JPH1019388A

JPH1019388A - ハイブリッド型パネル及びこのハイブリッド型パネルを備えた建物

Info

Publication number: JPH1019388A
Application number: JP8173993A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Shibuya; 典明渋谷; Sota Moriuchi; 荘太森内; Jun Sugita; 循杉田; Satoru Fujii; 哲藤井; Masashi Kano; 正史加納; Atsushi Hasegawa; 淳長谷川; Toshihiro Kondo; 俊裕近藤
Original assignee: Sharp Corp; Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sharp Corp; Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽エネルギーを電気エネルギー及び熱エネ
ルギーとして収集するハイブリッド型パネルにおいて、
光電変換効率及び集熱効率の両方を高める。【解決手段】ガラス板２０の裏側に空気層５０を介し
て集熱板３０を配置し、その裏側に、断熱材４０を配置
する。ガラス板２０の裏面に、光透過型である第１の太
陽電池６０を接着する。集熱板３０の表面に第２の太陽
電池７０を接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅等の建物の屋
根の上等に設置されて、太陽エネルギーから電気エネル
ギーと熱エネルギーの両方を収集するハイブリッド型パ
ネル及びこのハイブリッド型パネルを瓦等の屋根部材の
代替として用いた建物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅等の屋根の上に、パネル状の
太陽電池モジュールを設置し、太陽エネルギーを電気エ
ネルギーに変換して住宅に供給する住宅用太陽光発電シ
ステムが注目されている。しかし、このシステムは、一
般に普及するに至っていない。その理由は、システムの
価格が高いにもかかわらず、システム全体としての光電
変換効率が１０％程度と低く、経済的な投資費用を回収
するまでに長期間を必要とする点にある。

【０００３】ここで、システム全体としてのエネルギー
収集効率を向上させる一つの方法として、太陽エネルギ
ーを電気エネルギーに変換するのみならず、太陽エネル
ギーから熱エネルギーをも収集し、両者を合わせて住宅
に供給する光熱ハイブリッドシステムが有効であり、従
来からもその開発が進められている。

【０００４】このシステムに使用されるパネル状のモジ
ュール、すなわちハイブリッド型パネルの一従来例とし
て、実開昭６０−１０１６４８号公報に開示されたハイ
ブリッド型パネルがある。

【０００５】このハイブリッド型パネルは、図１０に示
すように、偏平箱型のケース１の底面にグラスウール等
の断熱材２を敷き詰め、その上に設置した集熱板３の表
面に、太陽電池４を密着して取り付けた構造になってい
る。ケース１の上面開口部は透明なガラス板５により閉
じられ、ガラス板５の裏面（下面）と、表面に太陽電池
４が取り付けられた集熱板３との間に空気層６が形成さ
れている。

【０００６】また、ハイブリッド型パネルの他の従来例
として、特開昭６３−０６６９７８号公報に示されたも
のがある。このハイブリッド型パネルは、図１１に示す
ように、ケース１の上面開口部を塞ぐガラス板５の裏面
に、太陽電池４を密着して取り付けた構造になってお
り、この点のみが、図１０に示されたハイブリッド型パ
ネルと相違する。

【０００７】ところで、これらのハイブリッド型パネル
においては、太陽電池として結晶質シリコン等の結晶ウ
エハーや、非晶質シリコン等の薄膜を用いたものが使用
される。これらの太陽電池は、ガラス板や集熱板に直接
あるいは薄い絶縁層を介して密着接合される。

【０００８】そして、薄膜の太陽電池を用いる場合に、
その太陽電池を光透過型とするものは、特開平７−２１
８００１号公報により提案されている。これは、図１１
に示されたハイブリッド型パネルの発展型であり、図１
２に示すように、ガラス板５の裏面に密着して取り付け
られた太陽電池４の半導体層４ａを挟む表面電極４ｂと
裏面電極４ｃの両方を透明導電膜で構成したものであ
る。この構造によると、太陽電池４では半導体層４ａに
吸収される短波長の光で発電が行われ、太陽電池４に吸
収されない長波長の光は太陽電池４を通過して裏面側の
集熱板３（図１１参照）に入射することにより、集熱板
３での集熱効率が向上する。

