JP2002289896A

JP2002289896A - 集光型太陽電池モジュール及び集光型太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2002289896A
Application number: JP2001084256A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaoka; 誠笹岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽光線を光量むら及び色収差を無くし、光
起電力素子の温度上昇、特に昇温むらを抑える機能を有
した集光型太陽電池モジュール及び該集光型太陽電池モ
ジュールと追尾装置から構成する集光型太陽光発電シス
テムを提供する。【解決手段】太陽から放射された太陽光線１０７を集
光する一次光学系２０１と、集光した太陽光線を光起電
力素子へ導く二次光学系１０８と、二次光学系１０８の
直後に配された光起電力素子２０４からなる集光型太陽
電池モジュールにおいて、二次光学系１０８は透過性を
有した中実体の熱線吸収部材であり、この二次光学系１
０８に放熱部材が当接していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽追尾装置に搭
載して使用する集光型太陽電池モジュール、及び該集光
型太陽電池モジュールを用いた集光型太陽光発電システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、安全で環境に負荷をかけない
エネルギー源として太陽電池モジュールを利用した太陽
光発電システムが注目されてきているが、近年では火力
発電等の従来型の発電手段に対して経済性の観点からも
競争力を持つために、より高効率で安価な太陽電池モジ
ュールの開発に重点が置かれてきている。

【０００３】こうした観点から近年注目を集めつつある
のが集光型太陽電池モジュール及び該集光型太陽電池モ
ジュールと太陽追尾装置から構成される集光型太陽光発
電システムである。通常の太陽光発電システムでは太陽
電池モジュールそのものは一定位置に固定されている
が、言うまでもなく太陽と地球との関係は時々刻々と変
化するものであるので、固定された太陽電池モジュール
と太陽との相対角度が最適な角度になるのは一瞬に過ぎ
ず、その他の時刻は不適切な角度で太陽エネルギーを受
け取っているとも言える。このことは、太陽電池モジュ
ール側からみた太陽の方角（いわゆる時角）だけでなく
太陽経路の季節変化（赤緯の変化）に関しても同様であ
る。また、太陽電池モジュール表面の反射率も太陽光線
の入射角度が太陽電池モジュールの法線から離れるに従
って大きくなるため、こうした面でも太陽電池モジュー
ルの受光角度が不適切であるための損失は発生してい
る。このような損失は、本来受け取るべきエネルギーの
２０〜３０％にもなると言われている。

【０００４】このような受光角度の不適切さを解消する
ためには、太陽電池モジュールが常に太陽に対して最適
な角度を維持すればよく、こうした考え方から太陽追尾
型の太陽光発電システムが考案されており、太陽追尾を
行うことで年間の発電量は２５％〜４０％向上すること
が見込まれる。

【０００５】また、同様に発電単価の低減を目指して太
陽追尾型の集光型太陽光発電システムも研究されてい
る。集光型太陽光発電システムによれば、太陽光発電シ
ステムを構成する集光型太陽電池モジュールの構成部品
のうち最も高価である光起電力素子を大幅に節約できる
ため、極めて大きなコスト削減が可能となる。

【０００６】また、一般に言われているように、光強度
が大きくなることによって発生電圧が高まるために、入
射エネルギーに対する出力エネルギーの割合、即ち変換
効率が向上し、同一面積に光起電力素子を敷き詰めた場
合に比較すると大きな出力が得られることになる。

【０００７】こうした効果を十分に得るためには高倍率
で集光を行う集光型太陽光発電システムを構築する必要
があり、その場合には太陽光線を効率よく集光する光学
系を有した集光型太陽電池モジュールは不可欠になる。

【０００８】従来、太陽光線を集光する手段としては図
１０に示すようにフレネルレンズ２０１の略焦点距離の
位置に、光起電力素子２０４をフレネルレンズ２０１に
対し平行に設け、フレネルレンズ２０１上に入射した太
陽光線１０７を集光して光起電力素子２０４に入射する
ようになっている。

【０００９】しかしながら、フレネルレンズ２０１によ
り集光された太陽光線１０７、とくに熱線（赤外線）に
より光起電力素子２０４は昇温するため、光起電力素子
２０４の裏面には該昇温を放熱するための熱抵抗の低い
放熱手段（ヒートシンク２０９等）を必要とした。

【００１０】すなわち、光起電力素子は高温になると発
電能力が低下するため、冷却手段を設ける必要がある。
特に、集光型太陽電池モジュールでは光起電力素子の温
度上昇は顕著であるため、光起電力素子の冷却を行うこ
とは極めて重要となる。

【００１１】また、フレネルレンズ２０１の球面収差や
色収差等のため光起電力素子２０４上に光量むら及び波
長分布のばらつきが生じ、場合によっては局部のみ温度
が上昇するといった昇温むらが発生し、結果として光起
電力素子２０４の効率低下を招いた。

【００１２】こうした問題を解決するために、フレネル
レンズ上に熱線（赤外線）カットフィルタを設けること
も考えうるが、熱線カットフィルタは高価であり、また
フレネルレンズ全面に設ける必要があるため、コスト
上、現実的では無かった。

【００１３】また、フレネルレンズを熱線吸収部材から
形成する手段も考えうるが、熱線吸収部材をフレネルレ
ンズの様な薄板状で使用した場合は、その熱線吸収の効
果も低く、また上記二つの手段とも光量むらや色収差が
発生するため昇温むらを回避するには至らなかった。

【００１４】なお、上記熱線吸収部材とは、例えば熱線
吸収ガラスの様に太陽光線のうち、熱量の大きい赤外線
に近い波長の光をよく吸収する部材であり、また実際は
熱線の吸収率は１００％では無いため、若干の光起電力
素子の昇温は免れない。

【００１５】また、光起電力素子の裏面に取り付けられ
る放熱手段（ヒートシンク等）の性能を向上することに
よって、光起電力素子自体の平均温度は下げられるもの
の、上記光量むら及び波長分布のばらつきが起因する光
起電力素子の昇温むらを解消するには至らなかった。

【００１６】特開平３−１７１６１４号公報は、上記構
成に対し、光起電力素子前面に二次光学系を用いた例で
ある。

【００１７】特開平３−１７１６１４号公報に記載の二
次光学系に熱線吸収部材を用いることで、一次光学系で
太陽光線を集光した状態で熱線吸収部材を用いるため、
その使用量を減らせ、また厚みを持たせることで熱線の
吸収率も向上する。

【００１８】しかし、特開平３−１７１６１４号公報に
記載の二次光学系の形状では、一次光学系の球面収差や
色収差を取り除くことができないため、結果として光起
電力素子の昇温むらは回避できない。

【００１９】また、二次光学系と光起電力素子とは透過
性を有する接着剤で接着してあるため、集光された太陽
光線によって発熱した二次光学系の熱が接着剤を経由し
て光起電力素子に伝わり光起電力素子の温度上昇を招い
た。また、光起電力素子の発熱が二次光学系の発熱より
大きい場合、光起電力素子の表面からの熱は逃げにくく
光起電力素子の裏面の冷却手段の冷却性能を高くする必
要があった。

