JP2001119055A - 集光型太陽光発電装置 - Google Patents
集光型太陽光発電装置Info
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- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 集光装置と光電変換装置との界面の反射率を
低減させ、実質的に光学効率あるいは発電量を高めた集
光型太陽光発電装置を提供する。 【解決手段】 受光面と反射面とを有し、前記受光面と
前記反射面とで挟まれた空間が前記受光面の外部より高
い屈折率を有する媒質で充填された集光装置と、少なく
とも表面の一部が前記集光装置に接する光電変換装置と
を有する集光型太陽光発電装置であって、前記媒質内の
少なくとも光電変換装置に接する領域の屈折率が、前記
媒質内のその他の領域の屈折率より高くなっている。ま
た、前記媒質内の前記受光面に接する領域の屈折率が前
記媒質内で最も低く、かつ、前記媒質内の前記光電変換
装置に接する領域の屈折率が前記媒質内で最も高くなっ
ている。
低減させ、実質的に光学効率あるいは発電量を高めた集
光型太陽光発電装置を提供する。 【解決手段】 受光面と反射面とを有し、前記受光面と
前記反射面とで挟まれた空間が前記受光面の外部より高
い屈折率を有する媒質で充填された集光装置と、少なく
とも表面の一部が前記集光装置に接する光電変換装置と
を有する集光型太陽光発電装置であって、前記媒質内の
少なくとも光電変換装置に接する領域の屈折率が、前記
媒質内のその他の領域の屈折率より高くなっている。ま
た、前記媒質内の前記受光面に接する領域の屈折率が前
記媒質内で最も低く、かつ、前記媒質内の前記光電変換
装置に接する領域の屈折率が前記媒質内で最も高くなっ
ている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光型太陽光発電
装置、特に、集光装置と光電変換装置との界面での反射
率低減に適用して有効な技術に関する。
装置、特に、集光装置と光電変換装置との界面での反射
率低減に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】集光型太陽光発電装置には、太陽光を追
尾するタイプと追尾しないタイプがあり、前者は主に数
10から数100倍の高倍集光型で用いられ、後者は2
倍から5倍程度の低倍集光型で用いられている。この非
追尾型で低倍集光型太陽光発電装置は、例えば、「プロ
トタイプ・フォトボルタイック・ルーフ・タイルズ」、
1990年、第13回・ヨーロピアン・フォトボルタイ
ック・ソーラー・エネルギー・コンファレンス予稿集、
1483ページから1486ページに記載されている。
この集光型太陽光発電装置の集光装置は、一般に、ガラ
スやアクリルといった空気より屈折率が高い媒質と、そ
の媒質の一部を囲む反射鏡で形成されており、一旦媒質
に進入した光が反射鏡で反射した後、集光装置の受光面
に達したとき、受光面に対し浅い角度の光は全反射さ
れ、光を閉じこめることができるのが特徴である。ま
た、これらの集光型太陽光発電装置には、光電変換装置
として、主に結晶シリコン太陽電池が利用されており、
その表面は2重反射を利用して反射率を低減させるテク
スチャ構造を有している。
尾するタイプと追尾しないタイプがあり、前者は主に数
10から数100倍の高倍集光型で用いられ、後者は2
倍から5倍程度の低倍集光型で用いられている。この非
追尾型で低倍集光型太陽光発電装置は、例えば、「プロ
トタイプ・フォトボルタイック・ルーフ・タイルズ」、
1990年、第13回・ヨーロピアン・フォトボルタイ
ック・ソーラー・エネルギー・コンファレンス予稿集、
1483ページから1486ページに記載されている。
この集光型太陽光発電装置の集光装置は、一般に、ガラ
スやアクリルといった空気より屈折率が高い媒質と、そ
の媒質の一部を囲む反射鏡で形成されており、一旦媒質
に進入した光が反射鏡で反射した後、集光装置の受光面
に達したとき、受光面に対し浅い角度の光は全反射さ
れ、光を閉じこめることができるのが特徴である。ま
た、これらの集光型太陽光発電装置には、光電変換装置
として、主に結晶シリコン太陽電池が利用されており、
その表面は2重反射を利用して反射率を低減させるテク
スチャ構造を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、集光装置外部から入射した太陽光線を光
電変換装置に集めなければならないという原理上、光電
変換装置に入射する光の何割かの成分は光電変換装置の
受光面に対し、浅い角度で入射する。この場合に、光電
変換装置の受光面に対して55度以下の入射角の光線は
テクスチャ構造によって2重反射できないため、集光装
