JP2002270885A - Light condensing solarlight power generator - Google Patents

Light condensing solarlight power generator

Info

Publication number
JP2002270885A
JP2002270885A JP2001071440A JP2001071440A JP2002270885A JP 2002270885 A JP2002270885 A JP 2002270885A JP 2001071440 A JP2001071440 A JP 2001071440A JP 2001071440 A JP2001071440 A JP 2001071440A JP 2002270885 A JP2002270885 A JP 2002270885A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pair
solar cell
bus bars
receiving surface
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001071440A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Araki
建次 荒木
Masashi Yamaguchi
真史 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2001071440A priority Critical patent/JP2002270885A/en
Publication of JP2002270885A publication Critical patent/JP2002270885A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light condensing solarlight power generator having a high efficiency by suppressing a decrease in an output due to a resistance loss or a chromatic aberration without reducing a photodetecting amount even without enhancing a tracking accuracy or an assembling accuracy. SOLUTION: Since a local light condensing density is enhanced in the vicinity of a pair of bus bars 42 as compared with that of another region on a photodetecting surface 38 of a solar battery cell 36 via a secondary condenser lens 34, a substantial photodetecting area of the cell 36, is enlarged, and the area utility ratio is enhanced. Hence, the photodetecting amount is assured without enhancing the tracking accuracy or the assembling accuracy. Further, since problems due to a distribution diode effect or an ohmic contact disturbance in association with a current concentration are eliminated, the substantial resistance of a pectinated electrode 40 is reduced, and further a condensing density near the bus bar 42 is enhanced, a photocurrent of each wavelength can approach to each other, and hence the photodetecting amount is not reduced even without enhancing the tracking accuracy or the assembling accuracy, the decrease in the output due to the resistance loss or the chromatic aberration is suppressed, and the efficiency of the solar light power generation is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発電効率を高くし
た太陽光発電装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic power generator having a high power generation efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】受光面に受けた太陽光エネルギを電気エ
ネルギに変換する太陽電池セルを備えた太陽光発電装置
の発電効率を高めるために、受光面に入射させられた集
光した太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電
池セルを備えた集光型太陽光発電装置が知られている。
たとえば、単一のフレネルレンズを用いて太陽光を集光
して太陽電池セルの受光面に入射させる集光型太陽光発
電装置(USP4,069,812)、プリズマティッ
クカバーと幅広電極との組併せで櫛型電極の抵抗損失を
改善した集光型太陽光発電装置(USP4,711,9
72)、二次凸レンズによりトラッキング精度を改善し
た集光型太陽光発電装置(USP5,167,72
4)、色混合プリズムを用いて色収差によるスペクトル
アンマッチを改善した集光型太陽光発電装置(USP
6,031,179)などが提案されている。
2. Description of the Related Art In order to increase the power generation efficiency of a photovoltaic power generation device provided with a photovoltaic cell for converting solar energy received on a light receiving surface into electric energy, condensed solar energy incident on the light receiving surface is increased. There is known a concentrating solar power generation device including a solar cell that converts light into electric energy.
For example, a concentrating solar power generation device (US Pat. No. 4,069,812) that condenses sunlight using a single Fresnel lens and makes it incident on a light receiving surface of a solar cell, a set of a prismatic cover and a wide electrode In addition, a concentrating solar power generation device (USP 4,711,9) in which the resistance loss of the comb-shaped electrode is improved.
72), a concentrating photovoltaic power generator with improved tracking accuracy by means of a secondary convex lens (US Pat. No. 5,167,72)
4), a concentrating photovoltaic power generator (USP) in which spectral mismatch due to chromatic aberration is improved using a color mixing prism
6,031,179).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
集光型太陽光発電装置では、未だ種々の不都合が残され
ていた。たとえば、単一のフレネルレンズを用いて太陽
光を集光して太陽電池セルの受光面に入射させる集光型
太陽光発電装置では、その集光倍率が高くなるほど僅か
なずれが太陽電池セルの受光量に影響するので、太陽位
置を追跡する際のトラッキング精度や、集光レンズおよ
び太陽電池セルの組付け精度が必要となり、装置が高価
となるという欠点があった。また、プリズマティックカ
バーと幅広電極との組合せで櫛型電極の抵抗損失を改善
した集光型太陽光発電装置では、そのプリズマティック
カバーによって抵抗損失は改善されるけれども、組立作
業時に高精度のアライメントが必要となって装置が高価
となるとともに、吸収波長帯が異なるセル(接合)が積
層された多接合型太陽電池セルにおける上層と下層の電
流が整合しない場合には出力が小さい側の値となるとい
う色収差による損失やトラッキング精度が改善されない
という欠点があった。また、二次凸レンズによりトラッ
キング精度を改善した集光型太陽光発電装置では、上記
色収差は却って悪化するとともに、抵抗損失も増大する
という欠点があった。また、色混合プリズムを用いて色
収差によるスペクトルアンマッチを改善した集光型太陽
光発電装置では、2枚のプリズム構造が必要となるため
透過損失が大きくなるとともに、抵抗損失やトラッキン
グ精度が改善されないという欠点があった。
By the way, the above-mentioned conventional concentrator photovoltaic power generator still has various disadvantages. For example, in a concentrating photovoltaic power generation device that condenses sunlight using a single Fresnel lens and makes it incident on the light receiving surface of the photovoltaic cell, a slight shift of the photovoltaic cell increases as the condensing magnification increases. Since the amount of received light is affected, tracking accuracy when tracking the sun position and assembling accuracy of the condenser lens and the solar cell are required, and there is a disadvantage that the device becomes expensive. In a concentrator photovoltaic power generation system that improves the resistance loss of comb-shaped electrodes by combining a prismatic cover and a wide electrode, the prismatic cover improves the resistance loss, but high-precision alignment during assembly work Is necessary, the device becomes expensive, and when the current in the upper layer and the current in the lower layer do not match in a multi-junction solar cell in which cells (junctions) having different absorption wavelength bands are stacked, the value of the output becomes smaller. There is a disadvantage that loss due to chromatic aberration and tracking accuracy are not improved. Further, in the concentrator photovoltaic power generator in which the tracking accuracy is improved by the secondary convex lens, the chromatic aberration is rather deteriorated and the resistance loss is increased. Also, in a concentrator photovoltaic power generation system in which spectral mismatch due to chromatic aberration is improved by using a color mixing prism, transmission loss is increased because two prism structures are required, and resistance loss and tracking accuracy are not improved. There were drawbacks.

