(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易に設置が可能であり、かつ、交換作業も簡易に行うことができる、太陽電池一体型融雪シートを提供する。【解決手段】太陽電池一体型融雪シート１０ａは、可撓性を有する太陽電池であって、表面保護層１ａ及び裏面保護層５ａ間に、ＥＶＡからなる封止材層４ａに埋包された、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子２ａ及び、導電繊維で構成された発熱体３ａを積層してなる。すなわち、表面保護層１ａ、太陽電池素子２ａ、及び発熱体３ａをこの順に有し、太陽電池素子２ａと発熱体３ａとが封止材層４ａにより封止された構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面保護層、太陽電池素子、及び発熱体をこの順に有し、可撓性を有する太陽電池一体型融雪シート。
【請求項２】
前記太陽電池素子と前記発熱体とが封止材により封止された構造を有し、該構造の太陽電池素子側の面に表面保護層を有する請求項１に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項３】
前記太陽電池素子と前記発熱体との間に絶縁層を有する請求項１に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項４】
前記太陽電池素子が封止材により封止された、請求項３に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項５】
前記太陽電池素子は、薄膜型太陽電池素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項６】
前記発熱体は、面状の発熱体であり、かつ、導電性繊維で構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項７】
更に、裏面保護層を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項８】
前記太陽電池素子及び発熱体以外の太陽電池一体型融雪シートの層を構成する部材が、樹脂材料からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項９】
ロール状に巻回されてなる、請求項８に記載の太陽電池一体型融雪シート。
【請求項１０】
請求項９に記載のロール状太陽電池一体型融雪シートを、設置場所において広げて設置するステップ、を有する太陽電池一体型融雪シートの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は融雪シートに関し、特には、降雪地帯で好ましく使用される太陽電池一体型融雪シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
融雪屋根材として、面状（シート状）の発熱ヒーターを太陽電池と共に配置した構造が知られている（特許文献１〜３参照）。
これらの構造は、太陽電池上に積もった雪を発熱ヒーターにより融雪するものであり、太陽電池を屋根材に一体化させる構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３１７０９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７３７８号公報
【特許文献３】特開２００６−１４４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記融雪屋根材としての提案は、いずれも太陽電池と屋根材が一体になっているものであるため、既存の屋根に対し新たに設置する場合には屋根ごと交換する必要があり、設置工事が大掛かりにならざるをえなかった。また、太陽電池を交換する必要が生じた際にも、同様に屋根ごと交換する必要があった。
本発明は、簡易に設置が可能であり、かつ、交換作業も簡易に行うことができる、太陽電池一体型融雪シートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した。そして、屋根の上に設置できる、簡易な構造の太陽電池一体型融雪シートに想到し、本発明を完成させた。
本発明の第一の実施態様は、
表面保護層、太陽電池素子、及び発熱体をこの順に有し、可撓性を有する太陽電池一体型融雪シートである。
【０００６】
また、前記太陽電池素子と前記発熱体とが封止材により封止された構造を有し、該構造の太陽電池素子側の面に表面保護層を有することが好ましい態様である。
また、前記太陽電池素子と前記発熱体との間に絶縁層を有することが好ましく、前記太陽電池素子が封止材により封止されていることが好ましい態様である。
また、前記太陽電池素子は、薄膜型太陽電池素子であることが好ましい態様である。
また、前記発熱体は、面状の発熱体であり、かつ、導電性繊維から構成されていることが好ましい。
また、更に裏面保護層を有することが好ましい。
また、前記太陽電池素子及び発熱体以外の太陽電池一体型融雪シートの層を構成する部材が、樹脂材料からなることが好ましく、ロール状に巻回できることが好ましい。
【０００７】
加えて、上記第一の実施態様の好ましい態様である、ロール状にした太陽電池一体型融雪シートを用いることで、屋根への設置が極めて容易となる。本発明の第二の実施態様は、
上記記載のロール状にした太陽電池一体型融雪シートを、設置場所において広げて設置
