特許 7412744 太陽光発電パネル、融雪装置および太陽光発電パネルの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-04

(45)【発行日】2024-01-15

(54)【発明の名称】太陽光発電パネル、融雪装置および太陽光発電パネルの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/12 20140101AFI20240105BHJP

【ＦＩ】

H02S40/12

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020007801

(22)【出願日】2020-01-21

(65)【公開番号】P2021114882

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2021-03-24

【審判番号】

【審判請求日】2022-11-25

(73)【特許権者】

【識別番号】506142794

【氏名又は名称】ＭＩＲＡＩ－ＬＡＢＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001667

【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン

(72)【発明者】

【氏名】平塚 利男

(72)【発明者】

【氏名】平塚 雷太

【合議体】

【審判長】波多江 進

【審判官】松川 直樹

【審判官】吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３３２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－５３３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６３３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５００９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０５４７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３２１８０１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００５３２２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０７００３１８０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01L31/04-31/056

H02S40/12

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

路面上に敷設される融雪装置であって、
光入射面に照射された光を電力に変換する光発電モジュールと、
前記光を透過し、一面に前記光発電モジュールが貼り付けられる透光性支持部材と、
電気エネルギーを熱エネルギーに変換する加熱モジュールと、
前記光発電モジュールの温度Ｔを測定するとともに、前記温度Ｔに基づいて前記加熱モジュールを制御する加熱制御部とを備え、
前記透光性支持部材は、前記光発電モジュールの前記光入射面側に配置され、
前記加熱モジュールは、前記光発電モジュールの前記光入射面とは反対側に配置され、
前記加熱制御部は、前記温度Ｔが２０℃未満で前記加熱モジュールによる加熱を開始し、３０℃以上で前記加熱モジュールによる加熱を停止することを特徴とする融雪装置。

【請求項2】

請求項１に記載の融雪装置であって、
前記透光性支持部材の他面上に形成され、前記光を透過する表面被覆層を備え、
前記表面被覆層は、前記光を散乱する微粒子が少なくとも表面に露出していることを特徴とする融雪装置。

【請求項3】

請求項２に記載の融雪装置であって、
前記透光性支持部材はポリカーボネートからなることを特徴とする融雪装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の融雪装置であって、
前記光発電モジュールは、可撓性を有しアモルファスシリコンからなる発電セルを備えることを特徴とする融雪装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一つに記載の融雪装置であって、
前記加熱モジュールの前記光発電モジュールとは反対側に設けられた断熱材層を備えることを特徴とする融雪装置。

【請求項6】

請求項５に記載の融雪装置であって、
前記加熱モジュールと前記断熱材層は別体で構成され、前記断熱材層は交換可能とされていることを特徴とする融雪装置。

【請求項7】

請求項１から６の何れか一つに記載の融雪装置であって、
前記光発電モジュールで発電した電力を二次電池に供給して充電し、
前記加熱モジュールは、前記二次電池から供給される電流で駆動されることを特徴とする融雪装置。

【請求項8】

路面上に敷設される融雪装置の制御方法であって、
前記融雪装置は、光を透過する透光性支持部材の一面に光発電モジュールが貼り付けられ、
前記透光性支持部材は、前記光発電モジュールの光入射面側に配置され、
前記光発電モジュールで前記光入射面に照射された前記光を電力に変換し、
前記光発電モジュールの前記光入射面とは反対側に配置された加熱モジュールで電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、
前記光発電モジュールの温度Ｔを測定し、
前記温度Ｔが２０℃未満で前記加熱モジュールによる加熱を開始し、３０℃以上で前記加熱モジュールによる加熱を停止することを特徴とする融雪装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電パネル、融雪装置および太陽光発電パネルの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年になって、火力発電や原子力発電とは異なり再生可能エネルギーを用いた発電が重要視されるようになってきた。再生可能エネルギーの中でも、太陽光発電はソーラーパネルの大量生産が可能であり、太陽光が照射され得る地上の至る所で発電可能なために有望視されている。また、世界各国の政府による導入政策も実施され、大規模な太陽光発電施設も運用されて総発電量も増加し、長期間の運用にも耐えうる実績を上げている。

