(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の内外を区切る窓の一部を構成する窓用太陽電池モジュールであって、
光を透過可能な太陽電池パネルと、透光性板材を有し、
前記太陽電池パネルは、前記透光性板材と別個独立したものであって、前記透光性板材と所定の間隔を空けて対面しており、
以下の（１）又は（２）の条件を満たすものであり、
前記透光性板材は、前記太陽電池パネルに対して前記構造物の内部側に位置しており、
前記太陽電池パネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部を有し、
前記太陽電池パネルは、前記光電変換部が存在する領域と、前記光電変換部が存在しない領域が混在したシースルー太陽電池であり、
前記光電変換部が存在する領域は、全領域の４０％以上８０％以下であり、
前記光電変換部が存在しない領域は、太陽光の一部が通過可能であり、
前記太陽電池パネルは、前記光電変換部が存在する領域において、第１透明基板上に第１電極層と前記光電変換部と第２電極層がこの順に積層された太陽電池を複数備えており、
前記太陽電池パネルは、前記太陽電池を封止する封止剤を有し、
前記第１透明基板は、前記複数の太陽電池を支持する支持基板であって、前記封止剤を介さずに前記第１電極層が直接積層されており、
前記第１電極層は、透光性及び導電性を備えた透明導電層であり、
前記第２電極層は、金属層を含み、かつ前記光電変換部よりも前記透光性板材側に設けられており、
前記光電変換部が存在しない領域に第１電極層が存在し、前記光電変換部が存在しない領域の第１電極層によって、隣接する太陽電池の第１電極層同士が直接接続されて電気的に接続されていることを特徴とする窓用太陽電池モジュール。
（１）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されている。
（２）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、実質的な真空空間となっている。
【請求項２】
前記太陽電池パネルと前記透光性板材の間隔は、１ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の窓用太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、実質的に水蒸気を含まない気体が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の窓用太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記透光性板材は、ガラス板上に薄膜層が積層したものであり、
当該薄膜層は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池パネルの透光性板材側の面は、前記光電変換部を封止する封止板で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュール。
【請求項６】
第２透光性板材を有し、
前記透光性板材は、前記太陽電池パネルと前記第２透光性板材との間に位置し、
前記第２透光性板材は、前記透光性板材と所定の間隔を空けて対面しており、
以下の（３）又は（４）の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュール。
（３）前記透光性板材と前記第２透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されている。
（４）前記透光性板材と前記第２透光性板材との間の空間は、実質的な真空空間となっている。
【請求項７】
前記第２透光性板材は、ガラス板上に薄膜層が積層したものであり、
当該薄膜層は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下であることを特徴とする請求項６に記載の窓用太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュールと、額縁部材を有し、
前記額縁部材は、前記太陽電池パネルを固定する太陽電池固定部と、前記透光性板材を固定する第１板材固定部と、前記太陽電池固定部と前記第１板材固定部の間隔を維持する間隔維持部を含むことを特徴とする窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓の一部として用いられる窓用太陽電池モジュールに関する。また、本発明は、窓用太陽電池モジュールを使用した窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を透過する太陽電池モジュールを構造物の窓として使用する場合がある（例えば、特許文献１）。
特許文献１の記載の太陽電池モジュールは、ガラス基板上に光電変換素子を積層し、ガラス板で封止している。この太陽電池モジュールは、光電変換素子に複数の溝を形成することによって、厚み方向に光を透過させることを可能とし、窓として使用しても十分な採光を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、寒冷地では、建物の室内と室外で気温差が大きく、外気が極めて低温になる。そのため、このような寒冷地では、室内の温度を維持するために、断熱機能を持った断熱窓が必要となる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の太陽電池モジュールを窓として使用する場合、溝が形成された部分は、単に２枚のガラス板が重なった構造をしているので、通常のガラス窓と断熱効果がさほど変わらない。そのため、特許文献１の太陽電池モジュールは、寒冷地では適さず、断熱性の観点から更なる改良の余地があった。