【０００９】また、薄膜の太陽電池においては、バンド
ギャップの広い半導体層とバンドギャップの狭い半導体
層を積層することによって、発電効率を向上させること
も可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、太陽電池の
光電変換効率は、負の温度係数を持つため、動作温度の
低い方が望ましい。一方、集熱板は温度の高い方が有効
な熱を得ることができる。このため、太陽電池は吸収し
た光を熱に変えることなく電気エネルギーに変換し、太
陽電池に吸収されない光は集熱板で熱として収集される
ことが望ましい。

【００１１】しかしながら、実際には、太陽電池に吸収
された光のうち、発電に寄与しないエネルギーは、太陽
電池で熱に変換され、太陽電池の効率を低下させる。ま
た、一般に、太陽電池では、発電効率を高めるために、
裏面に反射効率の高い電極が形成されているが、太陽電
池に吸収されない光は、この電極によって反射され、集
熱板に到達しないので、集熱板では集熱効率が低下する
ことになる。

【００１２】図１０に示されたハイブリッド型パネルで
は、太陽電池４が集熱板３の表面に取り付けられている
ため、太陽電池４で発生した熱の多くが集熱板３に伝わ
るが、集熱板３の温度上昇により太陽電池４の発電効率
が低下するという問題がある。

【００１３】一方、図１１に示されたハイブリッド型パ
ネルでは、太陽電池４がガラス板５の裏面に取り付けら
れ、集熱板３との間に空気層６を挟んだ構造となってい
るため、太陽電池４で発生した熱の多くはガラス板５に
伝わり、その表面から放熱されるため、太陽電池５の温
度上昇による発電効率の低下は回避される。しかし、集
熱板３によって集熱される効率は低い。

【００１４】この点を改良するものが、図１２に示され
たハイブリッド型パネルであり、太陽電池４に吸収され
ない長波長の光は太陽電池４を透過し、集熱板３に到達
する。しかし、この場合には、太陽電池４の裏面での反
射を期待できないため、発電効率が大幅に低下するとい
う問題がある。

【００１５】発電効率を向上させるためには、前述した
ように、積層型の太陽電池とすることが望ましい。そし
て、積層型にした場合には、２つの光発電層が直列に積
層されることから、光発電層での発生電流が等しくなる
ように、各光発電層の膜厚を調整することが必要とな
る。しかし、そうした場合、太陽光のスペクトルが変化
すると、各発電層の発生電流が変化し、発生電流に差が
生じることから、損失を生じるという問題がある。

【００１６】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、その目的は、集熱効率および発電効率の両方が高
いハイブリッド型パネルを提供することにある。

【００１７】また、本発明の他の目的は、このようなハ
イブリッド型パネルを屋根部材として屋根下地材の上に
設置することにより、瓦等の本来の屋根部材を不要と
し、かつ屋根工事の一環として施工可能とし、ソーラ住
宅としてのトータルコストを大幅に低減できるハイブリ
ッド型パネルを備えた建物を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッド型
パネルは、光透過型の第１の太陽電池と、該第１の太陽
電池の裏面側に空気層を介して配置された第２の太陽電
池と、該第２の太陽電池の裏面側に、該第２の太陽電池
に接して配置された集熱板とを備えており、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１９】好ましくは、透明基板の裏面側に、該透明
基板との間に空気層を介して前記集熱板が配置されると
共に該集熱板の裏面側に断熱材が配置され、該透明基板
の裏面に前記第１の太陽電池を配備し、該集熱板の表面
に前記第２の太陽電池を配備する。

【００２０】また、好ましくは、前記第２の太陽電池の
バンドギャップを、前記第１の太陽電池のバンドギャッ
プより、少なくとも０．３ｅＶ以上狭くする。

【００２１】また、好ましくは、前記第１の太陽電池と
前記第２の太陽電池が、それぞれを集積化と直列接続に
よって等しい電圧が生じるようにした状態で、並列に接
続する。