するステップ、を有する太陽電池一体型融雪シートの設置方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡易に設置が可能であり、かつ、交換作業も簡易に行うことができる太陽電池一体型融雪シートを提供することができる。従来、屋根上への太陽電池の設置には架台を用いていたところ、本発明によればその必要がない。また、従来、太陽電池一体型屋根材の設置には、既設の屋根を交換する必要があったところ、本発明によれば既設の屋根を交換することなく、太陽電池一体型融雪シートを設置できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の太陽電池一体型融雪シートの具体的実施態様の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の太陽電池一体型融雪シートの具体的実施態様の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の太陽電池一体型融雪シートの具体的実施態様の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について、具体的な態様を示しながら詳細に説明するが、本発明は例示する具体的態様に限定されないことはいうまでもない。
本発明の実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは、表面保護層、太陽電池素子、及び発熱体をこの順に有する構造である。以下、各構成について順に説明する。
【００１１】
＜１．表面保護層＞
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは、表面保護層を備える。太陽電池一体型融雪シートは屋根に設置され、雨風に晒されることから、表面保護層は耐衝撃性、耐候性を有することが好ましい。
表面保護層は、多くの太陽光を太陽電池に供給する観点から、表面保護層の全光線透過率は８０％以上、好ましくは９０％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９％以下である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１による。
【００１２】
表面保護層の具体的な材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。
好ましくは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、及びポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）があげられる。
【００１３】
表面保護層の厚さは通常０．０２ｍｍ以上である。好ましくは０．０３ｍｍ以上または０．０３ｍｍを超える厚さであり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。一方上限は特段限定されないが、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることが更に好ましい。上記範囲とすることで、耐衝撃性と柔軟性を両立することができる。
【００１４】
＜２．太陽電池素子＞
太陽電池素子は、太陽光を電気に変換する発電素子と、発電素子の形状変化を抑制するための発電素子基材から構成されている。本実施態様では、発電素子の一単位を、単位太陽電池セルという。
発電素子は、表面保護側から入射される太陽光に基づき発電を行う素子である。この発電素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、変換によって得られた電気エネルギーを外部に取り出せるものであれば、特に限定されない。
【００１５】
発電素子としては、一対の電極で発電層（光電変換層、光吸収層）を挟んだもの、一対の電極で発電層と他層（バッファ層等）との積層体を挟んだもの、そのようなものを複数個直列接続したもの、を用いることができる。発電層としては様々なものを採用することができるが、薄膜単結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、球状シリコン、無機半導体材料、有機色素材料、または有機半導体材料からなる層であることが好ましい。これらの材料を用いることで、発電効率が比較的高く、薄い（軽量な）発電素子を実現できる。さらに効率を上げる観点から、これらを積層したＨＩＴ型、タンデム型でもよい。なお、本実施態様における太陽電池一体型融雪シートは可撓性を有することから、太陽電池素子も可撓性を有するものである。よって、薄膜型太陽電池素子であることが好ましい。薄膜型太陽電池素子とは、厚さが通常１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であり、より好ましくは２５μｍ以上である。また通常８００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは３００μｍ以下である。
【００１６】
発電層を薄膜多結晶シリコン層とした場合、発電素子は間接光学遷移を利用するタイプの素子となる。そのため、発電層を薄膜多結晶シリコン層とする場合には、光吸収を増加させるために、後述する発電素子基材又はその表面に凸凹構造を形成するなど十分な光閉じ込め構造を設けておくことが好ましい。
【００１７】
発電層をアモルファスシリコン層とした場合、可視域での光学吸収係数が大きく、厚さ１μｍ程度の薄膜でも太陽光を十分に吸収できる太陽電池を実現できる。しかも、アモルファスシリコンは、非結晶質の材料であるが故に、変形にも耐性を有している。そのため、発電層をアモルファスシリコン層とした場合、特に軽量な、変形に対してもある程度の耐性を有する太陽電池モジュールを実現できる。
