JP2000101124A - 集光型太陽光発電モジュール及びその製造方法並びに集光型太陽光発電システム - Google Patents

集光型太陽光発電モジュール及びその製造方法並びに集光型太陽光発電システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽光発電素子の受光面積が小さくても光取
り込み率および集光倍率を高くし得る集光型太陽光発電
モジュール及びその製造方法並びに集光型太陽光発電シ
ステム方法を提供する。 【解決手段】 集光型太陽光発電モジュールのモジュー
ル受光面２を上方に複数の太陽光発電素子４−１、４−
２を下方に配置した場合に、光反射面５を、隣り合う２
つの上記太陽光発電素子４−１、４−２の間に、この２
つの太陽光発電素子を結ぶ方向の断面形状が右上がりま
たは左上がりに傾斜した斜面を各々１つ以上有し、か
つ、１つ以上の右上がりの斜面６６が隣り合う２つの太
陽光発電素子の中間点６７より右側に存在し、かつ１つ
以上の左上がりの斜面６５が中間点６７より左側に存在
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光型太陽光発電
モジュールおよび集光型太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽光発電素子と光反射面を持つ集光型
太陽光発電モジュールは、例えば特開昭６０-１２８６
７８号公報に記載されている。これの断面図を示す第２
図を本願の図３０（ａ）に示す（図中の符号は異な
る）。アルミニウムからなる光反射面５の一部が、太陽
光発電素子４間でモジュール受光面２の側に突き出てお
り、この突き出た部分は２つの斜面で構成されている。
右側の斜面に入射した光１の反射光は斜面の右側に存在
する太陽光発電素子４に、左側の斜面に入射した光１の
反射光は斜面の左側に存在する太陽光発電素子４にそれ
ぞれ入射させることにより、太陽光発電素子４の無い部
分に入射した光を太陽光発電素子４に集光している。
【０００３】また、特開昭６０-１１６１８０号公報に
記載された集光型太陽光発電モジュールの断面図を示す
第５図を本願の図３１に示す（図中の符号は異なる）。
金属からなる光反射面５の太陽光発電素子４間部分に、
凹凸を設け、この凹凸面で入射光１を乱反射させて散乱
光を太陽光発電素子４に取り込むことにより、太陽光発
電素子４の無い部分に入射した光を太陽光発電素子４に
集光している。これと同様の散乱光を用いた例は、「シ
ャープ技報」、１９９８年、４月、Ｎｏ.７０、６９-７
０頁にも記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記図３０（ａ）に示
した従来技術を説明するための図を図３０（ｂ）に示
す。モジュール受光面２に入射した光は、太陽光発電素
子４に直接入射する光１−３、１−４、１−５と、光反
射面５で反射した後に太陽光発電素子４に入射する光１
-１、１-２とに分かれる。直接入射する光１−３、１−
４、１−５は、太陽光発電素子４の全領域（領域ａと領
域ｂ）に入射する。一方、反射後に入射する光１-１、
１-２は、光反射面５から遠い側の領域ｂのみに入射す
る。
【０００５】このことは、この従来技術が、領域ａのみ
では光取り込み率を高くするのに不十分であり、領域ｂ
を含めて初めて光取り込み率を高くすることが可能であ
ること、およびその結果として、集光倍率を高くするこ
とができない構造であることを示している。
【０００６】ここで、光取り込み率および集光倍率は以
下の式(1)、 (2)で各々定義される。
【０００７】 光取り込み率 ＝(太陽光発電素子への入射光量)/(モジュール受光面への入射光量) ・・(1) 集光倍率 ＝(モジュール受光面積)/(太陽光発電素子の受光面積) ・・(2) 式(1)中の入射光量には、例えば同一の太陽電池や、ほ
ぼ同一の分光感度を持つ異なる太陽電池を、モジュール
受光面２の設置位置と太陽光発電素子４の設置位置に配
置し、光照射時のこれらの太陽電池の短絡電流を用いる
ことができる。この場合に、太陽電池表面が空気に接し
ている場合と空気より屈折率の大きい媒体に接している
場合とでは太陽電池表面での光反射率が異なるので実質
的な分光感度が変化する。よって、短絡電流の測定にお
いては、分光感度の変化を補正することが望ましい。
【０００８】また、式（２）中の太陽光発電素子４の受
光面積は、太陽光発電素子４が平板状である場合はその
面積とし、太陽光発電素子４が直方体や棒状、球状など
の場合はその受光面のモジュール受光面２への投影面積
とする。従って、表と裏に同面積の受光面を形成した両
面受光の太陽光発電素子４では、その受光面積は表と裏
の受光面の面積の和にはならず、その和の半分となる。
【０００９】なお、光反射面５で反射した光がモジュー
ル受光面２で全反射され太陽光発電素子４に入射するた
めには、モジュール受光面２に平行な面７８と光反射面
５の斜面がなす角θ3を十分に大きくして、この斜面で
反射した光のモジュール受光面２への入射角を臨界角
（θ5）以上にする必要がある。媒体３として通常用い
られるガラスや透明プラスチックの屈折率は約１.５で
あるので、臨界角は約４２°である。
【００１０】次に、上記図３１に示した従来技術は、光
反射面５で乱反射するため、散乱光１の反射角度が一定
ではなく、散乱光１のモジュール受光面２に入射する光
に入射角が臨界角以下の成分が含まれる。この光の成分
は、モジュール受光面２で全反射せずにモジュール受光
面２の外部に透過してしまうため光取り込み率を低下さ
せる。
【００１１】このように、上記図３１に示した従来技術
は、単に太陽光発電素子４間部分への入射光１を無駄に
せず太陽光発電素子４に取り込むことを目的としたもの
であり、光取り込み率の高さについては配慮されていな
い。さらに、集光倍率についても配慮されていない。
【００１２】本発明の目的は、光取り込み率および集光
倍率を配慮し、太陽光発電素子の受光面積が小さくても
光取り込み率および集光倍率を高くし得る集光型太陽光
発電モジュール及びその製造方法並びに集光型太陽光発
電システム方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は、太陽光が入
射する平面状のモジュール受光面と、複数の太陽光発電
素子と、光反射面と、複数の太陽光発電素子および光反
射面に太陽光を伝達する媒体を有し、モジュール受光面
を上方に複数の太陽光発電素子を下方に配置した場合
に、光反射面は、隣り合う２つの上記太陽光発電素子の
間に、上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結ぶ方向の
断面形状が右上がりまたは左上がりに傾斜した斜面を各
々１つ以上有しており、１つ以上の右上がりの斜面が隣
り合う２つの太陽光発電素子の中間点より右側に存在
し、かつ１つ以上の左上がりの斜面が隣り合う２つの太
陽光発電素子の中間点より左側に存在している集光型太
陽光発電モジュールにより達成できる。
【００１４】集光型太陽光発電モジュールの断面図であ
る図１（ａ）〜（ｄ）で説明すると、符号５で示される
光反射面を、その中線６７の右側に必ず右上がりの斜面
（図１（ｄ）中で符号６６で示された線の向きに傾いた
斜面）が１つ以上存在し、かつ、中線６７の左側には必
ず左上がりの斜面（図１（ｄ）中で符号６５で示された
線の向きに傾いた斜面）が１つ以上存在するように構成
することにより達成できる。図中、符号２は平面状のモ
ジュール受光面、５は光反射面、４-１および４-２は太
陽光発電素子、３はこれらに囲まれた空間を埋める媒体
である。
【００１５】このような構成をとることにより、太陽光
発電素子の直接入射光を受ける全ての領域で、光反射面
で反射後に入射する光を同時に受けることが可能とな
る。このことを従来技術の図３０（ｂ）の領域ａ、ｂに
当てはめると、光反射面２に近い側の領域ａで直接入射
光のみならず反射後に入射する光も受けることにため、
反射後に入射する光も受けるために領域ｂまで太陽光発
電素子の受光面積を広くするという従来技術の操作が不
用となる。したがって、本発明では同じ光取り込み率に
対して、従来より太陽光発電素子の受光面積すなわち寸
法を小さくでき、その結果として、集光倍率を高くする
ことができる。
【００１６】このことを、光反射面５−１、５−２が３
つ以上の斜面で構成されている図２（ａ）の場合、およ
び光反射面５−１、５−２が２つの斜面で構成されてい
る図２（ｂ）の場合について具体的に説明する。図から
明らかなように、両方の場合とも、光反射面５−１の最
も左側に位置する左上がりの斜面の左端に入射した光１
-１を、モジュール受光面２で全反射された後に太陽光
発電素子４-２の左端に入射させることができる（全反
射後は破線で図示）。また、光反射面５−１の最も右側
に位置する左上がりの斜面に入射した光１−２の反射光
を、対向する右上がりの斜面に当たらずにモジュール受
光面２に到達しこの面で全反射した後太陽光発電素子４
-２の右端に入射させることができる（全反射後は破線
で図示）。このように、太陽光発電素子４-２の全面に
光反射面５で反射された光を集光することができるの
で、すなわち直接入射光のみを受ける領域が存在しない
ので、光取り込み率を高く維持したまま従来技術よりも
集光倍率を高めることができる。
【００１７】また、図示のように、太陽光発電素子４の
受光面が光反射面５の表面と同一面上に配置されている
ことは必須ではない。
【００１８】光反射面５−１の最も左側に位置する左上
がりの斜面の左端に入射した光１-１の反射光が、モジ
ュール受光面２で全反射された後の太陽光発電素子４-
２の左端への破線で図示された入射光線と、光反射面５
−１の最も右側に位置する左上がりの斜面に入射した光
１−２の反射光が、対向する右上がりの斜面に当たらず
にモジュール受光面２に到達しこの面で全反射した後の
太陽光発電素子４-２の右端への破線で図示された入射
光線と、これらの入射光線のモジュール受光面２での全
反射点を結ぶ破線とを３辺とし、光反射面５の表面５４
（光反射面５を構成する各斜面のモジュール受光面２に
最も近い端部を結んだ面、以下同様）より下部に位置す
る破線を残りの１辺とする平行四辺形領域７２内に太陽
光発電素子の主な受光面の少なくとも一部を位置させて
も同様の効果が得られる。主な受光面とは、表面、裏面
および側面にある受光面である。この場合には、光取り
込み率を９０％以上とするためには、少なくとも受光面
の９０％以上が平行四辺形領域７２内に位置することが
必要である。
【００１９】また、入射光１-１、１−２がモジュール
受光面２に垂直に入射するか否かにかかわらず、本発明
の目的を達成できる。
【００２０】また、光反射面５を構成する斜面の数は多
い程、光反射面５の厚みを低減することができるため光
反射面５の作製が容易になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、各構成要
素およびそれらの間の寸法を交えて説明する。まず、図
２（ａ）および（ｂ）における平行四辺形領域７２を説
明する。光反射面の長さＬｒ、太陽光発電素子の長さＬ
ｃを導出するために、図２（ａ）中の拡大部を図２
（ｃ）に示す。入射光１のモジュール受光面２に対する
入射角６をθin、媒体３内への出射角７をθ1、光反射
面５の斜面がモジュール受光面２となす角度８をθ3、
反射光がモジュール受光面２に媒体３側から入射する光
がモジュール受光面２となす角度９をθ4とすると、次
の式(3)、(4)が得られる。
【００２２】 θ1=arcSin(Sin(θｉｎ）／ｎ）
・・（３） θ４＝９０°+ θ1 -（2×θ3） ・
・(4) ここで、ｎは媒体３の屈折率である。
【００２３】通常、太陽光発電モジュールは太陽光線が
その受光面２に直角に入射するように図２（ａ）および
（ｂ）に示すように設置される。光反射面５−１、５−
２の表面５４とモジュール受光面２との距離をｄ、光反
射面５−１、５−２の長さをＬｒ、太陽光発電素子４−
１、４-２の長さをＬｃとすると、これらは図２（ｃ）
を参照して式(5)の関係を持つ。
【００２４】 Tan(θ4) ＝ｄ/（Ｌｒ/２） ＝ｄ/（ Ｌｃ/２） ・・(5) これより、式(4)およびθin＝θ1＝０°を用いて式(6)
が求まる。
【００２５】 Ｌｒ＝Ｌｃ＝（２×ｄ）/Tan(θ4)＝（２×ｄ）/Tan(90°- 2×θ3) ・・(6) このように、ＬｒとＬｃを同じ長さにした場合は集光倍
率は２倍で、モジュール受光面２に直角に入射する光を
全て太陽光発電素子４−１、４-２に取り込むことがで
きる。すなわちモジュール受光面に直角に入射する光に
対する光取り込み率が１００％の集光型太陽光発電モジ
ュールを作製することができる。
【００２６】また、この形状を基本として、光反射面の
長さＬｒおよび太陽光発電素子の長さＬｃを変えること
により集光倍率を変更することができる。この場合に、
たとえば光反射面の長さＬｒを短くし、太陽光発電素子
の長さＬｃを長くして、 ＬｃとＬｒの和は式６の２倍
に保った場合は、集光倍率が低下するがモジュール受光
面に直角に入射する光に対する光取り込み率は１００％
のままである。これに対して、たとえば光反射面の長さ
Ｌｒを長くし、太陽光発電素子の長さＬｃを短くして、
ＬｃとＬｒの和は式６の２倍に保った場合は、集光倍
率が向上するが直角に入射する光の一部は太陽光発電素
子に取り込むことが出来ず、光取り込み率が１００％よ
り小さくなる。
【００２７】このように、Ｌｒを上記計算値より大きく
することにより光取り込み率が低下する。Ｌｒの値と光
取り込み率の関係は、Ｌｒが上記計算値の１.１倍以下
では光取り込み率の減少は５％以内であり、また、１.
