JPH09210472A - 集熱パネル及びパッシブソーラーシステム - Google Patents

集熱パネル及びパッシブソーラーシステム

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JPH09210472A
JPH09210472A JP8035755A JP3575596A JPH09210472A JP H09210472 A JPH09210472 A JP H09210472A JP 8035755 A JP8035755 A JP 8035755A JP 3575596 A JP3575596 A JP 3575596A JP H09210472 A JPH09210472 A JP H09210472A
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JP
Japan
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heat
solar cell
cell module
receiving surface
surface side
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Application number
JP8035755A
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Kenji Takada
健司 高田
Toshihiko Mimura
敏彦 三村
Kimitoshi Fukae
公俊 深江
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池モジュールを熱源として用いた集熱
パネルにおいて、その集熱効果を挙げる。 【解決手段】 太陽光205が入射可能な窓204を有
する箱201、太陽電池モジュール206の非受光面側
を経路とする空気207を箱201内に流入させるため
箱201に設けられた取入れ口202、箱201に設け
られた空気207を箱201内より流出させるための取
出し口203、箱201内の空間を2分割するように配
置され、受光面側の熱抵抗より非受光面側の熱抵抗が小
さい、非単結晶半導体を用いた太陽電池モジュール20
6よりなる集熱パネル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽エネルギー変換
装置に関し、特に太陽電池モジュールを熱源及び電源と
して用いた集熱パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】地球環境問題が深刻化する中で、太陽エ
ネルギーは、火力発電、原子力発電などのように有害な
副産物を生成しないクリーンエネルギーとして、近年非
常に注目されるようになった。また、限りある地球上の
資源に対し、枯渇することのない無限エネルギーとして
も太陽光エネルギーの有効活用が望まれている。
【0003】また一方で、既存の1元型エネルギーシス
テムでは震災等の災害が起きた場合、エネルギー供給が
断絶したり、またその復旧に非常に時間がかかるといっ
た問題がある。太陽光エネルギーは晴れている地域であ
ればエネルギーとしていつでも利用で着ることから、分
散型の独立エネルギーとしての利用価値が高い。
【0004】これらのニーズから、住宅向けの屋根一体
型エネルギー変換装置の開発が促進され、現在はその実
用化が急速に進んでいる。
【0005】太陽光エネルギーの利用方法として、半導
体素子を用いた太陽光発電システムや太陽光を断熱箱内
に取り込み、その熱を利用して温水や温風をつくる太陽
光発熱システムが挙げられる。
【0006】特に、寒冷地では熱に対する関心が高く、
屋根一体型太陽光発熱システムとして光吸収がよい黒色
鉄板を利用したパッシブソーラーシステムが実用化され
ている(特公平7−280358号公報)。
【0007】上記パッシブソーラーシステムを利用した
住宅を図1を用いて説明する。概略全体を図1(a)、
集熱パネルの詳細図を図1(b)に示す。
【0008】パッシブソーラーシステム住宅は、太陽熱
集熱部として屋根材101と断熱材102に挟まれた空
気流通路103及び集熱パネル104内の空間を確保し
ており、その他、熱媒である空気の取り入れ口として軒
先に外気取り入れ口105、温風を住宅屋内に引き込む
ためのダクト106及びファン107、更に蓄熱するた
めのコンクリート108、室内に温風を取り入れるため
の吹き出し口109より構成されている。
【0009】軒先に設けられた外気取り入れ口105よ
り進入した空気は屋根材101と断熱材102の間に形
成された空気流通路103をゆっくり棟部に向けて流れ
る。その間、日照により昇温している屋根材101より
熱を受けて昇温する。屋根材101は、一般的に日照に
より80〜90℃になるが、外気へ放熱するため、空気
流通路103の空気はせいぜい60℃くらいにしか昇温
しない。また、風がある日には日照がどんなに強くても
放熱が大きくなることから、空気流通路103の空気は
ほとんど昇温しない。
【0010】空気流通路103の空気を更に昇温させる
ために、棟近くに集熱パネル104を配置している。屋
根直下の空気流通路103を上昇してきた空気はこの集
熱パネル104内に流入する。集熱パネル104は図1
(b)に示すように黒色鉄板115が受けた日照熱を外
気へ放熱しないようにガラス箱117内に閉じこめた構
成になっており、取り込まれた空気は黒色鉄板115か
ら熱を受けて昇温し、80℃以上の温風になる。黒色鉄
板115をガラスで覆うことで、黒色鉄板115が日照
で加熱されるときに、風が吹いても冷却されずに集熱が
行える。
【0011】また、集熱パネル104内の空気流通路1
03として黒色鉄板115の非受光面側を利用している
のは、受光面側のガラスと非受光面側のパネル底板であ
る断熱材とでは外気への熱損失が断熱材である非受光面
側の方が小さいからである。
【0012】屋根材101下の空気流通路103及び集
熱パネル104で暖められた80℃以上の温風はファン
107により住宅屋内に引き込まれ、ダクト106を通
り床下のコンクリート108に蓄熱され、必要に応じて
吹き出し口109より、その熱を利用できるようになっ
ている。
【0013】また、ファン107を逆転することで床下
の熱を外に排気することもできる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記システムは温風を
住宅内に送り込むファンを動作するための電気が必要で
あり、本発明者等はその電源として太陽電池モジュール
を前記屋根材に般置し、利用するシステムを以前、提案
した。
【0015】しかしながら寒冷地においては、積雪によ
り太陽電池モジュールが日影となり、システムが動作し
ないといった問題が発生した。
【0016】また一方で、システムが有効に動作するた
めには高い温度(80℃以上)の温風が必要であり、集
熱パネルは屋根上には欠かす事ができなく、そのため屋
根上の太陽電池設置スペースが少なくなり、例えばファ
ン以外への余剰電力を、電力会社等に売却する系統連係
を行うことができなくなる等の問題も発生した。
