JP7047720B2 - Solar cell module with snow melting function - Google Patents
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Description
本発明は、融雪機能付きの太陽電池モジュールに関する。詳しくは、太陽電池モジュールの受光面側の表面に付着した雪を融雪することができる融雪機能付きの太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module with a snow melting function. More specifically, the present invention relates to a solar cell module having a snow melting function capable of melting snow adhering to the surface of the solar cell module on the light receiving surface side.
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。現在、種々の形態の太陽電池モジュールが開発され、提案されている。一般的に、太陽電池モジュールは、受光面側から順に、透明前面基板、受光側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、及び、裏面保護シートが、この順で積層されている構成である。 In recent years, due to growing awareness of environmental issues, solar cells as a clean energy source have been attracting attention. Currently, various forms of solar cell modules have been developed and proposed. Generally, in the solar cell module, the transparent front substrate, the sealing material sheet on the light receiving side, the solar cell element, the sealing material sheet on the non-light receiving surface side, and the back surface protective sheet are in this order from the light receiving surface side. It is a structure that is laminated with.
ところで、このような太陽電池モジュールが、降雪量の多い地域に設置される場合、太陽電池モジュールの受光面側の表面に雪が付着した状態が続くと、発電効率が著しく低減してしまう。そこで、モジュール表面に付着した雪を除去することができる融雪機能付きの太陽電池モジュールの開発が進んでいる。 By the way, when such a solar cell module is installed in an area where the amount of snowfall is large, if snow continues to adhere to the surface of the solar cell module on the light receiving surface side, the power generation efficiency is significantly reduced. Therefore, the development of a solar cell module with a snow melting function capable of removing snow adhering to the module surface is in progress.
例えば、太陽電池モジュールの受光面側の透明前面基板の直上や直下に融雪用の電熱部材が配置されている融雪機能付きの太陽電池モジュール(特許文献1、2)や、或いは、太陽電池モジュールの太陽電池素子と裏面保護シートとの間に融雪用のヒータが配置されている融雪機能付きの太陽電池モジュール(特許文献3)等が開示されている。
For example, a solar cell module with a snow melting function (
特許文献1や2に開示されている太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの受光面側の表面近傍であって太陽電池素子の受光面側の上方に融雪用の電熱部材が載置されている。このような位置への電熱部材の配置は、太陽電池素子への入射光の一部を遮ってしまったり減衰させたりして、太陽電池モジュールの発電効率低下の要因となる畏れがある。又、多量の積雪による加重や衝撃によって電熱部材が故障リスク等、安全性の面においては、必ずしも最良の配置とはいえなかった。或いは、電熱部材を構成する金属製の回路が受光面側の外部から視認可能に露出するため、これによる太陽電池モジュールの意匠性の低下についても改善の要望が存在した。
In the solar cell module disclosed in
特許文献3に開示されている太陽電池モジュールのように、太陽電池素子の非受光面側に電熱部材を配置すれば、上述した発電効率、安全性、及び、意匠性にかかる各問題は解決することができる。しかしながら、一方で、この場合、電熱部材を加熱対象であるモジュール表面からより離れた位置に配置することになるため、太陽電池モジュールの受光面側の表面までの熱伝導効率を一定以上に保持し、同時に、電熱部材と太陽電池素子との間を確実に絶縁する必要があった。寒冷地域に設置される融雪機能付きの太陽電池モジュールにおいて、実際には、この背反する要請の両立は容易ではかなった。
If the electric heating member is arranged on the non-light receiving surface side of the solar cell element as in the solar cell module disclosed in
本発明は、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる融雪機能付きの太陽電池モジュールであって、尚且つ、傾斜した状態で配置されている太陽電池モジュールの表面からの落雪を効率よく促進することができる融雪機能付きの太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to simultaneously avoid the risk of deterioration of power generation efficiency, safety and design due to the presence of the electric heating member arranged in the solar cell module, and the solar cell module from the electric heating member. It is a solar cell module with a snow melting function that can achieve both the heat conduction efficiency up to the snow surface on the surface and the insulation between the electric heating member and the solar cell element at a high level, and is in an inclined state. It is an object of the present invention to provide a solar cell module having a snow melting function capable of efficiently promoting snow fall from the surface of the solar cell module arranged in.