【００１８】
発電層を無機半導体材料（化合物半導体）層とした場合、発電効率が高い発電素子を実現することが出来る。なお、発電効率（光電変換効率）の観点からは、発電層をＳ、Ｓｅ、Ｔｅなどカルコゲン元素を含むカルコゲナイド系発電層とすることが好ましく、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ２族半導体系（カルコパイライト系）発電層としておくことがより好ましく、Ｉ族元素としてＣｕを用いたＣｕ−ＩＩＩ−ＶＩ２族半導体系発電層、特に、ＣＩＳ系半導体〔ＣｕＩｎ（Ｓｅ1-yＳy）２；０≦ｙ≦１〕層やＣＩＧＳ系半導体〔Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（Ｓｅ1-yＳy）２；０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１〕〕層としておくことが、好ましい。
【００１９】
発電層として、酸化チタン層及び電解質層などからなる色素増感型発電層を採用しても、発電効率が高い発電素子を実現することができる。また、有機半導体層（ｐ型の半導体とｎ型の半導体を含む層）を採用することもできる。
【００２０】
有機半導体層の具体的な構成例としては、ｐ型半導体とｎ型半導体が層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、それぞれｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）を積層した積層型（ヘテロｐｎ接合型）、ＰＩＮ型、ショットキー型およびそれらの組み合わせを挙げることができる。中でも、バルクヘテロ接合型が好ましい。
【００２１】
ｐ型半導体化合物とは、その膜が正孔を輸送できるｐ型半導体として動作する材料であるが、π共役高分子材料やπ共役低分子有機化合物などが好ましく用いられ、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。共役高分子材料は単一あるいは複数のπ共役モ
ノマーを重合したものであり、そのモノマーとしては、置換基を有してもよいチオフェン、フルオレン、カルバゾール、ジフェニルチオフェン、ジチエノチオフェン、ジチエノシロール、ジチエノシクロヘキサン、ベンゾチアジアゾール、チエノチオフェン、イミドチオフェン、ベンゾジチオフェン等が挙げられ、分子量は１万以上の材料である。これらのモノマーは直接結合するか、ＣＨ＝ＣＨやＣ≡Ｃ、ＮやＯを介して結合していてもよい。低分子有機半導体材料としてはペンタセンやナフタセン等の縮合芳香族炭化水素、チオフェン環を４個以上結合したオリゴチオフェン類、ポルフィリン化合物やテトラベンゾポルフィリン化合物及びその金属錯体、並びにフタロシアニン化合物及びその金属錯体等、が挙げられる。
【００２２】
ｎ型半導体化合物としては、特段の制限はないが、フラーレン化合物及びその誘導体、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類が挙げられる。フラーレンとしてはＣ６０又はＣ７０等があげられ、そのフラーレンの２個の炭素に置換基を付加したもの、４個の炭素に置換基を付加したもの、さらには６個の炭素に置換基を付加したものが挙げられる。フラーレン化合物は、塗布法に適用できるようにするためには、当該フラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。
発電層に有機半導体層を使用する場合には、正孔取出層および／または電子取出層を積層するのが好ましい。
【００２３】
正孔取出層の材料は、ポリチオフェン、ポリピロール、又はポリアニリンなどに、スルホン酸及び／又はハロゲンなどがドーピングされた導電性ポリマーや、酸化モリブデンや酸化ニッケルのような、仕事関数の大きな金属酸化物が用いられる。
【００２４】
電子取出層の材料は特に限定されないが、具体的には、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。無機化合物としては、ＬｉＦ等のアルカリ金属の塩や酸化チタン（ＴｉＯｘ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）のようなｎ型の酸化物半導体が挙げられる。有機化合物としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）のようなフェナントレン誘導体や、Ｐ＝ＯあるいはＰ＝Ｓ構造を有するホスフィン化合物が挙げられ、中でも、リン原子に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基ホスフィン化合物が好ましい。
【００２５】
発電素子の各電極は、導電性を有する任意の材料を１種又は２種以上用いて形成することができる。電極材料（電極の構成材料）としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ3等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。
【００２６】
電極材料は、正孔又は電子を捕集するのに適した材料としておくことが好ましい。なお、正孔の捕集に適した電極材料（つまり、高い仕事関数を有する材料）としては、金、ＩＴＯ等を例示できる。また、電子の捕集に適した電極材料（つまり、低い仕事関数を有する材料）としては、銀、アルミニウムを例示できる。
