(57)【要約】【課題】太陽光で発電ができるように、発電機能付きタイルを提供することである。また、現場で自在なセルの組み合わせで施工できるにすることで、汎用性の有るものとすることである。【解決手段】窯業用無機質坏土の表面にガラス質コーティング剤を塗布して焼成されるタイル基盤と、ｎｉｐ構造またはｐｉｎ構造を持つシリコン層と、シリコン層の上下面に設けた透明導電膜と、反射防止保護膜と、シリコン層で発電した電気が透明導電膜を介して利用できるようにした給電部と、を備えている。ガラス質コーティング剤は、燐・珪酸塩ガラスであり、透明導電膜は、二酸化錫及び／又は二酸化インジウムである。また、太陽光の反射を防止するように、前記透明導電膜の上面には、酸化チタン及び酸化シリコンを含む反射防止保護膜を形成する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
窯業用無機質坏土の表面にガラス質コーティング剤を塗布して焼成されるタイル基盤と、
前記タイル基盤の表面に設けた光を電気に変換する発電素子層と、
前記発電素子層の上下面に設けた透明導電膜と、
前記発電素子層で発電した電気が前記透明導電膜を介して利用できるようにした給電部と、を備えてタイルを構成し、前記タイルを複数個建築物に貼り付けて各タイルの給電部を接続することにより、前記タイルで太陽光発電するようにしたことを特徴とするソーラタイル。
【請求項２】
前記発電素子層は、ｎｉｐ構造またはｐｉｎ構造を持つシリコン層であることを特徴とする請求項１に記載のソーラタイル。
【請求項３】
前記ガラス質コーティング剤は、燐・珪酸塩ガラスまたは硼・珪酸塩ガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載のソーラタイル。
【請求項４】
前記透明導電膜は、二酸化錫及び／又は二酸化インジウムであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のソーラタイル。
【請求項５】
太陽光の反射を防止するように、前記透明導電膜の上面には、酸化チタン及び酸化シリコンを含む反射防止保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のソーラタイル。
【請求項６】
前記給電部は、前記透明導電膜を繋ぐリード線もしくは導電性目地であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のソーラタイル。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光を電気に変換する発電素子が組み込まれることにより、太陽光発電ができるようにしたタイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電する太陽電池は、発電素子（セル）に、単結晶シリコンセルや多結晶シリコンセル、もしくは、アモルファスシリコンセルが利用され、コストや発電効率が改善されている。また、一般家庭においては、太陽電池を壁もしくは屋根に設置することで、電気代が節約できることから、広く普及したものとなっている。発電素子を複数取り付けてパネル状に保持させることができるようにしたものとして、特表２００３−５０６８８４には、ソーラータイル組立体が開示されている。このソーラータイル組立体は、第１の電気コネクタを有する取り外し可能な外側パネルと、第２の電気コネクタを有する内側支持構造とを有し、第１の電気コネクタと第２の電気コネクタとの間の電気接続が外側パネル及び内側支持構造を接合することによって実現されるよう配置されるものであり、発電素子は、外側パネルに設けられている。しかし、このようなソーラータイル組立体においては、施工現場で、施工面の形状に合わせて施工することが難しく、また、建築物を構成する部材とはなりえないものとなっている。即ち、一般的に、太陽光を利用して発電可能に構成された太陽電池パネルにおいては、概ね、規格化されて構築物に取り付けられるものとなっていることから建築物の概観を損ねる場合もあり、取付箇所も限られていた。
