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太陽電池カバー、その製造方法及び融雪方法

国内特許コード P150011677
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2009-287963
公開番号 特開2011-127198
登録番号 特許第5031019号
出願日 平成21年12月18日(2009.12.18)
公開日 平成23年6月30日(2011.6.30)
登録日 平成24年7月6日(2012.7.6)
発明者
  • 姜 友松
  • 塩野 一郎
  • 長江 亦周
  • 王 海千
  • 謝 斌
  • 黄 烽
出願人
  • 株式会社シンクロン
  • 中国科学技▲術▼大学
発明の名称 太陽電池カバー、その製造方法及び融雪方法
発明の概要 【課題】膜表面に発現した光触媒作用を速やかに消失させることができる光触媒性薄膜を表層に有する太陽電池モジュール用カバーを提供する。
【解決手段】太陽電池カバー100は、透光性基板102と、発熱層としての透明導電膜104と、光触媒性薄膜106とを積層して構成され、光触媒性薄膜106は、成膜プロセス領域で、チタンで構成されたターゲットをスパッタし、膜原料物質を付着させるスパッタ工程と、反応プロセス領域で、少なくとも反応性ガスのプラズマを膜原料物質に接触させ第1の薄膜を生成する反応工程と、成膜プロセス領域と反応プロセス領域の間で第1の薄膜が形成された基板を移動させ、スパッタ工程及び反応工程を複数回繰り返し第2の薄膜を形成する薄膜堆積工程と、第2の薄膜に対し、不活性ガスを反応性ガスの導入流量と少なくとも同一流量で積極的に混合した混合ガスのプラズマを接触させるプラズマ後処理工程によって形成される。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



住居その他の建物の屋根に太陽電池を設置し、太陽光を光電変換して利用することが行われているが、豪雪地帯では、太陽電池上に積雪が生じる。積雪状態では太陽電池の受光面が太陽光に晒されず、太陽光の効率的な利用が図れない。そこで太陽光を効率的に利用するために、定期的に雪下ろしの作業を行う必要があり、これが豪雪地帯での太陽電池設置の普及を妨げている。雪下ろしの作業は作業員が屋根の上にのぼり、スコップで積雪を切り取り、ブロック状となった雪を屋根下へ落下させることにより行われる。





近年、豪雪地帯での太陽電池設置の普及を図るために種々の提案が為されている。例えば特許文献1では、太陽電池モジュールの受光面側に抵抗発熱線を設ける技術が提案されている。





また、太陽電池モジュールの受光面は、耐候性樹脂フィルムなどで構成される保護カバーによって保護されることが多いが、このカバーは、太陽電池モジュールの長期間の使用中に煤塵で汚れ、次第に光透過率が低下し、これによって太陽電池のエネルギー変換効率を減少させる。その一方で、太陽電池カバーは、建物の屋根や外壁に設置されるため、これを定期的に又は必要に応じてクリーニングすることは容易でない。そこで、例えば特許文献2では、酸化物光触媒を含有する表層部を基材フィルムの上に形成した太陽電池カバーが提案されている。

産業上の利用分野



この発明は、光励起により光触媒作用を発現する酸化物光触媒からなる薄膜を表面に有する太陽電池カバーに関わり、特に積雪量の多い豪雪地帯において、家屋の屋根に太陽電池を設置して利用する場合に好適に用いることができる太陽電池カバーに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
透光性基板と、ZnO系の透明導電膜からなる第1の薄膜で構成される発熱層と、厚みが50nm以上300nm未満の第2の薄膜で構成される光触媒性薄膜とをこの順に積層してある太陽電池カバーにおいて、
前記光触媒性薄膜は、前記発熱層の表面に、下記(1)~(4)の処理を施すことにより成膜されたものであることを特徴とする太陽電池カバー。
(1)真空容器の内部に形成された成膜プロセス領域で、チタン金属で構成されたターゲットをスパッタし、前記発熱層の表面に前記チタンで構成される膜原料物質を付着させて中間薄膜とするスパッタ工程、
(2)前記成膜プロセス領域とは離間して形成された反応プロセス領域で、少なくとも反応性ガスである酸素ガスのプラズマを前記中間薄膜に接触させて超薄膜を生成させる反応工程、
(3)前記発熱層が形成された前記透光性基板を前記成膜プロセス領域と前記反応プロセス領域の間で移動させ、前記スパッタ工程及び前記反応工程を複数回繰り返し、前記超薄膜を複数回堆積させて第2の薄膜を形成する薄膜堆積工程、
(4)活性ガスを前記反応性ガスに対して前記反応性ガスの導入流量と少なくとも同一流量で積極的に混合した混合ガスのプラズマを前記第2の薄膜に接触させるプラズマ後処理工程。