【００２７】
発電素子の各電極は、発電層とほぼ同サイズのものであっても、発電層よりも小さなものであっても良い。ただし、発電素子の、受光面側（耐候層側）の電極を、比較的に大きなもの（その面積が、発電層面積に比して十分に小さくないもの）とする場合には、当該電極を、透明な（透光性を有する）電極、特に、発電層が効率良く電気エネルギーに変換
できる波長の光の透過率が比較的に高い（例えば、５０％以上）電極、としておくべきである。なお、透明な電極材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム−亜鉛酸化物）等の酸化物；金属薄膜などを、例示できる。
【００２８】
発電素子の各電極の厚さ及び発電層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することが出来る。さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ＩＴＯなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。
【００２９】
上記発電素子基材は、その一方の面上に、発電素子が形成される部材である。そのため発電素子基材は、機械的強度が比較的に高く、耐候性、耐熱性、耐薬品性等に優れ、且つ軽量なものであることが望まれる。また、発電素子基材は、変形に対して或る程度の耐性を有するものであることも望まれる。そのため、発電素子基材としては、金属箔や、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルム、幾つかの金属箔／樹脂フィルムの積層体を採用することが好ましい。
【００３０】
発電素子基材（又は、その構成要素）として使用し得る金属箔としては、アルミニウム、ステンレス、金、銀、銅、チタン、ニッケル、鉄、それらの合金からなる箔を、例示できる。また、融点が８５〜３５０℃の樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、これらの共重合体、ＰＶＤＦ、ＰＶＦなどのフッ素樹脂、シリコン樹脂、セルロース、ニトリル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、アイオノマー、ポリブタジエン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなどからなるフィルムを、例示できる。なお、発電素子基材として使用する樹脂フィルムは、上記のような樹脂中に、ガラス繊維、有機繊維、炭素繊維等を分散させたフィルムであってもよい。
【００３１】
なお、発電素子基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点が８５〜３５０℃の範囲である場合には、発電素子基材の変形が生じず発電素子との剥離が生じないため、好ましい。また、発電素子基材（又は、その構成要素）として使用する樹脂フィルムの融点は、１００℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることがさらに好ましく、１５０℃以上であることが特に好ましく、１８０℃以上であることが最も好ましい。また、当該樹脂フィルムの融点は、３００℃以下であることがより好ましく、２８０℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
【００３２】
＜３．発熱体＞
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは、発熱体を有する。発熱体が発熱することで、太陽電池一体型融雪シート上に降雪し、積雪した雪を融かすことができるため、降雪地帯に設置した場合であっても発電に必要な採光を確保することができる。
発熱体としては、太陽電池一体型融雪シートが可撓性を有する限り、その材質や厚さは限定されない。発熱体としては、ニクロム線やカーボンなどの導電線をフィルム中に埋包した面状発熱体や、温水などの温流体流路をフィルム中に設けた面状発熱体、導電性フィラーをフィルム中に分散させた面状発熱体、金属やカーボンブラック、カーボンナノチューブでコーティングもしくはこれらを含有した導電性繊維で構成された面状発熱体、フィルムに導電塗料が塗工された面状発熱体などがあげられる。なお、本発明でいう面状発熱体とは発熱体を含むシートを形成し得るものをも包含し、ニクロム線などの電熱線であっても樹脂等に埋包されてシートを形成するものは、本発明における面状発熱体に含まれる
。
これらのうち、発熱体部分を薄く製造できることから、カーボンブラックやカーボンナノチューブでコーティングした導電性繊維で構成された面状発熱体を用いることが好ましい。導電性繊維の材料は特に限定されないが、ポリエステル、ナイロン、ポリビニルアルコール、ガラス等が挙げられる。
【００３３】
なお、発熱体に用い得る樹脂材料は特段限定されないが、例示すると、シリコーン、シリコーンゴム、ポリカーボネート、エポキシ、ポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル、ポリイミド、フッ素系樹脂などがあげられる。発熱により構造変化しない樹脂が好ましい。
発熱体の樹脂材質としてシリコーンゴム、塩化ビニル等を用いることで、発熱体に裏面保護層の機能（耐候性、耐衝撃性等）を持たせることができる場合には、裏面保護層の設置を省略してもよい。
発熱体の厚さは特段限定されないが、面状発熱体の場合、良好な可撓性を有する観点から１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。一方で５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。
