JP2003174179A - 集光型太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池セルの放熱が効率的におこなわれる
ことにより変換効率が高く、長期信頼性および耐光性を
備えた集光型太陽光発電装置を提供する。 【解決手段】 半導体製本体の下面と、その本体とは異
なる半導体製本体の上面に、金属箔５８の両端部がそれ
ぞれ固着されることにより直列接続された複数の太陽電
池セル３０が座板２８上に固設されて構成された集光型
太陽光発電装置１０において、太陽電池セル３０と座板
２８との間に熱伝導性の充填剤を分散させたエポキシ樹
脂から成る放熱層３４が形成されている為、太陽電池セ
ル３０と座板２８との間の温度差を好適に抑えることが
できる。また、前記金属箔５８が放熱層３４に固定され
ることにより、かかる金属箔５８からの放熱も有効にお
こなわれる。さらに、前記放熱層３４は、エポキシ樹脂
から成るものである為、耐久性および環境安定性に優れ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集光した太陽光の
光エネルギーを太陽電池セルによって電気エネルギーに
変換する集光型太陽光発電装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、化合物半導体を用いた太陽電池
セルを備えた太陽光発電装置では、低コスト化および高
効率化の要請から集光型太陽光発電装置の形態をとる。
化合物半導体を用いた太陽電池セルは、集光に伴う温度
上昇による変換効率の低下がシリコン系半導体を用いた
太陽電池セルよりも少なく、約１０００倍の高集光動作
も可能とされる。かかる化合物半導体を用いた太陽電池
セルに関して、中心波長が異なる複数種類の吸収波長帯
をそれぞれ有する接合部を厚み方向に備えた多接合セル
の実用化に向けて開発が進められている。単一の吸収波
長帯を有する接合部を備えた単一接合セルでは、変換効
率２６〜２８％が限度であるが、多接合セルでは３０％
を超える変換効率が期待されており、そのような多接合
セルを備えた集光型太陽光発電装置の一例として、Ｇａ
Ａｓヘテロフェイスセルを備え、ＡＭ（エアマス：標準
状態の大気に垂直に入射した太陽直達光が通過した路程
の長さをＡＭ１．０としてそれに対する倍率）１．５の
２０５倍集光で効率２９．２％を実現した集光型太陽光
発電装置がＶａｒｉａｎ社から報告されている。

【０００３】上記集光型太陽光発電装置の構成例とし
て、一端面が開口するケースと、そのケースの開口に嵌
め付けられた一次光学系とを備え、半導体製本体の下面
とそれに隣接する半導体製本体の上面とに長手状の金属
箔の両端部が固着されて直列接続された複数の太陽電池
セルが前記ケースの一部に備えられた座板（ベースプレ
ート）に固設された集光型太陽光発電装置が知られてい
る。そのように構成された集光型太陽光発電装置では、
一次光学系である非結像系フレネルレンズにより集光さ
れた太陽光が太陽電池セルの受光面に射出されることに
より、その太陽電池セルによって太陽光の光エネルギー
が電気エネルギーに変換されて電力が出力される。

【０００４】上述のように、太陽電池セルをケースに備
えられた座板に固設する手段として、例えば米国特許
４，７１１，９７２号にて開示されているように、液体
接着剤を使用する技術がある。また、米国特許５，４９
８，２９７号に開示されているように、太陽電池セルを
感圧型接着剤によって座板に固定した後に封止し、さら
に透明テープによって座板に押しつけて固設する技術が
考案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、集光型太陽
光発電装置は、集光により太陽電池セルが加熱される為
に前記座板には放熱板（ヒートシンク）が備えられ、あ
るいは座板と放熱板とが一体構造とされることにより効
率的な放熱がおこなわれるように設計されている。しか
し、従来の集光型太陽光発電装置では太陽電池セルと座
板との間の熱抵抗が高く所望の放熱が成されない結果、
座板と太陽電池セルとの間の温度差が低くても１５℃程
度となってしまい、これにより太陽電池セルの変換効率
が約１割程度低下するという不具合を生じさせるもので
あった。

