(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の裏面全体を覆うように太陽電池層を形成した略矩形板状の太陽電池モジュールであって、上記ガラス基板を上にして建物の傾斜した屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きされる太陽電池モジュールにおいて、
傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記ガラス基板の厚さが３mm〜１０mmであり、上記面取り部分の傾斜方向に沿った幅が３mm〜１５mmであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
上記ガラス基板の上面に対する上記面取り部分の傾斜角度は、２０°〜７５°であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
上記太陽電池層に含まれる太陽電池素子は、上記ガラス基板の上記裏面に塗布される透明電極層、この透明電極層に堆積される、Ｐ型半導体およびＮ型半導体を含む半導体層、この半導体層に積層される裏面電極層、および上記透明電極層および裏面電極層から導出される接続端子を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
複数の太陽電池素子をその長手方向と略直交する方向に沿って並設し且つ上記複数の太陽電池素子を直列に電気的に接続した太陽電池層をガラス基板の裏面全体を覆うように形成した略矩形板状の太陽電池モジュールであって、上記ガラス基板を上にして上記複数の太陽電池素子が建物の屋根の傾斜方向に沿って並ぶように、上記屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きされる太陽電池モジュールにおいて、
傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項６】
上記ガラス基板の厚さが３mm〜１０mmであり、上記面取り部分の傾斜方向に沿った幅が３mm〜１５mmであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
上記複数の太陽電池素子は、それぞれ、上記ガラス基板の上記裏面に塗布される透明電極層、この透明電極層に堆積される、Ｐ型半導体およびＮ型半導体を含む半導体層、この半導体層に積層される裏面電極層、および上記透明電極層および裏面電極層から導出される接続端子を有し、これら全ての接続端子が直列に電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
ガラス基板の裏面全体を覆うように太陽電池層を形成した略矩形板状の複数の太陽電池モジュールを、上記ガラス基板を上にして建物の傾斜した屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きした屋根構造であって、
傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされており、この太陽電池モジュールを建物の北側の屋根に段葺きしたことを特徴とする屋根構造。
【請求項９】
複数の太陽電池素子をその長手方向と略直交する方向に沿って並設し且つ上記複数の太陽電池素子を直列に電気的に接続した太陽電池層をガラス基板の裏面全体を覆うように形成した略矩形板状の太陽電池モジュールを、上記ガラス基板を上にして上記複数の太陽電池素子が建物の屋根の傾斜方向に沿って並ぶように、上記屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きした屋根構造であって、
傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされており、この太陽電池モジュールを建物の北側の屋根に段葺きしたことを特徴とする屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、建物の傾斜した屋根に段葺きされる太陽電池モジュール、および屋根構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、住宅等の屋根に複数枚の太陽電池モジュールを段葺きした屋根構造が実用化されつつある。太陽電池モジュールは、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、本来の電力消費を補って消費電力を節約する。
【０００３】
この種の太陽電池モジュールとして、例えば、１枚のガラス基板に、透明電極層、アモルファスシリコンからなる半導体層、および裏面電極層を順次形成したものが知られており、裏面に断熱材を介して鋼板が一体的に設けられ、一般に長方形状の薄板パネル構造に形成されている。
