(57)【要約】太陽光発電窓の組立品を提供する。太陽光発電窓の組立品は、太陽光発電素子と、太陽光制御被膜と、スペースとを含む。太陽光制御被膜は、太陽光発電素子に隣接して配置される。スペースは、太陽光制御被膜の表面に直接隣接して配置される。スペースは、太陽光発電素子と太陽光制御被膜の間か、または太陽光発電素子の反対側の太陽光制御被膜の側面上にある。太陽光発電窓の組立品のさらなる実施形態も提供する。
2013532368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電素子と、
該太陽光発電素子に隣接して配置される太陽光制御被膜と、
該太陽光制御被膜の表面に直接隣接して配置されたスペースと
を含み、
該スペースが、該太陽光発電素子と該太陽光制御被膜の間か、または該太陽光発電素子の反対側の該太陽光制御被膜の側面上にある
ことを特徴とする太陽光発電窓の組立品。
【請求項２】
前記太陽光発電素子が積層構造を有する請求項１に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項３】
前記太陽光制御被膜が低Ｅタイプ又はソーラーＥタイプである請求項１に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項４】
可視光透過率が０．４％〜１５％である請求項１に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項５】
ＳＨＧＣが０．１５〜０．４５の間である請求項１に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項６】
前記スペースが空気で満たされた請求項１に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項７】
透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペインを含む積層構造体と、
透明誘導体の基板材料からなり、二つの主面を有する少なくとも第三のペインと、
所定幅のスペーサー素子及びスペースと
を備える太陽光発電窓の組立品であって、
該第一及び第二の各ペインは、第一及び第二の主面を有し；
該第一のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設され、該機能性薄膜コーティングの一つは導電層を含み；
該第二のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設され、該機能性薄膜コーティングの一つは半導体層を含み；
該第一及び第二のペインの間には電解質材料が配置され、その一表面には発色材料が配置され、前述のものは太陽光発電素子として機能できるように配列されており；
該少なくとも第三のペインは、該積層構造体と、隣接して平行で、間隔を介した関係にあり、該少なくとも第三のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設され、該機能性薄膜コーティングの少なくとも一つは太陽光制御被膜を含み；
該スペーサー素子及びスペースが、該透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペインと該積層構造体とを隔てている
ことを特徴とする太陽光発電窓の組立品。
【請求項８】
前記透明誘導体の基板材料がガラスでできている請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項９】
建物の表面の構成要素として取り付けられる請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１０】
可視光透過率が約０．４％〜１５％の間である請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１１】
前記太陽光制御被膜が低Ｅタイプ又はソーラーＥタイプである請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１２】
前記太陽光発電素子がＲＰＥＣタイプである請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１３】
Ｕ値が０．４未満である請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１４】
ＳＨＧＣが０．２未満である請求項７に記載の太陽光発電窓の組立品。
【請求項１５】
透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペインを含む積層構造を備える太陽光発電窓の組立品であって、
各ペインは、第一及び第二の主面を有し；
