JP2002289898A - Concentrating solar cell module and concentrating photovoltaic power generation system - Google Patents

Concentrating solar cell module and concentrating photovoltaic power generation system

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JP2002289898A
JP2002289898A JP2001084258A JP2001084258A JP2002289898A JP 2002289898 A JP2002289898 A JP 2002289898A JP 2001084258 A JP2001084258 A JP 2001084258A JP 2001084258 A JP2001084258 A JP 2001084258A JP 2002289898 A JP2002289898 A JP 2002289898A
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Application number
JP2001084258A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sasaoka
誠 笹岡
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Canon Inc
キヤノン株式会社
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost concentrating solar cell module, in which sunlight is condensed on a photovoltaic element without irregularities in a quantity of light, without chromatic aberrations and with satisfactory efficiency, and to provide a concentrating photovoltaic power generation system which is constituted of the module and a tracking device. SOLUTION: The concentrating solar cell module is composed of a primary optical system 408 by which the sunlight radiated from the sun is condensed, a secondary optical system 108 by which the condensed sunlight is totally reflected on the incident face and by which the sunlight is totally reflected on the side face so as to be emitted from an emission face and the photovoltaic element 204, which is arranged immediately after the emission face of the system 108. The system 108 is composed of a transmissive, solid and uniform medium, and its side face 202 is smooth. The system 408 is an optical system, whose focus is situated near the incident face 109 of the system 204, and it holds the system 108 on the side face of the system 108 near the focus.

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、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に関し、簡易で安価、かつ太陽光線を光量むら及び色収差無くかつ効率良く光起電力素子に集光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。 The present invention relates to the collecting relates concentrating solar cell module to be used by mounting the solar tracking device, a simple inexpensive, and the sunlight to the light amount unevenness and chromatic aberration without and efficiently photovoltaic element concentrating solar cell module light, and a concentrating solar power generation system using a light-concentrating solar cell module.

【0002】 [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。 Hitherto, for the safe, but solar power generation system using the solar cell module as an energy source that does not put a load on the environment has been noted, conventional power generation means such as thermal power generation in recent years and in order to be competitive from the economic point of view, it has focused on the development of low-cost solar cell module with higher efficiency Te.

【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。 [0003] there being attention in recent years from this point of view is constituted concentrating solar power generation system from the concentrating solar cell module and the condenser type solar cell module and the solar tracking device. 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。 Although the solar cell module itself is conventional photovoltaic power generation system is fixed at a predetermined position, of course the sun and the relationship of the earth is to constantly changing, fixed solar cell module and the solar and the the relative angle is to become an optimum angle is only a moment, the other time it can be said that receiving the solar energy at the wrong angle. 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。 This is also true with respect to direction of the sun as viewed from the solar cell module side seasonal change (so-called time square) as well sun path (variation of declination). 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。 Also, since the incident angle of reflectance sunlight of the solar cell module surface becomes larger with distance from the normal of the solar cell modules, loss for the receiving angle of the solar cell module in such terms is inadequate generated there. 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。 Such loss is said to be made 20 to 30% of the energy to be received originally.

【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。 [0004] In order to solve the inadequacy of such a light-receiving angle may, photovoltaic systems solar tracking type from this thinking is devised if the solar cell module is always maintained optimal angle to the sun are, the power generation per year by performing sun tracking is expected to be improved by 25% to 40%.

【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。 [0005] Similarly, the unit cost of power generation solar tracking-type concentrating solar power generation system with the aim of reduction of has also been studied. 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。 According to the concentrator photovoltaic systems, for the photovoltaic element which is the most expensive among the components of the concentrating solar cell modules constituting the solar power generation system can save significant, can a very large cost savings to become.

【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。 Further, as is generally said, since the light intensity increases the generated voltage by the increased proportion of output energy to incident energy, i.e. improved conversion efficiency, a photovoltaic element in the same area large output as compared with the case where the spread will be obtained.

【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。 [0007] In order to obtain these effects sufficiently, it is necessary to build a high magnification in concentrating solar power generation system for condensing, in that case had an optical system for efficiently focusing the sunlight concentrating solar cell module becomes indispensable.

【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。 Conventionally, the position of substantially the focal length of the Fresnel lens 201 as a means for condensing the sunlight shown in FIG. 10, provided in parallel to the photovoltaic element 204 with respect to the Fresnel lens 201, the upper Fresnel lens 201 It condenses sunlight 107 incident are incident on the photovoltaic element 204.

【0009】しかしながら、この方法によればフレネルレンズ201の球面収差や色収差等のためにフレネルレンズ201の口径を大きくしていくにしたがい太陽光線107を一点に集光できず、結果としてフレネルレンズ201の口径を大きくできないといった制限があった。 However, it can not condensing at one point sunlight 107 in accordance with gradually increasing the diameter of the Fresnel lens 201 for the spherical aberration and chromatic aberration of the Fresnel lens 201 according to this method, resulting in the Fresnel lens 201 there was a limit, such as can not be a large caliber.
また、フレネルレンズ201の球面収差や色収差等のため集光した太陽光線107を光起電力素子204に均一に照射できず光起電力素子204の効率低下、場合によって局部のみの温度上昇を招き、結果として光起電力素子204にダメージを与えた。 Further, spherical aberration and chromatic aberration uniformly reduced efficiency of can not photovoltaic element 204 irradiated with condensing the sunlight 107 to the photovoltaic element 204 such as for the Fresnel lens 201, in some cases lead to a temperature rise of the local only, as a result the damage to the photovoltaic element 204. また、光起電力素子20 Further, the photovoltaic device 20
4に多重接合構造のもの(数個の異なる材料で作ったp 4 those of multi-junction structure (p made from several different materials
n接合を光の進行方向に重ねて配列したもの)を使用した場合、色収差により光起電力素子204上の波長分布にばらつきが生じ、光起電力素子204の変換効率が大幅に低下した。 If the n junction using what) arrayed to overlap in the traveling direction of light, variation by the chromatic aberration in the wavelength distribution of the photovoltaic element 204 is generated, the conversion efficiency of the photovoltaic element 204 is significantly reduced.

【0010】さらには、四角形あるいは円形のフレネルレンズ201に太陽光線が照射するエリア302の形状は焦点近傍では共に略円形であり、四角い光起電力素子204を用いた場合は図10に示すように太陽光線が照射するエリア302と光起電力素子204が完全に重ならず有効に太陽光線107を利用できなかった。 Furthermore, the shape of the area 302 which sunlight quadrangular or circular Fresnel lens 201 is irradiated are both substantially circular in the vicinity of the focal point, in the case of using a square photovoltaic element 204 as shown in FIG. 10 area 302 and the photovoltaic element 204 which sunlight is irradiated can not be effectively utilized sunlight 107 do not overlap completely.

【0011】こうした問題を解決するために、フレネルレンズ等の一次光学系で集光した太陽光線を光起電力素子前面に配された二次光学系で再び光起電力素子に導くといった手段が採られるようになった。 [0011] In order to solve these problems, means are adopted such again guided to the photovoltaic element with Fresnel lens secondary optics arranged to collect light and solar beam to the photovoltaic device front in the primary optical system, such as It is, as has become. 二次光学系としては、内面鏡や光ファイバや円錐台形状のレンズ等が用いられている。 The secondary optics, such as lenses of the inner surface mirror or an optical fiber or a truncated cone shape is used.