【０００６】また、太陽電池セルへの配線手段として、
半導体製本体の下面に長手状の銅箔の一端をリフロー
し、その銅箔の他端を他の太陽電池セルの上面に半田付
けする技術が知られており、かかる銅箔は約１９０℃に
て固着するものであるが、銅箔が固着された太陽電池セ
ルが室温まで冷却される過程において、銅箔の熱膨張率
が太陽電池セルの材料例えばシリコン、ゲルマニウム、
ガリウム砒素等よりも高い為、銅箔の収縮がセルの収縮
を上回り、例えば長さ４８（ｍｍ）×厚さ２７５（μ
ｍ）の太陽電池セルでは１．５（ｍｍ）程度の反りが生
じてしまう。このような反りの発生を防ぐ為、太陽電池
セルの上面および下面に銅箔を同一面積および同一投影
箇所にリフローさせて反りをバランスさせる技術は容易
に想像できるが、太陽電池セルの下面は良好な熱伝導と
電気伝導を得る為になるべく広い面積でリフローするの
が好ましく、逆に上面は日影損失を防ぐ為に接合面積を
可及的に小さくする必要があり、上面および下面に銅箔
を同一面積および同一投影箇所にリフローさせることは
実質的に不可能である。太陽電池セルに反りが残ること
により、（ａ）集光焦点位置がずれる、（ｂ）正確な光
学アライメントの基準となる外形が崩れる為に集光の捕
捉率が低下する、（ｃ）残留歪みにより結晶内部の転位
が増大し光キャリアが消滅したり再結合する割合が増大
する為に変換効率が低下する、といった様々な障害が発
生する。

【０００７】さらに、前述のように太陽電池セルをケー
スの一部に備えられた座板に固設する為に用いられる液
体接着剤は、接着力が低く信頼性に欠けることに加えて
液状であるゆえにはみ出しが発生することが多かった。
また、感圧型接着剤あるいは透明テープは、熱処理後の
安定性に欠け、とりわけ日本国内のような湿潤で結露が
多い場所では長期に渡る信頼性および耐光性に問題があ
った。日中は集光光により加熱され、夜間は外気温まで
冷却される集光型太陽光発電装置は熱サイクルが激し
く、液体接着剤、感圧型接着剤あるいは透明テープによ
る接着では、長期間の使用により接着やテープの剥離あ
るいは絶縁性能の低下が発生する可能性があった。

【０００８】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであり、その目的とするところは、太陽電池セル
の放熱が効率的におこなわれることにより変換効率が高
く、長期信頼性および耐光性を備えた集光型太陽光発電
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための第１の手段】上記目的を達成す
る為に、第１発明の要旨とするところは、半導体製本体
の下面と、その半導体製本体とは異なる半導体製本体の
上面に、長手状の金属箔の両端部がそれぞれ固着される
ことにより直列接続された複数の太陽電池セルが、座板
上に固設されて構成された集光型太陽光発電装置であっ
て、前記太陽電池セルおよび金属箔が、カーボン、ガラ
ス繊維、および金属粉のうち少なくともひとつを含む充
填剤（フィラー）を分散させたエポキシ樹脂から成る放
熱層を介して前記座板に固着されていることを特徴とす
るものである。

【００１０】

【第１発明の効果】このようにすれば、太陽電池セルと
座板との間に熱伝導性の充填剤を分散させたエポキシ樹
脂から成る放熱層が形成されている為に太陽電池セルと
座板との間の温度差を好適に抑えることができることに
加え、前記金属箔が放熱層に固定されることにより、か
かる金属箔からの放熱も有効におこなわれる。また、前
記放熱層は、屋外建材等の屋外使用に長期的な実績のあ
るエポキシ樹脂から成るものである為に耐久性および環
境安定性に優れており、以上のように、太陽電池セルの
放熱が効率的におこなわれることにより変換効率が高
く、長期信頼性および耐光性を備えた集光型太陽光発電
装置を提供することができる。

【００１１】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記金属箔
は、前記半導体製本体の下面全面を覆うものである。こ
のようにすれば、太陽電池セルの半導体製本体が金属箔
を介して放熱層と好適に接触する為により効率的な放熱
がおこなわれる。

【００１２】また、好適には、前記金属箔の幅方向の長
さは、前記太陽電池セルの幅方向の長さ以上である。こ
のようにすれば、幅広の金属箔が放熱層に固定されるこ
とにより、かかる金属箔からより効率的な放熱がおこな
われることに加え、金属箔による配線の電気抵抗を簡便
に低下させることができる。また、金属箔の幅方向の長
さを上昇させることにより、より薄い金属箔であっても
十分に電気抵抗の低い配線を提供することができる為、
リフロー後の熱収縮による半導体製本体の反りが生じ難
い。

【００１３】また、好適には、前記座板はアルミニウム
を主成分とする金属から成るものであり、その座板の厚
みは２〜５（ｍｍ）の範囲内である。このようにすれ
ば、必要十分な厚みを備えたアルミニウム板による座板
から効率的な放熱がおこなわれる為に別体構造の放熱板
を設ける必要がない。尚、前記アルミニウム板の厚みが
２（ｍｍ）より薄い場合には放熱が十分におこなわれ
ず、また、５（ｍｍ）より厚い場合には放熱効果が飽和
することに加え、集光型太陽光発電装置自体の重量が増
す為に太陽光追尾に必要な電力が増加する。