【0017】両者を解決する手段として、集熱パネルの
中に太陽電池を設置する必要に迫られた。
【0018】そうすれば積雪しても集熱システムのファ
ンを逆転してやれば、畜熱されていた床下の温風で集熱
パネルを暖めて融雪することができ、パネル内の太陽電
池は日照を得ることが出来るし、一方で集熱パネルは通
常、日射量が一番多いとされる南面の棟付近に配置され
ているため、その面積に太陽電池を設置できれば多大な
電力も得られる。
【0019】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その具体的手段を提供するものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めには、上記集熱パネル内に熱源として従来の黒色鉄板
の代わりに太陽電池素子を設置すれば良い。
【0021】しかしながら、それだけでは解決しえな
い。なぜならば、熱媒に対する太陽電池素子の耐候性の
確保や、そのために不活性ガス等を封入したりと様々な
密封箱の気密性等の課題が多くなりかえってコスト高と
なり、実用的でなくなる。また太陽電池は電源であり、
その絶縁性を確保しなくてはならず、太陽電池素子をそ
のまま用いる事で集熱パネルの絶縁性の確保といった課
題も出てくる。
【0022】そこで太陽電池素子をモジュール化し、表
面保護のために樹脂等により封止した形態として用いる
ことで上記問題を解決した。
【0023】しかしながらモジュール化したことによ
り、今度は樹脂の熱抵抗により、熱媒である空気への熱
伝達が不十分となり、80℃以上という温風を得る事が
できないといった問題が発生した。
【0024】これらの問題に対し本発明者等は鋭意検討
し、本発明の集熱パネルを以下の構成をすることで、こ
れを解決した。
【0025】(1)熱源として太陽電池モジュールを使
用すること。
【0026】(2)受光面側の熱抵抗(R表)より非受
光面側の熱抵抗(R裏)が小さい太陽電池モジュール構
成とすること。
【0027】(3)太陽電池モジュールに非単結晶半導
体を使用すること。
【0028】受光面側の熱抵抗より非受光面側の熱抵抗
が良いことを特徴とした太陽電池モジュールを熱源とし
て集熱パネル内に設置することで、熱媒として利用され
る太陽電池モジュール非受光面側の空気を効率よく暖め
る事ができた。
【0029】(1)熱源として太陽電池素子をそのまま
使用するのではなく、太陽電池モジュールを使用する事
で、例えば素子の耐候性を考慮して集熱パネル内に不活
性ガスを充填する等の集熱パネルの厳密な気密性や、集
熱パネルの空気取り入れ口にフィルター等を要求する必
要がなく、また太陽電池モジュールの電源としての絶縁
性を確保しやすいといった面でのメリットが大きい。
【0030】(2)具体的には太陽電池モジュールは、
受光面側の熱抵抗(R表)を非受光面側の熱抵抗(R
裏)より大きくする事で80℃以上の温風の安定した集
熱が可能となり、住宅内で使用する温風として適温な風
を得ることができた。80℃以上の温風は軒下のコンク
リートの蓄熱を効率良く行え、日射のない夜間の屋内の
暖房を賄えるだけの熱を昼の間に蓄熱できるに十分であ
る。
【0031】(3)非単結晶半導体は光吸収率が結晶シ
リコン半導体より非常に優れている。可視光領城におい
て1桁程良いのは公知の事実である。更に吸収された光
エネルギーは電気と熱に変換されるが、光電変換効率は
結晶シリコン半導体が15〜25%に対して非単結晶半
導体は5〜15%であり、電気に変換されるエネルギー
以外は熱に変換されると考えられる。
【0032】これらを考慮すれば非単結晶半導体を用い
た太陽電池モジュールは結晶シリコン太陽電池モジュー
ルよりも大きな熱を得られる事が分かる。
【0033】更に非単結晶半導体は結晶シリコン半導体
よりも温度依存性が優れており、例えば、本実施例で用
いたアモルファスシリコン半導体の温度特性は−0.2
%/℃であり、100℃の温度上昇に対しても当初の効
率に対して20%の効率ダウンにしかならない。また、
高温下における特性低下が少ないのみならず、高い温度
で使用する事で非単結晶半導体特有のステブラーロンス
キー劣化を抑えられることが最近報告されており、トー
タルでは長期間に取り出せる電力の増大をもたらすこと
ができる。
【0034】即ち、本発明は、少なくとも一部に太陽光
が入射可能な窓を有する保温構造を有する箱、前記箱に
設けられ、流体である熱媒を前記箱内に流入させるため
の取入れ口、前記箱に設けられ、流体である熱媒を前記
箱内より流出させるための取出し口、前記箱内に配置さ
れた太陽電池モジュールを有する集熱パネル及び該集熱
パネルを利用したパッシブソーラーシステムである。
【0035】
【発明の実施の形態】以下に本発明の集熱パネルの実施
態様例について図を用いて説明する。尚、本発明はこの
例に限られるものではない。
【0036】図2は本発明の太陽電池モジュールを熱源
とする集熱パネルの斜視図(図2(a))とその断面図
(図2(b))である。箱201に空気が通過できる取
入れ口202と取出し口203が設けられている。箱2
01の一面は窓204になっており、太陽光205が入
射できる様になっている。太陽電池モジュール206は
入射光に晒され、箱201内の空間を2分割するように
取りつけられている。太陽電池モジュール206は太陽
光205を吸収して発熱し、非受光面側の空気207に
熱量を伝える。取入れ口202より流入してきた空気2
07は太陽電池モジュール206により暖められて温風
となり、取出し口203より流出する。ここで受光面側
の空気を熱媒として利用しないのは、受光面側はガラス
窓204部からの熱放熱があるため、十分な昇温ができ
ないためである。
【0037】また太陽電池モジュール206は当然なが
ら発電しており、発生した電気は太陽電池モジュール2
06の非受光面側から取り出され、ケーブルコネクター
208等により、外部へ取り出す構成になっている。
【0038】以下に各構成材料について述べる。
【0039】(箱)箱201の材料は断熱性が高いもの
が好ましく、例えば、木、ポリスチレン、珪化カルシウ
ム、発泡スチロールなどが使用できる。また箱201は
気密構造とする。
【0040】(窓)窓204の材料は光透過性と断熱性
が高いものが好ましく、例えば、ガラス、ポリカーボネ
ート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ナイロ
ンなどが使用できる。
【0041】また、窓204の取り付けは箱201にゴ
ム、シリコン、アクリル等の接着剤により取り付け、エ
ッチカバーを設けてもよい。
【0042】(取入れ口)取入れ口202は少なくとも
箱201に1つあり、空気や水などが流入できる構造で
ある。ゴミ等の混入を防ぐためのフィルターや酸性の物
質を含む空気に対する化学フィルターを設けてもよい。
また空気の流入量を調整できる様に絞りを設けてもよ
い。
【0043】(取出し口)取出し口202は少なくとも
箱201に1つあり、空気や水などが流入できる構造で
ある。ゴミ等の混入を防ぐためのフィルターや酸性の物
質を含む空気に対する化学フィルターを設けてもよい。
また空気の流入量を調整できる様に絞りを設けてもよ