【0012】内面鏡を利用した例としては、特開平11 [0012] As an example of utilizing the inner surface mirror, JP 11
−307803号公報に、二次光学系として大径端を受光面側とした先細り内面鏡の従来例が記載されている。 The -307803, JP-conventional tapered inner surface mirror has a light-receiving-surface-side large diameter end has been described as a secondary optical system.
この構造では二次光学系に太陽光線が浅い角度で入射した際など、内面鏡に入射した太陽光線の一部が入射側に出て行ってしまうといった場合もあり効率が悪かった。 Etc. When the sunlight is incident at a shallow angle to the secondary optical system in this structure, a part of the sunlight that is incident on the inner surface mirror was bad even there efficient if such would go out to the incident side.
一般に内面鏡の反射材として用いられるアルミあるいは銀の反射率は85〜95%(可視領域)であり、太陽光線が内面鏡に数回反射して光起電力素子に導かれる際、 In general the reflectivity of the aluminum or silver used as the reflective material of the inner surface mirror is 85 to 95% (the visible region), when the sunlight is guided to the photovoltaic element is reflected several times on an inner surface mirror,
太陽光線のエネルギーは内面鏡に反射する度に低下し太陽光線を効率良く光起電力素子に導けないといった問題もあった。 Energy of sunlight was also a problem not Michibike sunlight decreases whenever the reflection on the inner surface mirror efficiently photovoltaic device. また、反射材の劣化等も考慮する必要がある。 Moreover, deterioration of the reflective material must also be considered.

【0013】光ファイバを利用した例では、特開平7− [0013] In the example using an optical fiber, JP-A-7-
335004号公報や特開平9−54215号公報等が提案されているが何れも製造コストが高く、また大型化が難しく、また光ファイバの構造上、入射面における太陽光線の入射許容角度が狭く、結果として光量むら及び色収差を無くすには一次光学系の焦点距離及び光ファイバの長さを十分に採る必要があり集光型太陽電池モジュールとして大型になるといった問題があった。 335004 JP or both but Hei 9-54215 discloses the like have been proposed high manufacturing cost and large size is difficult, also the structure of the optical fiber, narrow incident allowable angle of sunlight on the incident surface, resulting in eliminating light amount unevenness and chromatic aberration has a problem becomes large as a primary optical system focal length and enough must take the concentrating solar cell module the length of the optical fiber. さらに、 further,
それだけでなく、それを追尾する追尾装置も大型にする必要があるといった問題もあった。 Not only that, there is a problem such tracking device also needs to be large to track it.

【0014】円錐台形状のレンズを利用した例としては、特開平3−171614号公報に、二次光学系として大径端面を受光端面とした円錐台形状のレンズを光起電力素子の表面に載置した例が記載されている。 [0014] As an example of using the lens frustoconical, in JP-A-3-171614, the lens frustoconical was receiving end face a large-diameter end faces as a secondary optical system to the surface of the photovoltaic element examples of mounting is described. この構造では、二次光学系に太陽光線が浅く入射した際など、 In this structure, such as when sunlight is incident shallow secondary optical system,
入射した太陽光線の一部が入射側に出て行ってしまうといった場合もあり効率が悪かった。 Sometimes such a portion of the incident solar beam will go out to the incident side efficiency is poor. また、二次光学系の支持は光起電力素子に透過性部材で接着するのみであるため、透過性部材及び光起電力素子には長期にわたり剥離力等の応力が加わり、信頼性の面でも問題があった。 Further, since the support of the secondary optical system is only adhered permeable member photovoltaic device, stress is applied, such as peel force for a long time in the transmitting member and the photovoltaic element, in terms of reliability there was a problem.

【0015】また、上記の何れの方式も、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する構造を安価に提供するまでには至っていなかった。 Further, any of the methods described above, is up to provide an inexpensive structure for focusing the light intensity variation and chromatic aberration without and efficiently photovoltaic element sunlight was not reached.

【0016】 [0016]

【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が無くかつ効率良く光起電力素子に集光する安価な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。 OBJECTS OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention, without the sunlight light intensity variation and chromatic aberrations and efficiently inexpensive concentrating solar cell module and the condenser type for focusing the photovoltaic element and to provide a concentrator photovoltaic systems consist tracking device and a solar cell module.

【0017】 [0017]

【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。 The present invention SUMMARY OF] are those conceived based on the recognition of the above.

【0018】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入射面では略全入射し側面では全反射し射出面で射出する二次光学系と、二次光学系の射出面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かつ均一媒質からなり、側面は平滑性を有しており、一次光学系は二次光学系の入射面近傍に略焦点を結ぶ光学系であり、焦点近傍の二次光学系の側面で二次光学系を保持していることを特徴とする。 [0018] That is, concentrating solar cell module of the present invention, - total reflection solar rays emitted from the sun and the primary optical system for focusing light, substantially all incident side at the incident surface condensed solar beam a secondary optical system for emitting at injection surface, the concentrating solar cell module comprising a photovoltaic element arranged immediately after the exit surface of the secondary optical system, in the secondary optical system having a permeability made from the real and uniform medium, the side surface has a smoothness, primary optical system is an optical system that connects the substantially focus on the incident surface vicinity of the secondary optical system, the two on the side of the secondary optical system of the focal point characterized in that it holds the following optics.

【0019】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る。 According to such a configuration, the which has reached the side of the sunlight incident from the incident surface of the secondary optical system, is totally reflected with high efficiency in a side having a smoothness, the secondary optical system length the by a certain value or more, sunlight in the secondary optical system is mixed, it is possible to direct the solar radiation to and efficient photovoltaic device without the light amount unevenness and chromatic aberrations.

【0020】また、焦点近傍の二次光学系の側面で二次光学系を保持するため、太陽光線の二次光学系内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系を強固に保持することができる。 Further, in order to hold the secondary optical system in the secondary optical system side surface of the vicinity of the focal point, firmly without those locations only at the secondary optical system to prevent the total reflection in the secondary optical system of the sunlight it can be held to. すなわち、二次光学系の側面の太陽光線が反射している個所で二次光学系を保持すると、当部分では全反射が起こらないためエネルギロスが発生するが、焦点近傍の二次光学系の側面には太陽光線が入射しないエリアができ、該エリアで二次光学系を保持することで太陽光線の二次光学系内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系を強固に保持することができるものである。 That is, the side of the secondary optical system when sunlight holds a secondary optical system at the point that reflected, although the total reflection in the relevant parts energy loss occurs because not occur, the focal point of the secondary optical system the sides can area that sunlight is not incident, strengthen those locations only at the secondary optical system without interfering with total reflection within the secondary optics sunlight by holding the secondary optical system in the area those that can be held.

【0021】なお、ここ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う。 [0021] Here, the state in which the light amount unevenness and chromatic aberrations have gone to say, sunlight wavelength region contributing to power generation of the photovoltaic element, the light intensity variation and chromatic aberrations does not affect the power generation performance of the photovoltaic element the became state say.

【0022】また、本明細書で言う略全入射とは、一次光学系の収差等によって二次光学系の入射面に太陽光線を100%集光することが困難なことや、太陽光線の入射時の反射ロス等を考慮すると90%程度の効率で太陽光線が入射する状態を言う。 Moreover, the substantially total incident referred to herein, the primary by the optical system aberration such that sunlight it is difficult to condense 100% and the incident surface of the secondary optical system, the incidence of sunlight sunlight in efficiency considering about 90% reflection loss and the like in the case refers to a state in which the incident.

【0023】また、本明細書で言う均一媒質とは、屈折率が場所や伝搬方向によらず一様な媒質を言う。 Further, the homogeneous medium in the present specification, the refractive index refers to uniform medium regardless of the location and direction of propagation.

【0024】本発明の集光型太陽電池モジュールにおいては、二次光学系の射出面の形状が光起電力素子と略同形状であることが好ましい。 [0024] In the concentrating solar cell module of the present invention, it is preferable that the shape of the exit surface of the secondary optical system is a photovoltaic device with substantially the same shape. かかる構成によれば、二次光学系の射出面から射出する太陽光線を効率よく光起電力素子に導くことができる。 According to such a configuration, it is possible to guide the solar rays emerging from the exit surface of the secondary optical system to efficiently photovoltaic device.