【０００６】
そこで、本発明は、従来に比べて断熱効果の高い窓用太陽電池モジュール及び窓用太陽電池モジュールを用いた窓を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、構造物の内外を区切る窓の一部を構成する窓用太陽電池モジュールであって、光を透過可能な太陽電池パネルと、透光性板材を有し、前記太陽電池パネルは、前記透光性板材と別個独立したものであって、前記透光性板材と所定の間隔を空けて対面しており、以下の（１）又は（２）の条件を満たすものであり、前記透光性板材は、前記太陽電池パネルに対して前記構造物の内部側に位置しており、前記太陽電池パネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部を有し、前記太陽電池パネルは、前記光電変換部が存在する領域と、前記光電変換部が存在しない領域が混在したシースルー太陽電池であり、前記光電変換部が存在する領域は、全領域の４０％以上８０％以下であり、前記光電変換部が存在しない領域は、太陽光の一部が通過可能であり、前記太陽電池パネルは、前記光電変換部が存在する領域において、第１透明基板上に第１電極層と前記光電変換部と第２電極層がこの順に積層された太陽電池を複数備えており、前記太陽電池パネルは、前記太陽電池を封止する封止剤を有し、前記第１透明基板は、前記複数の太陽電池を支持する支持基板であって、前記封止剤を介さずに前記第１電極層が直接積層されており、前記第１電極層は、透光性及び導電性を備えた透明導電層であり、前記第２電極層は、金属層を含み、かつ前記光電変換部よりも前記透光性板材側に設けられており、前記光電変換部が存在しない領域に第１電極層が存在し、前記光電変換部が存在しない領域の第１電極層によって、隣接する太陽電池の第１電極層同士が直接接続されて電気的に接続されていることを特徴とする窓用太陽電池モジュールである。
（１）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されている。
（２）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、実質的な真空空間となっている。
本発明は、窓の一部を構成する窓用太陽電池モジュールであって、光を透過可能な太陽電池パネルと、透光性板材を有し、前記太陽電池パネルは、前記透光性板材と別個独立したものであって、前記透光性板材と所定の間隔を空けて対面しており、以下の（１）又は（２）の条件を満たす窓用太陽電池モジュールに関連する。
（１）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されている。
（２）前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、実質的な真空空間となっている。
【０００８】
ここでいう「透光性」とは、光の少なくとも一部を透過する機能をいい、具体的には、光透過率が３０％以上１００％以下のものをいう。すなわち、防眩処理が施された基板であっても、光を３０％以上透過すれば、本明細書の透光性に該当する。
ここでいう「大部分」とは、全体の８０％以上の部分をいう。
ここでいう「実質的な真空空間」とは、真空と近似できる空間であり、具体的には真空度が１００Ｐａ以下の空間をいう。
【０００９】
本発明の構成によれば、太陽電池パネルと透光性板材との間に空間があり、太陽電池パネルから透光性板材に伝熱する際や透光性板材から太陽電池パネルに伝熱する際には、必ず太陽電池パネルと透光性板材との間の空間を通過することとなる。
そして、本発明の構成によれば、太陽電池パネルと透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されているか、真空空間となっているので、窓用太陽電池モジュールの厚み方向に熱が伝熱しにくく、従来に比べて断熱効果が高い。そのため、窓として使用した場合に、外気と内気の温度差による結露が生じにくく、保温効果も高い。
また、本発明の構成によれば、太陽電池パネルとは独立した透光性板材が設けられているため、透光性板材によって日光の透過率を採光が可能な程度に抑えることができる。そのため、夏場等において、日光による室内の温度上昇を抑えることができる。
請求項１に記載の発明は、前記光電変換部が存在しない領域に第１電極層が存在し、前記光電変換部が存在しない領域の第１電極層によって、隣接する太陽電池の第１電極層同士が電気的に接続されている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記太陽電池パネルと前記透光性板材の間隔は、１ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の窓用太陽電池モジュールである。
【００１１】
本発明の構成によれば、放射伝熱を抑えつつ、対流伝熱を抑えることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記太陽電池パネルと前記透光性板材との間の空間は、実質的に水蒸気を含まない気体が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の窓用太陽電池モジュールである。
【００１３】