【００２２】また、好ましくは、前記第１の太陽電池
が、シリコンを主成分とする非晶質薄膜太陽電池であ
る。

【００２３】また、好ましくは、前記第１の太陽電池の
裏面電極の８０％以上の部分が透明導電膜である。

【００２４】また、好ましくは、前記第２の太陽電池
が、シリコンとゲルマニウムを主成分とする非晶質薄膜
太陽電池、シリコンを主成分とする結晶質薄膜太陽電
池、テルル化カドミウムを主成分とする薄膜太陽電池、
又は二セレン化インジウム銅を主成分とする太陽電池で
ある。

【００２５】また、好ましくは、前記第２の太陽電池を
前記集熱板の表面に直接形成する。

【００２６】また、好ましくは、前記第２の太陽電池
が、シリコンを主成分とする結晶ウエハー太陽電池であ
る。

【００２７】また、好ましくは、前記第２の太陽電池
が、干渉による反射の最小値が波長６５０〜９００ｎｍ
に現れるように膜厚が設定された反射防止膜を表面に有
する。

【００２８】また、好ましくは、前記第１の太陽電池と
前記第２の太陽電池との間の空気層に存在する空気を流
通させる。

【００２９】また、本発明のハイブリッド型パネルを備
えた建物は、上記のようなハイブリッド型パネルを屋根
下地材上に設置してなり、そのことにより上記目的が達
成される。

【００３０】以下、作用について説明する。

【００３１】光透過型の第１の太陽電池は、短波長の光
を吸収して発電を行う。この太陽電池は、短波長の光だ
けを吸収すればよいため、バンドギャップの広い半導体
を用いることができ、これにより発電電圧を高くするこ
とかできる。また、長波長の光は透過するため、ガラス
板を介した放熱が少ない。更に、集熱板との間に空気層
が介在するために、集熱板の温度上昇による発電効率の
低下を回避することができる。

【００３２】一方、第１の太陽電池の裏面側に空気層を
介して配置された第２の太陽電池は、第１の太陽電池を
透過した長波長の光を吸収し、発電を行う。この太陽電
池内で発生した熱は、太陽電池が光透過型である場合も
光反射型である場合も、容易に集熱板に伝えられる。光
透過型である場合は、第２の太陽電池を透過した更に長
波長の光が、集熱板に到達しその熱エネルギーが集熱板
に収集される。

【００３３】２つの太陽電池は、積層型の太陽電池と同
様に、第２の太陽電池のバンドギャップを第１の太陽電
池のバンドギャップより狭くすることにより、発電効率
を向上させることができる。すなわち、第２の太陽電池
のバンドギャップを第１の太陽電池のバンドギャップよ
り狭くすることにより、第１の太陽電池を透過した長波
長の光エネルギーが第２の太陽電池にて効率よく電気エ
ネルギーに変換されるので、太陽電池全体としての発電
効率が向上する。

【００３４】しかも、積層型の太陽電池と異なり、２つ
の太陽電池は分離しているために、並列接続が可能であ
る。並列接続をした場合、２つの太陽電池の発生電流を
等しくする必要がない。また、気象条件により太陽光の
スペクトルが変化しても、電圧の変化は少ない。これら
のことから、積層型で問題となる太陽光スペクトルの変
化に起因する発生電流の差による損失は生じない。よっ
て、この点においても、太陽電池全体としての発電効率
を向上できる。

【００３５】このような理由により、本発明のハイブリ
ッド型パネルによれば、集熱効率および発電効率の両方
を向上できる。

【００３６】また、第２の太陽電池の表面に形成される
反射防止膜の膜厚を、干渉による反射の最小値が波長６
５０〜９００ｎｍに現れるように設定すれば、第１の太
陽電池を透過した長波長の光の、第２の太陽電池での反
射が最小となる。