該第一のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設され；
該機能性薄膜コーティングの一つは導電層を含み；
該第二のペインは、その主面の両面に機能性薄膜コーティングが配設され、該機能性薄膜コーティングの一つは半導体層を含み、該機能性薄膜コーティングの一つは太陽光制御被膜を含み；
該第一及び第二のペインの間には電解質材料が配置され、その一表面には発色材料が配置され、前述のものは太陽光発電素子として機能できるよう配列されており；
太陽熱制御を提供することができ、また、接触する太陽光放射を利用して電気エネルギーを作り出すことができる
ことを特徴とする太陽光発電窓の組立品。
【請求項１６】
前記太陽光発電素子がＲＰＥＣタイプである請求項１５に記載の太陽光発電窓の組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多機能性窓の組立品に関する。より詳細には、本発明は、建物一体型太陽光発電窓の組立品に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置は、地面又は屋上に設置して電気エネルギーを発生させることで知られている。しかしながら、これら太陽光発電装置の大部分は、不透明であるために窓には適していない。
【０００３】
米国特許第６，６４６，１９６号公報、即ち‘１９６特許は、窓ユニットにおけるエレクトロクロミック被膜に電力を供給するための、太陽電池の使用を開示している。太陽電池から電力が供給されると、エレクトロクロミック被膜を透明状態から不透明状態に変えることができる。こうして、エレクトロクロミック被膜を制御して、可変の光透過をもたらすことができる。また、不透明状態において、エレクトロクロミック被膜は太陽光放射を阻止することができる。
【０００４】
しかしながら、これら窓ユニットは、いくつかの欠点を有する。例えば、エレクトロクロミック素子は高価であり、太陽光発電素子により発生した電気エネルギーを消費する。そのため、これら窓ユニットのコストは高く、また、これらにより発生する電気エネルギーを他の目的に使用できないこともある。また、太陽電池が低光条件でエレクトロクロミック素子を制御するのに十分な電気エネルギーを提供するためには、これらの窓ユニットは、建物の表面の南向きの部分への組み込みにのみ適している。さらに、‘１９６特許により開示された好適な構成においては、太陽電池が窓ユニットの端部のみに沿って配置されている。この構成は、窓ユニットのエネルギー密度を低下させ、また、建築の用途にはふさわしくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，６４６，１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、見て美しく、建物の表面の全面に利用でき、高密度で電気エネルギーを作り出し、かつユニットの光学制御特性及び太陽光制御特性を調節するためにかかるエネルギーを必要としない太陽光発電窓の組立品の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、改善した太陽光発電窓の組立品に関する。太陽光発電素子及び太陽光制御被膜の利用を通じて、太陽光発電窓の組立品は、太陽熱制御を提供し、また、窓の組立品に接触する太陽光放射を利用して電気エネルギーを作り出す。
【０００８】
太陽光発電窓の組立品は、太陽光発電素子、太陽光制御被膜、及びスペースを備える。太陽光制御被膜は、太陽光発電素子に隣接して配置される。スペースは、太陽光制御被膜の表面に直接隣接して配置され、太陽光発電素子と太陽光制御被膜の間か、または太陽光発電素子の反対側の太陽光制御被膜の側面上にある。
【０００９】
より具体的な実施形態において、太陽光発電窓の組立品は、積層構造体を備える。積層構造体は、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペインを備える。各ペインは、第一及び第二の主面を有する。第一のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは、導電層を含む。第二のペインは、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは、半導体層を含む。第一及び第二のペインの間には電解質材料が配置され、その一表面には発色材料が配置され、前述のものは太陽光発電素子として機能できるように配列されている。
【００１０】