【請求項2】
請求項1記載のカバーにおいて、前記発熱層は、厚みが300~1000nmであることを特徴とする太陽電池カバー。

【請求項3】
透光性基板の表面にZnO系の透明導電膜からなる第1の薄膜で構成された発熱層が積層してあり、前記発熱層の表面に厚みが50nm以上300nm未満の第2の薄膜で構成された光触媒性薄膜が積層してある太陽電池カバーを製造する方法であって、
前記透光性基板の表面に前記発熱層を成膜する第1の成膜工程と、前記発熱層の表面に前記光触媒性薄膜を成膜する第2の成膜工程とを有し、
前記第2の成膜工程は、
真空容器の内部に形成された成膜プロセス領域で、チタン金属で構成されたターゲットをスパッタし、前記発熱層の表面に前記チタンで構成される膜原料物質を付着させて中間薄膜とするスパッタ工程と、
前記成膜プロセス領域とは離間して形成された反応プロセス領域で、少なくとも反応性ガスである酸素ガスのプラズマを前記中間薄膜に接触させて超薄膜を生成させる反応工程と、
前記透光性基板を前記成膜プロセス領域と前記反応プロセス領域の間で移動させ、前記スパッタ工程及び前記反応工程を複数回繰り返し、前記超薄膜を複数回堆積させて第2の薄膜を形成する薄膜堆積工程と、
活性ガスを前記反応性ガスに対して前記反応性ガスの導入流量と少なくとも同一流量で積極的に混合した混合ガスのプラズマを前記第2の薄膜に接触させるプラズマ後処理工程とを有することを特徴とする太陽電池カバーの製造方法。

【請求項4】
請求項3記載の製造方法において、前記発熱層を300~1000nmの厚みで透光性基板の表面に積層することを特徴とする太陽電池カバーの製造方法。

【請求項5】
請求項3又は4記載の製造方法において、前記後処理工程では、前記不活性ガスを前記反応性ガスの導入流量よりも多い流量で導入し、前記混合ガスのプラズマを発生させることを特徴とする太陽電池カバーの製造方法。

【請求項6】
請求項3~5の何れか一項記載の製造方法において、前記後処理工程では、前記反応プロセス領域に、前記不活性ガスを前記反応性ガスの導入流量の少なくとも3倍の流量で導入し、前記混合ガスのプラズマを発生させることを特徴とする太陽電池カバーの製造方法。

【請求項7】
直列又は並列に配線された複数枚の太陽電池セルをパッケージングし、ユニット化した太陽電池モジュールの受光面側に、請求項1又は2記載の太陽電池カバーをその透光性基板を積層するとともに、
前記太陽電池カバーの前記発熱層を電源に対して電気的に接続し、電力を供給することによって前記発熱層を発熱させ、
前記光触媒性薄膜の表面に堆積した雪を融雪することを特徴とする融雪方法。

【請求項8】
請求項7記載の融雪方法であって、前記発熱層を少なくとも1つの前記太陽電池セルに対して電気的に接続し、電力を供給することによって前記発熱層を発熱させることを特徴とする融雪方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009287963thum.jpg
出願権利状態 登録
分野
  • 化学;冶金
  • 処理操作;運輸
  • 電気
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