２倍以下では光取り込み率の減少は１０％以内である。
しかし、これを超えると急激に低下する。よってＬｒは
上記計算値の１.２倍以下、望ましくは上記計算値の１.
１倍以下とする必要がある。
【００２８】また、Ｌｃは上記計算値の０.９倍まで低
減した場合には光取り込み率の減少は５％以内であり、
また、０.７５倍まで低減した場合には光取り込み率の
減少が−１０％以内である。よって、Ｌｃは上記計算値
の０.７５倍以上、望ましくは上記計算値の０.９倍以上
とする必要があるが、後で図１０を用いて説明するよう
に、集光倍率が低くなるとコスト低減効果が低下するた
め、従来型に対するコストを９０％以下とするためには
Ｌｃは上記計算値の３倍以下であることが望ましい。
【００２９】次に、太陽光発電モジュールを主な太陽光
線に対して直角に設置しない場合について説明する。こ
の場合は、入射光１−１、１−２はモジュール受光面２
に対して入射角θinをもって入射する。この場合、Ｌ
ｒ、Ｌｃは式（７）、(８)で表される。
【００３０】 Ｌｒ＝Ｌｃ＝（２×ｄ）/Tan(θ4)＝（２×ｄ）/Tan(90°-（2×θ3-θ1）) ・・(７) θ1=arcSin(Sin(θin)/n) ・・(８) ここでｎは媒体３の屈折率である。
【００３１】この場合も、Ｌｒは上記計算値の１.２倍
以下、望ましくは上記計算値の１.１倍以下とし、Ｌｃ
は上記計算値の０.７５倍以上、望ましくは上記計算値
の０.９倍以上とすることにより光取り込み率の低減を
抑えることが出来る。また、コスト低減効果を維持する
ためにはＬｃは上記計算値の３倍以下であることが望ま
しい。
【００３２】次に、太陽光発電モジュールの太陽光発電
素子として両面受光型を用いる場合について説明する。
この場合にも、太陽光発電素子４−１、４−２の受光面
を上記平行四辺形領域７２内に位置させることにより光
取り込み率の高い太陽光発電モジュールを得ることがで
きるが、図１１（ａ）に示す台形領域７３の中に太陽光
発電素子４−１、４−２の受光面を位置させることによ
り更に集光倍率を高めることができる。
【００３３】以下詳細に説明する。図１１（ａ）はモジ
ュール受光面側とその裏面の両面に受光面を持つ太陽光
発電素子４−１、４−２を媒体３の内部に埋め込んだ構
造となっている。また、太陽光発電素子４−１、４−２
の下部の媒体３表面には反射面４４が形成されている。
この構造では光反射面５で反射された光を太陽光発電素
子４−１、４−２の裏面でも受光することができるた
め、光取り込み率が低下することなく、より小さい寸法
の太陽光発電素子４−１、４−２の使用が可能である。
【００３４】太陽光発電素子４−１、４−２の配置は、
モジュール受光面２に垂直で、かつ光反射面５-１の最
も左側に位置する左上がりの斜面の左端に入射した光１
−１の反射光が、モジュール受光面２で全反射した後に
光反射面５-１の表面５４と交差する点を通る破線と、
光反射面５-１にそこからの反射光が太陽光発電素子４-
２に当たらない左上がりの斜面が存在し、このような斜
面の中で最も右側に位置する斜面に入射した光１−２の
反射光が、対向する右上がりの斜面に当たらずにモジュ
ール受光面２に到達し、この面で全反射された後の破線
で図示された反射光線と、これらの線のモジュール受光
面２との交点を結ぶ破線とを３辺とし、光反射面５−
１、５−２の表面より上部に位置する破線を残りの一辺
とする台形領域７３内に太陽光発電素子４−１、４−２
の受光面の少なくとも一部が位置するようにすれば良
い。
【００３５】この場合においても、光取り込み率を９０
％以上に保つためには、少なくとも受光面の９０％以上
が台形領域７３内に位置する必要がある。
【００３６】次に、各構成要素およびそれらの間の寸法
を交えて台形領域７３を説明する。通常、太陽光発電モ
ジュールは太陽光線がその受光面２に直角に入射するよ
うに図１１（ａ）に示すように設置される。太陽光発電
素子４−１、４-２の上側の受光面とモジュール受光面
２との距離をｄｃ、光反射面５−１、５−２の表面５４
とモジュール受光面２との距離をｄ、光反射面５−１、
５−２の長さをＬｒ、太陽光発電素子４−１、４-２の
長さをＬｃ、光反射面５の斜面がモジュール受光面２と
なす角度８をθ3とすると、θin＝θ1＝０°の条件の下
で、これらは図２（ａ）、図２（ｃ）を参照して式
(９)、(１０)の関係を持つ。
【００３７】 Ｌｒ＝（２×ｄ）/Tan(90°- 2×θ3) ・・(９) Ｌｃ＝（２×ｄｃ）/Tan(90°- 2×θ3) ・・(１０) これにより、モジュール受光面２に直角に入射する光に
対する光取り込み率が１００％の集光型太陽光発電モジ
ュールを作製することができる。
【００３８】また、このような形状を基本として、光反
射面の長さＬｒおよび太陽光発電素子の長さＬｃを変え
ることにより集光倍率を変更することが出来る。この場
合に、たとえば光反射面の長さＬｒを短くし、太陽光発
電素子の長さＬｃを長くして、 ＬｃとＬｒの和を式１
２と式１３の和に保った場合は集光倍率が低下するがモ
ジュール受光面に直角に入射する光に対する光取り込み
率は１００％のままである。これに対して、たとえば光
反射面の長さＬｒを長くし、太陽光発電素子の長さＬｃ
を短くして、 ＬｃとＬｒの和を式１２と式１３の和に
保った場合は、集光倍率が向上するが直角に入射する光
の一部は太陽光発電素子に取り込むことが出来ず、光取
り込み率は１００％より小さくなる。
【００３９】このように、Ｌｒを上記計算値より大きく
することにより光取り込み率が低下する。Ｌｒの値と光
取り込み率の関係は、Ｌｒが上記計算値の１.１倍以下
では光取り込み率の減少が５％以内であり、また、１.