【０００４】
この太陽電池モジュールは、屋根の傾斜方向に沿って、その上端および下端がそれぞれ部分的に重なるように段葺きされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、屋根の傾斜方向に沿って下段側に配置された太陽電池モジュールの上端には、上段側の太陽電池モジュールの下端が重ねられるため、重ねられた部分に段差を生じ、下段側の太陽電池モジュールの上端近くにおいて、上段側の太陽電池モジュールによる影を生じてしまう。特に、建物の北側の屋根にこの種の太陽電池モジュールを段葺きした場合、南側に段葺きした場合と比較して、太陽電池モジュールに対する太陽光の入射角度が小さくなり、上段側の太陽電池モジュールによって下段側の太陽電池モジュールに形成される影が長くなる。最悪の場合、例えば冬至の太陽光などでは、北側に葺かれた太陽電池モジュールに太陽光が全く入射されなくなる。
【０００６】
このように、太陽電池モジュール上で影を生じると、太陽電池モジュールの出力が低下されてしまう。
【０００７】
特に、ガラス基板の裏面側で複数の太陽電池素子（透明電極層、半導体層、裏面電極層）をその長手方向と略直交する方向に沿って複数段に並設した太陽電池モジュールを、ガラス基板を上にして複数の太陽電池素子が建物の屋根の傾斜方向に沿って並ぶように段葺きした場合、上述したような上段側モジュールの影による不所望な出力低下がより顕著になる。
【０００８】
つまり、この種の複数の太陽電池素子を並べた太陽電池モジュールは、発電効率を上げるため出力電圧を大きく、出力電流を小さくするように、ガラス基板に並設した全ての太陽電池素子を直列に電気的に接続している。このため、複数の太陽電池素子のうち一つでもその出力が低下すると、その素子が直列に接続された抵抗となってしまい、太陽電池モジュール全体の出力低下を起こす。
【０００９】
すなわち、この種の太陽電池モジュールを段葺きした場合、太陽電池モジュールの上端近くの１つ或いは２つの太陽電池素子の上に上段側のモジュールによる影ができ、この上端近くのいくつかの太陽電池素子の出力が低下され、出力の低下した素子が抵抗となり、太陽電池モジュール全体として出力が低下してしまう。
【００１０】
上述した太陽電池モジュールの影による出力低下は、屋根の南傾斜面に太陽電池モジュールを葺いた場合にはさほど問題とはならないが、特に、屋根の北傾斜面にこの種の太陽電池モジュールを葺いた場合に問題となる。また、冬の太陽光線の入射角度は小さく、この季節の影は長くなることが知られており、冬季ほど影による出力低下が問題となる。
【００１１】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、モジュールの影による出力低下を抑制できる太陽電池モジュール、および屋根構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールによると、ガラス基板の裏面全体を覆うように太陽電池層を形成した略矩形板状の太陽電池モジュールであって、上記ガラス基板を上にして建物の傾斜した屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きされる太陽電池モジュールにおいて、傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされていることを特徴とする。
【００１３】
このように、太陽電池モジュールの下端側においてガラス基板の上面角部に面取り部分を有することにより、屋根の傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュール上にできる上段側の太陽電池モジュールによる影を小さくでき、下段側の太陽電池モジュールの出力低下を抑制できる。
【００１４】
また、上述した発明によると、上記ガラス基板の厚さが３mm〜１０mmであり、上記面取り部分の傾斜方向に沿った幅が３mm〜１５mmであることを特徴とする。
【００１５】
また、上述した発明によると、上記ガラス基板の上面に対する上記面取り部分の傾斜角度は、２０°〜７５°であることを特徴とする。
【００１６】