置と光電変換装置との界面での反射率を理想的に低減す
ることは難しく、実質的に光学効率の低下を招いてい
た。また、集光型太陽光発電装置は、非集光型太陽光発
電装置と比較して、同じ光量を受けながらも、より狭い
光電変換装置に光を集めるため、光電変換装置の温度が
より上昇し、特性の劣化を招きやすいという問題点があ
った。本発明は、前記従来技術の問題点を解決するため
になされたものであり、本発明の目的は、集光型太陽光
発電装置において、太陽光が、光電変換装置に入射する
入射角を小さくすることにより、集光装置と光電変換装
置との界面の反射率を低減させ、実質的に光学効率ある
いは発電量を高めることが可能となる技術を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、集光型太陽光発
電装置において、反射率を低減するだけでなく光電変換
装置も冷却し、特性が劣化するのを防止することにあ
る。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにす
る。
来の技術では、集光装置外部から入射した太陽光線を光
電変換装置に集めなければならないという原理上、光電
変換装置に入射する光の何割かの成分は光電変換装置の
受光面に対し、浅い角度で入射する。この場合に、光電
変換装置の受光面に対して55度以下の入射角の光線は
テクスチャ構造によって2重反射できないため、集光装
置と光電変換装置との界面での反射率を理想的に低減す
ることは難しく、実質的に光学効率の低下を招いてい
た。また、集光型太陽光発電装置は、非集光型太陽光発
電装置と比較して、同じ光量を受けながらも、より狭い
光電変換装置に光を集めるため、光電変換装置の温度が
より上昇し、特性の劣化を招きやすいという問題点があ
った。本発明は、前記従来技術の問題点を解決するため
になされたものであり、本発明の目的は、集光型太陽光
発電装置において、太陽光が、光電変換装置に入射する
入射角を小さくすることにより、集光装置と光電変換装
置との界面の反射率を低減させ、実質的に光学効率ある
いは発電量を高めることが可能となる技術を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、集光型太陽光発
電装置において、反射率を低減するだけでなく光電変換
装置も冷却し、特性が劣化するのを防止することにあ
る。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、受光面と反射面と
を有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれた空間が前
記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質で充填され
た集光装置と、少なくとも表面の一部が前記集光装置に
接する光電変換装置とを有する集光型太陽光発電装置で
あって、前記媒質内の少なくとも前記光電変換装置に接
する領域の屈折率が、前記媒質内のその他の領域の屈折
率より高いことを特徴とする。また、本発明は、受光面
と反射面とを有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれ
た空間が前記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質
で充填された集光装置と、少なくとも表面の一部が前記
集光装置に接する光電変換装置とを有する集光型太陽光
発電装置であって、前記媒質内の前記受光面に接する領
域の屈折率が前記媒質内で最も低く、かつ、前記媒質内
の前記光電変換装置に接する領域の屈折率が前記媒質内
で最も高いことを特徴とする。また、本発明は、受光面
と反射面とを有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれ
た空間が前記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質
で充填された集光装置と、少なくとも表面の一部が前記
集光装置に接する光電変換装置とを有する集光型太陽光
発電装置であって、前記媒質は、その屈折率が均一では
なく、前記媒質内を通過する光線の、前記光電変換装置
の受光面法線方向に対する角度が屈折率の異なる領域を
通過する度に小さくなることを特徴とする。また、本発
明は、前記媒質の前記光電変換装置に接する領域に、前
記集光装置内の他の媒質に比べて屈折率が高い冷却用の
流体を流すことを特徴とする。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、受光面と反射面と
を有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれた空間が前