【００３４】
＜４．その他の層＞
本実施態様においては、上記以外に、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、他の層を設けることができる。他の層としては、裏面保護層、表面保護シート、封止材層、絶縁層、接着層、補強層などがあげられる。
【００３５】
＜４−１．裏面保護層＞
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは、裏面保護層を有してもよい。裏面保護層は耐候性や耐衝撃性の機能を有する層である。前述のとおり、発熱体が耐候性や耐衝撃性などの裏面保護層が備えるべき機能を有している場合には、裏面保護層は必須ではない。
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは可撓性を有することから、裏面保護層としては、樹脂シートであることが好ましい。
樹脂シートとしては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）として、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー等が好ましく、特に機械特性と耐光性が良いことから、ＥＴＦＥ、ＰＣ、ＰＶＣ、ＴＰＯ、ＰＭＭＡが望ましい。
【００３６】
裏面保護層の厚みは、軽量性や可撓性を付与できる観点から、通常０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、通常５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下である。
なお、本実施態様の太陽電池一体型融雪シートは発熱体を有することから、裏面保護層に断熱性を持たせることもできる。このような観点から、裏面保護層として発泡ウレタンなどの発泡性樹脂層を用いてもよい。
裏面保護層は、要求される性能を付与するため、積層体としてもよい。
【００３７】
＜４−２．表面保護シート＞
本実施態様では、表面保護層の外側（太陽光側）に更に表面保護シートを備えてもよい。表面保護シートを備えることは表面保護層の傷つきや劣化を抑制し、全光線透過率を維持するため好ましい。表面保護シートを構成する材料は、耐候性のフィルムが好ましく、
通常使用される公知のものを使用することができる。
【００３８】
耐候性フィルムの材料となる樹脂としては、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等が挙げられる。これらの中でもエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が好ましい。
表面保護シートの厚さは特に制限されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、通常２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である。
【００３９】
＜４−３．封止材層＞
本実施態様では、通常、太陽電池素子と前述の表面保護層及び／又は発熱体との間に少なくとも一層の封止材層を有する。このような封止材層を設けることで、太陽電池素子を封止するとともに、耐衝撃性等を太陽電池一体型融雪シートに付与することができる。
封止材層は、太陽電池素子の上下を挟むように積層される態様が好ましい。太陽電池素子を封止することで、本発明の太陽電池一体型融雪シートの耐久性を向上することができる。
【００４０】
この封止材層として積層される材料には、日射透過率が比較的高い樹脂材料で、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、合成ゴム等を使用することができ、これらの１種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。中でもＥＶＡが好ましい。
【００４１】
封止材層の厚さは、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、３００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μｍであることが好ましく、８００μｍ以下であることがより好ましく、６００μｍ以下であることが更に好ましい。封止材層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。
【００４２】
本実施態様に係る封止材層は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤が含まれていることで、封止材層とそれに接する層との接着性が向上する。シランカップリング剤としては、官能基としてアルキル基を有するものが好ましく例示でき、具体的には、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基等が挙げられる。封止材とシランカップリング剤の重量比は、封止材１００重量部に対し、０．１重量部以上２．０重量部以下であることが好ましく、０．３重量部以上１．０重量部以下であることがより好ましく、０．５重量部以上０．７重量部以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、接着性を好適なものとすることができる。ここでいうシランカップリング剤を含むとは、封止材にシランカップリング剤を添加ないしは混合することを意味し、シランカップリング剤は積層前に予め封止材に添加ないし混合しておいてもよいし、積層時に封止材に添加ないし混合してもよい。