【0003】

電力を売却することを目的とした太陽光発電施設は、広い面積に大量のソーラーパネルを設置する必要があるため、山林や空き地などの広大な敷地を確保する必要がある。一方、小規模な発電設備であっても、ある一定以上の日照面積を確保する必要があるため、住宅やビルの屋上に設置されることが多い。しかし建築物の向きや形状などの状況によっては、屋上にソーラーパネルを設置することが困難なことや、必要な発電量が得られない場合もある。

【0004】

そこで、設置面積を確保するために、道路の路面上にソーラーパネルを配置することも提案されている。例えば特許文献１には、内部に空洞を設け内部に太陽電池を弾性体で保持した道路敷設用タイルが記載されている。また特許文献２には、可撓性基板の表面に可撓性を有する太陽電池セルを貼りつけて太陽電池モジュールを構成し、路面上に接着剤で太陽電池モジュールを貼り付けることが記載されている。しかし特許文献１，２の従来技術では、耐荷重性能や大面積化、長期信頼性に課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－１１８２７９号公報

【文献】特開２０１３－０３８２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

また、太陽光発電パネルを用いた発電では、路面での発電に限らず発電量が天候に左右されやすく、特に積雪時には太陽光発電パネルの表面が雪で覆われて発電が不可能になるという問題があった。特に、太陽光発電パネルを屋根や山間部などに設置している場合には、太陽光発電パネル上に積もった雪を除去する作業は困難であるため、実質的に冬季の発電継続が保証されないことになる。

【0007】

また、路面上に太陽光発電パネルを敷設した場合にも、同様に発電の継続が困難になるうえに、車両や歩行者が通行するために除雪作業を行う際に、太陽光発電パネルの表面を除雪器具によって損傷するリスクが高くなるという問題もあった。

【0008】

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、冬季の積雪時にも発電を継続することが可能な太陽光発電パネル、融雪装置および太陽光発電パネルの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の融雪装置は、路面上に敷設される融雪装置であって、光入射面に照射された光を電力に変換する光発電モジュールと、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する加熱モジュールと、前記光発電モジュールの温度Ｔに基づいて前記加熱モジュールを制御する加熱制御部とを備え、前記加熱モジュールは、前記光発電モジュールの前記光入射面とは反対側に配置され、前記加熱制御部は、前記温度Ｔが２０℃未満で前記加熱モジュールによる加熱を開始し、３０℃以上で前記加熱モジュールによる加熱を停止することを特徴とする。

【0010】

このような本発明の融雪装置では、太陽光発電パネルの表面温度が氷点下にならないように加熱モジュールで加熱を行い、表面に付着した雪を溶かすことができるため、冬季の積雪時にも発電を継続することが可能となる。

【0011】

また本発明の一態様では、前記光を透過し、一面に前記光発電モジュールが貼り付けられる透光性支持部材と、前記透光性支持部材の他面上に形成され、前記光を透過する表面被覆層を備え、前記表面被覆層は、前記光を散乱する微粒子が少なくとも表面に露出している。

【0012】

また本発明の一態様では、前記透光性支持部材はポリカーボネートからなる。

【0013】

また本発明の一態様では、前記光発電モジュールは、可撓性を有しアモルファスシリコンからなる発電セルを備える。

【0014】

また本発明の一態様では、前記加熱モジュールの前記光発電モジュールとは反対側に設けられた断熱材層を備える。

【0015】

また本発明の一態様では、前記加熱モジュールと前記断熱材層は別体で構成され、前記断熱材層は交換可能とされている。

【0016】

また本発明の一態様では、前記光発電モジュールで発電した電力を二次電池に供給して充電し、前記加熱モジュールは、前記二次電池から供給される電流で駆動される。

【0017】

また本発明の融雪装置は、上記何れか一つの太陽光発電パネルを用いることを特徴とする。

【0018】

また本発明の融雪装置の制御方法は、路面上に敷設される融雪装置の制御方法であって、光発電モジュールで光入射面に照射された光を電力に変換し、前記光発電モジュールの前記光入射面とは反対側に配置された加熱モジュールで電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、前記光発電モジュールの温度Ｔが２０℃未満で前記加熱モジュールによる加熱を開始し、３０℃以上で前記加熱モジュールによる加熱を停止することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明では、冬季の積雪時にも発電を継続することが可能な太陽光発電パネル、融雪装置および太陽光発電パネルの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態に係る太陽光発電パネル１０の構造例を示す模式断面図である。