記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質で充填され
た集光装置と、少なくとも表面の一部が前記集光装置に
接する光電変換装置とを有する集光型太陽光発電装置で
あって、前記媒質内の少なくとも前記光電変換装置に接
する領域の屈折率が、前記媒質内のその他の領域の屈折
率より高いことを特徴とする。また、本発明は、受光面
と反射面とを有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれ
た空間が前記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質
で充填された集光装置と、少なくとも表面の一部が前記
集光装置に接する光電変換装置とを有する集光型太陽光
発電装置であって、前記媒質内の前記受光面に接する領
域の屈折率が前記媒質内で最も低く、かつ、前記媒質内
の前記光電変換装置に接する領域の屈折率が前記媒質内
で最も高いことを特徴とする。また、本発明は、受光面
と反射面とを有し、前記受光面と前記反射面とで挟まれ
た空間が前記受光面の外部より高い屈折率を有する媒質
で充填された集光装置と、少なくとも表面の一部が前記
集光装置に接する光電変換装置とを有する集光型太陽光
発電装置であって、前記媒質は、その屈折率が均一では
なく、前記媒質内を通過する光線の、前記光電変換装置
の受光面法線方向に対する角度が屈折率の異なる領域を
通過する度に小さくなることを特徴とする。また、本発
明は、前記媒質の前記光電変換装置に接する領域に、前
記集光装置内の他の媒質に比べて屈折率が高い冷却用の
流体を流すことを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0006】[実施の形態1]図1は、本発明の実施の
形態1の集光型太陽光発電装置の構成を示す要部断面図
であり、図2は、図1に示す集光装置1の構成を示す分
解斜視図である。集光装置1は、3角系形状あるいは台
形形状の断面を有し、屈折率がそれぞれ異なるガラス3
種からなるプリズム(2,3,4)を利用した。用意し
た3種類のガラスは、屈折率が1.49であるフラワー
クラウンガラス2、屈折率が1.62である重バリウム
クラウンガラス3、屈折率が1.80であるタンタリウ
ムフリントガラス4である。図1に示すように、三角形
断面の頂角が屈折率の低い順に21度、19度、17度
のものを用意し、隣り合う辺の長さが等しくなるように
切り出した。これらを紫外線硬化樹脂によって接着し、
さらに、このプリズムの裏面に銀を蒸着し反射面5を形
成した。一方、光電変換装置としては、p型高抵抗結晶
シリコン半導体がベースである両面受光型太陽電池6を
用いた。
形態1の集光型太陽光発電装置の構成を示す要部断面図
であり、図2は、図1に示す集光装置1の構成を示す分
解斜視図である。集光装置1は、3角系形状あるいは台
形形状の断面を有し、屈折率がそれぞれ異なるガラス3
種からなるプリズム(2,3,4)を利用した。用意し
た3種類のガラスは、屈折率が1.49であるフラワー
クラウンガラス2、屈折率が1.62である重バリウム
クラウンガラス3、屈折率が1.80であるタンタリウ
ムフリントガラス4である。図1に示すように、三角形
断面の頂角が屈折率の低い順に21度、19度、17度
のものを用意し、隣り合う辺の長さが等しくなるように
切り出した。これらを紫外線硬化樹脂によって接着し、
さらに、このプリズムの裏面に銀を蒸着し反射面5を形
成した。一方、光電変換装置としては、p型高抵抗結晶
シリコン半導体がベースである両面受光型太陽電池6を
用いた。
【0007】本実施の形態の集光型太陽光発電装置の製
造プロセスは以下の通りである。まず、ベースとなるp
型高抵抗結晶シリコン半導体の両面に、水酸化カリウム
溶液でテクスチャを形成し、次に、片面にリンを拡散す
る。引き続いて、両面に窒化膜をCVD法により堆積
し、最後に両面に櫛形電極を印刷によって形成する。こ
のようにして作成された両面受光型太陽電池6を、図1
に示す2個の集光装置1で挟むように、両面受光型太陽
電池6をエチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA;以
下、単に、EVAと称する。)で接着し、太陽光発電装
置を完成させた。
造プロセスは以下の通りである。まず、ベースとなるp
型高抵抗結晶シリコン半導体の両面に、水酸化カリウム
溶液でテクスチャを形成し、次に、片面にリンを拡散す
る。引き続いて、両面に窒化膜をCVD法により堆積
し、最後に両面に櫛形電極を印刷によって形成する。こ
のようにして作成された両面受光型太陽電池6を、図1
に示す2個の集光装置1で挟むように、両面受光型太陽
電池6をエチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA;以