ここでいう「実質的に水蒸気を含まない気体」とは、太陽電池パネルと透光性板材との間で伝熱が起こる際に、水蒸気による伝熱への影響を無視できる程度に水蒸気が除去された気体をいう。
【００１４】
本発明の構成によれば、太陽電池パネルと透光性板材の空間が、水蒸気が実質的に含まれない気体で充填されているので、放射伝熱が起こりにくく、断熱効果が高い。また、本発明の構成によれば、空間内で結露することを防止できる。
【００１５】
上記した発明において、前記気体は、乾燥空気、窒素、アルゴン、及びクリプトンから選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１６】
ここでいう「乾燥空気」とは、乾燥剤等によって空気から水蒸気を除いたものをいい、露点が−３５℃以下の空気をいう。
ここでいう「露点」とは、ＪＩＳ  Ｒ  ３２０９に準じる露点試験で求めた露点をいう。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記透光性板材は、ガラス板上に薄膜層が積層したものであり、当該薄膜層は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュールである。
【００１８】
本発明の構成によれば、透光性板材がガラス板上に波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下である薄膜層が積層したものであるので、薄膜層の存在によって放射熱が反射されやすく、放射伝熱が起こりにくい。
【００１９】
上記した発明において、前記透光性板材は、ガラス板上に薄膜が積層したものであり、前記薄膜層は、金属膜又は金属酸化物膜であることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、金属膜又は金属酸化物膜によって熱線（赤外光）が反射されやすく、窓用太陽電池モジュールの厚み方向に通過する熱線が透過しにくい。そのため、室内が室外よりも高温である場合であっても、室内から室外に熱線が逃げにくく、保温効果が高い。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記太陽電池パネルの透光性板材側の面は、前記光電変換部を封止する封止板で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュールである。
【００２２】
本発明の構成によれば、封止板と透光性板材の間に空間が形成されているため、空間内の気体や気圧が太陽電池パネル内の光電変換部に影響を及ぼさない。
【００２３】
請求項１に記載の発明は、前記太陽電池パネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換部を有し、前記太陽電池パネルは、前記光電変換部が存在する領域と、前記光電変換部が存在しない領域が混在しており、前記光電変換部が存在する領域は、全領域の４０％以上８０％以下である。
【００２４】
本発明の構成によれば、十分な発電面積を確保しつつ、採光面積を確保することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、第２透光性板材を有し、前記透光性板材は、前記太陽電池パネルと前記第２透光性板材との間に位置し、前記第２透光性板材は、前記透光性板材と所定の間隔を空けて対面しており、以下の（３）又は（４）の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュールである。
（３）前記透光性板材と前記第２透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されている。
（４）前記透光性板材と前記第２透光性板材との間の空間は、実質的な真空空間となっている。
【００２６】
本発明の構成によれば、さらに透光性板材と第２透光性板材との間にも空間があり、透光性板材から第２透光性板材に伝熱する際や第２透光性板材から透光性板材に伝熱する際には、必ず透光性板材と第２透光性板材との間の空間を通過することとなる。
そして、本発明の構成によれば、透光性板材と第２透光性板材との間の空間は、その大部分が気体で充填されているか、真空空間となっているので、窓用太陽電池モジュールの厚み方向で熱が伝熱しにくく、さらに断熱効果が高い。そのため、窓として使用した場合に、外気と内気の温度差による結露が生じにくく、保温効果も高い。
また別の観点からみると、本発明の構成によれば、太陽電池パネルと第２透光性板材の間の空間に第１透光性板材が介在し、太陽電池パネルと第２透光性板材の間の空間を、太陽電池パネルと第１透光性板材の間の空間と、第１透光性板材と第２透光性板材の間の空間とに分断している。そのため、各空間の厚みを小さくでき、各空間内で気体の対流が起こりにくくできる。それ故に、第１透光性板材を設けない場合に比べて対流伝熱を抑制できる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、前記第２透光性板材は、ガラス板上に薄膜層が積層したものであり、当該薄膜層は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下であることを特徴とする請求項６に記載の窓用太陽電池モジュールである。
【００２８】
本発明の構成によれば、第２透光性板材がガラス板上に波長が０．６５μｍのときの放射率が０．４以下である薄膜層が積層したものであるので、薄膜層の存在によって放射熱が反射されやすく、放射伝熱が起こりにくい。そのため、さらに断熱効果が高い。