【図2】図２（ａ）は加熱モジュール１３の構造例を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は光発電モジュール１５の構造例を示す模式断面図であり、図２（ｃ）は表面保護層１８の構造例を示す模式断面図である。

【図3】加熱モジュール１３の構造例を示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。

【図4】光発電モジュール１５の構造例を示す図であり、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。

【図5】太陽光発電パネル１０に含まれる電気回路の一例を示す図であり、図５（ａ）は光発電モジュール１５を含む回路図であり、図５（ｂ）は加熱モジュール１３を含む回路図である。

【図6】太陽光発電パネル１０の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】太陽光発電パネル１０およびそれを用いた融雪装置の利用例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は車両が走行する路面上に配置した例を示し、図７（ｂ）は歩行者が通行する歩道面上に配置した例を示し、図７（ｃ）は建造物の屋根に配置した例を示している。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る太陽光発電パネル１０の構造例を示す模式断面図である。図２（ａ）は加熱モジュール１３の構造例を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は光発電モジュール１５の構造例を示す模式断面図であり、図２（ｃ）は表面保護層１８の構造例を示す模式断面図である。

【0022】

図１に示すように、太陽光発電パネル１０は、断熱材層１１上に、接着剤層１２と、加熱モジュール１３と、接着剤層１４と、光発電モジュール１５と、接着剤層１６と、透光性支持部材１７と、表面保護層１８が積層された構造を有している。以下の説明において、透光性とは全ての波長範囲の光を透過することを意味せず、発電に必要な光の波長を良好に透過することを意味している。例えば、可視光の一部を遮り着色されたように視認されるが、赤外光や赤色光を良好に透過するようなものであってもよい。

【0023】

断熱材層１１は、熱伝導率の低い材料で構成された層であり、加熱モジュール１３で発生した熱が太陽光発電パネル１０の裏面側から放熱されることを抑制する。断熱材層１１を構成する材料は限定されないが、軽量で耐久性が高いものが好ましく、例えばグラスウールやウレタンフォームなどの繊維系断熱材や発泡プラスチック系断熱材等を用いることができる。断熱材層１１の厚みは、加熱モジュール１３の熱を良好に遮るとともに、歩行者や車両の通行に耐えうるように、１０ｍｍ以上の厚みを有することが好ましい。

【0024】

接着剤層１２は、断熱材層１１の表面上に塗布された接着剤の層であり、加熱モジュール１３を断熱材層１１上に固定するための部材である。接着剤層１２を構成する材料としては、電気的絶縁性を有し施工が容易な樹脂製材料を用いることが好ましく、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。接着剤層１２の厚みは、断熱材層１１と加熱モジュール１３を強固に接着して機械的強度を確保する必要があるため、１μｍ～１０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ～５ｍｍの範囲である。

【0025】

加熱モジュール１３は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する部分であり、接着剤層１２により断熱材層１１の上面に固定される。また、加熱モジュール１３は外部から電流が供給される電気配線を備えており（図示省略）、外部から供給された電流が電気抵抗によって消費されて加熱モジュール１３が発熱する。加熱モジュール１３の構造は限定されないが、太陽光発電パネル１０を路面等に敷設して、車両や歩行者が太陽光発電パネル１０上を通行する場合には、可撓性を有する材料と構造を用いることが好ましい。

