JPH0568867B2 - - Google Patents

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JPH0568867B2
JPH0568867B2 JP59204733A JP20473384A JPH0568867B2 JP H0568867 B2 JPH0568867 B2 JP H0568867B2 JP 59204733 A JP59204733 A JP 59204733A JP 20473384 A JP20473384 A JP 20473384A JP H0568867 B2 JPH0568867 B2 JP H0568867B2
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JP
Japan
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light
photoelectric conversion
conversion film
receiving surface
receiving
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JP59204733A
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JPS6181675A (ja
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Yukinori Kuwano
Shoichi Nakano
Tsugufumi Matsuoka
Soichi Sakai
Hirosato Yagi
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10Frame structures
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は光照射を受けると起電力を発生する光
起電力装置に関する。
(ロ) 従来の技術 支持基板に光照射により光電変換動作する光電
変換膜を直接形成せしめた光起電力素子は例えば
米国特許第4281208号に開示された如く既に知ら
れている。斯る光起電力素子は現在電卓、ポケツ
トラジオ等小型民生用電子機器の電力源として実
用化されており、一方家庭用の電力源を目的とす
る所謂光発電用の太陽電池としては第6図の如く
上記構造の光起電力素子S1〜S20を複数個用意し、
それを屋根の庇や屋上に設置された架台への取付
を容易ならしめる金属製或いは樹脂製の非透光製
枠体20内に組み込みパネル化したものが試作さ
れている。
通常パネル化された光起電力装置を上記架台に
取付ける際、年間を通じて太陽光の有効利用を考
慮し、受光面の法線方向は春分(秋分)時の太陽
の南中方向と一致すべく南向きに地平線に対し傾
向せしめられている。この様に受光面が春分(秋
分)時の南向きに設置されると、春分(秋分)時
以外の季節に於いて両側或いは北側に位置する枠
対の影がパネル面に投影されることとなる。この
影は日の出或いは日没時最も長くなる。
一方、従来から、枠体20に光起電力素子S1
S20を組み込む際にはパネル面積中に於ける光起
電力素子の占める割合が高くなることのみ考慮さ
れている結果、第7図に示す如く光電変換膜21
の受光面方向に於ける光起電力素子S1〜S20の隣
接間隔長d及び枠体20との距離δは可及的に小
さく設定されている。
然し乍ら、上記光起電力素子S1〜S20と枠体2
0との距離δが小さくなると、第7図に示すよう
に、春分(秋分)時の太陽の方向より南側或いは
北側の方向から照射される太陽光は、光照射によ
り光電変換動作する光電変換膜21の受光面PS
に比して上記非透光性の枠体20の受光面側端面
PEが該受光面PSと直交する方向、即ち法線方向
に距離(高さ)Hだけ突出しているために、遮光
された受光面PSの南北方向の幅にしてWの範囲
の光電変換膜1の光電変換動作を阻害する。
特に、1つの光起電力素子S1〜S20単独で高電
圧を得るべく複数の光電変換膜1,1…を多段に
直列接続せしめた形態であり、枠体11に最も近
い直列接続形態の1つの光電変換膜1のみが遮光
されると、遮光されていないその他多数の正常に
動作している光電変換膜1,1…の出力電流まで
も上記遮光により減少した光電変換膜1の出力電
流値に規制してしまう。しかも、この様な事態
は、パネル面への入射光密度の最も小さい冬至或
いは夏至の時期に起りやすく、太陽電池の有効な
通年利用を妨げることとなる。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は光電変換膜の受光面に対し小さな入射
角を持つて照射される光を枠体が遮光する点、特
に受光面に対して南北方向から傾いて照射される
太陽光を枠体が遮光する点を解決し、季節に左右
されることなく斯る小さな入射角の照射光であつ
ても有効に光電変換に利用することを目的とする
と共に、上記光電変換膜の受光面を、上記遮光等
に因る光入射量の低下を解消しつつ、十分に大き