【００２０】よって、従来の方式、あるいは従来の方式
に熱線吸収部材を組み合わせただけの方式では、太陽光
線の光量むら及び色収差を取り除くことができないた
め、光起電力素子の温度上昇、特に昇温むらが発生し
た。

【００２１】そして、従来は、光起電力素子の温度上
昇、特に昇温むらを抑える機能を有した集光型太陽電池
モジュールを安価に提供するまでには至っていなかっ
た。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明に
おける目的は、太陽光線を光量むら及び色収差を無く
し、光起電力素子の温度上昇、特に昇温むらを抑える機
能を有した集光型太陽電池モジュール、及び該集光型太
陽電池モジュールと追尾装置から構成する集光型太陽光
発電システムを提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の認識に
基づいて発案されたものである。

【００２４】即ち、本発明の集光型太陽電池モジュール
は、太陽から放射された太陽光線を集光する一次光学系
と、集光した太陽光線を光起電力素子へ導く二次光学系
と、二次光学系の直後に配された光起電力素子からなる
集光型太陽電池モジュールにおいて、二次光学系は透過
性を有した中実体の熱線吸収部材であり、該二次光学系
に放熱部材が当接していることを特徴とする。

【００２５】かかる構成によれば、二次光学系内を透過
する太陽光線は、熱線吸収部材により熱線が吸収され、
結果として二次光学系の直後に配された光起電力素子へ
到達する熱線の量が低減する。

【００２６】また、集光した状態で熱線を吸収するた
め、熱線吸収部材の使用量を減らせ、効率良く熱線を吸
収することができる。

【００２７】また、光起電力素子の温度上昇を抑えたこ
とにより、光起電力素子の非受光面側に設けられる放熱
手段の性能を低く設定でき、結果として集光型太陽電池
モジュールの小型化を達成できる。

【００２８】また、二次光学系は熱線を吸収して発熱す
るが、二次光学系に当接している放熱手段（ヒートシン
ク等）により放熱を行えるため、温度上昇により二次光
学系が破損することを防げる。

【００２９】なお、本発明でいう熱線とは、赤外線、あ
るいは長波長域の太陽光線とも言い、太陽光線のうち物
質内で吸収されることにより物質内の熱運動が励起され
て物質自体の温度上昇を招く波長域の太陽光線を言う。

【００３０】本発明の集光型太陽電池モジュールにおい
ては、二次光学系と光起電力素子との間に微小空間を有
することが好ましい。かかる構成によれば、熱線を吸収
して発熱した二次光学系の熱が、二次光学系と光起電力
素子間の空気層により断熱されるため、光起電力素子に
熱が伝わり難く、さらには光起電力素子の表面での自然
対流により、光起電力素子表面からの放熱が行える。ま
た、従来の様に二次光学系と光起電力素子と接着剤によ
り固定した場合は、二次光学系及び光起電力素子からの
熱による接着剤の劣化が懸念されるため、その材料選択
及び評価に多大な時間を要したが、その必要も無くなっ
た。

【００３１】また、二次光学系の形状が柱状であること
が好ましい。かかる構成によれば、二次光学系に用いた
熱線吸収部材自体の熱線吸収率が低い場合も、厚みを持
たせることで太陽光線が二次光学系を透過する光路が長
くなるため、結果として熱線をより吸収することができ
る。

【００３２】また、二次光学系が太陽光線の混和効果の
優れた部材であることが好ましい。かかる構成によれ
ば、二次光学系内を透過する太陽光線は混和され、太陽
光線を光量むら及び色収差が無くかつ効率良く光起電力
素子に導くことができ、結果として光起電力素子の昇温
むらを防げ、光起電力素子において効率よく発電するこ
とができる。即ち、光起電力素子へ到達する太陽光線の
光量むら及び色収差を無くすということは、光起電力素
子の局部のみが温度上昇するといった昇温むらを無くす
ことでもある。

【００３３】なお、本発明で言う光量むら及び色収差が
無くなった状態とは、光起電力素子の発電に寄与する波
長域の太陽光線が、光起電力素子の発電性能に影響しな
い光量むら及び色収差になった状態を言い、この状態下
では光起電力素子の昇温は全エリア一定、すなわち昇温
むらの無い状態となる。

【００３４】また、二次光学系が均一媒質からなり、二
次光学系の側面が平滑性を有していることが好ましい。
かかる構成によれば、二次光学系の入射面から入射した
太陽光線のうち側面に到達したものは、平滑性を有する
側面において高効率で全反射し、二次光学系の長さを一
定値以上にすることで、二次光学系内の太陽光線は混和
され、太陽光線を光量むら及び色収差が無くかつ効率良
く光起電力素子に導くことができ、結果として光起電力
素子の昇温むらを防げ光起電力素子において効率よく発
電することができる。

【００３５】また、二次光学系の入射面より後部の形状
が、柱状あるいは射出面から入射面に至り先細りに形成
されていることが好ましい。かかる構成によれば、二次
光学系の入射面から入射した太陽光線が全反射を繰り返
していくうちに、再び入射面方向へ戻るといったエネル
ギロスを防止できる。

【００３６】また、二次光学系側面の二次光学系を保持
する個所に反射膜を有していることが好ましい。かかる
構成によれば、二次光学系側面の二次光学系を保持する
個所では太陽光線が全反射しないためロスが発生する
が、反射膜により太陽光線を反射することで当部分での
ロスを最小限に抑えることができる。

【００３７】また、二次光学系の側面を覆う形で、二次
光学系の側面に接触しない状態で保護層を有しているこ
とが好ましい。かかる構成によれば、長期的な使用下に
おいて二次光学系の側面にごみや汚れが付着し側面での
反射率が低下するといったトラブルを防げ、長期にわた
って二次光学系の性能を維持することができる。

【００３８】また、放熱部材が、一次光学系及び二次光
学系及び光起電力素子を保持する筐体の一部であること
が好ましい。かかる構成によれば、別途二次光学系の放
熱目的のためだけに別部材を設ける必要が無く、二次光
学系の放熱を行うことができる。

【００３９】また、二次光学系の太陽光線を射出する面
が光起電力素子と略同形状であることが好ましい。かか
る構成によれば、二次光学系の射出面から射出される太
陽光線を光起電力素子で極めて効率良く捉えることがで
きる。