【0004】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであり、その目的とするところは、トラッキング
精度や組付け精度を高めなくても受光量が低下せず、抵
抗損失や色収差に起因する出力低下が抑制された高い効
率な集光型太陽光発電装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to reduce the amount of received light without increasing tracking accuracy and assembly accuracy, and to reduce resistance loss and chromatic aberration. It is an object of the present invention to provide a high-efficiency concentrating solar power generation device in which a decrease in output due to the light is suppressed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、一次集光装置により
集光された太陽光を太陽電池セルの受光面に入射させる
集光型太陽光発電装置であって、(a) 所定間隔に配置さ
れた比較的細い複数本の櫛形電極と、該櫛形電極に発生
した発電電流を集電するためにその複数本の櫛形電極が
接続されたバスバーとが受光面に設けられた太陽電池セ
ルと、(b) その太陽電池セルの受光面のうち、前記バス
バーに近い側の領域に他の領域よりも高い密度で集光す
る二次集光レンズとを、含むことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the gist of the present invention is to provide a condensing type solar cell in which sunlight condensed by a primary condensing device is incident on a light receiving surface of a solar cell. A photovoltaic device, wherein (a) a plurality of relatively thin comb-shaped electrodes arranged at predetermined intervals, and the plurality of comb-shaped electrodes are connected to collect generated current generated in the comb-shaped electrodes. A solar cell in which a bus bar is provided on a light receiving surface, and (b) a secondary light condensing that condenses light at a higher density on an area closer to the bus bar on the light receiving surface of the solar cell than on other areas. And a lens.

【0006】[0006]

【発明の効果】このようにすれば、一次集光装置により
太陽電池セルの受光面に集光された太陽光が、二次集光
レンズによりその受光面のバスバーに近い側の領域に他
の領域よりも高い密度で集光される。これにより、先
ず、太陽電池セルの受光面から外れた光が二次集光レン
ズによりその受光面へ入射させられて、一次集光装置か
ら見たターゲット面積が拡大されることから、太陽電池
セルの実質的な受光面積が拡大されてその面積利用率が
高められるので、トラッキング精度や組付け精度を高め
ることなく受光量が確保されて、太陽光発電の効率が高
められる。また、太陽光が二次集光レンズにより太陽電
池セルの受光面のバスバーに近い側の領域に他の領域よ
りも高い密度で集光されることから、電流集中に伴う分
布ダイオード効果やオーミック接触騒乱による問題がな
くなって実質的な櫛型電極の抵抗が低下させられるの
で、太陽光発電の効率が高められる。また、色収差によ
る影響が特に大きい受光面の中央部すなわちバスバーの
中間部において前記二次集光レンズが凹レンズとして機
能してその中央部の集光密度が低くバスバー近傍の集光
密度が高められるので、波長毎の光電流が相互い近接で
き、光出力が増加させられる。さらに、太陽電池セルの
受光面に設けられた櫛型電極で乱反射させられた光が二
次集光レンズ内で閉じ込められて再び太陽電池セルの受
光面に入射させられるので、櫛型電極の日陰損失が減少
して太陽光発電の効率が高められる。
In this way, the sunlight condensed on the light receiving surface of the photovoltaic cell by the primary light condensing device is transferred to another area of the light receiving surface closer to the bus bar by the secondary light condensing lens. Light is collected at a higher density than the area. Thereby, first, light deviating from the light receiving surface of the solar cell is made incident on the light receiving surface by the secondary condenser lens, and the target area viewed from the primary condenser device is enlarged. Since the effective light receiving area is increased and the area utilization rate is increased, the amount of received light is secured without increasing the tracking accuracy and the assembly accuracy, and the efficiency of photovoltaic power generation is improved. In addition, sunlight is collected by the secondary condensing lens in the area near the bus bar on the light-receiving surface of the photovoltaic cell at a higher density than in other areas. Since the problem caused by the disturbance is eliminated and the resistance of the comb electrode is substantially reduced, the efficiency of photovoltaic power generation is improved. In addition, the secondary condensing lens functions as a concave lens in the central portion of the light receiving surface that is particularly affected by chromatic aberration, that is, in the middle portion of the bus bar, so that the condensing density at the central portion is low and the condensing density near the bus bar is increased. In addition, the photocurrent of each wavelength can be brought close to each other, and the light output can be increased. Furthermore, the light irregularly reflected by the comb-shaped electrode provided on the light-receiving surface of the solar cell is confined in the secondary condensing lens and made incident again on the light-receiving surface of the solar cell, so that the shade of the comb-shaped electrode Loss is reduced and the efficiency of solar power generation is increased.