い。また、住宅内に送り込む空気温度を制御するための
温度計を般けてもよい。
【0044】(太陽電池モジュール)以下に、本発明の
受光面側の熱抵抗より非受光面側の熱抵抗が良いことを
特徴とした太陽電池モジュール206について図を用い
て説明する。
【0045】図3は本発明の太陽電池モジュールの斜視
図(図3(a))とその断面図(図3(b))である。
図3(b)は上記太陽電池モジュール301が光起電力
素子302、保護膜303、表面被覆フィルム304、
裏面被覆フィルム305、裏面補強材306、充填材3
07より構成されていることを示している。
【0046】更に各材料及びモジュール形成方法につい
て詳しく述べる。
【0047】a)光起電力素子 光起電力素子302は図4に示すように、導電性基体4
01、裏面反射層402、半導体層403、透明導電層
404、集電電極405から構成されている。
【0048】導電性基体401は光起電力素子の基板で
あり、発電に寄与しなかったり、反射された光以外のエ
ネルギーを熱エネルギーにかえる熱源としての役割をし
ている。また非受光面の電極の役割を持つ。裏面反射層
402はより多くの光起電力を得ようと光を半導体層4
03に反射させる役割を持つ。半導体層403は光を吸
収し電気エネルギーにかえる役割を持つ。透明電極層4
04は受光面側の電極であり、集電電極405は透明電
極404上に発生した電流を効率よく集電するための電
極である。
【0049】導電性基体401としては、例えばステン
レス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、亜
鉛メッキ鋼坂、導電層が形成されているポリイミド、ポ
リエステル、ポリエチレンナフタライド、エポキシ等の
樹脂フィルムやガラス等のセラミックが挙げられる。
【0050】裏面反射層402としては金属層、金属酸
化物層、金属層と金属酸化物の複合層が用いられる。金
属の材料としては、例えばチタン、クロム、モリブデ
ン、タングステン、アルミニウム、銀、ニッケル等が用
いられる。金属酸化物材料としては、例えば酸化亜鉛、
酸化チタン、酸化錫等が利用される。
【0051】金属層及び金属酸化物層の形成方法として
は抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等が
ある。
【0052】半導体層403としては、例えば非単結晶
半導体、結晶シリコン、銅インジウムセレナイド、サン
セラム等の化合物半導体が挙げられる。
【0053】製法としては、非単結晶半導体の場合は、
例えばシランガス、ゲルマンガス、炭化水素等のプラズ
マCVDにより形成する。非単結晶半導体としては、例
えばアモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲル
マニウム、アモルファスシリコンカーバイド、アモルフ
ァスシリコンナイトランド、更にこれらが微結晶化した
マイクロクリスタル、多結晶シリコン等がある。結晶シ
リコンの場合は溶融シリコンのシート化、あるいは非単
結晶半導体の熱処理により形成する。また、化合物半導
体の場合は、例えば電子ビーム蒸着、スパッタリング、
電析、印刷等により形成する。
【0054】構成としては、pin接合、pn接合、シ
ョットキー型接合が用いられる。
【0055】透明導電層404としては、例えば酸化イ
ンジウム、酸化錫、ITO、酸化亜鉛、酸化チタン、硫
酸カドミウム等が挙げられる。形成方法としては抵抗加
熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等がある。
【0056】集電電極405としては、例えば金属であ
るチタン、クロム、モリブデン、タングステン、アルミ
ニウム、銀、ニッケル、銅、錫等の導電性ペーストが用
いられる。導電性ペーストは、例えばポリエステル、エ
ポキシ、フェノール、アクリル、アルキシド、ポリビニ
ルアセテート、ゴム、ウレタン、フェノール等のバイン
ダーポリマーと上記金属の粉末を分散させて用いる。形
成方法としては、例えばマスクによるスクリーン印刷法
等がある。
【0057】b)保護膜 保穫膜303は光起電力素子302表面を保穫し、複数
の素子の組み上げ工程での製造歩留りを上げるため、耐
スクラッチ性が必要とされる。光透性、耐候性、接着性
も必要であり、材料としては、例えばアクリルシリコ
ン、アクリル、シリコン等の樹脂を用いる。
【0058】c)表面被覆フィルム 表面被覆フィルム304は表面を保穫し絶縁性を確保す
る必要があり、絶縁性、透光性、耐候性、汚れが付着し
にくいことが要求される。
【0059】材料としては、例えばポリエチレンテトラ
フルオエチレン、ポリ3フッ化エチレン、ポリフッ化ビ
ニル等のフッ素樹脂フィルムがある。通常はフッ素樹脂
フィルムは接着性が乏しいため、接着面はコロナ処理や
プライマー処理を施すのが好ましい。
【0060】d)裏面被覆フィルム 裏面被覆フィルム305には、光起電力素子302と裏
面補強材306との絶縁性を確保する必要があり、絶縁
性が要求される。材料としては、例えばナイロン、ポリ
エチレンテレフタレート等がある。また裏面被覆フィル
ム305は裏面補強材306上にコートされた一体型で
も構わない。
【0061】e)裏面補強材 裏面補強材306は太陽電池モジュールの強度を増すた
めに場合によって使用される坂状ものであり、耐候性、
耐荷重性が要求される。材料としては金属の他に、例え
ば塗装亜鉛鋼板のような絶縁処理した金属、カーボンフ
ァイバー、FRP(ガラスファイバー強化プラスチッ
ク)、セラミック、ガラス等を用いる。
【0062】f)充填材 充填材307は上記各材料を接着する役割があり、接着
性、柔軟性、光透性、耐候性を要求される。材料として
は、例えばEVA(酢酸ビニル‐エチレン共重合体)、
ブチラール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂
を使用する。また太陽電池モジュール302の耐スクラ
ッチ性を上げるためガラス繊維を含浸したり、半導体層
403を劣化させる紫外線を吸収する紫外線吸収剤を含
有させてもよい。尚、充填材307は、断熱効果層とし
ての役割も果たす。
【0063】本発明における太陽電池モジュールは上記
の各材料により構成されるが、本発明の特徴は集熱パネ
ルの熱源として樹脂等に封止された太陽電池モジュール
を利用することであり、更には受光面側の熱抵抗より非
受光面側の熱抵抗が良いことである。つまり非受光面へ
の放熱が良い太陽電池モジュール熱源であり、熱媒体と
して利用する太陽電池モジュール非受光面側の空気を効
率よく暖める事ができるのである。
【0064】そのために材料の材質と厚みを更に考慮し
なければならない。
【0065】一般に放熱は伝導、対流、幅射による。そ
して、周囲より△t温度の高い物体からの放熱量Qは、
その物体の熱抵抗Rとすると、 Q=1/R×△t・・・・・・式(1) と表される。これにより太陽電池モジュールが光照射時
に発生する熱量、すなわち放熱する熱量Qが一定の定常
状態の時、温度差△tをなるべく小さくするには、熱抵
抗Rをできるだけ小さくすればよいことがわかる。
【0066】そのためには以下の様な原理がある。