【0026】

可撓性を有する加熱モジュール１３の構造としては、例えば図２（ａ）に模式断面図で示すように、発熱層１３ａの両面を封止材１３ｂ，１３ｃで被覆したものが挙げられる。発熱層１３ａは、電気抵抗値が高い材料で構成されており、例えばカーボンナノファイバーやニッケルクロム系材料、鉄クロム系材料などを用いることができる。封止材１３ｂ，１３ｃは電気的絶縁性を有し、発熱層１３ａの表裏面および側面を封止して発熱層１３ａへの水分や空気の侵入を防止する部材である。封止材１３ｂ，１３ｃを構成する材料としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を用いることができる。発熱層１３ａは、加熱モジュール１３の略全域にわたってシート状に形成されることが好ましいが、網目状に形成するとしてもよい。

【0027】

接着剤層１４は、加熱モジュール１３の表面上に塗布された接着剤の層であり、光発電モジュール１５を加熱モジュール１３上に固定するための部材である。接着剤層１４を構成する材料としては、電気的絶縁性を有し施工が容易な樹脂製材料を用いることが好ましく、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。接着剤層１４の厚みは、加熱モジュール１３と光発電モジュール１５を強固に接着して機械的強度を確保する必要があるため、１μｍ～１０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ～５ｍｍの範囲である。

【0028】

光発電モジュール１５は、光入射面と裏面を有して光入射面側に入射した光を電気エネルギーに変換する部材であり、裏面側が接着剤層１２により加熱モジュール１３に固定される。また、光発電モジュール１５は発電により生じた電流を外部に取り出す電気配線を備えており（図示省略）、電気配線は太陽光発電パネル１０の外部にまで延長されている。光発電モジュール１５の構造は限定されないが、太陽光発電パネル１０を路面等に敷設して、車両や歩行者が太陽光発電パネル１０上を通行する場合には、可撓性を有する材料と構造を用いることが好ましい。

【0029】

可撓性を有する光発電モジュール１５の構造としては、例えば図２（ｂ）に模式断面図で示すように、発電セル１５ａの両面を封止材１５ｂ，１５ｃで被覆したものが挙げられる。発電セル１５ａは、光を電気に変換する半導体材料と配線層により構成された部材であり、複数領域に形成された半導体材料を配線層で直列および／または並列に接続した構造を有している。発電セル１５ａの具体的な材料は限定されず、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、有機半導体等を用いることができる。また、発電セル１５ａの構造として、多接合型（タンデム型）や量子ドット型等の構造を用いてもよい。封止材１５ｂ，１５ｃは、透光性と電気的絶縁性を有し、発電セル１５ａの表裏面および側面を封止して発電セル１５ａへの水分や空気の侵入を防止する部材である。封止材１５ｂ，１５ｃを構成する材料としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を用いることができる。光発電モジュール１５に可撓性をもたせるためには、発電セル１５ａとしてアモルファスシリコンを用い、封止材１５ｂ，１５ｃとしてシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

【0030】

接着剤層１６は、光発電モジュール１５の光入射面上に塗布された接着剤の層であり、光発電モジュール１５と透光性支持部材１７を接着するための部材である。接着剤層１６を構成する材料としては、光を透過し電気的絶縁性を有するものであれば特に限定されず、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。接着剤層１６の厚みは、光発電モジュール１５と透光性支持部材１７を強固に接着して機械的強度を確保する必要があるため、１μｍ～１０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ～５ｍｍの範囲である。

【0031】

透光性支持部材１７は、透光性を有する略平板状の部材であり、裏面側が接着剤層１６により光発電モジュール１５の光入射面に固定され、光発電モジュール１５を支持して剛性を確保する。透光性支持部材１７を構成する材料は限定されず、公知の樹脂やガラスを用いることができ、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。太陽光発電パネル１０を路面等に敷設して、車両や歩行者が太陽光発電パネル１０上を通行する場合には、耐候性や耐久性、耐衝撃性の観点から透光性支持部材１７としてポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。また、透光性支持部材１７の厚みは、機械的強度を確保するために０．５～１０ｍｍ程度の厚みを有することが好ましく、１～８ｍｍ程度の厚みを有することがさらに好ましい。