封止材層に用いられる材料は、通常接着性を有するため、接着層として発熱体と太陽電池素子との間や、表面保護シートと表面保護層との間に設けることもできる。接着層とする場合、厚さは３μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
＜４−４．絶縁層＞
本実施態様では、必要に応じて、絶縁層を更に設けてもよい。絶縁層に使用される材料としては、電気を通しにくい材質であれば特段限定されない。このような絶縁層を設ける
ことで、太陽電池素子で生じた電気が、集電線以外から外部に抜けることを防止することができるため、太陽電池の発電効率が向上する。
絶縁層の材料としては、例えばＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）などのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。
なお、絶縁層の配置位置は特段限定されないが、太陽電池素子と発熱体の間に配置することが好ましい。
【００４４】
絶縁層の厚さは特段限定されないが、通常０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。一方上限は、通常１．０ｍｍ以下であり、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。薄すぎると絶縁性が低下し、厚すぎると太陽電池一体型融雪シートの可撓性が失われてしまう。
【００４５】
＜４−５．補強層＞
補強層は表面保護層と太陽電池素子との間や、太陽電池素子と発熱体光電変換層との間に配置される層であり、外からの物理衝撃から太陽電池素子を守る機能と、外気温の低下時に発生する表面・裏面保護層、封止層からの熱収縮応力による太陽電池素子へのダメージを防ぐ機能を有する層である。
補強層の数は、特に限定されないが、通常は１〜２層である。
【００４６】
補強層の材質は、光透過性を有するものであれば特に限定されないが、薄板フロートガラス、高強度プラスチック（延伸ポリエチレンテレフタレート（延伸ＰＥＴ）、延伸ポリエチレンナフタレート（延伸ＰＥＮ））などが挙げられる。
補強層の線膨張係数は、熱変形を抑制する観点からは小さいことが好ましいが、負の値が大きいと、太陽電池内部の熱歪みが増大するため好ましくない。具体的には、−１０〜４０ｐｐｍ／Ｋが好ましく、０〜３０ｐｐｍ／Ｋがより好ましく、５〜２０ｐｐｍが更に好ましい。
補強層の厚さは特段限定されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２５μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。一方上限は、通常１０００μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以下である。
【００４７】
＜５．太陽電池一体型融雪シートの製造方法＞
本実施態様に係る太陽電池の製造方法は、公知の方法を用い得るが、例えば表面保護層、封止材層、太陽電池素子、封止材層、発熱体、裏面基板等を含む多層シートを、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより、得ることができる。
【００４８】
上記熱プレス条件は特に限定されず、通常行う条件で実施することができる。
真空条件で行うことが好ましく、通常真空度が３０Ｐａ以上、好ましくは５０Ｐａ以上、より好ましくは８０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、太陽電池の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。
【００４９】
真空時間としては、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。一方上限は、通常８分以下、好ましくは６分以下、より好ましくは５分以下である。真空時間を上記範囲とすることで、熱プレス後の太陽電池の外観が良好となり、また太陽電池の各層において気泡の発生を抑制することができるため好ましい。
【００５０】
熱プレスの加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より
好ましくは９０ｋＰａ以上である。一方上限値は、１０１ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池を損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
【００５１】
上記圧力の保持時間は、通常１分以上、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上である。一方上限は、通常３０分以下、好ましくは２０分以下、より好ましくは１５分以下である。上記保持時間とすることで、封止材層の発電素子を保護する機能を十分に発揮することができ、また十分な接着強度を得ることができる。
【００５２】
熱プレスの温度条件は、通常１２０℃以上、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１４０℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。上記温度範囲とすることで、十分な接着強度を得ることができる。
