JP-2026076397-A - 太陽電池ユニット及び太陽電池システム

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Abstract

【課題】水による故障を抑制する。【解決手段】太陽電池ユニット１０は、路面に配置される太陽電池ユニット１０であって、太陽電池モジュール１２と、太陽電池モジュール１２を支持する基台部３０と、を有する。基台部３０は、表面に形成されて、太陽電池モジュール１２が挿入される第１凹部Ｓ１と、第１凹部Ｓ１の底面の一部の領域に形成されて、太陽電池モジュール１２の端子箱２８が挿入される第２凹部Ｓ２と、第１凹部Ｓ１の内壁の全周にわたって形成されて、第１凹部Ｓ１の内壁と太陽電池モジュール１２の側面１２Ｃとを封止する封止部ＳＥと、を含む。【選択図】図７

Inventors

李相文
小野崎祐

Assignees

ＡＧＣ株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20230315

Claims (10)

路面に配置される太陽電池ユニットであって、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールを支持する基台部と、を有し、前記基台部は、表面に形成されて、前記太陽電池モジュールが挿入される第１凹部と、前記第１凹部の底面の一部の領域に形成されて、前記太陽電池モジュールの端子箱が挿入される第２凹部と、前記第１凹部の内壁の全周にわたって形成されて、前記第１凹部の内壁と前記太陽電池モジュールの側面とを封止する封止部と、を含む、太陽電池ユニット。
前記基台部は、前記内壁を介して前記第１凹部に隣り合う位置に形成されるケーブル配置空間と、前記第２凹部の内部の空間と前記ケーブル配置空間とを連通させる連通孔と、が形成されており、前記端子箱に接続されるケーブルは、前記連通孔から前記ケーブル配置空間にわたって配置されている、請求項１に記載の太陽電池ユニット。
前記ケーブル配置空間を覆うカバー部を更に有する、請求項２に記載の太陽電池ユニット。
前記カバー部と前記基台部との対向箇所を封止するカバー封止部を更に有する、請求項３に記載の太陽電池ユニット。
前記カバー部と前記基台部とは、前記対向箇所が封止された状態で固定されている、請求項４に記載の太陽電池ユニット。
前記カバー部には、前記ケーブルを前記ケーブル配置空間から引き出す引出孔が形成されている、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池ユニット。
前記第２凹部内には、乾燥剤が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池ユニット。
前記太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの表面上に配置されるガラス板とを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池ユニット。
請求項６に記載の太陽電池ユニットである第１太陽電池ユニット、第２太陽電池ユニット、及び第３太陽電池ユニットを有する太陽電池システムであって、前記第１太陽電池ユニットは、前記第２太陽電池ユニット及び前記第３太陽電池ユニットと隣り合って配置されており、前記第１太陽電池ユニット、前記第２太陽電池ユニット、及び前記第３太陽電池ユニットは、前記ケーブルとして、第１ケーブル及び第２ケーブルを有し、前記第１太陽電池ユニットの前記第１ケーブルは、前記引出孔から、前記第２太陽電池ユニットのカバー部内に引き込まれて、前記第２太陽電池ユニットの第２ケーブルに接続され、前記第１太陽電池ユニットの前記第２ケーブルは、前記カバー部内において、前記カバー部内に引き込まれた前記第３太陽電池ユニットの第１ケーブルに接続されている、太陽電池システム。
前記第１太陽電池ユニットのカバー部の前記引出孔が形成される面と、前記第２太陽電池ユニットのカバー部の前記引出孔が形成される面とは、前記引出孔同士が連通しつつ、前記引出孔の周囲が封止された状態で、固定されている、請求項９に記載の太陽電池システム。