【0032】

表面保護層１８は、透光性支持部材１７の表面側に形成された透光性を有する層であり、太陽光発電パネル１０の最表面で光入射面を構成する層である。表面保護層１８は、図２（ｃ）に示すように母材樹脂１８ａに微粒子１８ｂが混入された構造を有しており、微粒子１８ｂの少なくとも一部は母材樹脂１８ａの表面に露出されている。母材樹脂１８ａを構成する材料としては、透光性、耐久性、耐候性、耐油性が良好なものが好ましく、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。微粒子１８ｂは、光を散乱する材料と粒径で構成されており、公知のガラスやセラミック等を用いることができる。表面保護層１８に微粒子１８ｂが含まれており、少なくとも一部が母材樹脂１８ａの表面に露出されているため、太陽光発電パネル１０を道路上に敷設して車両や歩行者が通行する場合には適切な摩擦係数を実現することができる。

【0033】

図１では、加熱モジュール１３、光発電モジュール１５および接着剤層１４，１６が同じ面積で形成された例を示しているが、加熱モジュール１３と光発電モジュール１５の面積を断熱材層１１よりも小さくし、光発電モジュール１５の側面を含む周縁部を接着剤層１４，１６で覆うとしてもよい。光発電モジュール１５の側面部を接着剤層１４，１６で覆うことで、太陽光発電パネル１０全体の接着をより強固にすることができ、光発電モジュール１５を密封して水分の侵入を防止することもできる。

【0034】

図３は、加熱モジュール１３の構造例を示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。図３（ａ）に示すように、加熱モジュール１３は２つの領域に分離して形成されており、それぞれの領域において発熱層１３ａ、封止材１３ｂ，１３ｃ、端子部１３ｄ、電気配線１３ｅ、加熱制御部１３ｆを備えている。図３（ａ）において端子部１３ｄから伸びる一点鎖線は、封止材１３ｂ，１３ｃ内に形成された配線層を示している。図３（ａ）では２つの領域に分離された加熱モジュール１３の例を示したが、大面積の１つの領域で構成してもよく、さらに多数の領域に分離されていてもよい。

【0035】

端子部１３ｄは、外部から接続された電気配線１３ｅが接続されるとともに、配線層と電気的に接続され、配線層を介して発熱層１３ａに電流を供給する。図３で示した例では、端子部１３ｄも封止材１３ｂ，１３ｃ内に収容されている。電気配線１３ｅは、端子部１３ｄに電気的に接続されるとともに、封止材１３ｂ，１３ｃの外側に引き出されて、太陽光発電パネル１０の外部にまで延伸されている。電気配線１３ｅの端子部１３ｄとは反対側の端部は、太陽光発電パネル１０の外部に設けられた二次電池や負荷に接続されている。

【0036】

加熱制御部１３ｆは、加熱モジュール１３上に配置されて光発電モジュール１５の温度Ｔを測定するとともに、測定した温度Ｔに基づいて加熱モジュール１３を制御する部分である。加熱制御部１３ｆは、図示しない配線層等によって発熱層１３ａや電気配線１３ｅと電気的に接続されており、加熱モジュール１３の電気回路に含まれている。加熱制御部１３ｆの例としては、サーモスタットや温度センサを加熱モジュール１３と光発電モジュール１５の間に配置したものが挙げられる。

【0037】

図４は、光発電モジュール１５の構造例を示す図であり、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。図４（ａ）に示すように、光発電モジュール１５は、発電セル１５ａと、封止材１５ｂ，１５ｃと、端子部１５ｄと、電気配線１５ｅを備えている。端子部１５ｄには電気配線１５ｅが接続されており、発電セル１５ａと端子部１５ｄとは図示しない配線層で電気的に接続されている。図４（ａ）では、端子部１５ｄを光発電モジュール１５の中央に配置した例を示しているが、端子部１５ｄを縁部近傍に配置するとしてもよい。

