(57)【要約】【課題】光電変換装置を長寿命化させる技術を提供する。【解決手段】表面ガラス板１０が表面側に配置される。光電変換ユニット１２は、表面ガラス板１０上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる。裏面ガラス板１４は、光電変換ユニット１２を覆うように配置される。無線送信機２４は、裏面ガラス板１４と光電変換ユニット１２との間に配置され、裏面ガラス板１４を介して、光電変換ユニット１２において発生された電力を無線送信する。無線受信機２６は、裏面ガラス板１４のうち、光電変換ユニット１２が配置された側の裏面上に固着され、無線送信機２４から無線送信された電力を受信する。【選択図】図２
2013012608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面ガラス板と、
前記表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、
前記光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、
前記裏面ガラス板と前記光電変換ユニットとの間に配置され、前記裏面ガラス板を介して、前記光電変換ユニットにおいて発生された電力を無線送信する無線送信機と、
を備えることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記裏面ガラス板のうち、前記光電変換ユニットが配置された側の裏面上に固着され、前記無線送信機から無線送信された電力を受信する無線受信機をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記表面ガラス板と前記裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換技術、特に太陽電池に好適な光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、いわゆる太陽電池の開発が各方面で精力的に行われている。光電変換装置では、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した太陽電池パネルが、方形の枠体によって支えられている。例えば、太陽電池パネルは、透明ガラス基板、充填接着剤、光電変換パネル、充填接着剤、裏面保護カバー材を順に重ね、積層構成に一体化した後、周縁端部を封止材で封止して得られる。ここで、光電変換パネルに発生した電力を取り出すために、光電変換パネルに接続された２本のリード線は、充填接着剤、裏面保護カバー材を貫通し、裏面保護カバー材の外側に設けられたボックスに収容されている。そのため、裏面保護カバー材には、２本のリード線を貫通させるために端子口が設けられているが、防水を目的として、当該端子口は、シリコン樹脂等の充填接着材で封止されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池を普及させるためには、均等化発電原価の低減が必要とされており、その達成のためには、光電変換装置の長寿命化が有効である。長寿命化を妨げる主な要因は、光電変換パネルへの水分の進入である。一方、水分の進入を防止するために、前述のごとく、周縁端部が封止材で封止されていたり、端子口が充填接着材で封止されていたりする。しかしながら、長期の使用によって、封止材や充填接着材は劣化し、水分が進入しやすくなる。特に、端子口は光電変換パネルに近接して設けられるので、端子口から水分が進入することによって、光電変換パネルの故障発生確率が高くなる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光電変換装置を長寿命化させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光電変換装置は、表面ガラス板と、表面ガラス板上に形成され、光の入射に応じて電力を発生させる光電変換ユニットと、光電変換ユニットを覆うように配置された裏面ガラス板と、裏面ガラス板と光電変換ユニットとの間に配置され、裏面ガラス板を介して、光電変換ユニットにおいて発生された電力を無線送信する無線送信機と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光電変換装置を長寿命化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係る光電変換装置の構成を示す正面図である。
【図２】図１の光電変換装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２の無線送信機と無線受信機の構成を示す図である。
【図４】本発明の変形例に係る光電変換装置の構成を示す正面図である。