【特許文献１】特表２００３−５０６８８４号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、タイルに発電機能を備えることができるようにすることである。また、太陽電池パネルのように、取付け設置するタイプと異なり、現場で自在なセルの組み合わせで施工できるようにすることで、汎用性の有るものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案のソーラタイルは、窯業用無機質坏土の表面にガラス質コーティング剤を塗布して焼成されるタイル基盤と、前記タイル基盤の表面に設けた光を電気に変換する発電素子層と、前記発電素子層の上下面に設けた透明導電膜と、前記発電素子層で発電した電気が前記透明導電膜を介して利用できるようにした給電部と、を備えてタイルを構成し、前記タイルを複数個建築物に貼り付けて各タイルの給電部を接続することにより、前記タイルで太陽光発電するようにしたことを特徴とする。前記発電素子層は、ｎｉｐ構造またはｐｉｎ構造を持つシリコン層であり、前記ガラス質コーティング剤は、燐・珪酸塩ガラスまたは硼・珪酸塩ガラスであり、前記透明導電膜は、二酸化錫及び／又は二酸化インジウムであることを特徴とする。さらに、太陽光の反射を防止するように、前記透明導電膜の上面には、酸化チタン及び酸化シリコンを含む反射防止保護膜が形成され、前記給電部は、前記透明導電膜を繋ぐリード線もしくは導電性目地であることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００５】
タイル基盤の表面に、光を電気に変換する発電素子層（ｎｉｐ構造またはｐｉｎ構造を持つシリコン層）と、発電素子層の上下面に設けた透明導電膜と、給電部とを備えることにより、発電機能を備えたタイルになる。
また、ガラス質コーティング剤を、燐・珪酸塩ガラス素材とし、透明導電膜を二酸化錫及び／又は二酸化インジウムの複合体とすることにより、透明導電膜を介して、発電素子で発生した電気が効率良く得られるものとなる。
反射防止保護膜は、透明導電膜を保護し、且つ、太陽光の反射を防止するので、シリコン層が光を効率良く電気に変換するものとなる。
発電機能を備えたタイルは、建築物を構成する構成部材となり、建築物の一部分となることから、建築物の概観を損ねることがない発電装置となる。
発電機能を備えたタイルは、好適なサイズとすることにより、タイルを貼る施工現場において、自在に組み合わせで施工できるものとなる。
太陽光の露光面に施工されたタイルは、それぞれのタイル間を給電部（導電性の目地もしくはリード線）で繋ぐことにより、必要な電力が供給できるものとなる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
タイル生地の上に、燐・珪酸塩ガラス素材からなるガラス質コーティング剤を塗布してタイル基盤とし、その上面で、太陽光を電気に変換する発電素子層を透明導電膜（二酸化錫及び／又は二酸化インジウム）で挟み込み形成し、最上面に反射防止保護膜を形成することにより効率の良い電力が得られるソーラタイルとした。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本考案のソーラタイル１０の断面を説明する説明図である。このソーラタイル１０は、タイル基盤が、タイル片１と、その表面に形成されるガラス質コーティング層２とで構成され、その上に、下面側透明導電膜３ａ、発電素子層としてのシリコン層（ｎ型シリコン層４、ｉ型シリコン層５、ｐ型シリコン層６）、上面側透明導電膜３ｂが積層され、さらに、反射防止保護膜８がコーティングされ、全体的に厚さ４〜１３ｍｍ程度で形成される。この厚さは、タイル基盤の厚さであり、その上に形成される透明導電膜（３ａ、３ｂ）、シリコン層（４，５、６）、反射防止保護膜８の各厚さは極めて薄い薄層として形成される。
【０００８】
タイル基盤は、タイル生地の表面にガラス質コーティング剤が塗布され、これを１１５０±５０度Ｃで焼成することにより形成されるものであり、タイル生地は、窯業用無機質坏土を高圧プレスすることにより形成される。窯業用無機質坏土は、天然に産する石・粘土からなり、これをボールミルで微粉砕し、泥しょう状にしたものを、スプレードライヤーで噴霧乾燥したものであり、タイル生地は、この窯業用無機質坏土を金型に入れて約１５０〜３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスして作られる。通常、タイルを製造する際には、タイル生地の表面に、釉薬（長石、石灰、粘土、顔料の泥しょうからなる）が噴霧され、これを焼成して製造される。しかし、本考案においては、上述したような釉薬を噴霧するのではなく、タイル生地の表面に燐・珪酸塩ガラスまたは硼・珪酸塩ガラスを噴霧して焼成しタイル基盤とするものである。