【0038】

図５は、太陽光発電パネル１０に含まれる電気回路の一例を示す図であり、図５（ａ）は光発電モジュール１５を含む回路図であり、図５（ｂ）は加熱モジュール１３を含む回路図である。光発電モジュール１５では、発電セル１５ａは逆流防止ダイオード１５ｆおよび外部に設けられた二次電池Ｂに接続されている。加熱モジュール１３では、発熱層１３ａは端子部１３ｄを介して外部に接続されており、端子部１３ｄと発熱層１３ａの間には加熱制御部１３ｆとしてサーモスタットが接続されている。加熱モジュール１３の端子部１３ｄは、電気配線１３ｅによって外部回路に接続されており、外部から電流が供給される。加熱モジュール１３に電流を供給する電源としては、光発電モジュール１５によって発電した電力を貯蔵する二次電池Ｂを用いることが好ましい。二次電池Ｂの材料や構造は限定されないが、例えばリチウムイオン電池や全固体電池等を用いることができる。

【0039】

図５（ｂ）では加熱モジュール１３としてサーモスタットを用いた例を示したが、温度センサとマイクロコンピュータを用いて、予め設定した温度範囲で加熱モジュール１３に供給される電流値を制御するとしてもよい。また、加熱モジュール１３への電流制御として、単純なオン／オフの切り替えではなく、電流値のＰＷＭ（Ｐｕｌｔｈ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御で間欠的に電流を供給するとしてもよい。また、回路中に電流の通電と遮断を切り替えるスイッチを接続しておき、積雪の可能性が低い場合には加熱モジュール１３による発熱を強制的にオフにする構成としてもよい。

【0040】

本実施形態の太陽光発電パネル１０では、表面保護層１８に入射した光は微粒子１８ｂで一部が散乱されながら母材樹脂１８ａ、透光性支持部材１７、接着剤層１６を透過して光発電モジュール１５に入射する。光発電モジュール１５では、入射した光を電気エネルギーに変換して、電気配線１５ｅを介して外部に電力を供給する。太陽光発電パネル１０の外部には、公知の二次電池Ｂが設けられており太陽光発電パネル１０で発電された電力は二次電池Ｂに貯蔵される。二次電池Ｂは、出力部に外部回路等を接続され、外部回路に対して電力を供給して駆動することができる。

【0041】

また、二次電池Ｂの出力部に加熱モジュール１３を接続することで、光発電モジュール１５で発電した電力を一時的に二次電池Ｂに貯蔵しておき、二次電池Ｂに蓄えられた電力を消費して加熱モジュール１３を駆動することができる。図５（ｂ）に示した例では、加熱制御部１３ｆとしてサーモスタットを用いており、予め定めた閾値温度で発熱層１３ａへの電流供給がオン／オフ制御される。一例としては、光発電モジュール１５の温度Ｔが２０℃未満でオン制御して発熱層１３ａに電流を供給して加熱を行い、３０℃以上ではオフ制御して発熱層１３ａへの電流を停止する。

【0042】

加熱制御部１３ｆによる電流制御によって、光発電モジュール１５の温度を２０℃～３０℃の範囲に保つことで、外気温が氷点下まで下がった環境においても、表面保護層１８の表面温度を５℃～１０℃程度に保つことができる。したがって、表面保護層１８上に降雪があっても表面保護層１８の温度によって融雪でき、太陽光発電パネル１０上への着雪や積雪、凍結を防止することができる。これにより、太陽光発電パネル１０への光入射が継続されるため、光発電モジュール１５による発電および二次電池Ｂの充電が継続される。

【0043】

また、加熱制御部１３ｆによる加熱モジュール１３の駆動制御で光発電モジュール１５の温度が２０℃～３０℃の範囲に保たれていることで、発電セル１５ａの温度も２０℃～３０℃の範囲に保たれ、加熱のしすぎによる温度上昇を抑制できる。これにより、発電セル１５ａの温度変化に伴う発電効率低下を抑制して、光発電モジュール１５での発電を安定化することができる。また、外気温の上昇や発電時の発熱、太陽光照射等によって光発電モジュール１５の温度が上昇した場合には、加熱モジュール１３への電流供給が停止されるため、二次電池Ｂに貯蔵された電力消費を抑制することができる。

