太陽電池一体型屋根材及びその製造方法
【課題】発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】太陽電池一体型屋根材１は、鋼板からなる屋根板１０と、球状シリコン太陽電池モジュール及びその表面に保護層を有し、かつ屋根板１０に接着されたシリコン太陽電池パネル２０とを備えている。屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。
【解決手段】太陽電池一体型屋根材１は、鋼板からなる屋根板１０と、球状シリコン太陽電池モジュール及びその表面に保護層を有し、かつ屋根板１０に接着されたシリコン太陽電池パネル２０とを備えている。屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池一体型屋根材及びその製造方法に関するものであり、詳細には、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型の鋼板屋根材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールを屋根材に取り付ける場合には、例えば、既設等の屋根材に太陽電池モジュールを搭載するいわゆる屋根置型の他、屋根材の一部を太陽電池モジュールに差し替えた太陽電池一体型屋根材が知られている。
【０００３】
上記屋根材の一部を太陽電池モジュールに差し替えた太陽電池一体型屋根材として、本願出願人等は、特許文献１に屋根材一体型太陽電池モジュールの取付構造を提案している。
【０００４】
上記特許文献１に開示した屋根材一体型太陽電池モジュールの取付構造は、図１０及び図１１に示すように、屋根面１０１に鋼板からなる瓦１０３…が葺かれていると共に、瓦１０３の一部が太陽電池モジュール１０２に差し替えられたものからなっている。
【０００５】
上記太陽電池モジュール１０２は、図１２に示すように、平板状に配列された複数の太陽電池セル１０２ａ…の周縁部を枠体１０２ｂにて囲んでなっている。各太陽電池セル１０２ａは矩形状であって、図示しない太陽電池セル本体の表面には強化ガラス板、透明樹脂板又は耐候性フィルム板等が積層されている。太陽電池モジュール１０２は、建材一体型であって屋根機能を有しているので、前記図１１に示すように、流れ方向上側の瓦１０３と流れ方向下側の瓦１０３との間に組み付け固定されている。
【０００６】
しかしながら、太陽電池モジュール１０２の枠体１０２ｂは瓦１０３とは材質及び形状が異なっているので、太陽電池モジュール１０２に差し替える箇所については太陽電池モジュール１０２に対応した特別な取付構造を採用しなければならず、施工が煩雑になるという問題があった。すなわち、枠体１０２ｂは、太陽電池モジュール１０２を支持するためにアルミニウム等の材料からなっているので、鋼板からなる瓦１０３を一体にはぜ締めでは結合することができない。この問題は、例えば特許文献２に開示されたソーラーパネル付き屋根材においても同様であり、上記特許文献１と同様の取付構造を採用している。
【０００７】
これに対して、図１３に示すように、例えば特許文献３に開示された太陽電池モジュール２００では、鋼板製のパネル２１０と、このパネル２１０に貼り付け固定された薄膜電池本体２２０とからなっている。これによって、パネル２１０の端部を折曲して、係止壁２１１を形成し、係止壁２１１のはぜ締めができるようになっている。したがって、この太陽電池モジュール２００では、通常の鋼板からなる屋根材と同一の施工方法が可能となっている。
【０００８】
ここで、薄膜電池本体２２０は、図１４に示すように、プラスチック製のフィルム基板２２２の表面に例えばプラズマＣＶＤ法で太陽電池層２２３を形成したフィルム型のアモルファス太陽電池からなっており、パネル２１０の上において接着剤２２１にて接着されている。すなわち、薄膜電池本体２２０は、フィルム等の薄膜にてなっているので、フレキシブルであり、薄くて撓み易い鋼板からなるパネル２１０の上においても容易に接着可能であり、太陽電池層２２３が破損することはない。
【０００９】
尚、上記薄膜電池本体２２０では、太陽電池層２２３の表面は透明又は半透明の外装フィルム２２４で覆われていると共に、この外装フィルム２２４は薄膜電池本体２２０だけでなく、薄膜電池本体２２０を取り付けたパネル２１０表面全体を覆っている。
【００１０】
このように、薄膜電池本体２２０及びパネル２１０の外表面全体を外装フィルム２２４にて覆うことによって、耐食性及び耐久性を向上することができるので、長期にわたって安定した状態で発電できる太陽電池モジュール２００とすることができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７７００１号公報（２００６年７月６日公開）
【特許文献２】特開２００３−０２７６７４号公報（２００３年１月２９日公開）
【特許文献３】特開２００９−００２１３８号公報（２００９年１月８日公開）
【特許文献４】特許第３４９０９６９号公報（２００３年１１月７日登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の特許文献３に開示された太陽電池モジュール２００で使用されている薄膜電池本体２２０は、フィルム型のアモルファスシリコン太陽電池からなっているが、このアモルファスシリコン太陽電池は発電効率が多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池に比べて劣っているという問題を有している。すなわち、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率は６〜７％である一方、多結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池の発電効率は１３〜１６％であり、単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池の発電効率は１５〜１９％である。
【００１３】
このため、施工性能が優れていても発電効率が劣っているので、そのような太陽電池一体型屋根材の採用を希望するユーザーは多くは望めない。
【００１４】
そこで、多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池モジュールを屋根材に貼り付けることが考えられるが、一般的な多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いた太陽電池モジュールはガラス系基板等を母体としているため、撓み易い薄板からなる鋼板に接着すべく押圧すると太陽電池モジュールが割れてしまう。このため、一般的な多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いた太陽電池モジュールを薄板の鋼板からなる屋根材に貼り付けることはできない。尚、フィルム型の薄膜太陽電池モジュールでは、従来、アモルファスシリコンを使用するものしか採用されていない。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の太陽電池一体型屋根材は、上記課題を解決するために、鋼板からなる屋根板と、球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の太陽電池一体型屋根材の製造方法は、上記課題を解決するために、鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
上記の発明によれば、鋼板からなる屋根板にはシリコン太陽電池パネルが接着されることにより、該シリコン太陽電池パネルが屋根板に一体化されている。このシリコン太陽電池パネルは、球状シリコン太陽電池モジュールと、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に設けられた保護層とを有している。
【００１９】