【００５３】
また、上記温度の加熱時間は、通常１０分以上、好ましくは１２分以上、より好ましくは１５分以上である。一方上限は６０分以下、好ましくは４５分以下、より好ましくは３０分以下である。上記加熱時間とすることで、封止材の架橋が適度に行われるため耐久性能が向上し、適度な柔軟性を有することができるため、好ましい。
【００５４】
また、本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートの製造方法は、例えば表面保護層、封止材層、太陽電池素子、封止材層を含む多層シートを、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより一体化した積層体を作った後に、かかる多層シートを一体化した積層体に発熱体と裏面保護層を接着剤で貼りつけることでも得られる。さらに、例えば、表面保護層、封止材層、太陽電池素子、封止材層を含む多層シートと発熱体と裏面保護層を含む多層シートを別々に、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより一体化した積層体を作った後に、かかる太陽電池素子を含む多層シートを一体化した積層体と発熱体を含む多層シートを一体化した積層体を接着剤により貼りつけることでも得られる。
太陽電池一体型融雪シートの製造に接着剤を用いる場合、シアノアクリレート系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル系粘着材、ポリオレフィン系接着剤、ポリビニルブチラール系接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系接着剤、塩化ビニル系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、ポリアミド系接着剤などを用いることができる。
【００５５】
＜６．太陽電池一体型融雪シート＞
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは可撓性を有する。具体的には、上記太陽電池一体型融雪シートに曲げたり、撓みを与えても、太陽電池素子および発電素子が損傷しないこととなる。好ましい可撓性としては、シートの曲率半径が３００ｍｍ以下、より好ましくは曲率半径２００ｍｍ以下、さらに好ましくは曲率半径１５０ｍｍ以下である。上記範囲とすることで、ロール状に巻回した状態で運搬することができ、設置をより効率的に行うことができる。
【００５６】
かかる太陽電池一体型融雪シートの厚みは特に限定されないが、可撓性を有する観点から厚すぎてはならない。好ましい厚みとしては１０ｍｍ以下、より好ましくは７ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下である。厚すぎると曲げおよび撓みさせることが難しくなり、可撓性を阻害する。
可撓性を有するためには、構成するそれぞれの層が全て曲げ、撓みを与えることができる材料からなる必要がある。そのため、太陽電池素子と発熱体以外の層を構成する部材が、全て樹脂材料からなることが好ましい。
さらに、かかる太陽電池一体型融雪シートの表面、裏面、端部等に露出する材料は熱伝導率が高すぎないことが融雪機能の観点から重要となる。熱伝導率が高い材料が表面、裏面、端部等に露出していると、その部分に優先的に発熱体で発生させた熱が伝わり、局所的に融雪するだけになってしまう。特に、太陽電池受光面以外の露出部分に熱伝導率の高い材料を用いると、その部分の融雪に多くの熱が消費されて、太陽電池受光面の融雪が非効率的になり、発電機能を十分に発揮できない恐れがある。したがって、太陽電池受光面以外の露出部分の熱伝導率として、好ましくは１０Ｗ／ｍ／Ｋ以下、より好ましくは１Ｗ／ｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは０．５Ｗ／ｍ／Ｋ以下である。一方、熱伝導率が低すぎても発熱体から発生した熱が十分伝わらない恐れがあるため、好ましくは０．０１Ｗ／ｍ／Ｋ以上、より好ましくは０．０５Ｗ／ｍ／Ｋである。
さらに適切な熱伝導率をもつ点からも、表面、裏面、端部等に露出する材料として、全て樹脂材料が用いられることが好ましい。
【００５７】
太陽電池一体型融雪シートの部材のうち、太陽電池素子及び発熱体以外を樹脂材料により形成することで、ロール状に巻回することが可能となり、運搬及び設置が容易となる。
特に、ロール状に巻回された太陽電池一体型融雪シートを用いることで、太陽電池一体型融雪シートを屋根の上などの設置場所で広げて設置することが可能となり、施工が容易となる。
すなわち本発明の第二の実施態様は、ロール状にした太陽電池一体型融雪シートを、設置場所において広げて設置するステップ、を有する太陽電池一体型融雪シートの設置方法である。
設置場所は、通常屋根であることが多いが、これに限られず法面、路面、階段に設置することもできる。
設置場所としての屋根は特に限定されないが、例えば、折半屋根、瓦棒ぶき屋根、横ぶき屋根、波板ぶき屋根、立平ぶき屋根、蟻掛ぶき屋根等の金属屋根、天然スレート、化粧スレートを用いたスレート屋根、粘土瓦を用いた瓦屋根が挙げられる。かかる太陽電池一体型融雪シートは可撓性を有するため、屋根構造の凹凸に追従することができる。可撓性のない太陽電池一体型融雪シートの場合、積雪時にシートにかかる荷重が下地の凹凸に応じて異なるため、荷重が集中する箇所が発生し、破損してしまう恐れがある。屋根構造の凹凸に追従しえる可撓性を有していれば、荷重の集中もなく、破損の恐れも小さい。
【００５８】