【0044】

また、加熱モジュール１３の光発電モジュール１５とは反対側には、断熱材層１１が配置されているため、加熱モジュール１３や光発電モジュール１５で生じた熱が太陽光発電パネル１０の裏面側から放熱することを抑制することができる。これにより、光発電モジュール１５と表面保護層１８の温度制御によって加熱モジュール１３で消費されるエネルギーを抑制して、二次電池Ｂに貯蔵された電力消費を抑制することができる。

【0045】

また、二次電池Ｂを太陽光発電パネル１０の近傍に配置することで、二次電池Ｂを独立電源として用いることも可能である。これにより、商用の電線が敷設されていない領域や遠隔地、定期メンテナンスが困難な地域等においても太陽光発電と電力の供給を継続することが可能となる。また、二次電池Ｂを交換可能としておくことで、二次電池Ｂの充電が完了した場合には未充電の二次電池Ｂと入れ替えて貯蔵可能な電力総量を増加させることもできる。また、別地域で商用電源等を用いて別途充電した二次電池Ｂに入れ替えて、加熱モジュール１３による融雪機能を継続させることもできる。ここで、二次電池Ｂの配置位置は、太陽光発電パネル１０の近傍における地中に埋設するとしてもよい。

【0046】

上述したように、本実施形態の太陽光発電パネル１０では、光入射面に照射された光を電力に変換する光発電モジュール１５と、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する加熱モジュール１３を備え、加熱モジュール１３は光発電モジュール１５の光入射面とは反対側に配置されている。これにより、太陽光発電パネル１０の表面温度が氷点下にならないように加熱モジュール１３で加熱を行い、表面に付着した雪を溶かすことができるため、冬季の積雪時にも発電を継続することが可能となる。

【0047】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態では、加熱制御部１３ｆとしてサーモスタットを用いたが、本実施形態では、温度センサとマイクロコンピュータを組み合わせて加熱制御部１３ｆを構成した例について説明する。マイクロコンピュータは、予め記録媒体に記録されたプログラムによって動作し、温度センサが取得した温度Ｔの情報に基づいて、加熱モジュール１３および光発電モジュール１５の駆動を制御する。

【0048】

図６は、太陽光発電パネル１０の制御方法の一例を示すフローチャートである。はじめにステップＳ１では、加熱制御部１３ｆは温度センサを用いて光発電モジュール１５の温度Ｔを測定して、マイクロコンピュータに温度情報を伝達する。次にステップＳ２では、マイクロコンピュータはプログラムにしたがって温度Ｔに基づいて加熱モジュール１３の加熱方針を決定する。

【0049】

次にステップＳ３では、前のステップＳ２で決定された加熱方針に従って、加熱モジュール１３の駆動が制御される。一例としては、光発電モジュール１５の温度Ｔが２０℃未満でオン制御して発熱層１３ａに電流を供給して加熱を行い、３０℃以上ではオフ制御して発熱層１３ａへの電流を停止する。他の例としては、光発電モジュール１５の温度Ｔが２５℃となるように発熱層１３ａへの電流供給をフィードバック制御する。次に、ステップＳ４では、光発電モジュール１５で発電した電力を二次電池Ｂに充電する動作を決定して充電制御を行う。その後、再びステップＳ１に戻り同様の制御を繰り返す。

【0050】

本実施形態の太陽光発電パネル１０でも、太陽光発電パネル１０の表面温度が氷点下にならないように加熱モジュール１３で加熱を行い、表面に付着した雪を溶かすことができるため、冬季の積雪時にも発電を継続することが可能となる。加熱制御部１３ｆとして温度センサとマイクロコンピュータの組み合わせを用いることで、より詳細に光発電モジュール１５と表面保護層１８の温度調整をすることができ、効率的な融雪と二次電池Ｂの電力消費抑制を図ることが可能となる。

【0051】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態では、断熱材層１１と加熱モジュール１３を接着剤層１２で固定した例を示したが、断熱材層１１と加熱モジュール１３との間の接着剤層１２を省略して、断熱材層１１を太陽光発電パネル１０と別体としてもよい。