ここで、球状シリコン太陽電池モジュールは、一般に、無数の球状シリコン粒子（直径１ｍｍ程度）と、集光能力を上げる直径２〜３ｍｍの凹面鏡（電極を兼ねる）を組み合わせた太陽電池である。このため、凹面鏡は電極を兼ねるので、ガラスではなく、金属等の導電体からなっている。この結果、球状シリコン太陽電池モジュールは、フレキシブル性を有し、曲面化が可能である。この結果、撓み易い又は撓んでいる薄板の鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着すべく押圧しても球状シリコン太陽電池モジュールが割れることはない。
【００２０】
したがって、フレキシブル性及び曲面化に優れた球状シリコン太陽電池モジュールを容易に薄板の鋼板からなる屋根板に接着剤を用いて貼ることができる。ここで、球状シリコン太陽電池の発電効率は１０〜１３％であり、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率（６〜７％）よりも大きい。このため、屋根板に薄膜アモルファスシリコン太陽電池を貼るよりも発電効率の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【００２１】
また、球状シリコン太陽電池モジュールはその表面に保護層を有しているので、球状シリコン太陽電池モジュールを熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。
【００２２】
さらに、本発明では、屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されている。このため、太陽電池一体型屋根材を一般の屋根材と同様にはぜ締めして連結することが可能であり、施工の煩雑さを回避することができる。
【００２３】
したがって、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の太陽電池一体型屋根材及びその製造方法では、前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、上記単位電池は、底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることが好ましい。
【００２５】
すなわち、この球状シリコン太陽電池モジュールは、特許公報である特許文献４に開示されているものである。
【００２６】
この球状シリコン太陽電池モジュールでは、無数の球状シリコン粒子が、球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルからなっていると共に、第２電極として機能する集光能力を上げる凹形状の反射鏡を備えている。
【００２７】
したがって、確実に、薄膜アモルファスシリコン太陽電池よりも発電効率の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２８】
また、本発明の太陽電池一体型屋根材及びその製造方法では、前記保護層は、ガラス板からなっていることが好ましい。
【００２９】
これにより、廉価なガラス板を用いて、球状シリコン太陽電池パネルを熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。また、ガラス板は、硬質であるので、薄板の鋼板からなる屋根板と一体化することにより、屋根板の剛性が高まる。したがって、鋼板の板厚を薄くすることができ、屋根板のコストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の太陽電池一体型屋根材は、以上のように、鋼板からなる屋根板と、球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されているものである。
【００３１】
本発明の太陽電池一体型屋根材の製造方法は、以上のように、鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む方法である。
【００３２】
それゆえ、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における太陽電池一体型屋根材の実施の一形態を示すものであって、太陽電池一体型屋根材の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記太陽電池一体型屋根材における１枚の球状シリコン太陽電池モジュールの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記球状シリコン太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図３】上記１枚の球状シリコン太陽電池モジュールにおける湾曲時の構成を示す斜視図である。
【図４】複数枚連ねた球状シリコン太陽電池モジュールを示す平面図である。
【図５】（ａ）は球状シリコン太陽電池モジュールの要部を拡大して示す斜視図であり、（ｂ）はその正面図であり、（ｃ）は球状シリコン太陽電池モジュールにおける単位電池の構成を示す断面図である。
【図６】上記太陽電池一体型屋根材における球状シリコン太陽電池モジュールの全体構成を示す断面図である。
【図７】上記太陽電池一体型屋根材におけるはぜ締め部を形成するはぜ締め部形成装置の構成を示す正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、上記太陽電池一体型屋根材におけるはぜ締め工程を示す断面図である。
【図９】上記太陽電池一体型屋根材の施工完了状態を示す断面図である。
【図１０】従来における太陽電池一体型屋根材の構成を示す斜視図である。
【図１１】上記従来における太陽電池一体型屋根材の取付構造を示す断面図である。
【図１２】上記従来における太陽電池一体型屋根材の太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１３】従来における他の太陽電池一体型屋根材の構成を示す斜視図である。
【図１４】上記従来における他の太陽電池一体型屋根材の取付構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３５】
本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１は、図１に示すように、鋼板からなる屋根板１０と、この屋根板１０の表面にシリコン太陽電池パネル２０とを備えたものからなっており、シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に接着されていることにより、シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に一体化されている。
【００３６】
上記の屋根板１０にはその両端にそれぞれはぜ締め部１１・１２が形成されており、後述するように、隣接する屋根板１０・１０同士をそれぞれはぜ締め部１１・１２にてはぜ締めすることによって、シリコン太陽電池パネル２０を一体化した屋根板１０・１０を互いに連結して、通常の鋼板屋根板と同様に、葺くことが可能となっている。
【００３７】
本実施の形態では、屋根板１０は、例えば横葺きとなっており、図１において例えば右側が水上であり、左側が水下となっている。また、屋根板１０の働き幅は例えば２２０ｍｍであり、長さは例えば１８２０ｍｍである。尚、これらの寸法は例示であり、必ずしもこれに限定されない。さらに、横葺きについても、これに限らず、縦葺きであってもよい。屋根板１０における鋼板の板厚は、本実施の形態では、例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとなっている。しかし、必ずしもこれに限らず、鋼板の板厚は、屋根板１０として一般的に使用される０．２ｍｍ〜１．２ｍｍとすることが可能である。
【００３８】
本実施の形態では、上記シリコン太陽電池パネル２０は、図１に示すように、球状シリコン太陽電池モジュール２１と、この球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に設けられた保護層２２とを有している。保護層２２は、本実施の形態では、例えば、ガラスを使用している。このガラスは強化ガラスであることが好ましい。尚、保護層２２は、必ずしもこれに限らず、他の透光性を有する樹脂を使用することも可能である。