【００３７】また、第２の太陽電池を集熱板の表面に直
接形成すれば、第２の太陽電池から集熱板への伝熱効率
が向上する。

【００３８】また、第１の太陽電池と第２の太陽電池と
の間の空気層に存在する空気を流通させれば、空気によ
る集熱も可能となるので、総合的な集熱効率を向上でき
る。

【００３９】また、上記のようなハイブリッド型パネル
を屋根下地材上に設置すると、このハイブリッド型パネ
ルが瓦等の本来の屋根部材を代替するので、瓦等が不要
になる。また、屋根工事の一環として施工できる。この
ため、ソーラー住宅としてのトータルコストを大幅に低
減できる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。

【００４１】（実施形態１）図１〜図３は本発明ハイブ
リッド型パネルの実施形態１を示す。このハイブリッド
型パネルは、図１に示すように、偏平箱型のケース１０
を具備する。ケース１０の底面には断熱材２０が敷き詰
められ、その上に集熱板３０が配置されている。一方、
ケース１０の上面開口部には、白板強化ガラスからなる
ガラス板４０が、集熱板３０との間に十分な広さの空気
層５０をもって嵌め込まれている。そして、ガラス板４
０の裏面には第１の太陽電池６０が接着され、集熱板３
０の表面には第２の太陽電池７０が接着されている。

【００４２】第１の太陽電池６０は、発電層にアモルフ
ァスシリコンを用いた光透過型の薄膜太陽電池である。
この太陽電池６０は、図２に示す構造であり、以下に示
すプロセスで作製される。

【００４３】まず、ガラス基板６１の上に、パターニン
グされた透明導電膜６２を介して、ＣＶＤ法によりｐ型
の導電層６３、ｉ型の導電層６４およびｎ型の導電層６
５をこの順に積層する。続いて、この積層膜をパターニ
ングした後、その上にスパッタリング法により透明導電
膜６６を形成し、これをパターニングする。各層は電気
的に直列接続される。

【００４４】ここで、ｐ型の導電層６３、ｉ型の導電層
６４およびｎ型の導電層６５の膜厚は、それぞれ１０ｎ
ｍ、１５０ｎｍおよび１５ｎｍとした。また、ｉ型の導
電層６４はモノシランと水素の混合ガスから形成し、そ
の光学的バンドギャップは１．７ｅＶとした。透明導電
膜６２，６６の上には、銀ペーストをスクリーン印刷す
ることにより集電極６７，６７を形成した。

【００４５】一方、第２の太陽電池７０は、発電層にア
モルファスシリコンゲルマニウムを用いた光透過型の薄
膜太陽電池である。この第２の太陽電池７０は、図３に
示すように、上記第１の太陽電池６０と同様に、ガラス
基板７１の上に、透明導電膜７２を介して、ＣＶＤ法に
よりｐ型の導電層７３、ｉ型の導電層７４およびｎ型の
導電層７５をこの順に積層し、続いて、その上にスパッ
タリング法により透明導電膜７６を形成し、透明導電膜
７２，７６の上に集電極７７，７７を形成した構造であ
る。

【００４６】ここで、ｐ型の導電層７３、ｉ型の導電層
７４およびｎ型の導電層７５の膜厚は、それぞれ１０ｎ
ｍ、３００ｎｍおよび１５ｎｍである。ｉ型の導電層７
４はモノシラン、ゲルマニウムおよび水素の混合ガスか
ら形成し、その光学的バンドギャップは１．４ｅＶとし
た。

【００４７】ハイブリッド型パネルの組み立ては以下の
ようにして行った。まず、ガラス板４０の上に第１の太
陽電池６０、ＥＡＶ樹脂および透明フィルムを積層し、
真空加熱して、ガラス板４０への第１の太陽電池６０の
接着を行う。接着の際には、銅箔によって外部への出力
取り出し線を形成する。一方、第２の太陽電池７０は、
熱伝導性シリコン樹脂を用いて集熱板３０の表面に接着
する。接着の際には、銅箔によって外部への出力取り出
し線を形成する。

【００４８】また、ケース１０の底面に断熱材２０とし
て厚さ３５ｍｍのグラスウールを敷き詰め、その上に、
第２の太陽電池７０が接着された集熱板３０を設置す
る。その後、第１の太陽電池６０が接着されたガラス板
４０を、太陽電池６０が裏面側を向くようケース１０に
取り付ける。２つの太陽電池６０，７０は、それぞれを
集積化と直列接続によって等しい電圧が生じるようにし
た状態で、並列に接続する。