【００２９】
上記した発明において、前記第２透光性板材は、ガラス板上に薄膜層が積層したものであり、前記薄膜層は、金属膜又は金属酸化物膜であることが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、さらに保温効果が高い。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の窓用太陽電池モジュールと、額縁部材を有し、前記額縁部材は、前記太陽電池パネルを固定する太陽電池固定部と、前記透光性板材を固定する第１板材固定部と、前記太陽電池固定部と前記第１板材固定部の間隔を維持する間隔維持部を含むことを特徴とする窓である。
すなわち、本発明は、構造物の内外を区切る窓であって、上記の窓用太陽電池モジュールを有し、前記透光性板材は、前記太陽電池パネルに対して構造物の内部側に位置している。
【００３２】
本発明の構成によれば、構造物の外部側に太陽電池パネルが位置し、構造物の内部側に透光性板材が位置するので、高い発電効率を維持しつつ、構造物内部への発電による発熱の影響を抑制することができる。そのため、構造物内部を任意の温度に調整しやすい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の窓用太陽電池モジュール及び窓によれば、従来に比べて高い断熱効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の窓の設置状況を模式的に表した斜視図である。
【図２】図１の窓の断面斜視図である。
【図３】図２の窓用太陽電池モジュールの縦断面図である。
【図４】図２の太陽電池パネルの断面斜視図である。
【図５】図３の太陽電池の積層構造を模式的に表す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の窓用太陽電池モジュールの要部の断面斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態の窓用太陽電池モジュールの要部の断面斜視図である。
【図８】他の実施形態の窓用太陽電池モジュールの要部の分解斜視図である。
【図９】他の実施形態の窓用太陽電池モジュールの要部の断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りがない限り、上下左右の位置関係は、通常の設置位置を基準に説明する。
【００３６】
本発明の第１実施形態の窓１は、図１のように、マンション等の構造物１００の壁面に形成された開口１０１に窓用太陽電池モジュール３を設置したものである。
窓１は、図２のように、窓用太陽電池モジュール３が縦姿勢となるように構造物１００に取り付けられ、窓用太陽電池モジュール３によって構造物１００の内外を区切るように壁面の一部を形成するものである。すなわち、窓用太陽電池モジュール３は、水平面に対して直立した姿勢で開口１０１に固定され、構造物１００の内部の空間たる室内空間１０２と、外部の空間たる室外空間１０３に仕切るものである。
【００３７】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール３は、採光機能と、断熱機能を備えており、図３のように、太陽電池パネル１０と、第１透光性板材１１と、額縁部材１２を備えている。
【００３８】
太陽電池パネル１０は、光透過性を有したシースルー太陽電池パネルであり、面状に広がりを有した板状のパネルである。
太陽電池パネル１０は、当該面の広がり方向に対して直交方向（厚み方向）に光を透過可能となっている。太陽電池パネル１０は、波長５５０ｎｍの全光線透過率が２０％以上６０％以下であることが好ましく、３０％以上５０％以下であることがより好ましい。
【００３９】
太陽電池パネル１０は、図３，図４から読み取れるように、２枚の透明基板１５，１６が対面し、その間に太陽電池１７が挟まれたものであり、透明基板１５，１６が封止剤１８によって接着されて太陽電池１７が封止されたものである。
具体的には、太陽電池パネル１０は、図５のように、第１透明基板１５上に第１電極層２０、光電変換層２１（光電変換部）、及び第２電極層２２が積層した太陽電池１７が積層され、当該太陽電池１７が封止剤１８及び第２透明基板１６（封止板）によって封止されたものである。
【００４０】
第１透明基板１５は、透光性及び絶縁性を備えた透明絶縁基板であり、太陽電池１７を支持する支持基板である。
第１透明基板１５は、透明性及び絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板や、透明性樹脂基板などが使用できる。
本実施形態では、第１透明基板１５として、ガラス基板を採用している。
【００４１】
第１透明基板１５の厚み（積層方向の厚み）は、太陽電池パネル１０の全体厚みによって適宜設計されるが、２ｍｍ以上であることが好ましい。この範囲であれば、支持基板としての機能を確保できる。
また、第１透明基板１５の厚み（積層方向の厚み）は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、太陽電池パネル１０が重くなりすぎず、窓１の構造物１００への施工が容易である。
【００４２】
第１電極層２０は、透光性及び導電性を備えた透明導電層であり、太陽電池１７の一極をなす透明電極層である。
第１電極層２０は、透光性及び導電性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）などの透明導電性酸化物が使用できる。
