止膜を備える、請求項4に記載の発電機構。
  7. 前記発電機構は、前記透光性前面板と前記太陽光発電手段との間に設けられた絶縁シール層を備える、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発電機構。
  8. 前記発電機構は、
    前記透光性前面板と前記太陽光発電手段の間に設けられる第1接着層、
    及び/又は、
    前記背面板保護板と前記太陽光発電手段の間に設けられた第2接着層を有する、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  9. 前記第1接着層は有彩色接着膜であり、前記透光性前面板は透光性前面板である、請求項8に記載の発電機構。
  10. 前記太陽光発電手段は、透光性前面板に向かう側面が黒色を呈し、反対側が鏡面効果を呈する、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  11. 前記透光性前面板の表面には装飾性模様層が設けられ、好ましくは、前記装飾性模様層は装飾性模様又は模様膜層を含む、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  12. 前記透光性前面板は有彩色透光性前面板であり、
    又は、
    前記透光性前面板の板面には有彩色膜層が設けられる、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  13. 前記透光性前面板の厚さと前記背面板保護板の厚さは、いずれも前記補強基体の厚さより大きい、及び/又は、
    前記透光性前面板の強度と前記背面板保護板の強度は、いずれも前記補強基体の強度より強い、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  14. 前記透光性前面板は、単層又は多層に設けられ、
    及び/又は、
    前記背面板保護板は、単層又は多層に設けられる、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発電機構。
  15. 積層して配置された透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を加圧して、前記発電機構を形成するステップを有する、請求項1〜14のいずれか1つに記載の発電機構の製造方法。
  16. 前記積層して配置された透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を加圧して、前記発電機構を形成する工程は、
    透光性前面板、第1接着層、太陽光発電手段、第2接着層及び背面板保護板を順次積層するステップと、
    積層された前記透光性前面板、前記第1接着層、前記太陽光発電手段、前記第2接着層及び前記背面板保護板に対して予備排気及び予備加熱を実行して、中間体を形成するステップと、
    前記中間体に対して排気及び加熱を実行して、発電機構を形成するステップと、を有する、請求項15に記載の発電機構の製造方法。
  17. 前記予備排気は、第1加圧及び/又は第1真空吸引操作を含み、
    前記排気は、第2加圧及び/又は第2真空吸引操作を含む、請求項16に記載の発電機構の製造方法。
  18. 前記第1加圧操作の圧力は前記第2加圧操作の圧力より小さく、
    前記第1真空吸引操作に対応する吸引力は前記第2真空吸引操作に対応する吸引力より小さい、請求項17に記載の発電機構の製造方法。
  19. 前記積層して配置された透光性前面板、太陽光発電手段、背面板保護板を加圧する前に、前記製造方法は、
    前記透光性前面板と太陽光発電手段の間に絶縁シール層を設けるステップを更に有する、請求項15〜18のいずれか1つに記載の発電機構の製造方法。
  20. 請求項1〜14のいずれか1つに記載の前記発電機構、又は請求項15〜19のいずれか1つに記載の製造方法を用いて製造された発電機構を備える発電装置。
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