【0007】[0007]

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記太陽電池セ
ルは、互いに平行な1対のバスバーと、該1対のバスバ
ーに直角を成してその1対のバスバー間を接続し、その
1対のバスバーの長手方向において一定間隔を隔てて配
置された多数本の櫛型電極とを、前記受光面に備えたも
のあり、前記二次集光レンズは、前記1対のバスバーの
直上からその1対のバスバーの中間領域側に所定距離ず
れた位置に1対の凸部を有し、且つその1対のバスバー
の中間領域上において凹部を有して、前記太陽電池セル
の受光面に重ねた状態で設けられた多峰性凸レンズであ
る。このようにすれば、多峰性凸レンズが太陽電池セル
の受光面に重ねた状態で設けられることから、太陽電池
セルの受光面に設けられた櫛型電極が保護されるととも
に、シールされ得るため、電極の腐食や反射防止膜の潮
解劣化が防止される。また、上記多峰性凸レンズの焦点
距離が極めて短くされるので、偏平形状の太陽電池モジ
ュールとなる利点がある。
In another preferred embodiment of the present invention, preferably, the solar cell comprises a pair of bus bars parallel to each other, and connecting the pair of bus bars at right angles to the pair of bus bars. A plurality of comb-shaped electrodes arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the pair of bus bars; and a plurality of comb-shaped electrodes provided on the light receiving surface, wherein the secondary condensing lens is located immediately above the pair of bus bars. Has a pair of projections at a position shifted by a predetermined distance from the middle area of the pair of bus bars, and has a recess on the middle area of the pair of bus bars, and has a light receiving surface of the solar cell. This is a multimodal convex lens provided in a state of being superimposed on. With this configuration, since the multimodal convex lens is provided so as to overlap the light receiving surface of the solar cell, the comb-shaped electrode provided on the light receiving surface of the solar cell can be protected and sealed. In addition, electrode corrosion and deliquescence deterioration of the antireflection film are prevented. Further, since the focal length of the multimodal convex lens is extremely shortened, there is an advantage that the solar cell module has a flat shape.

【0008】また、好適には、前記太陽電池セルは、吸
収波長帯が異なる複数種類のpn接合が積層された多接
合型太陽電池セルである。このような多接合型太陽電池
セルにおいて、厚み方向に積層して設けられた吸収波長
帯が異なるpn接合相互の光電流の差が小さくされるの
で、その色収差による出力低下が好適に減少させられ
る。
[0008] Preferably, the solar cell is a multi-junction solar cell in which a plurality of types of pn junctions having different absorption wavelength bands are stacked. In such a multi-junction solar cell, the difference in photocurrent between the pn junctions having different absorption wavelength bands provided in a stacked manner in the thickness direction is reduced, so that the output reduction due to the chromatic aberration can be suitably reduced. .

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1において、太陽光追尾装置10は、本
発明の一実施例の集光型太陽光発電装置12と、その集
光型太陽光発電装置12を垂直軸心および水平軸心まわ
りに回転可能に支持し、その集光型太陽光発電装置12
が太陽に対向した姿勢に維持されるように、その集光型
太陽光発電装置12上記垂直軸心および水平軸心まわり
に回転駆動する垂直軸駆動装置14および水平軸駆動装
置16とを有し、太陽に常時対向できるようにその太陽
の位置を追尾するようになっている。垂直軸駆動装置1
4は、上方へ突き出す垂直軸心まわりに回転可能な垂直
出力軸18と、その出力軸18に固定され、集光型太陽
光発電装置12を水平軸心まわりに回転可能に支持する
ためのU字状アーム20とを備えている。上記水平軸駆
動装置16は、そのU字状アーム20の一端部に設けら
れ、上記集光型太陽光発電装置12を支持する水平軸2
2に直接に或いは簡単な減速装置を介して間接的に連結
された後述の出力軸24を備えている。
In FIG. 1, a solar tracking device 10 includes a concentrating solar power generation device 12 according to an embodiment of the present invention and the concentrating solar power generation device 12 around a vertical axis and a horizontal axis. Rotatably supported and its concentrating solar power generation device 12
Has a vertical axis driving device 14 and a horizontal axis driving device 16 that are driven to rotate around the vertical axis and the horizontal axis so that the solar cell is maintained in a posture facing the sun. The position of the sun is tracked so that it can always face the sun. Vertical axis drive 1
Reference numeral 4 denotes a vertical output shaft 18 protruding upward and rotatable around a vertical axis, and a U fixed to the output shaft 18 for supporting the concentrating solar power generation device 12 rotatably around a horizontal axis. And a U-shaped arm 20. The horizontal axis driving device 16 is provided at one end of the U-shaped arm 20 and supports the concentrating solar power generation device 12.
2 is provided with an output shaft 24 described below, which is connected directly or indirectly via a simple reduction gear.

【0011】図2に示すように、上記集光型太陽光発電
装置12は、扇型断面を有し且つ部分円筒面側が開口す
るケース30と、一次集光装置として機能するためにそ
のケース30の開口に嵌め付けられた部分円筒状の非結
像系フレネルレンズ32と、非結像系フレネルレンズ3
2の集光位置であるケース30の底面において重ねられ
た状態で配置された二次集光レンズ34および半導体製
太陽電池セル36とを有し、図2の1点鎖線に示すよう
に、太陽電池セル36に対して二次集光レンズ34を通
して太陽光Lが集光されると、その太陽電池セル36か
ら発電された電力が出力されるようになっている。この
集光型太陽光発電装置12では、非結像系フレネルレン
ズ32が用いられることにより、たとえば図3に示すよ
うに、太陽に向かう方向に対して所定の角度範囲内であ
れば、非結像系フレネルレンズ32による太陽電池セル
36に対する集光光強度を一定にすることができるよう
になっている。
As shown in FIG. 2, the concentrator photovoltaic power generation device 12 has a fan-shaped cross section and an opening on the side of a partial cylindrical surface, and a case 30 for functioning as a primary concentrator. And a non-imaging Fresnel lens 32 of a partial cylindrical shape fitted in the opening of
2, a secondary condensing lens 34 and a semiconductor solar cell 36 arranged in a state of being superimposed on the bottom surface of the case 30 at the light condensing position of the case 2, and as shown by a dashed line in FIG. When the sunlight L is condensed on the battery cell 36 through the secondary condenser lens 34, the power generated from the solar cell 36 is output. In the concentrator photovoltaic power generation device 12, the non-imaging Fresnel lens 32 is used so that, as shown in FIG. The intensity of light condensed on the solar cell 36 by the image system Fresnel lens 32 can be made constant.