【0025】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。 Further, the rear shape than the incident surface of the second optical system, it is preferably formed in a tapered lead to the entrance surface of columnar or exit surface. 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ーロスを防止できる。 According to such a configuration, while the sunlight incident from the incident surface of the secondary optical system is repeated a total reflection can be prevented energy loss such returns to the incident surface direction.

【0026】また、二次光学系と光起電力素子との間に透過性を有する透過性部材を有し、透過性部材の屈折率が二次光学系の屈折率より大きいことが好ましい。 Further, a transparent member having transparency between the secondary optical system and the photovoltaic element, it is preferable that the refractive index of the transparent member is greater than the refractive index of the secondary optical system. かかる構成によれば、二次光学系内を進んできた太陽光線が二次光学系射出面から射出する際の反射ロスを抑え、効率良く光起電力素子に導くことができる。 According to such a configuration, it is possible to sunlight has progressed through the secondary optics suppress reflection loss when emitted from the secondary optical system exit plane, leading to efficient photovoltaic device.

【0027】また、二次光学系の射出面と光起電力素子が密着していることが好ましい。 Further, it is preferable that the secondary optical system exit surface and the photovoltaic element is in close contact. かかる構成によれば、 According to such a configuration,
光起電力素子の表面に表面層を有している場合その屈折率は2〜3であるのに対し、二次光学系として用いるガラスや樹脂等の屈折率は1.4〜1.9と低いため、二次光学系内を進んできた太陽光線をより効率よく光起電力素子に導くことができる。 Its refractive index when it has a surface layer on the surface of the photovoltaic element whereas 2 to 3, the refractive index such as glass or resin used as the secondary optical system and 1.4-1.9 low, it is possible to lead to more efficient photovoltaic devices sunlight that has progressed through the secondary optical system.

【0028】また、二次光学系の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。 Further, it is preferable to have a reflective film on location to hold the secondary optical system side of the secondary optical system. かかる構成によれば、本発明の集光型太陽電池モジュールが組み立て誤差や追尾誤差により、一次光学系で集光した太陽光線が二次光学系の入射面の中心よりずれて入射し、前記の二次光学系を保持している部分に太陽光線が到達した場合も、反射膜により太陽光線を反射し、当部分でのロスを最小限に抑えることができる。 According to such a configuration, the present invention by concentrating solar cell module assembly error and tracking error, and enters displaced from the center of the incident surface of the condensing the sunlight secondary optical system in the primary optical system, the sometimes sunlight reaches the part which holds the secondary optical system, and reflecting the sunlight by the reflective film, the loss in this portion can be minimized.

【0029】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。 Further, in a manner to cover the side surface of the secondary optical system, preferably it has a protective layer without contacting the side surface of the secondary optical system. 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。 According to such a configuration, prevent trouble such as long-term dust or dirt on the side surface of the secondary optical system under use adheres reflectance at a side is reduced, to maintain the performance of the secondary optical system for a long time can.

【0030】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。 Further, concentrating solar power generation system of the present invention is characterized by combining the concentrating solar cell module and the solar tracking device of the present invention.

【0031】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する安価な集光型太陽電池モジュール備えた追尾型の集光型太陽光発電システムとなる。 According to the concentrator photovoltaic systems of the present invention, the tracking type light amount unevenness and chromatic aberration sunlight with inexpensive concentrating solar cell module for focusing on without and efficient photovoltaic element a concentrating photovoltaic power generation system.

【0032】 [0032]

【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。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a photovoltaic device, a primary optical system for condensing the emitted sunlight from the sun, the secondary optical system for guiding the light collecting sunlight rays photovoltaic element composed concentrating solar cell module from further is configured concentrating solar power generation system from the tracking device and the concentrating solar cell module. 以下に本発明の各構成要素を詳述する。 Detailing the components of the present invention are described below.

【0033】(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。 [0033] The (concentrating solar cell module) concentrating solar cell module, a primary optical system for initially incident sunlight from the sun is located on the outermost surface of the light receiving side, and condensed by the primary optical system solar secondary optical system for guiding the photovoltaic devices by using refraction and total reflection of light, the photovoltaic element arranged immediately after the secondary optical system, a primary optical system and secondary optical system and the photovoltaic element holding or consists housing was protected object from the outside environment. 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。 In addition to concentrating solar cell modules each consisting of one by one of the components, a plurality of photovoltaic elements and a plurality of secondary optical system and is one of the housing and one of the primary optical system (more primary optical system has been created by integral molding.) is also unit type concentrating solar cell module configured by. 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。 Further, if a specification in consideration of the influence from the external environment of waterproofing and insulation treatment such as photovoltaic elements, no casing or the like to protect the photovoltaic element from a separate external environment need. 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。 Further, if a structure for holding the secondary optical system and the photovoltaic element in part of the primary optical system does not require a housing or the like to hold them separately.

【0034】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。 Further, in the concentrating solar cell module, the photovoltaic element is a portion that converts the energy of sunlight into electrical energy, had a copper circuit board for taking out electric energy by connecting the photovoltaic element circuit board, a lead wire for taking out electrical energy from the circuit board to the concentrating solar cell module outside, it is common to use in conjunction with a heat sink to reduce the temperature rise of mounting photovoltaic element on the back surface of the circuit board. 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。 Also, if the unit type concentrating solar cell module, remove the electrical energy to the concentrating solar cell module outside at appropriate series or parallel connection to lead a plurality of photovoltaic elements in the module it may be.

【0035】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。 [0035] The configuration for realizing the same function, regardless of the above-described configuration may include all.

【0036】(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。 [0036] The (concentrator photovoltaic systems) concentrator photovoltaic systems, is a system for generating electric power combining tracking device and the concentrating solar cell module. 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。 Specifically, one or more of the concentrating solar cell module, used in mechanically connected to the tracking device. 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。 In this case, an auxiliary hold member for holding the concentrating solar cell module, the support mechanism for rotatably supporting, if necessary as long as the transmission mechanism for transmitting the driving force of the tracking device is required to introduce appropriate Te. 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。 The control unit for controlling the tracking device accordingly predicts the sun path for tracking device, sensor for detecting the position of the sun in fine weather is generally included. 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。 Also be utilized DC power generated by concentrating solar cell module or be used as it is, or utilized as required to power storage once battery, after conversion to AC power by the power converter the DC power .

【0037】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。 [0037] The configuration for realizing the same function, regardless of the above-described configuration may include all.

【0038】(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、 [0038] The (primary optical system) the primary optical system, the solar rays emitted from the sun is condensed, it is sufficient to lead the incident surface of the secondary optical system, a Fresnel lens, a plano-convex lens,
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。 Biconvex lens, a prism, a lens for collecting light using refraction, such as composite lenses, or reflectors for collecting light using the reflection of such a concave mirror, or it may considered a combination thereof, listed above and to what may include anything that realizes the same function it is not limited. 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。 The primary optical system is located on the outermost surface of the concentrating solar cell module, and in general other primary optical system, the condenser lens and lens, the primary optical element, the primary lens, called reflectors, and the like.

【0039】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。 [0039] In the design of the primary optical system, it is necessary to sunlight wavelength region contributing to power generation of the photovoltaic element is incident on the incident surface of the secondary optical system.

【0040】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。 [0040] As the shape of the opening of the primary optical system, rectangular, circular, there may be mentioned polygonal various shapes of regular hexagons, etc., in the concentrating solar cell module that emphasizes the power generation amount per unit area , shaped to no gap sequence such rectangular or polygonal shapes are preferred.

【0041】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。 Further, condensing the primary optical system and those molded aspheric, spherical aberration by the aromatic lens (that bonding the different lenses two optical properties) is eliminated substantially, sunlight to one point It can be light. 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。 Also, when using a Fresnel lens to the primary optical system, the effect is obtained by forming in the surface approximated the irregular surface from a curved or aspherical. 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。 Furthermore, the primary optical system, achromatic lens, anomalous partial dispersion lens, can be eliminated substantially chromatic aberration by using a diffractive optical element or the like. 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。 However, since the terms of chromatic aberration can be eliminated by mixing effect of the secondary optical system, Michibikere the secondary optic incident surface sunlight contributes wavelength range to the power generation of the photovoltaic element as a primary optical system .

