JPH0745852A - 太陽光発電用屋根 - Google Patents
太陽光発電用屋根Info
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- JPH0745852A JPH0745852A JP5185665A JP18566593A JPH0745852A JP H0745852 A JPH0745852 A JP H0745852A JP 5185665 A JP5185665 A JP 5185665A JP 18566593 A JP18566593 A JP 18566593A JP H0745852 A JPH0745852 A JP H0745852A
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- Y10S136/291—Applications
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- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】太陽光を受けて発電する太陽電池を備えた屋根
の構築および配線が簡単にできるようにする。 【構成】下地材を高分子材料フィルム上に薄膜太陽電池
モジュールを形成したものを用い、その上の仕上材に強
化ガラスからなる瓦を用いる。仕上材上に、長尺のロー
ル状基板上に280 Ｖの出力電圧を示し太陽電池モジュー
ルを間隙を介して順次形成しておき、間隙で切り離して
屋根の寸法に適合した長さにして屋根ボード上に敷設す
る。切り離した間隙部分に露出する出力端を相互にある
いはインバータに接続する。
の構築および配線が簡単にできるようにする。 【構成】下地材を高分子材料フィルム上に薄膜太陽電池
モジュールを形成したものを用い、その上の仕上材に強
化ガラスからなる瓦を用いる。仕上材上に、長尺のロー
ル状基板上に280 Ｖの出力電圧を示し太陽電池モジュー
ルを間隙を介して順次形成しておき、間隙で切り離して
屋根の寸法に適合した長さにして屋根ボード上に敷設す
る。切り離した間隙部分に露出する出力端を相互にある
いはインバータに接続する。
Description
【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用屋根に関する。
て電力を得ることのできる太陽光発電用屋根に関する。
【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。
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。
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。
【０００４】そこで、これに代わる方法として太陽電池
瓦の開発が進められている。この太陽電池瓦は、瓦基材
の上に太陽電池素子を直接形成する、あるいは瓦基材に
太陽電池素子を貼りつけたり、埋め込んだりすることに
より形成される。
瓦の開発が進められている。この太陽電池瓦は、瓦基材
の上に太陽電池素子を直接形成する、あるいは瓦基材に
太陽電池素子を貼りつけたり、埋め込んだりすることに
より形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような太
陽電池瓦には、それ自体が高コストであるという問題点
の他に、設置作業が極めて繁雑であるという実用上の大
きな問題点がある。すなわち、個々の太陽電池瓦には＋
と−の２個の出力端が設けられ、瓦敷設時に、この出力
端を太陽電池表面を遮らないように適宜直列あるいは並
列につないでいく配線作業は極めて繁雑であり、設置コ
ストが高コストとなる。
陽電池瓦には、それ自体が高コストであるという問題点
の他に、設置作業が極めて繁雑であるという実用上の大
きな問題点がある。すなわち、個々の太陽電池瓦には＋
と−の２個の出力端が設けられ、瓦敷設時に、この出力
端を太陽電池表面を遮らないように適宜直列あるいは並
列につないでいく配線作業は極めて繁雑であり、設置コ
ストが高コストとなる。
【０００６】本発明の目的は、これらの問題点を解決
し、構築容易で低コストの太陽光発電用屋根を提供する
ことにある。
し、構築容易で低コストの太陽光発電用屋根を提供する
ことにある。
【０００７】
【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、本発明の太陽光発電用屋根は、屋根仕上材が可と
う性下地材の上に取り付けられるものであって、仕上材
が透光性であり、下地材が可とう性基板上に薄膜太陽電
池を形成してなるものとする。仕上材が透明な材料から