２倍以下では減少が１０％以内である。しかし、これを
超えると急激に低下する。よってＬｒは上記計算値の
１.２倍以下、望ましくは上記計算値の１.１倍以下とす
る必要がある。また、Ｌｃは上記計算値の０.９倍まで
低減した場合には光取り込み率の減少が５％以内であ
り、また、０.７５倍まで低減した場合には光取り込み
率の減少が１０％以内である。よってＬｃは上記計算値
の０.７５倍以上、望ましくは上記計算値の０.９倍以上
とする必要があるが、集光倍率が低くなるとコスト低減
効果が低下するためＬｃは上記計算値の３倍以下である
ことが望ましい。
【００４０】次に、太陽光発電モジュールを主な太陽光
線に対して直角に設置しない場合について説明する。こ
の場合は、入射光１−１、１−２はモジュール受光面２
に対して入射角θinをもって入射する。この場合、Ｌ
ｒ、Ｌｃは式（１１）、（１２）、(１３)で表される。
【００４１】 Ｌｒ＝（２×ｄ）/Tan(90° - （2×θ3-θ1）) ・・(１１) Ｌｃ＝（２×ｄｃ）/Tan(90°- （2×θ3-θ1）) ・・(１２) θ1=arcSin(Sin(θin)/n) ・・(１３) この場合も、Ｌｒは上記計算値の１.２倍以下、望まし
くは上記計算値の１.１倍以下とし、Ｌｃは上記計算値
の０.７５倍以上、望ましくは上記計算値の０.９倍以上
とすることにより光取り込み率の低減を抑えることがで
きる。また、コスト低減効果を維持するためにはＬｃは
上記計算値の３倍以下であることが望ましい。
【００４２】この構造では、モジュール裏面の光反射面
４４に入射した光は太陽光発電素子４−１、４-２の裏
面に入射する。よって、モジュール裏面の光反射面４４
の形状を図１１（ｂ）に示すように溝を持つ形状とする
ことにより、この部分に入射した光が反射する方向を太
陽光発電素子４の側に向けることができるため光取り込
み率を高めることができる。また、図１１（ｃ）に示す
ように光反射面５が一対の斜面から成っていても同様の
効果が得られる。
【００４３】また、図１１（ｄ）に示すように、太陽光
発電素子４の裏面に位置する媒体３の表面に光反射面４
４を形成せずに、光透過面７６とすることにより、モジ
ュール裏面から入射する光７７を太陽光発電素子４に取
り込むことができる。この場合には、モジュール表面か
ら入射した光１を有効に太陽光発電素子４の裏面に取り
込むために、入射光１の中で最も入射角の大きい光の入
射角をθin、太陽光発電素子４の裏面と光反射面の表面
５４との距離をｄｒ、媒体３の屈折率をｎとした場合
に、太陽光発電素子４の左端から光反射面５の右端まで
の距離Ｌｓは式(１４)のようになる。
【００４４】 Ｌｓ＝ｄｒ×Tan(ａｒｃＳｉｎ（ｓｉｎ（θin）÷ｎ）) ・・(１４) モジュール表面から入射し、光反射面５で反射されたあ
と太陽光発電素子４の裏面側に入射する光を全て太陽光
発電素子４に入射させることができる。
【００４５】Ｌｓの値と光取り込み率の関係は、Ｌｓが
上記計算値の０.９倍以上では光取り込み率の減少が５
％以内であり、また、０.８倍以上では減少が１０％以
内である。しかし、これより小さいと急激に低下する。
よってＬｓは上記計算値の０.８倍以上、望ましくは上
記計算値の０.９倍以上とする必要がある。
【００４６】次に、側面にも受光面を持つ太陽光発電素
子を用いて太陽光発電素子の受光面が媒体内部に位置す
るようにした構造を図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明す
る。この場合にも、図２（ａ）、図２（ｂ）で説明した
上記平行四辺形領域７２内に太陽光発電素子の受光面を
位置させることにより光取り込み率の高い太陽光発電モ
ジュールを得ることができるが、図３（ａ）に示すよう
に光反射面の長さを短くすることにより更に光取り込み
率を高めることができる。この例では、上面のみを受光
面とする平板状太陽光発電素子４の代わりに上面および
側面を受光面とする厚板状太陽光発電素子１４や角形太
陽光発電素子１５を用いる。この場合はモジュール受光
面２で全反射したあと上面のみを受光面とする太陽光発
電素子４の左端に入射する光１２および右端に入射する
光１３をより幅の小さい厚板状太陽光発電素子１４や角
形太陽光発電素子１５で取り込むことができる。このよ
うに、受光面が媒体内に入り込んだ構成となる場合に
は、上面のみを受光面とする太陽光発電素子４を用いた
場合に比べて幅の小さい太陽光発電素子でも同等の光取
り込み率を得ることができる。
【００４７】これらの構造において集光倍率を高めるた
めには、図３（ｂ）に示すように太陽光発電素子４−２
のモジュール受光面２に最も近い部分と光反射面の表面
５４との距離をＨｃ、入射光１のモジュール受光面２に
対する入射角をθin、光反射面５の斜面がモジュール受
光面２となす角度８をθ3とした場合に、光反射面５の
長さＬｒは式(１５)、(１６)で表される。
【００４８】 Ｌｒ＝ Ｈｃ/Tan(90° - （2×θ3-θ1）) ・・(１５) θ1=arcSin(Sin(θin)/n) ・・(１６) 光反射面５で反射された光を全て太陽光発電素子４-２
の側面で受光することができるため、光取り込み率を１
００％にすることができる。
【００４９】Ｌｒが上記計算値の１.２倍以下では光取
り込み率の減少が５％以内であり、また、１.４倍以下
では減少が１０％以内である。しかし、これを越えると
急激に低下する。よってＬｒは上記計算値の１.４倍以
下、望ましくは上記計算値の１.２倍以下とする必要が
ある。
【００５０】また、一般にはモジュール受光面２に太陽
光線が垂直に入射するように集光型太陽光発電モジュー
ルを設置する。この場合は、太陽光の入射角はθinは０
°であり、式(１５)は、θin=θ1=０°の条件の下で式
(１７)のようになる。
【００５１】 Ｌｒ＝ Ｈｃ/Tan(90° - （2×θ3）) ・・(１７) この場合も、Ｌｒは上記計算値の１.４倍以下、望まし
くは上記計算値の１.２倍以下とすることにより集光倍
率を高めることができる。
【００５２】また、太陽光発電素子の断面形状が角が丸
まった長方形や楕円などに近い形である場合は、太陽光
発電素子の断面の内側にあり、その一辺がモジュール受
光面に平行で面積が最大の長方形を太陽光発電素子の形
状として近似し、上記計算式に従って光反射面や太陽光
発電素子の長さを設定することができる。
【００５３】これまでの説明における屈折率は媒体が単
一の材質から成る場合はｎが一意的に決まるが、複数の
部分からなる場合は、それぞれの媒質が占める体積の比
で平均化した値を用いる。また、媒体３が主に単一の媒
体で構成されており、これと光反射面を接着するために
媒体の１０％以下の厚みの接着層を用いる場合には、こ
の接着層が第２の媒体として働くことは無視できるた
め、ｎとしては主な媒体の屈折率のみを用いることがで
きる。
【００５４】また、光反射面の一斜面で反射された光が
それと傾きのことなる対向する斜面に入射し、さらにこ
の反射光がモジュール受光面２に入射すると、入射角が
小さくなり全反射が起こらずに太陽光発電モジュールの
外部に逃げてしまう。これを防ぐためには、一対の対向
する斜面のなすモジュール受光面側の角度としては１２
０°が望まい。また、１２０°±１０°の範囲であれば
光反射面で反射された光が対向する斜面に入射すること
による光取り込み率の減少は５％以内であるが、これを
超えると急激に光取り込み率が低下する。よって、上記
の角度は、１２０°±１０°とすることが望ましい。
【００５５】次に、図４を用いて太陽光発電素子の面積
をより小さくすることができる構造について説明する。
この構造では、太陽光発電素子４の右側の部分１７を無
くして太陽光発電素子４の面積を低減している。右側の
部分１７に入射した光１１は太陽光発電素子４の裏側に
設置された円弧状光反射面１６によって太陽光発電素子
４の裏面に取り込まれる。このように両面受光型の太陽
光発電素子４と円弧状光反射面１６を用いることによ
り、集光倍率を円弧状光反射面の無い構造の２倍に高め
ることが出来る。 円弧状光反射面１６の形状は真円の
一部となっていることが理想的であるが、右側の部分１
７への入射光の入射角は±９０°の範囲で分布している
わけではないので真円からずれていてもほぼ同様の効果
が得られる。よって、この形状を作製する場合には、作
製上の精度やその他の制約から、円弧状光反射面を引き
伸ばした楕円の一部からなる形状や放物線などでもよ
い。また、これらを近似した多角形などでも実質的には
弧状光反射面と同様の働きを持つ。この構造において
は、上記太陽光発電素子４とその右側の部分１７を合わ
せた長さが図２（ａ）の太陽光発電素子４の長さＬｃに
相当する。よって、太陽光発電素子４とその右側の部分
１７を合わせた長さを、図２（ａ）のＬｃについて説明
した長さと同じにすることにより、高い光取り込み率を
得ることができる。また、太陽光発電素子４の長さをそ
の右側の部分１７より長くすることにより、円弧状反射
面１６の製造誤差などによる光取り込み率の損失を低減
することができる。
【００５６】次に、図５を用いて光取り込み率を更に高
めることができる構造について説明する。これまでは、
主にモジュール受光面に直角に入射する光について説明
したが、例えば入射角２０を持ってモジュール受光面２
に入射する光１９や光２１が図５に示す左斜面１０で右
側に反射されたあとモジュール受光面２で全反射され、
そのあと光反射面の斜面の頂点を結ぶ線の延長線と交差
する点２２は、モジュール受光面２に直角に入射するす
る光１８よりも左側になる。よって、これらの光１９や
光２１を太陽光発電素子４に入射させるためには、左斜
面１０-１や１０-２の傾きをモジュール受光面２に直角
に入射するする光１８に合わせて設計した傾きよりも大
きくする必要がある。これに対して、左斜面１０-３や
１０-４はあまり傾きを大きくする必要はない。このよ
うに、より左側に位置する左斜面の傾きをより大きくす
ることにより有効に光を取り込むことが出来る。このよ
うに、斜面の位置によって傾きを変化させる場合には、
例えば左斜面１０の傾斜角度を取り込もうとしている光
の中で最も右に傾いた光１９や２１が各左斜面１０-
１、１０-２の左端で反射され太陽光発電素子４の受光
面の左端２２に入射するように設定することにより光取
り込み率を更に高めることができる。また、図６に示す
ように、側面にも受光面を持つ角形状太陽光発電素子１
５を用いた場合もより左側に位置する左斜面１０の傾き
をより大きくし、角状太陽光発電素子１５の左側面の受
光面に取り込もうとしている光の中で最も右に傾いた光
１９が角状太陽光発電素子１５の受光面に入射するよう
に各左斜面の角度を設定することにより高い光取り込み
率に設定できる。
【００５７】これまでの光路等の説明においては、一対
の左に設置された光反射面と右側に設置された太陽光発
電素子からなる太陽光発電モジュールの拡大図を用いて
説明したが、光反射面の右斜面で反射された光が左側に
設置された太陽光発電素子に入射する場合においても同
様に説明できることはいうまでもない。
【００５８】次に図７を用いて光取り込み率を向上させ
ることができる構造を説明する。この構造は、図７
（ａ）に示すような、光反射面１５の溝方向に平行でモ
ジュール受光面２に直角な断面２３において、図７
（ｃ）に示すように光反射面上にこれと直交する方向の
第２の溝２４を持つ。以後はこの溝を２次溝２４と称
す。これにより、光反射面１５で反射された光がモジュ
ール受光面２に入射する入射角が、２次溝２４を持たな
い場合に比べて大きくなるため、モジュール受光面２で
全反射する確率が大きくなり光取り込み率が向上する。
２次溝２４上の一対の斜面のなす開き角は、一方の斜面
で反射された光が対向する他方の斜面に入射するのを避
けるために１２０°であることが理想的であるが、開き
角が１００°から１６０°では開き角１２０°に比べて
光取り込み率の低下は１０％以下であった。また、１１
０°から１３０°の範囲では光取り込み率の低下は３％
以下であった。
【００５９】これまでの説明の構造による太陽光発電モ
ジュールのコスト低減効果を図８〜１０を用いて説明す
る。本発明の集光型太陽光発電モジュールの光取り込み
率の例を図８に示す。太陽は図８（ａ）に示すように、
春分秋分時の位置を中心に南北に２４°移動する。集光
型太陽光発電モジュール３５をその垂線が春分秋分の南
中時の太陽の方向に一致するように置いた場合は、図の
ように太陽光線のモジュール受光面２に対する入射角は
年間で南北に２４°変化する。よって、これらの光を有