また第１電極層２０は、多層構造であってもよい。第１電極層２０は、例えば、上記した透明導電性酸化物の層と金属の層との多層構造であってもよい。
【００４３】
光電変換層２１は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であり、ｐｎ接合又はｐｉｎ接合を備えるものである。
本実施形態の光電変換層２１は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層からなる光電変換ユニットを１又は複数備えたものである。
【００４４】
第２電極層２２は、導電性を備えた導電層であり、太陽電池１７において第１電極層２０と対極をなす電極層である。
第２電極層２２は、導電性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、白金、クロムなどの金属、金属合金、金属複合体などが使用できる。
また、第２電極層２２は、多層構造であってもよい。第２電極層２２は、透明導電性酸化物の層と上記した金属の層との多層構造であってもよい。
本実施形態の第２電極層２２は、光電変換層２１上に透明導電性酸化物層、銀層の順に積層されて形成されている。すなわち、第２電極層２２は、最表面が金属層である。
【００４５】
封止剤１８は、透光性及び絶縁性を有した封止剤であり、第１透明基板と第２透明基板間の隙間を充填する充填剤である。
【００４６】
第２透明基板１６は、透光性を備え、太陽電池１７を封止する透明封止基板である。
第２透明基板１６は、透明性及び絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板や、透明性樹脂基板などが使用できる。
本実施形態では、第２透明基板１６として、ガラス基板を採用している。
【００４７】
第２透明基板１６の厚み（積層方向の厚み）は、太陽電池パネル１０の全体厚みによって適宜設計されるが、第１透明基板１５の厚みの５０％以上１５０％以下であることが好ましい。
【００４８】
太陽電池パネル１０は、図４及び図５から読み取れるように、第１透明基板１５を正面視したときに、光電変換層２１及び第２電極層２２の一部が除去されており、光電変換層２１が存在する発電領域２５と、光電変換層２１が存在しない非発電領域２６が混在している。
非発電領域２６は、全領域の４０％以上８０％以下であることが好ましい。この範囲であれば、十分な発電面積を確保しつつ、窓１としての採光機能を維持できる。
【００４９】
太陽電池パネル１０の厚みは、窓１の構造物１００への設置環境によって適宜選択されるが、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
第１透光性板材１１は、窓用太陽電池モジュール３の片側の主面を形成する部材であり、透光性を備えた板状部材である。
第１透光性板材１１は、太陽電池パネル１０とほぼ同程度の面積があり、第１透明基板１５を裏面視したときに太陽電池パネル１０の全ての発電領域２５を覆う大きさとなっている。
【００５１】
第１透光性板材１１は、透光性を備えていれば、特に限定されるものではなく、ガラス板や、透明樹脂板などが使用できる。
本実施形態では、第１透光性板材１１としてガラス板を採用している。
【００５２】
第１透光性板材１１の厚みは、窓１の構造物１００への設置環境によって適宜選択されるが、太陽電池パネル１０の厚みの８０％以上１２０％以下であることが好ましい。
【００５３】
額縁部材１２は、図２，図３に示されるように、太陽電池パネル１０及び第１透光性板材１１の外周に取り付けられ、太陽電池パネル１０に対する第１透光性板材１１の位置関係を固定する部材である。
額縁部材１２は、太陽電池パネル１０を固定する太陽電池固定部３５と、第１透光性板材１１を固定する第１板材固定部３６と、太陽電池固定部３５と第１板材固定部３６を所定の間隔に維持する間隔維持部３７を備えている。
【００５４】
続いて、本実施形態の窓用太陽電池モジュール３の各部位の位置関係について説明する。
【００５５】
窓用太陽電池モジュール３は、構造物１００の開口１０１に塞ぐように取り付けられている。具体的には、窓用太陽電池モジュール３は、その額縁部材１２が開口１０１の内壁に取り付けられている。
太陽電池パネル１０は、図２のように、その外周が額縁部材１２の太陽電池固定部３５に取り付けられており、第１透光性板材１１は、その外周が額縁部材１２の第１板材固定部３６に取り付けられている。
そして、第１透光性板材１１は、額縁部材１２の間隔維持部３７によって、太陽電池パネル１０と所定の間隔を空けて対面している。
窓用太陽電池モジュール３は、室外空間１０３側から室内空間１０２側に向けて、太陽電池パネル１０、第１透光性板材１１の順に離間して並んでおり、太陽電池パネル１０と第１透光性板材１１の間には空間３０が形成されている。
【００５６】
太陽電池パネル１０と第１透光性板材１１の間の空間３０には、その大部分に気体が充填されている。
この充填される気体は、実質的に水蒸気を含まない気体であることが好ましく、乾燥空気、窒素、アルゴン、及びクリプトンから選ばれる少なくとも１種であることがより好ましい。この充填される気体は、二酸化炭素を含まない観点から、不活性ガスである、窒素、アルゴン、又はクリプトンであることがさらに好ましい。
本実施形態の空間３０は、その内部に空気及び図示しない乾燥剤が配されており、当該乾燥剤によって、水分が除去された乾燥空気が充填されている。
この乾燥剤は、吸湿機能を持っていれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリカゲルや生石灰などが採用できる。
