(57)【要約】      （修正有）【課題】発電効率をアップすると共に、透過光量の制御を必要とする運用分野に適した断熱ソーラーガラス装置を提供する。【解決手段】断熱ソーラーガラス装置１は、ガラス基板１１と反射層１２と太陽電池モジュール１３とを含む。反射層がガラス基板の一側に設けられ、太陽電池モジュールが光を透過でき、透過後、一部の光は反射層を透過し、また一部の光は反射層で反射されて、太陽電池モジュールを再度透過する。本装置内の太陽電池モジュールは、正面から入射された光を受けるだけでなく、反射層で反射された光も受けるため、同一の光照射条件において、発電効率を約８％アップする。また、反射層は一部の輻射熱を反射するので、建築物のガラスカーテンウォールに運用された時、室内の温度を下降して空調の運転負荷を軽減できる。【選択図】図２
0003190293.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、
前記ガラス基板の一側に設けられる反射層と、
前記反射層に設けられ、光を透過でき、光が太陽電池モジュールを透過した後、一部の光が前記反射層を透過し、一部の光が前記反射層に反射されてから、前記太陽電池モジュールを再度透過する太陽電池モジュールと、
を含むことを特徴とする断熱ソーラーガラス装置。
【請求項２】
前記太陽電池モジュールは、
前記反射層の上に設けられる強化ガラスと、前記強化ガラスの上に設けられ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる半導体層と、
前記半導体層の上に設けられる低鉄ガラスと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項３】
前記半導体層は、枠形とすることを特徴とする請求項２に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項４】
前記強化ガラスは、有色の強化ガラスとすることを特徴とする請求項３に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項５】
前記太陽電池モジュールは、
前記反射層の上に設けられ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる半導体層と、
前記半導体層の上に設けられる低鉄ガラスと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項６】
前記半導体層は、枠形とすることを特徴とする請求項５に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項７】
前記反射層と前記ガラス基板の間に設けられる光束調節手段を更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項８】
前記光束調節手段は、液晶手段、エレクトロクロミズム手段、サーモクロミズム手段、フォトクロミズム手段の中から選ばれる１個とすることを特徴とする請求項７に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項９】
前記太陽電池モジュールと前記光束調節手段に各々電気的に接続する二次電池を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１０】
前記ガラス基板、前記反射層と前記太陽電池モジュールの周縁を囲んで設けるフレームを更に含み、前記二次電池が前記フレーム内に設けられることを特徴とする請求項９に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１１】
前記フレームの上に設けられ、且つ、前記太陽電池モジュールに電気的に接続することで前記太陽電池モジュールで発生した電力を出力するためのコンセントを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１２】
前記コンセントは、前記二次電池に電気的に接続し、外部電源から前記コンセントを通じて前記二次電池に充電することを特徴とする請求項１１に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１３】
前記フレームの上に設けられ、且つ、前記光束調節手段に電気的に接続することで前記光束調節手段を通過できる光量を調整するための調光スイッチを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１４】
前記反射層と前記ガラス基板の間に設けられるエレクトロルミネセンスランプを更に含む請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１５】
前記太陽電池モジュールと前記エレクトロルミネセンスランプに各々電気的に接続する二次電池を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１６】
前記ガラス基板、前記反射層と前記太陽電池モジュールの周縁を囲んで設けるフレームを更に含み、前記二次電池が前記フレーム内に設けられることを特徴とする請求項１５に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１７】