【0067】A.伝導による場合は伝導経路の熱伝導性
が良く、伝導方向への距離が短く、伝導面積が大きい事
が望ましい。
【0068】B.対流については放射面積をできるだけ
大きくする事が望ましい。
【0069】C.幅射については表面を黒色にする事が
望ましい。
【0070】本発明はこれらA、B、Cを利用したもの
である。
【0071】本発明の熱源である太陽電池モジュールは
図3に示した通り、光起電力素子302を真の熱源とし
て表面被覆フィルム304、表面充填材307、保穫膜
303からなる表面側保護材と裏面被覆フィルム30
5、裏面補強材306、裏面充填材307からなる裏面
側保護材により覆われている。太陽電池モジュール30
1の表面に対する裏面への放熱率を高めるためには、裏
面側保護材の熱抵抗R(裏)を表面側保穫材の熱抵抗R
(表)より小さくしなければならない。つまり以下の式
を満足する必要がある。
【0072】R(表)>R(裏)・・・・・式(2) 前記原理Aによれば熱伝導抵抗を下げるためには熱伝導
率が小さい材料を使用する事とその膜厚はなるべく薄く
する事が望ましい。
【0073】さらに熱伝達抵抗R(伝)は物質の熱伝導
率λと膜厚dで決まり、次のような関係がある。
【0074】 R(伝)=1/λ×d・・・・・・式(3) これらを考慮して、使用する材料(熱伝導率)とその厚
みを選択する事で式(2)を満足する様に設計する必要
がある。
【0075】前記原理Bによれば熱対流抵抗は熱源であ
る光起電力素子302の表面積を大きくすれば小さくす
る事ができる。熱対流抵抗R(対)は物質の放射面積を
S、定数k用いて表せば次のようになる。
【0076】 R(対)=1/S×k・・・・・・式(4) 前記原理Cによれば熱幅射抵抗を下げるには表面を黒色
にするのが好ましく、太陽電池モジュール301の非受
光面側を暗系色にする事で熱源である太陽電池モジュー
ルの非受光面側への放熱が良くできる。つまり熱輻射抵
抗をR(輻)とすれば放射率γ、定数k’を用いて次の
ように表される。
【0077】 R(対)=1/γ×k’・・・・・・式(5) つまり原理A,B,Cによると熱抵抗Rは式(3)、式
(4)、式(5)を用いて以下の式で表される。
【0078】 R=R(伝)+R(対)+R(輻)=(1/λ×d)+(1/S×k)+(1 /γ×k’)・・・・式(6) 本発明はこれらの原理を利用したものである。
【0079】
【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【0080】(実施例1)本実施例における集熱パネル
は、非単結晶光起電力素子を、亜鉛メッキ鋼板上にプラ
スチック被覆した構成の太陽電池モジュールを熱源とし
て用いている。更に、上記太陽電池モジュールは受光面
側の熱抵抗(R表)より非受光面側の熱抵抗(R裏)の
方が小さい。
【0081】以下に図を用い、詳細に説明する。
【0082】まず最初に太陽電池モジュールについて説
明する。
【0083】最初に図5のように非単結晶光起電力基板
505を作製した。洗浄した0.127mm厚の長尺ス
テンレス基板501上に、スパッタ法で裏面反射層50
2としてSiを1%含有するAl層(膜厚5000オン
グストローム)とZnO層(膜厚5000オングストロ
ーム)を順次形成する。次にプラズマCVD法によりS
iH4とPH3とH2の混合ガスからn型a−Si層を、
SiH4とH2の混合ガスからi型a−Si層を、SiH
4とBF3とH2の混合ガスからp型微結晶μc−Si層
を形成し、n層膜厚150オングストローム/i層膜厚
4000オングストローム/p層膜厚100オングスト
ローム/n層膜厚100オングストローム/i層膜厚8
00オングストローム/p層膜厚100オングストロー
ムの層構成のタンデム型a−Si半導体層503を形成
した。
【0084】最後に透明電極層504としてIn23
膜(膜厚700オングストローム)を、O2雰囲気下で
Inを抵抗加熱法で蒸着することによって形成した。
【0085】次に、図6のように上記長尺の光起電力基
坂を縦300mm×横80mmの大きさでプレスマシン
を用いて打ち抜き、複数の光起電力素子片601を作成
した。しかしながら、プレスマシンにより切断された光
起電力素子片601の切断面では、透明導電層504と
ステンレス基板501が短絡した状態になっている。
【0086】そこで次に、図7のようにこの短絡をリペ
アーするために透明導電層701であるIn23電極の
周辺をエッチングした。ここで、In23電極の周辺の
エッチングは、In23を溶解するが非単結晶半導体は
溶解しない選択性を持つエッチング剤(FeCl3
液)を、各太陽電池素子の切断面よりやや内側のIn2
3の用囲にスクリーン印刷しIn23を溶解した後、
水洗浄することにより行い、In23電極の素子分離部
702を形成した。
【0087】さらに、図8のように正極側の集電電極を
以下の手順により形成した。まずグリッド801形成は
透明導電層にポリマー型銀メッキ銅ペーストをスクリー
ン印刷機により、パターン印刷をおこない、これを20
0℃±20℃に調整されたIR加熱炉により5分間の加
熱をおこなった。次に同じくスクリーン印刷機で導電ペ
ースト上にクリーム半田を印刷し、250℃±10℃に
調整されたリフローオーブンで、クリーム半田を加熱溶
融させた。そしてクリーム半田に含まれているフラック
スを洗浄するために、イオン交換樹脂により余分なイオ
ンを取り除いた純水を用いたシャワーに、基坂ごと5分
間投入し、約80℃に調整された温風を電極面にあて、
5分程度乾燥させた。
【0088】次にグリッド801の集電を行うバスバー
802の形成は錫メッキ銅線をグリッド801と直交さ
せる形で配置した後、グリッド801との交点に接着性
銀インク803を滴下し、150℃で30分間乾燥し
て、グリッド電極801と錫メッキ銅線とを接続した。
その際、錫メッキ銅線とステンレス基坂の端面が接触し
ないように、錫メッキ銅線の下にポリイミドテープ80
4を貼りつけた。
【0089】次に、図9のように負極側の電極を以下の
手順により形成した。銅タブ901は非発電領城の一部
を、グラインダーで除去してステンレス基板を露出させ
た後、その部分に銅箔をスポット溶接器で溶接902し
た。グラインダーで除去するのは透明電極層や半導体層
等の高抵抗膜が存在する状態でスポット溶接を行うと、
溶接時に火花が散って、製品に悪影警を及ぼす可能性が
高いためである。
【0090】以上で光起電力素子の単位セルの作成が終
了した。
【0091】次に、図10のように単位セル1001を
1.0mmの間隔をあけて配列し、隣接する単位セル1
001のバスバー1002と銅箔タブ1003とを半田
付け1004することにより直列接続し、同様に13枚
の単位セル1001を直列接続した。
【0092】次に、図11のように正極及び負極の端子
取り出し用配線の形成を行った。正極側の配線は、13
番目の単位セル1101の裏面中央部に絶縁性ポリエス
テルテープ1102を貼りつけた上に銅箔1103を重
ね、次に、銅箔1103と裏側に向けて折り返されたバ
スバー1104を半田付け1105することによって行
った。また、負極側の配線は1番目の単位セル1106
の裏面に図11のように銅箔1107を貼り付け、次に
