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公開番号2025091825
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207306
出願日2023-12-07
発明の名称解氷機能を有する太陽電池モジュール及び太陽光発電システム
出願人個人
代理人個人
主分類H02S 40/12 20140101AFI20250612BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】低温や気候条件が太陽電池の性能に不利な影響を及ぼすため、寒冷地で使用するための解氷機能を有する太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】寒冷地で使用するための解氷機能を有する太陽電池モジュール及び太陽光発電システムは、太陽電池が発生させた電力の一部をフレキシブルリチウムセラミックバッテリに貯える。そして、太陽電池モジュールが氷点よりも低い温度に遭遇すると、フレキシブルリチウムセラミックバッテリ内の電力を導電性加熱フィルム層に放出して熱を発生させるよう制御し、太陽電池モジュールの表面の氷晶を融解可能とする。除雪・解氷装置を別途設ける代わりにフレキシブルリチウムセラミックバッテリを使用することでコストが低下する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１領域と、当該第１領域を取り囲む第２領域を含み、前記第１領域のうち前記第２領域に隣接する箇所に複数の貫通孔が形成されている基板、
前記第１領域の下方に固設され、正極接点及び負極接点を有するフレキシブルリチウムセラミックバッテリ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＬｉｔｈｉｕｍＣｅｒａｍｉｃＢａｔｔｅｒｙ，ＦＬＣＢ）、
前記第１領域の上方に敷設されて粘着する第１粘着層、
前記第１粘着層の上方に位置し、当該第１粘着層を介して前記基板に粘着する導電性加熱フィルム層、
前記導電性加熱フィルム層の上方に敷設されて粘着する第２粘着層、
前記第２粘着層内に固結される複数の太陽電池であって、並列及び／又は直列に電気的に接続され、太陽エネルギーから変換した電気エネルギーを正極線及び負極線を通じて出力し、前記正極線は、前記第２粘着層内を延びており、上記貫通孔の１つを通過して前記正極接点及び負荷の正極端子に電気的に接続され、前記負極線は、前記第２粘着層内を延びており、別の上記貫通孔を通過して前記負極接点及び前記負荷の負極端子に電気的に接続される複数の太陽電池、
前記第２粘着層の上方に粘着し、その下方の構造へ水分が侵入するのを防止する防水フィルム層、
前記防水フィルム層の上方に敷設されて粘着する第３粘着層と、
上面に複数の立体的な突起を有すると共に、複数の前記突起からなる断面が波形状である光増幅構造を有しており、前記第３粘着層の上方に粘着し、当該光増幅構造が、外部からの多方向の光線を内部に案内し、下方に向かって上記太陽電池へ入射させる高透光・集光ＥＴＦＥ層、及び
前記第１粘着層、前記導電性加熱フィルム層、前記第２粘着層、前記防水フィルム層及び前記第３粘着層の側辺を取り囲んで粘着する環状粘着壁体、を含み、
前記正極接点及び前記負極接点は、それぞれ、導線を上記貫通孔の１つに通すことで前記導電性加熱フィルム層に接続され、前記導線には、前記フレキシブルリチウムセラミックバッテリと前記導電性加熱フィルム層の間の回路を導通又は切断するための回路スイッチが取り付けられる解氷機能を有する太陽電池モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２領域には、前記基板の温度を検出し、検出結果を信号線により外部に伝送するための温度検出器が更に取り付けられる請求項１に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記基板の材質は、ステンレス、アルミニウム、アルミ合金又はプラスチックである請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１粘着層の材質は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ，ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰｏｌｙｏｌｅｆｉｎＥｌａｓｔｏｍｅｒｓ，ＰＯＥ）又は発泡ポリエチレン（ＥｘｐａｎｄａｂｌｅＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＥＰＥ）である請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第２粘着層の材質は、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィンエラストマー又は発泡ポリエチレンである請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第３粘着層の材質は、