本発明者らは、発熱回路が樹脂基材上に形成されてなる発熱シートを、太陽電池素子の非受光面側に配置し、この際に、金属製の発熱回路が太陽電池素子側でなく、裏面保護シート側を向く態様で配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors arrange a heat-generating sheet in which the heat-generating circuit is formed on the resin base material on the non-light receiving surface side of the solar cell element, and at this time, the metal heat-generating circuit is not on the solar cell element side. We have found that the above problems can be solved by arranging the sheets so as to face the back surface protective sheet side, and have completed the present invention.
(1) 樹脂基材と、発熱回路と、を備える太陽電池モジュール用の発熱シートであって、前記樹脂基材は、JIS C2151による体積抵抗率が1.0×1016Ω・m以上であり、厚さが50μm以上300μm以下であって、前記発熱回路は、前記樹脂基材の片面に金属によって形成されていて、前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域内において、少なくとも一方の端部側の回路パターンが、前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域の回路パターンよりも前記金属の存在密度が相対的に大きい回路パターンとされている、発熱シート。 (1) A heat-generating sheet for a solar cell module including a resin base material and a heat-generating circuit, wherein the resin base material has a volume resistance of 1.0 × 10 16 Ω · m or more according to JIS C2151. The heat generation circuit has a thickness of 50 μm or more and 300 μm or less, and the heat generation circuit is formed of metal on one side of the resin substrate, and at least one of the heat generation circuits is included in the outer region including the outer edge of the formation region of the heat generation circuit. A heat-generating sheet in which the circuit pattern on the end side of the heat-generating circuit is a circuit pattern in which the abundance density of the metal is relatively larger than that of the circuit pattern in the inner region including the central portion of the heat-generating circuit forming region.
(2) 透明前面基板、受光面側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、(1)に記載の発熱シート、接着層、及び、裏面保護シートが、この順で積層されていて、該発熱シートは、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置されている、融雪機能付きの太陽電池モジュール。 (2) The transparent front substrate, the sealing material sheet on the light receiving surface side, the solar cell element, the sealing material sheet on the non-light receiving surface side, the heat generating sheet, the adhesive layer, and the back surface protective sheet according to (1) are the same. The heat-generating sheet is a solar cell module with a snow-melting function, which is laminated in order and is arranged so that the surface on the side where the heat-generating circuit is formed faces the adhesive layer.
(3) (2)に記載の太陽電池モジュールが、傾斜した状態で配置されている、太陽電池モジュールの配置方法。 (3) A method of arranging the solar cell module, wherein the solar cell module according to (2) is arranged in an inclined state.
本発明によれば、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる融雪機能付きの太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to simultaneously avoid the risks of power generation efficiency, safety and deterioration of design due to the presence of the electric heating member arranged in the solar cell module, and the electric heating member can be used as the sun. It is possible to provide a solar cell module with a snow melting function that can achieve both the heat conduction efficiency up to the snow-covered surface on the surface of the battery module and the insulation between the electric heating member and the solar cell element at a high level.
以下、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの各実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, each embodiment of the solar cell module with the snowmelt function of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be carried out with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention.