透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペインは、かかる積層構造体とは、隣接して平行で、間隔を介した関係にある。少なくとも第三のペインは、二つの主面を有する。少なくとも第三のペインの主面の片面又は両面には、機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの少なくとも一つは、太陽光制御被膜を含む。所定幅のスペーサー素子及びスペースは、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペインと積層構造体とを隔てている。
【００１１】
別の実施形態において、太陽光発電窓の組立品は、積層構造体を備える。積層構造体は、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペインを備える。各ペインは、第一及び第二の主面を有する。第一のペインは、その主面の片面又は両面に、機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは、導電層を含む。第二のペインは、各主面に、機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは半導体層を含み、機能性コーティングの一つは、太陽光制御被膜を含む。第一及び第二のペインの間には電解質材料が配置され、その一表面には発色材料が配置され、前述のものは太陽光発電素子として機能できるように配列されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ある太陽光発電窓の組立品の断面図である。
【図２】別の太陽光発電窓の組立品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、明示的に反対のことを記載している場合を除き、様々な代替配向及び工程順序を想定してもよいことを理解すべきである。また、以下の明細書に示した及び記載した具体的な実施形態は、添付の特許請求の範囲において定義した発明概念の単に例示的な実施形態であることを認識すべきである。
【００１４】
本発明は、太陽光発電（ＰＶ）窓の組立品１０に関し、好ましくは建物の表面又は窓ガラス系の構成要素として利用される。
【００１５】
ＰＶ窓の組立品１０は、太陽熱制御特性を有し、また、窓の組立品１０に接触する太陽光放射を利用して電気エネルギーを作り出す。従って、図１及び図２の実施形態には示していないが、ＰＶ窓の組立品１０は、周辺シール、導線／コネクター及び電気コントローラーも必要とし得る。
【００１６】
ＰＶ窓の組立品１０は、ＰＶ素子１２を備える。ＰＶ素子１２は、積層構造を有していてもよく、好ましくは、再生型光電気化学（ＲＰＥＣ）素子及び／又はナノ色素の太陽電池として知られる色素増感ＰＶ素子１２である。以下、ＲＰＥＣタイプのＰＶ素子１２に言及する。一般論として、本発明で利用するＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、例えば、米国特許第４，９２７，７２１号公報、米国特許第６，２９７，９００号公報及び米国特許第７，６４９，１４０号公報に記載され、その全体を参照により本明細書に組み込む。
【００１７】
ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、可視光を吸収して、それを電気エネルギーに変換する。ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、吸収した可視光の全てを電気エネルギーに変換するわけではない。ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、変換効率が５％以上であるのが好ましく、７％以上であるのがより好ましい。しかしながら、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、低光条件下でさえも電気エネルギーを提供することができる。例えば、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、ＰＶ窓の組立品１０と太陽との間の入射角が小さい場合には、窓の組立品１０を暗くし、及び／又は建物の屋内照明により発生した光を吸収することにより電気エネルギーを生成することができる。可視光の吸収量は、ＰＶ窓の組立品１０の用途に適したＲＰＥＣのＰＶ素子の間で異なり得る。好適には、本発明を実施するのに利用するＲＰＥＣのＰＶ素子は、通過する可視光の約８０％〜９６％を吸収する。従って、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２を通過する可視光の一部は吸収されない。有利なことに、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２によって吸収されない可視光の一部は、ＰＶ窓の組立品１０を介して建物へ伝播する。好適には、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２によって吸収されない可視光の大部分が、建物へ伝播する。
