(57)【要約】【課題】周囲の環境に起因する太陽電池パネルの発電効率の悪化を簡易に抑制することが可能な太陽電池ユニットを提供する。【解決手段】太陽電池ユニット１００は、太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０の加温及び冷却を行うペルチェ素子２０とを備え、太陽電池ユニット１００は、さらに、太陽電池パネル１０の周囲の気温及び太陽電池パネル１０の表面の積雪量を検知し、検知された気温及び積雪量に基づいてペルチェ素子２０に流す電流の向きを切り替える制御手段３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの加温及び冷却を行うペルチェ素子とを備える
太陽電池ユニット。
【請求項２】
前記太陽電池ユニットは、さらに、前記太陽電池パネルの周囲の気温及び前記太陽電池パネルの表面の積雪量を検知し、検知された気温及び積雪量に基づいて前記ペルチェ素子に流す電流の向きを切り替える制御手段を備える
請求項１に記載の太陽電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換素子及び太陽電池パネルを備える太陽電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、政府による再生可能エネルギーの普及対策により、産業向けの大規模太陽光発電所（メガソーラー）や戸建て住宅向けのソーラーパネル（太陽電池パネル）の設置が進んでいる。また、固定価格買取制度を利用して収益を上げる動き、つまり多くの電力を太陽電池パネルで生み出し、生み出した電力を売電することで収益を上げる動きがある。
【０００３】
太陽電池パネルについては、発電効率を向上させる技術がいくつか提案されている。例えば特許文献１や特許文献２には、光電変換素子だけでなく熱電変換素子を太陽電池パネルに組み合わせること、つまり熱電変換技術であるゼーベック効果を利用して温度差で生まれた起電力を得ることで発電効率を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６５７５６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５９６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、太陽電池パネルの発電効率については、周囲の気候や気温等の環境により悪化する問題がある。例えば、冬季において太陽電池パネルの表面に積雪があった場合には、太陽電池パネルに太陽光が届き難くなって発電効率が悪化する。また、夏季において太陽電池パネルの温度が上昇した場合には、太陽電池パネルの光電変換素子の光電変換効率が悪化して発電効率が悪化する。
【０００６】
このような太陽電池パネルの発電効率の悪化の問題に対しては、例えば夏季において太陽電池パネルの表面温度を下げるために、太陽電池パネルの表面に対し散水を行うことで表面温度を下げること等が考えられる。また、冬季においては太陽電池パネル表面の積雪を融雪するために、太陽電池パネルにシートヒーター等を配設することや、太陽電池パネルに外部から電流を流し、太陽電池パネル自体の内部抵抗により太陽電池を発熱させる（逆通電）ことが考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記対応によれば、夏季では散水、冬季ではシートヒーターや逆通電等と、夏季及び冬季のシーズン毎で個別の異なる対応が必要となり、手間を要するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、周囲の環境に起因する太陽電池パネルの発電効率の悪化を簡易に抑制することが可能な太陽電池ユニット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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽電池ユニットは、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの加温及び冷却を行うペルチェ素子とを備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、太陽電池ユニットは、さらに、太陽電池ユニットは、さらに、太陽電池パネルの周囲の気温及び太陽電池パネルの表面の積雪量を検知し、検知された気温及び積雪量に基づいてペルチェ素子に流す電流の向きを切り替える制御手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、周囲の環境に起因する発電効率の悪化を簡易に抑制することが可能な太陽電池ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池ユニットの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る太陽電池ユニット１００について、図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る太陽電池ユニット１００の構成を示す斜視図である。