<融雪機能付きの太陽電池モジュール>
先ず、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュールの全体構成について説明する。図1に示すように、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュール10(以下、単に太陽電池モジュール10と言う)は、受光面側から、透明前面基板2、受光面側の封止材シート3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材シート5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7が順に積層された構成である。
<Solar cell module with snowmelt function>
First, the overall configuration of the solar cell module with the snowmelt function of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the
[全体構成]
太陽電池モジュール10には、主としてモジュールの受光面側表面に付着した雪を除去するための融雪機能を発揮するための熱源となる発熱シート1が配置されている。発熱シート1は、樹脂基材11の片面に金属製の発熱回路12が形成されてなる電熱部材である。図1に示す通り、発熱シート1は太陽電池モジュール10において、太陽電池素子4の非受光面側の下方に配置される。よって、この発熱シート1の配置によって、太陽電池素子4の受光面側への入光が阻害されることはない。又、太陽電池モジュール10を、主に透明前面基板2の側から見た場合に発熱回路がほとんど視認不能となるため好ましい意匠性を保持しやすい。
[overall structure]
The
又、この発熱シート1は、発熱回路12が形成されている側の面が、接着層6と対面する向きで配置されている。特許文献2、3にも例示されている通り、通常、樹脂基板に発熱回路が成形されてなる発熱シートは、その両面のうち、当然に発熱回路の側を、加熱対象、即ち、太陽電池モジュールの受光面側の表面に向けて配置される。しかしながら、太陽電池モジュール10においては、発熱シート1は、発熱回路12が太陽電池モジュール10の受光面側の表面に向けられた配置ではなく、接着層6と対面する向き、即ち、非受光面側の表面に向けられた配置とされている。
Further, in the
[透明前面基板]
太陽電池モジュール10を構成する透明前面基板2としては、通常、透明なガラス板が用いられる。又、透明前面基板2は、その他の耐候性を有する透明な樹脂シートであってもよい。この樹脂シートは、フレキシブルタイプのモジュールを構成可能な可撓性を有する樹脂シートであってもよい。太陽電池モジュール10においては、発熱シート1が太陽電池素子4の非受光面側に配置されているので、例えば、透明前面基板2としてガラス板等と比較して耐衝撃性に劣る樹脂シートを用いた場合でも、降雪による衝撃や加重による発熱シートの故障リスクを十分に低く抑えることができる。
[Transparent front board]
As the transparent
[封止材シート]
受光面側の封止材シート3及び非受光面側の封止材シート5(以下、これらをまとめて、単に「封止材シート」とも言う)としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、或いは、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、或いは、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)をベース樹脂とする樹脂シートが用いられる。封止材シートの厚さは、特に限定されないが、300μm以上600μm以下であることが好ましい。
[Encapsulant sheet]
The
尚、太陽電池モジュール10は、受光面側の封止材シート3と非受光面側の封止材シート5、及び、接着層6からなる3つの層を、いずれも、同一種類の樹脂をベース樹脂とする樹脂シート等で構成することができる。具体的には、上述した、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、ポリエチレン、又は、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)から封止材シートのベース樹脂として選択される樹脂と同一種類の樹脂をベース樹脂として、接着層6を形成することができる。このように上記の3つの層をいずれも、同一種類の樹脂で形成することにより、太陽電池モジュールの製造全体における材料の入手容易性が高まり調達コストを下げることも可能となる。
In the
又、例えば、上記の3つの層をいずれも、EVA樹脂をベース樹脂とし形成する場合、EVA樹脂のJIS C2151による体積抵抗率は、1.5×108程度であるが、太陽電池モジュール10においては、発熱シート1が樹脂基材11の発熱回路12が形成されていない側の面を太陽電池素子4に向ける態様で配置されているため、太陽電池素子4の非受光面側の封止材シートを形成するEVAの絶縁性が上記程度であっても、太陽電池素子4と発熱回路12との間の絶縁性について、十分に高い信頼性を保持することができる。
Further, for example, when all of the above three layers are formed using the EVA resin as the base resin, the volume resistance of the EVA resin according to JIS C2151 is about 1.5 × 108 , but in the
[接着層]