【図５】図４の光電変換装置の構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）−（ｂ）は、本発明の別の変形例に係る光電変換装置と架台との構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、太陽電池として使用可能な光電変換装置に関する。光電変換装置では、表面ガラス板、光電変換ユニット、裏面ガラス板がこの順で積層される。光電変換ユニットは、表面ガラス板を介して入射された太陽光をもとに電力を発生させる。発生した電力を光電変換装置の外部に取り出す必要があるが、裏面ガラス板に端子口を設けてしまうと、光電変換装置の長寿命化が阻まれ、光電変換装置の信頼性が低下する。さらに、長寿命化を妨げる別の要因は、ボックスの故障である。ボックスが、前述のごとく裏面ガラス板に設けられると、ボックスは、２本のリード線を介して太陽電池パネルに接続される。そのため、ボックスが故障した場合に、２本のリード線があるのでボックスを交換することができない。その結果、光電変換パネルごとの交換が必要になってしまう。本実施例に係る光電変換装置は、長寿命化を目的として次のように構成される。
【００１０】
光電変換装置は、光電変換ユニットと裏面ガラス板との間に無線送信機を備え、無線送信機によって、発生した電力が裏面ガラス板の外側へ無線送信される。また、光電変換装置は、裏面ガラス板の外側に無線受信機を固着し、無線受信機によって、無線送信された電力が受信される。このように、裏面ガラス板を介して電力が無線伝送されるので、裏面ガラス板に端子口を設けることが不要になる。以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１１】
本発明の実施例に係る光電変換装置１００は、図１の正面図および図２の断面図に示すように、表面ガラス板１０、光電変換ユニット１２、裏面ガラス板１４、第１タブ電極１６、第２タブ電極１８、第１配線コード２０、第２配線コード２２、無線送信機２４、無線受信機２６、端面封止材２８、充填材３０を含んで構成される。ここでは、薄膜シリコン太陽電池モジュールへ光電変換装置１００を適用した例を説明する。なお、図２は、図１のラインａ−ａに沿った断面図である。以下の各図に示す各構成部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。
【００１２】
表面ガラス板１０は、例えば、１ｍ角および板厚４ｍｍのガラス板である。ただし、これに限定されるものではなく、光電変換ユニット１２の形成に適しており、光電変換装置１００を機械的に支持できるものであればよい。例えば、１．１ｍ×１．４ｍの大きさであってもよい。一般的に、光電変換装置１００の光入射は表面ガラス板１０側からなされる。
【００１３】
光電変換ユニット１２は、表面ガラス板１０上に形成される。光電変換ユニット１２は、透明電極、光電変換ユニット、裏面電極等を積層して形成される。透明電極には、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせた膜が使用される。また、光電変換ユニットは、例えば、アモルファスシリコン光電変換ユニット（ａ−Ｓｉユニット）や微結晶シリコン光電変換ユニット（μｃ−Ｓｉユニット）等とされる。
【００１４】
光電変換ユニットは、タンデム型やトリプル型のように複数の光電変換ユニットを積層した構造としてもよい。裏面電極は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）や反射性金属、それらの積層構造とされる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等が使用され、反射性金属として、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が使用される。光電変換ユニット１２は、表面ガラス板１０を介して入射された光に応じて電力を発生させる。
【００１５】
裏面ガラス板１４は、光電変換ユニット１２に対して、表面ガラス板１０とは反対側に設けられる。そのため、裏面ガラス板１４は、光電変換ユニット１２を覆うように配置される。裏面ガラス板１４は、例えば、表面ガラス板１０に近い大きさを有し、板厚２ｍｍのガラス板である。ただし、これに限定されるものではない。
【００１６】
充填材３０は、表面ガラス板１０、光電変換ユニット１２、裏面ガラス板１４、後述の端面封止材２８によって形成された空間に介挿される。充填材３０には、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）フィルム等が使用される。端面封止材２８は、光電変換装置１００の外周側の端部にて、表面ガラス板１０と裏面ガラス板１４との間に充填されている。端面封止材２８は、端面からの水分等の浸入および破損を防止することを目的として設けられる。端面封止材２８には、例えば、ブチルゴム等が使用される。
【００１７】