【００５７】
図５に示される太陽電池パネル１０と第１透光性板材１１の間隔Ｄ１（空間３０の幅）は、気体によって放射伝熱を抑制する観点から、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。
間隔Ｄ１は、気体による対流伝熱を抑制する観点から、１２ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５８】
本実施形態の窓１によれば、太陽電池パネル１０と、第１透光性板材１１との間に気体が充填された空間３０が形成されており、太陽電池パネル１０と第１透光性板材１１の間での放射伝熱等の熱移動が気体によって阻害される。そのため、１枚の太陽電池パネル１０で窓を構成する場合に比べて、断熱効果及び保温効果が高い。
【００５９】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール３によれば、太陽電池パネル１０と透光性板材１１との間に空間３０があり、水蒸気を実質的に含まない気体が充填されているので、室外空間１０３と室内空間１０２間での熱交換がされにくく、断熱効果が高い。そのため、室内空間１０２への外気温の影響を抑制でき、たとえ寒冷地であっても、室内空間１０２の熱が外気に奪われにくく、室内空間１０２を所望の温度に調整できる。
また、室内空間１０２の温度（内気温）が室外空間１０３の温度（外気温）よりも高い場合であっても、空間３０に水蒸気を実質的に含まない気体が充填されているので、室内空間１０２から逃げる熱線を妨げることができ、室内空間１０２の保温効果も高い。
さらに、本実施形態の窓用太陽電池モジュール３によれば、断熱効果が高いので、室内空間１０２の空気が低温の外気に晒されることを防止でき、透光性板材１１の表面への結露の発生を防止できる。
【００６０】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール３によれば、太陽光の一部は太陽電池パネル１０の非発電領域２６を通過し、空間３０及び透光性板材１１を通過して室内空間１０２に入る。すなわち、太陽光は、太陽電池パネル１０と空間３０の界面や空間３０と透光性板材１１の界面によって、その一部が反射され、減衰して室内空間１０２に入るので、適度な遮光効果を発揮できる。
【００６１】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール３によれば、太陽電池パネル１０の空間３０側の第２電極層２２の一部が金属で形成されているため、室内空間１０２側からの熱線の一部を反射することができ、保温効果が高い。
【００６２】
続いて、第２実施形態の窓用太陽電池モジュール５０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同様の符番を付して、説明を省略する。
【００６３】
第２実施形態の窓用太陽電池モジュール５０は、第１実施形態の窓用太陽電池モジュール３に対してさらに室内空間１０２側に透光性板材５１を備えている。
具体的には、窓用太陽電池モジュール５０は、図６に示されるように、太陽電池パネル１０と、第１透光性板材１１と、第２透光性板材５１を備えている。
【００６４】
第２透光性板材５１は、窓用太陽電池モジュール５０の片側の主面を形成する部材であり、透光性を備えた板状部材である。
第２透光性板材５１は、第１透光性板材１１とほぼ同程度の面積があり、第１透明基板１５を裏面視したときに太陽電池パネル１０の全ての発電領域２５を覆う大きさとなっている。
第２透光性板材５１は、透光性を備えていれば、特に限定されるものではなく、ガラス板や、透明樹脂板などが使用できる。
本実施形態では、第２透光性板材５１としてガラス板を採用している。
【００６５】
第２透光性板材５１の厚みは、窓１の構造物１００への設置環境によって適宜選択されるが、太陽電池パネル１０の厚みの８０％以上１２０％以下であることが好ましい。
【００６６】
続いて、第２実施形態の窓用太陽電池モジュール５０の各部位の位置関係について説明する。
【００６７】
第２透光性板材５１は、図６のように、第１透光性板材１１と所定の間隔を空けて対面している。すなわち、窓用太陽電池モジュール５０は、室外空間１０３側から室内空間１０２側に向けて、太陽電池パネル１０、第１透光性板材１１、及び第２透光性板材５１の順にそれぞれ離間して並んでおり、第１透光性板材１１と第２透光性板材５１の間に空間５２が形成されている。
【００６８】
第１透光性板材１１と第２透光性板材５１の空間５２には、その大部分に気体が充填されている。
この気体は、実質的に水蒸気を含まない気体であることが好ましく、乾燥空気、窒素、アルゴン、及びクリプトンから選ばれる少なくとも１種であることがより好ましい。この気体は、二酸化炭素を含まない観点から、不活性ガスである、窒素、アルゴン、又はクリプトンであることがさらに好ましい。
本実施形態の空間５２は、その内部に空気及び図示しない乾燥剤が配されており、空気から水分が除去された乾燥空気が充填されている。
この乾燥剤は、吸湿機能を持っていれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリカゲルや生石灰などが採用できる。
【００６９】
第１透光性板材１１と第２透光性板材５１の間隔Ｄ２（空間５２の幅）は、気体によって放射伝熱を抑制する観点から、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。