効に太陽光発電モジュールに取り込むためには、０〜±
２４°の間の角度での入射光における光取り込み率を高
めることが重要である。集光倍率２倍の平板状太陽光発
電素子４を用いた場合の光取り込み率の入射角度依存性
を図８（ｂ）に示す。この結果から、入射角２４°まで
の光は光取り込み率７５％以上で取り込むことができる
ことが分かる。また、図８（ｃ）に２次溝を持つ場合の
光取り込み率を示す。このように、２次溝を形成するこ
とにより入射角２４°までの光は光取り込み率約８０％
以上に、また光取り込み率約７５％以上の入射角度は約
４５°まで広がることが分かる。
【００６０】このような光取り込み率の入射角度依存性
を考慮し、平板状太陽光発電素子４を用い２次溝が無い
構造の集光型太陽光発電モジュールの太陽の年間日射に
対する光取り込み率の集光倍率依存性を図９に示す。こ
れから分かるように太陽光線は季節によって入射角度が
変化するため垂直に入射する光に対する値よりも光取り
込み率が小さく、集光倍率が大きくなるにつれて光取り
込み率が低下する。このような光取り込み率と集光倍率
の関係から、本発明の集光型太陽光発電装置の製造コス
トは集光を行わない従来型を１００％とすると図１０の
ようになる。本発明の図１（ａ）の構造を用いた集光型
太陽光発電モジュールを南に向けて固定して設置した場
合には、図１０の非追尾型の曲線になる。集光倍率が小
さい領域では集光倍率が大きくなるにつれてモジュール
コストが下がる。しかし、集光倍率が２.４倍を過ぎる
と光取り込み率の低下が顕著になるため集光倍率が高く
なるにつれて逆にコストが上昇する。これから、コスト
比４％の範囲で最もコスト低減効果が大きい集光倍率は
１.７倍から２.８倍の範囲であることが分かる。
【００６１】図１２（ａ）に、媒体３の内部に一方向に
傾斜を持つ縞状の光反射面４５を持ちモジュールの裏面
には平面状の光反射面４６を持つ構造を示す。この構造
においては、入射光の一部は媒体３内部の光反射面４５
で反射されモジュール受光面２で全反射したあと太陽光
発電素子４のモジュール受光面２の側に入射する。ま
た、一部は縞状光反射面４５を通過してモジュール裏面
の光反射面４６で反射して太陽光発電素子４の裏面に入
射する。このように、光反射面を媒体３の内部に配置す
ることによりモジュール受光面２に入射した光を効率良
く太陽光発電素子４に入射させることができる。この場
合も、図１２（ｂ）に示すように太陽光発電素子４の裏
面に光反射面４４を持つ形状とすることにより更に光取
り込み率を向上させることができる。また、太陽光発電
素子４が図１２（ｃ）に示すように側面にも受光面を有
する場合には更に光取り込み率が向上する。
【００６２】図１１や図１２に示す構造においても、こ
れまでの説明と同様に光反射面の設置位置によって光反
射面の傾斜角度を変えたり、２次溝を形成することによ
り更に光取り込み率が向上する。
【００６３】フレネルレンズなどを用いて集光倍率を１
０倍以上に高めた従来の高集光倍率の集光型太陽光発電
モジュールでは、モジュール受光面が太陽の向きから５
°も傾くとほとんど光を取り込むことができず、モジュ
ール受光面が太陽を向くように常に正確に追尾する必要
がある。これに対し、本発明の集光型太陽光発電モジュ
ールは図８（ｂ）、（ｃ）に一例を示すようにモジュー
ル受光面２の垂線が太陽の方向から例えば５°程度傾い
ても大きな光取り込み率の低下はない。よって、太陽の
動きを追尾して常にモジュール表面が太陽を向くような
機構を用いる追尾型太陽光発電システムに本発明の集光
型太陽光発電モジュールを用いた場合には追尾精度を緩
和することができる。この特性を生かして図２６に示す
ように、たとえば人工衛星の電源として用いることがで
きる。人工衛星では姿勢制御によりモジュール受光面の
角度調整を行いモジュール受光面がなるべく太陽を向く
ようにしている。しかし、姿勢制御には燃料を使用する
ため、長期間にわたって常にモジュール受光面角度の微
調整を行うことは容易ではない。このような人工衛星の
電源として従来の高集光倍率の集光型太陽光発電モジュ
ールを用いることは困難であるが本発明の集光型太陽光
発電モジュールでは微妙な追尾を行う必要が無いため人
工衛星の電源として適している。
【００６４】これまでに説明したような構造は、媒体を
例えば平板状のガラス板と、凹凸を持つ第２の媒体を用
いこれらを張り合わせることにより形成することが出来
る。特に、光反射面の凹凸が１ｍｍ以下である場合は、
上記凹凸を持つ第２の媒体が溝付きシート状になるた
め、平板状の媒体とシート状の媒体の組み合わせで容易
に媒体部分を形成することができ、材料費が安価で作製
が容易な太陽光発電モジュールを作ることができる。た
だし、光反射面上の溝のピッチが光の波長以下になると
反射光が正反射ではなく干渉反射となり、反射光の方向
がいままで説明してきた方向からずれてしまう。ところ
で、太陽光線の中で最も短い波長は約０．３μｍであ
る。よって、太陽光線を受光した場合に干渉反射を起こ
さないためには、溝のピッチを少なくとも０．３μｍよ
り大きくする必要がある。このためには、光反射面の凹
凸を概ね約０．３μｍ以上とする必要がある。
【００６５】また、溝付きシート状の媒体の裏面にあら
かじめ光反射面を形成して、溝付き反射シートとするこ
とにより更に作製が容易になる。この場合には、光反射
面の各斜面のモジュール受光面２に対する傾きの精度を
保ち、光取り込み率の低下を１０％以下とするために、
溝付き反射シートを±５°の精度でモジュール受光面２
に平行に設置する必要がある。また、光反射面の斜面形
状や頂部および底部の形状の製造誤差の低減が重要であ
る場合は、光反射面上の一対の斜面からなる溝のモジュ
ール受光面２に平行な方向の幅を１ｍｍ以上とすること
が望ましい。
【００６６】以下に本発明の具体的実施例を示す。
【００６７】実施例１ 図１３に本発明の実施例１の集光型太陽光発電モジュー
ルの構造を示す。この実施例では図１（ａ）に示す構造
を用いた。図１３（ａ）には、作製した集光型太陽光発
電モジュールの中の太陽光発電素子４を２行２列、光反
射面５を３列含む部分の鳥瞰図を示す。この構造では光
反射面５の溝方向と平行な向きに複数の太陽光発電素子
４が隣り合って並んでおり複数の太陽光発電素子４に対
して一個の光反射面５のみでよいため作製が容易であ
る。これに対して図１３（ｂ）のように太陽光発電素子
４と光反射面５を互い違いに配置した場合は部品数が増
加するが、モジュールに斜めに入射した光に対する光取
り込み率が向上する。いずれの構造においても基本的に
同様の方法で作製することが出来る。
【００６８】具体的な作製方法を図１３（ｃ）に示す。
媒体にはモジュール受光面と裏面凹凸のモジュール受光
面側（光反射面５の表面）までの厚さが３ｍｍで光反射
面を形成する部分に所望のＶ溝構造をあらかじめ形成し
たガラスを用いた。また、太陽光発電素子４には結晶シ
リコンからなり、片面のみが受光面で受光面側に負電
極、裏面に正電極を持つ太陽電池を用いた。上記媒体表
面のＶ溝はモジュール受光面に対する傾斜角が３０°で
開き角が１２０°の溝構造とした。このＶ溝の各斜面の
上端部を結ぶ面と下端部を結ぶ面の距離（以下は反射シ
ートの厚みと称す）は２００μｍとした。平面状の光反
射面５には２０ミクロン厚の銅板に銀を１ミクロン厚に
コートした光反射面５を用いた。上記Ｖ溝に直角な方向
の光反射面５および太陽光発電素子４の最適長さは式６
より１０.４ｍｍとなる、よって、光反射面５および太
陽光発電素子４の長さを１０.４ｍｍとした。また、電
気配線には２０ミクロン厚で幅０.８ｍｍのニッケルメ
ッキ銅線を用いた。まず、太陽光発電素子４上の電極５
６に電気配線５７をはんだ付けし、次に太陽光発電素子
４および平面状の光反射面５をエチレン酢酸ビニル重合
体（ＥＶＡ）を用いて媒体３に接着し図１３（ｄ）に示
す構造を作製した。光反射面５は平板状の反射面をあら
かじめＶ溝を形成した媒体３に押しつけることによりＶ
溝をもつ反射シート形状とした。電気的な絶縁の信頼性
が要求される場合には、光反射面５と各配線５７または
電極５６との間に絶縁シートを挿入した。耐候性が要求
される場合は必要に応じてポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）
などからなる裏面保護層で裏面を覆った。また、軽量化
等を重視する場合には媒体３としてアクリルやポリカー
ボネートなどの樹脂を用いた。また、軽量化と同時に強
度を向上させる場合には、図１３（ｅ）に示すように樹
脂製の媒体３のモジュール表面側にガラスからなる第２
の媒体２９を設けた。この構造により、集光倍率２倍
で、モジュール受光面２に垂直に入射する光線をすべて
太陽光発電素子４に取り込むことが出来た。図１３では
反射面５は複数のシートから成っているが、これらを横
方向や縦方向に複数個連続させたシートや、すべてが連
続した１枚のシートを用いても良いことはいうまでもな
い。
【００６９】実施例２ 図１４に本発明の実施例２の集光型太陽光発電モジュー
ルの構造を示す。この実施例の構造は実施例１における
ガラス板上に設けられたＶ溝状の凹凸が無い構造の例で
ある。このため、媒体３と光反射面５の間に樹脂からな
る平坦化層３０を挿入した。この構造により製造コスト
の低い平板ガラスを用いることが出来た。また、媒体３
として裏面に所望のＶ溝形状とは異なる凹凸を持つよう
なガラスを用いた場合には、この凹凸をガラスと光反射
面５または太陽光発電素子４を接着するための接着剤を
兼ねたＥＶＡ等で埋めることにより平坦面を持つガラス
と同様の構造を作製することが出来た。
【００７０】実施例３ 図１５に本発明の実施例３の集光型太陽光発電モジュー
ルの構造を示す。この実施例の構造は実施例２の太陽光
発電素子の取り付け方法が異なる例である。電極が金属
やその他の光透過性の低い材料からなる場合には、電極
部に光が入射してもその光は電極で反射されたり吸収さ
れたりして発電に寄与しない。図１５（ａ）の構造では
太陽光発電素子４の受光面側に形成された電極５６が光
反射面５の下部に形成されているため太陽光発電素子４
の光入射面に光を遮蔽する部分が無くなり光取り込み率
が向上する。この構造では太陽光発電素子４が媒体３の
裏面に対して若干傾斜しているが光取り込み率にはほと
んど影響しない。また、媒体３と太陽光発電素子４の間
に出来る隙間はＥＶＡ等の接着層３２を兼ねた媒体を埋
めることにより高い光取り込み率を得ることが出来る。
このように、媒体と太陽光発電素子または媒体と光反射
面を接着するための接着層は媒体の一部として働くた
め、実質的に媒体と太陽光発電素子または媒体と光反射
面が直接媒体と接しているとみなすことが出来る。この
ことは他の構造において媒体と太陽光発電素子または媒
体と光反射面との間に接着層がある場合も同様であるこ
とはいうまでもない。また、この構造においては光反射
面に導電材料を用いたり、光反射面に導電材料を密着さ
せた構造とすることにより、光反射面と電気配線を兼ね
た構造とすることが出来る。図１５（ｂ）には電極配線
を容易にする等の理由から太陽光発電素子４と光反射面
の延長線の間にも媒体５８が存在する構造を示す。この
ような構造においては媒体５８の側面に側面光反射面５
９を設けることにより光り取り込み率の低下を防ぐこと
が出来る。また、上記延長線を太陽光発電素子の受光面
としてこれまでの説明のように光反射面や太陽光発電素
子の長さを設定することにより光取り込み率を高めるこ
とが出来る。
【００７１】実施例４ 図１６には図３で説明した厚板状太陽光発電素子１４を
用いた例を示す。この構造においては、図１６（ｂ）に
示す断面図のように凹凸を持つ形状の厚み３ｍｍの媒体
３とこの凹部にはまる形の厚み１.５ｍｍの厚板状太陽
光発電素子１４を用いた。このような形状の媒体３をガ
ラスで形成することは可能であるが製造コストを低く抑
えることは困難である。よって、本実施例では透明樹脂
を用いて媒体３を形成した。樹脂の材料はポリカーボネ
ートやアクリルを用いた。また、受光面の耐候性が重要
である場合はモジュール受光面をガラスコーティングし
たり、表面にガラス板を張り付けるなどして受光面を強
化した。この媒体３の凹部に上面、側面に受光面を持つ
厚板状太陽光発電素子１４を挿入しモジュール受光面に
対する傾きが３０°の光反射面５をこれまでに説明した
方法で形成した。このあと隣り合う厚板状太陽光発電素
子１４裏面にある正および負の裏面電極５６を電気配線
５７を用いて直列接続した。光反射面５の溝に直角な方
向の幅（図の左右）を２.６ｍｍ、厚板状太陽光発電素