【0042】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。 The glass as the material constituting the primary optical system, rubbers, permeable organic material such as a resin, transparent crystal, or those combinations of these, or even air or a liquid such as an air lens and the liquid lens, using Conceivable.

【0043】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。 [0043] As a material, preferably a material excellent in weatherability because it is exposed to the outside environment, preferably less material degradation due to degradation and rain and temperature and humidity in particular due to ultraviolet rays.

【0044】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% [0044] Further, it is preferable higher contribute wavelength range of transmittance in power generation of the photovoltaic element, the transmittance of 90%
以上あることがより好ましい。 It is more preferred that there is more. 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。 Moreover, and utilizing a selective to the transmission wavelengths material, by adding an additive having the same function in the material may be cut sunlight short wavelength region which causes material degradation. 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。 Further, the surface or the back surface of the primary optical system, the reduction of reflectivity by providing the various coating layers, UV cut, also add a function such as abrasion resistance of the primary optical system. 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。 Further, by using a high refractive index material, the sunlight because it condensing, it is possible to reduce the size of the condensing type solar cell module as a result in a shorter focal length.

【0045】(二次光学系)二次光学系とは、一次光学系で集光した太陽光線を入射面では略全入射し側面では全反射し射出面で射出し、二次光学系の直後に配された光起電力素子に光量むら及び色収差が無く太陽光線を導くことができれば良い。 [0045] The (secondary optical system) secondary optics, collecting the light by solar beam substantially all incident side incident surface is emitted by the total reflection to the exit surface, immediately after the secondary optical system in the primary optical system light intensity variation and chromatic aberrations may if it is possible to guide the no sunlight to the photovoltaic elements arranged on. 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。 The shape, prismatic, cylindrical, truncated pyramidal, truncated cone, or polygonal pillar, a polygonal pillar stand itself or different ones of the entrance surface and exit surface conceivable, similar functions are not limited to those listed above realizes the includes all generally these secondary optical system, a secondary optical element, the secondary lens is called a light guide or the like.

【0046】また、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。 [0046] Further, it is possible to direct the efficient sunlight on the photovoltaic element by the shape of the exit surface regardless of the shape of the incident surface and the photovoltaic device the same shape.

【0047】また、二次光学系の入射面より後部の形状を、柱状あるいは四角錐台のような射出面から入射面に至り先細りの形成とすることで、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面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。 Further, the rear portion of the shape from the incident surface of the secondary optical system, by the formation of tapered reaches the incident surface of columnar or exit surface, such as a quadrangular pyramid, the sun on the incident surface of the secondary optical system even when the light beam is incident at a shallow angle, it can be guided to the photovoltaic element without such a portion of the incident solar beam will go out to the reflected incident surface side inside the secondary optical system.

【0048】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、二次光学系の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略全入射し、側面で全反射もしくは二次光学系内を直進し、射出面に導くことができる。 [0048] The advantages of the secondary optical system, for example, when using a prism created in glass, also substantially all incident on the incident surface sunlight incident at any angle to the incident surface of the second optical system, in a side total reflection or straight through the secondary optical system, can be guided to the exit surface. 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ー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ーロスを低減することが好ましい。 However, since the energy loss of the solar rays are generated by the reflection at the entrance surface and exit surface, it is preferable to reduce the energy loss due to reflection of the provided with an anti-reflection film or the like.

【0049】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3 [0049] Furthermore, since normally going lost light intensity variation and chromatic aberration by lengthening the total length of the secondary optical system (Fig. 3
参照。 reference. 詳しくは後述する。 It will be described in detail later. )、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。 ), In determining the total length of the secondary optical system is the length obtained by taking into account the refractive index and various characteristics of the secondary optical material, the light intensity variation and chromatic aberrations does not affect the power generation performance of the photovoltaic element it is preferable, which makes it possible to use a photovoltaic element with high efficiency.

【0050】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。 The glass as the material constituting the secondary optical system, rubbers, permeable organic material such as a resin, transparent crystal, or those combinations of these, or the air lens and the liquid lens or the like using air or liquid, etc. It may be considered. 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% Further, as is preferably high contributes wavelength range of transmittance in power generation of the photovoltaic element material, the transmittance is 90%
以上あることがより好ましい。 It is more preferred that there is more. 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ー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。 That is, a low wavelength region transmittance of contributing wavelength region to the power generation of the photovoltaic device, because the energy loss is increased by lengthening the secondary optical system length, it is necessary to give due consideration to the time of the material selection. 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をカットすることもできる。 You can also utilize a selective to the transmission wavelengths material, by mixing the additive in the material having the same function, it is also possible to cut short wavelength region which causes material degradation. また、高屈折率材料を使用することで、より短い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。 Further, by using a high refractive index material, since miscible sunlight in a shorter secondary optical system length, it is possible to reduce the size of the condensing type solar cell module as a result.

【0051】また、二次光学系へは一次光学系で集光された太陽光線が入射するため、二次光学系の温度上昇が考えられるため、耐熱性の優れた材料を用いることが好ましい。 [0051] Further, since the solar rays focused by the light primary optical system to the secondary optical system is incident, since the temperature rise of the secondary optical system is considered, it is preferable to use a heat-resistant material excellent. 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。 It includes glass as cheap excellent material cost in heat resistance. ガラスとしては、一般に太陽電池モジュールの表面材として用いられる白板ガラスや、各種光学ガラスを用いることができる。 As the glass, general and white plate glass to be used as a surface material of the solar cell module, it is possible to use various optical glasses.

【0052】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。 [0052] The reflectance of sunlight is totally reflected at the side surface of the secondary optical system is 100% theoretically but smoothness and surface, for greatly reduced due to the adhesion of dust or dirt, the surface roughness of the side surface it is preferable small is, it is more preferable that the processing such as mirror polishing. 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。 Further, since the long-term under use secondary optical system side dust or dirt that is attached above the reflectivity to the greatly decreases, as a preventive measure, without contacting the side surface of the secondary optical system it is possible to maintain the secondary optical system performance over time by providing the protective layer or the like.

【0053】また、従来は二次光学系を光起電力素子に接着材で接着するのみであったため、透過性部材及び光起電力素子に長期にわたってクリープ力が加わり信頼性の点で問題があった。 [0053] Furthermore, since conventionally the was only adhered with an adhesive to the secondary optical system to the photovoltaic element, there is creep force is applied problem reliability point in long term permeability member and the photovoltaic element It was. しかし、一次光学系を経た太陽光線が二次光学系の入射面近傍で略焦点を結ぶ設計にすることで、焦点近傍の二次光学系の側面には太陽光線の全反射が起こらないエリアができ、該エリアで二次光学系を保持することで太陽光線の二次光学系内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系を強固に保持することができる。 However, by the design of solar rays passing through the primary optical system connecting the substantial focal point on the incident surface vicinity of the secondary optical system, the area on the side of the secondary optical system near the focal point does not occur total reflection of sunbeams can, it can be held firmly and without those locations only at the secondary optical system to prevent the total reflection in the secondary optical system of the sunlight by holding the secondary optical system in the area.

【0054】しかしこの様な設計下においても、組み立て誤差や追尾誤差により一次光学系で集光した太陽光線が光軸よりずれて二次光学系の入射面に導かれ、前記の二次光学系を保持している部分に太陽光線が到達することも考えられるため、二次光学系を保持する部分には予め銀蒸着やアルミ蒸着等の反射膜を設けた上で保持することが好ましい。 [0054] However, even in such a design under sunlight was condensed by the primary optical system by assembling error and tracking error is deviated from the optical axis is directed to the incident surface of the secondary optical system, said secondary optical system since it is conceivable to sunlight reaches the portion holding the, it is preferable to keep on having a reflective film such as previously silver deposited and aluminum deposition in the portion that holds the secondary optical system.