【0012】上記太陽電池セル36はたとえば図3に示
すように長手板状を成している。その太陽電池セル36
の受光面38には、長手方向において一定の間隔を隔て
て短辺方向(幅方向すなわちy方向)に平行に配置され
た多数本の比較的細い櫛型電極40と、受光面38の長
手方向(x方向)の側縁すなわち長辺に沿った側縁にお
いて上記櫛型電極40に接続された状態で設けられた比
較的太い1対のバスバー(集電電極)42とが、たとえ
ば導電性接着剤或いは導電性厚膜材料により形成されて
いる。上記櫛型電極40は受光面38上を等密度となる
ように配置されている。
The solar cell 36 has a long plate shape, for example, as shown in FIG. The solar cell 36
The light receiving surface 38 has a plurality of relatively thin comb-shaped electrodes 40 arranged in parallel in the short side direction (width direction, that is, the y direction) at regular intervals in the longitudinal direction, and the longitudinal direction of the light receiving surface 38. A relatively thick pair of busbars (collecting electrodes) 42 provided in a state connected to the comb-shaped electrode 40 at the side edge in the (x direction), that is, the side edge along the long side, is, for example, a conductive adhesive. It is formed of an agent or a conductive thick film material. The comb electrodes 40 are arranged on the light receiving surface 38 so as to have the same density.

【0013】上記太陽電池セル36は、たとえば図4に
示すように、吸収波長帯が異なる複数種類のpn接合が
積層された多接合型構造を備えたものである。なお、図
4の実施例において、各部の寸法比等は必ずしも正確に
描かれていない。図4において、太陽電池セル36は、
p型ゲルマニウム板の上部が不純物拡散などによってn
型とされることによりpn接合が形成された底部接合層
46と、0.1μm程度のn+ −GaAs層およびn+
−(In)GaAsAs層から順次構成され、上記Ge
基板46上に積層されたバッファ層48と、n++−In
GaP層およびp++−AlGaAs層から順次構成さ
れ、上記バッファ層48上に積層されたトンネル層50
と、p+ −InGaP層、p−(In)GaAs層、n
+ −(In)GaAs層、n+ −AlInP層から順次
構成されることによりpn接合が形成された中間部接合
層52と、n++−InGaAs層およびp++−AlGa
As層から順次構成され、上記中間部接合層52上に積
層されたトンネル層54と、p−AlInP層、p−I
nGaP層、n+ −InGaP層、n+ −AlGaP層
から順次構成されることによりpn接合が形成された上
部接合層56とを備えている。上記図4において、太陽
電池セル36の底面には裏面電極58が固着されてお
り、その裏面電極58と受光面38の櫛型電極40との
間に発電電力が出力されるようになっている。上記櫛型
電極40と上部接合層56のn+ −AlGaP層との間
にはたとえばn−AlInPから成るコンタクト層60
が設けられており、そのn+ −AlGaP層の露出面に
は反射防止膜62が設けられている。なお、図4におい
て[]内に示されている物質は、半導体型を設定するた
めに拡散或いはイオン注入された不純物である。
The solar battery cell 36 has a multi-junction structure in which a plurality of types of pn junctions having different absorption wavelength bands are stacked, as shown in FIG. 4, for example. In the embodiment of FIG. 4, the dimensional ratios and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately. In FIG. 4, the solar cell 36 is
The upper part of the p-type germanium plate is n
A bottom junction layer 46 in which a pn junction is formed by forming a mold, an n + -GaAs layer of about 0.1 μm and an n +
-(In) GaAs As layer, and the Ge
A buffer layer 48 stacked on the substrate 46, n ++ -In
A tunnel layer 50 composed of a GaP layer and a p ++- AlGaAs layer sequentially and stacked on the buffer layer 48
And p + -InGaP layer, p- (In) GaAs layer, n
An intermediate junction layer 52 having a pn junction formed by sequentially forming a + -(In) GaAs layer and an n + -AlInP layer; an n ++ -InGaAs layer and a p ++ -AlGa layer;
A tunnel layer 54, a p-AlInP layer, and a p-I
An upper junction layer 56 having a pn junction formed by sequentially forming an nGaP layer, an n + -InGaP layer, and an n + -AlGaP layer. In FIG. 4 described above, a back electrode 58 is fixed to the bottom surface of the solar cell 36, and generated power is output between the back electrode 58 and the comb-shaped electrode 40 on the light receiving surface 38. . A contact layer 60 made of, for example, n-AlInP is provided between the comb electrode 40 and the n + -AlGaP layer of the upper bonding layer 56.
Is provided, and an antireflection film 62 is provided on the exposed surface of the n + -AlGaP layer. In FIG. 4, substances shown in [] are impurities diffused or ion-implanted for setting a semiconductor type.

