JPH0864853A

JPH0864853A - 太陽光発電屋根

Info

Publication number: JPH0864853A
Application number: JP6200337A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Watanuki; 勇次郎綿貫
Original assignee: Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ルーフィング上に太陽電池モジュールを形成し
たソーラールーフィングを野地板上に葺き、表面上を透
光性屋根仕上材で覆ったときの、屋根仕上材の裏側に入
る水分による結露および温度上昇による太陽電池の発電
効率の低下を防ぐ。【構成】屋根仕上材の裏面に通気路を形成して水分の滞
留を防ぎ、放熱も良くする。通気路は、波形メッシュ材
の挿入によって形成してもよく、また屋根仕上材そのも
のを波形ガラスにするか、裏側に溝を付けた溝形ガラス
にすることによって形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、住宅等の上部に設置し
て電力を得ることのできる太陽光発電屋根に関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーンエネルギーの供給源としての太
陽電池に対する期待は大きい。太陽電池により得られる
電力量は、太陽電池の面積に比例するため大きな電力量
を得るためには、広い太陽電池の設置場所が必要であ
る。そのような設置場所として、建築物の上面、特に他
の利用の途が少ない傾斜した住宅などの瓦ぶきの屋根の
上を利用することは、電力消費場所に近接している点で
も適している。

【０００３】太陽電池を住宅等の屋根の上に設置する最
も単純な方法は、屋根瓦上に架台を屋根構造部材に金具
等で固定することによって設置し、この架台上に複数の
太陽電池素子からなるモジュールを設置する方法であ
る。しかし、この場合には、架台やモジュールは屋根と
は独立の構造物となり、大きな強度を要求されることに
なるばかりでなく、架台並びに太陽電池モジュールが住
宅の美観を損ねてしまうという問題点があった。また、
太陽電池素子の基板にガラス板を用いているため、割れ
やすいという問題点もあった。さらに、太陽電池素子を
一体に組み込んだスレート瓦も開発されているが、厚型
で重くまた割れやすいため、屋根上への設置に苦労が多
い。このような背景より、薄型・軽量化の要望が強くな
っている。これらの要望に対し、可とう性のあるプラス
チックフィルムおよび薄膜金属フィルムを基板に用いた
フレキシブルタイプの薄膜太陽電池、特にアモルファス
シリコンを主材料とした光電変換層は大面積の成膜が容
易で低価格であるため、それを用いた薄膜太陽電池に対
する期待は大きい。この薄膜太陽電池を屋根上に設置す
るには、強度、耐水性、外観デザイン面等より、薄膜太
陽電池上に屋根仕上材として強化ガラス板が薄膜太陽電
池と密着して取付けられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の方法では強化ガラスと薄膜太陽電池との間に侵入
した水分が温度変化によって結露を生じ、この結露が強
化ガラスや薄膜太陽電池に付着し、この水分が抜けにく
くなる。また、特に夏季等においては太陽の日差しによ
り熱が発生し、この熱が逃げにくいため温度が上昇し、
太陽電池の発生効率の低下を招くばかりでなく、その熱
が室内環境まで影響をおよぼしていた。

【０００５】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
結露による水分付着を防止し、かつ発電効率の低下をも
たらす温度上昇を低減した太陽光発電屋根を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ルーフィング上に表面を透光性の屋根
仕上材で覆われた太陽電池が設置された太陽光発電屋根
において、太陽電池表面と屋根仕上材との間に通気路が
設けられたものとする。通気路が屋根の傾斜方向に平行
であることが良い。通気路が屋根仕上材と太陽電池の間
に挿入された透光性の波形材の両面に形成されたことが
よく。その波形材がメッシュ状であること、そのメッシ
ュが直径３ｍｍ以下の線材により形成されたことが有効
である。そして、そのような波形材の波のピッチが２〜
１０ｍｍであること、波の高さが２〜１０ｍｍであるこ
とがよい。また、屋根仕上材が波形ガラスよりなり、通
気路が波形ガラスと太陽電池表面との間に形成されたこ
と、あるいは屋根仕上材が溝形ガラスであり、通気路が
太陽電池表面上に位置する溝によって形成されたことが
良い。