第１タブ電極１６、第２タブ電極１８は、光電変換ユニット１２の裏面電極上に備えられ、光電変換ユニット１２にて発生された電力を出力するための接続端子である。ここで、第１タブ電極１６と第２タブ電極１８とのうち、一方が正電極に対応し、他方が負電極に対応する。第１配線コード２０は、光電変換ユニット１２の裏面電極上にて、第１タブ電極１６と無線送信機２４とを接続するために延設され、第２配線コード２２は、光電変換ユニット１２の裏面電極上にて、第２タブ電極１８と無線送信機２４とを接続するために延設される。第１配線コード２０、第２配線コード２２は、光電変換ユニット１２から集電を行い、それを無線送信機２４に伝送するための配線である。
【００１８】
無線送信機２４は、裏面ガラス板１４と光電変換ユニット１２との間、つまり光電変換ユニット１２の裏面電極上に配置される。無線送信機２４は、第１配線コード２０、第２配線コード２２に接続され、これらを介して、光電変換ユニット１２において発生された電力を入力する。無線送信機２４は、裏面ガラス板１４を介して、光電変換ユニット１２において発生された電力を無線送信する。なお、無線送信機２４の具体的な構成については後述する。
【００１９】
無線受信機２６は、裏面ガラス板１４のうち、光電変換ユニット１２が配置された側の裏面上に固着される。固着には、例えば、接着剤が使用される。接着剤としては、シリコン接着剤が好ましい。そのため、無線受信機２６は、通常、裏面ガラス板１４に固定されているが、無線受信機２６が故障した場合に、これを裏面ガラス板１４から離脱させることも可能である。シリコン接着剤が使用されているので、カッター等の刃物を使用すれば、シリコン接着剤を削ることによって、裏面ガラス板１４に穴を開けずに、故障した無線受信機２６が裏面ガラス板１４から離脱される。そのため、故障した無線受信機２６の代わりに、新たな無線受信機２６をシリコン接着剤で裏面ガラス板１４に固着することによって、無線受信機２６の交換が可能になる。無線受信機２６は、無線送信機２４から無線送信された電力を受信する。無線受信機２６には、図示されない配線コードが接続されており、受信した電力が伝送される。
【００２０】
図３は、無線送信機２４と無線受信機２６の構成を示す。無線送信機２４は、第１コイル５０、ＤＣ−ＡＣインバータ５２、キャパシタ５４を含み、無線受信機２６は、第２コイル５６を含む。ここで、無線送信機２４と無線受信機２６との間における非接触での電力供給には、「電磁誘導方式」が使用される。図示しない第１配線コード２０および第２配線コード２２によって伝送される電力は直流であり、キャパシタ５４、ＤＣ−ＡＣインバータ５２によって、直流が交流に変換される。ＤＣ−ＡＣインバータ５２が第１コイル５０に電流を流すと、磁束が発生する。第１コイル５０と第２コイル５６との間を貫く磁束の強さが変化することによって、第２コイル５６に起電力が生じる。つまり、磁束を媒体として、第１コイル５０から第２コイル５６への送電がなされる。
【００２１】
次に、本発明の変形例を説明する。本発明の変形例も、実施例と同様に、外部からの水分の進入を抑制することを目的とする光電変換装置に関する。実施例では、裏面ガラス板に端子口を設けた場合に端子口からの水分の進入を防止するために、電力の無線伝送がなされている。一方、変形例では、周縁端部、つまり端面封止材からの水分の進入を防止するために、表面ガラス板と裏面ガラス板とが溶融接合されている。
【００２２】
本発明の変形例に係る光電変換装置１００は、図４の正面図および図５の断面図に示すように、表面ガラス板１０、光電変換ユニット１２、裏面ガラス板１４、第１タブ電極１６、第２タブ電極１８、第１配線コード２０、第２配線コード２２、無線送信機２４、無線受信機２６を含んで構成される。
【００２３】
表面ガラス板１０と裏面ガラス板１４は、それらの外周辺領域の接合領域６０において溶融接合されている。接合領域６０は、表面ガラス板１０において光電変換ユニット１２が形成されていない周辺部に設けられる。周辺部は、例えば、表面ガラス板１０上に一旦形成した光電変換ユニット１２をレーザ等で除去して設けられる。表面ガラス板１０と裏面ガラス板１４とを溶融接合するため、図５に示すように、表面ガラス板１０および裏面ガラス板１４の少なくとも一方の周辺部を撓ませた状態とすることが望ましい。実施例において、表面ガラス板１０、光電変換ユニット１２、裏面ガラス板１４、端面封止材２８によって形成された空間には充填材３０が介挿されている。一方、変形例において、表面ガラス板１０、光電変換ユニット１２、裏面ガラス板１４によって形成された空間は真空にされている。つまり、充填材３０が介挿されていない。
【００２４】
また、図４において、接合領域６０は、循環した１本の線の形状を有している。しかしながら、複数の接合領域６０が設けられてもよい。その際、各接合領域６０は、互いに異なった大きさであり、辺同士が平行になるように設けられている。接合領域６０を平行に複数設けることによって、表面ガラス板１０と裏面ガラス板１４との接合強度と気密性が向上される。さらに、接合領域６０は、格子状に設けられてもよい。これによっても、接合強度と気密性が向上される。
【００２５】