また、上述した発明によると、上記太陽電池層に含まれる太陽電池素子は、上記ガラス基板の上記裏面に塗布される透明電極層、この透明電極層に堆積される、Ｐ型半導体およびＮ型半導体を含む半導体層、この半導体層に積層される裏面電極層、および上記透明電極層および裏面電極層から導出される接続端子を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の太陽電池モジュールによると、複数の太陽電池素子をその長手方向と略直交する方向に沿って並設し且つ上記複数の太陽電池素子を直列に電気的に接続した太陽電池層をガラス基板の裏面全体を覆うように形成した略矩形板状の太陽電池モジュールであって、上記ガラス基板を上にして上記複数の太陽電池素子が建物の屋根の傾斜方向に沿って並ぶように、上記屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きされる太陽電池モジュールにおいて、傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、上段側の太陽電池モジュールが重ねられる下段側の太陽電池モジュールの上端側にある太陽電池素子であっても、影になり難く、太陽電池モジュールの出力低下を抑制できる。
【００１９】
また、上述した発明によると、上記ガラス基板の厚さが３mm〜１０mmであり、上記面取り部分の傾斜方向に沿った幅が３mm〜１５mmであることを特徴とする。
【００２０】
また、上述した発明によると、上記複数の太陽電池素子は、それぞれ、上記ガラス基板の上記裏面に塗布される透明電極層、この透明電極層に堆積される、Ｐ型半導体およびＮ型半導体を含む半導体層、この半導体層に積層される裏面電極層、および上記透明電極層および裏面電極層から導出される接続端子を有し、これら全ての接続端子が直列に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の屋根構造によると、ガラス基板の裏面全体を覆うように太陽電池層を形成した略矩形板状の複数の太陽電池モジュールを、上記ガラス基板を上にして建物の傾斜した屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きした屋根構造であって、傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされており、この太陽電池モジュールを建物の北側の屋根に段葺きしたことを特徴とする。
さらに、本発明の屋根構造によると、複数の太陽電池素子をその長手方向と略直交する方向に沿って並設し且つ上記複数の太陽電池素子を直列に電気的に接続した太陽電池層をガラス基板の裏面全体を覆うように形成した略矩形板状の太陽電池モジュールを、上記ガラス基板を上にして上記複数の太陽電池素子が建物の屋根の傾斜方向に沿って並ぶように、上記屋根に沿って上下に部分的に重ねて段葺きした屋根構造であって、傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュールの上端に重ねられる上段側の太陽電池モジュールの下端において、上記ガラス基板の上面角部が面取りされており、この太陽電池モジュールを建物の北側の屋根に段葺きしたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１にはこの発明の太陽電池モジュール１の概略斜視図を示してあり、図２にはこの太陽電池モジュール１の側面図を示してあり、図３にはこの太陽電池モジュール１の縦断面図を示してある。
【００２３】
太陽電池モジュール１は、略矩形板状のガラス基板２の裏面２ａ側に、略長方形状の複数の太陽電池素子３をその長手方向と略直交する方向に沿って並設して形成されている（図３参照）。ガラス基板２上に並設された全ての太陽電池素子３は、太陽電池モジュール１の発電効率を上げるため、出力電圧を大きく、出力電流を小さくするように、直列に電気的に接続される。
【００２４】
各太陽電池素子３は、図３に示すように、例えば、ガラス基板２の裏面２ａに塗布された透明電極層４、この透明電極層４の上に堆積されたアモルファス半導体層５、およびこのアモルファス半導体層５の上に設けられた裏面電極層６を有している。ガラス基板２上で互いに隣接した太陽電池素子３同士は、一方の素子の裏面電極層６を他方の素子の透明電極層４に接続することにより、電気的に接続されており、全ての太陽電池素子が直列に接続されている。そして、図中左端の太陽電池素子３の透明電極層４に設けられた接続端子７からリード線７ａが導出され、図中右端の太陽電池素子３の裏面電極層６に設けられた接続端子８からリード線８ａが導出されている。また、太陽電池モジュール３は、図３では図示していないが、ガラス基板２の裏面２ａ側に複数の太陽電池素子３を覆うように、断熱材を介して鋼板を設けてある。
【００２５】
図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１は、屋根に葺かれた際に傾斜方向に沿って下端側となる端部であって、ガラス基板２の上面角部が面取りされている。
【００２６】