【００４９】作製されたハイブリッド型パネルの性能を
春の晴天日に測定した。パネルの面積は１ｍ²である。
集熱板３０には蓄熱槽から初期温度２５℃の水を循環さ
せた。測定された性能を比較例の性能と共に表１に示
す。発電効率とパネル温度は正午に測定したものであ
り、蓄熱槽の水温は日没時に測定したものである。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１において、比較例１は、図１０に示す
ハイブリッド型パネルであり、太陽電池が集熱板の表面
に密着して取り付けられた構造である。比較例２は、図
１１に示すハイブリッド型パネルであり、太陽電池がガ
ラス板の裏面に密着して取り付けられた構造である。比
較例３は、図１２に示すハイブリッド型パネルであり、
太陽電池がガラス板の裏面に密着して取り付けられ、且
つその裏面電極が透明導電膜で形成された構造である。
なお、比較例１，２では、太陽電池の裏面電極を反射効
果の高い金属電極としている。

【００５２】いずれの比較例においても、太陽電池は積
層型の薄膜太陽電池とし、その構造は本実施態様１に準
じて１層目が光学的バンドキャップが１．７ｅＶのアモ
ルファスシリコン、２層目が光学的バンドキャップが
１．４ｅＶのアモルファスシリコンゲルマニウムからな
るものとした。ただし、１層目と２層目は直列接続され
ている。

【００５３】比較例１は、太陽電池が集熱板の表面に密
着して取り付けられているため、集熱板の温度が高く、
水温も最も上昇したが、表面のガラス板の透過損失とセ
ル温度上昇のため、発電効率は７．８％と低く、１日の
発電量も３７１（Ｗｈ）と少なかった。

【００５４】また、比較例２は、太陽電池がガラス板の
裏面に密着して取り付けられているため、発電効率は
８．８％と高いが、１日の発電量は４２７（Ｗｈ）であ
り、本実施形態１に相当する実施例１の４４３（Ｗｈ）
に比べると少なかった。これは、太陽スペクトルが変化
したことによる損失があったこと等が原因と考えられ
る。集熱については、太陽光が太陽電池を透過しないた
めに、集熱板の温度は低く、水温の上昇は最も小さかっ
た。

【００５５】また、比較例３は、ガラス板の裏面に密着
して取り付けられた太陽電池の裏面電極が透明であるた
め、光を封じ込める効果がなく、発電効率および１日の
発電量は最小（それぞれ７．５％，３６４（Ｗｈ））で
あった。集熱については、比較例２より良好であるもの
の、実施例１に比べると、集熱板の温度が低く、水温の
上昇も小さかった。

【００５６】本実施形態１において、第１の太陽電池６
０のバンドキャップを１．７ｅＶに固定し、第２の太陽
電池７０のバンドキャップを変えた場合の光電変換効率
を表２に示す。この表２から明らかなように、発電効率
を向上するためには、第１の太陽電池６０のバンドキャ
ップと第２の太陽電池７０のバンドキャップとの差を
０．３ｅＶ以上に設定すればよいことがわかる。

【００５７】

【表２】

【００５８】（実施形態２）図４及び図５は本発明ハイ
ブリッド型パネルの実施形態２を示す。本実施形態２で
は、集熱板３０の表面に設けられる第２の太陽電池７０
が、実施形態１のものとは異なる。第１の太陽電池６０
を含め、その他の構成は、実施形態１と同様であるの
で、同一の符号を付し、具体的な説明については省略す
る。

【００５９】本実施形態２の第２の太陽電池７０は、発
電層にアモルファスシリコンゲルマニウムを用いた光反
射型の薄膜太陽電池であり、且つ集熱板３０の表面に直
接形成されている。