接着層6は、発熱シート1の発熱回路12が形成されている面と、裏面保護シート7との間に配置されて、両者を十分な強度で接着することを主たる目的とする層である。このような接着層6を形成する材料は、EVA、アイオノマー、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂、ポリウレタン、等の熱硬化性樹脂、或いは、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂であることが好ましい。但し、上述の通り、封止材シートと同一の樹脂をベース樹脂とすることにより、上述の効果を享受することができるので、例えば、封止材シートがEVAをベース樹脂とする場合であれば、接着層6についても、同様にEVA樹脂をベース樹脂とすることが好ましい。
[Adhesive layer]
The
尚、封止材シートは、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。封止材シートが多層シートである場合、発熱シート1の樹脂基材11との密着性を向上させるために、最外層が、密着性向上効果を有するシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有する層であることが好ましい。
The encapsulant sheet may be a single-layer sheet or a multilayer sheet. When the encapsulant sheet is a multilayer sheet, the outermost layer is a layer containing a silane-modified polyethylene-based resin having an effect of improving adhesion in order to improve the adhesion of the heat-generating
接着層6の厚さは、特に限定されないが、発熱回路12の凹凸にも追従して、十分な接着性と接着耐久性を保持する観点から、300μm以上600μm以下であることが好ましい。
The thickness of the
[裏面保護シート]
裏面保護シート7としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、PETフィルム又はフッ素系樹脂フィルム等が用いられる。このPETフィルムとしては、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、白色PETフィルム、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート(HR-PET)フィルム等が、必要に応じて選択される。これらのなかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート((例えば、東洋紡社製シャインビーム(耐加水分解性ポリエステルフィルム)等))が好ましい。フッ素系樹脂フィルムとしては、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等が用いられる。裏面保護シート7の厚さは、特に限定されないが、50μm以上600μm以下であることが好ましい。
[Back side protection sheet]
As the back surface
[太陽電池素子]
本実施形態に関する太陽電池素子4としては、アモルファスシリコン型の太陽電池素子、結晶型シリコン型の太陽電池素子、カルコパイライト系の化合物等を用いてなる薄膜型の従来公知の各種の太陽電池素子が特に制限なく用いられる。
[Solar cell element]
As the
[発熱シート]
図1及び図2に示す通り、発熱シート1は、樹脂基材11の片面に金属製の発熱回路12が形成されてなる電熱部材である。発熱回路12は樹脂基材11の表面に直接又は接着剤層を介して形成されている。又、図2に示す通り、発熱シート1の発熱回路12(12A、12B)は、電源121(121A、121B)に接続されていて、この電源121から、発熱回路12に発熱のために必要な電気が供給される。
[Fever sheet]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(樹脂基材)
発熱シート1を構成する樹脂基材11は、所定の体積抵抗率と厚さを併せ持つ樹脂フィルムであることが好ましい。樹脂基材11の体積抵抗率は、JIS C2151による体積抵抗率が、1.0×1016Ω・m以上であることが好ましく、1.0×1017Ω・m以上であることがより好ましい。又、このような絶縁性に関する要求を満たした上で、樹脂基材11の厚さは、50μm以上300μm以下であることが好ましく、125μm以上200μm以下であることがより好ましい。尚、本明細書における体積抵抗率(Ω・m)とは、JIS C2151による体積抵抗率の値のことを言うものとする。
(Resin base material)
The
樹脂基材11の体積抵抗率が1.0×1016Ω・m以上である場合、その厚さが150μm以上であれば、太陽電池モジュール10において必要とされる絶縁性を確保することができる。又、この樹脂基材11の厚さを200μm以下に維持することで、太陽電池モジュール表面への熱伝導効率を好ましい水準に維持することができる。尚、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも、樹脂基材11の厚さは、上記範囲内であることが好ましい。
When the volume resistivity of the