【００１８】
米国特許第６，２９７，９００号公報、即ち‘９００特許において注目すべきは、ＰＶ素子によって発生した電気エネルギーを利用して、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を作動させ及び制御することである。ＥＣ素子は、暗くしたり明るくしたりすることによって太陽光制御特性をもたらして、より多い又はより少ない太陽光放射が「スマートウィンドウ」を通過するようにする。‘９００特許に記載されたスマートウィンドウは、比較的複雑であり、その複雑さゆえ、おそらく比較的高価である。しかしながら、太陽光制御特性は、ＥＣ素子を制御することによって調節されるため、スマートウィンドウはエネルギーを消費してエネルギーを節約する；即ち、‘９００特許におけるＰＶ素子により生成したエネルギーは、ＥＣ素子が太陽エネルギーの透過を防止又は許容するのに消費される。
【００１９】
本発明は、‘９００特許の窓よりも簡素なＰＶ窓の組立品１０を提供する。同時に、本発明は、例えば同様のＵ値及び／又はより低い太陽熱取得係数（ＳＨＧＣ）等の、‘９００特許の窓と同一又は同様の太陽光制御特性を、ＰＶ素子１２により発生した電気エネルギーを消費することなく実現する。従って、ＰＶ素子１２により発生した電気エネルギーは、例えば照明、加熱、冷却等の他の建物の機能のために利用可能である。
【００２０】
さらに、ＰＶ窓の組立品１０は、ＥＣ素子の操作に関連する問題を回避するため、‘９００特許に記載されたよりも大きな表面積を有するペインを効果的に備える。上述のＲＰＥＣのＰＶ素子１２の利点及び性能特性は、ＰＶ窓の組立品１０が建物の表面又は窓ガラス系の全面に利用できるようになることに寄与する。従って、建築基準に対する建物の全般的な美学を保つことができる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ＰＶ窓の組立品１０は、ＰＶ素子１２、太陽光制御被膜１４及びスペース１６を備える。太陽光制御被膜１４は、ＰＶ素子１２に隣接して配置される。スペース１６は、太陽光制御被膜１４の表面１８に直接隣接して配置される。特定の実施形態において、スペース１６は、ＰＶ素子１２と太陽光制御被膜１４の間か、またはＰＶ素子１２の反対側の太陽光制御被膜１４の側面２０上にある。
【００２２】
ＰＶ素子１２は、ＲＰＥＣタイプである。ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、好ましくは積層構造体であり、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペイン２６、２８を備える。各ペイン２６、２８は、第一及び第二の主面を有する。第一のペイン２６は、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設されており、その機能性薄膜コーティングの一つは、導電層３０を含む。第二のペイン２８は、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設されており、その機能性薄膜コーティングの一つは、半導体層３２を含む。第一及び第二のペイン２６，２８の間には電解質材料が配置され（図示せず）、その一表面には発色材料が配置され（図示せず）、前述のものはＲＰＥＣのＰＶ素子１２として機能できるように配列されている。
【００２３】
一実施形態において、ＰＶ窓の組立品１０は、図１に示すものの様に、太陽熱制御素子２２及びスペーサー２４をも備える。
【００２４】
太陽熱制御素子２２は、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２の積層構造体とは、隣接して平行で、間隔を介した関係にあるのが好ましい。太陽熱制御素子２２は、二つの主面を有する透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペイン３４を備える。少なくとも第三のペイン３４は、その主面の片面又は両面に機能性薄膜コーティングが配設されており、その機能性薄膜コーティングの少なくとも一つは、太陽光制御被膜１４を含む。一実施形態において、太陽熱制御素子２２は、Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ社からそれぞれＥＮＥＲＧＹ ＡＤＶＡＮＴＡＧＥ又はＳＯＬＡＲ Ｅの商標で販売されるコーティングガラス品であってもよい。しかしながら、主面の片面又は両面に太陽光制御被膜を有する他のガラス品も、本発明の太陽熱制御素子２２として利用できることを認識すべきである。
【００２５】