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィンエラストマー又は発泡ポリエチレンである請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記環状粘着壁体の材質は、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィンエラストマー又は発泡ポリエチレンである請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記導電性加熱フィルム層の材質は、グラフェン導電性発熱紙、グラフェン導電性発熱不織布又は導電性発熱布である請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記防水フィルム層の材質は、ポリエチレンテレフタラート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、エチレン－テトラフルオロエチレン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎ，ＥＴＦＥ）、又はポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅｓ，ＰＣ）である請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記光増幅構造の立体的な波形状は、上方から見ると、平面で連続的に隣り合う円形に形成されている請求項２に記載の解氷機能を有する太陽電池モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関し、特に、解氷機能を有する太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光エネルギーを利用して電気エネルギーに変換する装置であり、光電池（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌ）とも称される。太陽電池の動作原理は光電効果に基づいており、太陽光線が太陽電池の表面に照射されたときに、光子が半導体材料に衝突して電子を励起させることで電流が発生する。この電気エネルギーは、捕捉して貯えることが可能であり、日常的な電気使用や蓄電用途に供される。現在、太陽電池技術は非常に成熟しており、且つ幅広く応用されている。太陽電池技術は、住宅、商業及び工業分野において、電力需要を満たすべく幅広く用いられている。多くの国や地域では太陽光発電が奨励されているが、このことは、従来の化石燃料への依存を減少させるのに有用である。
また、温室効果ガスの排出が減少するため、気候変動対応にとっても有用である。太陽電池は、コストの低下が続く一方、パフォーマンスは上昇を続けていることから、いっそう魅力的となっている。
また、例えば、単結晶太陽電池や薄膜太陽電池、有機太陽電池といった技術の絶え間ない刷新が適用範囲の拡大を後押ししている。
更に、太陽電池は、数多くの遠隔地又は送電網の不安定な地域において、確実な電力供給のために使用されている。太陽電池は、クリーンで再生可能なエネルギー源として、エネルギー業界を絶えず変化させており、且つ、持続可能な発展のために重要な貢献をしている。
【０００３】
太陽電池は、熱帯又は亜熱帯地域で使用する分には直面する課題が多くはない。しかし、寒冷地で使用する場合には、運転に影響を及ぼすいくつかの課題に直面する。これは、主に、低温や気候条件が太陽電池の性能に不利な影響を及ぼすためである。まず、低温は太陽電池のパフォーマンスを低下させる。これは、太陽電池の電圧が低下して電流が減少する結果、出力電力が減少するためである。
また、寒冷地でよく見られる積雪や降霜が太陽電池の表面を覆い、光の吸収を更に減少させることで、発電量を低下させる場合がある。そのほか、極端な低温が太陽電池の物質的性能を損ない、電池の寿命を短縮させる場合がある。
これらの課題を解消するために、寒冷地では、極端な寒冷条件でも太陽電池が正常に運転するよう確実に保証すべく、太陽光発電システムに対し、加熱システムのようなより多くの保温対策を講じねばならないことがある。
また、太陽電池モジュールの表面を定期的にクリーニングして積雪や降霜を除去することも、パフォーマンスの向上には有用である。しかし、外付けの保温装置を使用するにしても、除雪・除霜設備を使用するにしても、太陽光発電システム全体のレイアウトにとっては少なからぬ出費となる。
また、太陽電池で得られる電気エネルギーの大部分を周囲温度の維持に用いることは、決して合理的な手法とは言えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池を寒冷地で使用際に直面する課題を解決するために、本発明を提案する。解氷機能を有する太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本箇所では、本発明のいずれかの特性を抽出及び編集する。また、その他の特性については後の段落で開示する。これは、添付の特許請求の範囲の精神及びその範囲内での各種の修正及び類似の構成を網羅することを目的としている。