Description

本発明は、太陽電池ユニット及び太陽電池システムに関する。太陽電池モジュールを路面に配置して、路面に照射される太陽エネルギーにより発電する技術が提案されている。例えば特許文献１には、ソーラーパネルと保護層とを備えた舗装構造体を舗装体内に埋設する旨が記載されている。特開２０１８－１４５６１１号公報図１は、本実施形態に係る太陽電池ユニットの模式図である。図２は、太陽電池モジュールの模式図である。図３は、基台部の模式図である。図４は、基台部の模式図である。図５は、カバー部の模式図である。図６は、カバー部の模式図である。図７は、本実施形態に係る太陽電池ユニットの模式図である。図８は、本実施形態に係る太陽電池ユニットの模式図である。図９は、太陽電池システムの一例を示す模式図である。図１０は、太陽電池ユニットの他の例を示す模式図である。図１１は、太陽電池ユニットの他の例を示す模式図である。以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、数値については四捨五入の範囲が含まれる。（太陽電池ユニット）図１は、本実施形態に係る太陽電池ユニットの模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池ユニット１０は、太陽電池モジュール１２と、太陽電池モジュール１２を支持する舗装体１４とを有する。太陽電池ユニット１０は、道路などの路面に配置されて、太陽光が照射されることにより発電する装置である。例えば、太陽電池ユニット１０は、路面に形成された凹部に埋められることで、路面の一部を構成する。太陽電池ユニット１０は、舗装体１４（後述の底部３２）上に太陽電池モジュール１２が配置された構造となっている。舗装体１４（後述の底部３２）と太陽電池モジュール１２とが積層される方向をＺ方向とし、Ｚ方向に沿った一方向をＺ１方向とし、Ｚ１方向と反対方向をＺ２方向とすると、太陽電池ユニット１０は、舗装体１４（後述の底部３２）と太陽電池モジュール１２とが、Ｚ１方向に向けてこの順で重なっている。なお以下、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。（太陽電池モジュール）図２は、太陽電池モジュールの模式図である。太陽電池モジュール１２は、Ｚ１方向側の表面である表面１２Ａが受光面となり、Ｚ２方向側の表面である表面１２Ｂが、受光面と反対側の背面となる。また、表面１２Ａと表面１２Ｂとを接続する太陽電池モジュール１２の側面を、以下、側面１２Ｃと記載する。太陽電池モジュール１２は、太陽電池セル２６を有する光発電モジュールである。太陽電池セル２６は、受光面である表面２６ＡがＺ１方向を向き、表面２６Ａと反対側の表面２６ＢがＺ２方向を向くように、配置されている。太陽電池セル２６は、表面２６Ａ（受光面）に太陽光などの光が照射されることにより、発電する。太陽電池セル２６は、光が照射されることにより発電可能な、任意の方式の太陽電池であってよい。例えば、太陽電池セル２６として、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、ペロブスカイト結晶、化合物半導体、有機半導体など、任意の材料を用いることができる。また、太陽電池セル２６の構造として、多接合型（タンデム型）や量子ドット型などの構造を用いてもよい。太陽電池モジュール１２は、１つの太陽電池セル２６を有していてもよいし、複数の太陽電池セル２６を有していてもよい。太陽電池モジュール１２が複数の太陽電池セル２６を有している場合、それぞれの太陽電池セル２６は、Ｚ方向に直交する方向（例えばＸ方向やＹ方向）に並びつつ、直列接続されていることが好ましい。すなわち、それぞれの太陽電池セル２６は、Ｚ方向から見て、互いに重ならないように配置されることが好ましい。図２に示すように、本実施形態においては、太陽電池モジュール１２は、ガラス板２０と、ガラス板２２と、中間層２４と、太陽電池セル２６と、端子箱２８とを有する。太陽電池モジュール１２は、ガラス板２０、中間層２４、ガラス板２２が、Ｚ２方向に向けてこの順で積層されている。ガラス板２０とガラス板２２とは、中間層２４を介して互いに固定（接着）されている。太陽電池セル２６は、中間層２４の内部に設けられている。太陽電池セル２６は、中間層２４の内部において、表面２６ＡがＺ１方向を向き、表面２６ＢがＺ２方向を向くように、配置されている。端子箱２８は、ガラス板２２のＺ２方向側の表面（すなわち太陽電池モジュール１２の表面１２Ｂ）に設けられている。（ガラス板）ガラス板２０の厚みは、１ｍｍ以上７０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下がより好ましく、３０ｍｍ以上７０ｍｍ以下がさらに好ましい。厚みがこの範囲となることで、荷重が加わることによる破損を抑制できる。なお、ガラス板２０の厚みとは、ガラス板２０のＺ１方向側の表面とＺ２方向側の表面との間の、Ｚ方向における距離を指す。ガラス板２０は、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲の光に対する平均透過率が、９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましく、９８％以上がさらに好ましい。透過率がこの範囲となることで、可視光を適切に透過して、太陽電池セル２６に光を適切に照射させることができる。ここでの平均透過率とは、その波長帯域（ここでは３８０ｎｍから７８０ｎｍ）の、それぞれの波長の光に対する透過率の平均値である。透過率は、例えば外部透過率を指し、分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製：Ｕ－４１００）を用いて測定できる。ガラス板２０のヤング率は、５０ＧＰａ以上８０ＧＰａ以下が好ましく、５５ＧＰａ以上７５ＧＰａ以下がより好ましく、６０ＧＰａ以上７０ＧＰａ以下がさらに好ましい。ヤング率がこの範囲となることで、荷重が加わることによる破損を抑制できる。