なる瓦であることが有効であり、下地材の薄膜太陽電池
の反可とう性基板側が全面表面保護層で覆われることが
良い。また、下地材が切断可能部に出力端導体が露出す
る長尺のロール材から切り出されたこと、複数の下地材
の各切断部に露出する出力端導体が相互に接続されたこ
と、あるいは下地材の切断部に露出する出力端導体の一
対がインバータに接続されたことが目的にかなってい
る。
めに、本発明の太陽光発電用屋根は、屋根仕上材が可と
う性下地材の上に取り付けられるものであって、仕上材
が透光性であり、下地材が可とう性基板上に薄膜太陽電
池を形成してなるものとする。仕上材が透明な材料から
なる瓦であることが有効であり、下地材の薄膜太陽電池
の反可とう性基板側が全面表面保護層で覆われることが
良い。また、下地材が切断可能部に出力端導体が露出す
る長尺のロール材から切り出されたこと、複数の下地材
の各切断部に露出する出力端導体が相互に接続されたこ
と、あるいは下地材の切断部に露出する出力端導体の一
対がインバータに接続されたことが目的にかなってい
る。
【０００８】
【作用】住宅などの屋根は、ルーフィングと呼ばれる防
水性の可とう性下地材の上に瓦などの屋根仕上材をふく
ことによって作られる。このルーフィングに、可とう性
基板上に薄膜太陽電池を形成したものを用い、その上の
仕上材を透光性にすることにより架台を構築する必要が
なく、仕上材を透過する太陽光により屋根自体で発電す
ることが可能になる。そして、下地材はロール状長尺物
として作成しておき必要な長さだけ切り出すことがで
き、かつその切り出し部に出力端導体が露出するように
しておけば、その導体相互を接続することにより、下地
材上の太陽電池の直列あるいは並列の任意の接続が可能
である。また、その出力端導体を用いてインバータに接
続することもできる。
水性の可とう性下地材の上に瓦などの屋根仕上材をふく
ことによって作られる。このルーフィングに、可とう性
基板上に薄膜太陽電池を形成したものを用い、その上の
仕上材を透光性にすることにより架台を構築する必要が
なく、仕上材を透過する太陽光により屋根自体で発電す
ることが可能になる。そして、下地材はロール状長尺物
として作成しておき必要な長さだけ切り出すことがで
き、かつその切り出し部に出力端導体が露出するように
しておけば、その導体相互を接続することにより、下地
材上の太陽電池の直列あるいは並列の任意の接続が可能
である。また、その出力端導体を用いてインバータに接
続することもできる。
【０００９】
【実施例】以下、図を引用して本発明の実施例について
述べる。図１(a) 、(b) は本発明の一実施例の住宅屋根
の施工を示し、屋根ボード２の上に、表面上に太陽電池
モジュールを備えたルーフィング11、12、13を軒から棟
に向かって３列に100mm ずつ重ねて敷設し、タッカーで
固定する〔図１(a) 〕。次に、ルーフィングの上に強化
ガラスよりなる瓦３をしきつめ、取付部材４を用いて固
定する。このあと、さらに大棟のがんぶり部５を構築す
る〔図１(b) 〕。
述べる。図１(a) 、(b) は本発明の一実施例の住宅屋根
の施工を示し、屋根ボード２の上に、表面上に太陽電池
モジュールを備えたルーフィング11、12、13を軒から棟
に向かって３列に100mm ずつ重ねて敷設し、タッカーで
固定する〔図１(a) 〕。次に、ルーフィングの上に強化
ガラスよりなる瓦３をしきつめ、取付部材４を用いて固
定する。このあと、さらに大棟のがんぶり部５を構築す
る〔図１(b) 〕。
【００１０】図１の屋根に用いたルーフィングは、図２
に示すようにポリエーテルサルフォン、アラミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
ポリイミドのような高分子材料のフィルム10を基板とし
て用いる。この可とう性基板10の上に、アルミニウム薄
膜を300nm の厚さにスパッタ法で成膜し、フォトリソグ
ラフィによりパターニングして裏面電極21、22、23─を
短冊状に形成する。次に、プラズマＣＶＤ成膜室に、Ｈ
2 と10％のSiＨ4 の混合ガスを1000sccm、Ｃ2Ｈ2 を５s
ccm、Ｂ2 Ｈ6 を１sccmの流量で流し、0.１Torrの圧
力、100 mW／cm2のパワー密度で非晶質SiＣからなるｐ
層を100 Åの膜厚に、 (10％SiＨ4 ＋Ｈ2) ガスを1000s
ccm、Ｃ2 Ｈ2 を５sccmの流量で流し、1.０Torrの圧
力、100 mW／cm2 のパワー密度で非晶質SiＣからなるバ
ッファ層を100 Åの膜厚に順次成膜する。次に、100 ％
SiＨ4 ガスを1000sccmの流量で流し、0.５Torrの圧力、
100 mW／cm2 のパワー密度で非晶質Siからなるｉ層を30