【００３９】
上記球状シリコン太陽電池モジュール２１は、一般的な、ガラス系基板等を母体とした多結晶シリコン若しくは単結晶シリコンのシリコン太陽電池、又はフィルム型のアモルファスシリコン太陽電池とは、全く構成の異なる太陽電池モジュールであり、特許文献４に開示されているものである。
【００４０】
具体的には、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、単位電池３０が複数並べて接合配設されてなっており、１枚の寸法は、例えば、横長さ１５０ｍｍ、縦長さ５６ｍｍ、厚さ１．２ｍｍである。上記１枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１は、共通マイナス電極となるアルミニウム基板２１ａと共通プラス電極となるアルミニウム箔２１ｂとを、複数の単位電池３０における共通電極として備えている。この結果、１枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１は、アルミニウム基板２１ａが剛性を左右する主要構成部材となっているので、図３に示すように、フレキシブル性を有し、湾曲自在となっている。
【００４１】
本実施の形態では、図４に示すように、上記球状シリコン太陽電池モジュール２１が複数枚並べて連結されて使用されるものとなっており、連結された球状シリコン太陽電池モジュール２１の端部には上記共通マイナス電極であるアルミニウム基板２１ａに接続されたマイナス側リード端子２３と、上記共通プラス電極であるアルミニウム箔２１ｂに接続されたプラス側リード端子２４とがそれぞれ設けられている。
【００４２】
上記単位電池３０は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、断面放物線形状等の凹形状の反射鏡３３と、この反射鏡３３の内部に搭載された光発電シリコン球状セル３２とからなっている。上記光発電シリコン球状セル３２は、底部に第１電極としてのプラス電極３１を有する球状のｐ型シリコンからなる第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成されたｎ型シリコンからなる第２シリコン層３２ｂを有している。
【００４３】
上記反射鏡３３は、鏡面仕上げされた金属からなると共に、上記光発電シリコン球状セル３２を搭載し、第２シリコン層３２ｂに接合される第２電極として機能し、かつ底部にプラス電極３１を露出させる開口３３ａを有している。また、反射鏡３３は、それぞれが平面６角形となっており、複数がハニカム形状に組み合わされているので、デッドスペースがないものとなっている。
【００４４】
上記光発電シリコン球状セル３２は、例えば、直径１ｍｍの大きさであり、プラス電極３１は前記共通プラス電極であるアルミニウム箔２１ｂに接続されている。また、反射鏡３３は、直径２．２〜２．７ｍｍであり、前記共通マイナス電極であるアルミニウム基板２１ａに接続されている。尚、アルミニウム基板２１ａとアルミニウム箔２１ｂとの間には、図示しない絶縁膜が設けられている。
【００４５】
上記単位電池３０では、図５（ｃ）に示すように、光が矢印方向に入射すると、反射鏡３３によって集光されて光発電シリコン球状セル３２に入射する。このため、光発電シリコン球状セル３２への入射効率が高いので、第１シリコン層３２ａと第２シリコン層３２ｂとの間の発電電圧及び発電電流が増大する。
【００４６】
この結果、第１シリコン層３２ａ及び第２シリコン層３２ｂは、多結晶シリコン、単結晶シリコン又はアモルファスシリコンのいずれを用いてもよいことが理解できる。例えば、アモルファスシリコンを使用したとしても、発電効率約１０〜１３％を得ることができ、従来の薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率６〜７％よりも優れている。
【００４７】
次に、上記構成を有する太陽電池一体型屋根材１の製造方法について、図６に基づいて説明する。図６は太陽電池一体型屋根材１を示す構造図である。
【００４８】
図６に示すように、まず、鋼板からなる屋根板１０に、連結された複数枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１…を、例えばＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）樹脂２５にて接着する。次いで、球状シリコン太陽電池モジュール２１…の表面にＥＶＡ樹脂２６を塗布し、ガラス等の保護層２２を接着する。これにより、シリコン太陽電池パネル２０が、屋根板１０に一体化される。尚、屋根板１０の裏面には、上記マイナス側リード端子２３及びプラス側リード端子２４に接続される図示しない配線の端子ボックス２が設けられる。
【００４９】
次に、図７に示すように、はぜ締め部形成装置４０を用いて、はぜ締め部１１・１２を形成する。
【００５０】
このはぜ締め部形成装置４０では、シリコン太陽電池パネル２０が搭載された屋根板１０の両端部をそれぞれ下側成形ローラ４１・４２に載せる。これら下側成形ローラ４１・４２は、シャフト４３に回転自在に軸支されている共に、はぜ締め部１１・１２の下側部分の形を成形するためのはぜ締め部成形部４１ａ・４２ａを有している。次いで、シリコン太陽電池パネル２０が搭載された屋根板１０の両端部をそれぞれ上側成形ローラ４４・４５にて、押圧する。これら上側成形ローラ４４・４５は、シャフト４６に回転自在に軸支されている共に、はぜ締め部１１・１２の上側部分の形を成形するためのはぜ締め部成形部４４ａ・４５ａを有している。
【００５１】
これにより、屋根板１０の両端を下側成形ローラ４１・４２及び上側成形ローラ４４・４５にて挟持した状態で、下側成形ローラ４１・４２及び上側成形ローラ４４・４５をそれぞれ回転させることにより、屋根板１０が押し出し流れによって自動的に屋根板１０の両端部にはぜ締め部１１・１２が形成される。この結果、前記図１に示す太陽電池一体型屋根材１が完成する。
【００５２】
尚、上側成形ローラ４４・４５は、屋根板１０に一体化されたシリコン太陽電池パネル２０には、押圧しないようになっているので、ガラス等からなる保護層２２が割れることがない。
【００５３】
上記の太陽電池一体型屋根材１を用いて、施工する場合には、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、水下側に位置する太陽電池一体型屋根材１におけるはぜ締め部１１に、隣接する水上側に位置する太陽電池一体型屋根材１におけるはぜ締め部１２を引っ掛けるようにして係合させる。これにより、図９に示すように、一般の屋根材と同じ施工方法にて、シリコン太陽電池パネル２０を一体化した太陽電池一体型屋根材１を葺くことができる。
【００５４】
このように、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１は、鋼板からなる屋根板１０と、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を有し、かつ屋根板１０に接着されたシリコン太陽電池パネル２０とを備えている。屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。
【００５５】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１の製造方法は、鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を固着することにより、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び保護層２２を含むシリコン太陽電池パネル２０を屋根板１０に一体化する一体化工程と、屋根板１０の端部に、はぜ締め部１１・１２を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む。