【００１４】また、好適には、前記放熱層の熱伝導率λ
（Ｗ／ｍ・Ｋ）、厚みｔ（μｍ）、および前記太陽電池
セルの受光面に太陽光を集光する為の一次光学系の集光
倍率ｃは、次の数式１を満たすものである。このように
すれば、太陽電池セルと座板との温度差を１０℃以下に
抑えることができる。尚、（ｃｔ）／λの値が５００以
下となると放熱効果が飽和することに加えて絶縁耐圧が
低下し、また、２００００以上となると太陽電池セルの
発電性能が低下する。

【００１５】［数式１］ ５００＜（ｃｔ）／λ＜２００００

【００１６】また、好適には、前記放熱層のうち、前記
金属箔直下に位置する部分は、前記半導体製本体の下方
側に位置する部分よりも電気伝導率が低いものである。
このようにすれば、放熱層との接触による金属箔の絶縁
低下が好適に抑制されることに加え、半導体製本体から
は効率的な放熱が成される。

【００１７】

【課題を解決するための第２の手段】前記目的を達成す
る為に、第２発明の要旨とするところは、半導体製本体
の下面と、その半導体製本体とは異なる半導体製本体の
上面に、長手状の金属箔の両端部をそれぞれ固着して複
数の太陽電池セルを直列接続し、その複数の太陽電池セ
ルを座板上に固設して形成する集光型太陽光発電装置の
製造方法であって、（ａ）その集光型太陽光発電装置の
製造方法は、前記座板上にカーボン、ガラス繊維、およ
び金属粉のうち少なくともひとつを含む充填剤を分散さ
せたエポキシ樹脂から成る樹脂層を形成させる樹脂層形
成工程と、（ｂ）前記座板を平坦な加熱板の上に載せ、
前記樹脂層上に直列接続された前記複数の太陽電池セル
を設置し、その複数の太陽電池セルの上方より熱可塑性
合成樹脂シートを介して弾性体を押圧しながら、前記座
板を加熱することにより前記複数の太陽電池セルを座板
上に固着するラミネート工程とを含むものである。

【００１８】

【第２発明の効果】このようにすれば、太陽電池セルと
座板との間に熱伝導性の充填剤を分散させたエポキシ樹
脂から成る樹脂層が硬化して好適な熱伝導性を備えた放
熱層が形成される為に太陽電池セルと座板との間の温度
差を好適に抑えることができる。また、前記ラミネート
工程は、太陽電池セルの上方より熱可塑性合成樹脂シー
トを介して弾性体を押圧しながら、前記座板を加熱する
ことにより前記複数の太陽電池セルを座板上に固着する
際に、リフローにより生じた太陽電池セルの反りが矯正
され、組み立て段階での太陽電池セルの損傷および劣化
が防止できる。すなわち、太陽電池セルの放熱が効率的
におこなわれることにより変換効率が高く、長期信頼性
および耐光性を備えた集光型太陽光発電装置の製造方法
を提供することができる。

【００１９】

【第２発明の他の態様】また、好適には、前記樹脂層
は、その表面に付着された前記太陽電池セルとの間に１
００（Ｎ／ｍ²）以上の引張強度を生じさせる粘着性を
有するものである。このようにすれば、前記ラミネート
工程において座板の不均一加熱（中心部が先に暖まり、
周辺部の温度上昇が遅れる）に伴う座板の変形があって
も、太陽電池セルの位置ずれを防止することができ、光
学系のアライメントを高精度に維持できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。尚、以下の説明に用いる図面に関し
て、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていな
い。

【００２１】図１は、本発明の一実施例である集光型太
陽光発電装置１０が用いられる太陽光追尾装置１２の斜
視図である。図１に示す太陽光追尾装置１２は、本発明
の一実施例の集光型太陽光発電装置１０と、その集光型
太陽光発電装置１０を垂直軸心および水平軸心まわりに
回転可能に支持し、その集光型太陽光発電装置１０が太
陽に対向した姿勢に維持されるように、その集光型太陽
光発電装置１０を上記垂直軸心および水平軸心まわりに
回転駆動する垂直軸駆動装置１４および水平軸駆動装置
１６とを有し、太陽に常時対向できるようにその太陽の
位置を追尾するようになっている。上記垂直軸駆動装置
１４は、上方へ突き出す垂直軸心まわりに回転可能な垂
直軸１８と、その垂直軸１８に固定され、集光型太陽光
発電装置１０を水平軸心まわりに回転可能に支持する為
のＵ字状アーム２０とを備えている。上記水平軸駆動装
置１６は、そのＵ字状アーム２０の一端部に設けられ、
上記太陽光発電装置１０を支持する水平軸２２に直接あ
るいは簡単な減速装置を介して間接的に連結された図示
しない出力軸を備えている。