子１４の幅は１.５ｍｍとした。よって、厚板状太陽光
発電素子１４のモジュール受光面への投影の幅は５.２
ｍｍとなり、集光倍率は２.７倍である。しかし、平板
状太陽光発電素子を用いた場合に比べて厚板状太陽光発
電素子１４の受光面が媒体３内に入り込んでいるため、
年間日射に対する光取り込み率は９１％と高い値を示し
た。集光倍率４倍でも光取り込み率は８１％であった。
また、モジュールの側面には側面光反射面６２を形成し
た。これによりモジュールの端に位置する太陽光発電素
子に入射する光量を増加させることが出来た。また、入
射光の入射角度範囲が小さい場合はモジュールの端に位
置する光反射面６３の幅はモジュールの中央側に位置す
る光反射面５より小さくしてもモジュールの端側に位置
する太陽光発電素子に入射する光量はモジュール中央側
に位置する太陽光発電素子とほぼ同等であった。
【００７２】実施例５ 図１７には図１３で説明した実施例１の構造の太陽光発
電素子４の幅を半分にした例を示す。主な製造工程は実
施例１と同様であるが、実施例１の太陽光発電素子４の
代わりに内部を第２の媒体２９で充填された円弧状光反
射面１６およびこの円弧の半径と同じ幅の平板状の両面
受光型の太陽光発電素子４を用いこれらを媒体３に接着
した。この構造を用いることにより太陽光発電素子４の
基板の面積を半減することができ、太陽光発電モジュー
ルコストが約２５％低減出来た。この構造において、上
記円弧状光反射面１６の形状は真円からずれていてもほ
ぼ同様の効果が得られることはすでに説明した通りであ
る。そこで、円弧状光反射面１６の高さを低減するため
に円弧状光反射面１６を左右に２０％引き伸ばした楕円
の一部からなる形状を用いた構造も作製した。この場合
の年間日射量に対する光取り込み効率の低下は２％であ
った。また、上記円弧状光反射面１６の内部を媒体２９
で充填しない構造も作製した。この場合は、光取り込み
効率が５％低下したが円弧状光反射面１６の作製が容易
になり、モジュール作製コストを低減出来た。また、上
記円弧状光反射面１６の半径を小さくし裏面の電極５６
が円弧状光反射面１６の外部に位置するように構成する
ことによりさらに光取り込み率を高めることができた。
【００７３】実施例６ 図１８には図１１で説明した媒体３内に両面受光型の平
板状太陽光発電素子４が位置し太陽光発電素子の下側に
光反射面４４を持つ構造用の例を示す。この構造におい
ては、太陽光発電素子４を媒体３内に埋め込んだ構造で
あるため媒体を一体成形せずに媒体３と第２の媒体２９
と接着層３２に分割し、電気配線５７を接続した太陽光
発電素子４を上下の媒体で挟み込み接着層３２で接着し
た。図１８（ｂ）には図１８（ａ）の断面を示す。光反
射面の各斜面がモジュール受光面２となす角度を３０°
とし、モジュール受光面２から太陽光発電素子４のモジ
ュール受光面側までの距離を３ｍｍ、モジュール受光面
２から光反射面５の表面までの距離を６ｍｍとした。よ
って、式（１２）、（１３）より光反射面５の幅を２
０.８ｍｍ、太陽光発電素子４の幅を１０.４ｍｍとし
た。また、太陽光発電素子の下面には平面状の光反射面
４４を形成した。図１８（ｃ）には太陽光発電素子の下
面にモジュール受光面からの傾き角度２０°の溝付きの
光反射面４４を形成した例を示す。このように溝付きの
斜面を太陽光発電素子の下面にも形成することにより太
陽光発電素子の下面への光取り込み率が向上した。図１
８（ｄ）には素子下面に円弧状の光反射面１６を用い
た。このように円弧状の光反射面を用いることにより太
陽光発電素子４の下部の媒体に入射する光を有効に太陽
光発電素子４の裏面で取り込むことが出来た。また、太
陽光発電素子４下部の光反射面４４の形状を簡略化して
図１８（ｅ）や図１８（ｆ）に示す構造とすることによ
り、第２の媒体２９の成形が容易になった。この場合の
年間日射に対する光取り込み率の円弧状光反射面を用い
た場合に対する低下は２から５％であった。このような
構造においても、側面が受光面となっている厚板状や角
形状等の太陽光発電素子４を用いることにより更に光取
り込み率を高めることが出来ることはいうまでもない。
また、媒体に樹脂などを用いる場合には媒体３、第２の
媒体２９および接着層３２からなる形状を樹脂モールド
により一体で成形することも出来る。
【００７４】実施例７ 図１９（ａ）には図１２で説明した媒体内部にある縞状
の光反射面４５を用いた一例を示す。この構造において
は、太陽光発電素子４および縞状光反射面４５がいずれ
も媒体３内に位置している。このような集光型太陽光発
電モジュールの最も簡便な構成は図１９（ｂ）に示す構
造である。電気配線を行った太陽光発電素子４および縞
状光反射面は受光面に平行に媒体内に位置している。こ
のような形状は集光型太陽光発電モジュールの裏面およ
び側面の形状に沿った形の型枠内に太陽光発電素子４お
よび縞状光反射面４５を受光面に平行に支持し、その中
に熱硬化性や光硬化性の樹脂を流し込んで硬化させるこ
とにより形成出来る。また、光反射面は媒体裏面に真空
蒸着法やメッキ法等により直接形成したり、光反射面を
持つシートをモジュール裏面接着したりして形成するこ
とが出来る。本発明では媒体３の厚みを３.２ｍｍと
し、媒体内の縞状光反射面の高さを０.５ｍｍとした。
図１９（ｃ）には太陽光発電素子４の下面の光反射面４
４に溝を持つ構造の作成例を示す。本実施例では光反射
面４４の溝の傾きを２０°とし、溝の高さを０.１ｍｍ
とした。図１９（ｄ）には媒体が媒体３、第２の媒体２
９および接着層３２からなる構造の例を示す。この構造
は上記図１９（ｃ）の構造と本質的には同じであるが、
作製を簡便にするために構造を３層に分割している。こ
の構造では媒体３と第２の媒体２９の間に縞状光反射面
４５を置き、接着層３２を用いてこの中間層を充填する
と共に３層を接着することが出来た。図１９（ｅ）には
縞状光反射面４５が受光面に対して傾いている例を示
す。このような構造を形成する場合は媒体を多層に分離
するよりは一体で成形したほうが簡便に作製することが
出来る。このように縞状光反射面４５を傾けることによ
り、モジュール受光面に斜めに入射する光を有効に取り
込むことができた。
【００７５】実施例８ 図２０に本発明の実施例８の集光型太陽光発電モジュー
ルの光反射面の溝に直角な断面構造を示す。この構造で
は図５で説明したようにモジュール裏面の太陽光発電素
子４に近い部分と遠い部分で光反射面の左斜面１０の傾
斜を変化させている。媒体３には屈折率１.５のガラス
を用いた。モジュール受光面２と光反射面の斜面の頂部
との距離を３ｍｍとし、光反射面の幅を１０ｍｍとし
た。モジュール受光面２を春分の南中時の太陽光線に垂
直に設置して使用する場合に最適な構造となるように設
計した。この場合は年間で太陽光線は図の左右に２４°
傾く。この光の中で図２０の断面上の右側に設置された
太陽光発電素子４に取り込むことが困難な光は最も右に
傾いた光である。よって、右に２４°傾いた光が太陽光
発電素子４に確実に取り込まれるように斜面の角度を設
定した。この光の入射角２０は２４°である。式
（３）、（４）よりθ1＝１５.７°である。よって、左
端の光反射斜面１０-１の左端に入射角２０が２４°で
入射した光が太陽光発電素子の左端に入射するためには
式（５）から２×３／１０＝ｔａｎ（θ４）であり、式
（４）からθ４＝９０+１５.７-２×θ３となる。これ
をθ３について解くとθ３＝３７.４°となる。すなわ
ち左端の斜面１０-１のモジュール受光面に対する傾き
は３７.４°とする必要がある。しかしながら製造上の
誤差を考慮して、傾斜角を３９°とした。次に一つ右側
の左斜面１０-２の傾斜角はこの傾斜の左端と太陽光発
電素子４の左端の距離が７.５ｍｍであるので上記計算
の５ｍｍを７.５ｍｍとして計算すると傾斜角は３３.５
°となるため製造誤差を考慮して３５°とした。このよ
うにして各左斜面の角度を設定した。また、これらの左
斜面に対向する右斜面の傾斜角度はこれらの斜面とこれ
らの左側に設置される太陽光発電素子４との距離を用い
て同様に計算した。
【００７６】実施例９ 図２１に本発明の実施例９の集光型太陽光発電モジュー
ルの光反射面の溝に直角な断面構造を示す。この構造で
は光反射面の左斜面と右斜面のモジュール受光面に対す
る傾きが異なっている。これは、主に図の右側に傾いた
光１９を有効に取り込むことを目的として光反射面の傾
きを設計したものである。このように入射角２０を持つ
光を有効に取り込むには、この入射光１９が光反射面５
で反射されたあとモジュール受光面２で全反射するよう
に左斜面１０の傾きを大きくする必要がある。媒体３と
してアクリル樹脂を用いたので、媒体の屈折率は１.５
である。また、主に入射角が３０°の入射光１９を効率
よく取り込めるように設計した。左斜面１０のモジュー
ル受光面に対する角度は３５°とした。よって、式
（７）、（８）より反射面の表面５４とモジュール表面
の距離を３ｍｍとした場合には、光反射面の幅を７.２
９ｍｍとした。
【００７７】実施例１０ 図２２に本発明の実施例１０の集光型太陽光発電モジュ
ールの光反射面の溝に直角な断面構造を示す。この構造
は実施例２の構造を元に、太陽光発電素子４を両面受光
型とし、光反射面５を両面反射型として、裏面にも媒体
３を設けている。これにより、モジュールの表面から入
射する光１と裏面から入射する光７７を効率よく太陽光
発電素子４に取り込むことができた。
【００７８】実施例１１ 図２３に本発明の実施例１１の集光型太陽光発電モジュ
ールの光反射面の溝に直角な断面構造を示す。この構造
は、図１（ｃ）に示す構造を用いている。まず、平板状
の厚み３ｍｍのガラス板を媒体３として用い、これにア
クリルを整形した第２の媒体２９と太陽光発電装置４を
ＥＶＡで接着した。アクリルの幅は１０.４ｍｍとし、
下部の開き角を１２０°とした。このあと反射シート６
８を裏面全面に接着した。太陽光発電素子４からの電気
配線の作製法の詳細な説明は省略するが、上記の実施例
などで説明した方法を用いた。
【００７９】実施例１２ 図２４に本発明の実施例１２の集光型太陽光発電システ
ムの構造を示す。これまで説明し３５のモジュール受光
面に垂直な線が太陽３４の方向を向くようにモジュール
受光面の向きを変える必要がある。このためには図２４
（ｂ）のように集光型太陽光発電モジュール３５を地上
に設置した場合に水平面６０に対して傾きが可変である
構造にする必要がある。これを行うために図２４（ｃ）
に示すように、蝶番３６を設けて太陽の傾きに応じて集
光型太陽光発電モジュール３５の傾斜角を任意に設定出
来る構造とした。また、図２４（ｄ）に示すように、支
持台部の蝶番３７に接続された伸縮出来る支持棒を用い
ることにより確実に傾斜角度を設定することが出来き
た。
【００８０】実施例１３ 図２５に本発明の実施例１３の集光型太陽光発電モジュ
ールの構造を示す。これまではモジュール受光面が平面
の場合について説明した。しかし、本発明の集光型太陽
光発電モジュールは従来型に比べて安価に作製すること
が可能であり、このようなモジュールの用途としては、
従来太陽光発電に最適ではない曲面状の屋根や壁表面な
どに設置したり、レジャー用として折り畳んだり巻き取
ったりして運び、発電したい場所で広げて発電するなど
といった応用が考えられる。たとえば、モジュールが折
り畳めるようにするためには図２５（ｂ）に示すように
集光型太陽光発電モジュールの媒体３の一部が折れ曲が
るように柔らかい部材で形成されている必要がある。こ
のために、平面状の媒体３をガラスで作製し折れ曲がる
部分６１をシリコン樹脂で作製した。これにより、約４
０度折り曲げることが可能な集光型太陽光発電モジュー
ルを作成することが出来た。また、媒体３を軟質ポリ塩
化ビニールやオレフィン系樹脂などの透明で柔軟性の高
い材質を用いることにより図２５（ｃ）のように巻き取
り可能な集光型太陽光発電モジュールを作製することが
できた。これらの集光型太陽光発電モジュールでは、平
面状に引き延ばした場合にモジュール受光面と太陽光発
電素子と光反射面が本発明の位置関係に配置されている
ことが必要である。また、このモジュールを、完全に平
面に引き延ばすのではなくある程度湾曲した状態で用い
ることにより、若干の光取り込み率の低下はあるもの
の、曲面状の屋根や壁面、さらには自動車のサンルーフ
などにも用いることが出来た。
【００８１】実施例１４ 図２７に本発明の実施例１４の集光型太陽光発電システ
ムの構造を示す。本発明の集光型太陽光発電モジュール
はモジュール受光面が太陽を向くように、すなわちモジ
ュール受光面の垂線が太陽を向くように設置することに