太陽電池ユニット１００は、太陽電池パネル１０と、ペルチェ素子２０と、制御手段３０とを備えている。
【００１４】
太陽電池パネル１０は、２次元状に配置された複数の板状の太陽電池セルと、複数の太陽電池セル同士を接続する配線とから構成された板状の板材である。太陽電池セルは、その表面に入射する太陽光を光電変換する光電変換素子、例えばシリコン半導体等から構成されて、入射光量に応じた量の電力を発生させる素子である。
【００１５】
ペルチェ素子２０は、ペルチェ効果を利用した板状の熱電変換素子であり、外部から電流印加（電流通電）されることにより表面及び裏面の間で温度差が発生する。そして、表面及び裏面のいずれか一方の面が低温側となってこの一方の面において吸熱が起こると共に、他方の面が高温側となってこの他方の面において発熱が起こり、ペルチェ素子２０の一方の面から他方の面に熱がポンピングされる。ペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０の裏面に設けられ、太陽電池パネル１０を加温するか冷却するかに応じて太陽電池パネル１０と対向する面が低温面（冷却面）及び高温面（加温面）のいずれかになるよう、印加される電流の向きが制御手段３０により制御される。
【００１６】
ペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０と接して設けられている。これにより、太陽電池パネル１０からペルチェ素子２０への熱伝導率を高め、ペルチェ素子２０による太陽電池パネル１０の温度調整機能を高めることができる。
【００１７】
ここで、太陽電池パネル１０の温度調整機能を高めるために、ペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０の裏面全体を覆うように設けられ、太陽電池パネル１０とペルチェ素子２０との接触面積を最大とされることが好ましい。
【００１８】
制御手段３０は、太陽電池パネルの周囲の気温（外気温）を検知する温度センサと、太陽電池パネルの受光面が形成された表面上の積雪量を検知する積雪センサと、ペルチェ素子２０、温度センサ及び積雪センサと接続され、温度センサ及び積雪センサの検知結果に基づいてペルチェ素子２０に印加される電流の向きを切り替える電気回路とから構成される。
【００１９】
制御手段３０の電気回路は、例えば温度センサによる検知結果（センシング結果）が所定の温度以上であることを示すときに、太陽電池パネル１０と対向する面が低温面となって太陽電池パネル１０を冷却する向き（所定の向き）の電流がペルチェ素子２０に流れるように制御する。そして、制御手段３０の電気回路は、積雪センサによる検知結果が所定の積雪量を示すときに、太陽電池パネル１０と対向する面が加温面となって太陽電池パネル１０を加温する向き（所定の向きと反対の向き）の電流が流れるように制御する。
【００２０】
制御手段３０の電気回路、温度センサ及び積雪センサの駆動電力には、太陽電池パネル１０で発生した電力を用いることもできるし、太陽電池ユニット１００の外部から供給される電力を用いることもできる。
【００２１】
ここで、制御手段３０の電気回路は、ペルチェ素子２０による温度調整機能を高めるために、温度センサ及び積雪センサの検知結果に基づいてペルチェ素子２０に印加される電流量を変化させることが好ましい。つまり、制御手段３０の電気回路は、温度センサによる検知結果が示す温度が所定の温度と比較して大きくなるに従ってペルチェ素子２０に印加される電流量が多くなり、積雪センサによる検知結果が示す積雪量が所定の積雪量と比較して大きくなるに従ってペルチェ素子２０に印加される電流量が多くなるように、ペルチェ素子２０に印加される電流量を変化させることが好ましい。
【００２２】
また、制御手段３０の電気回路は、ペルチェ素子２０による電力消費量を低減するために、温度センサが示す温度が所定の温度を超えたとき、又は積雪センサの検知結果が示す積雪量が所定の積雪量を超えたときに、電流印加を開始することが好ましい。
【００２３】