【００２２】図２は、本実施例の集光型太陽光発電装置
１０の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の一点鎖線で切断して示す概略断面図である。こ
の図に示すように、上記集光型太陽光発電装置１０は、
例えばプラスチック素材等により成形された一端面が開
口するケース２４と、一次光学系として機能する為にそ
のケース２４の開口に嵌め付けられた非結像系フレネル
レンズ２６と、例えばアルミニウムを主成分とする金属
（以下の説明では、これをアルミニウム合金と呼ぶ）等
により形成されて上記ケース２４の底部に設けられた座
板２８と、上記フレネルレンズ２６の集光位置であるケ
ース２４の底面すなわち座板２８上に放熱層３４を介し
て設置された太陽電池セル３０および二次光学系として
機能する筒型反射鏡３２を備えている。

【００２３】上述のように構成された集光型太陽光発電
装置１０では、図２（ｂ）に二点鎖線に示すようにフレ
ネルレンズ２６により集光された太陽光が、筒型反射鏡
３２を通過して太陽電池セル３０の受光面４０に射出さ
れると、その太陽電池セル３０から発電された電力が出
力されるようになっている。この集光型太陽光発電装置
１０では、非結像系フレネルレンズ２６が用いられるこ
とにより、太陽に向かう方向に対して所定の角度範囲内
であれば、フレネルレンズ２６による太陽電池セル３０
の集光光強度を一定にすることができるようになってい
る。

【００２４】図３は、上記太陽電池セル３０の構造を説
明する構造図である。この図に示すように、本実施例に
用いられる太陽電池セル３０は、吸収波長帯が異なる複
数種類のｐｎ接合が積層された多接合型構造を備えたも
のであり、ｐ型Ｇｅ基板４４の上部が不純物拡散などに
よってｎ型とされることによりｐｎ接合が形成された底
部接合層４６と、０．１μｍ程度のｎ⁺−ＧａＡｓ層お
よびｎ⁺−（Ｉｎ）ＧａＡｓ層から順次構成され、上記
Ｇｅ基板上に積層されたバッファ層４８と、ｎ⁺⁺−Ｉｎ
ＧａＰ層およびｐ⁺⁺−ＡｌＧａＡｓ層から順次構成さ
れ、上記バッファ層４８上に積層された第１トンネル層
５０と、ｐ⁺−ＩｎＧａＰ層、ｐ−（Ｉｎ）ＧａＡｓ
層、ｎ⁺−（Ｉｎ）ＧａＡｓ層、ｎ⁺−ＡｌＩｎＰ層から
順次構成されることによりｐｎ接合が形成された中間部
接合層５２と、ｎ⁺⁺−ＩｎＧａＡｓ層およびｐ⁺⁺−Ａｌ
ＧａＡｓ層から順次構成され、上記中間部接合層５２上
に積層された第２トンネル層５４と、ｐ−ＡｌＩｎＰ
層、ｐ−ＩｎＧａＰ層、ｎ⁺−ＩｎＧａＰ層、ｎ⁺−Ａｌ
ＩｎＰ層から順次構成されることによりｐｎ接合が形成
された上部接合層５６とを備えている。また、太陽電池
セル３０の下面には下部電極すなわち金属箔５８が、上
面には受光面４０を除く部分に上部電極４２が固着され
ている。上記上部電極４２と上部接合層５６のｎ⁺−Ａ
ｌＩｎＰ層との間には、例えばｎ⁺−（Ｉｎ）ＧａＡｓ
から成るコンタクト層６０が設けられており、上部接合
層５６のｎ⁺−ＡｌＩｎＰ層の露出面には反射防止膜６
２が設けられている。なお、図３において［］内に示さ
れている物質は、半導体型を設定するために拡散或いは
イオン注入された不純物である。

【００２５】上記底部接合層４６、中間部接合層５２、
および上部接合層５６にそれぞれ設けられているｐｎ接
合は、電気的に直列に接続されるとともに、中心波長が
相互に異なる吸収波長帯を備えており、例えば波長３０
０〜６００（ｎｍ）の青色光を上部接合層５６が、波長
６００〜１０００（ｎｍ）の黄色光を中間部接合層５２
が、波長１０００〜１８００（ｎｍ）の赤色光を底部接
合層４６がそれぞれ吸収することにより、太陽光の波長
帯のうち吸収波長帯を広域として高い変換効率が得られ
るようになっている。