下、単に、EVAと称する。)で接着し、太陽光発電装
置を完成させた。
【0008】本実施の形態の集光型太陽光発電装置で
は、集光装置1の受光面に対して垂直に照射された光線
は、図1に示すような軌跡7を描く。光線は、屈折率が
低い領域から高い領域へ境界を通過すると、界面に対す
る出射角が入射角に比べて小さくなるので、最終的に光
線は光電変換装置(両面受光型太陽電池6)に対して垂
直に近い角度で入射させることが可能である。これによ
って、大部分の入射光を光電変換装置(両面受光型太陽
電池6)表面に形成したテクスチャ上で2回反射させる
ことが可能となる。その結果、集光装置1と光電変換装
置(両面受光型太陽電池6)の界面の実効的な反射率が
低減し、短絡電流は増加する。
は、集光装置1の受光面に対して垂直に照射された光線
は、図1に示すような軌跡7を描く。光線は、屈折率が
低い領域から高い領域へ境界を通過すると、界面に対す
る出射角が入射角に比べて小さくなるので、最終的に光
線は光電変換装置(両面受光型太陽電池6)に対して垂
直に近い角度で入射させることが可能である。これによ
って、大部分の入射光を光電変換装置(両面受光型太陽
電池6)表面に形成したテクスチャ上で2回反射させる
ことが可能となる。その結果、集光装置1と光電変換装
置(両面受光型太陽電池6)の界面の実効的な反射率が
低減し、短絡電流は増加する。
【0009】また、集光装置1であるプリズムにおいて
も、光電変換装置に接する部分に比較的高い屈折率を有
する媒質を使用するため、この場合も集光装置1と光電
変換装置の界面での反射を低減させ、短絡電流を増加さ
せる働きがある。本実施の形態では、単一の屈折率の集
光装置1を有する場合と比べて、集光装置1と光電変換
装置の界面での反射率を7%低下させることができた。
また、作製した集光型太陽光発電装置は、光学効率85
%を維持させつつ、集光倍率を5.8倍にすることがで
きた。なお、本実施の形態において、図3に示すよう
に、3角形形状の断面を有し、屈折率がそれぞれ異なる
楔型のプリズム(2,3,4)を重ね合わせて、集光装
置1を構成するようにしてもよい。また、本実施の形態
における集光装置1では、屈折率がそれぞれ1.49、
1.62、1.80のガラスを使用したが、可視光の波
長域で透過率が100%に近く、屈折率の異なるもので
あれば本実施の形態と同様な集光効果を顕示させること
が可能である。また、本実施の形態では、屈折率の異な
るプリズム(2,3,4)を組み合わせて集光装置1を
形成したが、屈折率を連続的に変化させたプリズムを用
いても同様の結果を得ることが可能である。さらに、本
実施の形態では、光電変換装置として、両面櫛形電極を
有する結晶シリコン太陽電池を用いたが、両面受光が可
能であれば多結晶シリコンやアモルファスシリコン、II
I−V系化合物、II−VI系化合物太陽電池であっても構
わない。
も、光電変換装置に接する部分に比較的高い屈折率を有
する媒質を使用するため、この場合も集光装置1と光電
変換装置の界面での反射を低減させ、短絡電流を増加さ
せる働きがある。本実施の形態では、単一の屈折率の集
光装置1を有する場合と比べて、集光装置1と光電変換
装置の界面での反射率を7%低下させることができた。
また、作製した集光型太陽光発電装置は、光学効率85
%を維持させつつ、集光倍率を5.8倍にすることがで
きた。なお、本実施の形態において、図3に示すよう
に、3角形形状の断面を有し、屈折率がそれぞれ異なる
楔型のプリズム(2,3,4)を重ね合わせて、集光装
置1を構成するようにしてもよい。また、本実施の形態
における集光装置1では、屈折率がそれぞれ1.49、
1.62、1.80のガラスを使用したが、可視光の波
長域で透過率が100%に近く、屈折率の異なるもので
あれば本実施の形態と同様な集光効果を顕示させること
が可能である。また、本実施の形態では、屈折率の異な
るプリズム(2,3,4)を組み合わせて集光装置1を
形成したが、屈折率を連続的に変化させたプリズムを用
いても同様の結果を得ることが可能である。さらに、本
実施の形態では、光電変換装置として、両面櫛形電極を
有する結晶シリコン太陽電池を用いたが、両面受光が可
能であれば多結晶シリコンやアモルファスシリコン、II
I−V系化合物、II−VI系化合物太陽電池であっても構
わない。
【0010】[実施の形態2]図4は、本発明の実施の
形態2の集光型太陽光発電装置の構成を示す図である。
本実施の形態では、屈折率が1.47、厚みが2mmの
白板強化ガラス8を2枚と、屈折率が1.83、厚みが
1.2mmの重ニオビウムフリントガラス9を2枚を用
い、横幅20mm、52mm周期で配置した両面受光型
太陽電池10を両側から挟む格好で接着し、さらに、裏
面から120度に開いたV溝を有する反射シート11を