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、解氷機能を有する太陽電池モジュールを提供する。
当該太陽電池モジュールは、第１領域と、当該第１領域を取り囲む第２領域を含み、前記第１領域のうち前記第２領域に隣接する箇所に複数の貫通孔が開設されている基板、前記第１領域の下方に固設され、正極接点及び負極接点を有するフレキシブルリチウムセラミックバッテリ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＬｉｔｈｉｕｍＣｅｒａｍｉｃＢａｔｔｅｒｙ，ＦＬＣＢ）、前記第１領域の上方に敷設されて粘着する第１粘着層、前記第１粘着層の上方に位置し、当該第１粘着層を介して前記基板に粘着する導電性加熱フィルム層、前記導電性加熱フィルム層の上方に敷設されて粘着する第２粘着層、前記第２粘着層内に固結される複数の太陽電池であって、並列及び／又は直列に電気的に接続され、太陽エネルギーから変換した電気エネルギーを正極線及び負極線を通じて出力し、前記正極線は、前記第２粘着層から延伸し、上記貫通孔の１つを通過して前記正極接点及び負荷の正極端子に電気的に接続され、前記負極線は、前記第２粘着層から延伸し、別の上記貫通孔を通過して前記負極接点及び前記負荷の負極端子に電気的に接続される複数の太陽電池、前記第２粘着層の上方に粘着し、その下方の構造へ水分が侵入するのを防止する防水フィルム層、前記防水フィルム層の上方に敷設されて粘着する第３粘着層、上面に複数の立体的な突起を有すると共に、複数の該突起からなる断面は波形状を呈する光増幅構造を有し、前記第３粘着層の上方に粘着し、当該光増幅構造が、外部からの多方向の光線を内部に案内し、下方に向かって上記太陽電池へ入射させる高透光・集光ＥＴＦＥ層、及び、前記第１粘着層、前記導電性加熱フィルム層、前記第２粘着層、前記防水フィルム層及び前記第３粘着層の側辺を取り囲んで粘着する環状粘着壁体、を含む。前記正極接点及び前記負極接点は、それぞれ、導線を上記貫通孔の１つに通すことで前記導電性加熱フィルム層に接続される。導線には、前記フレキシブルリチウムセラミックバッテリと前記導電性加熱フィルム層の間の回路を導通又は切断するための回路スイッチが取り付けられる。
【０００７】
本発明は、更に、別の解氷機能を有する太陽電池モジュールを提供する。当該太陽電池モジュールは、第１領域と、当該第１領域を取り囲む第２領域を含む基板、前記第１領域の上方に敷設されて粘着する第１粘着層、前記第１粘着層内に固結され、正極接点及び負極接点を有するフレキシブルリチウムセラミックバッテリ、前記第１粘着層の上方に位置し、当該第１粘着層を介して前記基板に粘着する導電性加熱フィルム層、前記導電性加熱フィルム層の上方に敷設されて粘着する第２粘着層、前記第２粘着層内に固結される複数の太陽電池であって、並列及び／又は直列に電気的に接続され、太陽エネルギーから変換した電気エネルギーを正極線及び負極線を通じて出力し、前記正極線は、前記第２粘着層から延伸して前記正極接点及び負荷の正極端子に電気的に接続され、前記負極線は、前記第２粘着層から延伸して前記負極接点及び前記負荷の負極端子に電気的に接続される複数の太陽電池、前記第２粘着層の上方に粘着し、その下方の構造へ水分が侵入するのを防止する防水フィルム層、前記防水フィルム層の上方に敷設されて粘着する第３粘着層、上面に複数の立体的な突起を有すると共に、複数の該突起からなる断面は波形状を呈する光増幅構造を有し、前記第３粘着層の上方に粘着し、当該光増幅構造が、外部からの多方向の光線を内部に案内し、下方に向かって上記太陽電池へ入射させる高透光・集光ＥＴＦＥ層、及び、前記第１粘着層、前記導電性加熱フィルム層、前記第２粘着層、前記防水フィルム層及び前記第３粘着層の側辺を取り囲んで粘着する環状粘着壁体、を含む。前記正極接点及び前記負極接点は、それぞれ、導線により前記導電性加熱フィルム層に接続される。導線には、前記フレキシブルリチウムセラミックバッテリと前記導電性加熱フィルム層の間の回路を導通又は切断するための回路スイッチが取り付けられる。
【０００８】
上記の解氷機能を有する太陽電池モジュールにおいて、前記第２領域には、更に、前記基板の温度を検出し、検出結果を信号線により外部に伝送するための温度検出器が取り付けられてもよい。
【０００９】
最適には、前記基板の材質は、ステンレス、アルミニウム、アルミ合金又はプラスチックである。
【００１０】
最適には、前記第１粘着層の材質は、エチレン－酢酸ビニル共重合体（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ，ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰｏｌｙｏｌｅｆｉｎＥｌａｓｔｏｍｅｒｓ，ＰＯＥ）又は発泡ポリエチレン（ＥｘｐａｎｄａｂｌｅＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＥＰＥ）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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