【0014】上記底部接合層46、中間部接合層52、
および上部接合層56にそれぞれ設けられているpn接
合は、電気的に直列に接続されるとともに、たとえば図
5に示すように、中心波長が相互に異なり吸収帯を備え
ており、太陽光Lの波長帯のうちの吸収波長帯を広域と
して高い変換効率が得られるようになっている。
The bottom bonding layer 46, the intermediate bonding layer 52,
And the pn junctions provided in the upper junction layer 56 are electrically connected in series, and have absorption bands different from each other in the center wavelength, as shown in FIG. High conversion efficiency can be obtained by making the absorption wavelength band of the wavelength band a wide band.

【0015】図6は上記のように構成された太陽電池セ
ル36の上に二次集光レンズ34が密接状態で重ねられ
た太陽電池モジュールを示している。この二次集光レン
ズ34は、ガラスやアクリル樹脂などの屈折率が1より
十分に大きい透明な材質で構成されており、たとえば図
6に示すように、1対のバスバー42の直上からその1
対のバスバー42の中間領域側に所定距離ずれた位置に
1対の凸部66を有し、且つその1対のバスバー42の
中間領域上において凹部68を有する多峰性凸レンズで
ある。このため、図6の1点鎖線で表す太陽光線Lに示
されるように、太陽電池セル36の受光面38のうち、
前記1対のバスバー42に近い側の領域に他の領域より
も高い密度で集光する。
FIG. 6 shows a solar cell module in which the secondary condensing lens 34 is closely stacked on the solar cell 36 constructed as described above. The secondary condensing lens 34 is made of a transparent material such as glass or acrylic resin having a refractive index sufficiently larger than 1. For example, as shown in FIG.
A multimodal convex lens having a pair of convex portions 66 at a position shifted by a predetermined distance to the intermediate region side of the pair of bus bars 42 and having a concave portion 68 on the intermediate region of the pair of bus bars 42. For this reason, as shown by the sunlight L indicated by a dashed line in FIG.
The light is condensed on a region closer to the pair of bus bars 42 at a higher density than other regions.

【0016】上述のように、本実施例によれば、二次集
光レンズ34により、太陽電池セル36の受光面38上
において1対のバスバー42の近傍が他の領域よりも局
部的に集光密度が高められることから、以下に示す種々
の作用が得られる。先ず、(a) 太陽電池セル36の受光
面38から外れた光が二次集光レンズ34によりその受
光面38へ入射させられて、非結像系フレネルレンズ3
2側すなわち一次集光装置側から見たターゲット面積す
なわち受光面38が拡大されることから、太陽電池セル
36の実質的な受光面積が拡大されてその面積利用率が
高められるので、アライメントなしでたとえば0.5m
m程度の許容差で二次集光レンズ34を組付けでき、ト
ラッキング精度や組付け精度を高めることなく受光量が
確保されて、太陽光発電の効率が高められる。
As described above, according to the present embodiment, the vicinity of the pair of bus bars 42 on the light receiving surface 38 of the photovoltaic cell 36 is more locally collected by the secondary condensing lens 34 than in other regions. Since the light density is increased, the following various functions can be obtained. First, (a) light deviating from the light receiving surface 38 of the solar cell 36 is made incident on the light receiving surface 38 by the secondary condensing lens 34, and the non-imaging Fresnel lens 3
Since the target area, that is, the light receiving surface 38 as viewed from the side of the primary light condensing device, that is, the light receiving surface 38 is enlarged, the substantial light receiving area of the solar cell 36 is enlarged, and the area utilization factor is increased. For example, 0.5m
The secondary condenser lens 34 can be assembled with a tolerance of about m, the amount of received light is secured without increasing the tracking accuracy or the assembly accuracy, and the efficiency of photovoltaic power generation is improved.

【0017】次いで、(b) 太陽光Lが二次集光レンズ3
4により中心部の集光倍率を極端に上げることなく太陽
電池セル36に集光させることができることから、極端
な集光により発生する分布ダイオード効果やオーミック
接触擾乱が抑止されるので、太陽光発電の効率が高めら
れる。上記分布ダイオード効果とは、櫛型電極40から
離隔するほど発電電流が櫛型電極40へ流れる経路が長
くなって電圧が高くなることから、櫛型電極40から離
隔した部分で太陽電池セル36が内部導通する現象であ
り、本発明者等により発見されたものである。上記オー
ミック接触擾乱とは、集光度が高まると注入される電子
或いは正孔により金属と半導体の境界面の障壁の厚みが
増大し、接触抵抗が急増する現象である。
Next, (b) the sunlight L is applied to the secondary condenser lens 3
4, since the light can be collected on the solar cell 36 without extremely increasing the light collection magnification at the center, the distributed diode effect and the ohmic contact disturbance caused by the extreme light collection are suppressed. Efficiency is increased. The distributed diode effect means that as the distance from the comb-shaped electrode 40 increases, the path through which the generated current flows to the comb-shaped electrode 40 increases and the voltage increases. This is a phenomenon of internal conduction and was discovered by the present inventors. The ohmic contact disturbance is a phenomenon in which, when the degree of light collection increases, the thickness of a barrier at the interface between a metal and a semiconductor increases due to injected electrons or holes, and contact resistance sharply increases.