貼り集光型太陽光発電装置を完成させた。即ち、本実施
の形態では、屈折率の異なるガラスを組み合わせて集光
装置を構成する。この際、ガラス同士は紫外線硬化樹脂
で、太陽電池とガラスはEVAで接着し、両面受光型太
陽電池10の厚みによって、中央部の2枚のガラス間に
生じた隙間12はEVAで充填した。また、反射シート
11のV溝とガラスの間に生じた空間はそのままEVA
で充填した。完成した平板タイプの集光型太陽光発電装
置は、集光倍率2.6倍、光学効率91%であった。本
実施の形態では、集光装置の受光面側に屈折率が比較的
低いガラスを利用するため、集光装置の受光面の反射率
を増加させることなく集光倍率を高めることが可能であ
る。また、光電変換装置(両面受光型太陽電池10)の
受光面に対して、平行にガラスの屈折率を外側から中心
に向かって大きくしているため、図4に示す光線軌跡1
3のように、光電変換装置の受光面に対して光線は垂直
に近い角度で入射する。これにより、集光装置と光電変
換装置の界面でも反射率が高くならず、短絡電流を高め
る効果がある。なお、本実施の形態では、屈折率の異な
るガラスを組み合わせて集光装置を形成したが、屈折率
を連続的に変化させたガラス2枚を用いても同様の結果
を得ることが可能である。また、本実施の形態では、重
ニオビウムフリントガラス9を用いる代わりに、白板強
化ガラス8に直接、酸化チタンを堆積させても同様の効
果が得られる。酸化チタンの屈折率は堆積方法、条件等
によって若干異なってくるが、例えば、屈折率が2.1
の酸化チタンを100nm堆積した白板強化ガラスを用
いた場合、前記実施の形態より3%程度、発電量が増加
した。また、集光装置の厚みを3分の2にすることが可
能となり、上記実施の形態より集光型太陽光発電装置全
体の重量を30%軽くすることができた。
形態2の集光型太陽光発電装置の構成を示す図である。
本実施の形態では、屈折率が1.47、厚みが2mmの
白板強化ガラス8を2枚と、屈折率が1.83、厚みが
1.2mmの重ニオビウムフリントガラス9を2枚を用
い、横幅20mm、52mm周期で配置した両面受光型
太陽電池10を両側から挟む格好で接着し、さらに、裏
面から120度に開いたV溝を有する反射シート11を
貼り集光型太陽光発電装置を完成させた。即ち、本実施
の形態では、屈折率の異なるガラスを組み合わせて集光
装置を構成する。この際、ガラス同士は紫外線硬化樹脂
で、太陽電池とガラスはEVAで接着し、両面受光型太
陽電池10の厚みによって、中央部の2枚のガラス間に
生じた隙間12はEVAで充填した。また、反射シート
11のV溝とガラスの間に生じた空間はそのままEVA
で充填した。完成した平板タイプの集光型太陽光発電装
置は、集光倍率2.6倍、光学効率91%であった。本
実施の形態では、集光装置の受光面側に屈折率が比較的
低いガラスを利用するため、集光装置の受光面の反射率
を増加させることなく集光倍率を高めることが可能であ
る。また、光電変換装置(両面受光型太陽電池10)の
受光面に対して、平行にガラスの屈折率を外側から中心
に向かって大きくしているため、図4に示す光線軌跡1
3のように、光電変換装置の受光面に対して光線は垂直
に近い角度で入射する。これにより、集光装置と光電変
換装置の界面でも反射率が高くならず、短絡電流を高め
る効果がある。なお、本実施の形態では、屈折率の異な
るガラスを組み合わせて集光装置を形成したが、屈折率
を連続的に変化させたガラス2枚を用いても同様の結果
を得ることが可能である。また、本実施の形態では、重
ニオビウムフリントガラス9を用いる代わりに、白板強
化ガラス8に直接、酸化チタンを堆積させても同様の効
果が得られる。酸化チタンの屈折率は堆積方法、条件等
によって若干異なってくるが、例えば、屈折率が2.1
の酸化チタンを100nm堆積した白板強化ガラスを用
いた場合、前記実施の形態より3%程度、発電量が増加
した。また、集光装置の厚みを3分の2にすることが可
能となり、上記実施の形態より集光型太陽光発電装置全
体の重量を30%軽くすることができた。
【0011】[実施の形態3]図5は、本発明の実施の
形態3の集光型太陽光発電装置の全体構成を示す斜視図
であり、図6は、図5に示すA−A’、B−B’線で切
り取った断面構造を示す断面図である。集光型太陽電池
は光照射強度が高いため、高温になりやすい。これは太
陽電池の特性の劣化を招き、特に開放電圧や変換効率を
低下させる。そのため、本実施の形態では、前記実施の
形態2における両面受光型太陽電池10の下側に位置す
る屈折率の高いガラスの代わりに、屈折率の高い液体1
4で充填させるようにしたものである。集光型太陽光発
電装置のフレーム15には、吸入口16および排出口を
設け、液体が循環できるようにしている。これにより、
両面受光型太陽電池10を液冷し、前記効果を維持した
