JP7253160B1 - 太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び凹凸外装材用の太陽光発電シート - Google Patents
太陽光発電シートの取付構造、太陽光発電シートの施工方法及び凹凸外装材用の太陽光発電シート Download PDFInfo
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Abstract
Description
前記複数の凸部にまたがって配置され、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シートと、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する固定材と、
を備える、太陽光発電シートの取付構造。
前記太陽光発電シートは、複数の発電部を覆う1つのバリアシートを有し、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して、前記1つのバリアシートのうちの中間部分が前記固定材によって固定されることで、前記中間部分が、凹みかつ水下側に下り傾斜した排水部を構成する、項1から6のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。
前記複数の凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する、太陽光発電シートの施工方法。
複数の発電部と、
前記複数の発電部の間に設けられ、前記外装材の隣り合う前記凸部の間の部分に対して固定される取付部と、を備え、
曲げ強さが50MPa以上200MPa以下に構成されている、凹凸外装材用の太陽光発電シート。
本実施形態に係る太陽光発電シート1の取付構造100(以下、単に「取付構造100」という)は、太陽光発電シート1が外装材3に取り付けられた構造である。取付構造100は、図1に示すように、外装材3と、太陽光発電シート1と、複数の固定材5と、を備える。
外装材3は、建築物の外面を形成する建築材料である。外装材3は、上述したように、一方向に延びた複数の凸部32が、一方向に直交する方向に間隔をおいて形成されている。外装材3としては、例えば、屋根材、壁材(金属系サイディング材、窯業系サイディング材、サンドイッチパネル等)、間仕切り、扉材、フェンス材等が挙げられるが、本実施形態では、外装材3の一例として、屋根材を挙げて説明する。
太陽光発電シート1は、シート状に形成されており、太陽光を受けることで発電を行うことができる。太陽光発電シート1は、図3に示すように、バックシート11と、複数の発電部7と、バリアシート17と、封止剤18と、封止縁材19と、を備える。複数の発電部7及び封止剤18は、バックシート11とバリアシート17との間に配置されている。封止縁材19は、バックシート11とバリアシート17との間に複数の発電部7及び封止剤18を配置した状態で、外縁を全長にわたって封止する。
バックシート11は、太陽光発電シート1の受光面とは反対側に配置される。バックシート11は、太陽光発電シート1において外装材3に対向する面を構成する。バックシート11は、水蒸気に対するバリア性能、及び外力に対する保護性能を有する。バックシート11は、透光性があってもよいが、必ずしも透光性は必要ではない。
発電部7は、光起電力効果を利用し、太陽光により発電する。本実施形態に係る発電部7は、複数の発電セル12が、太陽光発電シートの面方向のうちの一方向(例えば、図3(A)の紙面奥手前方向)に並んでおり、1つのユニットを構成する。
本明細書において、発電セル12は、光起電力効果を利用した光電変換素子であり、発電し得る最小単位の素子である。発電部7は、複数の発電セル12同士が機械的に接合されると共に電気的に接続された1つのユニットである。太陽光発電シート1の発電量は、発電部7としての数量を増減することで容易に変更し得る。ただし、本発明では、発電部7は、1つの発電セル12によって構成されてもよい。
透光性基材13は、透光性導電層14、発電層15、及び電極16を支持する。透光性基材13は、透光性を有する。透光性基材13の透光性は、光の透過率が、入射前の光のピーク波長に対して、10%以上であればよいが、好ましくは、50%以上であり、より好ましくは、80%以上である。本明細書では、光の透過率が、入射前の光のピーク波長に対して、80%以上であることを、「透明」であるとする。
透光性導電層14は、導電性を有する層であり、カソードとして機能する。透光性導電層14は、透光性を有する。透光性導電層14は、透明であることが好ましい。
発電層15は、光の照射によって光電変換を生じさせる層であり、光を吸収することで生成された励起子から、電子と正孔とを生じさせる。発電層15は、図3(B)に示すように、正孔輸送層151と、光電変換層152と、電子輸送層153と、を備える。正孔輸送層151、光電変換層152、及び電子輸送層153は、透光性導電層14から電極16に向かう方向に沿って、この順で積層されている。