【００６０】すなわち、この太陽電池７０は、図５に示
すように、集熱板３０を兼ねる金属基板７１’の表面
に、絶縁膜７２’として二酸化シリコンを塗布・焼成に
よって形成し、その上に裏面電極として金属膜７３’を
スパッタリング法により形成している。そして、金属膜
７３’の上には、プラズマＣＶＤ法により、ｎ型の導電
層７４’、ｉ型の導電層７５’およびｐ型の導電層７
６’をこの順に積層し、その上にスパッタリング法によ
り、反射防止膜を兼ねる透明導電膜７７’を形成してい
る。更に、金属膜７３’および透明導電膜７７’の上に
は、集電極７８’，７８’を形成してある。そして、表
面を透明樹脂でコーティングし、金属基板７１’の裏面
に集熱管３１を取り付けることで、集熱板３０をも形成
してある。

【００６１】ここで、ｎ型の導電層７４’、ｉ型の導電
層７５’およびｐ型の導電層７６’の膜厚は、それぞれ
５０ｎｍ、３００ｎｍおよび１０ｎｍとした。ｉ型の導
電層７５’はモノシラン、ゲルマニウムおよび水素の混
合ガスから形成し、その光学的バンドギャップは１．４
ｅＶとした。反射防止膜を兼ねる透明導電膜７７’の屈
折率は１．９、膜厚は１００ｎｍとした。このとき、干
渉による反射の最小値は波長７７０ｎｍに現れることを
確認できた。

【００６２】このようにして、作製されたハイブリッド
型パネルの性能を測定したところ、第２の太陽電池７０
が集熱板３０の上に直接形成されているため、この間の
熱伝導率が良く、実施形態１と比べて集熱効率を向上で
きることを確認できた。

【００６３】第２の太陽電池７０において反射防止膜を
兼ねる表面の透明導電膜７７’は、ここでは、干渉によ
る反射の最小値が波長７７０ｎｍに現れるように膜厚を
１００ｎｍに設定したが、その有効性を明らかにするた
めに、一般の太陽電池と同様、干渉による反射の最小値
が波長５５０〜６００ｎｍに現れるように膜厚を７８ｎ
ｍに設定した場合との比較を行った。

【００６４】図９にそれぞれの分光反射率を、第２の太
陽電池７０の分光強度と共に示す。透明導電膜７７’の
膜厚を１００ｎｍとした場合は、膜厚７８ｎｍの場合と
比べて、第２の太陽電池７０の電流が約３％増加してい
る。これは、第２の太陽電池７０の分光感度の最大値が
波長７４０ｎｍ付近にあり、膜厚を１００ｎｍとした場
合は、その波長付近で反射が最小値をとるためである。

【００６５】（実施形態３）図６は本発明ハイブリッド
型パネルの実施形態３を示す。本実施形態３では、集熱
板３０の表面に設けられる第２の太陽電池７０が、単結
晶シリコンのウエハーからなる。この太陽電池７０は、
ＥＶＡ樹脂７９を用いて集熱板３０の表面にサンドイッ
チ状態で接着されている。酸化チタンからなる反射防止
膜は、干渉による反射の最小値が波長８００ｎｍに現れ
るように膜厚を８７ｎｍに設定した。第１の太陽電池６
０を含め、他の部分の構成は実施形態１と同様であるの
で、対応する部分に同一の符号を付し、具体的な説明に
ついては省略する。

【００６６】作製されたハイブリッド型パネルの性能を
測定したところ、実施形態１に比べると、第１の太陽電
池６０が長波長の光まで吸収するため、発電効率を向上
できることが確認できた。

【００６７】（実施形態４）図７及び図８は本発明ハイ
ブリッド型パネルの実施形態４を示す。本実施形態４で
は、図７に示すように、複数のハイブリッド型パネル１
００が屋根面に、縦横両方向に並べて設置される。各ハ
イブリッド型パネル１００は、図８に示すように、屋根
と一体の構成である。すなわち、屋根を構成する屋根下
地材の一例としての野地板１１０の上に、表面に第２の
太陽電池７０が接着された集熱板３０が、ルーフィング
１２０を介して積層され、野地板１１０の下に断熱材１
３０が設けられている。