まま両面受光型太陽電池10の温度上昇の問題を解決す
ることができた。屈折率の高い液体14としては、例え
ば、ヨウ素あるいはシュウ素系有機溶媒がある。本実施
の形態では、屈折率1.74のヨウ化メチルを使用し
た。本実施の形態の場合、屈折率1.80の媒質の代わ
りに屈折率1.74の媒質を導入したため光学効率が若
干低下したが、集光倍率を少し下げることで光学効率を
元通りの値に戻すことが可能である。なお、本実施の形
態では、両面受光型太陽電池10の下側に位置する屈折
率の高いガラスの代わりに、屈折率の高い液体14を充
填させたが、両面受光型太陽電池10の上側に位置する
ガラスの代わりに同様の液体を充填させても、同様の効
果を得ることができる。また、本来ならば、比重が2以
上もあるガラスが挿入される部分に比重が1よりわずか
に高い液体を封入したため、太陽光発電モジュール全体
の重量を20%程度軽くできた。これにより、本実施の
形態の集光型太陽光発電装置を実際に施工する場合に作
業者の負担を大幅に軽減することができる。以上、本発
明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは勿論である。
形態3の集光型太陽光発電装置の全体構成を示す斜視図
であり、図6は、図5に示すA−A’、B−B’線で切
り取った断面構造を示す断面図である。集光型太陽電池
は光照射強度が高いため、高温になりやすい。これは太
陽電池の特性の劣化を招き、特に開放電圧や変換効率を
低下させる。そのため、本実施の形態では、前記実施の
形態2における両面受光型太陽電池10の下側に位置す
る屈折率の高いガラスの代わりに、屈折率の高い液体1
4で充填させるようにしたものである。集光型太陽光発
電装置のフレーム15には、吸入口16および排出口を
設け、液体が循環できるようにしている。これにより、
両面受光型太陽電池10を液冷し、前記効果を維持した
まま両面受光型太陽電池10の温度上昇の問題を解決す
ることができた。屈折率の高い液体14としては、例え
ば、ヨウ素あるいはシュウ素系有機溶媒がある。本実施
の形態では、屈折率1.74のヨウ化メチルを使用し
た。本実施の形態の場合、屈折率1.80の媒質の代わ
りに屈折率1.74の媒質を導入したため光学効率が若
干低下したが、集光倍率を少し下げることで光学効率を
元通りの値に戻すことが可能である。なお、本実施の形
態では、両面受光型太陽電池10の下側に位置する屈折
率の高いガラスの代わりに、屈折率の高い液体14を充
填させたが、両面受光型太陽電池10の上側に位置する
ガラスの代わりに同様の液体を充填させても、同様の効
果を得ることができる。また、本来ならば、比重が2以
上もあるガラスが挿入される部分に比重が1よりわずか
に高い液体を封入したため、太陽光発電モジュール全体
の重量を20%程度軽くできた。これにより、本実施の
形態の集光型太陽光発電装置を実際に施工する場合に作
業者の負担を大幅に軽減することができる。以上、本発
明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは勿論である。
【0012】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)本発明によれば、太陽光が、光電変換装置に入射
する入射角を小さくすることができるので、集光装置
と、光電変換装置の受光面との界面の反射率を低減さ
せ、光学効率あるいは発電量を実質的に向上させること
が可能となる。 (2)本発明によれば、集光装置の媒質内の前記光電変
換装置に接する領域を流体で構成するようにしたので、
光電変換装置の温度上昇を抑制し、かつ、光電変換装置
の特性の劣化を抑え、しかも集光型太陽光発電装置全体
の重量を軽くすることが可能となる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)本発明によれば、太陽光が、光電変換装置に入射
する入射角を小さくすることができるので、集光装置
と、光電変換装置の受光面との界面の反射率を低減さ
せ、光学効率あるいは発電量を実質的に向上させること
が可能となる。 (2)本発明によれば、集光装置の媒質内の前記光電変
換装置に接する領域を流体で構成するようにしたので、
光電変換装置の温度上昇を抑制し、かつ、光電変換装置
の特性の劣化を抑え、しかも集光型太陽光発電装置全体
の重量を軽くすることが可能となる。
【図1】本発明の実施の形態1の集光型太陽光発電装置
の構成を示す要部断面図である。
の構成を示す要部断面図である。
【図2】図1に示す集光装置の構成を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図3】本実施の形態の集光装置の他の例を示す要部断
面図である。
面図である。