スポット溶接された銅タブ1108を裏側に向けて折り
返し銅箔1107と半田付け1109することによって
行った。
【0093】以上で光起電力素子の作成が完成した。大
きさはは縦300mm、横1052mmの大きさであ
る。
【0094】以上で光起電力素子の作成が完成した。次
に、図12に示したような太陽電池モジュール1201
を作成する。
【0095】まず最初に図13のように上記の光起電力
素子1301表面に保穫膜1302を形成する。アクリ
ルシリコン原液をシンナーに溶かし(固形分80%)、
シランカップリング剤を固形分に対して3%混合したも
のを塗料液として調合し、図13のように光起電力秦子
表面に均一に準料を圧液の臓射により塗布し、80℃±
3℃に調整された熱風乾燥路で5分間乾燥させた後、2
00℃±10℃に調整された熱風乾燥炉に移し替え、3
0分間硬化させる。
【0096】上記アクリルシリコンは熱伝導率が0.1
8kcal/mh℃である一般的なものを用い、厚みは
100μmのものを用いた。厚みに関しては塗布できる
最高膜厚を用いており、表面保護性を高めた。100μ
m以上塗布すると硬化中に発泡が生じ、均一な膜形成が
不可能となる。
【0097】次に裏面補強材1202として亜鉛メッキ
鋼板を準備する。非受光面側に暗色系の塗料がコートし
てあり、熱伝導率が38kcal/mh℃であるものを
用い、厚みは400μmのものを用いた。寸法は850
mm×1400mmに切断した。厚みに関しては通常、
屋根材として亜鉛メッキ鋼板が使用される場合の厚みで
ある400μmのものをそのまま用いた。集熱パネル内
に配置するので強度、耐荷重等の特性が必要ないため、
更に薄いものを使用しても構わない。
【0098】非受光面側に暗色系の塗料がコートされて
いるものを用いたのは太陽電池モジュール裏面側への熱
の幅射を良くするためである。
【0099】裏面補強材1202の適当な位置には光起
電力素子から取り出される正極、負極の端子取り出し穴
を設けておく。
【0100】次に充填材1 1203として有機過酸化
物等を配合して耐熱性を強化したEVA(エチレン−酢
酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレード)を上記裏面補
強材1202の上に積層した。EVAはポリエチレン系
の樹脂であるので熱伝導率は0.28kcal/mh℃
であり、受光面側は市販されている230μmの樹脂の
枚葉を用いた。厚みに関しては熱抵抗上は薄い方がより
好ましいが、接着力を長期に渡り確保しなければなら
ず、現在実績のある230μm厚のものを用いている。
【0101】次に裏面被覆フィムルとしてPETフィル
ム(ポリエチレンテレフタレート)1204を上記充填
剤1 1203の上に積層した。PETフィムルは熱伝
導率が0.18kcal/mh℃である。厚みとしては
50μmのものを用いた。厚みに関しては光起電力素子
と裏面補強材1202との絶縁性を確保できる最少の厚
みを用いている。
【0102】次に充填材21205として耐熱性EVA
(エチレン−酢酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレー
ド)を上記裏面被覆フィルム1204の上に積層した。
EVAはポリエチレン系の樹脂であるので熱伝導率は
0.28kcal/mh℃であり、受光面側は市販され
ている230μmの樹脂の枚葉を用いた。厚みに関して
は接着力を長期に渡り確保しなければならい事と光起電
力素子の非受光面の凹凸が200μm程度あり、それを
充填するために、現在実績のある230μm厚のものを
用いている。
【0103】次に上記で作成済の保護膜1206付きの
光起電力素子1207を2枚並べて、上記充填材2 1
205の上に非受光面が裏面補強材1202側になるよ
うに積層した。
【0104】次に充填材31208として耐熱性EVA
(エチレン−酢酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレー
ド)を上記保護膜1206付きの光起電力素子1207
の上に積層した。EVAはポリエチレン系の樹脂である
ので熱伝導率は0.28kcal/mh℃であり、受光
面側は市販されている460μmの樹脂の枚葉を用い
た。厚みに関しては受光面側の熱抵抗を上げるために必
要な膜厚を考慮した。
【0105】最後に表面被覆フィルム1209としてE
TFE(エチレンテトラフルオロエチレン)を上記充填
材3 1208の上に積層した。また、表面被覆フィル
ム1209にはEVAとの接着性を高めるためにあらか
じめ接着面にプラズマ処理が施してある。熱伝導率は
0.28kcal/mh℃であり、厚みは50μmであ
る。厚みに関しては表面の耐スクラッチ性に必要な膜厚
を用いている。
【0106】これら一体積層体を真空ラミネーターを用
いて、加圧脱泡しながら、150℃で充填材を溶融させ
ることにより樹脂どうしの接着を行い太陽電池モジュー
ルを作成する。
【0107】更に裏面補強材に予め開けておいた端子取
り出し穴より、ケーブルコネクター1210等を半田付
けし、正極と負極の端子を取り出す。半田付け部は絶縁
性、端子引っ張り強度を持たせるために、端子箱121
1内で端子台に止められており、端子箱1211内は更
にシリコンシーラントにより充填した構成になってい
る。
【0108】上記実施例1の太陽電池モジュールの受光
面側と非受光面側の熱伝導抵抗を表1に計算した。受光
面側熱伝導抵抗2.38m2h℃/calに対して非受
光面側熱伝導抵抗は1.93m2h℃/calであり、
受光面側の熱伝導抵抗と非受光面側の熱伝導抵抗の比が
1.2である。
【0109】
【表1】
【0110】なお、本実施例では、熱対流抵抗に関して
は太陽電池モジュールは板状であり、太陽電池モジュー
ルの受光面側と非受光面側とも放熱面積は同面積である
ため等しいと考えられる。また熱幅射抵抗に関しては太
陽電池モジュールの受光面側も非受光面側も同色系であ
るため等しいと考えられる。
【0111】次にこの太陽電池モジュールを用いた集熱
パネルについて図14を参考に説明する。
【0112】集熱パネルは光を透過する窓1406を有
する箱1401、空気取り入れ口1402、空気取り出
し口1403、熱源である上記太陽電池モジュール14
05により構成されている。
【0113】箱1401は強度を出すため、鉄板で枠及
び面を作成している。更に内部は熱を逃がさないよう
に、20mm厚の断熱材1408で被覆している。断熱
材1408はポリスチレンを用いている。寸法は屋根が
尺を単位とした寸法が多いため、尺寸法910mmを幅
にし1500mmの長さ、80mmの高さである。内部
は断熱材1408の厚み分だけ、狭くなっており、幅が
870mm、長さが1460mm、深さが60mmであ
る。
【0114】窓1406としては強化ガラスを用い、厚
みが4mmのものを使用する事で、耐荷重性、断熱性を
高め、外気への熱損失をできるだけ抑えた構成になって
いる。寸法はできるだけ多くの太陽光を得るため、89
0mm×1480mmとほぼ密封箱の一面を形成してい
る。
【0115】空気取り入れ口1402は箱1401の幅
方向の側面に位置し、太陽電池モジュール1405の非
