JP2012191145A

JP2012191145A - 太陽電池パネル

Info

Publication number: JP2012191145A
Application number: JP2011055753A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kawai; 川井　　正一; Susumu Sofue; 進祖父江
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】見た目が良く、集光効率が高い太陽電池パネルを提供すること。
【解決手段】積層された複数の波長変換板３、５、７、９と、前記複数の波長変換板３、５、７、９の端面に取付けられた太陽電池１１と、隣接する前記波長変換板３、５、７、９の間に分散された微粒子１５と、を備えることを特徴とする太陽電池パネル１。前記微粒子１５は、径が１０μｍから２００μｍである球状微粒子である。前記微粒子１５は、ガラス、樹脂、セラミック、及び金属のうちのいずれかにより構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は太陽電池パネルに関する。

従来、積層された複数の波長変換板（蛍光剤、染料等を含むプラスチック板）と、それら複数の波長変換板の端面に取付けられた太陽電池とから成る太陽電池パネルが知られている（特許文献１、２参照）。この太陽電池パネルは、以下の作用により電気エネルギーを取り出す。

太陽光等の外部光が上方から最上層の波長変換板に入射すると、その光が持つ全波長域のうち、その波長変換板固有の（含有される蛍光剤、染料に固有の）波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池に入射する。

最上層の波長変換板で分離されなかった波長域の光はその波長変換板を透過し、２番目の波長変換板に入射し、この２番目の波長変換板固有の波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池に入射する。

同様に、３番目、４番目・・・の波長変換板でも、それぞれの波長変換板固有の波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池に入射する。
以上の作用により、太陽電池パネルは、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。

特開昭５７−９５６７５号公報特許第２９１７７８０号公報

従来の太陽電池パネルにおいて、複数の波長変換板を積層すると、波長変換板同士が密着する領域と、それらの間に空気層が入る領域とが混在する。波長変換板と空気層とでは屈折率が異なるので、波長変換板同士が密着する領域と、それらの間に空気層が入った領域とが、斑模様となって表れてしまい、見た目が悪くなってしまう。また、波長変換板同士が密着した領域では、界面で反射すべき光が下方の波長変換板へ透過してしまい、集光の効率が低下してしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、見た目が良く、集光効率が高い太陽電池パネルを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池パネルは、積層された複数の波長変換板と、前記複数の波長変換板の端面に取付けられた太陽電池と、隣接する前記波長変換板の間に分散された微粒子とを備える。

本発明の太陽電池パネルでは、隣接する波長変換板の間に微粒子が分散しているため、波長変換板同士が互いに密着してしまうことがない。その結果、斑模様が発生しない。
また、波長変換板が互いに密着しないので、ある波長変換板に入射した光であって、本来はその波長変換板で集光されるべき光が、隣接する波長変換板へ透過しにくくなる。その結果、集光の効率が向上する。

前記微粒子は、全ての波長変換板について、波長変換板と波長変換板の間に分散していてもよいし、一部の波長変換板のみについて、波長変換板と波長変換板の間に散していてもよい。

前記微粒子は、波長変換板の表面において、複数の島状に分布（微粒子が密に分散した領域と、微粒子が疎に分散した（あるいは微粒子が存在しない）領域とが混在）していてもよいし、波長変換板面全体に均一に分散していてもよい。

前記微粒子の径は、例えば、１０μｍから２００μｍの範囲が好ましい。この範囲内であることにより、波長変換板同士が密着してしまうことを一層効果的に防止できる。また、この範囲であることにより、微粒子が目立ってしまうことがない。

また、前記微粒子の形状は、例えば、球状、楕円状、多面体形状等が挙げられるが、球状であることが好ましい。
前記微粒子の材質としては、例えば、ガラス、樹脂、セラミック、金属等が挙げられる。

前記太陽電池には、補強部材が貼られていることが好ましい。補強部材を備えることにより、太陽電池の破損を防止することができる。補強部材の材質としては、例えば、ガラス、セラミック、金属等が挙げられる。また、補強部材の形状としては、例えば、板状部材が挙げられる。

前記複数の波長変換板は、それらを貫くピンにより固定されていることが好ましい。こうすることにより、複数の波長変換板の位置関係がずれてしまうようなことがない。ピンは、全ての波長変換板を貫いていてもよいし、一部の波長変換板のみを貫いていてもよい。

前記波長変換板としては、例えば、特定の波長域の光を吸収し、波長変換する色素や蛍光剤を含有する樹脂板や、そのような色素や蛍光剤を表面に塗布した樹脂板が挙げられる。複数の波長変換板は、吸収する波長が短いものほど上側（光の入射側）となる順番で積層することができる。

積層する波長変換板の枚数は特に限定されず、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０・・・枚とすることができる。波長変換板の形状としては、例えば、矩形（正方形又は長方形）が挙げられる。

太陽電池パネル１の平面図である。図１におけるＡ−Ａ断面での断面図である。波長変換板９上の滴下位置１７を表す説明図である。太陽電池パネル１の断面図である。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．太陽電池パネル１の構成
太陽電池パネル１の構成を図１及び図２に基づいて説明する。図１は太陽電池パネル１の平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面での断面図である。