正孔輸送層151は、光電変換層152で発生した正孔を、透光性導電層14へ抽出し、かつ光電変換層152で発生した電子が、透光性導電層14へ移動するのを妨げる。正孔輸送層151の材料としては、例えば、金属酸化物を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化リチウム、酸化カルシウム、酸化セシウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。また、その他、デラフォサイト型化合物半導体(CuGaO2)、酸化銅、チオシアン酸銅(CuSCN)、五酸化バナジウム(V2O5)、酸化グラフェン等が用いられてもよい。また、正孔輸送層151の材料として、p型有機半導体又はp型無機半導体を用いることもできる。
光電変換層152(光活性層)は、吸収した光を光電変換する層である。光電変換層152の材料としては、吸収した光を光電変換することができれば特に制限はなく、例えば、アモルファスシリコン、ペロブスカイト、非シリコン系材料(半導体材料CIGS)等が用いられる。また、光電変換層152は、これらを複合したタンデム型の積層構造としてもよい。非シリコン系材料が用いられた光電変換層152は、銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)を含む半導体材料CIGSが用いられており、光電変換層の厚さを薄くしやすい。
電子輸送層153は、光電変換層152で発生した電子を電極16へ抽出し、かつ光電変換層152で発生した正孔が、電極16へ移動するのを妨げる。電子輸送層153としては、例えば、ハロゲン化合物又は金属酸化物のいずれかを含むことが好ましい。
電極16は導電性を有し、アノードとして機能する。電極16は、光電変換層152によって生じた光電変換に応じて、光電変換層152から電子を取り出すことができる。電極16は、透光性を有していてもよいし、不透光性材料で構成されてもよい。電極16の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、ニッケル、スズ、亜鉛、又はこれらを含む合金等が挙げられる。
発電セル12に光が照射されると、発電層15の光電変換層152が光を吸収して光電変換を行うことで、光電変換層152で電子と正孔とが生じる。当該電子が電子輸送層153を介して電極16(アノード)へ抽出され、正孔が正孔輸送層151を介して透光性導電層14(カソード)へ抽出されることで、透光性導電層14および電極16から電流が取り出される(すなわち発電が行われる)。
発電部7は、複数の発電セル12が一方向に接合されている。ここで、図3(C)には、図3のD-D線断面図を示す(ただし、封止剤18、バックシート11及びバリアシート17は省略している)。図3(C)に示すように、各発電セル12の電極16(アノード)は、電子輸送層153に積層された部分から延びる延長部161を有する。延長部161は、隣接する発電セル12の透光性導電層14にまで延びており、隣接する発電セル12の透光性導電層14に対して、機械的に接合されると共に電気的に接続される。隣り合う発電セル12が、延長部161によって接合されることにより、発電部7の一端にある透光性導電層14と、発電部7の他端にある電極16とが導通する。
バリアシート17は、太陽光発電シート1の厚さ方向において、バックシート11とは反対側に配置される。バリアシート17は、太陽光発電シート1の受光面を含む。バリアシート17は、透光性を有している。バリアシート17は、透明であることが好ましい。バリアシート17は、水蒸気に対するバリア性能、及び外力に対する保護性能を有する。
封止剤18は、バリアシート17とバックシート11との間に発電層15を配置した状態で、バリアシート17とバックシート11との間に充填される。封止剤18は、発電層15に対して、発電層15の周囲から浸水するのを妨げる。封止剤18は、透光性を有しており、好ましくは、透明である。
封止縁材19は、バックシート11とバリアシート17との間に複数の発電部7及び封止剤18を配置した状態で、外縁を全長にわたって封止する。封止縁材19は、図3に示すように、第1接着部191と、第2接着部192と、第1接着部191と第2接着部192とをつなぐ封着部193と、を備える。第1接着部191は、バリアシート17のおもて面(図では上面)に接着される。第2接着部192は、バックシート11のうら面(図では下面)に接着される。第1接着部191、封着部193及び第2接着部192は、一体に形成されている。
このような構成の太陽光発電シート1は、図2に示すように、外装材3に取り付けられる。太陽光発電シート1は、複数の凸部32に跨って配置されると共に、谷部33に対して、固定材5によって固定される。このとき、太陽光発電シート1は複数の凸部32に対して非固定である。太陽光発電シート1は、可撓性を有しているため、複数の凸部32に跨って配置され、かつ谷部33に対して固定されると、断面において凸部32に沿い、固定された部分は、凸部32の頂面321よりも凸部32の基部側に位置する。以下では、太陽光発電シート1において、固定材5によって固定される部分を「取付部2」という場合がある。
次に、本実施形態に係る太陽光発電シート1を外装材3に取り付ける施工方法の一例を説明する。