前記フレームの上に設けられ、且つ、前記太陽電池モジュールに電気的に接続することで前記太陽電池モジュールで発生した電力を出力するためのコンセントを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【請求項１８】
前記コンセントは、前記二次電池に電気的に接続し、外部電源から前記コンセントを通じて前記二次電池に充電することを特徴とする請求項１７に記載の断熱ソーラーガラス装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ソーラー装置に関し、特に、断熱ソーラーガラス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネと環境保全へのアピールに伴い、太陽光発電は新興エネルギーのホットなテクノロジーとなり、例えば給湯器、小型家電等の多くの製品は、早くから太陽エネルギーを補助エネルギー或いは主要エネルギー供給の方式として採用してきた。
【０００３】
太陽エネルギーには多くの利点があり、例えば無尽蔵、クリーン、安全で且ついかなる国或いは企業の独占を受けることなく、発電過程においても汚染がないため、確実で後顧の憂いのない新世代のエネルギーである。
【０００４】
太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる技術において、最も常用されているのがソーラーパネルである。ソーラーパネル内には太陽光を利用して直接発電できる複数の光電子半導体の薄片を含み、その原理は大まかに高純度の半導体材料に若干の不純物を添加することで、前記半導体材料に異なる性質を発揮させることである。
例えば、ホウ素を添加するとＰ型半導体を形成でき、燐を添加するとＮ型半導体を形成できる。Ｐ型半導体とＮ型半導体が互いに接合した後、日光が入射した時、Ｎ型半導体の中の電子が叩き出されるがすぐＰ型半導体の中へ逃げ込み、Ｎ型半導体に戻ることができないため、一方向導電を形成し、またＰ型半導体とＮ型半導体の接合面には電子の拡散があり、大量の自由電子がこれに伴って発生し、またこの電子の移動により電流が生じ、つまり前記接合面に電位差が生じる。
【０００５】
また、早期のソーラーパネルの運用は、大半が電卓、腕時計等の小型電子機器内に取り付けられてきたが、半導体工程技術の進歩に伴い、現行のソーラーパネルの寸法は以前のソーラーパネルに比べて、より一層大きくなっている。その主要目的は受光面積を益々大きくすることで、発生できる発電量を相対的に高くすることである。よって、ソーラーパネルは大型サイズの技術に向かって発展している。
【０００６】
ソーラーパネルの発電効率をアップするため、特許文献１では単一チップで翼型平面鏡のソーラーパネル装置を開示し、主に太陽光追尾装置を組み合わせてソーラーパネルを調整し、ソーラーパネルと太陽光をほぼ垂直状態に維持させる。同時に、ソーラーパネルの長手方向側に傾斜角を変更できる平面鏡を補助設計し、ソーラーパネルと垂直にならない光が、平面鏡により反射した後の垂直方向分力を通じて、ソーラーパネルと垂直にならない光を再利用できることで、ソーラーパネルの光電変換エネルギーを高める。
しかしながらこの種の特許技術は、ソーラーパネルの調整及び別途設置した平面鏡を傾斜に回さなければならないため、構造において比較的複雑で、コストが必然的に高くなる。また、一般的に固定設置を用いられているソーラーパネルについて、ソーラーパネルを移動させるのが非常に難しい。言い換えると、この種の特許技術は、既存の建築物或いは非建築物内に運用することができないため、改めて配置し直す必要があった。
【０００７】
その他、業界において両面で受光できる太陽光発電装置が開発されていたが、これは２枚のソーラーパネルを裏向きに貼り合わせているだけであるため、発電過程において、必ず１枚のソーラーパネルが入射光の反対方向にあるため、平均的に発光効率が悪くなる。且つこの種の太陽光発電装置は、２枚のソーラーパネルを使用する必要性があることも経済的に不利となっている。
【０００８】
上記ソーラー装置は、いずれもソーラーパネルを透過した入射光が反射を介して同一のソーラーパネルを再度透過させることができないため、発電効率が制限を受けてしまう。同時に従来の太陽光発電装置も発電効果のみを持ち、光透過量の制御又は有色光を発する機能を持たないため、建築物のガラスカーテンウォールに完全に適することができないため、屋根に設置して単純な発電装置として使用できるのみである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】台湾実用新案公報公告番号第Ｍ３２５６０７号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
本考案は、上記従来の問題点に鑑みこれを改良して発電と省エネの二重効果を奏することができる断熱ソーラーガラス装置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】
【００１１】