【００５６】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１の製造方法は、鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を固着することにより、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び保護層２２を含むシリコン太陽電池パネル２０を屋根板１０に一体化する一体化工程と、屋根板１０の端部に、はぜ締め部１１・１２を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む。
【００５７】
この結果、鋼板からなる屋根板１０にはシリコン太陽電池パネル２０が接着されることにより、該シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に一体化されている。このシリコン太陽電池パネル２０は、球状シリコン太陽電池モジュール２１と、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に設けられた保護層２２とを有している。
【００５８】
ここで、球状シリコン太陽電池モジュールは、一般に、無数の球状シリコン粒子（直径１ｍｍ程度）と、集光能力を上げる直径２〜３ｍｍの凹面鏡（電極を兼ねる）を組み合わせた太陽電池である。このため、凹面鏡は電極を兼ねるので、ガラスではなく、金属等の導電体からなっている。この結果、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、フレキシブル性を有し、曲面化が可能である。この結果、撓み易い又は撓んでいる薄板の鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着すべく押圧しても球状シリコン太陽電池モジュール２１が割れることはない。
【００５９】
したがって、フレキシブル性及び曲面化に優れた球状シリコン太陽電池モジュール２１を容易に薄板の鋼板からなる屋根板１０に接着剤を用いて貼ることができる。ここで、球状シリコン太陽電池モジュール２１の発電効率は１０〜１３％であり、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率（６〜７％）よりも大きい。このため、屋根板１０に薄膜アモルファスシリコン太陽電池を貼るよりも発電効率の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【００６０】
また、球状シリコン太陽電池モジュール２１はその表面に保護層２２を有しているので、球状シリコン太陽電池モジュール２１を熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。
【００６１】
さらに、本実施の形態では、屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。このため、太陽電池一体型屋根材１を一般の屋根材と同様にはぜ締めして、連結することが可能であり、施工の煩雑さを回避することができる。
【００６２】
したがって、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法を提供することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法では、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、単位電池３０が複数並べて接合配設されてなっている。単位電池３０は、底部に第１電極としてのプラス電極３１を有する球状の第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成された第２シリコン層３２ｂを有する光発電シリコン球状セル３２と、この光発電シリコン球状セル３２を搭載し、第２シリコン層３２ｂに接合される第２電極として機能し、かつ底部にプラス電極３１を露出させる開口３３ａを有する凹形状の反射鏡３３とからなっており、特許公報である特許文献４に開示されているものである。
【００６４】
この球状シリコン太陽電池モジュール２１では、無数の球状シリコン粒子が、球状の第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成された第２シリコン層３２ｂ層を有する光発電シリコン球状セル３２からなっていると共に、第２電極として機能する集光能力を上げる凹形状の反射鏡３３を備えている。
【００６５】
したがって、確実に、薄膜アモルファスシリコン太陽電池よりも発電効率の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【００６６】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法では、保護層２２は、ガラス板からなっている。
【００６７】
これにより、廉価なガラス板を用いて、球状シリコン太陽電池モジュール２１を熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。また、ガラス板は、硬質であるので、薄板の鋼板からなる屋根板１０と一体化することにより、屋根板１０の剛性が高まる。したがって、鋼板の板厚を薄くすることができ、屋根板１０のコストダウンを図ることができる。
【００６８】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 太陽電池一体型屋根材
２ 端子ボックス
１０ 屋根板
１１・１２ はぜ締め部
２０ シリコン太陽電池パネル
２１ 球状シリコン太陽電池モジュール
２１ａ アルミニウム基板
２１ｂ アルミニウム箔
２２ 保護層
２３ マイナス側リード端子
２４ プラス側リード端子
２５ ＥＶＡ樹脂
２６ ＥＶＡ樹脂
３０ 単位電池
３１ プラス電極（第１電極）
３２ 光発電シリコン球状セル
３２ａ 第１シリコン層
３２ｂ 第２シリコン層
３３ 反射鏡（第２電極）
３３ａ 開口
４０ はぜ締め部形成装置
４１・４２ 下側成形ローラ
４１ａ はぜ締め部成形部
４２ａ はぜ締め部成形部
４３ シャフト
４４・４５ 上側成形ローラ
４６ シャフト
４４ａ はぜ締め部成形部
４５ａ はぜ締め部成形部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池一体型屋根材及びその製造方法に関するものであり、詳細には、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型の鋼板屋根材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールを屋根材に取り付ける場合には、例えば、既設等の屋根材に太陽電池モジュールを搭載するいわゆる屋根置型の他、屋根材の一部を太陽電池モジュールに差し替えた太陽電池一体型屋根材が知られている。
【０００３】
上記屋根材の一部を太陽電池モジュールに差し替えた太陽電池一体型屋根材として、本願出願人等は、特許文献１に屋根材一体型太陽電池モジュールの取付構造を提案している。
【０００４】
上記特許文献１に開示した屋根材一体型太陽電池モジュールの取付構造は、図１０及び図１１に示すように、屋根面１０１に鋼板からなる瓦１０３…が葺かれていると共に、瓦１０３の一部が太陽電池モジュール１０２に差し替えられたものからなっている。
【０００５】
上記太陽電池モジュール１０２は、図１２に示すように、平板状に配列された複数の太陽電池セル１０２ａ…の周縁部を枠体１０２ｂにて囲んでなっている。各太陽電池セル１０２ａは矩形状であって、図示しない太陽電池セル本体の表面には強化ガラス板、透明樹脂板又は耐候性フィルム板等が積層されている。太陽電池モジュール１０２は、建材一体型であって屋根機能を有しているので、前記図１１に示すように、流れ方向上側の瓦１０３と流れ方向下側の瓦１０３との間に組み付け固定されている。
【０００６】
しかしながら、太陽電池モジュール１０２の枠体１０２ｂは瓦１０３とは材質及び形状が異なっているので、太陽電池モジュール１０２に差し替える箇所については太陽電池モジュール１０２に対応した特別な取付構造を採用しなければならず、施工が煩雑になるという問題があった。すなわち、枠体１０２ｂは、太陽電池モジュール１０２を支持するためにアルミニウム等の材料からなっているので、鋼板からなる瓦１０３を一体にはぜ締めでは結合することができない。この問題は、例えば特許文献２に開示されたソーラーパネル付き屋根材においても同様であり、上記特許文献１と同様の取付構造を採用している。