間隔Ｄ２は、気体による対流伝熱を抑制する観点から、１２ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００７０】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール５０によれば、室外空間１０３から室内空間１０２への熱の移動が複数の空間３０，５２によって阻害されているため、さらに断熱効果が高い。
また、本実施形態の窓用太陽電池モジュール５０によれば、太陽電池パネル１０と第２透光性板材５１との間の空間を第１透光性板材１１によって分割しているため、太陽電池パネル１０と第２透光性板材５１との間での対流伝熱を抑制できる。
【００７１】
上記した第１，２実施形態では、第１透光性板材１１は単層構造であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、多層構造であってもよい。
また、上記した第２実施形態では、第２透光性板材５１は単層構造であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、多層構造であってもよい。
【００７２】
この場合の一例を第３実施形態として説明する。
【００７３】
第３実施形態の窓用太陽電池モジュール７０の第１透光性板材７１及び第２透光性板材７２は、第２実施形態の窓用太陽電池モジュール５０の第１透光性板材１１及び第２透光性板材５１と異なる。
具体的には、第１透光性板材７１は、図７のように、第１ガラス板７５上に金属又は金属酸化物で形成された第１薄膜層７６が積層したものである。
この第１薄膜層７６は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０より大きく０．４以下であり、０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。
第１薄膜層７６の厚みは、光を透過する厚みであり、０μｍより大きく４μｍ以下であることが好ましい。
第１薄膜層７６の厚みが４μｍ超過となると、第１薄膜層７６が有色である場合、第１透光性板材７１を光が透過しない場合がある。
この金属膜としては、アルミニウム、金、銀、錫、銅から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
この金属酸化物膜としては、酸化ジルコニウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
第１透光性板材７１としては、例えば、ガラス板上に銀膜が積層されたＬｏｗ−Ｅガラスが採用できる。
【００７４】
第２透光性板材７２は、第２ガラス板７７上に金属又は金属酸化物で形成された第２薄膜層７８が積層したものである。
第２薄膜層７８は、波長が０．６５μｍのときの放射率が０より大きく０．４以下であり、０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。
第２薄膜層７８の厚みは、光を透過する厚みであり、０μｍより大きく４μｍ以下であることが好ましい。
第２薄膜層７８の厚みが４μｍ超過となると、第１薄膜層７６が有色である場合、第２透光性板材７２を光が透過しない場合がある。
この金属膜としては、アルミニウム、金、銀、錫、銅から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
この金属酸化物膜としては、酸化ジルコニウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化錫から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
本実施形態の第２透光性板材７２は、ガラス板上に銀膜が積層されたＬｏｗ−Ｅガラスを採用している。
【００７５】
本実施形態の窓用太陽電池モジュール７０によれば、第１透光性板材７１及び第２透光性板材７２に０．４以下の放射率を持つ薄膜層７６，７８を備えているため、放射断熱が起こりにくく、断熱効果が高い。
【００７６】
上記した第３実施形態では、第１透光性板材７１及び第２透光性板材７２は、薄膜層７６，７８をガラス板７５，７７の片面のみに備えていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガラス板７５，７７のそれぞれの両面に薄膜層７６，７８を備えていてもよい。
【００７７】
上記した第３実施形態では、透光性板材７１，７２は、ガラス板７５，７７上に金属膜又は金属酸化物膜の薄膜層７６，７８が積層されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、透光性板材７１，７２は、ガラス板７５，７７上にフィルムが形成されたものであってもよい。
このフィルムは、光学フィルムであってもよいし、着色フィルムであってもよい。
【００７８】
上記した実施形態では、空間３０に気体が充填されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。空間３０は、実質的に真空空間となっていてもよい。こうすることによって、太陽電池パネル１０と第１透光性板材１１との間の熱移動は、真空断熱されることとなり、断熱効果を向上させることができる。
また、同様に、上記した第２，第３実施形態では、空間５２に気体が充填されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。空間５２は、実質的に真空空間となっていてもよい。こうすることによって、第１透光性板材１１，７１と第２透光性板材５１，７２の間の熱移動は、真空断熱されることとなり、断熱効果を向上させることができる。