スペーサー２４は、スペース１６が所定の幅で作り出され、かつ維持されることを可能にし、また、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペイン３４と積層構造体とを隔てている。スペーサー２４は、当分野で既知であって目的にふさわしい任意の従来のスペーサーとすることができる。この実施形態においては、スペース１６を空気又はアルゴン等の不活性ガスで満たすことができる。
【００２６】
図２に示す別の実施形態において、ＰＶ窓の組立品１０は、ＲＰＥＣのＰＶ素子の積層構造体を備える。積層構造体は、透明誘導体の基板材料からなる少なくとも第一のペイン及び第二のペイン２６、２８を備える。各ペイン２６、２８は、第一及び第二の主面を有する。第一のペイン２６は、その主面の片面又は両面に、機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは、導電層３０を含む。第二のペイン２８は、各主面に、機能性薄膜コーティングが配設されている。機能性薄膜コーティングの一つは半導体層３２を含み、機能性コーティングの一つは、太陽光制御被膜１４を含む。第一及び第二のペイン２６、２８の間には電解質材料が配置され、その一表面には発色材料が配置され、前述のものはＲＰＥＣのＰＶ素子１２として機能できるように配列されている。
【００２７】
ＲＰＥＣのＰＶ素子１２は、第一及び第二のペイン２６、２８の間に組み込んでいるため、外観は実質的に均一である。しかしながら、当業者であれば、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２が、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２を綿密に試験する場合に視認し得るＲＰＥＣのＰＶ素子１２の一部を分離及び相互連結するような外観を有する場合があることを理解するであろう。かかる外観としては、例えば、けがき線が挙げられる。それにもかかわらず、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２の片面上に現れる物を見るとき、それらはぼやけては見えず、またはゆがんでは見えない。そのため、ＰＶ窓の組立品１０を通じて見た物の外観はぼやけておらず、またはゆがんでいない。
【００２８】
さらには、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２を第一及び第二の基板ペインの間に実質的に均等に配置しているので、ＰＶ窓の組立品１０は、電力密度が高い。ＰＶ窓の組立品１０の電力密度は、約４０ワット／ｍ２超であるのが好ましい。一実施形態において、ＰＶ窓の組立品１０の電力密度は、約４１〜６４ワット／ｍ２である。別の実施形態において、ＰＶ窓の組立品１０の電力密度は、６４ワット／ｍ２超である。
【００２９】
特定の実施形態において、誘導体の基板材料からなる第一のペイン及び第二のペイン２６、２８は、ガラスでできている。ガラスは、太陽光放射に対して実質的に透過的であり、例えば、ソーダ石灰シリカガラスである。別の実施形態において、ガラスは、最小限吸収で低鉄のソーダ石灰シリカガラスである。第一のペイン２６及び第二のペイン２８がガラスでできている場合、かかるガラスはフロートガラス法により形成することが好ましい。図１に示した実施形態において、誘導体の基板材料からなる少なくとも第三のペイン３４はガラスでできている。この実施形態において、少なくとも第三のペイン３４は、太陽光放射に対して実質的に透過的であり、かつフロートガラス法により形成したソーダ石灰シリカガラスである。
【００３０】
太陽光制御被膜１４は、低放射率（低Ｅ）タイプ又はソーラーＥタイプであってもよい。太陽光制御被膜１４は、ＰＶ窓の組立品１０の太陽光制御特性をもたらす。特に、太陽光制御被膜１４は、ＰＶ窓の組立品１０が、夏場には太陽エネルギーを拒絶し、冬場には低Ｕ値をもたらし、また、全太陽エネルギー透過率を低減することを可能にする。具体的には、ＰＶ窓の組立品１０は、Ｕ値が０．４未満であり、また、太陽熱取得係数（ＳＨＧＣ）が約０．１５〜０．４５の間である。
【００３１】
低Ｅタイプ又はソーラーＥタイプのいずれかの太陽光制御被膜を有する本発明のＰＶ窓の組立品は、建物の表面又は窓ガラス系に組み込んでも良いことを認識すべきである。しかしながら、ＰＶ窓の組立品１０の光透過率及び太陽光制御特性は、ＰＶ窓の組立品１０にどのタイプの太陽光制御被膜が含まれるかによって変化し得る。例えば、ＰＶ窓の組立品１０に利用した太陽光制御被膜のタイプによって、太陽光発電窓の組立品１０におけるＵ値は０．３５以下となり得る。さらには、低Ｅの太陽光制御被膜と比べた場合に、ソーラーＥの太陽光制御被膜は、より高い割合の近赤外線エネルギーを吸収することにより、ＰＶ窓の組立品１０の全太陽エネルギー透過率の一層の低減をもたらし得る。そのため、ソーラーＥタイプの太陽光制御被膜１４を備えるＰＶ窓の組立品１０は、好適にはＳＨＧＣが０．２未満となり得る。注目すべきは、この性能の改善は、ＰＶ窓の組立品１０の可視光透過率の低減との部分的な相殺となり得ることである。