【0055】(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。 [0055] The (photovoltaic element) photovoltaic device, a device for converting solar energy into electrical energy, a member configured that they generate by receiving sunlight electrical output alone or a plurality , silicon as a photoelectric conversion element, gallium arsenide, cadmium telluride, copper indium selenide, although the photoelectric conversion element etc. may use, those listed above is not limited, include anything that realizes the same function sell. 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。 In general in addition to the photovoltaic element, a solar cell, solar cell, cells, photoelectric conversion elements, it is called photovoltaic element cells, and the like.

【0056】また、光起電力素子は、二次光学系の直後に配される。 [0056] Also, the photovoltaic element is arranged immediately after the secondary optical system. 具体的には、二次光学系と光起電力素子との間に透過性を有する透過性部材を配し、透過性部材の屈折率が二次光学系の屈折率より大きいものを使用する手段や、二次光学系の射出面と光起電力素子を密着する手段等で、二次光学系内を進んできた太陽光線を効率良く光起電力素子に導くことができる。 Specifically, means for using those arranged transmissive member having permeability between the secondary optical system and the photovoltaic element, the refractive index of the transparent member is greater than the refractive index of the secondary optical system and, by a means such that contact the exit surface and the photovoltaic element of the secondary optical system, it is possible to direct the sunlight has progressed through the secondary optical system to efficiently photovoltaic device. 二次光学系の射出面と光起電力素子とを密着する手段としては、射出面と光起電力素子とを圧接する手段や、射出面上に光起電力素子を形成する手段等がある。 As a means for close contact with the exit surface and the photovoltaic element of the secondary optical system, and means for pressing the exit surface and the photovoltaic element, there is a means, such as to form a photovoltaic element on the exit surface. また、透過性部材に弾性を有するものを使用することで二次光学系と光起電力素子とが干渉することによって光起電力素子表面に傷を与えることを防ぐことができる。 Further, it is possible to prevent giving damage to the photovoltaic element surface by a secondary optical system and the photovoltaic element from interfering with the use of one having a resilient permeable member.

【0057】 [0057]

【実施例】以下に本発明の実施例について記載するが、 EXAMPLES Although described for the embodiment of the present invention below,
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。 Substantial contents of the present invention is not intended to be limited to the specific description comprising of the following examples.

【0058】(実施例1)図1乃至図7に本発明の第1 [0058] (Example 1) the first aspect of the present invention in FIGS. 1 to 7
の実施例を示す。 It shows the embodiment. 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。 This figure is the part related to the concentrator photovoltaic systems and concentrating solar cell module that displays schematically.

【0059】図1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10 [0059] In FIG. 1, 101 is a concentrator photovoltaic systems, a plurality of concentrating solar cell module 10
2と追尾装置103から構成している。 It is composed of two a tracking device 103.

【0060】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。 [0060] tracking device 103, the control unit and the solar position sensor 104 having a calendar and clock function, and can operate to track the sun catches the sun position.

【0061】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なう方式や、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。 [0061] As tracking scheme, as telescopes and flak observatories, method and performing tracking by rotating the elevation and azimuth around the independent rotation axis, advance seasonal variation of the sun path (Declination after setting the elevation angle commensurate with the change), but there is a method for performing a tracking only at hour angle, either handled similarly.

【0062】また、追尾装置103の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。 [0062] Also, what the more accurate the condensing magnification of the converging solar cell module 102 becomes higher is required with respect to accuracy of the tracking device 103.

【0063】また、複数の集光型太陽電池モジュール1 [0063] In addition, a plurality of concentrating solar cell module 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。 DC power generated by the 02 is output to the appropriate series or parallel connection to concentrating solar cell module outside via a lead wire 207, or is utilized as it is, or utilized as required to power storage once the storage battery, DC power the use after converting into AC power by the power converter.

【0064】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。 [0064] concentrating solar cell module 102 was fixed to the holding member 106 of the tracking device 103 by bolts and nuts. 固定手段としては、ねじやスナップフィット、 The fixing means, screws or snap-fit,
透過性部材、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。 Permeable member, double-sided tape, the fixing band, welding, although other joining means such as caulking may be used, preferably a detachable joining means to ease of maintenance.

【0065】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 [0065] concentrating solar cell module 102, the Fresnel lens 201 for guiding the sunlight 107 to the incident surface 109 of the condensed secondary optics 108 and (the primary optical system), and condensed by the Fresnel lens 201 solar totally reflected substantially in full the incident side surface 202 in the incidence plane 109 of the beam 107 exit surface 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 Emerged from 03 secondary optical system light intensity variation and chromatic aberration without sunlight 1 the photovoltaic element 204 disposed immediately after the 108
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 A secondary optical system 108 for guiding 07, sunlight provided that derived from the secondary optical system 108 immediately after the secondary optical system 108 10
7を直流電力に変換するための光起電力素子204と、 A photovoltaic element 204 for converting the DC power to 7,
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 A circuit board 205 for holding the photovoltaic element 204 Shikatsu distribute DC power to the positive pole and negative pole that is generated by the photovoltaic element 204, for guiding the DC power distribution in the circuit board 205 to the leads 207 an electrode tab 206, a connector 30 for outputting the direct current power generated by concentrating solar cell module 102 to the concentrating solar cell module outside
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。 And 3 with a lead wire 207, the light from the photovoltaic element 204 to generate heat circuit board 205 to the thermally conductive sheet 208 to a cooling structure for radiating to the outside air via the heat sink 209, or more components the held outside environment and a body 301 for protecting the electromotive force element 204.

【0066】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109近傍に略焦点を結ぶ設計とした。 [0066] Fresnel lens 201 is made by injection molding using an acrylic resin, and designed to connect the substantial focal point in the vicinity of the incident surface 109 of the secondary optical system 108. 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。 Further, in the Fresnel lens 201 is an optical lens, get rid of the spherical aberration easily, the focal length shorter, with the advantage that the diameter increases, and lightweight, and can be mass-produced inexpensively. 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。 Further, in the Fresnel lens 201 to prevent the material deterioration due to ultraviolet rays by adding an ultraviolet absorber. 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ーロスの低減を図った。 Moreover, the anti-reflection film provided on the front and back of the Fresnel lens 201, and thereby reducing the energy loss when sunlight 107 enters or injection into the Fresnel lens 201.

【0067】二次光学系108は、鉄分含有量が少なく光起電力素子の発電に寄与する波長域の透過率が高い白板ガラスの板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。 [0067] Secondary optics 108, by iron content of less photoelectromotive transmittance contributes wavelength region to the power generation of the power element is plate cutting and polishing the high white plate glass, the exit surface of the second optical system shape is created quadratic prism as a photovoltaic element and substantially the same shape.

【0068】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。 [0068] As create a secondary optical system 108 using the glass, in addition to the above, after cutting the Senkatamari glass to a suitable size, a method of pressing, then polished again heated, after the dissolved glass was molded left pressed lens shape in a state in which melted at high temperature, a method of polishing and, only there is such polishing unnecessary creation method can be created in pressing the low melting point glass material dissolved at low temperatures .

【0069】また、二次光学系108の入射面及び射出面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。 [0069] Further, since the loss due to reflection on the entrance and exit surfaces of the secondary optical system 108 is concerned, providing the anti-reflection film.