00Åの膜厚に、(10 ％SiＨ4 ＋Ｈ2 ) ガスを1000sccm、
ＰＨ3 を４sccmの流量で流し、1.０Torrの圧力、100 mA
／cm2 のパワー密度で非晶質Siからなるｎ層を300 Åの
膜厚に順次成膜する。そして、フォトリソグラフィによ
りパターニングして薄膜半導体領域31、32、33─を短冊
状に形成する。次いで、酸化すずあるいはＩＴＯ、ZnＯ
などの透明導電材料をスパッタ法で2000nmの厚さに成膜
し、パターニングして短冊状の透明電極41、42、43─を
形成する。これにより、裏面電極21、半導体薄膜31、透
明電極41の組合わせ、裏面電極22、半導体薄膜32、透明
電極42の組合わせ等によって構成される各ユニットセル
が直列に接続される。
に示すようにポリエーテルサルフォン、アラミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
ポリイミドのような高分子材料のフィルム10を基板とし
て用いる。この可とう性基板10の上に、アルミニウム薄
膜を300nm の厚さにスパッタ法で成膜し、フォトリソグ
ラフィによりパターニングして裏面電極21、22、23─を
短冊状に形成する。次に、プラズマＣＶＤ成膜室に、Ｈ
2 と10％のSiＨ4 の混合ガスを1000sccm、Ｃ2Ｈ2 を５s
ccm、Ｂ2 Ｈ6 を１sccmの流量で流し、0.１Torrの圧
力、100 mW／cm2のパワー密度で非晶質SiＣからなるｐ
層を100 Åの膜厚に、 (10％SiＨ4 ＋Ｈ2) ガスを1000s
ccm、Ｃ2 Ｈ2 を５sccmの流量で流し、1.０Torrの圧
力、100 mW／cm2 のパワー密度で非晶質SiＣからなるバ
ッファ層を100 Åの膜厚に順次成膜する。次に、100 ％
SiＨ4 ガスを1000sccmの流量で流し、0.５Torrの圧力、
100 mW／cm2 のパワー密度で非晶質Siからなるｉ層を30
00Åの膜厚に、(10 ％SiＨ4 ＋Ｈ2 ) ガスを1000sccm、
ＰＨ3 を４sccmの流量で流し、1.０Torrの圧力、100 mA
／cm2 のパワー密度で非晶質Siからなるｎ層を300 Åの
膜厚に順次成膜する。そして、フォトリソグラフィによ
りパターニングして薄膜半導体領域31、32、33─を短冊
状に形成する。次いで、酸化すずあるいはＩＴＯ、ZnＯ
などの透明導電材料をスパッタ法で2000nmの厚さに成膜
し、パターニングして短冊状の透明電極41、42、43─を
形成する。これにより、裏面電極21、半導体薄膜31、透
明電極41の組合わせ、裏面電極22、半導体薄膜32、透明
電極42の組合わせ等によって構成される各ユニットセル
が直列に接続される。
【００１１】ロール状の長尺可とう性基板10上には、図
３に示すように、約200 直列に接続したユニットセルか
らなる発電部61、62、63が間隙７を介して形成され、そ
の間で正端子リード81と負端子リード82が露出してい
る。各発電部61、62、63は、基板10の幅方向に図２に示
した方法でユニットセルを直列接続すると共に、基板10
の長手方向にも直列接続して200 Ｖのインバータに対す
る最適動作電圧である約280 Ｖの電圧が各発電部ごとに
正端子リード81と負端子リード82から取り出せるように
する。さらに、発電部61、62と間隙７全体を覆って、図
２に示すように厚さ50μｍのポリビニルフルオライドか
らなる保護フィルム９を貼り付け、防水性を高める。
３に示すように、約200 直列に接続したユニットセルか
らなる発電部61、62、63が間隙７を介して形成され、そ
の間で正端子リード81と負端子リード82が露出してい
る。各発電部61、62、63は、基板10の幅方向に図２に示
した方法でユニットセルを直列接続すると共に、基板10
の長手方向にも直列接続して200 Ｖのインバータに対す
る最適動作電圧である約280 Ｖの電圧が各発電部ごとに
正端子リード81と負端子リード82から取り出せるように
する。さらに、発電部61、62と間隙７全体を覆って、図
２に示すように厚さ50μｍのポリビニルフルオライドか
らなる保護フィルム９を貼り付け、防水性を高める。
【００１２】このようにして製造されたルーフィングを
図１に示すように屋根に敷設するには、屋根の寸法に合
わせて基板10を間隙７の位置で切断する。間隙８の位置
では、裏面電極21、22、23─と透明電極31、32、33─の
少なくとも一方が除かれた構造となっているので、はさ
みやナイフ等で切断しても、裏面電極が接触して電気的
短絡を起こすことはない。そして、切断されない間隙で
は、各発電部61、62、63はリード81、82により並列に接
続される。図１に示した屋根ボード２の上に敷設された
ルーフィング11、12、13は、切断された端部で露出して