【００６８】集熱板３０の上に空気層５０を介して配置
され、裏面に第１の太陽電池６０が接着されたガラス板
４０は、集熱板３０と共に枠体８０内に保持されてい
る。枠体８０は、空気層５０に存在する空気が流通する
ように、上部側面と下部側面に開口部を設けた構造にな
っている。流通する空気は、縦方向に並ぶ複数のハイブ
リッド型パネル１００内を上から下へ通り、屋根の棟部
に設けたダクト１４０から屋内に取り入れられる。

【００６９】本実施形態４では、集熱板３０に装備され
た集熱管を流れる水や不凍液によって集熱が行われるだ
けでなく、集熱板３０とガラス板４０の間を流通する空
気によっても集熱が行われるので、熱収集効率を向上で
きる。また、空気による冷却効果によって太陽電池の効
率も向上できる。

【００７０】本実施形態４によれば、上記のようなハイ
ブリッド型パネルを屋根部材として備えたソーラー住宅
等の建物を実現できる。このような建物によれば、ハイ
ブリッド型パネルが瓦等の本来の屋根部材を代替するの
で、瓦等が不要になる。また、屋根工事の一環として施
工することが可能になる。

【００７１】

【発明の効果】以上の本発明ハイブリッド型パネルによ
れば、光透過型の第１の太陽電池の裏面側に、空気層を
介して第２の太陽電池を配置し、第２の太陽電池の裏面
側に、太陽電池に接して集熱板を配置しているので、集
熱効率および発電効率の両方を向上できる。このため、
太陽エネルギーの収集効率が高いパネルを実現できる。

【００７２】また、特に請求項３記載のハイブリッド型
パネルによれば、第２の太陽電池のバンドギャップが、
第１の太陽電池のバンドギャップより、少なくとも０．
３ｅＶ以上狭くなるようにしてあるので、太陽電池全体
としての発電効率を特に高くできる利点がある。

【００７３】また、特に請求項４記載のハイブリッド型
パネルによれば、２つの太陽電池が、それぞれを集積化
と直列接続によって等しい電圧が生じるようにした状態
で、並列に接続してあるので、２つの太陽電池で発生す
る電流の差に起因する損失が生じないので、その分、発
電効率を高くできる利点がある。

【００７４】また、特に請求項６記載のハイブリッド型
パネルによれば、第１の太陽電池の裏面電極の８０％以
上の部分が透明導電膜であるので、第２の太陽電池での
発電効率および集熱板での集熱効率を一層向上できる利
点がある。

【００７５】また、特に請求項８記載のハイブリッド型
パネルによれば、第２の太陽電池が、集熱板の表面に直
接形成されているので、集熱板での集熱効率を一層向上
できる利点がある。

【００７６】また、特に請求項１０記載のハイブリッド
型パネルによれば、第２の太陽電池が、干渉による反射
の最小値が波長６５０〜９００ｎｍに現れるように膜厚
が設定された反射防止膜を表面に有するので、その分、
第２の太陽電池での発電効率および集熱板での集熱効率
を一層向上できる利点がある。

【００７７】また、特に請求項１１記載のハイブリッド
型パネルによれば、第１の太陽電池と第２の太陽電池と
の間の空気層に存在する空気を流通させているので、そ
の分、総合的な集熱効率を一層向上できる利点がある。

【００７８】また、本発明のハイブリッド型パネルを備
えた建物によれば、ハイブリッド型パネルが瓦等の本来
の屋根部材を代替するので、瓦等が不要になる。また、
屋根工事の一環として施工できる。このため、ソーラー
住宅としてのトータルコストを大幅に低減できる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ハイブリッド型パネルの実施形態１を示
す断面図。