太陽電池パネル１は、積層された４枚の波長変換板３、５、７、９と、その波長変換板３、５、７、９の端面に取付けられた太陽電池１１と、フレーム１３とを備える。
波長変換板３、５、７、９は、特定の波長の光を吸収し、波長変換を行う色素を含有させた矩形のアクリル板である。波長変換板３、５、７、９のそれぞれについて、含有する色素と、その最大吸収波長（nm）及び最大励起（発光）波長（nm）を表１に示す。

各色素は、ＢＡＳＦ社（独）の製品であり、その型番は上記表１に記載したとおりである。また、波長変換板３、５、７、９の製造に用いるアクリル板は、山本通産株式会社で製作したものである。波長変換板３、５、７、９の積層順は、図２に示すとおりである。この順番は、図２において上から下に移行するにつれて、含有する色素の最大吸収波長が徐々に長くなるような順番である。なお、図２における上方向は、外部の光（例えば太陽光）が入射する方向である。

また、太陽電池１１は、アモルファス（a-Si）太陽電池であって、富士電機システム製のFPV1022COM1である。なお、太陽電池１１は、結晶Siタイプの太陽電池であってもよく、例えば、株式会社創大製のソーラーセル（発電効率17.5％以上）を用いることができる。

太陽電池１１は、積層された４枚の波長変換板３、５、７、９の４辺それぞれに取り付けられている。なお、４辺の一部（例えば、１、２、３辺）に太陽電池１１を取り付け、他の辺には反射板を取り付けてもよい。

フレーム１３は、図１に示すように額縁状の部材であり、そのＡ−Ａ断面での断面形状は、図２に示すように、内側が開口したコの字形状となっている。フレーム１３は、波長変換板３、５、７、９の端面に取り付けられた太陽電池１１を、外側から覆う。太陽電池１１と、波長変換板３、５、７、９の外周側の部分は、フレーム１３におけるコの字形状の内部に収容される。

波長変換板７と波長変換板９との間には、図２に示すように、微粒子１５が分散している。微粒子１５は、樹脂ビーズ（株式会社ユニオン製のSPM-40）であり、その平均粒径は４１±２．０μm（偏差値２．０以下）である。なお、ここでいう平均粒径の定義は、電気抵抗試験方法で測定された粒子サイズであり、電気抵抗試験方法とはＪＩＳＲ６００２で規定されていて、試験装置の細孔を通過する電解液の電気抵抗の変化から粒子径を算出するものである。また、図２では図示していないが、微粒子１５は、波長変換板３と波長変換板５の間、及び波長変換板５と波長変換板７の間にも、波長変換板７と波長変換板９との間と同様に分散している。

２．太陽電池パネル１の製造方法
波長変換板９を水平に設置し、その上面に、微粒子１５をエタノール中に分散させた分散液をスポイドで滴下する。分散液の組成は、エタノール１００ｇに対し、微粒子１５が０．１ｇである。分散液の滴下は、図３に示すように、波長変換板９上における複数の滴下位置１７に行う。複数の滴下位置１７は、互いの間に所定の距離をおいている。よって、波長変換板９上において、分散液が滴下された領域は、複数の島状となる。

分散液のエタノールが気化してから、波長変換板９の上に、波長変換板７を積層する。このとき、図２に示すように、波長変換板７と波長変換板９との間に、微粒子１５が分散している状態となる。なお、微粒子１５が存在するのは滴下位置１７の領域であり、それ以外の部分には存在しない。

次に、波長変換板７の上面に、上述したものと同じ分散液をスポイドで滴下する。分散液の滴下の方法は、波長変換板９上に滴下した場合と同様である。分散液のエタノールが気化してから、波長変換板７の上に、波長変換板５を積層する。このとき、波長変換板５と波長変換板７との間に、微粒子１５が分散している状態となる。なお、微粒子１５の分散状態は、波長変換板７と波長変換板９との間に分散した微粒子１５と同様である。

次に、波長変換板５の上面に、上述したものと同じ分散液をスポイドで滴下する。分散液の滴下の方法は、波長変換板９上に滴下した場合と同様である。分散液のエタノールが気化してから、波長変換板５の上に、波長変換板３を積層する。このとき、波長変換板３と波長変換板５との間に、微粒子１５が分散している状態となる。なお、微粒子１５の分散状態は、波長変換板７と波長変換板９との間に分散した微粒子１５と同様である。

次に、波長変換板３、５、７、９の積層体における、対角線上にある２つのコーナー部分１９、２１（図１参照）に、波長変換板３、５、７、９を貫通する孔を開け、その孔にピンを挿入して、波長変換板３、５、７、９を相互に固定する。

次に、波長変換板３、５、７、９の積層体における４辺の端面に、それぞれ太陽電池１１をシリコーン系透明両面テープで貼り付ける。さらに、太陽電池１１の配線を行い、フレーム１３を取り付けて、太陽電池パネル１を完成する。