【0018】また、(c) 色収差による影響が特に大きい
受光面38の中央部すなわち1対のバスバー42の中間
部において前記二次集光レンズ34が凹レンズとして機
能してその中央部の集光密度が低くバスバー42近傍の
集光密度が高められてたとえば図7に示すように、従来
の集光強度(入射強度)が分散されるので、波長毎の光
電流が相互に近接でき、光出力が増加させられる。すな
わち、太陽電池セル36は、吸収波長帯が異なる複数種
類のpn接合が積層された多接合型太陽電池セルであっ
て、厚み方向に積層して設けられた吸収波長帯が異なる
pn接合のうちの最も弱い出力によって制限される性質
があり、二次集光レンズ34が用いられない場合には、
たとえば図8に示すように、受光面38の幅方向中央部
では、底部接合層46のpn接合の光出力(吸収エネル
ギ強度)が低く、上部接合層56のpn接合の光出力
(吸収エネルギ強度)が高くなってその差が大きいけれ
ども、上記二次集光レンズ34の集光密度の偏り(受光
面38の幅方向中央部の集光密度が低くされること)に
よって相互の光電流の差が小さくされるので、その色収
差により出力低下が好適に減少させられる利点がある。
(C) In the central portion of the light receiving surface 38 where the influence of chromatic aberration is particularly large, that is, at the intermediate portion between the pair of bus bars 42, the secondary focusing lens 34 functions as a concave lens and the focusing density at the central portion 7, the light-collecting density near the bus bar 42 is increased, and the conventional light-collecting intensity (incident intensity) is dispersed, as shown in FIG. 7, for example. Increased. That is, the solar cell 36 is a multi-junction solar cell in which a plurality of types of pn junctions having different absorption wavelength bands are stacked, and among the pn junctions having different absorption wavelength bands provided in the thickness direction. Has the property of being limited by the weakest output of the lens, and when the secondary condenser lens 34 is not used,
For example, as shown in FIG. 8, at the center in the width direction of the light receiving surface 38, the light output (absorbed energy intensity) of the pn junction of the bottom bonding layer 46 is low, and the light output (absorbed energy intensity) of the pn junction of the upper bonding layer 56 is low. ) Is high and the difference is large, but the difference in the light current between the secondary light condensing lenses 34 (the light condensing density at the center in the width direction of the light receiving surface 38 is reduced) causes the difference in the mutual photocurrent. Since the chromatic aberration is reduced, there is an advantage that the output reduction is appropriately reduced by the chromatic aberration.

【0019】さらに、(d) 太陽電池セル36の受光面3
8に設けられた櫛型電極40で乱反射させられた光が二
次集光レンズ34内で閉じ込められて再び太陽電池セル
36の受光面38に入射させられるので、櫛型電極40
の日陰損失が減少して太陽光発電の効率が高められる。
(D) Light-receiving surface 3 of solar cell 36
8, the light irregularly reflected by the comb-shaped electrode 40 is confined in the secondary condensing lens 34 and made incident on the light-receiving surface 38 of the solar cell 36 again.
The shade loss is reduced and the efficiency of solar power generation is increased.

【0020】また、本実施例によれば、太陽電池セル3
6は、互いに平行な1対のバスバー42と、その1対の
バスバー42に直角を成してその1対のバスバー42間
を接続し、その1対のバスバー42の長手方向において
一定間隔を隔てて配置された多数本の櫛型電極40とを
受光面38に備えたものあり、二次集光レンズ34は、
1対のバスバー42の直上からその1対のバスバー42
の中間領域側に所定距離ずれた位置に1対の凸部66を
有し、且つその1対のバスバー42の中間領域上におい
て凹部68を有して、太陽電池セル36の受光面38に
重ねた状態で設けられた多峰性凸レンズであることか
ら、太陽電池セル36の受光面38に設けられた櫛型電
極40が保護されるとともに、好適にシールされ得るた
め、櫛型電極40やバスバー42などの電極の腐食や反
射防止膜62の潮解劣化が防止される。また、上記二次
集光レンズ(多峰性凸レンズ)34の焦点距離が極めて
短くされるので、偏平形状の太陽電池モジュール(二次
集光レンズ34および太陽電池セル36)となる利点が
ある。
According to the present embodiment, the solar cell 3
Reference numeral 6 denotes a pair of bus bars 42 parallel to each other, and connects the pair of bus bars 42 at right angles to the pair of bus bars 42, and at a predetermined interval in the longitudinal direction of the pair of bus bars 42. And a plurality of comb-shaped electrodes 40 arranged on the light receiving surface 38.
The pair of bus bars 42 is located immediately above the pair of bus bars 42.
Has a pair of projections 66 at a position shifted by a predetermined distance to the intermediate region side, and has a concave portion 68 on the intermediate region of the pair of bus bars 42 so as to overlap the light receiving surface 38 of the solar cell 36. Since the multi-modal convex lens is provided in a state where the comb-shaped electrode 40 provided on the light-receiving surface 38 of the solar cell 36 can be protected and appropriately sealed, the comb-shaped electrode 40 and the bus bar Corrosion of electrodes such as 42 and deliquescence deterioration of the antireflection film 62 are prevented. In addition, since the focal length of the secondary condensing lens (multimodal convex lens) 34 is extremely short, there is an advantage that the solar cell module (the secondary condensing lens 34 and the solar cell 36) has a flat shape.

【0021】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。
While the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be embodied in still another embodiment.