【図２】実施形態１のハイブリッド型パネルに使用され
る第１の太陽電池の断面図。

【図３】実施形態１のハイブリッド型パネルに使用され
る第２の太陽電池の断面図。

【図４】本発明ハイブリッド型パネルの実施形態２を示
す断面図。

【図５】実施形態２のハイブリッド型パネルに使用され
る第２の太陽電池の断面図。

【図６】本発明ハイブリッド型パネルの実施形態３を示
す断面図。

【図７】本発明のハイブリッド型パネルの実施形態４を
示す、ハイブリッド型パネルの使用状態を示す斜視図。

【図８】本発明のハイブリッド型パネルの実施形態４を
示す断面図。

【図９】反射防止膜の膜厚と分光反射率との関係を、第
２の太陽電池の分光強度と共に示すグラフ。

【図１０】ハイブリッド型パネルの従来例を示す断面
図。

【図１１】ハイブリッド型パネルの他の従来例を示す断
面図。

【図１２】ハイブリッド型パネルの更に他の従来例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ケース２０断熱材３０集熱板４０ガラス板５０空気層６０第１の太陽電池７０第２の太陽電池８０枠体１００ハイブリッド型パネル１１０野地板１２０ルーフィング１３０断熱材１４０ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/042 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｒ (72)発明者杉田循大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者藤井哲大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者加納正史茨城県つくば市和台32 積水化学工業株式会社内 (72)発明者長谷川淳茨城県つくば市和台32 積水化学工業株式会社内 (72)発明者近藤俊裕茨城県つくば市和台32 積水化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過型の第１の太陽電池と、該第１の太陽電池の裏面側に空気層を介して配置された
第２の太陽電池と、該第２の太陽電池の裏面側に、該第２の太陽電池に接し
て配置された集熱板とを備えたハイブリッド型パネル。
【請求項２】透明基板の裏面側に、該透明基板との間
に空気層を介して前記集熱板が配置されると共に該集熱
板の裏面側に断熱材が配置され、該透明基板の裏面に前
記第１の太陽電池が配備され、該集熱板の表面に前記第
２の太陽電池が配備された請求項１記載のハイブリッド
型パネル。
【請求項３】前記第２の太陽電池のバンドギャップ
が、前記第１の太陽電池のバンドギャップより、少なく
とも０．３ｅＶ以上狭い請求項１又は請求項２記載のハ
イブリッド型パネル。
【請求項４】前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電
池が、それぞれを集積化と直列接続によって等しい電圧
が生じるようにした状態で、並列に接続されている請求
項１〜請求項３のいずれかに記載のハイブリッド型パネ
ル。
【請求項５】前記第１の太陽電池が、シリコンを主成
分とする非晶質薄膜太陽電池である請求項１〜請求項４
のいずれかに記載のハイブリッド型パネル。
【請求項６】前記第１の太陽電池の裏面電極の８０％
以上の部分が透明導電膜である請求項１〜請求項５のい
ずれかに記載のハイブリッド型パネル。
【請求項７】前記第２の太陽電池が、シリコンとゲル
マニウムを主成分とする非晶質薄膜太陽電池、シリコン
を主成分とする結晶質薄膜太陽電池、テルル化カドミウ
ムを主成分とする薄膜太陽電池、又は二セレン化インジ
ウム銅を主成分とする太陽電池である請求項１〜請求項
６のいずれかに記載のハイブリッド型パネル。
【請求項８】前記第２の太陽電池が、前記集熱板の表
面に直接形成されている請求項１〜請求項７のいずれか
に記載のハイブリッド型パネル。
【請求項９】前記第２の太陽電池が、シリコンを主成
分とする結晶ウエハー太陽電池である請求項１〜請求項
６のいずれかに記載のハイブリッド型パネル。
【請求項１０】前記第２の太陽電池が、干渉による反
射の最小値が波長６５０〜９００ｎｍに現れるように膜
厚が設定された反射防止膜を表面にもつ請求項１〜請求
項９のいずれかに記載のハイブリッド型パネル。
【請求項１１】前記第１の太陽電池と前記第２の太陽
電池との間の空気層に存在する空気を流通させる請求項
１〜請求項１０のいずれかに記載のハイブリッド型パネ
ル。
【請求項１２】請求項１〜請求項１１のいずれかに記
載のハイブリッド型パネルを屋根下地材上に設置したハ
イブリッド型パネルを備えた建物。