以上説明したように、本実施形態に係る太陽光発電シート1の取付構造100は、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シート1と、隣り合う凸部32の間の部分に対して太陽光発電シート1を固定する固定材5と、を備えるため、剛性が高い平板状の太陽電池パネルに比べて、屋根面の単位面積当たりの太陽光発電シート1の表面積をできる限り大きくすることができる。
上記実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
17 バリアシート
2 取付部
3 外装材
31 折板材(凹凸外装材)
32 凸部
321 頂面
5 固定材
6 排水部
7 発電部
100 取付構造
Claims (11)
- 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材と、
前記複数の凸部にまたがって配置され、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シートと、
断面において前記太陽光発電シートを前記複数の凸部に沿うように湾曲させた状態で、隣り合う前記凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する固定材と、
を備える、
太陽光発電シートの取付構造。 - 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材と、
前記複数の凸部にまたがって配置され、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シートと、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する固定材と、を備え、
前記太陽光発電シートにおける前記固定材に固定された部分は、前記凸部の頂面よりも前記凸部の基部側に位置している、
太陽光発電シートの取付構造。 - 前記太陽光発電シートは、前記複数の凸部に対して非固定である、
請求項1又は請求項2に記載の太陽光発電シートの取付構造。 - 前記太陽光発電シートは、ペロブスカイト化合物を含む発電部を有する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。 - 前記固定材は、前記太陽光発電シートにおける発電部以外の部分に対して取り付けられている、
請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。 - 前記固定材と、前記固定材に対して最も近い位置にある前記発電部と、の間の最小距離が、1.5cm以上である、
請求項5に記載の太陽光発電シートの取付構造。 - 前記外装材が屋根材であり、
前記太陽光発電シートは、複数の発電部を覆う1つのバリアシートを有し、
隣り合う前記凸部の間の部分に対して、前記1つのバリアシートのうちの中間部分が前記固定材によって固定されることで、前記中間部分が、凹みかつ水下側に下り傾斜した排水部を構成する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の太陽光発電シートの取付構造。 - 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シートを取り付けるための太陽光発電シートの施工方法であって、
断面において前記太陽光発電シートを前記複数の凸部に沿うように湾曲させた状態で、前記複数の凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定する、
太陽光発電シートの施工方法。 - 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して、曲げ強さが50MPa以上200MPa以下である太陽光発電シートを取り付けるための太陽光発電シートの施工方法であって、
前記複数の凸部の間の部分に対して前記太陽光発電シートを固定し、
前記太陽光発電シートにおける前記外装材に対して固定された部分は、前記凸部の頂面よりも前記凸部の基部側に位置している、
太陽光発電シートの施工方法。 - 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して、断面において前記複数の凸部に沿うように湾曲させた状態で取り付けられた凹凸外装材用の太陽光発電シートであって、
複数の発電部と、
前記複数の発電部の間に設けられ、前記外装材の隣り合う前記凸部の間の部分に対して固定される取付部と、
を備え、
曲げ強さが50MPa以上200MPa以下に構成されている、凹凸外装材用の太陽光発電シート。 - 一方向に延びた複数の凸部が前記一方向に直交する方向に間隔をおいて形成された外装材に対して取り付けられた凹凸外装材用の太陽光発電シートであって、
複数の発電部と、
前記複数の発電部の間に設けられ、前記外装材の隣り合う前記凸部の間の部分に対して、前記凸部の頂面よりも前記凸部の基部側に位置するように固定される取付部と、
を備え、
曲げ強さが50MPa以上200MPa以下に構成されている、凹凸外装材用の太陽光発電シート。
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