【0022】例えば、前述の実施例において、太陽電池
セル36は、たとえば図3に示すように、長手方向の側
縁に1対のバスバー42が設けられ、それら1対のバス
バー42の間を接続するように多数本の櫛型電極40が
上記長手方向に一定の間隔で相互に平行に配置されてい
たが、たとえば図9に示すように、多数本の櫛型電極4
0により相互に接続された複数対のバスバー42が受光
面38に設けられたものであってもよいし、たとえば図
10に示すように、受光面38の四辺に沿ってバスバー
42が設けられ、多数本の櫛型電極40がその受光面3
8上を等密度で配置されてそのバスバー42に接続され
たものであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, for example, the solar cell 36 is provided with a pair of bus bars 42 at the side edges in the longitudinal direction, and the connection between the pair of bus bars 42 is provided. Although a large number of comb-shaped electrodes 40 are arranged in parallel with each other at regular intervals in the longitudinal direction as described above, for example, as shown in FIG.
A plurality of pairs of bus bars 42 connected to each other by 0 may be provided on the light receiving surface 38, or, for example, as shown in FIG. 10, the bus bars 42 are provided along four sides of the light receiving surface 38, A large number of comb-shaped electrodes 40 have their light receiving surfaces 3
8 may be arranged at equal density and connected to the bus bar 42.

【0023】上記図9に示す太陽電池セル36の場合に
は、複数本の二次集光レンズ34が1対のバスバー42
間を覆うように配置される。或いは、同様の形状を備え
るように一体成形された二次集光レンズが用いられる。
また、上記図10に示す太陽電池セル36の場合には、
凸部66が上記受光面38の四辺に沿って連ねられ、そ
の凸部66の間に凹部68が設けられた二次集光レンズ
が用いられる。
In the case of the solar cell 36 shown in FIG. 9, a plurality of secondary condenser lenses 34 are connected to a pair of bus bars 42.
It is arranged so as to cover between them. Alternatively, a secondary condenser lens integrally molded to have a similar shape is used.
In the case of the solar cell 36 shown in FIG.
A secondary condensing lens is used in which the convex portions 66 are connected along the four sides of the light receiving surface 38, and the concave portions 68 are provided between the convex portions 66.

【0024】また、前述の実施例では、一次集光装置と
して非結像系フレネルレンズ32が設けられていたが、
円筒面反射鏡、球面反射鏡などの他の一次集光装置であ
ってもよい。このような場合には、太陽電池セル36の
上に二次集光レンズ34が重ねられた太陽電池モジュー
ルは、その受光面38が必ずしも太陽光Lに対して直角
ではなくてもよく、太陽光Lに対して傾斜していたり、
太陽光Lに対して平行であってもよい。また、上記受光
面38は必ずしも平面でなくてもよい。
In the above-described embodiment, the non-imaging system Fresnel lens 32 is provided as the primary condensing device.
Other primary light collecting devices such as a cylindrical reflecting mirror and a spherical reflecting mirror may be used. In such a case, in the solar cell module in which the secondary condensing lens 34 is superimposed on the solar cell 36, the light receiving surface 38 may not necessarily be at a right angle to the sunlight L. Inclined to L,
It may be parallel to sunlight L. Further, the light receiving surface 38 need not necessarily be a flat surface.

【0025】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。
Although not specifically exemplified, the present invention
Various changes can be made without departing from the spirit of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の集光型太陽光発電装置を含む太陽光追
尾装置の一構成例を説明する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a solar tracking device including a concentrating solar power generation device of the present invention.

【図2】図1の集光型太陽光発電装置の構成を概略説明
する断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically illustrating the configuration of the concentrator photovoltaic power generator of FIG.

【図3】図2の集光型太陽光発電装置に備えられた太陽
電池セルを示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a solar cell provided in the concentrator photovoltaic power generator of FIG.

【図4】図3の太陽電池セルの多接合構造を説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a multi-junction structure of the solar cell of FIG.

【図5】図3の多接合構造を備えた太陽電池セルの効率
の波長特性(吸収感度特性)を説明する図である。
5 is a diagram illustrating wavelength characteristics (absorption sensitivity characteristics) of the efficiency of the solar cell having the multi-junction structure of FIG. 3;

【図6】図2の集光型太陽光発電装置に備えられた太陽
電池モジュールの構成を示す図であって、二次集光レン
ズの形状を説明する図である。
6 is a diagram showing a configuration of a solar cell module provided in the concentrating solar power generation device of FIG. 2, and is a diagram illustrating a shape of a secondary condensing lens.

【図7】図6の二次集光レンズによる集光強度特性を従
来の集光強度特性と対比して説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining light-collecting intensity characteristics of the secondary light-converging lens of FIG. 6 in comparison with conventional light-collecting intensity characteristics.

【図8】図の多接合構造を備えた太陽電池セルにおける
底部接合層のpn接合の光電流と上部接合層の光電流と
を対比して示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a comparison between a pn junction photocurrent of a bottom junction layer and a photocurrent of an upper junction layer in a solar cell having the multi-junction structure shown in FIG.

【図9】本発明の他の実施例における太陽電池セルの形
状を示す斜視図であって、図3に相当する図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a shape of a solar cell according to another embodiment of the present invention, and is a view corresponding to FIG.