【００４０】また、本発明の集光型太陽光発電システム
は、上記本発明の集光型太陽電池モジュールと太陽追尾
装置を組み合わせたことを特徴とする。

【００４１】本発明の集光型太陽光発電システムによれ
ば、太陽光線を光量むら及び色収差が無くかつ効率良く
光起電力素子に集光し、さらには光起電力素子の温度上
昇を抑える機能を有した、安価な集光型太陽電池モジュ
ールを備えた追尾型の集光型太陽光発電システムとな
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明は、光起電力素子、太陽か
らの放射された太陽光線を集光する一次光学系、上記集
光された太陽光線を光起電力素子に導く二次光学系から
構成される集光型太陽電池モジュール、さらには上記集
光型太陽電池モジュールと追尾装置から構成される集光
型太陽光発電システムである。以下に本発明の各構成要
素を詳述する。

【００４３】（集光型太陽電池モジュール）集光型太陽
電池モジュールとは、受光側の最表面に位置し太陽から
の太陽光線を最初に入射する一次光学系、一次光学系で
集光した太陽光線を屈折および全反射を利用して光起電
力素子に導く二次光学系、二次光学系の直後に配された
光起電力素子、一次光学系および二次光学系および光起
電力素子を保持あるいは外環境からの保護目的とした筐
体から構成される。また、上記構成要素の各々一つずつ
からなる集光型太陽電池モジュールの他に、複数の光起
電力素子と複数の二次光学系とが一つの筐体と一つの一
次光学系（複数の一次光学系が一体成型により作成され
ている。）によって構成されるユニット型の集光型太陽
電池モジュールもある。また、光起電力素子に防水処理
や絶縁処理等の外環境からの影響を考慮した仕様になっ
ていれば、別途外環境から光起電力素子を保護する筐体
等は必要としない。また、一次光学系の一部で二次光学
系や光起電力素子を保持する構造となっていれば、別途
それらを保持するための筐体等を必要としない。

【００４４】また、集光型太陽電池モジュールにおい
て、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する部
分である光起電力素子は、光起電力素子を接続して電気
エネルギーを取り出す銅回路板を有した回路基板、回路
基板から集光型太陽電池モジュール外へ電気エネルギー
を取り出すリード線、回路基板の裏面に取り付け光起電
力素子の温度上昇を抑えるヒートシンクと併用するのが
一般的である。また、上記のユニット型の集光型太陽電
池モジュールの場合、複数の光起電力素子をモジュール
内で適宜直列あるいは並列接続してリード線にて集光型
太陽電池モジュール外へ電気エネルギーを取り出しても
良い。

【００４５】また、上記の構成に関わらず同様の機能を
実現する構成はすべて含みうる。

【００４６】（集光型太陽光発電システム）集光型太陽
光発電システムとは、上記集光型太陽電池モジュールと
追尾装置を組み合わせ発電を行うシステムである。具体
的には、上記集光型太陽電池モジュールを一つあるいは
複数、追尾装置に機械的に接続して使用する。この場
合、補助的に集光型太陽電池モジュールを保持するため
の保持部材、回転自在に支持するための支持機構、追尾
装置の駆動力を伝達するための伝達機構が必要であれば
必要に応じて適宜導入する。また、追尾装置には太陽経
路を予測しそれに応じて追尾装置を制御する制御部、晴
天時に太陽の位置を検出するためのセンサ等が一般には
含まれる。また、集光型太陽電池モジュールにて発電さ
れた直流電力はそのまま利用されたり、蓄電池に一度蓄
電し必要に応じて利用したり、直流電力を電力変換装置
により交流電力に変換した後に利用される。

【００４７】また、上記の構成に関わらず同様の機能を
実現する構成はすべて含みうる。

【００４８】（一次光学系）一次光学系とは、太陽から
放射された太陽光線を集光し、二次光学系の入射面に導
くことができれば良く、フレネルレンズ、平凸レンズ、
両凸レンズ、プリズム、複合レンズ等の屈折を利用して
集光を行うレンズ、あるいは凹面鏡等の反射を利用して
集光を行う反射鏡、あるいはこれらを組み合わせたもの
が考えうるが、上に挙げたものには限定されず同様の機
能を実現するものはすべて含みうる。また、一次光学系
は集光型太陽電池モジュールの最表面に位置し、一般に
は一次光学系の他に、集光レンズやレンズ、一次光学素
子、一次レンズ、反射鏡等と呼んでいる。

【００４９】一次光学系を設計する上では、光起電力素
子の発電に寄与する波長域の太陽光線が二次光学系の入
射面に入射する必要がある。

【００５０】一次光学系の開口部の形状としては、矩
形、円形、正六角形等の多角形等様々な形状が挙げられ
るが、単位面積当りの発電量を重視する集光型太陽電池
モジュールにおいては、矩形や多角形等の隙間無く配列
できる形状が好ましい。

【００５１】また、一次光学系を非球面で成型したもの
や、アロマティックレンズ（２枚の光学特性の異なるレ
ンズを張り合わせたもの）にすることで球面収差が略無
くなり、太陽光線を一点に集光できる。また、一次光学
系にフレネルレンズを使用した場合は、その凹凸面を曲
面あるいは非球面から近似される面で形成することで同
効果が得られる。また、一次光学系に、アクロマティッ
クレンズ、異常部分分散レンズ、回折光学素子等を使用
することで色収差を略無くすことができる。但し、色収
差に関しては二次光学系の混和効果により無くすことが
できるため、一次光学系としては光起電力素子の発電に
寄与する波長域の太陽光線を二次光学系入射面に導けれ
ば良い。

【００５２】一次光学系を構成する材料としてはガラ
ス、ゴム、樹脂等の透過性有機材料、透過性結晶、ある
いはこれらを組み合わせたもの、あるいは空気や液体等
を利用した空気レンズや液体レンズ等も考えられる。

【００５３】また、材料としては、外環境にさらされる
ため耐侯性に優れた材料が好ましく、特に紫外線による
劣化及び雨や温湿度による劣化の少ない材料が好まし
い。

【００５４】また、光起電力素子の発電に寄与する波長
域の透過率が高いことが好ましく、この透過率が９０％
以上あることがより好ましい。また、透過波長に選択性
のある材料を利用することや、同機能を有する添加剤を
材料に添加することで、材料劣化の原因となる短波長域
の太陽光線をカットすることもできる。また、一次光学
系の表面や裏面に、各種コート層を設けることで反射率
の低減、紫外線のカット、一次光学系の耐摩擦性等の機
能を付加することもできる。また、高屈折率材料を使用
することで、より短い焦点距離で太陽光線を集光できる
ため、結果として集光型太陽電池モジュールの大きさを
小さくすることができる。

【００５５】（二次光学系）二次光学系とは、透過性及
び熱線吸収性を有した中実体であり、一次光学系で集光
した太陽光線を光起電力素子へ導くことができれば良
い。形状としては、角柱、円柱、角錐台、円錐台、ある
いは多角形柱、多角形柱台、あるいは入射面と射出面の
違うものが考えうるが、上に挙げたものに限定されず同
様の機能を実現するものはすべて含み、一般にはこれら
を二次光学系、二次光学素子、二次レンズ、光導体等と
呼んでいる。