【００２６】図４は、本実施例の集光型太陽光発電装置
１０における太陽電池セル３０の近傍を拡大して示す図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。この
図に示すように、本実施例の集光型太陽光発電装置１０
では、半導体製本体の下面と、その半導体製本体とは異
なる半導体製本体の上面に設けられた上部電極４２に、
長手状の金属箔５８の両端部がそれぞれ固着されること
により直列接続された複数の太陽電池セルが、カーボ
ン、ガラス繊維、および金属粉のうち少なくともひとつ
を含む充填剤すなわち熱伝導性を高める為のフィラーを
分散させたエポキシ樹脂から成る放熱層３４を介して座
板２８上に固着されて構成されている。本実施例の放熱
層３４は、約１００（μｍ）の厚さと、約５．０（Ｗ／
ｍ・Ｋ）の熱伝導率と、約１×１０¹⁵（Ω・ｃｍ）の体
積抵抗とを備えたものであり、集光動作により加熱させ
られた太陽電池セル３０の放熱を効率的におこなうとと
もに、太陽電池セル３０および金属箔５８を座板２８に
固定する接着層としての効果、さらに、太陽電池セル３
０および金属箔５８と座板２８との間を電気的に絶縁す
る絶縁層としての効果を奏するものである。

【００２７】前記座板２８は、例えば、ＪＩＳ−Ｈ４０
００に規定するＡ５２０３Ｐ等の板状アルミニウム合金
から成るものであり、好適には、２〜５（ｍｍ）の範囲
内である厚みを備えたものである。アルミニウム合金は
酸化し難く、軽量であることに加えて他の金属と比較し
て優れた熱伝導率を有している為に座板２８の材料とし
て好適に用いられる。また、上記金属箔５８は、例えば
厚さ０．１（ｍｍ）程度の銅箔であり、図４（ａ）に示
すように幅方向に十分な長さすなわち前記太陽電池セル
３０の幅方向の長さと略同じ長さを備えて形成されてお
り、前記半導体製本体の下面全面を覆うものである。さ
らに、前記放熱層３４は、その熱伝導率をλ（Ｗ／ｍ・
Ｋ）、厚みをｔ（μｍ）、および前記一次光学系すなわ
ち非結像系フレネルレンズ２６の集光倍率をｃとしたと
きに、前記数式１を満たすものであることが好ましい。
集光型太陽光発電では、集光倍率に比例して出力電流が
増大する為に配線の電気抵抗を可及的に低く抑制するこ
とが要請される。本実施例の集光型太陽光発電装置１０
では、図２に示すように、座板２８上に十分な余剰面積
を残している為に十分な幅方向の長さを有する金属箔５
８による配線を設けることが可能であり、そのように幅
広の金属箔５８は通常の金属線と比較して電気抵抗が低
いことに加え、放熱層３４に固着されることにより放熱
効果も期待できるという利点がある。また、金属箔５８
が半導体製本体の下面全面を覆うことにより、上記放熱
層３４と良好に接触し好適な熱伝導がおこなわれる。

【００２８】また、本実施例の放熱層３４では、それぞ
れ電気伝導率の異なる２種類の領域が設けられている。
すなわち、前記放熱層３４のうち、前記金属箔５８直下
に位置する第１領域と、前記半導体製本体の下方側に位
置する第２領域である。第１領域では、第２領域と比較
して、前記充填剤の含有量が減らされることにより上述
のように電気伝導率が低く抑えられている。金属箔５８
を、前述のように十分な幅方向の長さを備えて形成させ
ることは、金属箔５８それ自体の電気抵抗を低く抑える
効果を奏する一方で、放熱層３４との接触面積が大きく
なることにより絶縁性の低下を生じさせる可能性があ
る。上述のように金属箔５８直下に位置する第１領域の
充填剤の含有量を減らすことにより、電気伝導率と共に
熱伝導率もまた低下するが、金属箔５８を経由しての放
熱は、半導体製本体からの放熱と比較して小さい為、金
属箔５８の絶縁低下が好適に抑制されることで集光型太
陽光発電装置１０の特性が向上する。