いる正端子リード81および負端子リード82をそれぞれ配
線によって並列接続する。そして最外端にある正端子リ
ード81と負端子リード82をインバータに接続することに
より、太陽光によって発電された電力を実用化する。
図１に示すように屋根に敷設するには、屋根の寸法に合
わせて基板10を間隙７の位置で切断する。間隙８の位置
では、裏面電極21、22、23─と透明電極31、32、33─の
少なくとも一方が除かれた構造となっているので、はさ
みやナイフ等で切断しても、裏面電極が接触して電気的
短絡を起こすことはない。そして、切断されない間隙で
は、各発電部61、62、63はリード81、82により並列に接
続される。図１に示した屋根ボード２の上に敷設された
ルーフィング11、12、13は、切断された端部で露出して
いる正端子リード81および負端子リード82をそれぞれ配
線によって並列接続する。そして最外端にある正端子リ
ード81と負端子リード82をインバータに接続することに
より、太陽光によって発電された電力を実用化する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、通常の住宅のルーフィ
ングに相当する可とう性下地材を太陽電池モジュールを
表面上に有する可とう性基板で、また、瓦に相当する屋
根仕上材を透明なガラスで構成する構造としたので、太
陽電池モジュールと住宅との一体感に優れ、屋根上に架
台を設置し、その上に太陽電池モジュールを設置する場
合のように建物の美観を損なうことがなく、構築が容易
である。可とう性下地材は、可とう性フィルムを基板と
して薄膜太陽電池モジュールをロール状に形成してお
き、あらかじめモジュール中に一定間隔おきに設けてお
いた間隙で屋根の寸法に合わせて切断して屋根上に敷設
できるようにしたので、通常の紙製ルーフィングを敷設
するのと全く同様の簡便な施工方法により屋根上に太陽
電池を設置することができる。
ングに相当する可とう性下地材を太陽電池モジュールを
表面上に有する可とう性基板で、また、瓦に相当する屋
根仕上材を透明なガラスで構成する構造としたので、太
陽電池モジュールと住宅との一体感に優れ、屋根上に架
台を設置し、その上に太陽電池モジュールを設置する場
合のように建物の美観を損なうことがなく、構築が容易
である。可とう性下地材は、可とう性フィルムを基板と
して薄膜太陽電池モジュールをロール状に形成してお
き、あらかじめモジュール中に一定間隔おきに設けてお
いた間隙で屋根の寸法に合わせて切断して屋根上に敷設
できるようにしたので、通常の紙製ルーフィングを敷設
するのと全く同様の簡便な施工方法により屋根上に太陽
電池を設置することができる。
【００１４】さらに、屋根上に敷設した下地材上の太陽
電池モジュールの並列接続は、敷設後端部に露出する端
子導体をすべて並列に配線すれば良く、１枚ずつ設置す
る毎に直並列に配線する必要のある太陽電池瓦と比べ、
配線作業が極めて容易である。
電池モジュールの並列接続は、敷設後端部に露出する端
子導体をすべて並列に配線すれば良く、１枚ずつ設置す
る毎に直並列に配線する必要のある太陽電池瓦と比べ、
配線作業が極めて容易である。
【図１】本発明の一実施例の屋根の施工を(a) 、(b) の
順に示す斜視図
順に示す斜視図
【図２】本発明の一実施例の屋根下地材の断面図
【図３】本発明の一実施例の屋根下地材の素材を示す斜
視図
視図
１０ 可とう性基板 １１、１２、１３ ルーフィング ２ 屋根ボード ２１、２２、２３ 裏面電極 ３ ガラス瓦 ３１、３２、３３ 薄膜半導体領域 ４ 取付部材 ４１、４２、４３ 透明電極 ５ がんぶり部 ６１、６２、６３ 発電部 ７ 間隙 ８１ 正端子リード ８２ 負端子リード ９ 保護フィルム
Claims (6)
- 【請求項１】屋根仕上材が可とう性下地材の上に取り付
けられるものであって、仕上材が透光性であり、下地材
が可とう性基板上に薄膜太陽電池を形成してなることを
特徴とする太陽光発電用屋根。 - 【請求項２】仕上材が透明な材料よりなる瓦である請求
項１記載の太陽光発電用屋根。 - 【請求項３】下地材の薄膜太陽電池の反可とう性基板側
が全面表面保護層で覆われた請求項１あるいは２記載の
太陽光発電用屋根。 - 【請求項４】下地材が切断可能部に出力端導体が露出す
る長尺のロール材から切り出された請求項１ないし３の
いずれかに記載の太陽光発電用屋根。 - 【請求項５】複数の下地材の各切断部に露出する出力端
導体が相互に接続された請求項４記載の太陽光発電用屋
根。 - 【請求項６】下地材の切断部に露出する出力端導体の一
対がインバータに接続された請求項４あるいは５記載の
太陽光発電用屋根。
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