体積抵抗率に係る要件を満たして樹脂基材11を形成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)が好ましい。一例として、PETフィルム(「ルミナ-(商品名)」東レ社製)の体積抵抗率は、1.0×1017Ω・m(製品カタログ値)である。一方、特許文献1、2にも開示されているように、従来、発熱回路用の樹脂基板として広く用いられてきたポリエチレンナフタレート(PEN)系の樹脂フィルムは、通常、体積抵抗率が1.0×1016Ω・mに満たない。参考として、「テオネックス(登録商標):2軸延伸ポリエチレンナフタレート」の体積抵抗率は1.8×1015である。よって、太陽電池モジュール10の奏する効果を最大限に享受することを必須とする限りにおいては、PENフィルムは発熱シート1の樹脂基材11としての適性に劣り、PETフィルムの方がより好ましいものとなる。
Polyethylene terephthalate (PET) is preferable as the resin that satisfies the requirements relating to the volume resistivity and forms the
尚、樹脂基材11の熱伝導率は、0.1W/m・K以上0.5W/m・K以下であることが好ましく、0.15W/m・K以上0.3W/m・K以下であることが更に好ましい。樹脂基材11の熱伝導率を0.1W/m・K以上とすることで、発熱回路12から発生した熱を効率よく太陽電池モジュール10の受光面側の表面に伝えることができる。樹脂基材11の熱伝導率を0.5W/m・K以下とすることで発熱回路12から発生した熱を外部に逃がすことなく、太陽電池モジュールの受光面側に伝えることができる。尚、本明細書における熱伝導率とは、レーザーフラッシュ法に基づき測定された25℃における熱伝導率のことを言い、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置(真空理工社製「TC-7000」)等を用いることにより測定することができる値のことを言う。尚、一般的なPETの熱伝導率は、0.20-0.33W/m・Kの範囲にある。
The thermal conductivity of the
ここで、本発明の太陽電池モジュール10は、上述の通り、電熱部材、即ち、発熱シート1から太陽電池モジュール10の表面の積雪面、即ち、透明前面基板2までの熱伝導効率と、電熱部材(発熱シート1)と太陽電池素子4との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることを技術的課題とする。そのために、太陽電池モジュール10においては、発熱シート1は、その発熱回路12の形成面を、敢えて、熱を伝えるべき方向(透明前面基板2の側)とは反対側の向きに向けて積層する配置するものとされている。この発熱シート1の独自の配置態様によれば、通常通り、発熱シート1の発熱回路12の形成面を、熱を伝えるべき方向に向けたとしたならば別途必要となるその他の絶縁基材の配置によることなく上記課題を確実に解決することができる。
Here, as described above, the
発熱シート1の配置態様を上記の通りとする場合、好ましくは、発熱シート1を構成する樹脂基材11について、先ず、材料樹脂毎の固有の物性値である体積抵抗率が所定範囲内にあることを保証した上で、各モジュールにおいて、求められる絶縁性と熱伝導効率に併せてシート厚さを決定するというプロセスを経ることにより、本発明の効果を過度の試行錯誤を経ることなく享受することができる。このように、本発明の太陽電池モジュール10は、従来よりもむしろ簡易な層構成によるものでありながら、発熱シート1の配置態様の独自の工夫により、従来解決困難であった上記課題を解決した点を第一の技術的特徴とする。樹脂基材11の最も好ましい選択の一例として、JIS C2151による体積抵抗率が1.0×1017で、厚さが150μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを挙げることができる。
When the heat-generating
(発熱回路)
発熱回路12は、通電時に、太陽電池モジュール10の受光面側に付着した雪を溶かすための熱を発する電熱回路であるが、このような発熱回路12を構成する金属として、銅、アルミニウム、金、銀、等を、好ましい金属として挙げることができる。
中でも、電気伝導性や熱伝導性の観点から銅を用いることが好ましい。以下、発熱回路12が銅により形成されているものとしてその詳細を説明する。
(Heat generation circuit)
The
Above all, it is preferable to use copper from the viewpoint of electrical conductivity and thermal conductivity. Hereinafter, the details will be described assuming that the
図2は、発熱回路12の平面構成を模式的に示す図であるが、発熱回路12の平面構成、即ち回路パターンは、これに限定されるものではない。発熱回路12の回路パターンは、図2に示されるような折り返しの連続パターンでもよいし、並置又は対面して配置される複数の櫛状のプレートが連続する櫛形パターン、単純な格子状パターン、或いは、ボロノイ形状パターンであってもよい。いずれの回路パターンとする場合であっても、各パターン間での短絡の危険が十分に抑えられていて、十分な熱が発生する回路パターンであればよい。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the planar configuration of the
ここで、太陽電池モジュール10において、太陽電池素子4の非受光面側に配置されることが想定されている発熱シート1は、太陽電池素子4の受光面側に発熱シートを配置する場合(例えば、特許文献1、2に開示されている融雪機構)ほどの、光透過性は要求されない。例えば、特許文献1、2に開示されている発熱シート(融雪機構)においては、樹脂基材の面積に対する発熱回路の面積の割合である金属被覆率が0.2%以上5.0%以下とすることが好ましいことが記載されているが、このような制約から解放される発熱シート1においては、発熱回路12の回路設計の自由度は各段に大きくなる。
Here, in the