【００２９】前記集光型太陽光発電装置１０の製造方法
の要部すなわち前記太陽電池セル３０を座板２８に放熱
層３４を介して固着する工程を説明する工程図を図５に
示し、その概略正面図を図６に示す。本実施例では、先
ず、下面半田付工程Ｐ１において、上面に上部電極４２
が設けられた半導体製本体の下面に金属箔５８をリフロ
ーにより固着する。図６（１）は、下面半田付工程Ｐ１
を経て半導体製本体の下面全面に金属箔５８が固着され
た様子を示す。

【００３０】上記下面半田付工程Ｐ１に続く上面半田付
工程Ｐ２において、太陽電池セル３０の下面に固着され
た金属箔５８のもう一方の端部を、隣接する他の太陽電
池セル３０の上部電極４２に固着する。図６（２）は、
上面半田付工程Ｐ２を経て複数の太陽電池セル３０が直
列接続された様子を示す。ここで、好適には、前記太陽
電池セル３０を金属箔５８が固着されている面を下にし
て平坦な加熱板の上に載せ、その加熱板により太陽電池
セル３０を約１８０℃程度に加熱した状態で、上部電極
４２に金属箔５８をパルスヒータによって瞬間的に加熱
することにより固着する。上部電極４２と金属箔５８の
融点は約１９０℃程度であり、このようにすれば、金属
箔５８が瞬間的に加熱される為に冷却に伴う収縮が生じ
ない結果として反りが発生し難く、半導体製本体に割れ
等の不具合を生じさせない。また、上部電極４２の上に
固着される金属箔５８の高さが均一となる。

【００３１】また、樹脂層形成工程Ｐ３において、前記
座板２８上にカーボン、ガラス繊維、および金属粉のう
ち少なくともひとつを含む充填剤を分散させたエポキシ
樹脂から成る樹脂層３４ｐを形成させる。図６（３）
は、上記樹脂層形成工程Ｐ３を経て座板２８上に樹脂層
３４ｐが形成された様子を示す。樹脂層３４ｐは、例え
ば、上記充填剤を分散させたエポキシ樹脂から成る樹脂
シートを前記座板２８上に載せる、あるいは、ローラも
しくはスクリーン印刷等を用いて上記充填剤を分散させ
たエポキシ樹脂から成る樹脂層を前記座板２８上に印刷
するといった方法により形成されるものである為に生産
性が高く且つ接合部の厚みが一定している。また、その
ようにすれば、前述のように電気伝導率の異なる領域１
および領域２を設けた放熱層３４も簡便に形成すること
ができる。さらに、好適には、前記樹脂層３４ｐは、そ
の表面に付着された前記太陽電池セル３０との間に１０
０（Ｎ／ｍ²）以上の引張強度を生じさせる粘着性を有
するものである。このようにすれば、続くラミネート工
程Ｐ４において座板２８の不均一加熱（中心部が先に暖
まり、周辺部の温度上昇が遅れる）に伴う座板の変形が
あっても、太陽電池セル３０の位置ずれを防止すること
ができ、光学系のアライメントを高精度に維持できる。

【００３２】前記工程Ｐ１〜Ｐ３に続くラミネート工程
Ｐ４では、前記座板２８を平坦な加熱板の上に載せ、前
記樹脂層３４ｐ上に前記複数の太陽電池セル３０を設置
し、その複数の太陽電池セル３０の上方より熱可塑性合
成樹脂シート３６を介して弾性体３８を押圧しながら、
前記座板２８を加熱することにより前記複数の太陽電池
セル３０を座板２８上に固着する。図６（４）は、ラミ
ネート工程Ｐ４が施されている様子を示す。ここで、上
記加熱板は、後述する冷却工程Ｐ５において強制冷却を
可能とする為に冷却装置を備えたものが好ましい。ま
た、好適には、上記熱可塑性合成樹脂シート３６は、例
えば厚さ１００（μｍ）のＰＥＴ（ポリエチレンテレフ
タレート）フィルムであり、かかる熱可塑性合成樹脂シ
ート３６を前記太陽電池セル３０の上面に載せた後に、
さらにその上から上記弾性体３８例えばシリコンゴム等
を図６（４）の一点鎖線矢印に示す方向すなわち太陽電
池セル３０の受光面４０に垂直な方向に押圧しながら、
前記座板２８を約１５０℃にて１０分間程度加熱する。
このように、熱可塑性合成樹脂シート３６を介して弾性
体３８を押圧しながら加熱することにより、熱可塑性合
成樹脂シート３６が流動化して図６（４）に示すように
弾性体３８との間を埋め、流動層を形成して横方向の剪
断応力を吸収する。また、弾性体３８を押圧すること
で、前記下面半田付工程Ｐ１において太陽電池セル３０
に発生した反りを矯正することができる。