より光取り込み率が最も高くなる。よって、図２７
（ａ）、（ｂ）に示すように、垂直方向回転機構４１お
よび水平方向回転機構４２を用いて垂直方向傾き５２と
水平方向回転５３を太陽の動きに合わせて調整すること
により太陽を追尾した。これにより、年間での太陽高度
の変化や一日での方位変化による太陽の移動に対して常
にモジュール受光面が太陽を向くように出来き、常に１
００％近い光取り込み率を得ることができた。本発明の
集光型太陽光発電モジュールは図８（ｂ）、（ｃ）に一
例を示すようにモジュール受光面の垂線が太陽の方向か
ら例えば５°程度傾いても大きな光取り込み率の低下は
ない。よって従来は±１°であった上記追尾精度を±５
°まで緩和しても光学効率はほ全く低下しなかった。ま
た、上記追尾精度を±１０°まで緩和しても光学効率の
低下は−５％であった。よって、この追尾システムにお
いては追尾精度を従来の±１°より大きくすることによ
り追尾システムの製造コストを低減することが出来た。
しかし、追尾精度の幅は±１０°以内に、望ましくは±
５°以内に保つ必要がある。
【００８２】実施例１５ 図２８に本発明の実施例１５の集光型太陽光発電システ
ムの構造を示す。フレネルレンズなどを用いて集光倍率
を１０倍以上に高めた従来の高集光倍率の集光型太陽光
発電モジュールでは入射光の入射角が５°も傾くとほと
んど光を取り込むことが出ず、モジュール受光面が太陽
を向くように常に正確に追尾する必要がある。これに対
し、本発明の集光型太陽光発電モジュールは図８
（ｂ）、（ｃ）に一例を示すようにモジュール受光面の
垂線が太陽の方向から例えば５°程度傾いても大きな光
取り込み率の低下はない。よって、太陽の動きを追尾し
て常にモジュール受光面が太陽を向くような制御機構を
用いる追尾型太陽光発電システムに本発明の集光型太陽
光発電モジュールを用いた場合には追尾精度を緩和する
ことができる。また、本発明の集光型太陽光発電モジュ
ールの光反射面の溝に平行な方向での入射角度の傾きに
対しては光取り込み率はほとんど変化しない。よって、
図２８（ａ）、（ｂ）に示すように垂直方向支持部５１
および水平方向回転機構４２を用いて垂直方向傾き５２
は通常は一定に保ち水平方向回転５３のみを行い、集光
型太陽光発電モジュールの光反射面の溝に平行でモジュ
ール受光面に直角な仮想面４８の中に太陽４７が位置す
るように調整した。これにより、垂直回転機構が不要と
なりこの集光型太陽光発電システムの製造コストが低減
出来た。また、光取り込み率に関しては図２７に示す２
軸追尾システムとほぼ同等であった。また、垂直方向傾
き５２についても、季節によって一年に数回角度を調整
することにより更に年間の発電量を高めることができ
た。また、図２８（ｃ）に示すように水平方向回転機構
４２の回転面７１をモジュール設置位置の緯度と同じ角
度７０だけ水平面６９から南北方向に傾けて設置するこ
とにより、更に光取り込み率を高めることが出来た。こ
の構造においても、従来は±１°であった上記追尾精度
を±５°まで緩和しても光学効率は全く低下しなかっ
た。また、上記追尾精度を±１０°まで緩和しても光学
効率の低下は−５％であった。よって、この追尾システ
ムにおいては追尾精度を従来の±１°より大きくするこ
とにより追尾システムの製造コストを低減することが出
来た。しかし、追尾精度の幅は±１０°以内に、望まし
くは±５°以内に保つ必要がある。
【００８３】実施例１６ 図２９に本発明の実施例１６の集光型太陽光発電モジュ
ールの構造を示す。図７で説明したように光反射面に２
次溝を設けることが光閉じこめ効率を向上させるために
有効である。しかし、大きな溝の斜面に微細な２次溝を
低コストで作製することは容易ではない。この場合に２
次溝のサイズを大きくすることが考えられる。このよう
にして１次溝と２次溝の溝の深さを同等にした場合の光
反射面の形状は四角錐状の組み合わせとなる。この四角
錐の組み合わせのなかで最も作製が容易で光り取り込み
率が高くなる構造として図２９（ａ）の鳥瞰図に示すよ
うに四角錐状光反射面６４を並べた構造を用いた。本実
施例の他の部分は実施例６の図１８（ｃ）に示す構造を
用いた。図２９（ｂ）に上面から光反射面および太陽光
発電素子４を見た図を示す。この図におけるＡ−Ａ‘方
向が２次溝の溝方向に相当する向きである。Ａ−Ａ’方
向で四角錐の頂点を結ぶ線を含み受光面に直角な断面に
おける光反射面５の断面図を図２９（ｃ）に示す。この
斜面のモジュール受光面に対する角度は３０°とした。
また、 Ｂ−Ｂ’方向で四角錐の頂点を結ぶ線を含み受
光面に直角な断面における光反射面５の断面図を図２９
（ｄ）に示す。この斜面の傾きは２次溝の斜面の傾きに
相当する。本実施例ではこの傾きを１５°とした。この
ような構造を形成することにより集光倍率２.５倍で年
間日射に対する光取り込み率を８９％とすることが出来
た。
【００８４】これまでに説明した中で太陽光発電素子や
光反射面などの形状を規定しているが、実際の製造では
表面に凹凸があったり湾曲していたりすることもある。
また、製造上の利便性から部分的に上記形状からずれた
形状を用いる場合もあるが、これらの場合でも本発明の
効果が得られることはいうまでもない。また、上記の媒
体としては透明樹脂やガラスなどを用いるが、これらの
屈折率は通常１.４５から１.５５の間である。また、太
陽光発電モジュールは通常空気中で使用する。空気の屈
折率は１である。よって、太陽光発電モジュールの外部
の屈折率より媒体の屈折率が大きくなりその比は通常約
１.５倍である。このように外部の屈折率より媒体の屈
折率が大きい場合に本発明の太陽光発電モジュールの光
取り込み率をより高めることが出来る。また、屈折率の
比が大きくなるにつれて光取り込み率を更に高めること
が出来る。よって、複数の媒体からなる場合も全ての媒
体の屈折率を極力大きくする必要がある。また、接着剤
層の屈折率も接着剤層と媒体の界面での全反射を防止す
るために媒体の屈折率に近い値を持つ材質を用いること
が望ましい。また、上記説明で用いた平板状太陽光発電
素子と厚板状太陽光発電素子は厚みと幅の比が異なるこ
とを概念的に述べただけである。入射した光を有効に電
力に変換することが出来る面を受光面と定義した場合、
本発明においては素子の側面や裏面が受光面か否かがよ
り重要な要素であり、太陽光発電素子の断面形状が平板
状であるか厚板状であるか角状であるかは本質ではな
い。よって本発明においてはこれらの形状を定量的に区
別することは重要ではない。また、例えば角状の太陽光
発電素子の代わりにその角を落としたような形状や断面
が円状の太陽光発電素子を用いても同様の効果があるこ
とはいうまでもない。また、これまでに説明した種々の
構造における媒体、太陽光発電素子、光反射面などを用
いてこれらの組み合わせを変えて用いてもそれぞれの効
果により光取り込み率の高い集光型太陽光発電モジュー
ルが得られることはいうまでもない。また、上記説明で
は省略したが、製品としては上記集光型太陽光発電モジ
ュールの周辺に金属や樹脂などからなるフレームを樹脂
封じ材などを用いて固定したり、電極端子ボックスをモ
ジュール裏面に設置したりすることが必要なことはいう
までもない。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、作製が容易で光取り込
み率の高い集光型太陽光発電モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図２】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図３】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図４】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図５】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図６】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図７】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図８】本発明の集光型太陽光発電モジュールの光取り
込み率の説明図である。
【図９】本発明の集光型太陽光発電モジュールの光取り
込み率の説明図である。
【図１０】本発明の集光型太陽光発電モジュールのモジ
ュールコストの説明図である。
【図１１】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１２】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１３】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一製
造工程図である。
【図１４】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一製
造工程図である。
【図１５】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１６】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１７】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１８】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図１９】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２０】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２１】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２２】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２３】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２４】本発明の集光型太陽光発電システムの一構造
図である。
【図２５】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図２６】本発明の集光型太陽光発電システムの一構造
図である。
【図２７】本発明の集光型太陽光発電システムの一構造
図である。
【図２８】本発明の集光型太陽光発電システムの一構造
図である。
【図２９】本発明の集光型太陽光発電モジュールの一構
造図である。
【図３０】従来の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【図３１】従来の集光型太陽光発電モジュールの一構造
図である。
【符号の説明】
１：入射光、２：モジュール受光面、３：媒体、４：太
陽光発電素子、５光反射面、６：入射角、７：出射角、
８：光反射面角度、９：内部入射角、１０：左斜面、１
１：素子の無い部分に入射する光、１２：左端に入射す
る光、１３：右端に入射する光、１４：厚板状太陽光発
電素子、１５：角型状太陽光発電素子、１６：円弧状光
反射面、１７：素子を設置しない部分、１８：最も左に
位置する左斜面の左端に垂直に入射する光、１９：最も
左に位置する左斜面の左端に斜めに入射する光、２０：
入射角、２１：途中に位置する左斜面に斜めに入射する
光、２２：太陽光発電素子の媒体に接する部分の左端、
２３：切断面、２４：２次溝、２５：モジュールの垂
線、２６：冬至の太陽光線、２７：夏至の太陽光線、２
８：通年の太陽光線の移動角度、２９：第２の媒体、３
０：平坦化層、３１：光反射層、３２：接着層、３３：
セルに入射する光、３４：太陽、３５：太陽光発電モジ
ュール、３６：蝶番、３７：支持台部の蝶番、３８：伸
縮支持棒、３９：人工衛星、４０：支持棒、４１：垂直
方向回転機構 、４２：水平方向回転機構、４３：受光
面の垂線、４４：素子下部の光反射面、４５：媒体内部
の光反射面、４６：平面状の光反射面、４７：太陽、４
８：モジュール受光面に直角で光反射面の溝に平行な
面、４９：太陽光発電素子列、５０：支柱、５１：垂直
方向支持部、５２：垂直方向傾き、５３：水平方向回
転、５４：光反射面を構成する各斜面のモジュール受光
面に近い端部を結んだ線、５５：２次溝の傾斜角度、５
６：電極、５７：電気配線、５８：光電変換素子上の媒
体、５９：側面光反射面、６０：水平面、６１：折れ曲