【０００９】
上述したようにして製造されたタイル基盤の上面には、ＳｎＯ２・Ｉｎ２Ｏ３からなる透明導電膜３ａが、スパッタ法やスプレー法等により膜厚１〜４μｍ程度の透明な薄膜として形成される。さらに、プラズマＣＶＤ装置や高周波（ＲＦ）スパッタリング装置を利用し、ｎ，ｉ，ｐの各型のシリコン層（非晶質半導体層）が形成される。このプラズマＣＶＤ装置は、基盤上にシリコンの薄層が形成できるものであり、高周波電力をアノード電極とカソード電極間にかけて、プラズマを発生させることができるものである。その他に、スプレー法により、ナノアモルファスシリコン粒子をスプレーして、ｎ，ｉ，ｐの各型のシリコン層を形成することもできる。また、例えば、ガスラインにより、シラン（ＳｉＨ４）とフォスフィン（ＰＨ３）を供給することにより、ガスがプラズマで分解されてｎ型のシリコンの薄層を形成し、同様に、ｉ型シリコン層は、ガスラインによりシラン（ＳｉＨ４）が供給されて形成され、ｐ型シリコン層は、シラン（ＳｉＨ４  ）、メタン（ＣＨ４  ）、ジボラン（Ｂ２  Ｈ６  ）、水素（Ｈ２  ）が供給されて形成されること等適宜実施できる。さらに、シリコン層の上面には、ＳｎＯ２・Ｉｎ２Ｏ３からなる透明導電膜３ｂが、膜厚１〜４μｍ程度の透明な薄膜として形成され、反射防止保護膜８は、前記透明導電膜３ｂの上面に形成される。リード線７は、透明導電膜（３ａ、３ｂ）に、電子ビーム装置等で電極が設けられることにより繋がれる。
【００１０】
反射防止保護膜８は、透明導電膜を保護し、且つ、太陽光の反射を防止するように形成されるものであり、酸化チタンと酸化シリコンを９．２Ｖｏｌ％含む。因みに、二酸化チタンは不透明粒子であるが、水酸化チタンのゾル溶液を粒径約５０ｎｍ以下に結晶化させることにより、これを分散させた反射防止保護膜８では全体として十分透明なものとなる。この反射防止保護膜８は、噴霧装置により噴霧して形成されるものであり、その噴霧液の組成は、上述した酸化チタンと酸化シリコンを９．２Ｖｏｌ％と、更に、スプレー化剤（２―エチルー１−ヘキサノール）４０Ｖｏｌ％、溶剤（ブチルアセテート）２０Ｖｏｌ％、レベリング剤（イソプロパノール）３０．８Ｖｏｌ％とを含む。
【００１１】
図２は、建築物にソーラタイル１０を施工した部分であり、隣り合うソーラタイル１０がリード線７（７ａもしくは７ｂ）で連結されていることを示したものである。この図に示すように、モルタルまたはコンクリートで形成された建築物の壁面には、タイルを１枚ずつ貼付けることにより、壁面が所定出力の太陽光発電システムの出力部となる。出力される電圧は、連結されるソーラタイル１０の枚数に比例するが、二次電池に充電することにより、常時、必要な電力が得られるようになる。ソーラタイル１０の発電力は、例えば、タイルの１枚のサイズが１０ｃｍ×１０ｃｍであった場合、約１．３Ｗ程度である。
【００１２】
ソーラタイル１０を連結する給電部は、上述したリード線７に限定されることなく、タイル間の目地を埋める目地剤（図省略）として構成することもできる。この場合、前記目地剤を、例えば、シリコンゴムに銀パウダーを１０％から２０％混入することにより導電性を備えたものとして形成する。これにより、導電性目地剤を目地に施工した場合には、隣り合うソーラタイル１０を電気的に繋ぐことになる。尚、建造物の壁面にタイルを施工する場合、前もってタイルを貼り付けて一体化したパネルを製造し、このパネルを壁面に固定するようにし、施工効率を向上させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
ソーラタイルが施工される箇所は、通常のタイルが施工できる場所であれば同様に施工できるものであり、建築物における壁面が好適である。しかし、壁面に限定されることなく、屋根や路面など太陽光が得られる箇所であれば、どこでも施工可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ソーラタイルの断面を説明する説明図である。
【図２】建築物における壁面に施工されたソーラタイルを示したものである。
【符号の説明】
【００１５】
１  タイル片
２  ガラス質コーティング層
３ａ、３ｂ  透明導電膜
４  ｎ型シリコン層
５  ｉ型シリコン層
６  ｐ型シリコン層
７、７ａ、７ｂ  リード線
８  反射防止保護膜
１０  ソーラタイル
【図１】
0003102919.tif 000003
【図２】
0003102919.tif 000004