本考案に係る断熱ソーラーガラス装置は、ガラス基板と、ガラス基板の一側に設けられる反射層と、光を透過でき、光が太陽電池モジュールを透過した後、一部の光が反射層を透過し、一部の光が反射層に反射されてから、太陽電池モジュールを再度透過する太陽電池モジュールとを含む。
【００１２】
本考案のうちの１つの概念において、前記太陽電池モジュールは、強化ガラスと半導体層と低鉄ガラスとを含む。強化ガラスが反射層の上に設けられ、半導体層が強化ガラスの上に設けられ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられ、低鉄ガラスが半導体層の上に設けられる。
【００１３】
本考案のうちの１つの概念において、半導体層は枠形とする。
【００１４】
本考案のうちの１つの概念において、強化ガラスは有色の強化ガラスとする。
【００１５】
本考案のうちの１つの概念において、前記太陽電池モジュールは、半導体層と低鉄ガラスを含む。半導体層が反射層の上に設けられ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられ、低鉄ガラスが半導体層の上に設けられる。
【００１６】
本考案のうちの１つの概念において、反射層とガラス基板の間に設けられる光束調節手段を更に含む。
【００１７】
本考案のうちの１つの概念において、前記光束調節手段は、液晶手段、エレクトロクロミズム手段、サーモクロミズム手段、フォトクロミズム手段の中から選ばれる１個とする。
【００１８】
本考案のうちの１つの概念において、太陽電池モジュールと光束調節手段に各々電気的に接続する二次電池を更に含む。
【００１９】
本考案のうちの１つの概念において、ガラス基板、反射層と太陽電池モジュールの周縁を囲んで設けるフレームを更に含む。前記二次電池がフレーム内に設けられる。
【００２０】
本考案のうちの１つの概念において、前記フレームの上に設けられ、且つ太陽電池モジュールに電気的に接続することで太陽電池モジュールで発生した電力を出力するためのコンセントを更に含む。
【００２１】
本考案のうちの１つの概念において、前記コンセントは、前記二次電池に電気的に接続し、外部電源から前記コンセントを通じて二次電池に充電する。
【００２２】
本考案のうちの１つの概念において、前記フレームの上に設けられ、且つ前記光束調節手段に電気的に接続することで光束調節手段を通過できる光量を調整するための調光スイッチを更に含む。
【００２３】
本考案のうちの１つの概念において、反射層とガラス基板の間に設けられるエレクトロルミネセンスランプを更に含む。
【００２４】
本考案のうちの１つの概念において、前記太陽電池モジュールと前記エレクトロルミネセンスランプに各々電気的に接続する二次電池を更に含む。
【００２５】
本考案のうちの１つの概念において、ガラス基板、反射層と太陽電池モジュールの周縁を囲んで設けるフレームを更に含む。前記二次電池がフレーム内に設けられる。
【００２６】
本考案のうちの１つの概念において、前記フレームの上に設けられ、且つ太陽電池モジュールに電気的に接続することで太陽電池モジュールで発生した電力を出力するためのコンセントを更に含む。
【００２７】
本考案のうちの１つの概念において、前記コンセントは、前記二次電池に電気的に接続し、外部電源から前記コンセントを通じて二次電池に充電する。
【００２８】
本考案のうちの１つの概念において、前記フレームの上に設けられ、且つ前記光束調節手段に電気的に接続することで光束調節手段を通過できる光量を調整するための調光スイッチを更に含む。
【００２９】
よって、本考案の断熱ソーラーガラス装置は、発電効率をアップし、且つ光束調節手段の設置を介して、透過光量を制御でき、本考案は更に建築物のガラスカーテンウォール、或いは例えば自動車のサンルーフ又は建物の天窓等の透過光量の制御を必要とする運用分野に適する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本考案に係る第１の実施例の断面構造を示す模式図（一）である。
【図２】本考案に係る第１の実施例の断面構造を示す模式図（二）である。
【図３】本考案に係る第２の実施例の断面構造を示す模式図（一）である。
【図４】本考案に係る第２の実施例の断面構造を示す模式図（二）である。
【図５】本考案に係る第３の実施例の断面構造を示す模式図（一）である。
【図６】本考案に係る第３の実施例の断面構造を示す模式図（二）である。
【図７】本考案に係る第４の実施例の断面構造を示す模式図である。
【図８】本考案に係る第４の実施例の立体図である。
【図９】本考案に係る第５の実施例の断面構造を示す模式図（一）である。
【図１０】本考案に係る第５の実施例の断面構造を示す模式図（二）である。
【図１１】本考案に係る第６の実施例の断面構造を示す模式図（一）である。
【図１２】本考案に係る第６の実施例の断面構造を示す模式図（二）である。
【考案を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施例）
図１と図２を参照すると、それぞれ本考案に係る第１の実施例の断面構造を示す模式図（一）と（二）で、主にガラス基板１１と反射層１２と太陽電池モジュール１３とを含む断熱ソーラーガラス装置１を開示している。
【００３２】