【0052】

断熱材層１１は、比較的柔らかい材料や構造を有しているため、その上に配置された加熱モジュール１３、光発電モジュール１５、透光性支持部材１７および表面保護層１８の荷重が加わることで劣化が進みやすく、断熱効果が低下する傾向にある。特に、太陽光発電パネル１０を道路や歩道に配置して、車両や歩行者が通行する場合には機械的な負荷がかかりやすく、劣化が進行しやすい。したがって、断熱材層１１を太陽光発電パネル１０とは別体とすることで、劣化した断熱材層１１のみを交換することができ、加熱モジュール１３からの放熱防止効果を維持することができる。ここで、本実施形態のように断熱材層１１を太陽光発電パネル１０とは別体として、断熱材層１１上に加熱モジュール１３を載置するだけでも、断熱材層１１による断熱の効果は十分に得られる。

【0053】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図７は、太陽光発電パネル１０およびそれを用いた融雪装置の利用例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は車両が走行する路面上に配置した例を示し、図７（ｂ）は歩行者が通行する歩道面上に配置した例を示し、図７（ｃ）は建造物の屋根に配置した例を示している。図７では、間隔を空けて複数の太陽光発電パネル１０を配置した例を示しているが、複数の太陽光発電パネル１０を隣接させて配置するとしてもよい。

【0054】

本発明の太陽光発電パネル１０およびそれを用いた融雪装置では、図７（ａ）に示したように車道２０上に太陽光発電パネル１０を配置し、太陽光発電パネル１０上を車両３０が走行することも可能である。また、図７（ｂ）に示したように歩道４０上に太陽光発電パネル１０を配置し、太陽光発電パネル１０上を歩行者５０が通行することも可能である。

【0055】

上述したように加熱モジュール１３と光発電モジュール１５として可撓性を有する構造を用いることで、太陽光発電パネル１０上を車両３０や歩行者５０が通行しても、光発電モジュール１５が破損せず発電を継続することができる。また、表面保護層１８には微粒子１８ｂが混入されており、微粒子１８ｂの少なくとも一部は母材樹脂１８ａの表面に露出されているため、適切な摩擦係数を確保してスリップを防止することができる。

【0056】

また、加熱モジュール１３で光発電モジュール１５を加熱することで、太陽光発電パネル１０は融雪装置としても機能するため、太陽光発電パネル１０を配置した領域への積雪を防止して発電を継続することができる。また、二次電池Ｂへの充電と二次電池Ｂからの電力供給による発熱を利用することで、独立電源により融雪装置を継続使用することもでき、遠隔地や山間部、橋梁上、駅のホームなど、除雪作業に要する労力を低減するとともに、積雪や着氷を防止して通行の安全性を高めることもできる。

【0057】

また、図７（ｃ）に示したように、建造物の屋根６０上に太陽光発電パネル１０を配置することも可能である。この場合にも、加熱モジュール１３を用いて太陽光発電パネル１０上への積雪を防止して発電を継続することができる。これにより、屋根の雪下ろし作業を行わずとも発電を継続することができ、雪下ろし作業を軽減することもできる。また、豪雪地帯のように冬季の太陽光発電が困難な地域においても、本発明の太陽光発電パネル１０では発電を継続することが可能である。

【0058】

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、異なる実施形態にそれぞれ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。

【符号の説明】

【0059】

１０…太陽光発電パネル
１１…断熱材層
１２，１４，１６…接着剤層
１３…加熱モジュール
１３ａ…発熱層
１３ｂ，１３ｃ，１５ｂ，１５ｃ…封止材
１３ｄ，１５ｄ…端子部
１３ｅ，１５ｅ…電気配線
１３ｆ…加熱制御部
１５…光発電モジュール
１５ａ…発電セル
１５ｆ…逆流防止ダイオード
１７…透光性支持部材
１８…表面保護層
１８ａ…母材樹脂
１８ｂ…微粒子
２０…車道
３０…車両
４０…歩道
５０…歩行者
６０…屋根

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】