【００５６】また、一次光学系の球面収差や色収差等が
起因して、光起電力素子上に光量むら及び波長分布のば
らつきが生じ、場合によっては局部のみ温度が上昇する
といった昇温むらが発生し、結果として光起電力素子の
効率低下を招くため、二次光学系には光量むら及び色収
差を無くす手段を有することが好ましい。

【００５７】即ち、光起電力素子へ到達する太陽光線の
光量むら及び色収差を無くすということは、光起電力素
子の局部のみが温度上昇するといった昇温むらを無くす
ことでもある。

【００５８】これらを解決する手段としては、太陽光線
の混和作用を有する以下の様な構造がある。

【００５９】二次光学系を光ファイバで構成二次光学系をコア部（光軸を中心とした導光部）とクラ
ッド部（コア部の周囲に有する）から形成し、コア部の
屈折率をクラッド部の屈折率より大きくすることで、二
次光学系に入射した太陽光線はコア／クラッド境界面で
全反射しながら射出面に導かれるとともに、太陽光線は
混和され、結果として光量むら及び色収差、さらにはそ
れに伴う光起電力素子の昇温むらを無くすことができ
る。

【００６０】二次光学系を均一媒質から構成し、側面
は平滑性持たせた構成一次光学系で集光した太陽光線は、一次光学系の略焦点
位置に二次光学系の入射面を配することで、入射面から
略全入射した太陽光線は側面で全反射しながら二次光学
系内を進むことで、太陽光線は混和され、結果として光
量むら及び色収差、さらにはそれに伴う光起電力素子の
昇温むらを無くすことができる。また、の光ファイバ
に比べ、太陽光線の混和効果が優れるため、より短い二
次光学系長で同効果をもたらすことができる。また、
の光ファイバに比べ安価に製造できる。

【００６１】また、熱線吸収部材からなる二次光学系は
太陽光線が透過することで、熱線を吸収し発熱するため
二次光学系自体の温度上昇が起こりうる。そのため、そ
のような温度上昇により二次光学系が破損しないために
も、二次光学系には放熱部材を当接し、二次光学系の熱
が放熱部材を経由して外気へ放熱する手段が必須とな
る。

【００６２】二次光学系に当接する放熱部材としては、
筐体及び二次光学系を保持する筐体の一部をアルミ合金
等の熱伝導率の高い部材で構成し、二次光学系の熱を筐
体を経由して外気へ放熱する手段をとってもよい。ま
た、別途二次光学系の熱を放熱するための放熱部材（ヒ
ートシンク等）を設け、それを二次光学系に当接してお
くことで放熱部材を経由して外気へ放熱することもでき
る。

【００６３】二次光学系の入射面の形状にかかわらず、
射出面の形状を光起電力素子形状と略同形状とすること
で、効率良く太陽光線を光起電力素子に導くことができ
る。すなわち、射出面近傍において射出面から射出され
る太陽光線の照射エリアの形状は射出面の形状と略同形
状であるため、二次光学系と光起電力素子との間に微小
空間を設け、二次光学系の射出面を光起電力素子と略同
形状とすることで効率良く太陽光線を光起電力素子に導
くことができる。ここで、二次光学系が角柱や円柱や多
角形柱である場合、二次光学系の入射面に太陽光線が入
射する最大入射角度θ１と射出面から太陽光線が射出す
る最大射出角度θ２は同一であるため（図７参照）、二
次光学系の射出面の形状を光起電力素子と略相似形状か
つ小さくしておき、二次光学系の射出面より広がって射
出される太陽光線（図８参照）を射出面より隙間をあけ
て配された光起電力素子で捉えることが可能ではある
が、射出面から離れるほど太陽光線の光量むらは大きく
なり、特に周辺部では光量が低下し、照射エリアの形状
が光起電力素子と相似形状でなくなっていく（図９参
照）ため、光起電力素子は二次光学系の射出面と微小空
間をあけて配し、二次光学系の射出面が光起電力素子と
略同形状であることが好ましい。ここで言う微小空間と
は、製造が容易でかつ工程が管理しやすい０．１ｍｍ程
度から照射エリアの形状が光起電力素子と略相似形状で
ある５ｍｍ程度までを指す。微小空間は小さい程、その
照射エリアの形状が光起電力素子と略同形状であるため
エネルギロスが少なく太陽光線を光起電力素子に導け
る。また、微小空間が大きいほど光起電力素子は二次光
学系からの輻射による熱的影響を受けにくくなり、また
光起電力素子表面からの自然対流による放熱性能が向上
する。

【００６４】また、二次光学系の入射面より後部の形状
を、柱状あるいは射出面から入射面に至り先細りに形成
することで、二次光学系の入射面に太陽光線が浅い角度
で入射した際も、入射した太陽光線の一部が二次光学系
内部で反射し入射側に出て行ってしまうといったことな
く光起電力素子に導くことができる。

【００６５】二次光学系の利点としては、例えばガラス
で作成した角柱を用いた際など、二次光学系に入射面に
いかなる角度で入射した太陽光線も入射面では全入射
し、側面では全反射もしくは直進し、射出面に導くこと
ができる。但し、入射面及び射出面では反射により太陽
光線のエネルギロスが発生するため、反射防止膜等を設
け上記の反射によるエネルギロスを低減することが好ま
しい。特に二次光学系の射出面と光起電力素子間には微
小空間を有しているため、射出面における反射防止膜等
の対策は必須である。

【００６６】また、二次光学系側面の二次光学系を保持
する個所では太陽光線が全反射しないためロスが発生す
る。そのため、二次光学系側面の二次光学系を保持する
個所には予め銀蒸着やアルミ蒸着等の反射膜を設け、さ
らには保持に要する面積を可能な限り小さくすることで
当部分でのロスを最小限に抑えることができる。

【００６７】また、通常は二次光学系の全長を長くする
ことで光量むら及び色収差は無くなっていくため（図９
参照）、二次光学系の全長を決定する上では、二次光学
系材料の屈折率および諸特性等を考慮して、光起電力素
子の発電性能に影響しない光量むら及び色収差になる全
長にすることが好ましく、これにより光起電力素子を高
効率で使用することができる。

【００６８】二次光学系を構成する材料としてはガラ
ス、ゴム、樹脂等の透過性有機材料、透過性結晶、ある
いはこれらを組み合わせたもの、あるいは空気や液体等
を利用した空気レンズや液体レンズ等も考えられる。ま
た、材料としては、光起電力素子の発電に寄与する波長
域の透過率が高いことが好ましく、この透過率が９０％
以上あることがより好ましい。即ち、光起電力素子の発
電に寄与する波長域のうち透過率の低い波長域は、二次
光学系長を長くすることでエネルギロスが大きくなるた
め、材料選択時に十分考慮する必要がある。