３．太陽電池パネル１が奏する効果
太陽電池パネル１に対し、外部光（太陽光）が上方（図２における上方向）から入射すると、まず、波長変換板３において、外部光が持つ全波長域のうち、波長変換板３に含まれる色素に固有の波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池１１に入射する。

波長変換板３で分離されなかった波長域の光は波長変換板３を透過し、波長変換板５に入射し、この波長変換板５に含まれる色素に固有の波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池１１に入射する。

同様に、波長変換板７、９でも、順次、それぞれの波長変換板固有の波長域の光が分離されて波長変換され、さらに集光されて太陽電池１１に入射する。
以上の作用により、太陽電池パネル１は、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。

特に、太陽電池パネル１は、微粒子１５を備えることにより、以下の効果を奏することができる。
（１）太陽電池パネル１において、波長変換板３、５、７、９の間には、微粒子１５が分散しているため、波長変換板３、５、７、９が互いに密着してしまうことがない。その結果、斑模様が発生しないので、見た目が良い。
（２）また、波長変換板３、５、７、９が互いに密着しないので、ある波長変換板に入射した光であって、本来はその波長変換板で吸収されるべき波長の光が、隣接する波長変換板へ透過しにくくなる。その結果、集光の効率が向上する。
（３）波長変換板３、５、７、９は、対角線上にある２つのコーナー部分１９、２１（図１参照）において、ピンを用いて固定される。そのため、波長変換板３、５、７、９の位置関係がずれてしまうようなことがない。
＜第２の実施形態＞
１．太陽電池パネル１の構成及び製造方法
本実施形態の太陽電池パネル１の構成を図４に基づいて説明する。図４は、図２と同様の断面における断面図である。

本実施形態の太陽電池パネル１は、基本的には前記第１の実施形態と同様であるが、図４に示すように、太陽電池１１に補強部材２３が貼り付けられている点で相違する。補強部材２３は、短冊状にカットしたガラス板であり、太陽電池１１の裏面（波長変換板３、５、７、９に貼り付けられる面とは反対側の面）にシリコーン系接着剤で貼り付けられている。補強部材２３は、波長変換板３、５、７、９の４辺全てにわたって設けられている。また、波長変換板３、５、７、９は、太陽電池１１とともに、フレーム１３におけるコの字形状の内部に収容されている。

本実施形態の太陽電池パネル１は、補強部材２３に関する部分を除けば、前記第１の実施形態と同様に製造できる。補強部材２３については、太陽電池１１を波長変換板３、５、７、９の積層体における端面に貼り付ける前に、太陽電池１１の裏面に補強部材２３をシリコーン系接着剤で貼り付けておけばよい。

２．太陽電池パネル１が奏する効果
本実施形態の太陽電池パネル１は、前記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

さらに、本実施形態の太陽電池パネル１は、補強部材２３を備えることにより、太陽電池１１の破損を防止できる。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

例えば、前記第１及び第２の実施形態において、微粒子１５の平均粒径が、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍのいずれかであっても、略同様の効果を奏することができる。

また、微粒子１５は、ガラスの微粒子、セラミックの微粒子、金属の微粒子のいずれか、あるはそのうち２種以上の混合物であってもよい。この場合でも、略同様の効果を奏することができる。

前記第１及び第２の実施形態において、微粒子１５を含む分散液を複数の島状に滴下したが、波長変換板３、５、７、９の面全体に均一に塗布してもよい。そのような塗布状態は、周知の塗布方法（例えば、ディップ法、スピンコート法等）により実現できる。

前記第１及び第２の実施形態において、微粒子１５を含む分散液は、対向する波長変換板の２面のうちの一方のみに塗布したが、両面に塗布してもよい。例えば、波長変換板９の上面と、波長変換板７の下面とにそれぞれ分散液を塗布してもよい。

前記第２の実施形態において、補強部材２３の材質はガラスには限定されず、セラミック板、金属板であってもよい。
前記第１及び第２の実施形態において、波長変換板３、５、７、９の積層体をピンで固定する位置は上述したものには限定されない。例えば、波長変換板３、５、７、９における１つのコーナー部分、３つのコーナー部分、４つのコーナー部分で固定を行ってもよい。

前記第１及び第２の実施形態において、波長変換板３、５、７、９は、同等の作用を奏するものであれば、上述したもの以外であってもよい。例えば、波長変換板３、５、７、９は、色素や蛍光材料を表面に塗布した樹脂板であってもよい。

１・・・太陽電池パネル、３、５、７、９・・・波長変換板、１１・・・太陽電池、
１３・・・フレーム、１５・・・微粒子、１７・・・滴下位置、
１９、２１・・・コーナー部分、２３・・・補強部材

Claims

積層された複数の波長変換板と、
前記複数の波長変換板の端面に取付けられた太陽電池と、
隣接する前記波長変換板の間に分散された微粒子と、
を備えることを特徴とする太陽電池パネル。
前記微粒子は、径が１０μｍから２００μｍである球状微粒子であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル。
前記微粒子は、ガラス、樹脂、セラミック、及び金属のうちのいずれかにより構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル。
前記太陽電池に、補強部材が貼られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。
前記複数の波長変換板は、それらを貫くピンにより固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池パネル。