【０００７】
これに対して、図１３に示すように、例えば特許文献３に開示された太陽電池モジュール２００では、鋼板製のパネル２１０と、このパネル２１０に貼り付け固定された薄膜電池本体２２０とからなっている。これによって、パネル２１０の端部を折曲して、係止壁２１１を形成し、係止壁２１１のはぜ締めができるようになっている。したがって、この太陽電池モジュール２００では、通常の鋼板からなる屋根材と同一の施工方法が可能となっている。
【０００８】
ここで、薄膜電池本体２２０は、図１４に示すように、プラスチック製のフィルム基板２２２の表面に例えばプラズマＣＶＤ法で太陽電池層２２３を形成したフィルム型のアモルファス太陽電池からなっており、パネル２１０の上において接着剤２２１にて接着されている。すなわち、薄膜電池本体２２０は、フィルム等の薄膜にてなっているので、フレキシブルであり、薄くて撓み易い鋼板からなるパネル２１０の上においても容易に接着可能であり、太陽電池層２２３が破損することはない。
【０００９】
尚、上記薄膜電池本体２２０では、太陽電池層２２３の表面は透明又は半透明の外装フィルム２２４で覆われていると共に、この外装フィルム２２４は薄膜電池本体２２０だけでなく、薄膜電池本体２２０を取り付けたパネル２１０表面全体を覆っている。
【００１０】
このように、薄膜電池本体２２０及びパネル２１０の外表面全体を外装フィルム２２４にて覆うことによって、耐食性及び耐久性を向上することができるので、長期にわたって安定した状態で発電できる太陽電池モジュール２００とすることができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７７００１号公報（２００６年７月６日公開）
【特許文献２】特開２００３−０２７６７４号公報（２００３年１月２９日公開）
【特許文献３】特開２００９−００２１３８号公報（２００９年１月８日公開）
【特許文献４】特許第３４９０９６９号公報（２００３年１１月７日登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の特許文献３に開示された太陽電池モジュール２００で使用されている薄膜電池本体２２０は、フィルム型のアモルファスシリコン太陽電池からなっているが、このアモルファスシリコン太陽電池は発電効率が多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池に比べて劣っているという問題を有している。すなわち、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率は６〜７％である一方、多結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池の発電効率は１３〜１６％であり、単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池の発電効率は１５〜１９％である。
【００１３】
このため、施工性能が優れていても発電効率が劣っているので、そのような太陽電池一体型屋根材の採用を希望するユーザーは多くは望めない。
【００１４】
そこで、多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池モジュールを屋根材に貼り付けることが考えられるが、一般的な多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いた太陽電池モジュールはガラス系基板等を母体としているため、撓み易い薄板からなる鋼板に接着すべく押圧すると太陽電池モジュールが割れてしまう。このため、一般的な多結晶シリコンや単結晶シリコンを用いた太陽電池モジュールを薄板の鋼板からなる屋根材に貼り付けることはできない。尚、フィルム型の薄膜太陽電池モジュールでは、従来、アモルファスシリコンを使用するものしか採用されていない。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の太陽電池一体型屋根材は、上記課題を解決するために、鋼板からなる屋根板と、球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の太陽電池一体型屋根材の製造方法は、上記課題を解決するために、鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
上記の発明によれば、鋼板からなる屋根板にはシリコン太陽電池パネルが接着されることにより、該シリコン太陽電池パネルが屋根板に一体化されている。このシリコン太陽電池パネルは、球状シリコン太陽電池モジュールと、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に設けられた保護層とを有している。
【００１９】
ここで、球状シリコン太陽電池モジュールは、一般に、無数の球状シリコン粒子（直径１ｍｍ程度）と、集光能力を上げる直径２〜３ｍｍの凹面鏡（電極を兼ねる）を組み合わせた太陽電池である。このため、凹面鏡は電極を兼ねるので、ガラスではなく、金属等の導電体からなっている。この結果、球状シリコン太陽電池モジュールは、フレキシブル性を有し、曲面化が可能である。この結果、撓み易い又は撓んでいる薄板の鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着すべく押圧しても球状シリコン太陽電池モジュールが割れることはない。
【００２０】
したがって、フレキシブル性及び曲面化に優れた球状シリコン太陽電池モジュールを容易に薄板の鋼板からなる屋根板に接着剤を用いて貼ることができる。ここで、球状シリコン太陽電池の発電効率は１０〜１３％であり、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率（６〜７％）よりも大きい。このため、屋根板に薄膜アモルファスシリコン太陽電池を貼るよりも発電効率の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【００２１】
また、球状シリコン太陽電池モジュールはその表面に保護層を有しているので、球状シリコン太陽電池モジュールを熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。
【００２２】
さらに、本発明では、屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されている。このため、太陽電池一体型屋根材を一般の屋根材と同様にはぜ締めして連結することが可能であり、施工の煩雑さを回避することができる。
【００２３】
したがって、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の太陽電池一体型屋根材及びその製造方法では、前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、上記単位電池は、底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることが好ましい。
【００２５】
すなわち、この球状シリコン太陽電池モジュールは、特許公報である特許文献４に開示されているものである。
【００２６】
この球状シリコン太陽電池モジュールでは、無数の球状シリコン粒子が、球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルからなっていると共に、第２電極として機能する集光能力を上げる凹形状の反射鏡を備えている。
【００２７】
したがって、確実に、薄膜アモルファスシリコン太陽電池よりも発電効率の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２８】
また、本発明の太陽電池一体型屋根材及びその製造方法では、前記保護層は、ガラス板からなっていることが好ましい。