【0070】二次光学系108と光起電力素子204間には、二次光学系108と光起電力素子204とが干渉することによって光起電力素子204表面に傷を与えるのを防ぐために透過性及び耐熱性の有する透過性部材3 [0070] Between the secondary optical system 108 and the photovoltaic element 204, transmission to prevent giving damage to the photovoltaic element 204 surface by a secondary optical system 108 and the photovoltaic element 204 from interfering sex and transmitting member 3 having heat resistance
04としてシリコーンゴムを配した。 04 as arranged the silicone rubber. 透過性部材304 Transmissive member 304
としては、シリコーンゴムの他、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタン樹脂、EVA等を用いることができるが、耐紫外線性及び耐熱性、屈折率、透過率を考慮して適宜選択する必要がある。 The addition of the silicone rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, urethane resin, can be used such as EVA, ultraviolet resistance and heat resistance, refractive index, it is necessary to appropriately selected in consideration of the transmittance. また一般にこれらの材料は、 Also it is generally of these materials,
二次光学系として用いるガラスに対し屈折率が低く、二次光学系の射出面での反射が懸念されるため、二次光学系の射出面に反射防止膜を設ける等の対策もしくは軽減策が必要である。 A low refractive index to the glass used as the secondary optical system, the reflection at the exit surface of the second optical system is concerned, measures or mitigation, such as providing an anti-reflection film on the exit surface of the second optical system is necessary.

【0071】光起電力素子204には、結晶シリコン半導体を用いた。 [0071] The photovoltaic device 204 using a crystalline silicon semiconductor. 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。 The photovoltaic device 204 has been developed for concentrating solar cell module, for outputting the DC power collected from the current collector electrode and the current collector electrode on the non-light-receiving surface side to the photovoltaic element outside has electrodes 305 a (positive / negative), the light-receiving surface side whole area is in the power generating unit.

【0072】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。 [0072] circuit board 205, the copper circuit board 306 to the ceramic substrate is a high insulator thermal conductivity (positive / negative) were bonded directly. 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。 The ceramic substrate, alumina plate or an AlN substrate or the like can be used.

【0073】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放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。 [0073] As the heat conductive sheet 208, typically heat-conductive rubber sheet or a silicone compound is used for the purpose of heat dissipation in joining semiconductor and the heat sink, silicone grease or the like can be used.

【0074】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。 [0074] As the heat sink 209, it was used to cut the appropriate use dimensions extruded material of the aluminum. 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。 Moreover, it subjected to black alumite treatment on the surface for the purpose of improving the cooling performance and weather resistance.

【0075】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。 [0075] housing 301, was created by joining process by pressing and bending and welding an aluminum alloy plate. また、表面には耐侯性向上を目的として表面にアルマイト処理を施した。 Further, the surface was alumite treatment on the surface for the purpose of weather resistance improving. 筐体301の材料としては、 As the material of the housing 301,
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。 Other things that were processed aluminum alloy plate, one or the like molded casing of a resin having a variety of metals and those obtained by processing the metallic plate and weather resistance can be used.

【0076】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。 [0076] In the following, steps will be described that create a concentrating solar cell module 102 by using the above components.

【0077】まず、光起電力素子204及び電極タブ2 [0077] First, the photovoltaic element 204 and the electrode tab 2
06をリフローにより回路基板205上の銅回路板30 06 copper circuit board 30 on the circuit board 205 by reflow
6に半田付けした。 It was soldered to the 6.

【0078】次に、該回路基板205を熱伝導シート2 [0078] Next, the thermally conductive sheet 2 circuit board 205
08を介してヒートシンク209にねじにより固定した。 08 was fixed by screws to the heat sink 209 via the.

【0079】次に、筐体301に該ヒートシンク209 [0079] Next, the heat sink 209 in the housing 301
をねじ止めにより固定した。 It was fixed by screws. 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 In this case, the electrode tabs from holes 20 for taking out the electrode tabs 206 provided in the housing 301
6を取り出し、該孔に止水処理を施した。 6 was removed and subjected to a water stop treatment pores. 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。 And connecting the lead wire 207 with a connector 303 to the electrode tabs 206.

【0080】次に、フレネルレンズ201の焦点近傍に二次光学系の入射面が位置するように、二次光学系10 Next, as the incident surface of the secondary optical system in the vicinity of the focal point of the Fresnel lens 201 is positioned, the secondary optical system 10
8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。 The secondary optical system holding section 307 provided on the side surface 202 of 8 was catching part of the housing 301. この際、二次光学系108の射出面203を透過性部材304を介して光起電力素子204に当接した。 At this time, in contact with the photovoltaic device 204 through the transmitting member 304 to the exit surface 203 of the secondary optical system 108.

【0081】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。 [0081] Finally, fixed to the opening of the housing 301 of the Fresnel lens 201 through the rubber bushings 308.

【0082】以下に、上記集光型太陽電池モジュール1 [0082] In the following, the concentrating solar cell module 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。 Procedure will be described that create a concentrating solar power generation system 101 using a 02.

【0083】上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。 [0083] and fixed with bolts and nuts the concentrating solar cell module retaining portion 401 of a plurality of concentrating solar cell module 102 to the holding member 106 on tracking device 103 created on. そして、複数の集光型太陽電池モジュール1 Then, a plurality of concentrating solar cell module 1
02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。 The lead 207 from 02, suitably output by series or parallel connection to an external output line 105 to the outside, as appropriate, or used as is, or utilized as required to power storage once the storage battery, DC power power conversion device It was used after converting into AC power by.

【0084】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 [0084] or concentrating solar cell module 102 created as of the Fresnel lens is a primary optical system 201
により太陽光線107を二次光学系108の入射面10 Incident surface 10 of the solar ray 107 secondary optical system 108 by
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 9 is condensed in the vicinity of, those reaching the side surface 202 of the solar rays 107 incident from the incident surface 109 of the secondary optical system 108, for total reflection at a high efficiency in the side surface 202, in the secondary optical system 108 sunlight 107 are mixed, sunlight 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3参照。図3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。)。 7 could lead to the light amount unevenness and chromatic aberration without and efficiently photovoltaic element 204 (see FIG. 3. Fig. 3 is sunlight 107 traveling in the secondary optical system 108, the distance from the incident surface 109 as longer, representing a state in which the light intensity variation is going to run out.).

【0085】また、焦点近傍の二次光学系108の側面202には太陽光線107の全反射が起こらないエリアができ、該エリアつまり二次光学系保持部307で二次光学系108を保持することで太陽光線107の二次光学系108内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系108を強固に保持することができる(図4 [0085] Also, the side surface 202 of the focal point of the secondary optical system 108 can total reflection does not occur area of ​​sunlight 107, holds the secondary optical system 108 in the area, that the secondary optical system holding section 307 the person places only the secondary optical system 108 without interfering with total reflection inside the secondary optical system 108 of the sunlight 107 can be held firmly by (FIG. 4
及び図5参照。 And Figure 5 reference. 図4は、一次光学系であるフレネルレンズの焦点を二次光学系108の入射面109近傍にすることで、焦点近傍の二次光学系108の側面202には太陽光線107の全反射が起こらない二次光学系保持部307ができることを示す。 4, by the focal point of the Fresnel lens is a primary optical system in the vicinity of the incident surface 109 of the secondary optical system 108, a side surface 202 of the focal point the secondary optical system 108 occur the total reflection of sunlight 107 It indicates that it is not secondary optical system holding section 307. また、一次光学系の焦点が二次光学系108の入射面109より光起電力素子20 The primary optical system focus the photovoltaic element from the incident surface 109 of the secondary optical system 108 20
4側へ近づく毎に二次光学系保持部307は確保できるが、それにより二次光学系108内で太陽光線107が光量むら及び色収差が無くなるまでの長さは長くなるため、一次光学系の焦点は二次光学系108の入射面10 Although the secondary optical system holding portion 307 for each approach to the 4 side can be secured, whereby since the sunlight 107 is long length to the light amount unevenness and chromatic aberration is eliminated in the secondary optical system 108, the primary optical system focus incident surface 10 of the secondary optical system 108
9近傍が好ましいということを示す。 9 indicates that the neighborhood is preferred. )。 ).

