[发明专利]太阳能电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及具备多个圆筒型的太阳能电池的太阳能电池模块。

背景技术

太阳光发电是典型的可再生能源，进入了广泛的普及期。太阳能电池分类为以多晶硅为代表的结晶系、利用非晶或微晶的硅薄膜的薄膜系、CIGS这样的化合物系、有机系等。这些太阳能电池的整体形状基本上是面板型(平板型)，还存在圆筒型。其中之一为圆筒型的染料敏化太阳能电池。

染料敏化太阳能电池是将附着在半导体表面上的敏化染料通过太阳光来激励，并将通过激励放出的电子注入到半导体中来发电的太阳能电池。染料敏化太阳能电池像结晶系及薄膜系的太阳能电池那样不利用真空工艺，因此能够大幅削减制造成本，并且容易搬运及处理，因此能够大幅降低设置成本。此外，虽然存在转换效率低的缺点，但像专利文献1～4中所公开的那样，提出了通过将整体设置成圆筒形来提高转换效率的方案，作为下一代的太阳能电池之一期待实现实用化。

专利文献1：日本专利4840540号公报

专利文献2：日本特开2003-77550号公报

专利文献3：日本特开2007-12545号公报

专利文献4：日本专利48772426号公报

图15是表示像圆筒型染料敏化太阳能电池这样的圆筒型太阳能电池的优点的概略图，是将面板型(平板型)太阳能电池和圆筒型太阳能电池的太阳光的受光状况进行对比来表示的图。图15(1-1)(2-1)表示太阳光从正上方入射的情况，(1-2)(2-2)表示太阳光从斜上方入射的情况。

众所周知，在面板型的情况下，与垂直入射(图15(1-1))的情况相比，在倾斜入射(图15(1-2))的情况下转换效率下降。而在圆筒型的情况下，无论从360度的任何位置入射，都发挥基本同样的发电性能，因此即使在倾斜入射(图15(2-2))的情况下也能够得到与垂直入射(图15(2-1))的情况同等的转换效率。因此，在相同的占用空间配置了太阳能电池的情况下，从一天的总发电量来看，圆筒型的转换效率高。

图16是表示以染料敏化太阳能电池为例确认圆筒型的优越性的模拟实验的结果的图。在该实验中，制作了面板型的染料敏化太阳能电池和圆筒型的染料敏化太阳能电池。面板型和圆筒型的长度设为相同，面板的宽度和圆筒的直径设为相同。光电极及其他基本构造相同。

图16的纵轴是每单位时间的发电量(相对值)，横轴是时刻。另外，在该实验中，作为太阳光的强度，假设日本的春分这一天且AM(空气质量)1.5的情况，通过太阳模拟器每1隔小时对从日出至日落为止的每单位时间的发电量进行模拟。如图16所示，在圆筒型的情况下，与面板型相比，整体上发电量增多，尤其是在太阳高度低的早晨和晚上的时刻发电量尤其增多。

这样，圆筒型太阳能电池与面板型相比，太阳光的入射角度特性优良。与垂直入射相比倾斜入射的情况下转换效率低这一点对结晶系及薄膜系的面板型太阳能电池而言是普遍的。因此，入射角度特性优良的圆筒型太阳能电池在入射角度始终变化的1天的(或1年的)总发电效率这一点上，存在匹敌面板型太阳能电池的可能性。

然而，根据发明人的研究，在模块整体的转换效率这一点上，没有充分激活圆筒型太阳能电池的潜力。若对模块整体进行分析，圆筒型太阳能电池存在进一步提高转换效率的余地。

另外，染料敏化太阳能电池中的面板型已有一部分得到了实用化，但圆筒型染料敏化太阳能电池尚处于研究开发阶段，还没有具体提出实用化时的模块的构造。若对实用化时的模块的构造方面进行分析，则搬运及设置的难易度是重要的。

关于搬运及设置，面板型存在以下课题。

(1)将面板型的太阳能电池作成模块的结构成为将多张面板排列固定的构造，因此一般情况下操作方面容易大规模化。若为了取得某一程度的发电量而使得模块大型化，则在从面板的制造场所向设置(使用)场所搬运时，包装变得大规模化，需要准备大型的运输设备及保管场所，存在搬运费用高昂的课题。

(2)面板型的太阳能电池的模块是将多张面板排列在同一平面上的构造，因此模块整体也是平板状，通过刚性高的框架来保持平板状的形状。在像平面状的屋顶这样的场所设置是比较容易的，但难以设置在不是平面状的设置部位例如曲面状的屋顶及壁面上。例如，若要设置在曲面状的屋顶上，则需要将由保持模块的腿及梁构成的构造物设置在屋顶上，并在该构造物上固定模块的框架。因此，在将面板型的太阳能电池模块设置在不是平面状的设置部位上的情况下，设置费用容易变得高昂。