受光面側の空間と連絡できるように設けられている。寸
法は30mm×300mmである。
【0116】空気取り出し口1403は箱1401の裏
面でかつ、空気取り入れ口1402と対向する側面の近
くに位置する。寸法は直径が150mmの穴である。こ
れは住宅屋内に温風を引き込むダクトと連結されるた
め、そのダクトに合わせた大きさが選択できる。また防
塵フィルターが備えつけられており、住宅屋内へ塵の侵
入を防いでいる。
【0117】箱1401内には太陽電池モジュール14
05がガラス1406と平行に設置されており、側面の
壁にLアングル1409にビス打ちし、部分的にスペー
サー1410により太陽電池モジュール1405を支え
ている。
【0118】太陽電池モジュール1405を取りつける
高さは箱1401の底面の断熱材1408より30mm
とし太陽電池モジュール1405の受光面側には30m
m厚の空気層ができるようにしている。空気は断熱性が
高く、この空気層を確保する事で窓からの放熱を防ぐ働
きをする。また非受光面側の空気層は30mmであり熱
媒体となる空気体積を約38000cm3としている。
【0119】太陽電池モジュール1405で発生した電
気はケーブルコネクター1411により、空気取り入れ
口1402と空気取り出し口1403から外に取り出さ
れている。ケーブルコネクター1411は熱媒の中に位
置することから、耐熱性のあるシリコン被覆電線を使用
している。
【0120】(比較例1)本比較例における集熱パネル
は、アモルファスシリコン光起電力素子を、亜鉛メッキ
鋼板上にプラスチック被覆した構成の太陽電池モジュー
ルを熱源として用いている。
【0121】更に上記太陽電池モジュールは受光面側の
熱抵抗(R表)より非受光面側の熱抵抗(R裏)の方が
大きい。
【0122】構成については実施例1とほぼ同じもので
あり、相違点は熱源として使用している太陽電池モジュ
ールの充填材3の膜厚が230μmであるというだけで
ある。これは従来の受光面側の熱抵抗を考慮しない場合
の厚みである。
【0123】上記の太陽電池モジュールの受光面側と非
受光面側の熱伝導抵抗を表2に計算した。受光面側熱伝
導抵抗1.56m2h℃/calに対して非受光面側熱
伝導抵抗は1.93m2h℃/calであり、受光面側
の熱伝導抵抗と非受光面側の熱伝導抵抗の比が0.8で
ある。
【0124】
【表2】
【0125】なお、熱対流抵抗に関しては太陽電池モジ
ュールは板状であり、太陽電池モジュールの受光面側と
非受光面側とも放熱面積は同面積であるため等しいと考
えられる。
【0126】また熱輻射抵抗に関しては太陽電池モジュ
ールの受光面側も非受光面側も同色系であるため等しい
と考えられる。
【0127】(比較例2)本比較例の集熱パネルは金属
板を熱源として用いている。
【0128】更に上記金属板は受光面側の熱抵抗(R
表)と非受光面側の熱抵抗(R裏)が同じである鋼板を
熱源とするものである。
【0129】構成については比較例2は従来の太陽電池
モジュールを熱源として使用しない場合の集熱パネルで
あり、実施例1及び比較例1の太陽電池モジュールに用
いられた裏面補強材と同じものを使用した。
【0130】熱伝導抵抗は実施例1のように熱源を樹脂
封止していないためほとんどないと考えられる。
【0131】また熱対流抵抗に関しては金属板は板状で
あり、金属の受光面側と非受光面側とも放熱面積は同面
積であるため等しいと考えられる。
【0132】また熱幅射抵抗に関しては金属の受光面側
も非受光面側も同色系であるため等しいと考えられる。
【0133】(実施例2)本実施例における集熱パネル
は、非単結晶光起電力素子を、ガラス上にプラスチック
被覆した構成の太陽電池モジュールを熱源として用いて
いる。
【0134】更に上記太陽電池モジュールは受光面側の
熱抵抗(R表)が非受光面側の熱抵抗(R裏)より非常
に大きい太陽電池モジュールである。
【0135】以下に図を用い、詳細に説明する。
【0136】まず最初に太陽電池モジュールについて説
明する。
【0137】最初に図5のように非単結晶光起電力基板
505を作製した。洗浄した0.127mm厚の長尺ス
テンレス基板501上に、スパッタ法で裏面反射層50
2としてSiを1%含有するAl層(膜厚5000オン
グストローム)とZnO層(膜厚5000オングストロ
ーム)を順次形成する。次にプラズマCVD法によりS
iH4とPH3とH2の混合ガスからn型a−Si層を、
SiH4とH2の混合ガスからi型a−Si層を、SiH
4とBF3とH2の混合ガスからp型微結晶μc−Si層
を形成し、n層膜厚150オングストローム/i層膜厚
4000オングストローム/p層膜厚100オングスト
ローム/n層膜厚100オングストローム/i層膜厚8
00オングストローム/p層膜厚100オングストロー
ムの層構成のタンデム型a−Si半導体層503を形成
した。
【0138】最後に透明電極層504としてIn23
膜(膜厚700オングストローム)を、O2雰囲気下で
Inを抵抗加熱法で蒸着することによって形成した。
【0139】次に、図6のように上記長尺の光起電力基
坂を縦300mm×横80mmの大きさでプレスマシン
を用いて打ち抜き、複数の光起電力素子片601を作成
した。しかしながら、プレスマシンにより切断された光
起電力素子片601の切断面では、透明導電層504と
ステンレス基板501が短絡した状態になっている。
【0140】そこで次に、図7のようにこの短絡をリペ
アーするために透明導電層701であるIn23電極の
周辺をエッチングした。ここで、In23電極の周辺の
エッチングは、In23を溶解するが非単結晶半導体は
溶解しない選択性を持つエッチング剤(FeCl3
液)を、各太陽電池素子の切断面よりやや内側のIn2
3の用囲にスクリーン印刷しIn23を溶解した後、
水洗浄することにより行い、In23電極の素子分離部
702を形成した。
【0141】さらに、図8のように正極側の集電電極を
以下の手順により形成した。まずグリッド801形成は
透明導電層にポリマー型銀メッキ銅ペーストをスクリー
ン印刷機により、パターン印刷をおこない、これを20
0℃±20℃に調整されたIR加熱炉により5分間の加
熱をおこなった。次に同じくスクリーン印刷機で導電ペ
ースト上にクリーム半田を印刷し、250℃±10℃に
調整されたリフローオーブンで、クリーム半田を加熱溶
融させた。そしてクリーム半田に含まれているフラック
スを洗浄するために、イオン交換樹脂により余分なイオ
ンを取り除いた純水を用いたシャワーに、基坂ごと5分
間投入し、約80℃に調整された温風を電極面にあて、
5分程度乾燥させた。
【0142】次にグリッド801の集電を行うバスバー
802の形成は錫メッキ銅線をグリッド801と直交さ
せる形で配置した後、グリッド801との交点に接着性
銀インク803を滴下し、150℃で30分間乾燥し
て、グリッド電極801と錫メッキ銅線とを接続した。
その際、錫メッキ銅線とステンレス基坂の端面が接触し
ないように、錫メッキ銅線の下にポリイミドテープ80
4を貼りつけた。
【0143】次に、図9のように負極側の電極を以下の
手順により形成した。銅タブ901は非発電領城の一部
を、グラインダーで除去してステンレス基板を露出させ