すなわち、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子３を並設した太陽電池層３０が後述する屋根の野地板に対向するように、且つ複数の太陽電池素子３の並び方向が屋根の傾斜方向に沿うように、上下に部分的に重ねた状態で段葺きされる。この際、下段側に配置される太陽電池モジュール１の上端に、上段側に配置される太陽電池モジュール１の下端が重ねられる。つまり、各太陽電池モジュール１の傾斜方向に沿った下端側であって、ガラス基板２の上面２ｂ側の角部に上述した面取り部１０が形成されている。
【００２７】
面取り部１０は、太陽電池モジュール１の全幅に亘って形成され、ガラス基板２の上面２ｂに対して所定の角度Θ、本実施の形態では３０°で傾斜されている。また、面取り部１０の傾斜方向に沿った幅ｗは、本実施の形態では、６mmに設定されている。尚、本実施の形態では、ガラス基板２の厚さｔは、４mmとなっている。
【００２８】
図４には、上述した本発明の太陽電池モジュール１を建物の屋根１２の南傾斜面１４と北傾斜面１５のそれぞれに複数枚段葺きした屋根構造を概略的に示してある。各太陽電池モジュール１は、上述した面取り部１０を有する下端が屋根１２の傾斜方向に沿って下側にくるように配置される。太陽電池モジュール１以外に、屋根１２の棟１３には、棟瓦１１が設けられている。
【００２９】
段葺きされた太陽電池モジュール１のうち傾斜方向に沿って下段側の太陽電池モジュール１の上端には上段側の太陽電池モジュール１の下端が重なった状態に施工されている。そして、各太陽電池モジュール１は固定用釘（図示しない）によって屋根１２の野地板２０に固定されている。
【００３０】
このように太陽電池モジュール１を段葺きした屋根構造では、各太陽電池モジュール１に太陽光線Ｌが入射すると、太陽電池モジュール１を構成する太陽電池素子３が太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、各モジュールの接続端子７、８を介して電気エネルギーが取り出される。
【００３１】
このとき、屋根１２の南傾斜面１４に敷設された太陽電池モジュール１は殆ど問題がないが、北傾斜面１５に敷設された太陽電池モジュール１は、図５に詳細に示すように、上段側の太陽電池モジュール１ａの存在によって太陽光線Ｌが遮られ、下段側の太陽電池モジュール１ｂの上端近くに影ａ（斜線で示す）ができる。また、この影ａは、冬季のように太陽光線Ｌの入射角度が小さくなればなるほど広がるとともに、屋根１２自体の傾斜角度に応じて変化する。
【００３２】
しかし、本発明の太陽電池モジュール１は、屋根１２に葺かれた状態で、屋根の軒側になる端部（下端）において、ガラス基板２の上面角部が面取りされた面取り部１０が形成されている。従って、本発明によると、屋根の傾斜角度や季節の変化に起因して太陽光線Ｌの入射角度が小さくなっても、下段側の太陽電池モジュールに形成される影ａを小さくでき、太陽光エネルギーを電気エネルギーに効率良く変換することができ、影の影響をあまり受けることなく、モジュール全体として発電量を略維持できる。
【００３３】
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態では、各太陽電池モジュールの下端に形成した面取り部１０の幅ｗを６mm、傾斜角度Θを３０°に設定したが、これに限らず、面取り部１０の幅ｗや傾斜角度Θは、屋根１２の傾斜角度や太陽電池モジュール１を葺く屋根の方角などによって適宜変更可能であり、好ましくは、面取り部１０の幅ｗは３mm〜１５mmに設定され、傾斜角度Θは２０°〜７５°に設定される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の太陽電池モジュールは、上記のような構成および作用を有しているので、上段側の太陽電池モジュールの影による下段側の太陽電池モジュールの出力低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの外観を示す斜視図。
【図２】図１の太陽電池モジュールの側面図。
【図３】図１の太陽電池モジュールの縦断面図。
【図４】図１の太陽電池モジュールを建物の屋根の南傾斜面および北傾斜面に葺いた状態の屋根構造を示す概略図。
【図５】図４の部分Ａを拡大して示す部分拡大図。
【符号の説明】
１…太陽電池モジュール、
２…ガラス基板、
３…太陽電池素子、
４…透明電極、
５…アモルファス半導体層、
６…裏面電極層、
７、８…接続端子、
１０…面取り部、
１２…屋根、
１４…南傾斜面、
１５…北傾斜面、
２０…野路板、
ａ…影、
Ｌ…太陽光線、
ｔ…ガラス基板の厚さ、
ｗ…面取り部の幅、
Θ…面取り部の傾斜角度。
【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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