本実施例において、太陽電池モジュール１３は、強化ガラス１３１と半導体層１３２と低鉄ガラス１３３とを含む。本実施例の太陽電池モジュール１３と反射層１２は、一体成形ではなく、先に反射層を貼合或いはコーティング技術によりガラス基板１１の上に設けてから、太陽電池モジュール１３の強化ガラス１３１を反射層１２の上に設ける。
【００３３】
本実施例の太陽電池モジュール１３は、薄膜太陽電池モジュールで、光透過性を持ち、且つその半導体層１３２が強化ガラス１３１と低鉄ガラス１３３の間に設けられ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる。低鉄ガラス１３３も高光透過率ガラスと呼ばれることができ、鉄含有量が低いため非常に高い光透過性を持つ。
【００３４】
図２に示すように、本実施例の光９９が低鉄ガラス１３３の表面から入射され、且つ太陽電池モジュール１３を透過して太陽電池モジュール１３で電力を発生させ、一部の光９９が反射層１２で反射されてから、太陽電池モジュール１３を再度透過して、二次発電に達しながら大部分の輻射熱を反射し、一部の光９９が反射層１２を透過して更にガラス基板１１を透過する。
【００３５】
本実施例の１つの変化態様は、太陽電池モジュール１３の強化ガラス１３１に着色することで、本考案が建築物のカーテンウォールガラスに運用された時、設計士のニーズによって異なる色彩を表現できる。
【００３６】
（第２の実施例）
図３と図４を参照すると、それぞれ本考案に係る第２の実施例の断面構造を示す模式図（一）と（二）で、断熱ソーラーガラス装置２を開示している。
本実施例と第１の実施例の主な相違点は、本実施例の太陽電池モジュール２３が強化ガラス１３１を備えていないことである。本実施例の太陽電池モジュール２３の半導体層２３２の一側が低鉄ガラス２３３の上に直接設けられ、他側に反射層１２に直接貼り合わせされ、ガラス基板１１で本来の強化ガラス１３１の効果に取って代わる。本実施例は第１の実施例に比べより一層軽薄化となり、且つ断熱ソーラーガラス装置２全体の光透過性も更に向上する。
【００３７】
（第３の実施例）
図５と図６を参照すると、それぞれ本考案第３の実施例の断面構造を示す模式図（一）と（二）で、断熱ソーラーガラス装置３を開示している。
本実施例と第１の実施例の主な相違点は、反射層１２とガラス基板１１の間に設けられる光束調節手段３１が増設されている。本実施例の光束調節手段３１は、液晶手段或いはエレクトロクロミズム手段とすることができ、サーモクロミズム手段又はフォトクロミズム手段とすることもできる。
【００３８】
光束調節手段３１が液晶手段の場合、液晶手段から液晶分子に印加する電圧の制御を介することで、液晶分子の回転を制御して透過光量を決定する。
【００３９】
光束調節手段３１がエレクトロクロミズム手段の場合、エレクトロクロミズム手段に供給する電圧或いは電流の制御を介しその色の濃淡が変わることで、透過光量を変更する。光束調節手段３１もフォトクロミズム手段とすることができ、外部の光の強弱によって色の濃淡が変わることで、透過光量を変更する。このほかに、光束調節手段３１もサーモクロミズム手段とすることができ、外部温度の高低により色の濃淡が変わることで、透過光量を変更する。
【００４０】
本実施例は、１個の光束調節手段３１の増設を通じて、断熱ソーラーガラス装置３を透過する光量を自由に制御することができる。こうすると、建築物のガラスカーテンウォールに運用される時、外部から建築物に入る光量を自由に調節でき、室内の採光と室温の調節においてバランスがとれ、更に省エネ効果を奏することができる。
【００４１】
本実施例の別の変化態様は、第２の実施例の太陽電池モジュール２３を用いることで、更に全体的な厚さを減らすことができると共に全体的な光透過性を高めることができる。
【００４２】
本実施例の更なる変化態様は、利用者が光束調節機能を必要としない時、光束調節手段３１をエレクトロルミネセンスランプに変更することができ、エレクトロルミネセンスランプの発光を通じて建築物に異なる色彩を表現させることができ、またエレクトロルミネセンスランプの電力は室内の電源或いは太陽電池モジュール１３で供給できる。建築物の局部ガラスカーテンウォールをこの形式の断熱ソーラーガラス装置に変更することで、特殊な配列を経た後建築物の外観を異なる文字又はパターンで表現できる。
【００４３】
（第４の実施例）
図７と図８を参照すると、それぞれ本考案に係る第４の実施例の断面構造を示す模式図と立体図で、断熱ソーラーガラス装置４を開示している。
本実施例と第３の実施例を比べると、うちの１つの主な相違点は、ガラス基板１１、反射層１２と太陽電池モジュール１３の周縁を囲んで設ける１個のフレーム４１を更に含むことである。フレーム４１を通じて断熱ソーラーガラス装置４が個別のモジュールとなることができ、よって建築物の窓枠の上に非常に容易に架設できることで建築物のガラスカーテンウォールとすることができる。
【００４４】
（第５の実施例）
図９と図１０を参照すると、それぞれ本考案に係る第５の実施例の断面構造を示す模式図（一）と（二）で、断熱ソーラーガラス装置５を開示している。