た後、その部分に銅箔をスポット溶接器で溶接902し
た。グラインダーで除去するのは透明電極層や半導体層
等の高抵抗膜が存在する状態でスポット溶接を行うと、
溶接時に火花が散って、製品に悪影警を及ぼす可能性が
高いためである。
【0144】以上で光起電力素子の単位セルの作成が終
了した。
【0145】次に、図10のように単位セル1001を
1.0mmの間隔をあけて配列し、隣接する単位セル1
001のバスバー1002と銅箔タブ1003とを半田
付け1004することにより直列接続し、同様に13枚
の単位セル1001を直列接続した。
【0146】次に、図11のように正極及び負極の端子
取り出し用配線の形成を行った。正極側の配線は、13
番目の単位セル1101の裏面中央部に絶縁性ポリエス
テルテープ1102を貼りつけた上に銅箔1103を重
ね、次に、銅箔1103と裏側に向けて折り返されたバ
スバー1104を半田付け1105することによって行
った。また、負極側の配線は1番目の単位セル1106
の裏面に図11のように銅箔1107を貼り付け、次に
スポット溶接された銅タブ1108を裏側に向けて折り
返し銅箔1107と半田付け1109することによって
行った。
【0147】以上で光起電力素子の作成が完成した。大
きさはは縦300mm、横1052mmの大きさであ
る。
【0148】以上で光起電力素子の作成が完成した。次
に、図15に示したような太陽電池モジュール1501
を作成する。
【0149】まず最初に図13のように上記の光起電力
素子1301表面に保穫膜1302を形成する。アクリ
ルシリコン原液をシンナーに溶かし(固形分80%)、
シランカップリング剤を固形分に対して3%混合したも
のを塗料液として調合し、図13のように光起電力秦子
表面に均一に準料を圧液の臓射により塗布し、80℃±
3℃に調整された熱風乾燥路で5分間乾燥させた後、2
00℃±10℃に調整された熱風乾燥炉に移し替え、3
0分間硬化させる。
【0150】上記アクリルシリコンは熱伝導率が0.1
8kcal/mh℃である一般的なものを用い、厚みは
100μmのものを用いた。厚みに関しては塗布できる
最高膜厚を用いており、表面保護性を高めた。100μ
m以上塗布すると硬化中に発泡が生じ、均一な膜形成が
不可能となる。
【0151】次に表面被覆材1502としてガラス板を
準備する。熱伝導率1.1kcal/mh℃で、厚みは
4mmの強化ガラス(パイレックス)を用いた。寸法は
850mm×1400mmに切断した。
【0152】次に充填材1 1503として有機過酸化
物等を配合して耐熱性を強化したEVA(エチレン−酢
酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレード)を上記表面被
覆材1502の上に積層した。EVAはポリエチレン系
の樹脂であるので熱伝導率は0.28kcal/mh℃
であり、受光面側は市販されている460μmの樹脂の
枚葉を用いた。
【0153】次に上記で作成済の保護膜1504付きの
光起電力素子1507を2枚並べて、上記充填材1 1
503の上に受光面をガラス板1502側に向けて積層
した。
【0154】次に充填材21505として耐熱性EVA
(エチレン−酢酸ビニル共重合ポリマー耐候性グレー
ド)を上記保護膜1504付きの光起電力素子1507
の上に積層した。EVAはポリエチレン系の樹脂である
ので熱伝導率は0.28kcal/mh℃であり、受光
面側は市販されている460μmの樹脂の枚葉を用い
た。
【0155】次に裏面被覆フィムルとしてPETフィル
ム(ポリエチレンテレフタレート)1506を上記充填
剤2 1505の上に積層した。PETフィムルは熱伝
導率が0.18kcal/mh℃である。厚みとしては
100μmのものを用いた。厚みに関しては光起電力素
子の裏面への絶縁性、耐スクラッチ性を確保できる最少
の厚みを用いている。
【0156】これら一体積層体を真空ラミネーターを用
いて、加圧脱泡しながら、150℃で充填材を溶融させ
ることにより樹脂どうしの接着を行い太陽電池モジュー
ルを作成する。
【0157】最後に裏面のPETフィルムから端子を取
り出すため、ケーブルコネクター1509等を半田付け
し、正極と負極の端子を取り出す。半田付け部は絶縁
性、端子引っ張り強度を持たせるために、端子箱150
8内で端子台に止められており、端子箱1508内は更
にシリコンシーラントにより充填した構成になってい
る。
【0158】上記実施例2の太陽電池モジュールの受光
面側と非受光面側の熱伝導抵抗を表3に計算した。受光
面側熱伝導抵抗3000m2h℃/cal以上に対して
非受光面側熱伝導抵抗は1.93m2h℃/calであ
り、受光面側の熱伝導抵抗と非受光面側の熱伝導抵抗の
比が約2500である。
【0159】
【表3】
【0160】なお、本実施例においては、熱対流抵抗に
関しては太陽電池モジュールは板状であり、太陽電池モ
ジュールの受光面側と非受光面側とも放熱面積は同面積
であるため等しいと考えられる。また熱幅射抵抗に関し
ては太陽電池モジュールの受光面側も非受光面側も同色
系であるため等しいと考えられる。
【0161】次にこの太陽電池モジュールを用いた集熱
パネルについて図14を参考に説明する。
【0162】集熱パネルは光を透過する窓1406を有
する箱1401、空気取り入れ口1402、空気取り出
し口1403、熱源である上記太陽電池モジュール14
05により構成されている。
【0163】箱1401は強度を出すため、鉄板で枠及
び面を作成している。更に内部は熱を逃がさないよう
に、20mm厚の断熱材1408で被覆している。断熱
材1408はポリスチレンを用いている。寸法は屋根が
尺を単位とした寸法が多いため、尺寸法910mmを幅
にし1500mmの長さ、80mmの高さである。内部
は断熱材1408の厚み分だけ、狭くなっており、幅が
870mm、長さが1460mm、深さが60mmであ
る。
【0164】窓1406としては強化ガラスを用い、厚
みが4mmのものを使用する事で、耐荷重性、断熱性を
高め、外気への熱損失をできるだけ抑えた構成になって
いる。寸法はできるだけ多くの太陽光を得るため、89
0mm×1480mmとほぼ密封箱の一面を形成してい
る。
【0165】空気取り入れ口1402は箱1401の幅
方向の側面に位置し、太陽電池モジュール1405の非
受光面側の空間と連絡できるように設けられている。寸
法は30mm×300mmである。
【0166】空気取り出し口1403は箱1401の裏
面でかつ、空気取り入れ口1402と対向する側面の近
くに位置する。寸法は直径が150mmの穴である。こ
れは住宅屋内に温風を引き込むダクトと連結されるた
め、そのダクトに合わせた大きさが選択できる。また防
塵フィルターが備えつけられており、住宅屋内へ塵の侵
入を防いでいる。
【0167】箱1401内には太陽電池モジュール14
05がガラス1406と平行に設置されており、側面の
壁にLアングル1409にシリコンシーラントで接着
し、部分的にスペーサー1410により太陽電池モジュ
ール1405を支えている。
【0168】太陽電池モジュール1405を取りつける
高さは箱1401の底面の断熱材1408より30mm
とし太陽電池モジュール1405の受光面側には30m