【００２９】
これにより、廉価なガラス板を用いて、球状シリコン太陽電池パネルを熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。また、ガラス板は、硬質であるので、薄板の鋼板からなる屋根板と一体化することにより、屋根板の剛性が高まる。したがって、鋼板の板厚を薄くすることができ、屋根板のコストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の太陽電池一体型屋根材は、以上のように、鋼板からなる屋根板と、球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されているものである。
【００３１】
本発明の太陽電池一体型屋根材の製造方法は、以上のように、鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む方法である。
【００３２】
それゆえ、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における太陽電池一体型屋根材の実施の一形態を示すものであって、太陽電池一体型屋根材の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記太陽電池一体型屋根材における１枚の球状シリコン太陽電池モジュールの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記球状シリコン太陽電池モジュールの構成を示す側面図である。
【図３】上記１枚の球状シリコン太陽電池モジュールにおける湾曲時の構成を示す斜視図である。
【図４】複数枚連ねた球状シリコン太陽電池モジュールを示す平面図である。
【図５】（ａ）は球状シリコン太陽電池モジュールの要部を拡大して示す斜視図であり、（ｂ）はその正面図であり、（ｃ）は球状シリコン太陽電池モジュールにおける単位電池の構成を示す断面図である。
【図６】上記太陽電池一体型屋根材における球状シリコン太陽電池モジュールの全体構成を示す断面図である。
【図７】上記太陽電池一体型屋根材におけるはぜ締め部を形成するはぜ締め部形成装置の構成を示す正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、上記太陽電池一体型屋根材におけるはぜ締め工程を示す断面図である。
【図９】上記太陽電池一体型屋根材の施工完了状態を示す断面図である。
【図１０】従来における太陽電池一体型屋根材の構成を示す斜視図である。
【図１１】上記従来における太陽電池一体型屋根材の取付構造を示す断面図である。
【図１２】上記従来における太陽電池一体型屋根材の太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１３】従来における他の太陽電池一体型屋根材の構成を示す斜視図である。
【図１４】上記従来における他の太陽電池一体型屋根材の取付構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３５】
本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１は、図１に示すように、鋼板からなる屋根板１０と、この屋根板１０の表面にシリコン太陽電池パネル２０とを備えたものからなっており、シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に接着されていることにより、シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に一体化されている。
【００３６】
上記の屋根板１０にはその両端にそれぞれはぜ締め部１１・１２が形成されており、後述するように、隣接する屋根板１０・１０同士をそれぞれはぜ締め部１１・１２にてはぜ締めすることによって、シリコン太陽電池パネル２０を一体化した屋根板１０・１０を互いに連結して、通常の鋼板屋根板と同様に、葺くことが可能となっている。
【００３７】
本実施の形態では、屋根板１０は、例えば横葺きとなっており、図１において例えば右側が水上であり、左側が水下となっている。また、屋根板１０の働き幅は例えば２２０ｍｍであり、長さは例えば１８２０ｍｍである。尚、これらの寸法は例示であり、必ずしもこれに限定されない。さらに、横葺きについても、これに限らず、縦葺きであってもよい。屋根板１０における鋼板の板厚は、本実施の形態では、例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとなっている。しかし、必ずしもこれに限らず、鋼板の板厚は、屋根板１０として一般的に使用される０．２ｍｍ〜１．２ｍｍとすることが可能である。
【００３８】
本実施の形態では、上記シリコン太陽電池パネル２０は、図１に示すように、球状シリコン太陽電池モジュール２１と、この球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に設けられた保護層２２とを有している。保護層２２は、本実施の形態では、例えば、ガラスを使用している。このガラスは強化ガラスであることが好ましい。尚、保護層２２は、必ずしもこれに限らず、他の透光性を有する樹脂を使用することも可能である。
【００３９】
上記球状シリコン太陽電池モジュール２１は、一般的な、ガラス系基板等を母体とした多結晶シリコン若しくは単結晶シリコンのシリコン太陽電池、又はフィルム型のアモルファスシリコン太陽電池とは、全く構成の異なる太陽電池モジュールであり、特許文献４に開示されているものである。
【００４０】
具体的には、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、単位電池３０が複数並べて接合配設されてなっており、１枚の寸法は、例えば、横長さ１５０ｍｍ、縦長さ５６ｍｍ、厚さ１．２ｍｍである。上記１枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１は、共通マイナス電極となるアルミニウム基板２１ａと共通プラス電極となるアルミニウム箔２１ｂとを、複数の単位電池３０における共通電極として備えている。この結果、１枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１は、アルミニウム基板２１ａが剛性を左右する主要構成部材となっているので、図３に示すように、フレキシブル性を有し、湾曲自在となっている。
【００４１】
本実施の形態では、図４に示すように、上記球状シリコン太陽電池モジュール２１が複数枚並べて連結されて使用されるものとなっており、連結された球状シリコン太陽電池モジュール２１の端部には上記共通マイナス電極であるアルミニウム基板２１ａに接続されたマイナス側リード端子２３と、上記共通プラス電極であるアルミニウム箔２１ｂに接続されたプラス側リード端子２４とがそれぞれ設けられている。
【００４２】
上記単位電池３０は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、断面放物線形状等の凹形状の反射鏡３３と、この反射鏡３３の内部に搭載された光発電シリコン球状セル３２とからなっている。上記光発電シリコン球状セル３２は、底部に第１電極としてのプラス電極３１を有する球状のｐ型シリコンからなる第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成されたｎ型シリコンからなる第２シリコン層３２ｂを有している。
【００４３】
上記反射鏡３３は、鏡面仕上げされた金属からなると共に、上記光発電シリコン球状セル３２を搭載し、第２シリコン層３２ｂに接合される第２電極として機能し、かつ底部にプラス電極３１を露出させる開口３３ａを有している。また、反射鏡３３は、それぞれが平面６角形となっており、複数がハニカム形状に組み合わされているので、デッドスペースがないものとなっている。
【００４４】