上記構成を有する太陽電池ユニット１００では、夏季において太陽電池パネル１０の温度が上昇した場合に、ペルチェ素子２０の太陽電池パネル１０側の面で吸熱が起こり、ペルチェ素子２０の太陽電池パネル１０側の面が冷却面となる。つまり、太陽電池パネル１０を冷却する形で制御手段３０により電流が印加されるため、太陽電池パネル１０の温度が低減される。
【００２４】
一方で、太陽電池ユニット１００は、冬季において太陽電池パネル１０の表面に積雪等が生じた場合に、ペルチェ素子２０の太陽電池パネル１０側の面で発熱が起こり、ペルチェ素子２０の太陽電池パネル１０側の面が加温面となる。つまり、太陽電池パネル１０が加温される形で制御手段３０により電流が印加されるため、太陽電池パネル１０の表面の積雪が融雪される。
以上のように本実施形態の太陽電池ユニット１００は、太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０の加温及び冷却を行うペルチェ素子２０とを備える。
【００２５】
このような構成により、ペルチェ素子２０への通電という手段のみにより、夏季においては太陽電池パネル１０を冷却して光電変換効率の悪化を抑制すると共に、冬季においては太陽電池パネル１０を加温して表面の積雪を融雪することができる。その結果、夏季及び冬季のシーズン毎で個別の対応を行うことなく、周囲の環境に起因する太陽電池パネルの発電効率の悪化を抑制することができる。
【００２６】
また、太陽電池ユニット１００は、さらに、太陽電池パネル１０の周囲の気温及び太陽電池パネル１０の表面の積雪量を検知し、検知された気温及び積雪量に基づいてペルチェ素子２０に流す電流の向きを切り替える制御手段３０を備える。
このような構成により、太陽電池パネル１０の今の環境に応じて自動的にペルチェ素子２０の冷却及び加温の切り替えを行うことができる。
【００２７】
以上、本発明の太陽電池ユニットについて、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【００２８】
例えば、上記実施形態において、制御手段３０は、温度センサ及び積雪センサの２種類のセンサを有するとしたが、所定の気温以下では積雪が発生することを仮定し、外気温を検知する温度センサのみの１種類のセンサを有してもよい。この場合、制御手段３０の電気回路は、例えば温度センサによる検知結果が第１の温度以上であることを示すときに、太陽電池パネル１０を冷却する向き（所定の向き）の電流がペルチェ素子２０に流れるように制御する。そして、制御手段３０の電気回路は、温度センサによる検知結果が第１の温度より低い第２の温度以下であることを示すときに、太陽電池パネル１０を加温する向き（所定の向きと反対の向き）の電流が流れるように制御する。
【００２９】
また、上記実施形態において、制御手段３０及びペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０に対応付けて１対１の関係で設けられるとした。しかし、複数の太陽電池パネル１０が平面状に並んで配置され、１組の制御手段３０及びペルチェ素子２０がこれら複数の太陽電池パネル１０の温度制御を行い、複数の太陽電池パネル１０でペルチェ素子２０及び制御手段３０が共用されてもよい。また反対に、１つの太陽電池パネル１０の裏面に接して複数のペルチェ素子２０が設けられ、複数のペルチェ素子２０で太陽電池パネル１０が共用されてもよい。
【００３０】
同様に、制御手段３０は、ペルチェ素子２０に対応付けて１対１の関係で設けられるとしたが、１つの制御手段３０が複数のペルチェ素子２０の温度制御（電流印加）を行う形で設けられ、複数のペルチェ素子２０で制御手段３０が共用されてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態において、ペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０と接して設けられるとした。しかし、ペルチェ素子２０の加温面及び冷却面により太陽電池パネル１０を所望の温度に調整することができれば、接することに限られない。例えば、ペルチェ素子２０は、太陽電池パネル１０との間に薄い空気層が設けられる形で配置されてもよいし、太陽電池パネル１０と接し、ペルチェ素子２０及び太陽電池パネル１０の間で熱伝導を行う熱伝導層に接する形で配置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、熱電変換素子及び太陽電池パネルを備える太陽電池ユニット等において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    太陽電池パネル
２０    ペルチェ素子
３０    温度センサ
１００    太陽電池ユニット
【図１】
2016042758.tif 000003