【００６９】また、透過波長に選択性のある材料を利用
したり、同機能を有する添加剤を材料内に混ぜること
で、材料劣化の原因となる短波長域や、光起電力素子の
温度上昇の原因となる長波長域の太陽光線をカットする
こともできる。すなわち、二次光学系の中に光起電力素
子の発電に寄与しない長波長域の太陽光線を吸収する物
質を有することで、光起電力素子に到達する長波長域の
太陽光線が減り、また二次光学系と微小空間をあけて配
された光起電力素子に二次光学系の熱が伝わりにくくな
るため、光起電力素子の温度上昇を大幅に抑えることが
できる。さらには、光起電力素子の表面での自然対流に
より、光起電力素子表面からの放熱も行える。また、高
屈折率材料を使用することで、より二次光学系長で太陽
光線を混和できるため、結果として集光型太陽電池モジ
ュールの大きさを小さくすることができる。

【００７０】ここで、二次光学系と光起電力素子とを当
接し（二次光学系にガラスを用いた場合、熱伝導率：約
１Ｗ／ｍ・℃）、光起電力素子の発熱を、二次光学系を
経由して外部へ放熱すると言う冷却手段も考えられる
が、二次光学系の中に光起電力素子の発電に寄与しない
長波長域の太陽光線を吸収する物質を有した場合、二次
光学系自体の温度が上昇し上記の様な放熱は望めなくな
る。そこで、二次光学系と光起電力素子間の微小空間
（空気の熱伝導率：約０．０２〜０．０３Ｗ／ｍ・℃）
を設けることで、光起電力素子表面での自然対流により
放熱性能を向上することができる。

【００７１】以上の様に光起電力素子の温度上昇を大幅
に抑えることで、光起電力素子の非受光面側に設けられ
る放熱手段（ヒートシンク等）の性能を低く設定でき、
結果として集光型太陽電池モジュールの小型化を達成で
きる。

【００７２】また、二次光学系には、二次光学系の温度
上昇を考慮した材料を用いることが好ましく、耐熱性に
優れ、材料コストの安いものとしてはガラスが挙げられ
る。ガラスとしては、熱線吸収ガラス（鉄，ニッケル，
コバルトなどの金属を添加して作るガラスで、長波長域
の太陽光線の吸収率が高い）等がより好ましい。

【００７３】また、これらの熱線吸収ガラスには、光起
電力素子の発電に寄与する波長域のみを完全透過し、光
起電力素子の発電に寄与しない長波長域を完全吸収する
といった性能を持たせるのは困難で、実際は、光起電力
素子の発電に寄与する波長域のうち長波長側の一部を吸
収してしまったり、光起電力素子の発電に寄与しない長
波長域の吸収率が低かったりする。

【００７４】前者については、光起電力素子の種類にも
よるが結晶系の光起電力素子の場合、光起電力素子の発
電に寄与する波長域のうち長波長側の一部が吸収されて
しまった場合も、その吸収分は、発電に寄与する太陽光
線全量に対して僅かであり、また、光起電力素子の温度
上昇及び昇温むらを抑えることによる効率向上、高集光
太陽電池モジュールの小型化といったメリットの方が多
い。

【００７５】また、二次光学系の側面で太陽光線が全反
射する反射率は理論的には１００％だが、表面の平滑性
や、ごみや汚れの付着により大きく低下するため、側面
の表面粗さが小さいことが好ましく、鏡面研磨等の処理
がされていることがより好ましい。また、長期的な使用
下において二次光学系の側面へのごみや汚れが付着する
ことでも上記の反射率が大きく低下するため、その防止
策として、二次光学系の側面に接触しない状態で保護層
等を設けることで二次光学系の性能を長期にわたって維
持することができる。

【００７６】（光起電力素子）光起電力素子とは、太陽
エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、そ
れらが単体あるいは複数で太陽光線を受けて電気出力を
発生するよう構成された部材で、光電変換素子としては
シリコン、ガリウム砒素、カドミウムテルル、銅インジ
ウムセレナイド、等の光電変換素子が用いうるが、上に
挙げたものには限定されず、同様の機能を実現するもの
はすべて含みうる。一般には光起電力素子の他に、太陽
電池、太陽電池セル、セル、光電変換素子、光起電力素
子セル等と呼ばれている。

【００７７】また、光起電力素子は、二次光学系と微小
空間をあけて配される。

【００７８】

【実施例】以下に本発明の実施例について記載するが、
本発明の実質的内容は下記実施例の具備する具体的な記
述に限定されるものではない。

【００７９】（実施例１）図１乃至３に本発明の第１の
実施例を示す。本図は集光型太陽光発電システム及び集
光型太陽電池モジュールに関連する部分を模式的に表示
したものである。

【００８０】図１乃至２において、１０１は集光型太陽
光発電システムであり、複数の集光型太陽電池モジュー
ル１０２と追尾装置１０３から構成している。追尾装置
１０３は、カレンダーと時計機能を有した制御装置及び
太陽位置検出センサ１０４により、太陽位置を捉え太陽
を追尾する動作が可能となっている。

【００８１】追尾の方式としては、天文台の望遠鏡や高
射砲のように、仰角と方位角を独立の回動軸のまわりに
回動させて追尾を行う方式や、予め太陽経路の季節変化
（赤緯の変化）に見合った仰角を設定した後、時角のみ
で追尾を行う方式等があるが、どちらでも同様に扱え
る。

【００８２】また、追尾装置１０３の追尾精度に関して
は集光型太陽電池モジュール１０２の集光倍率が高くな
るほど高精度なものが求められる。

【００８３】また、複数の集光型太陽電池モジュール１
０２で発電された直流電力は、適宜直列あるいは並列接
続しリード線２０７により集光型太陽電池モジュール外
へ出力され、そのまま利用されたり、蓄電池に一度蓄電
し必要に応じて利用したり、直流電力を電力変換装置に
より交流電力に変換した後に利用する。

【００８４】集光型太陽電池モジュール１０２は、ボル
ト・ナットにより追尾装置１０３の保持部材１０６に固
定した。固定手段としては、ねじやスナップフィット、
両面テープ、固定バンド、溶接、かしめ等のその他接合
手段も使用できるが、メンテナンス性を考慮し脱着可能
な接合手段であることが好ましい。

【００８５】集光型太陽電池モジュール１０２は、太陽
光線１０７を集光し二次光学系１０８の入射面１０９に
導くためのフレネルレンズ２０１（一次光学系）と、フ
レネルレンズ２０１で集光した太陽光線１０７を入射面
１０９では略全入射し側面２０２では全反射し射出面２
０３から射出し二次光学系１０８の直後に配された光起
電力素子２０４に光量むら及び色収差が無く太陽光線１
０７を導く二次光学系１０８と、二次光学系１０８の直
後に配され二次光学系１０８から導かれた太陽光線１０
７を直流電力に変換するための光起電力素子２０４と、
光起電力素子２０４で発電した直流電力をプラス極とマ
イナス極に分配しかつ光起電力素子２０４を保持する回
路基板２０５と、回路基板２０５で分配された直流電力
をリード線２０７に導くための電極タブ２０６と、集光
型太陽電池モジュール１０２で発電した直流電力を集光
型太陽電池モジュール外へ出力するためのコネクタ３０
３付きのリード線２０７と、光起電力素子２０４の発熱
を回路基板２０５〜熱伝導性シート２０８〜ヒートシン
ク２０９を経由して外気へ放熱する冷却構造と、以上の
構成要素を保持し外環境から光起電力素子２０４を保護
する筐体３０１から構成される。