【００３３】上記ラミネート工程Ｐ４に続く冷却工程Ｐ
５において、前記加熱板を強制冷却し、前記太陽電池セ
ル３０の温度を約５０℃程度まで低下させたところで前
記弾性体３８による押圧を解除する。かかる強制冷却に
より、製造に要する時間が縮減される。このようにし
て、前記樹脂層３４ｐが硬化して放熱層３４とされ、図
６（５）に示すように、前記太陽電池セル３０および金
属箔５８が、熱伝導性の充填剤を分散させたエポキシ樹
脂から成る放熱層３４を介して前記座板２８に固着され
る。

【００３４】以上のようにして、複数の太陽電池セル３
０が固着された座板２８には、続いて、二次光学系例え
ば筒型反射鏡３２が取り付けられた後にケース２４の所
定箇所に固定される。図７は、本実施例に用いられる筒
型反射鏡３２を示す斜視図である。この図に示すよう
に、筒型反射鏡３２は受光部を成す上部開口３２ａと出
光部を成す下部開口３２ｂの２箇所の開口を有する筒状
の六面体であり、下部開口３２ｂの一辺から前記座板２
８に固定する為の固定代３２ｃが延びている。この筒型
反射鏡３２の内壁面は反射率が９５％程度の鏡面とされ
ている。

【００３５】図８は、上記筒型反射鏡３２を固設した集
光型太陽光発電装置１０における太陽電池セル３０の近
傍を、その太陽電池セル３０の受光面４０に略垂直な平
面で切断して示す断面図である。上記筒型反射鏡３２
は、図示しない固定代３２ｃによって座板２８に固定さ
れており、一次光学系である非結像系フレネルレンズ２
６によって集光された太陽光の一部が上記筒型反射鏡３
２の内壁面により反射させられて太陽電池セル３０の受
光面４０に照射させられることにより、一次光学系によ
り生じる色収差が是正される。また、前記太陽光追尾装
置１２の追尾が若干ずれた場合にも太陽電池セル３０の
受光面４０に集光された太陽光を照射することができる
為、集光された太陽光が照射されることによる配線等の
劣化が発生しないという利点がある。

【００３６】本発明の効果を検証する為に、前記工程Ｐ
１〜Ｐ５を経ることによって作製された本実施例の集光
型太陽光発電装置１０を実際の太陽光発電に試用したと
ころ、５００倍集光のフレネルレンズ２６を用いた際の
太陽電池セル３０と座板２８との温度差は約８．５℃で
あり、本実施例の集光型太陽光発電装置１０では、太陽
電池セル３０の放熱が効率的におこなわれることが確認
された。

【００３７】このように、本実施例によれば、太陽電池
セル３０と座板２８との間に熱伝導性の充填剤を分散さ
せたエポキシ樹脂から成る放熱層３４が形成されている
為に太陽電池セル３０と座板２８との間の温度差を好適
に抑えることができることに加え、前記金属箔５８が放
熱層３４に固定されることにより、かかる金属箔５８か
らの放熱も有効におこなわれる。また、前記放熱層３４
は、屋外建材等の屋外使用に長期的な実績のあるエポキ
シ樹脂から成るものである為に耐久性および環境安定性
に優れており、以上のように、太陽電池セル３０の放熱
が効率的におこなわれることにより変換効率が高く、長
期信頼性および耐光性を備えた集光型太陽光発電装置１
０を提供することができる。

【００３８】また、本実施例の金属箔５８は、好適に
は、前記半導体製本体の下面全面を覆うものである為、
太陽電池セル３０の半導体製本体が金属箔５８を介して
放熱層３４と好適に接触する為により効率的な放熱がお
こなわれる。

【００３９】また、本実施例の金属箔５８の幅方向の長
さは、好適には、前記太陽電池セル３０の幅方向の長さ
以上である為、幅広の金属箔５８が放熱層に固定される
ことにより、かかる金属箔５８からより効率的な放熱が
おこなわれることに加え、金属箔５８による配線の電気
抵抗を簡便に低下させることができる。また、金属箔５
８の幅方向の長さを上昇させることにより、より薄い金
属箔５８であっても十分に電気抵抗の低い配線を提供す
ることができる為、リフロー後の熱収縮による半導体製
本体の反りが生じ難い。

【００４０】また、本実施例の座板２８は、好適には、
アルミニウムを主成分とする金属から成るものであり、
その座板の厚みは２〜５（ｍｍ）の範囲内である為、必
要十分な厚みを備えたアルミニウム板による座板２８か
ら効率的な放熱がおこなわれるので別体構造の放熱板を
設ける必要がない。