ガラス板２０のヤング率は、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬＰＬＵＳを用いて超音波の伝搬に基づいて測定できる。ガラス板２０の材料は任意であってよいが、例えば、ソーダライムシリケートガラス、石英ガラス、クリスタルガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスであってよい。ガラス板２０は、合わせガラスであってよい。合わせガラスは、一対のガラス板の間に樹脂などの中間膜を介在させて接着させることにより一体化された構造を有するものである。ガラス板２０が合わせガラスであることにより、荷重が加わることによる破損を軽減できる。ガラス板２２は、ガラス板２０と同様の特性を有するものであってよい。すなわち例えば、ガラス板２２の厚み、透過率、ヤング率、材料などは、上述のガラス板２０の厚み、透過率、ヤング率、材料と同様であってよい。ただし、ガラス板２２は、ガラス板２０と同様の特性を有することに限られない。例えば、ガラス板２２は、可視光を透過しなくてもよく、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲の光に対する平均透過率が、ガラス板２０より低くてもよい。（中間層）中間層２４は、ガラス板２０とガラス板２２とを接着する接着層である。中間層２４の材料は任意であるが、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）改質材料、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系材料、ウレタン樹脂材料、塩化ビニル樹脂材料等を用いることができる。（端子箱）端子箱２８は、ガラス板２２のＺ２方向側の表面（すなわち太陽電池モジュール１２の表面１２Ｂ）に固定されている。端子箱２８は、太陽電池セル２６に接続されるケーブル２８Ｂの一部が収納される筐体である。ケーブル２８Ｂは、太陽電池セル２６からの電流を導通する導電線であり、端子箱２８内から端子箱２８の外部に引き出されている。ケーブル２８Ｂの、太陽電池セル２６に接続される側と反対側の端部には、例えば他のケーブル２８Ｂや他の装置と接続可能なコネクタが設けられている。また、本実施形態では、太陽電池モジュール１２は、正極側及び負極側の２つのケーブル２８Ｂを有している。このように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１２は、ガラス板２０とガラス板２２とを有する合わせガラスであり、ガラス板２０とガラス板２２との間の中間層２４の内部に、太陽電池セル２６を有する構造となっている。ただし、太陽電池モジュール１２の構造はこれに限られず、太陽電池セル２６を有する任意の構造であってよい。（舗装体）舗装体１４は、太陽電池モジュール１２の表面１２Ｂ（背面）を支持する部材である。図１に示すように、舗装体１４は、太陽電池モジュール１２を支持する基台部３０を有する。また、舗装体１４は、基台部３０に加えて、端子箱２８に接続されるケーブル１９Ｂを覆うカバー部４０も有することが好ましい。本実施形態では、基台部３０とカバー部４０とが別体であり、基台部３０からカバー部４０を取り外し可能となっている。ただしそれに限られず、基台部３０とカバー部４０とが一体の部材であってよい。（基台部）図３及び図４は、基台部の模式図である。図３は基台部３０の斜視図であり、図４は基台部３０の上面図である。図３及び図４に示すように、基台部３０は、底部３２と、側壁部３４とを含む。本実施形態の例では、底部３２と側壁部３４とは、一体の部材である。底部３２は、舗装体１４のＺ２方向側の底面を構成する部分である。すなわち、本実施形態においては、底部３２のＺ２方向側の表面３２Ｂが、基台部３０のＺ２方向側の表面３０Ｂとなる。底部３２は、図２の例では、Ｚ方向から見て矩形の板状の部材である。ただし、底部３２の形状は、Ｚ方向から見て矩形に限られず、任意であってよい。側壁部３４は、底部３２のＺ１方向側の表面３２Ａから、Ｚ１方向に向けて突出する。側壁部３４は、底部３２の表面３２Ａ上において、表面３２Ａの外周縁の全区間に亘って設けられている。すなわち本実施形態の例では、側壁部３４は、Ｚ方向から見て、矩形の表面３２Ａの４辺を構成する外周縁の全区間に亘って設けられる。本実施形態の例では、側壁部３４のＺ１方向側の表面３４Ａが、基台部３０のＺ１方向側の表面３０Ａとなる。本実施形態では、底部３２のＺ１方向側の表面３２Ａと、側壁部３４の内面３４Ｂとに囲われた空間が、第１凹部Ｓ１を形成する。内面３４Ｂは、側壁部３４の径方向内側の表面である。ここでの径方向とは、Ｚ方向から見た底部３２の中心を通るＺ方向に沿った軸を中心軸とした場合における、径方向を指し、以降でも特に断りの無い限り同様である。第１凹部Ｓ１は、基台部３０の表面３０Ａ（側壁部３４の表面３４Ａ）からＺ２方向側に窪んだ窪みということもできる。第１凹部Ｓ１には、太陽電池モジュール１２が挿入される。底部３２の表面３２Ａ（第１凹部Ｓ１の底面）には、Ｚ２方向に窪む第２凹部Ｓ２が形成されている。第２凹部Ｓ２は、表面３２Ａの一部の領域に形成されて、表面３２Ａよりも更にＺ２方向に窪む窪みといえる。言い換えれば、表面３２Ａの外周縁よりも径方向内側に、表面３２ＡよりもＺ２方向側に位置する表面３２Ｃと、表面３２Ｃと表面３２Ａとを接続する側面３２Ｄが形成されており、側面３２Ｄと表面３２Ｃに囲われた空間が、第２凹部Ｓ２といえる。第２凹部Ｓ２には、太陽電池モジュール１２の端子箱２８が挿入される。また、基台部３０には、底部３２の側面３２Ｄ（第２凹部Ｓ２の内面）と、側壁部３４の外面３４Ｃ（側壁部３４の径方向外側の表面）とを連通する連通孔３４Ｄが形成されることが好ましい。本実施形態では、連通孔３４Ｄは、Ｘ方向の一方側（図４では右側）の側壁部３４に形成されており、その側壁部３４のＸ方向の一方側の外面３４Ｃから、底部３２のＸ方向の一方側の側面３２Ｄまでにわたっ