【0086】また、図6に示すように、本実施例において二次光学系108の二次光学系保持部307にアルミ蒸着や銀蒸着等により反射膜309を設けることで、本実施例の集光型太陽電池モジュールが組み立て誤差や追尾誤差により、一次光学系で集光した太陽光線が二次光学系の入射面の中心よりずれて入射し、前記の二次光学系保持部に太陽光線が到達した場合も、反射膜309により太陽光線を反射し、当部分でのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。 [0086] Further, as shown in FIG. 6, by providing the reflecting film 309 by aluminum vapor deposition or silver deposition or the like to the secondary optical system holding portion 307 of the secondary optical system 108 in the present embodiment, the current of this embodiment the optical-type solar cell module assembly error and tracking error, the solar rays focused by the primary optical system is incident displaced from the center of the incident surface of the secondary optical system, sunlight secondary optical system holding portion of the can also has been reached, by the reflective film 309 reflects sunlight, the energy loss in this portion can be minimized.

【0087】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7参照)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7参照)としたことで、二次光学系の入射面から入射した太陽光線が再び入射面へ戻るといったロスを防止できた。 [0087] Further, the rear portion of the shape from the incident surface 109 of the secondary optical system 108, a columnar shape and has a tapered lead to the incident surface from the (in this embodiment and FIG. 7) or the exit surface (see FIG. 7) by the solar rays entering from the incident surface of the secondary optical system is able to prevent the loss such returns to the incident plane.

【0088】また、筐体301の一部で二次光学系10 [0088] The secondary optical system part of the housing 301 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。 Since the side surface 202 of 8 has a structure covered without contacting the side surface, prevent trouble such as long-term dust or dirt on the side surface 202 of the secondary optical system 108 under use adheres reflectance at side 202 is lowered , it was able to maintain the performance of the secondary optical system for a long time.

【0089】(実施例2)図8に本発明の第2の実施例を示す。 [0089] A second embodiment of the present invention (Embodiment 2) FIG.

【0090】実施例1の集光型太陽電池モジュールに対して、本実施例は複数の光起電力素子204と複数の二次光学系108とが一つの筐体301及び一つのフレネルレンズ201(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。 [0090] For concentrating solar cell module of Example 1, this example includes a plurality of photovoltaic elements 204 and a plurality of secondary optical system 108 and the single housing 301 and a Fresnel lens 201 ( a plurality of Fresnel lens is a concentrating solar cell module 102 of the composed unit type by.) it has been created by integral molding. 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。 Thereby, the number of parts is reduced and the cost can be reduced because the assembly steps is reduced.

【0091】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。 [0091] This example photovoltaic element 204 but two arranged examples, it is possible to further reduce costs by placing the photovoltaic devices in a limited without depth direction thereto.

【0092】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4 [0092] Further, this embodiment, antifouling additional protection resin cover as measures 4 to the side surface 202 of the secondary optical system 108
03を設けた。 03 and the formed. また、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。 Further, it is the cooling structure for radiating to the outside air via the circuit board 205 to the thermally conductive sheet 208 to the heat pipe 404~ heatsink 209 and the housing 301 to heat generation of the photovoltaic element 204 by the condenser, the more heat dissipation area cooling performance has been improved by. また、ヒートシンク2 In addition, the heat sink 2
09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2 09 by creating in extruded over the depth direction, such as when also arranged a photovoltaic element in the depth direction, one of the heat sink 2 for a plurality of photovoltaic elements 204
09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。 Becomes configured such 09, cost can be reduced reduces processing cost and assembly man-hours of the heat sink.

【0093】さらには、筐体301に設けた凹部にヒートシンク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。 [0093] Further, by which arranged heat sink 209 in a recess provided in the housing 301, the concentrating solar cell module 102 can be thinned, and can reduce the resistance to wind pressure performance and strength of the tracking device.

【0094】(実施例3)図9に本発明の第3の実施例を示す。 [0094] shows a third embodiment of the present invention (Embodiment 3) FIG.

【0095】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。 [0095] For concentrating solar cell module of Example 1, this example is provided a funnel-shaped reflecting mirror 407 in front of the secondary optical system 108. 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、 Thereby, by concentrating solar cell module 102 is tracking error or the like, even when the sunlight 107 condensed by the Fresnel lens 201 is the primary optical system is deviated from the center of the incident surface 109 of the secondary optical system 108,
反射鏡407で捉えた太陽光線107が二次光学系10 Sunlight 107 captured by the reflector 407 secondary optical system 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。 By being guided to the incident surface 109 of 8, it is possible to capture more sunlight 107. 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。 These reflectors 407 aluminum alloy plate having a high reflectance can be easily created by press working cost can be reduced.

【0096】 [0096]

【発明の効果】本発明の集光型太陽電池モジュールは、 Concentrating solar cell module of the present invention, according to the present invention is,
太陽から放射された太陽光線を集光する一次光学系と、 A primary optical system for condensing the emitted sunlight from the sun,
集光した太陽光線を入射面では略全入射し側面では全反射し射出面で射出する二次光学系と、二次光学系の射出面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かつ均一媒質からなり、側面は平滑性を有しており、 A secondary optical system that emits the total reflected exit surface substantially totally incident side at the incident surface condensed solar beam, the condenser comprising a photovoltaic element arranged immediately after the exit surface of the secondary optical system in type solar cell module, the secondary optical system is made of solid and uniformly medium in which has a permeability, side has a smoothness,
一次光学系は二次光学系の入射面近傍に略焦点を結ぶ光学系であり、焦点近傍の二次光学系の側面で二次光学系を保持することで、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た。 The primary optical system is an optical system that connects the substantially focus on the incident surface vicinity of the secondary optical system, by holding the secondary optical system in the secondary optical system side surface of the vicinity of the focal point, from the incident surface of the second optical system which reached the side surface of the incident solar beam is totally reflected with high efficiency in a side having a smooth, by setting the length of the secondary optical system to a predetermined value or more, sunlight in the secondary optical system is admixed, it could lead sunlight to and efficient photovoltaic device without the light amount unevenness and chromatic aberrations.

【0097】また、焦点近傍の二次光学系の側面で二次光学系を保持するため、太陽光線の二次光学系内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系を強固に保持することができた。 [0097] In order to hold the secondary optical system in the secondary optical system side surface of the vicinity of the focal point, firmly without those locations only at the secondary optical system to prevent the total reflection in the secondary optical system of the sunlight I was able to hold on. すなわち、二次光学系の側面の太陽光線が反射している個所で二次光学系を保持すると、当部では全反射が起こらないためエネルギロスが発生するが、焦点近傍の二次光学系の側面には太陽光線が入射しないエリアができ、該エリアで二次光学系を保持することで太陽光線の二次光学系内での全反射を妨げること無く当個所のみで二次光学系を強固に保持することができるものである。 That is, the side of the secondary optical system when sunlight holds a secondary optical system at the point that reflected, although total reflection energy loss occurs because not occur in the department, the focal point of the secondary optical system the sides can area that sunlight is not incident, strengthen those locations only at the secondary optical system without interfering with total reflection within the secondary optics sunlight by holding the secondary optical system in the area those that can be held.

【0098】また、二次光学系の射出面の形状を光起電力素子と略同形状としたことにより、二次光学系の射出面から射出する太陽光線を効率よく光起電力素子に導くことができた。 [0098] Also, by the shape of the exit surface of the second optical system and the photovoltaic element and substantially the same shape, to guide the solar rays emerging from the exit surface of the secondary optical system to efficiently photovoltaic element It could be.

【0099】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ーロスを防止できた。 [0099] Further, the rear portion of the shape from the incident surface of the secondary optical system, by which a shape which tapers reaches the incident surface of columnar or exit surface, sunlight entering from the incident surface of the second optical system There while is repeated total reflection, and prevents energy loss such returns to the incident surface direction.