発熱シート1においては、樹脂基材11の発熱回路12の形成領域内における樹脂基材11の金属被覆率が、10%を超えて25%以下であることが好ましい。樹脂基材11の金属被覆率が10%未満であると、太陽電池モジュール10の層構成において、モジュール表面にまで融雪に必要な十分な熱を伝えることが困難となる。この金属被覆率が25%を超えると、表面に露出する樹脂面の面積の減少により、対面する部材との接着性が、要求される接着強度の下限を下回るほどに低下する畏れがあるため好ましくない。尚、金属被覆率を上記の上限値以下の範囲内でできるだけ高めることにより、発熱の均一性を高めることができる。
In the heat-generating
ここで、「樹脂基材の金属被覆率」とは、樹脂基材の両表面のうち、発熱回路が形成されている面における発熱回路の形成領域の総面積に対する、発熱回路を形成する金属箔又は金属線により樹脂基材が被覆されている部分の面積の割合(%)のことを言う。具体的な例として、図2に示す発熱回路12の場合においては、発熱回路12が形成されている全領域の面積(x×y)に対する、発熱回路12を構成する金属箔(図2では黒で塗りつぶされているパターン部分)の総面積の割合(%)のことを言う。
Here, the "metal coverage of the resin base material" refers to the metal foil forming the heat generation circuit with respect to the total area of the heat generation circuit formation region on the surface on which the heat generation circuit is formed on both surfaces of the resin base material. Alternatively, it refers to the ratio (%) of the area of the portion covered with the resin base material by the metal wire. As a specific example, in the case of the
又、発熱シート1は、発熱回路12の形成領域を、同領域の中心部を含む内側領域と、この内側領域を取り囲んで発熱回路12の形成領域の外縁を含んでなる外側領域とに仮想的に区画分けした場合において、内側領域内における金属被覆率よりも、外側領域内の金属被覆率の方が大きくなるような回路パターンにより構成されていることがより好ましい。
Further, the
このように、発熱回路12の形成領域のうち、上記の外側領域において、発熱原である金属の存在密度が相対的に大きい回路パターンとすることにより、例えば、並列回路毎の電流の調整による等、何等かのその他の手段で発熱回路の特定領域の電力密度(W/m2)のみを高めた場合と同様に、上記の外側領域における発熱量のみを他の領域から独立して容易に増加させることができる。そして、これにより、太陽電池モジュール10の受光面側の表面においては、その外縁部近傍に、中心部よりも多くの熱を供給することができる。太陽電池モジュール10は、通常、例えば切り妻造りの住宅屋根上等、傾斜した状態で設定されているため、例えば、上記の回路構成によって、傾斜面に設置されている太陽電池モジュール10の下方寄りの端部により多くの熱が届けば、先ずその部分に付着する雪を優先的に溶かすことにより、傾斜した状態で配置されている太陽電池モジュール10の表面からの落雪を効率よく促進することができる。つまり、発熱回路12の回路パターンを外側領域に発熱原がより多く偏在するパターンとすることにより、より少ない熱量、即ち電気消費で、効率よく、太陽電池モジュールの表面全体の除雪を行うことができる。尚、図2においては一点鎖線で発熱回路の形成領域の境界線が記載されているが、実際には境界線が形成されていることはなく、境界線は仮想線である。尚、上述した通り、発熱シート1は「傾斜面に設置されている太陽電池モジュール10の下方寄りの端部により多くの熱を届ける」ことにより「落雪を効率よく促進する」という作用効果を奏するものであることを特徴とする。よって、当然に、上記の「金属の存在密度が相対的に大きい回路パターン」は、少なくとも、上記の外側領域のうちのいずれか一方の端部を含む一部に形成されていればよく、必ずしも外側領域の全域において同様の高密度の回路パターンである必要はない。
As described above, in the outer region of the formation region of the
発熱回路12への通電方法は特に限定されないが、外部に設置される電源121から制御部を介して通電する方法を例示することができる。例えば、降雪時や融雪機能付きの太陽電池モジュールの受光面側の表面の着雪時に、外部電源から発熱回路12に通電して透明融雪機構の受光面側の表面の温度を制御できるような制御部を備えることにより、融雪機能付きの太陽電池モジュールの融雪機能に必要な消費電力を最小限にすることができる。
The method of energizing the
尚、発熱回路12の線幅は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上30μm以下であることがより好ましい。発熱回路12が、線幅5μm以上の銅製の回路であることで、発熱回路12に生じ得る断線のリスクを軽減することができ、且つ、耐久性のよい発熱回路12とすることができる。発熱回路12が、線幅50μm以下であることにより、発熱回路12の発熱が容易になる程度に電気抵抗値を上げることが可能となる。そのため、より小さい消費電力により発熱回路12に熱を発生させることができる。
The line width of the