【００８６】フレネルレンズ２０１は、アクリル樹脂を
用い射出成型により作成し、二次光学系１０８の入射面
に太陽光線１０７を効率よく導く設計とした。また、フ
レネルレンズ２０１は光学レンズの中では、球面収差を
比較的容易に取り除け、焦点距離を短く、口径を大き
く、かつ軽量で、かつ安価に大量生産できるというメリ
ットを有する。また、フレネルレンズ２０１内には紫外
線吸収剤を添加し紫外線による材料劣化を防止した。ま
た、フレネルレンズ２０１の表裏には反射防止膜を設
け、太陽光線１０７がフレネルレンズ２０１に入射ある
いは射出する際のエネルギロスの低減を図った。

【００８７】二次光学系１０８は、光起電力素子の発電
に寄与する波長域の透過率が高く、長波長域の吸収が高
い熱線吸収ガラスの母材をカット及び研磨することで、
二次光学系の射出面の形状が光起電力素子と略同形状と
なる四角柱状に作成した。

【００８８】ガラスを用いた二次光学系１０８の作成方
法としては、上記の他に、撰塊されたガラスを適当な大
きさに切断した後、再度加熱してプレス、その後研磨す
る方法や、溶解されたガラスを高温で溶けた状態のまま
プレスしレンズ形状に成型した後、研磨する方法や、溶
解した低融点ガラス材料を低温度でプレスするのみで作
成できる研磨不要の作成方法等がある。

【００８９】また、二次光学系１０８の入射面１０９及
び射出面２０３での反射によるロスが懸念されるため、
反射防止膜を設けた。

【００９０】二次光学系１０８の射出面２０３と微小空
間４０９をあけて配される光起電力素子２０４には、結
晶シリコン半導体を用いた。この光起電力素子２０４は
集光型太陽電池モジュール用に開発されたもので、非受
光面側に集電電極および該集電電極から集めた直流電力
を光起電力素子外部へ出力するための電極３０５（正極
／負極）を有しており、受光面側は全領域が発電部とな
っている。

【００９１】回路基板２０５は、熱伝導率が高く絶縁体
であるセラミック基板上に銅回路板３０６（正極／負
極）を直接接合した。セラミック基板としては、アルミ
ナ板やＡｌＮ基板等が使用できる。

【００９２】熱伝導性シート２０８としては、一般に半
導体とヒートシンクを接合する際に伝熱を目的として使
用される熱伝導性ゴムシートやシリコーンコンパウン
ド、シリコーングリス等が使用できる。

【００９３】ヒートシンク２０９としては、アルミの押
出し材を適宜使用寸法に切断して使用した。また、冷却
性能及び耐侯性の向上を目的として表面にブラックアル
マイト処理を施した。

【００９４】筐体３０１は、アルミ合金板をプレス加工
及び折り曲げ加工及び溶接により接合加工することで作
成した。また、表面には耐侯性向上を目的としてアルマ
イト処理を施した。筐体３０１の材料としては、アルミ
合金板を加工したもの他に、各種金属及び非金属板を加
工したものや耐侯性を有した樹脂により筐体を成型した
もの等が使用できる。

【００９５】以下に、上記構成要素を用いて集光型太陽
電池モジュール１０２を作成した手順について説明す
る。

【００９６】まず、光起電力素子２０４及び電極タブ２
０６をリフローにより回路基板２０５上の銅回路板３０
６に半田付けした。

【００９７】次に、該回路基板２０５を熱伝導性シート
２０８を介してヒートシンク２０９にねじにより固定し
た。

【００９８】次に、筐体３０１に該ヒートシンク２０９
をねじ止めにより固定した。この際、筐体３０１に設け
た電極タブ２０６を取り出すための孔より電極タブ２０
６を取り出し、該孔に止水処理を施した。そして該電極
タブ２０６にコネクタ３０３付きのリード線２０７を接
続した。

【００９９】次に、フレネルレンズ２０１の焦点近傍に
位置し、光起電力素子２０４と微小空間４０９をあけて
配される二次光学系１０８の側面２０２に設けた二次光
学系保持部３０７を筐体３０１の一部で拘持した。この
際、予め二次光学系保持部３０７にはアルミ蒸着により
反射膜３０９を設けておいた。

【０１００】最後に、フレネルレンズ２０１をゴム製ブ
ッシング３０８を介して筐体３０１の開口部に固定し
た。

【０１０１】以下に、上記集光型太陽電池モジュール１
０２を用いて集光型太陽光発電システム１０１を作成し
た手順について説明する。

【０１０２】上記の方法で作成した複数の集光型太陽電
池モジュール１０２の集光型太陽電池モジュール保持部
４０１を追尾装置１０３上の保持部材１０６にボルト・
ナットで固定した。そして、複数の集光型太陽電池モジ
ュール１０２からのリード線２０７を、適宜直列あるい
は並列接続し外部出力線１０５により外部へ出力し、適
宜、そのまま利用したり、蓄電池に一度蓄電し必要に応
じて利用したり、直流電力を電力変換装置により交流電
力に変換した後に利用した。

【０１０３】以上の様に作成した集光型太陽電池モジュ
ール１０２は、一次光学系であるフレネルレンズ２０１
により太陽光線１０７を二次光学系１０８の入射面１０
９近傍に集光し、二次光学系１０８の入射面１０９から
入射した太陽光線１０７のうち側面２０２に到達したも
のは、側面２０２で高効率で全反射するため、二次光学
系１０８内の太陽光線１０７は混和され、太陽光線１０
７を光量むら及び色収差が無くかつ効率良く光起電力素
子２０４に導くことができた（図９参照。図９は二次光
学系１０８内を進む太陽光線１０７が、入射面１０９か
らの距離が長くなるほど、光量むらが無くなって行く様
子をあらわす。）。

【０１０４】また、二次光学系側面２０２の二次光学系
を保持する二次光学系保持部３０７に反射膜３０９を設
けたため、当部分では全反射が起こらないためロスが発
生するものの、そのロスを最小限に抑えることができ、
かつ強固に二次光学系１０８を保持することができる。
さらには、反射膜３０９上を筐体３０１により保持する
ため、反射膜自体の酸化等による材質劣化も抑えられ
る。