がり部分、６２：側面光反射面、６３：モジュールの端
に位置する光反射面、６４：四角錐状光反射面、６５：
中線から左側に位置し、モジュール表面との距離が中線
側で大きくなる方向の斜線、６６：中線から右側に位置
し、モジュール表面との距離が中線側で大きくなる方向
の斜線、６７：中線、６８：反射シート、６９：水平
面、７０：傾斜角、７１：回転面、７２：平行四辺形領
域、７３：台形領域、７６：光透過面、７７：裏面から
の入射光、７８：モジュール受光面に平行な面。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月１１日（１９９９．８．１
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 矢澤 義昭 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮村 芳徳 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 筒井 謙 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 村松 信一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大塚 寛之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 峯邑 純子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F051 EA01 JA02 JA04 JA10 JA14 JA20

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】太陽光が入射する平面状のモジュール受光
    面と、複数の太陽光発電素子と、光反射面と、上記複数
    の太陽光発電素子および上記光反射面に上記太陽光を伝
    達する媒体を有し、上記モジュール受光面を上方に上記
    複数の太陽光発電素子を下方に配置した場合に、上記光
    反射面は、隣り合う２つの上記太陽光発電素子の間に、
    上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結ぶ方向の断面形
    状が右上がりまたは左上がりに傾斜した斜面を各々１つ
    以上有しており、１つ以上の上記右上がりの斜面が上記
    隣り合う２つの太陽光発電素子の中間点より右側に存在
    し、かつ１つ以上の上記左上がりの斜面が上記隣り合う
    ２つの太陽光発電素子の中間点より左側に存在している
    ことを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
  2. 【請求項２】上記光反射面は厚さ１ｍｍ以下の光反射シ
    ートから成り、上記光反射シートは上記モジュール受光
    面と±５°以内の精度で平行に配置されていることを特
    徴とする請求項１記載の集光型太陽光発電モジュール。
  3. 【請求項３】上記光反射面の上記右上がりの斜面と上記
    左上がりの斜面とは一辺で接して溝を構成しており、該
    溝の幅は１ｍｍ以上である請求項１に記載の集光型太陽
    光発電モジュール。
  4. 【請求項４】上記光反射面の上記右上がりの斜面と上記
    左上がりの斜面とは一辺で接して溝を構成しており、該
    溝が複数個存在することを特徴とする請求項１乃至３の
    いずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  5. 【請求項５】上記モジュール受光面に０°以外の特定の
    入射角で入射する平行光線に対して光取り込み率が最大
    となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項
    に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  6. 【請求項６】上記複数の太陽光発電素子は上記モジュー
    ル受光面側の面およびその裏面に受光面を有しており、
    該受光面は上記媒体内部に位置していることを特徴とす
    る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の集光型太陽光
    発電モジュール。
  7. 【請求項７】上記複数の太陽光発電素子の形状は平板状
    であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項
    に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  8. 【請求項８】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結ぶ
    方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電素
    子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分と、
    その右側に位置する上記太陽光発電素子において、上記
    斜面で構成された部分の最も左側に位置する上記左上が
    りの斜面の左端に入射した上記太陽光の反射光が、上記
    モジュール受光面で全反射された後の第１の反射光線
    と、上記斜面で構成された部分の最も右側に位置する上
    記左上がりの斜面に入射した上記太陽光の反射光が、対
    向する上記右上がりの斜面に当たらずに上記モジュール
    受光面に到達し全反射した後の第２の反射光線と、上記
    第１およびの第２の反射光線の上記モジュール受光面で
    の全反射点を結ぶ線とを３辺とし、上記斜面で構成され
    た部分の上記モジュール受光面に近い端部を結んだ面よ
    り下部に位置する線を残りの１辺とする平行四辺形領域
    内に上記太陽光発電素子の受光面の少なくとも一部が位
    置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
    一項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  9. 【請求項９】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結ぶ
    方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電素
    子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分と、
    その右側に位置する上記太陽光発電素子において、上記
    斜面で構成された部分の長さをＬｒ、上記モジュール受
    光面と上記斜面で構成された部分の上記モジュール受光
    面に近い端部を結んだ面との距離をｄ、上記斜面と上記
    モジュール受光面のなす角度をθとしたとき、Ｌｒは２
    ×ｄ÷ｔａｎ（９０°-２×θ）の１.２倍以下であるこ
    とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の
    集光型太陽光発電モジュール。
  10. 【請求項１０】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記斜面で構成された部分の長さをＬｒ、上記モジュー
    ル受光面と上記斜面で構成された部分の上記モジュール
    受光面に近い端部を結んだ面との距離をｄ、上記斜面と
    上記モジュール受光面のなす角度をθとしたとき、Ｌｃ
    は２×ｄ÷ｔａｎ（９０°-２×θ）の０.７５倍以上３
    倍以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれ
    か一項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  11. 【請求項１１】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記斜面で構成された部分の長さをＬｒ、上記モジュー
    ル受光面と上記斜面で構成された部分の上記モジュール
    受光面に近い端部を結んだ面との距離をｄ、上記斜面と
    上記モジュール受光面のなす角度をθ、光取り込み率が
    最大になる上記太陽光の上記モジュール受光面への入射
    角をθin、上記媒体の屈折率をｎとしたとき、Ｌｒは２
    ×ｄ÷ｔａｎ（９０°-（２×θ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉ
    ｎ（θin ）÷ｎ）））の１.２倍以下であることを特徴
    とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の集光型太
    陽光発電モジュール。
  12. 【請求項１２】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子の長さをＬｃ、上記モジュール受光
    面と上記斜面で構成された部分の上記モジュール受光面
    に近い端部を結んだ面との距離をｄ、上記斜面と上記モ
    ジュール受光面のなす角度をθ、光取り込み率が最大に
    なる上記太陽光の上記モジュール受光面への入射角をθ
    in、上記媒体の屈折率をｎとしたとき、Ｌｃは２×ｄ÷
    ｔａｎ（９０°-（２×θ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θi
    n ）÷ｎ）））の０.７５倍以上３倍以下であることを
    特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の集光
    型太陽光発電モジュール。
  13. 【請求項１３】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記モジュール受光面に垂直で、かつ上記斜面で構成さ
    れた部分の最も左側に位置する左上がりの斜面の左端に
    入射した上記太陽光の反射光が、上記モジュール受光面
    で全反射した後に上記斜面で構成された部分の上記モジ
    ュール受光面に近い端部を結んだ第１の面と交差する点
    を通る第１の線と、上記斜面で構成された部分にそこか
    らの反射光が上記太陽光発電素子に当たらない上記左上
    がりの斜面の中で最も右側に位置する上記左上がりの斜
    面に入射した太陽光の反射光が、上記モジュール受光面
    に到達し、この面で全反射された後の反射光線と、上記
    第１の線および上記反射光線の上記モジュール受光面と
    の交点を結ぶ第２の線とを３辺とし、上記第１の面より
    上部に位置する第３の線を残りの一辺とする台形領域内
    に上記太陽光発電素子の受光面の少なくとも一部が位置
    していることを特徴とする請求項６又は７に記載の集光
    型太陽光発電モジュール。
  14. 【請求項１４】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子のモジュール受光面側の面と上記モ
    ジュール受光面との距離をｄｃ、上記太陽光発電素子の
    長さをＬｃ、上記斜面と上記モジュール受光面のなす角
    度をθとしたとき、Ｌｃは２×ｄｃ÷ｔａｎ（９０°-
    ２×θ）の０.７５倍以上３倍以下であることを特徴と
    する請求項６又は７に記載の集光型太陽光発電モジュー
    ル。
  15. 【請求項１５】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子のモジュール受光面側の面と上記モ
    ジュール受光面との距離をｄｃ、上記太陽光発電素子の
    長さをＬｃ、上記斜面と上記モジュール受光面のなす角
    度をθ、光取り込み率が最大になる上記太陽光の上記モ
    ジュール受光面への入射角をθin、上記媒体の屈折率を
    ｎとしたとき、Ｌｃは２×ｄｃ÷ｔａｎ（９０°-（２
    ×θ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θin ）÷ｎ）））の０.