発熱回路12の厚さは、線幅にもよるが、4μm以上75μm以下であることが好ましく、9μm以上18μm以下であることがより好ましい。発熱回路12の厚さが10μm以上であることで、発熱回路12に生じ得る断線のリスクを軽減することができ、且つ、耐久性のよい発熱回路12とすることができる。発熱回路12の厚さが75μm以下であることで、発熱回路12の発熱が容易になる程度に電気抵抗値を上げることができる。又、樹脂基材11に発熱回路12が形成された発熱シート1が十分な可撓性を保持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下も防止できる。
The thickness of the
尚、樹脂基材11の表面に発熱回路12を形成する方法としては、従来周知の回路形成方法によることができる。例えば、PETフィルムの表面に銅箔を接着した後、マスキングとエッチング処理により発熱回路12を形成する方法が代表的である。
As a method for forming the
以上説明した通り、太陽電池モジュール10においては、発熱シート1の発熱回路12の回路パターンを、光線透過率確保のための制約からは開放された上で、必要な発熱量を得るための金属被覆率設定を柔軟に設定することができる。又、発熱回路12の外側領域内の電力密度が相対的に大きくなる回路パターンとすることにより、融雪にかかるエネルギー効率を更に高めることができる。このように、本発明の太陽電池モジュール10は、発熱シート1の発熱回路12の回路パターンの独自の工夫により、太陽電池素子4の非受光面側に熱源となる発熱シート1を配置した太陽電池モジュールでありながら、太陽電池素子の受光面側に熱源を配置した従来の太陽電池モジュールに匹敵する融雪機能を発揮しうるものとした点を第二の技術的特徴とする。
As described above, in the
[太陽電池モジュールの製造方法]
(積層工程)
太陽電池モジュール10の製造においては、先ず、発熱シート1及び、上記においてその詳細を説明した各構成部材を、透明前面基板2、受光面側の封止材シート3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材シート5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7の順に積層する積層工程を行う。この積層工程においては、発熱シート1は、一般的な載置態様と異なり、発熱回路12が形成されている側の面を接着層6に対面させる向きで配置する。
[Manufacturing method of solar cell module]
(Laminating process)
In the manufacture of the
(一体化工程)
次に、積層工程において上記順序で積層された積層体を、真空熱ラミネート加工等の熱ラミネーション処理により加熱圧着して一体化する工程を行う。この加熱圧着時の加熱温度は、110℃以上190℃以下の範囲内とすることが好ましく、130℃以上であることがより好ましい。又、加熱時間は、5分~60分の範囲内が好ましい。この真空熱ラミネート加工は、裏面保護シート7と発熱シート1の発熱回路12の形成面とを接着層6を介して加熱圧着する態様で行う。例えば、接着層6のベース樹脂がEVAである場合、これにより、裏面保護シート7と発熱シート1の間に介在する接着層6の高い接着性を十分に発現させることができる。
(Integration process)
Next, in the laminating step, the laminated bodies laminated in the above order are heat-bonded by a thermal lamination treatment such as vacuum thermal laminating to integrate them. The heating temperature at the time of heat crimping is preferably in the range of 110 ° C. or higher and 190 ° C. or lower, and more preferably 130 ° C. or higher. The heating time is preferably in the range of 5 to 60 minutes. This vacuum heat laminating process is performed in such a manner that the back surface
以上の通り、本発明の融雪機能付きの太陽電池モジュール10は、太陽電池モジュール内に配置する電熱部材の存在に起因する、発電効率、安全性及び意匠性低下のリスクをいずれも同時に回避することができて、尚且つ、電熱部材から太陽電池モジュール表面の積雪面までの熱伝導効率と電熱部材と太陽電池素子との間の絶縁性とを、高い水準で両立させることができる太陽電池モジュールである。
As described above, the
1 発熱シート
11 樹脂基材層
12 発熱回路
121 電源
2 透明前面基板
3 受光面側の封止材シート
4 太陽電池素子
5 非受光面側の封止材シート
6 接着層
7 裏面保護シート
10 融雪機能付きの太陽電池モジュール
1 Heat-generating
Claims (3)
樹脂基材と、
発熱回路と、を備え、
前記樹脂基材は、JIS C2151による体積抵抗率が1.0×1016Ω・m以上であり、厚さが50μm以上300μm以下であって、
前記発熱回路は、前記樹脂基材の片面に金属によって形成されていて、
前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域内において、一方の端部側の回路パターンのみが、その他の部分の回路パターンよりも前記金属の存在密度が相対的に大きい回路パターンであることによって、前記外側領域において他の領域よりも発熱量が大きくなっている、
発熱シート。 A heat-generating sheet for solar cell modules with a snowmelt function.