【０１０５】また、二次光学系１０８の入射面１０９よ
り後部の形状を、柱状（本実施例及び図３参照）あるい
は射出面から入射面に至り先細りとなっている形状（図
３参照）としたことで、本実施例の様に二次光学系の入
射面が一次光学系と平行な面である場合、入射面から入
射した全ての太陽光線が射出面に導かれる。

【０１０６】また、筐体３０１の一部で二次光学系１０
８の側面２０２を側面に接触しない状態で覆う構造とし
たため、長期的な使用下において二次光学系１０８の側
面２０２にごみや汚れが付着し側面２０２での反射率が
低下するといったトラブルを防げ、長期にわたって二次
光学系の性能を維持することができた。

【０１０７】また、二次光学系１０８に長波長域の吸収
が大きい特性を持つガラスを使用し、かつ二次光学系と
光起電力素子間に微小空間を設けたため、光起電力素子
に到達する長波長域の太陽光線が減り、また光起電力素
子に二次光学系の熱が伝わりにくくなり、光起電力素子
の温度上昇を大幅に抑えることができる。さらには、光
起電力素子の表面での自然対流により、光起電力素子表
面からの放熱も行え、ヒートシンクを小型化できた。ま
た、二次光学系の発熱も、それを保持している筐体を経
由して外気へ放熱されるため、二次光学系の温度が急上
昇して破損するといった故障も防げる。

【０１０８】（実施例２）図４に本発明の第２の実施例
を示す。

【０１０９】実施例１の集光型太陽電池モジュールに対
して、太陽南中時に光起電力素子２０４及びヒートシン
ク２０９の冷却フィン４０２が地表に対して略鉛直方向
となるように、フレネルレンズ２０１の焦点近傍に二次
光学系１０８の入射面１０９を配し、フレネルレンズ２
０１の光軸（フレネルレンズの中心とフレネルレンズの
焦点とを結ぶ軸）と二次光学系１０８の光軸（二次光学
系の入射面中心と射出面の中心とを結ぶ軸）を傾けて配
置した。

【０１１０】それによって、光起電力素子２０４の温度
が上昇する太陽南中時に、光起電力素子２０４表面及び
ヒートシンク２０９での自然対流が最も効率よく行え、
光起電力素子２０４の温度上昇を抑制し効率良く発電を
行える。

【０１１１】また、筐体３０１には光起電力素子２０４
表面での自然対流を促進するため空気流入口５０２及び
空気排気口５０３を設け、当部からのゴミや水の浸入を
防ぐため防水透湿膜５０１を設けた。防水透湿膜５０１
としてはエントラント（東レ社）やゴアテックス（ゴア
テックス社）等の微細な連続多孔質構造を有した材料を
用いることができる。

【０１１２】（実施例３）図５に本発明の第３の実施例
を示す。

【０１１３】実施例１の集光型太陽電池モジュールに対
して、複数の光起電力素子２０４と複数の二次光学系１
０８とが一つの筐体３０１及び一つのフレネルレンズ２
０１（複数のフレネルレンズが一体成型により作成され
ている。）によって構成されるユニット型の集光型太陽
電池モジュール１０２とした。それによって、部品点数
が少なくなりかつ組み立て工数が減るためコストダウン
が図れる。

【０１１４】本実施例は、光起電力素子２０４を２つ配
した例だが、これに限られず奥行き方向にも光起電力素
子を配することでさらにコストダウンを図ることができ
る。また、本実施例は、二次光学系１０８の側面２０２
への防汚対策として別途樹脂製の保護カバー４０３を設
けた。

【０１１５】また、集光による二次光学系１０８の発熱
を二次光学系１０８〜筐体３０１を経由して外気へ放熱
し、さらには、集光による光起電力素子２０４の発熱を
回路基板２０５〜熱伝導性シート２０８〜ヒートパイプ
４０４〜ヒートシンク２０９及び筐体３０１を経由して
外気へ放熱する冷却構造となり、より多くの放熱面積に
より冷却性能が向上した。また、ヒートシンク２０９を
奥行き方向にわたって押出し成型で作成することで、奥
行き方向にも光起電力素子を配した場合など、複数の光
起電力素子２０４に対して一つのヒートシンク２０９と
いった構成となり、ヒートシンクの加工コストや組み立
て工数が減りコストダウンが図れる。

【０１１６】さらには、筐体３０１に設けた凹部４０５
にヒートシンク２０９を配したことで、集光型太陽電池
モジュール１０２を薄型化でき、追尾装置の耐風圧性能
や強度を軽減できた。

【０１１７】（実施例４）図６に本発明の第４の実施例
を示す。

【０１１８】実施例１の集光型太陽電池モジュールに対
して、本実施例は二次光学系１０８の前面にロート状の
反射鏡４０７を設けた。それによって、集光型太陽電池
モジュール１０２が追尾誤差等により、一次光学系であ
るフレネルレンズ２０１で集光した太陽光線１０７が二
次光学系１０８の入射面１０９の中心よりずれた際も、
反射鏡４０７で捉えた太陽光線１０７が二次光学系１０
８の入射面１０９に導かれることにより、より多くの太
陽光線１０７を捉えることが可能となる。また、これら
の反射鏡４０７は高反射率のアルミ合金板をプレス加工
することで容易に作成でき、コストダウンが図れる。

【０１１９】また、二次光学系１０８と筐体３０１との
接触面積を、エネルギロスに影響の出ない面積まで大き
くし、二次光学系１０８の発熱を筐体３０１へ逃がす構
造とした。それによって、光起電力素子２０４の発熱が
抑制されるため別途冷却手段等が必要となくなり、集光
型太陽電池モジュール１０２の小型化が実現できた。

【０１２０】

【発明の効果】本発明では、太陽から放射された太陽光
線を集光する一次光学系と、集光した太陽光線を光起電
力素子へ導く二次光学系と、二次光学系の直後に配され
た光起電力素子からなる集光型太陽電池モジュールにお
いて、二次光学系は透過性を有した中実体であり、二次
光学系が熱線吸収部材であり、二次光学系に放熱部材が
当接していることで、二次光学系内を透過する太陽光線
は、熱線吸収部材により熱線が吸収され、結果として二
次光学系の直後に配された光起電力素子へ到達する熱線
の量が低減した。

【０１２１】また、集光した状態で熱線を吸収するた
め、熱線吸収部材の使用量を減らせ、効率良く熱線を吸
収することができた。

【０１２２】また、光起電力素子の温度上昇を抑えたこ
とにより、光起電力素子の非受光面側に設けられる放熱
手段の性能を低く設定でき、結果として集光型太陽電池
モジュールの小型化を達成できた。

【０１２３】また、二次光学系は熱線を吸収して発熱す
るが、二次光学系に当接している放熱手段（ヒートシン
ク等）により放熱を行えるため、温度上昇により二次光
学系が破損することを防げた。