【図4】本発明の実施の形態2の集光型太陽光発電装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態3の集光型太陽光発電装置
の全体構成を示す斜視図である。
の全体構成を示す斜視図である。
【図6】図5に示すA−A’、B−B’線で切り取った
断面構造を示す断面図である。
断面構造を示す断面図である。
1…集光装置、2…フラワークラウンガラスプリズム、
3…重バリウムクラウンガラスプリズム、4…タンタリ
ウムフリントガラスプリズム、5…反射面、6,10…
両面受光型太陽電池、7,13…光線の軌跡、8…白板
強化ガラス、9…重ニオビウムフリントガラスプリズ
ム、11…反射シート、12…隙間、14…液体、15
…フレーム、16…吸入口。
3…重バリウムクラウンガラスプリズム、4…タンタリ
ウムフリントガラスプリズム、5…反射面、6,10…
両面受光型太陽電池、7,13…光線の軌跡、8…白板
強化ガラス、9…重ニオビウムフリントガラスプリズ
ム、11…反射シート、12…隙間、14…液体、15
…フレーム、16…吸入口。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月12日(2000.6.1
2)
2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── 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ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 2H087 KA27 RA41 5F051 EA01 EA20 HA01 HA11 JA12 JA14 9A001 BB06 KK16
Claims (10)
- 【請求項1】 受光面と反射面とを有し、前記受光面と
前記反射面とで挟まれた空間が前記受光面の外部より高
い屈折率を有する媒質で充填された集光装置と、 少なくとも表面の一部が前記集光装置に接する光電変換
装置とを有する集光型太陽光発電装置であって、 前記媒質内の少なくとも前記光電変換装置に接する領域
の屈折率が、前記媒質内のその他の領域の屈折率より高
いことを特徴とする集光型太陽光発電装置。 - 【請求項2】 受光面と反射面とを有し、前記受光面と
前記反射面とで挟まれた空間が前記受光面の外部より高
い屈折率を有する媒質で充填された集光装置と、 少なくとも表面の一部が前記集光装置に接する光電変換
装置とを有する集光型太陽光発電装置であって、 前記媒質内の前記受光面に接する領域の屈折率が前記媒
質内で最も低く、かつ、前記媒質内の前記光電変換装置
に接する領域の屈折率が前記媒質内で最も高いことを特
徴とする集光型太陽光発電装置。 - 【請求項3】 前記媒質内の屈折率が、前記光電変換装
置と接する領域から距離が遠くなるにしたがって段階的
に低くなることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の集光型太陽光発電装置。 - 【請求項4】 前記媒質内の屈折率が、前記光電変換装
置と接する領域から距離が遠くなるにしたがって連続的
に低くなることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の集光型太陽光発電装置。 - 【請求項5】 受光面と反射面とを有し、前記受光面と
前記反射面とで挟まれた空間が前記受光面の外部より高
い屈折率を有する媒質で充填された集光装置と、 少なくとも表面の一部が前記集光装置に接する光電変換
装置とを有する集光型太陽光発電装置であって、 前記媒質は、その屈折率が均一ではなく、前記媒質内を
通過する光線の、前記光電変換装置の受光面法線方向に
対する角度が屈折率の異なる領域を通過する度に小さく
なることを特徴とする集光型太陽光発電装置。 - 【請求項6】 前記光電変換装置を挟むように設けられ
る2個の集光装置を有し、 前記2個の集光装置は、前記受光面と前記反射面と前記
光電変換装置とを含む断面において、前記反射面が直線
あるいは曲線で構成されていることを特徴とする請求項
1ないし請求項6のいずれか1項に記載の集光型太陽光
発電装置。 - 【請求項7】 前記光電変換装置は、前記集光装置の媒
質内に設けられることを特徴とする請求項1ないし請求
項5のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電装置。 - 【請求項8】 前記集光装置と前記光電変換装置とは、
前記集光装置の前記受光面と、前記反射面と、前記光電
変換装置の受光面とが平行になるように配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載の集光型太陽光発電装
置。 - 【請求項9】 前記媒質内の前記光電変換装置に接する