With a resin base material
Equipped with a heating circuit,
The resin substrate has a volume resistivity of 1.0 × 10 16 Ω · m or more and a thickness of 50 μm or more and 300 μm or less according to JIS C2151.
The heat generation circuit is formed of metal on one side of the resin base material.
Within the outer region including the outer edge of the heat generation circuit forming region, only the circuit pattern on one end side is a circuit pattern in which the abundance density of the metal is relatively larger than the circuit pattern of the other portion. By being present, the calorific value is larger in the outer region than in the other regions.
Heat generation sheet.
前記融雪機能付きの太陽電池モジュールは、透明前面基板、受光面側の封止材シート、太陽電池素子、非受光面側の封止材シート、発熱シート、接着層、及び、裏面保護シートが、この順で積層されていて、
前記発熱シートは、樹脂基材と、発熱回路と、を備え、前記発熱回路が形成されている側の面が前記接着層と対面する向きで配置されていて、
前記樹脂基材は、JIS C2151による体積抵抗率が1.0×1016Ω・m以上であり、厚さが50μm以上300μm以下であって、
前記発熱回路は、前記樹脂基材の片面に金属によって形成されていて、前記発熱回路の形成領域の外縁を含んでなる外側領域内において、前記傾斜面の下方寄りの端部側の回路パターンが、前記発熱回路の形成領域の中心部を含む内側領域の回路パターンよりも前記金属の存在密度が相対的に大きい回路パターンであることによって、前記傾斜面の下方寄りの端部側において他の領域よりも発熱量が大きくなっている、
融雪機能付きの太陽電池モジュールの設置構造。 It is an installation structure of a solar cell module with a snowmelt function, in which a solar cell module with a snowmelt function is installed on an inclined surface.
The solar cell module with a snow melting function includes a transparent front substrate, a sealing material sheet on the light receiving surface side, a solar cell element, a sealing material sheet on the non-light receiving surface side, a heat generating sheet, an adhesive layer, and a back surface protective sheet. They are stacked in this order,
The heat-generating sheet includes a resin base material and a heat-generating circuit, and the surface on the side on which the heat-generating circuit is formed is arranged so as to face the adhesive layer.
The resin substrate has a volume resistivity of 1.0 × 10 16 Ω · m or more and a thickness of 50 μm or more and 300 μm or less according to JIS C2151.
The heat generation circuit is formed of metal on one side of the resin base material, and the circuit pattern on the lower end side of the inclined surface is formed in the outer region including the outer edge of the formation region of the heat generation circuit. The circuit pattern has a relatively higher metal abundance density than the circuit pattern in the inner region including the central portion of the heat generation circuit forming region, so that the other region is on the lower end side of the inclined surface. The calorific value is larger than
Installation structure of solar cell module with snow melting function.
請求項2に記載の融雪機能付きの太陽電池モジュールの設置構造。The installation structure of the solar cell module with the snowmelt function according to claim 2.
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