【0100】また、二次光学系と光起電力素子との間に透過性を有する透過性部材を配し、透過性部材の屈折率が二次光学系の屈折率より大きいものとした。 [0100] Moreover, arranged transmissive member having permeability between the secondary optical system and the photovoltaic element, the refractive index of the transparent member is made larger than the refractive index of the secondary optical system. それによって、二次光学系内を進んできた太陽光線が二次光学系射出面から射出する際の反射ロスを抑え、効率良く光起電力素子に導くことができた。 Thereby suppressing the reflection loss when sunlight has progressed through the secondary optical system is emitted from the secondary optical system exit plane, it could lead to efficient photovoltaic device.

【0101】また、二次光学系の射出面と光起電力素子を密着したことにより、光起電力素子の表面に表面層を有している場合その屈折率は2〜3であるのに対し、二次光学系として用いるガラスや樹脂等の屈折率は1.4 [0102] Also, by close contact with the exit surface and the photovoltaic element of the secondary optical system, the refractive index when it has a surface layer on the surface of the photovoltaic element whereas 2 to 3 , the refractive index such as glass or resin used as the secondary optical system is 1.4
〜1.9と低いため、二次光学系内を進んできた太陽光線をより効率よく光起電力素子に導くことができた。 For low and 1.9, it could lead to a more efficient photovoltaic devices sunlight that has progressed through the secondary optical system.

【0102】また、二次光学系の側面の二次光学系を保持する個所に反射膜を設けたことにより、本発明の集光型太陽電池モジュールが組み立て誤差や追尾誤差により、一次光学系で集光した太陽光線が二次光学系の入射面の中心よりずれて入射し、前記の二次光学系を保持している部分に太陽光線が到達した場合も、反射膜により太陽光線を反射し、当部分でのロスを最小限に抑えることができた。 [0102] Further, by providing the reflective film at a location to hold the secondary optical system side of the secondary optical system, concentrating solar cell module of the present invention by an assembly error or the tracking error, the primary optical system the focused sunlight is incident displaced from the center of the incident surface of the secondary optical system, even if the sunlight to the part that holds the secondary optical system has reached, reflects the sunlight by the reflective film , it was possible to suppress the loss of in this part to a minimum.

【0103】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。 [0103] Further, in a manner to cover the side surface of the secondary optical system, GoMiya by providing the protective layer without contacting the side surface of the secondary optical system, the side surface of the secondary optical system in the long-term use under prevent trouble such as reflectance dirt adheres side is decreased, it was possible to maintain the performance of the secondary optical system for a long time.

【0104】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する安価な集光型太陽電池モジュール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。 [0104] Further, the above-mentioned by combining a concentrating solar cell module and the solar tracking device, inexpensive concentrating solar cell module light amount unevenness and chromatic sunlight is condensed to no and efficient photovoltaic element it was possible to realize a tracking-type concentrator photovoltaic system with.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明第1の実施例を説明する太陽光発電システムの構成図である。 1 is a configuration diagram of a photovoltaic system to illustrate the present invention the first embodiment.

【図2】本発明第1の実施例を説明する概念図である。 2 is a conceptual diagram illustrating the present invention the first embodiment.

【図3】本発明第1の実施例の二次光学系内における光量分布を説明する概念図である。 3 is a conceptual diagram illustrating a light intensity distribution in the secondary optical system of the present invention the first embodiment.

【図4】一次光学系の焦点と二次光学系の位置関係を説明する概念図である。 4 is a conceptual diagram illustrating the positional relationship between the focal point and the secondary optical system of the primary optical system.

【図5】一次光学系の焦点と二次光学系の位置関係を説明する概念図である。 5 is a conceptual diagram illustrating the positional relationship between the focal point and the secondary optical system of the primary optical system.

【図6】一次光学系の焦点と二次光学系の位置関係を説明する概念図である。 6 is a conceptual diagram illustrating the positional relationship between the focal point and the secondary optical system of the primary optical system.

【図7】本発明第1の実施例を説明する概念図である。 7 is a conceptual diagram illustrating the present invention the first embodiment.

【図8】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。 8 is a configuration diagram of a concentrating solar cell module to illustrate the present invention the second embodiment.

【図9】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。 9 is a configuration diagram of a concentrating solar cell module to illustrate the present invention the third embodiment.

【図10】従来例を説明する構成図である。 10 is a configuration diagram illustrating a conventional example.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 二次光学系の入射面 201 フレネルレンズ 202 二次光学系の側面 203 二次光学系の射出面 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 302 太陽光線が照射するエリア 303 コネクタ 304 透過性部材 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 403 保護カバー 404 ヒートパイプ 405 凹部 407 反射鏡 408 一次光学系 101 concentrator photovoltaic systems 102 concentrating solar cell module 103 tracking device 104 solar position sensor 105 primary output 106 holding member 107 sunlight 108 secondary optical system 109 secondary optics of the incident surface 201 a Fresnel lens 202 area 303 connector 304 transmitting the secondary optical system side 203 secondary optical system exit plane 204 a photovoltaic element 205 circuit board 206 electrode tab 207 lead 208 thermally conductive sheet 209 heat sink 301 housing 302 sunlight is irradiated member 305 electrode 306 copper circuit board 307 secondary optical system holding portion 308 a rubber bushing 309 reflective film 401 concentrating solar cell module retaining section 403 protective cover 404 heat pipe 405 recess 407 reflector 408 primary optical system

Claims (8)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【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入射面では略全入射し側面では全反射し射出面で射出する二次光学系と、二次光学系の射出面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かつ均一媒質からなり、側面は平滑性を有しており、 一次光学系は二次光学系の入射面近傍に略焦点を結ぶ光学系であり、焦点近傍の二次光学系の側面で二次光学系を保持していることを特徴とする集光型太陽電池モジュール。 And 1. A primary optical system for condensing solar rays emitted from the sun, and a secondary optical system that emits the total reflected exit surface substantially in all incident side at the incident surface condensed solar beam, in concentrating solar cell module comprising a photovoltaic element arranged immediately after the exit surface of the secondary optical system, the secondary optical system is composed of real and uniform medium in which has a permeability, side smoothness It has primary optical system is an optical system that connects the substantially focus on the incident surface vicinity of the secondary optical system, and characterized in that it holds the secondary optical system in the secondary optical system side of the focal point concentrating solar cell module.
  2. 【請求項2】 二次光学系の射出面の形状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に記載の集光型太陽電池モジュール。 2. A concentrating solar cell module according to claim 1, wherein the shape of the exit surface of the second optical system is a photovoltaic device with substantially the same shape.
  3. 【請求項3】 二次光学系の入射面より後部の形状が、 The rear shape than the incident surface of the 3. A secondary optical system,
    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1又は2に記載の集光型太陽電池モジュール。 Concentrating solar cell module according to claim 1 or 2, characterized in that it is formed in a tapered lead to the entrance surface of columnar or exit surface.
  4. 【請求項4】 二次光学系と光起電力素子との間に透過性を有する透過性部材を有し、透過性部材の屈折率が二次光学系の屈折率より大きいことを特徴とする請求項1 4. have a transparent member having transparency between the secondary optical system and the photovoltaic element, the refractive index of the transparent member being greater than the refractive index of the secondary optical system claim 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。 1-3 concentrating solar cell module according to any one of.
  5. 【請求項5】 二次光学系の射出面と光起電力素子が密着していることを特徴とする請求項1乃至3記載の集光型太陽電池モジュール。 5. The secondary optical system concentrating solar cell module according to claim 1 to 3, wherein the exit surface and the photovoltaic element is in close contact with the.
  6. 【請求項6】 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1乃至5のいずれかに記載の集光型太陽電池モジュール。 6. The concentrating solar cell module according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a reflective film in a location to hold the secondary optical system of the secondary optical system side.
  7. 【請求項7】 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徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の集光型太陽電池モジュール。 7. A so as to cover the side surface of the secondary optical system, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it has a protective layer without contacting the side surface of the secondary optical system concentrating solar cell module.
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7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。 8. claims 1 to 7 concentrator photovoltaic system characterized by a combination of concentrating solar cell module and the solar tracking device according to any one of.
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