次に、本発明の別の変形例を説明する。これまでは、光電変換装置の構成を説明したが、ここでは、光電変換装置を設置するための架台の構成、光電変換装置と架台との組合せの構成を説明する。なお、無線受信機は、光電変換装置に固着されず、架台に固着される。
【００２６】
図６（ａ）−（ｂ）は、本発明の別の変形例に係る光電変換装置１００と架台２００との構成を示す斜視図である。図６（ａ）は、光電変換装置１００の斜視図であり、表面ガラス板１０側からの斜視図である。ここで、無線送信機２４、第１マウントインタフェース１１０、第２マウントインタフェース１１２、第３マウントインタフェース１１４、第４マウントインタフェース１１６は、裏面ガラス板１４側に設けられている。そのため、これらは、斜視図において本来見えないが、説明を明瞭にするために図６（ａ）に示されている。
【００２７】
図６（ｂ）は、架台２００の斜視図である。図示のごとく、架台２００には、第１インタフェース受け側２１０、第２インタフェース受け側２１２、第３インタフェース受け側２１４、第４インタフェース受け側２１６、無線受信機２６が含まれる。第１インタフェース受け側２１０、第２インタフェース受け側２１２、第３インタフェース受け側２１４、第４インタフェース受け側２１６は、第１マウントインタフェース１１０、第２マウントインタフェース１１２、第３マウントインタフェース１１４、第４マウントインタフェース１１６とそれぞれ対応づけられた位置に設けられている。
【００２８】
第１マウントインタフェース１１０と第１インタフェース受け側２１０、第２マウントインタフェース１１２と第２インタフェース受け側２１２、第３マウントインタフェース１１４と第３インタフェース受け側２１４、第４マウントインタフェース１１６と第４インタフェース受け側２１６とがそれぞれ組み合わされることよって、光電変換装置１００が架台２００に設置される。光電変換装置１００が架台２００に設置された場合、無線送信機２４と無線受信機２６とが対向する位置に、無線受信機２６は設けられている。
【００２９】
本発明の実施例によれば、裏面ガラス板を介して電力を無線送信するので、裏面ガラス板に端子口を設けることを不要にできる。また、裏面ガラス板に端子口を設けることが不要にされるので、水分の進入を防止できる。また、水分の進入が防止されるので、光電変換装置を長寿命化できる。また、無線受信機が裏面ガラス板の外側に固着されているので、無線受信機だけが故障した場合、無線受信機のみの交換で対応できる。無線受信機のみが交換されるので、それ以外の部分を長期間使用できる。また、無線受信機は裏面ガラス板に固着されているので、配線コードにて電力が取り出されている場合と同様に光電変換装置を使用できる。
【００３０】
また、表面ガラス板と裏面ガラス板との周辺の少なくとも一部が溶融接合されているので、周縁端部からの水分の進入を防止できる。また、真空化するので、充填材の使用を回避できる。また、充填材の使用が回避されているので、長期間の使用によってＥＶＡから発生されうる酢酸が発生されなくできる。また、酢酸が発生されなくなるので、配線コード等の腐食を回避できる。また、配線コード等の腐食が回避されるので、光電変換装置を長寿命化できる。また、無線受信機が光電変換装置ではなく、架台に設けられるので、光電変換装置の故障発生確率がさらに低減される。
【００３１】
以上、本発明を上述の実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、実施例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施例における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。
【００３２】
本発明の実施例において、無線送信機２４と無線受信機２６との間における非接触での電力供給には、「電磁誘導方式」が使用されている。しかしながらこれに限らず例えば、「電波方式」や「電磁界共鳴方式」が使用されてもよい。ここで、前者は、電流を電磁波に変換しアンテナを介して送受信する技術であり、後者は、電磁界の共鳴現象を利用した技術である。本変形例によれば、無線送信機２４と無線受信機２６の設計の自由度を向上できる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  表面ガラス板、  １２  光電変換ユニット、  １４  裏面ガラス板、  １６  第１タブ電極、  １８  第２タブ電極、  ２０  第１配線コード、  ２２  第２配線コード、  ２４  無線送信機、  ２６  無線受信機、  ２８  端面封止材、  ３０  充填材、  ５０  第１コイル、  ５２  ＤＣ−ＡＣインバータ、  ５４  キャパシタ、  ５６  第２コイル、  ６０  接合領域、  １００  光電変換装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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