領域が、流体で構成されることを特徴とする請求項1な
いし請求項8のいずれか1項に記載の集光型太陽光発電
装置。 - 【請求項10】 前記流体は、ヨウ素あるいはシュウ素
系有機溶媒で構成されることを特徴とする請求項9に記
載の集光型太陽光発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11293527A JP3091755B1 (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 集光型太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11293527A JP3091755B1 (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 集光型太陽光発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3091755B1 JP3091755B1 (ja) | 2000-09-25 |
JP2001119055A true JP2001119055A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17795908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11293527A Expired - Fee Related JP3091755B1 (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 集光型太陽光発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3091755B1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007090339A1 (fr) * | 2006-02-09 | 2007-08-16 | Binxuan Yi | Appareil à cellules solaires de type concentration |
WO2012091082A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 信越化学工業株式会社 | 集光型太陽光電池用の有機材料光学シート |
ITBA20110025A1 (it) * | 2011-05-21 | 2012-11-22 | Daniele Mangia | Pannello fotovoltaico con celle a geometria diedrica |
JP2018082143A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池モジュール |
-
1999
- 1999-10-15 JP JP11293527A patent/JP3091755B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007090339A1 (fr) * | 2006-02-09 | 2007-08-16 | Binxuan Yi | Appareil à cellules solaires de type concentration |
WO2012091082A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 信越化学工業株式会社 | 集光型太陽光電池用の有機材料光学シート |
JP5603434B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2014-10-08 | 信越化学工業株式会社 | 集光型太陽光電池用の有機材料光学シート |
ITBA20110025A1 (it) * | 2011-05-21 | 2012-11-22 | Daniele Mangia | Pannello fotovoltaico con celle a geometria diedrica |
JP2018082143A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池モジュール |
US10910990B2 (en) | 2016-11-18 | 2021-02-02 | Lg Electronics Inc. | Solar cell module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3091755B1 (ja) | 2000-09-25 |
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