【００３２】
一実施形態において、太陽光制御被膜１４は、多層の被膜積層体に含まれる。この実施形態において、太陽光制御被膜１４は、例えば、ドープした金属酸化物層とすることができる。例えば、太陽光制御被膜が低Ｅタイプである場合、多層の被膜積層体は、フッ素でドープした酸化スズの層（ＳｎＯ２：Ｆ）を含むことができる。この実施形態において、ＳｎＯ２：Ｆは、低Ｅタイプの太陽光制御被膜１４として機能する。或いは、ＳｎＯ２：Ｆを、太陽光制御被膜１４として置き換えることができ、又は別の太陽光制御被膜と組み合わせて用いることができる。例えば、ＳｎＯ２：Ｆを、太陽光制御被膜１４として置き換えることができ、又はアルミニウムでドープした酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）若しくはインジウムでドープした酸化スズ（ＩＴＯ）と組み合わせて用いることができる。さらに、太陽光制御被膜１４がソーラーＥタイプでできている場合には、ＳｎＯ２：Ｆを置き換えることができ、又はアンチモンでドープした酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｓｂ）と組み合わせて用いることができる。
【００３３】
上述の実施形態において、多層の被膜積層体は、既に上述したＰｉｌｋｉｎｇｔｏｎ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ社からそれぞれＥＮＥＲＧＹ ＡＤＶＡＮＴＡＧＥ又はＳＯＬＡＲ Ｅの商標で販売されるコーティングガラス品に被着した多層の被膜積層体と同様とすることができる。しかしながら、太陽光制御被膜を有する他の多層の被膜積層体も、本発明の実施に利用できることを認識すべきである。また、太陽光制御被膜１４は、ドープした金属酸化物層に限定されない。例えば、窒化チタン層を、ＰＶ窓の組立品１０におけるソーラーＥタイプの太陽光制御被膜１４として利用してもよい。
【００３４】
太陽光制御被膜１４の厚さを調節して、特定の太陽光制御性及び光透過特性を提供してもよいことを認識すべきである。さらに、太陽光制御被膜１４が多層の被膜積層体に含まれる場合には、被膜の組成及び全層厚さを調節して特定の太陽光制御特性及び光透過特性を提供してもよい。さらに、反射度を変化させる等の他の機能を有する被膜を、本発明の実施に用いてもよいことにも注意すべきである。
【００３５】
太陽光制御被膜１４を形成するためには、化学的蒸着（ＣＶＤ）法を用いてもよい。好適には、太陽光制御被膜のＣＶＤを大気圧で実施する。スパッタリング又はゾルゲル等の、他の被着方法を利用して太陽光制御被膜１４を形成してもよいことを認識すべきである。例えば、図２に示す実施形態においては、任意の適切な方法により太陽光制御被膜１４を被着してもよいが、真空スパッタリング法により太陽光制御被膜１４を被着するのが好ましい。
【００３６】
太陽光制御被膜１４を被着した方法にかかわらず、ＰＶ窓の組立品１０は、満足できる可視光透過率を可能にする。ＰＶ窓の組立品１０を通過する可視光の量は、ＲＰＥＣのＰＶ素子１２の吸収、透明誘導体の基板材料２６，２８，３４の組成、及び太陽光制御被膜１４の配置及び組成によって影響を受ける。そのため、図１及び図２に示すＰＶ窓の組立品１０の実施形態は、可視光透過率が約０．４％〜１５％の範囲となり得る。
【００３７】
ＰＶ窓の組立品１０は、良好な太陽光制御特性及び可視光透過率を提供するため、任意の適切な方法でこれを利用して、建物における開口を塞いでもよい。例えば、ＰＶ窓の組立品１０は、本組立品と視野領域ユニットとを組み合わせて、欄間様式の窓に用いてもよい。ＰＶ窓の組立品１０は、満足できる可視光透過率及びまぶしさの制御を提供するため、建物の視野領域において特に有益である。また、ＰＶ窓の組立品１０は、スパンドレル用途に用いてもよい。特定の状況においては、それを窓ガラスとして単独で用いてもよい。
【００３８】
本発明を建物に利用すると、建物のＵ値が低減する。Ｕ値又は総括伝熱係数は、建物の熱抵抗に反比例し、通常Ｂｔｕ／ｈｒ／ｓｑ−ｆｔ／ｏＦで表される。この用途の目的においては、Ｕ値を、室外空気と室内空気の間での環境の差によるＰＶ窓の組立品１０を通じた熱取得又は熱損失の指標として表すことができる。Ｕ値が低いことは、建物の内部から外側に失われる熱が少なく、エネルギーコストが節約できることを意味する。
【００３９】