【００７９】
上記した実施形態では、透光性板材の数が１枚又は２枚であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、透光性板材の数は３枚以上であってもよい。この場合、各透光性板材間に空間を形成することが好ましい。
【００８０】
上記した実施形態では、太陽電池パネルは薄膜太陽電池を実装したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の太陽電池を実装していてもよい。
例えば、太陽電池パネルは、図８のように複数の結晶シリコン太陽電池９０が配線部材９１によって直列又は並列に接続されたものであってもよい。
【００８１】
上記した実施形態では、非発電領域２６に第１電極層２０を残し、隣接する太陽電池１７，１７同士を共通電極たる第１電極層２０によって電気的に接続していたが、本発明はこれに限定されるものではない。図９のように、非発電領域２６に第１電極層２０を形成せず、隣接する太陽電池１７，１７を電気的に絶縁してもよい。
【００８２】
上記した実施形態では、空間３０，５２内の気体から水分を除去するために乾燥剤を空間に配していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空間内に乾燥剤を配さなくてもよい。
【００８３】
上記した実施形態の応用例として、太陽電池パネル１０の透明基板１５の光入射面に表面凹凸を形成して防眩加工を施してもよい。こうすることによって、遮熱効果を向上させることができる。
【００８４】
上記した実施形態の応用例として、太陽電池パネル１０の透明基板１５を着色してもよい。
【００８５】
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００８６】
本発明の具体的な実施例及び比較例の窓用太陽電池モジュール３の作製手順と、これらの評価結果を説明する。
【００８７】
（実施例１）
実施例１の窓用太陽電池モジュールは、光透過率４０％のシースルー太陽電池パネル（厚み７ｍｍ）と、ガラス板（厚み３．２ｍｍ）を対面させて固定した。シースルー太陽電池パネルとガラス板の間隔を６ｍｍとし、シースルー太陽電池パネルとガラス板の間を水分量が乾燥剤で水分を除去した乾燥空気で満たした。これを実施例１とした。
【００８８】
（実施例２）
実施例２の窓用太陽電池モジュールは、実施例１において、シースルー太陽電池パネルとガラス板の間隔を１２ｍｍとし、これを実施例２とした。
【００８９】
（実施例３）
実施例１の窓用太陽電池モジュールのガラス板にさらにガラス板（厚み３．２ｍｍ）を対面させて固定した。シースルー太陽電池パネルとガラス板の間隔を６ｍｍとし、ガラス板間の間隔を６ｍｍとし、さらにシースルー太陽電池パネルとガラス板の間、及びガラス板とガラス板の間をそれぞれ乾燥剤で水分を除去した乾燥空気で満たした。これを実施例３とした。
【００９０】
（比較例１）
実施例１において、ガラス板を設けなかった。すなわち、シースルー太陽電池パネル単体を比較例１とした。
【００９１】
（断熱性評価）
実施例１，２及び比較例１の窓用太陽電池モジュールについて、ＪＩＳ  Ａ  １４２０：１９９９に準じて熱貫流率をそれぞれ測定した。
【００９２】
（遮熱性評価）
実施例１，２，３及び比較例１の窓用太陽電池モジュールについて、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６：１９９８に従い、分光光度計を用いて各波長の分光透過率、分光反射率を測定し、日射透過率、日射反射率、日射熱取得率を求めた。
【００９３】
評価結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
0006681169.tif 000002
【００９５】
表１のように、太陽電池パネルとガラス板との間に空間を形成した実施例１，２，３の窓用太陽電池モジュールは、太陽電池パネル単体からなる比較例１の窓用太陽電池モジュールに比べて、熱貫流率及び日射熱取得率が減少し、高い断熱性能及び遮熱性能が確認された。また、実施例１と実施例２の窓用太陽電池モジュールでは、熱貫流率にほとんど差が見られず、３ｍｍ以上間隔を空けることで、乾燥空気による断熱機能を十分に発揮できることが分かった。また、２枚のガラス板を使用した実施例３の窓用太陽電池モジュールでは、１枚のガラス板を使用した実施例２の窓用太陽電池モジュールに比べて高い断熱性及び遮熱性が得られた。
【符号の説明】
【００９６】
１  窓
３，５０，７０  窓用太陽電池モジュール
１０  太陽電池パネル
１１，７１  第１透光性板材
１６  第２透明基板（封止板）
２１  光電変換層（光電変換部）
２５  発電領域
２６  非発電領域
３０，５２  空間
５１，７２  第２透光性板材
７５  第１ガラス板
７６  第１薄膜
７７  第２ガラス板
７８  第２薄膜
【図１】
0006681169.tif 000003
【図２】
0006681169.tif 000004
【図３】
0006681169.tif 000005
【図４】
0006681169.tif 000006
【図５】
0006681169.tif 000007
【図６】
0006681169.tif 000008
【図７】
0006681169.tif 000009
【図８】
0006681169.tif 000010
【図９】
0006681169.tif 000011