本実施例の断熱ソーラーガラス装置５と第１の実施例の主な相違点は、太陽電池モジュール５３が強化ガラス５３１と枠形の半導体層５３２と低鉄ガラス５３３を含み、つまり本実施例の断熱ソーラーガラス装置５の中央エリアに半導体層がないことである。本実施例内の光電効果を発生できる半導体層１３２の面積が第１の実施例と比べても小さいが、これにより断熱ソーラーガラス装置５の全体的な光透過性が断熱ソーラーガラス装置１より好ましく、室内の採光能力をアップさせることができる。更に状況を見てビルのガラスカーテンウォール上で第１の実施例と第５の実施例の断熱ソーラーガラス装置を交互に採用することにより発電と採光能力を併せて配慮できる。
【００４５】
（第６の実施例）
図１１と図１２を参照すると、それぞれ本考案に係る第６の実施例の断面構造を示す模式図（一）と（二）で、断熱ソーラーガラス装置６を開示している。
本実施例と第５の実施例の主な相違点は、本実施例の断熱ソーラーガラス装置６の太陽電池モジュール６３に低鉄ガラス６３３と半導体層６３２のみが含まれ、強化ガラス５３１を備えず、よって全体的な厚さが第５の実施例と比べ更に薄くなり、光透過性も第５の実施例より更に高くなる。
【００４６】
本実施例と第３の実施例の別の主な相違点は、１個の二次電池４２を更に含むことである。二次電池４２は、太陽電池モジュール１３と光束調節手段３１に各々電気的に接続し、且つフレーム４１内に設けられる。太陽電池モジュール１３で発生した電力を二次電池４２内に貯蔵することができ、光束調節手段３１或いはエレクトロルミネセンスランプが必要とする電力は二次電池４２で供給する。
【００４７】
本実施例の１つの変化態様は、前記フレーム４１の上に設けられ、且つ太陽電池モジュール１３に電気的に接続することで太陽電池モジュール１３で発生した電力を出力するためのコンセント４３を更に含む。コンセント４３も二次電池４２に電気的に接続することで、外部電源をコンセント４３を通じて二次電池４２に充電する。
【００４８】
本実施例の１つの変化態様は、前記フレーム４１の上に設けられ、且つ光束調節手段３１に電気的に接続することで、光束調節手段３１を通過できる光量を調整するための調光スイッチ４４を更に含む。しかしながら、本考案はこれに限定されるものではなく、本実施例の調光スイッチ４４は、手動調整或いは自動調整とすることができる。自動調整方法は、光センサ（例えば、フォトレジスタ）を利用し、フォトレジスタの抵抗値と照度の間の物理関係を通じて光束調節手段３１を制御し、更に光束調節手段３１を通過できる光量を制御する。
【００４９】
上記実施例の断熱ソーラーガラス装置は、発電効率をアップするだけでなく、且つ光束調節手段の設置を介して、透過光量を制御することで、本考案は更に建築物のガラスカーテンウォール、或いは例えば自動車のサンルーフ又は建物の天窓等の透過光量の制御を必要とする運用分野に適用、若しくはエレクトロルミネセンスランプの設置を介して建築物の外観を異なる文字又はパターンで表現させることができる。
【００５０】
以上を取りまとめ、好ましい実施例を用いて、本考案を具体的に明らかにしたが、本考案は、この実施例の記載によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
本考案の精神を逸脱しない限りにおいて当業者が行う種々の改良変更は、当然に本考案の範囲内に含まれる。よって本考案の保護範囲は後記の実用新案登録請求の範囲で記載されるものを基準とする。
【符号の説明】
【００５１】
１          断熱ソーラーガラス装置
１１        ガラス基板
１１ａ      表面
１１ｂ      裏面
１２        反射層
１３        太陽電池モジュール
１３１      強化ガラス
１３２      半導体層
１３３      低鉄ガラス
２          断熱ソーラーガラス装置
２３        太陽電池モジュール
２３２      半導体層
２３３      低鉄ガラス
３          断熱ソーラーガラス装置
３１        光束調節手段
４          断熱ソーラーガラス装置
４１        フレーム
４２        二次電池
４３        コンセント
４４        調光スイッチ
５          断熱ソーラーガラス装置
５３        太陽電池モジュール
５３１      低鉄ガラス
５３２      半導体層
５３３      強化ガラス
６          断熱ソーラーガラス装置
６３        太陽電池モジュール
６３２      半導体層
６３３      低鉄ガラス
９９        光
【図１】
0003190293.tif 000003
【図２】
0003190293.tif 000004
【図３】
0003190293.tif 000005
【図４】
0003190293.tif 000006
【図５】
0003190293.tif 000007
【図６】
0003190293.tif 000008
【図７】
0003190293.tif 000009
【図８】
0003190293.tif 000010
【図９】
0003190293.tif 000011
【図１０】
0003190293.tif 000012
【図１１】
0003190293.tif 000013
【図１２】
0003190293.tif 000014