【図10】本発明の他の実施例における太陽電池セルの
形状を示す斜視図であって、図3に相当する図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a shape of a solar battery cell according to another embodiment of the present invention, and is a view corresponding to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12:集光型太陽光発電装置 32:非結像系フレネルレンズ(一次集光レンズ) 34:二次集光レンズ 36:太陽電池セル 40:櫛型電極 42:バスバー(集電電極) 66:凸部 68:凹部 12: Concentrating solar power generation device 32: Non-imaging system Fresnel lens (primary focusing lens) 34: Secondary focusing lens 36: Solar cell 40: Comb electrode 42: Bus bar (collecting electrode) 66: Convex part 68: concave part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一次集光装置により集光された太陽光を
太陽電池セルの受光面に入射させる集光型太陽光発電装
置であって、 所定間隔に配置された比較的細い複数本の櫛形電極と、
該櫛形電極に発生した発電電流を集電するために該複数
本の櫛形電極が接続されたバスバーとが受光面に設けら
れた太陽電池セルと、 該太陽電池セルの受光面のうち、前記バスバーに近い側
の領域に他の領域よりも高い密度で集光する二次集光レ
ンズとを、含むことを特徴とする集光型太陽光発電装
置。
1. A concentrating photovoltaic power generation device for causing sunlight condensed by a primary condensing device to enter a light receiving surface of a solar cell, comprising a plurality of relatively thin combs arranged at predetermined intervals. Electrodes and
A solar cell provided on a light receiving surface thereof with a bus bar to which the plurality of comb electrodes are connected to collect the generated current generated in the comb electrode; and a bus bar among the light receiving surfaces of the solar cells. And a secondary condensing lens that condenses light at a higher density than other regions in a region closer to the photovoltaic device.
【請求項2】 前記太陽電池セルは、互いに平行な1対
のバスバーと、該1対のバスバーに直角を成して該1対
のバスバー間を接続し、該1対のバスバーの長手方向に
おいて一定間隔を隔てて配置された多数本の櫛型電極と
を、前記受光面に備えたものあり、 前記二次集光レンズは、前記1対のバスバーの直上から
該1対のバスバーの中間領域側に所定距離ずれた位置に
1対の凸部を有し、且つ該1対のバスバーの中間領域上
において凹部を有して、前記太陽電池セルの受光面に重
ねた状態で設けられた多峰性凸レンズである請求項1の
集光型太陽光発電装置。
2. The solar battery cell comprises: a pair of bus bars parallel to each other; connecting the pair of bus bars at a right angle to the pair of bus bars, in a longitudinal direction of the pair of bus bars. A plurality of comb-shaped electrodes disposed at regular intervals on the light-receiving surface, wherein the secondary condensing lens is disposed in a middle area of the pair of bus bars from directly above the pair of bus bars. A pair of convex portions provided at positions shifted by a predetermined distance to the side and a concave portion on an intermediate region of the pair of bus bars, and provided in a state of being superposed on the light receiving surface of the solar cell. The concentrator photovoltaic power generator according to claim 1, which is a peak convex lens.
【請求項3】 前記太陽電池セルは、吸収波長帯が異な
る複数種類のpn接合が積層された多接合型太陽電池セ
ルである請求項1または2の集光型太陽光発電装置。
3. The concentrator photovoltaic power generation device according to claim 1, wherein the solar cell is a multi-junction solar cell in which a plurality of types of pn junctions having different absorption wavelength bands are stacked.
JP2001071440A 2001-03-14 2001-03-14 Light condensing solarlight power generator Pending JP2002270885A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001071440A JP2002270885A (en) 2001-03-14 2001-03-14 Light condensing solarlight power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001071440A JP2002270885A (en) 2001-03-14 2001-03-14 Light condensing solarlight power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002270885A true JP2002270885A (en) 2002-09-20

Family

ID=18929161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001071440A Pending JP2002270885A (en) 2001-03-14 2001-03-14 Light condensing solarlight power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002270885A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006313809A (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Daido Steel Co Ltd Light condensing solar power generator
JP2009520360A (en) * 2005-12-16 2009-05-21 ザ・ボーイング・カンパニー Notch filter for triple junction solar cells
CN101853887A (en) * 2010-04-22 2010-10-06 河北英沃泰电子科技有限公司 Secondary optical lens used in focusing solar battery
US10608580B2 (en) 2013-10-31 2020-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Concentrator photovoltaic unit, concentrator photovoltaic module, concentrator photovoltaic panel, and concentrator photovoltaic apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006313809A (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Daido Steel Co Ltd Light condensing solar power generator
JP2009520360A (en) * 2005-12-16 2009-05-21 ザ・ボーイング・カンパニー Notch filter for triple junction solar cells
CN101853887A (en) * 2010-04-22 2010-10-06 河北英沃泰电子科技有限公司 Secondary optical lens used in focusing solar battery
US10608580B2 (en) 2013-10-31 2020-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Concentrator photovoltaic unit, concentrator photovoltaic module, concentrator photovoltaic panel, and concentrator photovoltaic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002248314B2 (en) Solar energy module
US5255666A (en) Solar electric conversion unit and system
US9520520B2 (en) Focusing solar light guide module
US20100319755A1 (en) Solar Augmentation System
US20080029151A1 (en) Terrestrial solar power system using III-V semiconductor solar cells
US20070227582A1 (en) Low aspect ratio concentrator photovoltaic module with improved light transmission and reflective properties
AU2002248314A1 (en) Solar energy module
JPH11243225A (en) Solar power-generating device, solar power-generating module, and method for setting solar power-generating system
JP2003069069A (en) Light-condensed photovoltaic power generation device
JP2009528569A (en) Light collector
WO2009008996A2 (en) Design and fabrication of a local concentrator system
US20110197968A1 (en) Solar collector panel
JP2009545184A (en) High-efficiency solar cell with surrounding silicon scavenger cell
US4151005A (en) Radiation hardened semiconductor photovoltaic generator
JP2002270885A (en) Light condensing solarlight power generator
JP2003046103A (en) Thin film solar battery and method for installing the same
CN102157593A (en) Concentration and power generation system
JP2735154B2 (en) Concentrating solar cell module
CN209881723U (en) Light-gathering and light-splitting photovoltaic system
US20110259421A1 (en) Photovoltaic module having concentrator
JP3091755B1 (en) Concentrating solar power generator
JP2004111453A (en) Solar cell
US8878050B2 (en) Composite photovoltaic device with parabolic collector and different solar cells
JP2913024B2 (en) Concentrating solar cell module
KR101217247B1 (en) condensing type solar cell