太陽光制御被膜１４を利用すると、夏場及び冬場におけるＰＶ窓の組立品１０の太陽光制御特性が改善する。放射エネルギー、即ちＰＶ窓の組立品１０から建物の内部への間接取得の部分は、太陽光制御被膜１４を備えた夏場の条件下では減少する。これは、全太陽熱透過率（ＴＳＨＴ）の減少として認識される。ＴＳＨＴは、ＰＶ窓の組立品１０を直接透過する太陽エネルギー、並びにＰＶ窓の組立品１０によって吸収され、その後内部に対流及び熱放射される太陽エネルギーを含むものとして定義される。さらに、ＳＨＧＣは、入射する太陽放射に対するＰＶ窓の組立品１０を通じた全太陽熱取得の比として定義される。しかしながら、性能の大幅な改善は、太陽光制御被膜１４によってＰＶ窓の組立品１０のＵ値が著しく低下する冬場の条件下で生じる。
【実施例】
【００４０】
以下の実施例は、例示的な目的のためだけのものであって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００４１】
表１は、本発明のＰＶ窓の組立品のいくつかの実施形態における光学性能、太陽光制御性能及び電力性能のデータをまとめたものである。このデータは、ローレンス・バークレー国立研究所のＷｉｎｄｏｗ５．２のモデル化プログラムを用いて得た。
【００４２】
図１に示すＰＶ窓の組立品における実施例１〜４を、上述のように構成した。そのため、ＰＶ窓の組立品は、ＲＰＥＣのＰＶ素子の積層構造体と、この積層構造体とは隣接して平行で間隔を介した関係にある太陽熱制御素子とを備える。
【００４３】
実施例１、３及び４の太陽熱制御素子は、低Ｅタイプの太陽光制御被膜を含む。実施例２の太陽熱制御素子は、ソーラーＥタイプの太陽光制御被膜を含む。実施例１〜４において、太陽光制御被膜は、多層の被膜積層体に含まれた。具体的に、実施例１、３及び４の太陽光制御被膜は、厚さが約３０００Å〜３５００ÅのＳｎＯ２：Ｆの層であった。一方、実施例２の太陽光制御被膜は、厚さが約１７００Å〜２０００ÅのＳｎＯ２：Ｓｂの層であった。さらに、実施例２においては、厚さが約２０００Å〜２４００ÅのＳｎＯ２：Ｆの層を、ＳｎＯ２：Ｓｂの層の上に被着した。
【００４４】
異なったＲＰＥＣのＰＶ素子を用い、実施例１、３及び４をモデル化した。実施例１、３及び４のＲＰＥＣのＰＶ素子は、種々の割合の可視光を吸収した。実施例１のＲＰＥＣのＰＶ素子における可視光の吸収は９１．２％であった。実施例３のＲＰＥＣのＰＶ素子における可視光の吸収は８９．１％であった。実施例４のＲＰＥＣのＰＶ素子における可視光の吸収は８２％であった。実施例１及び２は、同一のＲＰＥＣのＰＶ素子を有するものとしてモデル化した。従って、実施例２のＲＰＥＣのＰＶ素子における吸収は９１．２％である。
【００４５】
１０００Ｗ／ｍ２の照明、各ＲＰＥＣのＰＶ素子における可視光の吸収、並びに５％及び７％の各ＲＰＥＣのＰＶ素子における変換効率を用い、実施例１〜４の電力密度をそれぞれ算出した。電力密度はワット／ｍ２で表す。実施例１〜４においては、ＰＶ窓の組立品を透過した可視光の割合としてＴｖｉｓを表し、また、Ｕ値はＢｔｕ／ｈｒ／ｓｑ−ｆｔ／ｏＦで表す。
【００４６】
表１に、二つの比較例（Ｃ５、Ｃ５ｔｉｎｔｅｄ）を提供する。これらの比較例は、同一のＥＣ窓ユニットを表す。Ｃ５は、ＥＣ素子を暗くする前のＥＣ窓のユニットにおける光学特性及び太陽光制御特性を表す。Ｃ５ｔｉｎｔｅｄは、電気エネルギーをＥＣ素子に適用して暗くした後のＥＣ窓のユニットにおける光学特性及び太陽光制御特性を表す。Ｗｉｎｄｏｗｓ５．２のモデル化プログラムを用い、表１に示す値を算出した。各ユニットは、ＩＧＵの構成にあり、また、ＥＣ素子及びＥＣ素子と間隔を介した平行関係にあるガラスシートを含む。ＥＣ素子とガラスシートとの間のスペースを、９０％アルゴンである気体混合物で満たす。
【００４７】
表１のＣ５及びＣ５ｔｉｎｔｅｄにおいて提示した光学特性及び太陽光制御特性は、実施例１〜４のＰＶ窓の組立品の光学特性及び太陽光制御特性と同一の単位で表す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、本発明のＰＶ窓の組立品は、ＥＣ素子を暗くする前のＥＣ窓のユニットにおいて改善した太陽光制御特性をもたらす。さらに、本発明のＰＶ窓の組立品は、ＥＣ素子を暗くしたときでさえ、同様の太陽光制御特性をもたらす。しかしながら、本発明は、電気エネルギーを生成し、かつ、かかるエネルギーを消費することなく、窓の組立品の光学特性及び太陽光制御特性を調節する別の利点をも有する。
【００５０】
本発明を、好適な実施形態であると考えられるものにおいて、開示した。しかしながら、具体的な実施形態は例示の目的のためだけに提供していること、及び、本発明は、その主旨及び範囲から逸脱することなく、具体的に例示したものと別の方法で実施してもよいことを理解しなければならない。それゆえ、全ての適切な修正及びこれと同等のものは、以下の特許請求の範囲で定義するように、本発明の範囲内にあるとみなすことができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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