太陽電池一体型融雪シートは、軽量かつ可撓性を有し、その設置に際して架台などの大掛かりな設備は要求されない。例えば屋根への設置の方法は、簡易な固定具によることができる。具体的な方法を例示すると、簡易な固定具を屋根に設置し、該固定具との間における面ファスナー（マジックテープ(登録商標)）による固定、ネジ止めによる固定、ロープによる固定、バンドによる固定、などが挙げられる。また、金属棒、ワイヤー等で太陽電池一体型融雪シートを押さえつける固定、太陽電池一体型融雪シートを貫通させて直接屋根にネジ止めて固定、接着剤または粘着剤で屋根に貼りつけて固定なども挙げられる。いずれも公知の方法を適用することができる。
また、設置の際には、かかる太陽電池一体型融雪シートと屋根の間には、発熱体から発生した熱が屋根側に逃げないように断熱材、屋根の突起部による損傷を防ぐ緩衝材等を設置してもよい。
【００５９】
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートにおいて、太陽電池で生成された電気は、太陽電池に接続された集電線により取り出すことができる。集電線の設置については、公知の方法が適用される。取出された電気の接続先は特に限定されないが、例えば、インバーターを経由して系統電源に接続してもよく、蓄電池に接続してもよい。また、発熱体は電気を供給するための配線が電気的に接続されており、外部電源または蓄電池から電気を供給してもよく、太陽電池で生成された電気の一部を発熱体に供給することもできる。したがって、太陽電池の集電線と発熱体の配線は電気的に接続した同じ回路でもよいし、電
気的に接続していない別の回路になっていてもよい。
【００６０】
以下図面を用いて具体的な実施態様について更に詳細に説明するが、本発明は、以下の例示する具体的な実施態様にのみ限定されないことはいうまでもない。
＜実施形態１＞
図１は本発明に係る太陽電池一体型融雪シートの一実施態様を示す模式図である。
太陽電池一体型融雪シート１０ａは、可撓性を有する太陽電池であって、ＥＴＦＥからなる表面保護層１ａ及びＥＴＦＥからなる裏面保護層５ａ間に、ＥＶＡからなる封止材層４ａに埋包された、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子２及び、導電繊維で構成された発熱体３を積層してなる。すなわち、表面保護層、太陽電池素子、及び発熱体をこの順に有し、太陽電池素子と発熱体とが封止材により封止された構造を有する。
太陽電池素子２ａはアモルファスシリコン太陽電池素子であるが、本実施態様の太陽電池が有する可撓性を阻害しなければ特段限定されるものではない。そして、面状発熱体は、フィルムにカーボンナノチューブでコーティングされた繊維で構成された発熱体以外にも、可撓性を有する発熱体を用いることができる。
本実施態様に係る太陽電池一体型融雪シートは、発熱体３ａを有することで、降雪し積雪した雪を融雪することができ、太陽電池の発電機能を阻害されない。
【００６１】
また、太陽電池一体型融雪シート１０ａは、太陽電池素子２ａ以外の部材が樹脂材料からなることから、可撓性に優れ、ロール状に巻回された状態で運搬することが可能である。そのため、屋根に設置する際には、従来のように屋根材ごと交換する必要がなく、屋根の上に運搬し、所望の位置で広げ、簡易な固定具を利用して屋根と固定することで、設置が可能である。
【００６２】
＜実施形態２、３＞
図２及び３は、本発明に係る太陽電池一体型融雪シートの別の実施態様を示す模式図である。
図２の太陽電池一体型融雪シート１０ｂでは、封止材層がそれぞれ太陽電池素子２ｂを埋包する層、面状発熱体３ｂを埋包する層、の２層に分割されており、その間に絶縁層６ｂを有する。絶縁層６ｂはＥＴＦＥからなる。すなわち、表面保護層、太陽電池素子、及び発熱体をこの順に有し、太陽電池素子と発熱体との間に絶縁層を有する構造である。また、太陽電池素子は、封止材により封止されている。
太陽電池一体型融雪シート１０ｂでは、太陽電池素子２ｂと面状発熱体３ｂとが絶縁層６ｂで絶縁されていることから、太陽電池素子２ｂで発電した電気が、集電線（図示せず）以外から外部に抜けることを防止できる。
【００６３】
図３の太陽電池一体型融雪シート１０ｃでは、封止材層がそれぞれ太陽電池素子２ｃを埋包する層、面状発熱体３ｃを埋包する層、の２層に分割されており、その間に接着層７ｃ、及び補強層８ｃを有する。
補強層８ｃはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、太陽電池素子２ｃ側の補強層は、外からの物理衝撃から太陽電池素子２ａを守り、また、外気温の低下時に発生する熱収縮応力による太陽電池素子２ｃへのダメージを防ぐ機能を有する。
面状発熱体３ｃ側の補強層は、外からの物理衝撃から発熱体を守り、また、外気温の低下時に発生する熱収縮応力により、面状発熱体３ｃが断線し、発熱機能を失うことを防ぐ機能を有する。
【００６４】
以上、具体的な実施態様について説明したが、本発明の太陽電池一体型融雪シートは、本発明の趣旨に反しない限り、適宜改変したり、記載のない層を加えることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  太陽電池一体型融雪シート
１ａ、１ｂ、１ｃ  表面保護層
２ａ、２ｂ、２ｃ  太陽電池素子
３ａ、３ｂ、３ｃ  面状発熱体
４ａ、４ｂ、４ｃ  封止材層
５ａ、５ｂ、５ｃ  裏面保護層
６ｂ  絶縁層
７ｃ  接着層
８ｃ  補強層
【図１】
2015082611.tif 000003
【図２】
2015082611.tif 000004
【図３】
2015082611.tif 000005