くすることを目的とするものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決すべく、光照射によ
り光電変換動作する光電変換膜と、該光電変換膜
の受光面側に設けられた大気と接する一枚の透光
性受光板と、該受光板の少なくとも側面を包囲す
る非透光性の枠体と、を備え上記枠体に於ける光
電変換膜の受光面から該受光面と直交する方向の
受光側端面までの距離をhとしたとき、上記端面
の内側遮光周縁から光電変換膜の受光面に平行な
方向に於ける光電変換膜の周縁までの距離lを、
略0.87hとした構成にある。
(ホ) 作用 上述の如く枠体の受光側端面の内側遮光周縁か
ら光電変換膜の受光面に平行な方向に於ける光電
変換膜の周縁までの距離lを、枠体の受光面対応
箇所から受光面と直交する方向の受光側端面まで
の距離hの略0.87倍とすることによつて、上記光
電変換膜の周縁にまで入射角の小さい日の出或い
は日没近くであつてもその照射光を案内すると共
に、これより大きくした場合の上記光電変換膜の
周縁が光起電力装置の内側となり過ぎたことに因
る、光起電力装置全体としての受光面の減少を抑
圧し、その受光面を十分大きくなるように作用す
る。
(ヘ) 実施例 第1図は本発明光起電力装置を春分(秋分)に
於ける南中時の方向から臨んだ正面図、第2図は
第1図に於ける−′線拡大断面図、第3図は
第1図に於ける−′線拡大図、であり、第4
図は更に要部拡大断面図である。
第1図乃至第4図に於いて、S1〜S20は上記米
国特許第4281208号に開示された10〜30cm×10〜
30cm程度の4×5個の光起電力素子で、該光起電
力素子S1〜S20の各々は単独でも電子機器を動作
せしめるべく例えば光電変換膜1は透光性支持基
板2の背面に於いて5分割された後電気的に直列
接続されている。より詳しくは光電変換膜1の
各々は支持基板2側から見て、SnO2、ITO等の
透光性導電酸化物からなる透明電極層3と、シラ
ン雰囲気中でのグロー放電により形成されpin接
合等の半導体接合を備えたアモルフアスシリコン
系の光活性層4と、該光活性層4とオーミツク接
触するAl等のオーミツク金属製の背面電極層5
と、の三層積層構造をなし、斯る積層構造にある
光電変換膜1が光照射を受けると実際に光電変換
動作するのは三層が互いに重なり合う部分であ
る。6は上記光電変換膜1の背面を被覆すべくス
クリーン印刷により形成された樹脂膜である。
尚、上記光電変換膜1の総合膜厚は約2〜3μ
m程度と支持基板2の厚み1〜3mm程度に比して
極めて肉薄であるが、図に於いては説明の都合上
両者は余り大差なく描いてある。
7は上記横方向に4行、縦方向に5列長方形状
に配列された光起電力素子S1〜S20と同一サイズ
の平面を備えた透光性受光板で、風冷強化或いは
化学強化された強化ガラスからなり、該透光性受
光板7の大気と接する光入射面と反対の主面側に
於いて、透光性接着層8を介して4×5個の光起
電力素子S1〜S20が接着固定され機械的に支持さ
れている。上記接着層8は好ましくは各光起電力
素子S1〜S20の支持基板2と受光板7の屈折率と
ほぼ等しい屈折率を備えている。例えば上記支持
基板2及び受光板7として通常の窓ガラス用の所
謂板ガラスを使用すると、そのガラス材はソーダ
石灰ガラスであり約1.45〜1.60程度の屈折率を持
ち、斯る屈折率とほぼ等しい透明接着層8として
は屈折率約1.48のポリビニルブチラール(PVB)
やエチレンビニルアセテート(EVA)が存在す
る。斯るPVB及びEVA共に厚み0.1〜数mm程度の
シート状のものが例えば米国デユポン社から市販
されており、購入時白濁している透明接着層8用
シート材を支持基板2と受光板7との間に挾み込
み、例えば10Torr以下の減圧状態に於いて加熱
温度80〜170℃、圧力0.5〜5Kg/cm2の条件でホツ
トプレスすることにより、白濁していたシート材
から気泡が脱気され透明となつた透明接着材8に
より受光板7と支持基板2とが一体的に結合され
る。
9は光起電力素子S1〜S20の背面を保護するポ
リビニルフロライド、Al、ポロビニルフロライ
ドの三層構造からなる保護膜で、光起電力素子S1
〜S20を背面に於いて結線した後、上記受光板7
の接着層8と同じ材料の接着層10及び同一工程
に於いて接着固定される。11はAl製の枠体で、
受光板7、光起電力素子S1〜S20及び保護膜9の
積層構造体の側面を包囲し架台への取付けを容易
ならしめている。
12は上記枠体11の内壁と積層構造体の側面
との間に充填されたブチルゴム等の充填材で、斯
る積層構造体側面への雨水の回込みを防止してい
る。
而して、上記枠体11は光電変換膜1の受光面
PSから該受光面PSと直交する方向の受光側端面
PEまでの距離hを有しており入射角の南北面へ
の投影角θを境界にそれ以上の入射角を持つ入射
光Iは少なくとも光電変換膜1の周縁1eまで到
達し、該周縁1eより内側の光電変換膜1を照射
範囲とする。従つて、斯る投影角θが小さければ
小さいほど太陽が春分(秋分)時の方向より南北
方向に傾いた場合でも有効に光電変換動作を可能
ならしめる。また、その一方で、この投影角θを
小さくすることは、光電変換膜の受光面の周縁が