上記光発電シリコン球状セル３２は、例えば、直径１ｍｍの大きさであり、プラス電極３１は前記共通プラス電極であるアルミニウム箔２１ｂに接続されている。また、反射鏡３３は、直径２．２〜２．７ｍｍであり、前記共通マイナス電極であるアルミニウム基板２１ａに接続されている。尚、アルミニウム基板２１ａとアルミニウム箔２１ｂとの間には、図示しない絶縁膜が設けられている。
【００４５】
上記単位電池３０では、図５（ｃ）に示すように、光が矢印方向に入射すると、反射鏡３３によって集光されて光発電シリコン球状セル３２に入射する。このため、光発電シリコン球状セル３２への入射効率が高いので、第１シリコン層３２ａと第２シリコン層３２ｂとの間の発電電圧及び発電電流が増大する。
【００４６】
この結果、第１シリコン層３２ａ及び第２シリコン層３２ｂは、多結晶シリコン、単結晶シリコン又はアモルファスシリコンのいずれを用いてもよいことが理解できる。例えば、アモルファスシリコンを使用したとしても、発電効率約１０〜１３％を得ることができ、従来の薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率６〜７％よりも優れている。
【００４７】
次に、上記構成を有する太陽電池一体型屋根材１の製造方法について、図６に基づいて説明する。図６は太陽電池一体型屋根材１を示す構造図である。
【００４８】
図６に示すように、まず、鋼板からなる屋根板１０に、連結された複数枚の球状シリコン太陽電池モジュール２１…を、例えばＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）樹脂２５にて接着する。次いで、球状シリコン太陽電池モジュール２１…の表面にＥＶＡ樹脂２６を塗布し、ガラス等の保護層２２を接着する。これにより、シリコン太陽電池パネル２０が、屋根板１０に一体化される。尚、屋根板１０の裏面には、上記マイナス側リード端子２３及びプラス側リード端子２４に接続される図示しない配線の端子ボックス２が設けられる。
【００４９】
次に、図７に示すように、はぜ締め部形成装置４０を用いて、はぜ締め部１１・１２を形成する。
【００５０】
このはぜ締め部形成装置４０では、シリコン太陽電池パネル２０が搭載された屋根板１０の両端部をそれぞれ下側成形ローラ４１・４２に載せる。これら下側成形ローラ４１・４２は、シャフト４３に回転自在に軸支されている共に、はぜ締め部１１・１２の下側部分の形を成形するためのはぜ締め部成形部４１ａ・４２ａを有している。次いで、シリコン太陽電池パネル２０が搭載された屋根板１０の両端部をそれぞれ上側成形ローラ４４・４５にて、押圧する。これら上側成形ローラ４４・４５は、シャフト４６に回転自在に軸支されている共に、はぜ締め部１１・１２の上側部分の形を成形するためのはぜ締め部成形部４４ａ・４５ａを有している。
【００５１】
これにより、屋根板１０の両端を下側成形ローラ４１・４２及び上側成形ローラ４４・４５にて挟持した状態で、下側成形ローラ４１・４２及び上側成形ローラ４４・４５をそれぞれ回転させることにより、屋根板１０が押し出し流れによって自動的に屋根板１０の両端部にはぜ締め部１１・１２が形成される。この結果、前記図１に示す太陽電池一体型屋根材１が完成する。
【００５２】
尚、上側成形ローラ４４・４５は、屋根板１０に一体化されたシリコン太陽電池パネル２０には、押圧しないようになっているので、ガラス等からなる保護層２２が割れることがない。
【００５３】
上記の太陽電池一体型屋根材１を用いて、施工する場合には、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、水下側に位置する太陽電池一体型屋根材１におけるはぜ締め部１１に、隣接する水上側に位置する太陽電池一体型屋根材１におけるはぜ締め部１２を引っ掛けるようにして係合させる。これにより、図９に示すように、一般の屋根材と同じ施工方法にて、シリコン太陽電池パネル２０を一体化した太陽電池一体型屋根材１を葺くことができる。
【００５４】
このように、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１は、鋼板からなる屋根板１０と、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を有し、かつ屋根板１０に接着されたシリコン太陽電池パネル２０とを備えている。屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。
【００５５】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１の製造方法は、鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を固着することにより、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び保護層２２を含むシリコン太陽電池パネル２０を屋根板１０に一体化する一体化工程と、屋根板１０の端部に、はぜ締め部１１・１２を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む。
【００５６】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１の製造方法は、鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に保護層２２を固着することにより、球状シリコン太陽電池モジュール２１及び保護層２２を含むシリコン太陽電池パネル２０を屋根板１０に一体化する一体化工程と、屋根板１０の端部に、はぜ締め部１１・１２を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含む。
【００５７】
この結果、鋼板からなる屋根板１０にはシリコン太陽電池パネル２０が接着されることにより、該シリコン太陽電池パネル２０が屋根板１０に一体化されている。このシリコン太陽電池パネル２０は、球状シリコン太陽電池モジュール２１と、該球状シリコン太陽電池モジュール２１の表面に設けられた保護層２２とを有している。
【００５８】
ここで、球状シリコン太陽電池モジュールは、一般に、無数の球状シリコン粒子（直径１ｍｍ程度）と、集光能力を上げる直径２〜３ｍｍの凹面鏡（電極を兼ねる）を組み合わせた太陽電池である。このため、凹面鏡は電極を兼ねるので、ガラスではなく、金属等の導電体からなっている。この結果、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、フレキシブル性を有し、曲面化が可能である。この結果、撓み易い又は撓んでいる薄板の鋼板からなる屋根板１０に球状シリコン太陽電池モジュール２１を接着すべく押圧しても球状シリコン太陽電池モジュール２１が割れることはない。
【００５９】
したがって、フレキシブル性及び曲面化に優れた球状シリコン太陽電池モジュール２１を容易に薄板の鋼板からなる屋根板１０に接着剤を用いて貼ることができる。ここで、球状シリコン太陽電池モジュール２１の発電効率は１０〜１３％であり、薄膜アモルファスシリコン太陽電池の発電効率（６〜７％）よりも大きい。このため、屋根板１０に薄膜アモルファスシリコン太陽電池を貼るよりも発電効率の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【００６０】
また、球状シリコン太陽電池モジュール２１はその表面に保護層２２を有しているので、球状シリコン太陽電池モジュール２１を熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。
【００６１】
さらに、本実施の形態では、屋根板１０の端部には、はぜ締め部１１・１２が折曲して形成されている。このため、太陽電池一体型屋根材１を一般の屋根材と同様にはぜ締めして、連結することが可能であり、施工の煩雑さを回避することができる。
【００６２】