【０１２４】また、二次光学系と光起電力素子との間に
微小空間を設けたことにより、熱線を吸収して発熱した
二次光学系の熱が、二次光学系と光起電力素子間の空気
層により断熱されるため、光起電力素子に伝わり難く、
さらには光起電力素子の表面での自然対流により、光起
電力素子表面からの放熱が行えた。

【０１２５】また、従来の様に二次光学系と光起電力素
子と接着剤により固定した場合は、二次光学系及び光起
電力素子からの熱による接着剤の劣化が懸念されるた
め、その材料選択及び評価に多大な時間を要したが、そ
の必要も無くなった。

【０１２６】また、二次光学系の形状を柱状としたこと
により、二次光学系に用いた熱線吸収部材自体の熱線吸
収率が低い場合も、厚みを持たせることで太陽光線が二
次光学系を透過する光路が長くなるため、結果として熱
線をより吸収することができた。

【０１２７】また、二次光学系に太陽光線の混和効果の
優れた部材を用いたことにより、二次光学系内を透過す
る太陽光線は混和され、太陽光線を光量むら及び色収差
が無くかつ効率良く光起電力素子に導くことができ、結
果として光起電力素子の昇温むらを防げ光起電力素子に
おいて効率よく発電することができた。

【０１２８】また、二次光学系が均一媒質からなり、二
次光学系の側面が平滑性を有している構造としたことに
より、二次光学系の入射面から入射した太陽光線のうち
側面に到達したものは、平滑性を有する側面において高
効率で全反射し、二次光学系の長さを一定値以上にする
ことで、二次光学系内の太陽光線は混和され、太陽光線
を光量むら及び色収差が無くかつ効率良く光起電力素子
に導くことができ、結果として光起電力素子の昇温むら
を防げ光起電力素子において効率よく発電することがで
きた。

【０１２９】また、二次光学系の入射面より後部の形状
を、柱状あるいは射出面から入射面に至り先細りとなっ
ている形状としたことにより、二次光学系の入射面から
入射した太陽光線が全反射を繰り返していくうちに、再
び入射面方向へ戻るといったエネルギロスを防止でき
た。

【０１３０】また、二次光学系側面の二次光学系を保持
する個所に反射膜を有している構造としたことにより、
二次光学系側面の二次光学系を保持する個所では太陽光
線が全反射しないためロスが発生するが、反射膜により
太陽光線を反射することで当部分でのロスを最小限に抑
えることができた。

【０１３１】また、二次光学系の側面を覆う形で、二次
光学系の側面に接触しない状態で保護層を設けたことに
より、長期的な使用下において二次光学系の側面にごみ
や汚れが付着し側面での反射率が低下するといったトラ
ブルを防げ、長期にわたって二次光学系の性能を維持す
ることができた。

【０１３２】また、放熱部材が、一次光学系及び二次光
学系及び光起電力素子を保持する筐体の一部である構造
としたことにより、別途二次光学系の放熱目的のためだ
けに別部材を設ける必要が無く、二次光学系の放熱を行
うことができた。

【０１３３】また、二次光学系の射出面を光起電力素子
と略同形状とすることにより、二次光学系の射出面から
射出される太陽光線を光起電力素子で効率良く捉えるこ
とができた。

【０１３４】また、上記の集光型太陽電池モジュールと
太陽追尾装置を組み合わせることで、太陽光線を光量む
ら及び色収差が無くかつ効率良く光起電力素子に集光
し、さらには光起電力素子の温度上昇を抑える機能を有
した、安価な集光型太陽電池モジュールを備えた追尾型
の集光型太陽光発電システムを実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例を説明する集光型太陽光発
電システムの構成図である。

【図２】本発明第１の実施例を説明する概念図である。

【図３】本発明第１の実施例を説明する概念図である。

【図４】本発明第２の実施例を説明する集光型太陽電池
モジュールの構成図である。

【図５】本発明第３の実施例を説明する集光型太陽電池
モジュールの構成図である。

【図６】本発明第４の実施例を説明する集光型太陽電池
モジュールの構成図である。

【図７】実施形態を説明図である。

【図８】実施形態を説明図である。

【図９】実施形態を説明図である。

【図１０】従来例を説明する構成図である。

【符号の説明】

１０１集光型太陽光発電システム１０２集光型太陽電池モジュール１０３追尾装置１０４太陽位置検出センサ１０５外部出力線１０６保持部材１０７太陽光線１０８二次光学系１０９入射面２０１フレネルレンズ２０２二次光学系の側面２０３射出面２０４光起電力素子２０５回路基板２０６電極タブ２０７リード線２０８熱伝導性シート２０９ヒートシンク３０１筐体３０３コネクタ３０５電極３０６銅回路板３０７二次光学系保持部３０８ゴム製ブッシング３０９反射膜４０１集光型太陽電池モジュール保持部４０２冷却フィン４０３保護カバー４０４ヒートパイプ４０５凹部４０７反射鏡４０９微小空間５０１防水透湿膜５０２空気流入口５０３空気排気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽から放射された太陽光線を集光する
一次光学系と、集光した太陽光線を光起電力素子へ導く
二次光学系と、二次光学系の直後に配された光起電力素
子からなる集光型太陽電池モジュールにおいて、二次光学系は透過性を有した中実体の熱線吸収部材であ
り、該二次光学系に放熱部材が当接していることを特徴
とする集光型太陽電池モジュール。
【請求項２】二次光学系と光起電力素子との間に微小
空間を有していることを特徴とする請求項１に記載の集
光型太陽電池モジュール。
【請求項３】二次光学系が柱状であることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の集光型太陽電池モジュール。
【請求項４】二次光学系が太陽光線の混和の優れた部
材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
記載の集光型太陽電池モジュール。
【請求項５】二次光学系が均一媒質からなり、二次光
学系の側面が平滑性を有していることを特徴とする請求
項４に記載の集光型太陽電池モジュール。
【請求項６】二次光学系の入射面より後部の形状が、
柱状あるいは射出面から入射面に至り先細りに形成され
ていることを特徴とする請求項５に記載の集光型太陽電
池モジュール。
【請求項７】二次光学系側面の二次光学系を保持する
個所に反射膜を有していることを特徴とする請求項５又
は６に記載の集光型太陽電池モジュール。
【請求項８】二次光学系の側面を覆う形で、二次光学
系の側面に接触しない状態で保護層を有していることを
特長とする請求項５乃至７のいずれかに記載の集光型太
陽電池モジュール。
【請求項９】放熱部材が、一次光学系及び二次光学系
及び光起電力素子を保持する筐体の一部であることを特
徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の集光型太陽
電池モジュール。
【請求項１０】二次光学系の太陽光線が射出する面が
光起電力素子と略同形状であることを特徴とする請求項
１乃至９のいずれかに記載の集光型太陽電池モジュー
ル。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載の集
光型太陽電池モジュールと太陽追尾装置を組み合わせた
ことを特徴とする集光型太陽光発電システム。