【０００７】

【作用】太陽電池と屋根仕上材との間に通気路を設ける
ことにより、その間の水分の滞留による結露の発生もな
く、放熱が良好になって温度上昇による発電効率の低下
もない。このような通気路は、透光性の波形材の挿入で
簡単にでき、あるいは波形ガラスや溝形ガラスを屋根仕
上材に用いることにより、屋根仕上材自体の下面側に形
成できる。また、通気路を屋根傾斜方向に平行にするこ
とにより、この通気路が雨水やごみの流路となる。

【０００８】

【実施例】以下、共通の部分に同一の符号を付した図を
引用して本発明の実施例について述べる。図１は本発明
の実施例１および実施例２の太陽光発電屋根の設置構造
を示す。この屋根は太陽電池モジュール１とルーフィン
グ２を一体化したソーラールーフィング１０が野地板３
の上に固定された構造である。太陽電池モジュール１
は、可とう性のあるプラスチックフィルム基板の一面上
に金属電極層、ｐｉｎ接合を有するアモルファス半導体
層、透明電極層、さらに場合によっては基板の他面上に
一面上の太陽電池素子を接続してモジュール化するのに
用いる裏面電極層等を形成し、封止剤層を介して防湿フ
ィルムにより封止したものである。このような太陽電池
モジュールは、外気にさらされる屋根で１０〜１５年耐
える必要があるため、防湿フィルムには光入射側では透
明で、かつ、水分透過率の小さいプラスチックフィルム
が用いられ、ふっ素形樹脂全般、ポリメチルメタアクリ
レート、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、
ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド等
のフィルムが挙げられる。光入射側と反対面では必ずし
も透明である必要はないので、たとえば、上記フィルム
の他にアルミニウム等の金属箔をプラスチックフィルム
ではさんだもので、プラスチックフィルム自体は若干水
分透過率の大きいものを用い、はさまれた金属箔によ
り、侵入してくる水分を遮断するようにすることもでき
る。一方、封止剤に用いられる材料としては、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリオレフィン
系でエチレン・酢酸ビニル共重合体 (ＥＶＡ) 、塩化ビ
ニル共重合体、プロピレン共重合体、アクリロニトリル
共重合体等が挙げられる。

【０００９】ソーラールーフィング１０の上面は屋根仕
上材として建築用強化ガラス板４で覆われるが、その中
間に本発明による通気構造として、透光性の波状材５が
挿入されている。この波形材５により通気路６１、６２
が形成される。実施例１：カプトン（東レデュポン社商品名）フィルム
基板を用いて、３０ｃｍ×４０ｃｍの太陽電池モジュー
ル１を所定の方法で作製した後、ライナールーフィング
(ゴム化アスファルト) ２と共に一体化し、ソーラール
ーフィング１０とした。このソーラールーフィング１０
を野地板３上に直接葺いて、ビスで固定した。次に、ガ
ラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた線径１ｍｍのメ
ッシュ材からなるピッチ３ｍｍ、高さ３ｍｍの透明の波
状材５をソーラールーフィング１０上に設置し、最後に
厚さ3.２ｍｍの強化ガラス板４を支持金具により取りつ
けた。

【００１０】実施例２：実施例１の波状材５の材料をエ
ポキシ樹脂からアクリル樹脂に変更し、ピッチ５ｍｍ、
高さ５ｍｍの形状に変更した以外は実施例１と同様に屋
根構造上に設置した。比較例１：波状材５を用いないで、ソーラールーフィン
グ２上に直接強化ガラス板４を取りつけた以外は実施例
１、２と同様に屋根構造上に設置した。

【００１１】以上の実施例１〜２、比較例１を２０００
時間の屋外暴露を行った結果、実施例１〜２においては
外観上変化は見られず、比較例１では太陽電池モジュー
ルの表面に結露による水分の付着した後があり、その部
分が若干黒っぽく変色していた。また、太陽電池の出力
特性として変換効率を予めモジュールの電極から引き出
しておいたリードにより測定した結果、実施例１、２で
は初期値と同一値を示したが、比較例１は1.３％低下し
ていた。