したがって、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法を提供することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法では、球状シリコン太陽電池モジュール２１は、単位電池３０が複数並べて接合配設されてなっている。単位電池３０は、底部に第１電極としてのプラス電極３１を有する球状の第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成された第２シリコン層３２ｂを有する光発電シリコン球状セル３２と、この光発電シリコン球状セル３２を搭載し、第２シリコン層３２ｂに接合される第２電極として機能し、かつ底部にプラス電極３１を露出させる開口３３ａを有する凹形状の反射鏡３３とからなっており、特許公報である特許文献４に開示されているものである。
【００６４】
この球状シリコン太陽電池モジュール２１では、無数の球状シリコン粒子が、球状の第１シリコン層３２ａ、及び該第１シリコン層３２ａにおけるプラス電極３１以外の表面に形成された第２シリコン層３２ｂ層を有する光発電シリコン球状セル３２からなっていると共に、第２電極として機能する集光能力を上げる凹形状の反射鏡３３を備えている。
【００６５】
したがって、確実に、薄膜アモルファスシリコン太陽電池よりも発電効率の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【００６６】
また、本実施の形態の太陽電池一体型屋根材１及びその製造方法では、保護層２２は、ガラス板からなっている。
【００６７】
これにより、廉価なガラス板を用いて、球状シリコン太陽電池モジュール２１を熱、水分、光（紫外線）、衝突物から保護することができる。また、ガラス板は、硬質であるので、薄板の鋼板からなる屋根板１０と一体化することにより、屋根板１０の剛性が高まる。したがって、鋼板の板厚を薄くすることができ、屋根板１０のコストダウンを図ることができる。
【００６８】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、発電効率の高いシリコン太陽電池モジュールの鋼板屋根材への一体化を図り、施工の簡便化を図り得る太陽電池一体型屋根材及びその製造方法に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 太陽電池一体型屋根材
２ 端子ボックス
１０ 屋根板
１１・１２ はぜ締め部
２０ シリコン太陽電池パネル
２１ 球状シリコン太陽電池モジュール
２１ａ アルミニウム基板
２１ｂ アルミニウム箔
２２ 保護層
２３ マイナス側リード端子
２４ プラス側リード端子
２５ ＥＶＡ樹脂
２６ ＥＶＡ樹脂
３０ 単位電池
３１ プラス電極（第１電極）
３２ 光発電シリコン球状セル
３２ａ 第１シリコン層
３２ｂ 第２シリコン層
３３ 反射鏡（第２電極）
３３ａ 開口
４０ はぜ締め部形成装置
４１・４２ 下側成形ローラ
４１ａ はぜ締め部成形部
４２ａ はぜ締め部成形部
４３ シャフト
４４・４５ 上側成形ローラ
４６ シャフト
４４ａ はぜ締め部成形部
４５ａ はぜ締め部成形部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板からなる屋根板と、
球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、
上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されていることを特徴とする太陽電池一体型屋根材。
【請求項２】
前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、
上記単位電池は、
底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、
上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池一体型屋根材。
【請求項３】
前記保護層は、ガラス板からなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池一体型屋根材。
【請求項４】
鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、
上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含むことを特徴とする太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【請求項５】
前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、
上記単位電池は、
底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、
上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることを特徴とする請求項４記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【請求項６】
前記保護層は、ガラス板からなっていることを特徴とする請求項４又は５記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【請求項１】
鋼板からなる屋根板と、
球状シリコン太陽電池モジュール及び該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を有し、かつ上記屋根板に接着されたシリコン太陽電池パネルとを備えており、
上記屋根板の端部には、はぜ締部が折曲して形成されていることを特徴とする太陽電池一体型屋根材。
【請求項２】
前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、
上記単位電池は、
底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、
上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池一体型屋根材。
【請求項３】
前記保護層は、ガラス板からなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池一体型屋根材。
【請求項４】
鋼板からなる屋根板に球状シリコン太陽電池モジュールを接着した後、該球状シリコン太陽電池モジュールの表面に保護層を固着することにより、上記球状シリコン太陽電池モジュール及び保護層を含むシリコン太陽電池パネルを屋根板に一体化する一体化工程と、
上記屋根板の端部に、はぜ締部を折曲して形成するはぜ締部形成工程とを含むことを特徴とする太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【請求項５】
前記球状シリコン太陽電池モジュールは、単位電池が複数並べて接合配設されてなっており、
上記単位電池は、
底部に第１電極を有する球状の第１シリコン層、及び該第１シリコン層における第１電極以外の表面に形成された第２シリコン層を有する光発電シリコン球状セルと、
上記光発電シリコン球状セルを搭載し、上記第２シリコン層に接合される第２電極として機能し、かつ底部に上記第１電極を露出させる開口を有する凹形状の反射鏡とからなっていることを特徴とする請求項４記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【請求項６】
前記保護層は、ガラス板からなっていることを特徴とする請求項４又は５記載の太陽電池一体型屋根材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４６８９６（Ｐ２０１２−４６８９６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７４７７（Ｐ２０１０−１８７４７７）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５９８０４２２７５）株式会社 セキノ興産 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５９８０４２２７５）株式会社 セキノ興産 (15)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]