m厚の空気層ができるようにしている。空気は断熱性が
高く、この空気層を確保する事で窓からの放熱を防ぐ働
きをする。また非受光面側の空気層は30mmであり熱
媒体となる空気体積を約38000cm3としている。
【0169】太陽電池モジュール1405で発生した電
気はケーブルコネクター1411により、空気取り入れ
口1402と空気取り出し口1403から外に取り出さ
れている。ケーブルコネクター1411は熱媒の中に位
置することから、耐熱性のあるシリコン被覆電線を使用
している。
【0170】尚、本例では一度、ステンレス基板上に形
成した太陽電池をガラスに封止する方法をとったが、直
接ガラスに非単結晶半導体を形成して、太陽電池モジュ
ールとして使用することができることは言うまでもな
い。
【0171】(実施例3)本実施例は、非単結晶光起電
力素子を使用し非受光面側にフィンを設けた亜鉛メッキ
鋼板上にプラスチック被覆した構成の太陽電池モジュー
ルを熱源として用いた集熱パネルである。
【0172】構成については実施例1における太陽電池
モジュールの裏面側にフィンを取りつけた構成であり、
厚み0.4mmの黒色鉄坂を幅20mm、長さ1000
mmに切断し、5cm間隔で太陽電池モジュール非受光
面の中心付近に10枚取りつけた。
【0173】(比較実験)実施例1、比較例1、比較例
2、実施例2、実施例3のそれぞれの集熱パネルの集熱
特性を比較するために、屋外暴露テストを行った。設置
条件は同条件(南向き、設置角度28.6°)で、空気
温度の測定点は空気取り出し口とした。なお空気の流量
は、60m2/hourで60℃の外気を流入させてい
る。
【0174】その結果を表4に示す。なお、測定地は京
都で真夏の快晴日に行った。
【0175】
【表4】
【0176】結果によれば、本発明における実施例1の
集熱パネルが、従来の黒色鉄板を熱源として用いていた
集熱パネルと同等の集熱効果が得られる事がわかる。ま
た比較例1の太陽電池モジュールは熱抵抗が受光面側の
方が低い設計であるため、つまり受光面側への放熱が比
較的大きくなるため、熱媒である非受光面側の空気を十
分に昇温できていない事がわかる。
【0177】更に実施例2の集熱パネルは従来の黒色鉄
板を熱源として用いていた集熱パネルよりも高い集熱効
果を示しており、熱源として受光面側の熱抵抗を非受光
面側より高める事が、集熱効果を上げる事を示してい
る。
【0178】また熱源の非受光面側への熱伝導を高める
方法として、表面積を大きくするフィンが効果的である
事も、実施例3の結果から分かる。
【0179】
【発明の効果】熱源として受光面側の熱抵抗より非受光
面側の熱抵抗を小さくした太陽電池モジュールを用いた
集熱パネルは熱媒である太陽電池モジュールの非受光面
側の空気を効率よく暖めることが可能となった。さらに
本発明の集熱パネルを利用したパッシブソーラーシステ
ムは80℃以上の十分な温風を得る事ができた。
【0180】また太陽電池素子でなく樹脂で封止した太
陽電池モジュールを集熱パネルの熱源として使用するこ
とで、太陽電池素子の耐候性を考慮したり、集熱パネル
の絶縁性を考慮したりする必要がなくなるため、低コス
トで安全な集熱パネルを提供できた。
【0181】さらに電源としても、太陽電池モジュール
を集熱パネルの中に設置する事ができるため、パッシブ
ソーラーシステム住宅の屋根全面積を太陽電池モジュー
ルで敷きつめられ、その結果より大きな電気量が得られ
るようになった。これによリシステム用の電源だけでな
く、電力会社へ電気の売却も可能となり、一層充実した
パッシブソーラーシステムを提供できた。
【0182】また寒冷地における積雪問題も集熱パネル
内に太陽電池モジュールを設置する事が可能になったの
で、、太陽電池モジュールが発電しないといった問題は
解消した。
【図面の簡単な説明】
【図1】パッシブソーラーシステム住宅を表す概略図。
【図2】太陽電池モジュールを熱源とした集熱パネルを
表す図。
【図3】太陽電池モジュールの実施態様例を表す図。
【図4】光起電力素子の実施態構例を表す断面図。
【図5】実施例の光起電力基坂の断面図。
【図6】実施例の光起電力素子片の上面図。
【図7】実施例のエッチング後の光起電力素子片の上面
図。
【図8】実施例の集電電極の形成後の光起電力素子片の
上面図。
【図9】実施例の負極電極の形成後の光起電力素子片の
上面図。
【図10】実施例の単位セルを直列接続した光起電力素
子の上面図。
【図11】実施例の正極及び負極の端子取り出し部形成
後の光起電力素子の上面図。
【図12】実施例1の太陽電池モジュールを表す図。
【図13】実施例の保護膜形成後の光起電力素子の上面
図。
【図14】実施例1及び実施例2の集熱パネルを表す
図。
【図15】実施例2の太陽電池モジュールを表す図。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一部に太陽光が入射可能な窓
    を有する保温構造を有する箱:前記箱に設けられ、流体
    である熱媒を前記箱内に流入させるための取入れ口:前
    記箱に設けられ、流体である熱媒を前記箱内より流出さ
    せるための取出し口:前記箱内に配置された太陽電池モ
    ジュール:を有する集熱パネル。
  2. 【請求項2】 前記太陽電池モジュールが前記箱内の空
    間を2分割するように配置され、受光面側の熱抵抗より
    非受光面側の熱抵抗が小さいことを特徴とする請求項1
    に記載の集熱パネル。
  3. 【請求項3】 前記太陽電池モジュールが前記箱内の空
    間を2分割するように配置されており、前記熱媒が前記
    太陽電池モジュールの非受光面側を経路とすることを特
    徴とする請求項1または2に記載の集熱パネル。
  4. 【請求項4】 前記太陽電池モジュールが非単結晶半導
    体を用いることを特徴とする請求項1乃至3に記載の集
    熱パネル。
  5. 【請求項5】 前記非単結晶半導体がアモルファスシリ
    コン半導体であることを特徴とする請求項4に記載の集
    熱パネル。
  6. 【請求項6】 前記太陽電池モジュールの少なくとも非
    受光面側が暗色系であることを特徴とする請求項1乃至
    5に記載の集熱パネル。
  7. 【請求項7】 前記太陽電池モジュールが非受光面側に
    フィンを有することを特徴とする請求項1乃至6に記載
    の集熱パネル。
  8. 【請求項8】 前記太陽電池モジュールが、受光面側と
    非受光面側のそれぞれに熱抵抗を有する断熱効果層を有
    し、該断熱効果層の熱抵抗が受光面側より非受光面側で
    小さいことを特徴とする請求項1乃至7に記載の集熱パ
    ネル。
  9. 【請求項9】 前記断熱効果層がエチレン−酢酸ビニル
    共重合体ポリマーで形成されていることを特徴とする請
    求項8に記載の集熱パネル。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至9に記載の集熱パネルを
    利用したパッシブソーラーシステム。
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