かなり内側とすることから、光起電力装置に於け
る受光面の面積が小さなものとなつてしまう。こ
のため、上記投影角θの設定が重要となる。
今、例えば年間を通じての太陽光の有効利用を
考え、光電変換膜1の受光面PSの法線を春分
(秋分)時の南中方向に設定した場合の冬至(夏
至)に於ける午前8時から午後4時頃の太陽光が
光電変換膜1全域を照射範囲とする。この時の南
北方向の受光側端面PEの内側遮光周縁IEから光
電変換膜1の受光面PSに平行な方向に於ける光
電変換膜1の周縁1eまでの距離lはl=hcotθ
で与えられ、地球を球形、空気の屈折率を1とし
た場合、上記cotθは cotθ=tanχ/cos で求められる。
ただし、χは公転面に対する地球の自転の傾
き、即ち約23.5°であり、は地球の自転軸を回
転軸とし正午の太陽の位置を0°としたときの太陽
の回転角である。
従つて、冬至(夏至)に於ける午前8時及び午
後4時頃のは約60°であり、χ=23.5°及び=
60°を上式に代入すれば、 cotθ=tan23.5°/cos60°=0.87 が得られ、その結果上記内側遮光周縁IEから光
電変換膜1の周縁1eまでの距離lは、 l=0.87h となる。即ち、上式から明らかな如く、距離lを
距離hの0.87倍となるべく設定すると、冬至(夏
至)に於ける午前8時から午後4時頃までは太陽
光は光電変換1全域を照射することが可能とな
り、その一方でその距離lがhの0.87倍よりも大
きくしすぎた場合、上記周縁1eが内側に大きく
入り込むことにより受光面の減少を抑圧し、よつ
て発電効率の低下を防止することができる。
従つて、枠体11の内側遮光周縁IEから光電
変換膜1の周縁1eまでの距離lを、受光面PS
から受光側端面PEまでの距離(高さ)hの略
0.87倍とすることにより冬至(夏至)であつても
午前8時から午後4時頃まで光電変換膜1全域に
太陽光を照射し得ると共に、上記距離lを大きく
したことに因る、受光面の減少を抑圧することが
できることとなる。
第5図は第1図の如く南北方向に光電変換膜1
…を多段に直列接続せしめた同一構成にある光起
電力S1〜S20を4×5個配列し、それらを略0.87h
を満足する試料A、満足しない試料B、更には枠
体11の存在しない試料Cについての冬至に於け
る出力特性の経時変化を示す。
試料Aはh=5mm、l=4.5mmのものであり、
上記略0.87hを満足しており、また試料Bはh=
5mm、l=1.5mmである。上記条件略0.87hを満足
しない試料Bにあつては午前9時以前、午後3時
以降に於いて枠体11による遮光現象により枠体
11のない試料Cに比較して約30%出力低下を招
くのに対し、条件を満足する試料Aにあつてはほ
とんど遮光により出力が低下しないことが実証さ
れた。また冬至以外の日に於いても同様の試料A
〜Cにつき経時出力特性を測定したところ、同じ
傾向の結果が得られた。
(ト) 発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、枠体の
受光側端面の内側遮光周縁から光電変換膜の受光
面に平行な方向に於ける光電変換膜の周縁までの
距離lを、枠体の受光面対応箇所から受光面と直
交する方向の受光側端面までの距離hの略0.87倍
とすることによつて、特に南北方向に配置された
枠体の遮光による影響を除去し、上記光電変換膜
の周縁にまで入射角の小さい日の出或いは日没近
くであつてもその照射光を案内すべく作用するの
共に、これにより上記光電変換膜の周縁が光起電
力装置の内側となり過ぎることに因る、光起電力
電力装置全体としての受光面の減少を抑圧し、最
適な状態で受光面を十分大きくできるように作用
する。
従つて、有効に光電変換に利用することがで
き、電力損失の抑圧された光起電力装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明光起電力装置を示
し、第1図は正面図、第2図は第1図に於ける
−′線断面図、第3図は第1図に於ける−
線断面図、第4図は要部拡大断面図、第5図は出
力の経時変化特性図、第6図及び第7図は従来例
を示し、第6図は正面図、第7図は要部拡大断面
図である。 1……光電変換膜、2……支持基板、7……受
光板、11……枠体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光照射により光電変換動作する光電変換膜
    と、該光電変換膜の受光面側に設けられた大気と
    接する一枚の透光性受光板と、該受光板の少なく
    とも側面を包囲する非透光性の枠体と、を備え、
    上記枠体に於ける光電変換膜の受光面から該受光
    面と直交する方向の受光側端面までの距離をhと
    したとき、上記端面の内側遮光周縁から光電変換
    膜の受光面に平行な方向に於ける光電変換膜の周
    縁までの距離lを、略0.87hとしたことを特徴と
    する光起電力装置。
JP59204733A 1984-09-28 1984-09-28 光起電力装置 Granted JPS6181675A (ja)

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