【００１２】以上から、本発明の実施例の太陽光発電屋
根の設置構造は、外観上からも特性上からも、比較例に
比べ耐候性が優れていることが分かる。波状材５の材料
は、ガラスクロスを樹脂で含浸した透明なものであり、
機械的強度が強く、自由に変形が可能である。かつ、メ
ッシュ状であるため通気性が良好である。そして軽量
で、ロール状にすることができるため、施工時の取扱い
も容易である。また切断もナイフ等で簡単にできる。な
お、波状材５の形状は特に規定しないが、メッシュ材の
線径はできるだけ小さい方が良く、３ｍｍ以下、波はピ
ッチ２〜１０ｍｍ、高さ２〜１０ｍｍが望ましい。メッ
シュ材の線径が３ｍｍ以上では腰が強すぎて、変形が自
由にならない。また、波のピッチが２ｍｍ以下では通気
層が形成できず、１０ｍｍ以上では逆に取りつける際
に、押さえつける力を必要とし、設置後、ソーラールー
フィングや強化ガラスに無理な応力を与えることとな
る。なお、波状材５として通常の透明薄板を波状に成形
したものを用いることもできる。

【００１３】設置はソーラールーフィングを葺いた後、
波状材を仮置きし、その上から強化ガラスをセットすれ
ば、波状材は可とう性があるため、自由に変形、固定さ
れるので、特に接着等の処理を施す必要がない。なお、
固定が必要な場合は太陽電池モジュールの重ねしろ部に
釘を打って固定することも可能である。実施例３：図２は実施例３の太陽光発電屋根の設置構造
を示す。この場合は屋根仕上材として建築用板状の波形
ガラス７が用いられ、実施例１と同様にソーラールーフ
ィング１０を野地板上に直接葺いてビスで固定したの
ち、その上に４ｍｍ厚の波形ガラス７を支持金具により
取りつけた波形ガラス７と太陽電池モジュール１との間
に通気路６が形成される。

【００１４】実施例４：図３は実施例４の太陽光発電屋
根の設置構造を示す。この実施例では屋根仕上材とし
て溝形ガラス８を用いた以外は実施例３と同様に、溝形
ガラス８の溝８１が太陽電池モジュール１との間の通気
路になる。実施例３、４と上記の比較例１との比較を２
０００時間の屋外暴露で行った結果、実施例１、２と比
較例１との比較試験と全く同様な相違が見られ、外観上
からも特性上からも、比較例に比べ耐候性が優れている
ことが分かった。

【００１５】このように波形および溝形の異形ガラス板
を用いることにより、ソーラールーフィングとの接触部
は大幅に少なくなり、自然と通気路が形成される利点を
有している。また、波形および溝形ガラスを傾斜方向に
設置することにより、雨水やごみは傾斜にそって下の方
に流れてくる利点も有している。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、ルーフィングを介して
屋根上に設置された太陽電池モジュールを覆う透明保護
材と太陽電池モジュールの間に通気路を備えることによ
り、その間への侵入水分の排除による結露の防止および
放熱による発電効率低下の防止が行われ、耐候性の向上
した長寿命の太陽光発電屋根が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１および実施例２の太陽光発電
屋根の断面図

【図２】本発明の実施例３の太陽光発電屋根の断面図

【図３】本発明の実施例４の太陽光発電屋根の断面図

【符号の説明】

１太陽電池モジュール２ルーフィング３野地板４強化ガラス板５波状材６、６１、６２通気路７波形ガラス８溝形ガラス８１溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ルーフィング上に表面を透光性の屋根仕上
材で覆われた太陽電池が設置されたものにおいて、太陽
電池表面と屋根仕上材との間に通気路が設けられたこと
を特徴とする太陽光発電屋根。
【請求項２】通気路が屋根の傾斜方向に平行である請求
項１記載の太陽光発電屋根。
【請求項３】通気路が屋根仕上材と太陽電池の間に挿入
された透光性の波形材の両面に形成された請求項１ある
いは２記載の太陽光発電屋根。
【請求項４】波形材がメッシュ状である請求項３記載の
太陽光発電屋根。
【請求項５】メッシュが直径３ｍｍ以下の線材により形
成された請求項４記載の太陽光発電屋根。
【請求項６】波形材の波のピッチが２〜１０ｍｍである
請求項４あるいは５記載の太陽光発電屋根。
【請求項７】波形材の波の高さが２〜１０ｍｍである請
求項４ないし６のいずれかに記載の太陽光発電屋根。
【請求項８】屋根仕上材が波形ガラスよりなり、通気路
が波形ガラスと太陽電池表面との間に形成された請求項
１あるいは２記載の太陽光発電屋根。
【請求項９】屋根仕上材が溝形ガラスであり、通気路が
太陽電池表面上に位置する溝によって形成された請求項
１あるいは２記載の太陽光発電屋根。