    ７５倍以上３倍以下であることを特徴とする請求項６又
    は７に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  16. 【請求項１６】上記複数の太陽光発電素子は側面に受光
    面を有しており、上記隣り合う２つの太陽光発電素子を
    結ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発
    電素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子の上記モジュール受光面に最も近い
    部分と上記斜面で構成された部分の上記モジュール受光
    面に近い端部を結んだ面との距離をＨｃ、上記斜面で構
    成された部分の長さをＬｒ、上記斜面と上記モジュール
    受光面のなす角度をθとしたとき、ＬｒはＨｃ÷ｔａｎ
    （９０°-２×θ）の１.４倍以下であることを特徴とす
    る請求項１乃至６のいずれか一項に記載の集光型太陽光
    発電モジュール。
  17. 【請求項１７】上記複数の太陽光発電素子は側面に受光
    面を有しており、上記隣り合う２つの太陽光発電素子を
    結ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発
    電素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子の上記モジュール受光面に最も近い
    部分と上記斜面で構成された部分の上記モジュール受光
    面に近い端部を結んだ面との距離をＨｃ、上記斜面で構
    成された部分の長さをＬｒ、上記斜面と上記モジュール
    受光面のなす角度をθ、光取り込み率が最大になる上記
    太陽光の上記モジュール受光面への入射角をθin、上記
    媒体の屈折率をｎとしたとき、ＬｒはＨｃ÷ｔａｎ（９
    ０°-（２×θ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（θin ）÷
    ｎ）））の１.４倍以下であることを特徴とする請求項
    １乃至６のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジ
    ュール。
  18. 【請求項１８】上記光反射面の端は、上記太陽光発電素
    子を上記モジュール受光面の反対側に投影した部分の端
    に平面的に一致するか、または上記投影部分の内側に延
    在しており、上記投影部分の残りの部分から太陽光の入
    射が可能であることを特徴とする請求項６記載の集光型
    太陽光発電モジュール。
  19. 【請求項１９】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記太陽光発電素子の上記裏面と上記斜面で構成された
    部分の上記モジュール受光面に近い端部を結んだ面との
    距離をｄｒ、光取り込み率が最大になる上記太陽光の上
    記モジュール受光面への入射角をθin、上記媒体の屈折
    率をｎ、上記光反射面の端と上記太陽光発電素子の上記
    光反射面側の端との上記モジュール受光面に平行な方向
    の距離をＬｓとしたとき、Ｌｓはｄｒ×ｔａｎ（ａｒｃ
    ｓｉｎ（ｓｉｎ（θin ）÷ｎ））の０.８倍以上である
    ことを特徴とする請求項１８記載の集光型太陽光発電モ
    ジュール。
  20. 【請求項２０】上記左上がりの斜面と上記右上がりの斜
    面とは一辺で接して溝を構成しており、該溝の角度は１
    ２０°±１０°であることを特徴とする請求項１乃至１
    ９のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジュー
    ル。
  21. 【請求項２１】上記隣り合う２つの太陽光発電素子を結
    ぶ方向の断面における、上記隣り合う２つの太陽光発電
    素子の間の上記光反射面の上記斜面で構成された部分
    と、その右側に位置する上記太陽光発電素子において、
    上記斜面で構成された部分中に、複数の上記左上がりの
    斜面の上記モジュール受光面に対する傾きが上記右側に
    位置する太陽光発電素子側に向かって漸次小さくなって
    いる部分が存在していることを特徴とする請求項１乃至
    １９のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジュー
    ル。
  22. 【請求項２２】上記光反射面は、上記複数の太陽光発電
    素子の上記モジュール受光面側と反対側に、上記複数の
    太陽光発電素子間にわたって上記斜面で連続して形成さ
    れていることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか
    一項に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  23. 【請求項２３】上記光反射面は、上記複数の太陽光発電
    素子の上記モジュール受光面側と反対側に、上記複数の
    太陽光発電素子間にわたって連続して形成されており、
    上記太陽光発電素子を投影した部分の上記隣り合う２つ
    の太陽光発電素子を結ぶ方向の断面形状は曲面状または
    これを近似した折れ線状であることを特徴とする請求項
    １乃至２１のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モ
    ジュール。
  24. 【請求項２４】上記光反射面は上記複数の太陽光発電素
    子を結ぶ方向で不連続であることを特徴とする請求項１
    乃至２１に記載の集光型太陽光発電モジュール。
  25. 【請求項２５】太陽光が入射する第１および第２の平面
    状のモジュール受光面と、複数の太陽光発電素子と、光
    反射面と、上記複数の太陽光発電素子および上記光反射
    面に上記太陽光を伝達する媒体を有し、上記複数の太陽
    光発電素子は上記第１および第２のモジュール受光面側
    に受光面を有しており、上記光反射面は両面反射型であ
    り、上記第１のモジュール受光面を上方に上記複数の太
    陽光発電素子を下方に配置した場合に、上記光反射面
    は、隣り合う２つの上記太陽光発電素子の間に、上記隣
    り合う２つの太陽光発電素子を結ぶ方向の断面形状が右
    上がりまたは左上がりに傾斜した斜面を各々１つ以上有
    しており、１つ以上の上記右上がりの斜面が上記隣り合
    う２つの太陽光発電素子の中間点より右側に存在し、か
    つ１つ以上の上記左上がりの斜面が上記隣り合う２つの
    太陽光発電素子の中間点より左側に存在していることを
    特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
  26. 【請求項２６】上記左上がりの斜面と上記右上がりの斜
    面とは一辺で接して溝を構成しており、該溝の角度は１
    ２０°±１０°であることを特徴とする請求項２５記載
    の集光型太陽光発電モジュール。
  27. 【請求項２７】上記光反射面の上記右上がりの斜面と上
    記左上がりの斜面とは一辺で接して溝を構成しており、
    上記光反射面は上記溝の長さ方向に凹凸を有する複数の
    四角錐の集合体であることを特徴とする請求項１乃至２
    ６のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジュー
    ル。
  28. 【請求項２８】太陽光が入射する平面状のモジュール受
    光面と、複数の太陽光発電素子と、光反射面と、上記複
    数の太陽光発電素子および上記光反射面に上記太陽光を
    伝達する媒体を有し、上記光反射面は、上記複数の太陽
    光発電素子の上記モジュール受光面側と反対側で、かつ
    隣り合う２つの上記太陽光発電素子の間に少なくとも位
    置する平面状の第１の光反射面と、複数の斜面状光反射
    面が縞状に配列された上記媒体内に位置する第２の光反
    射面をその構成体として含んでいることを特徴とする集
    光型太陽光発電モジュール。
  29. 【請求項２９】上記第１の光反射面に連続して形成され
    た斜面状光反射面からなる第３の光反射面をさらに有す
    ることを特徴とする請求項２８記載の集光型太陽光発電
    モジュール。
  30. 【請求項３０】上記光反射面の上記斜面の長さ方向に形
    成された凹凸をさらに有することを特徴とする請求項１
    乃至２９のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジ
    ュール。
  31. 【請求項３１】上記型太陽光発電モジュールは折り畳み
    または巻き取り可能であることを特徴とする請求項１乃
    至３０のいずれか一項に記載の集光型太陽光発電モジュ
    ール。
  32. 【請求項３２】請求項１乃至３１のいずれか一項に記載
    の太陽光発電モジュールと、上記太陽光発電モジュール
    の水平面からの傾き角度を変える角度可変手段を有して
    いることを特徴とする集光型太陽光発電システム。
  33. 【請求項３３】人工衛星と、該人工衛星に搭載された請
    求項１乃至３１のいずれか一項に記載の太陽光発電モジ
    ュールを有することを特徴とする集光型太陽光発電シス
    テム。
  34. 【請求項３４】２軸追尾装置と、請求項１乃至３１のい
    ずれか一項に記載の太陽光発電モジュールを有すること
    を特徴とする集光型太陽光発電システム。
  35. 【請求項３５】１軸追尾装置と、該１軸追尾装置に設置
    された請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の太陽光
    発電モジュールと、制御手段を有し、該制御手段は上記
    光反射面の上記右上がりの斜面と上記左上がりの斜面と
    が一辺で接して構成する溝の長さ方向に平行で、かつ上
    記モジュール受光面に直角な仮想面内に太陽が位置する
    ように上記太陽光発電モジュールを制御することを特徴
    とする集光型太陽光発電システム。
  36. 【請求項３６】請求項１乃至３１のいずれか一項に記載
    の集光型太陽光発電モジュールの製造方法において、上
    記媒体の少なくとも一部と上記光反射面を別々に用意す
    る工程と、上記媒体と上記光反射面を一体化する工程を
    有することを特徴とする集光型太陽光発電モジュールの
    製造方法
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