【００４１】また、本実施例は、好適には、前記放熱層
３４の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）、厚みｔ（μｍ）、お
よび前記太陽電池セル３０の受光面４０に太陽光を集光
する為の一次光学系すなわち非結像系フレネルレンズ２
６の集光倍率ｃが、前記数式１を満たすものである。こ
のようにすれば、太陽電池セルと座板との温度差を１０
℃以下にに抑えることができる。

【００４２】また、好適には、本実施例の放熱層３４の
うち、前記金属箔５８直下に位置する部分は、前記半導
体製本体の下方側に位置する部分よりも電気伝導率が低
いものである為、放熱層３４との接触による金属箔５８
の絶縁低下が好適に抑制されることに加え、半導体製本
体からは効率的な放熱が成される。

【００４３】また、本実施例のラミネート工程Ｐ４は、
太陽電池セル３０の上方より熱可塑性合成樹脂シート３
６を介して弾性体３８を押圧しながら、前記座板２８を
加熱することにより前記複数の太陽電池セル３０を座板
２８上に固着するものである為、前記下面半田付工程Ｐ
１のリフローにより生じた太陽電池セル３０の反りが矯
正され、組み立て段階での太陽電池セル３０の損傷およ
び劣化が防止できる。

【００４４】また、本実施例の樹脂層３４ｐは、好適に
は、その表面に付着された前記太陽電池セル３０との間
に１００（Ｎ／ｍ²）以上の引張強度を生じさせる粘着
性を有するものである為、前記ラミネート工程Ｐ４にお
いて座板２８の不均一加熱に伴う座板２８の変形があっ
ても、太陽電池セル３０の位置ずれを防止することがで
き、光学系のアライメントを高精度に維持できる。

【００４５】以上、本発明の好適な実施例を図面に基づ
いて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、さらに別の態様においても実施される。

【００４６】例えば、図９は、本発明の他の実施例であ
る集光型太陽光発電装置における太陽電池セル３０の近
傍を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
正面図である。前述の実施例は、図４に示すように、金
属箔５８の幅方向の長さが、太陽電池セル３０の幅方向
の長さと略同じ長さを備えて形成されたものであった
が、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示
すように、太陽電池セル３０の幅方向の長さよりも長い
幅方向の長さを備えた金属箔７０を備えたものであって
もよい。このようにすれば、金属箔７０による配線の電
気抵抗をさらに低く抑えることができることに加え、金
属箔７０からのより効率的な放熱が期待できる。また、
太陽電池セル３０の幅方向の長さよりも長い幅方向の長
さを備えた金属箔を備えた集光型太陽光発電装置にも、
本発明は好適に用いられるものである。

【００４７】また、図１０は、本発明のさらに別の実施
例である集光型太陽光発電装置における太陽電池セル３
０の近傍を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図である。前述の実施例は、図４に示すよ
うに、点集光型の集光型太陽光発電装置１０であった
が、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０に
示すような線集光型の集光型太陽光発電装置にも好適に
適用されるものである。また、図１０の太陽電池セル３
０には、その上面に上部電極４２が固着されていない
が、この図に示すように、金属箔８０が上部電極を兼ね
るものであっても構わない。

【００４８】また、前述の実施例では、座板２８が放熱
板としての機能を備えている為に座板２８の近傍に別体
の放熱装置は設置されていないが、例えば座板２８の裏
面に簡単な放熱装置を設けてもよい。

【００４９】また、前述の実施例では、多接合型太陽電
池セル３０を用いていたが、本発明は、単一接合型の太
陽電池セルを用いた集光型太陽光発電装置にも好適に用
いられるものである。

【００５０】その他一々例示はしないが、本発明はその
趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が加えられて用いら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の集光型太陽光発電装置が用いられる
太陽光追尾装置の斜視図である。

【図２】本実施例の集光型太陽光発電装置の構成を示す
図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線
で切断して示す概略断面図である。

【図３】本実施例の集光型太陽光発電装置に用いられる
太陽電池セルの構造を説明する構造図である。

【図４】本実施例の集光型太陽光発電装置における太陽
電池セルの近傍を拡大して示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図である。

【図５】本実施例の集光型太陽光発電装置の製造方法の
要部を説明する工程図である。

【図６】本実施例の集光型太陽光発電装置の製造方法の
要部を説明する概略正面図である。

【図７】本実施例の集光型太陽光発電装置に用いられる
筒型反射鏡を示す斜視図である。

【図８】前記筒型反射鏡を固設した集光型太陽光発電装
置における太陽電池セルの近傍を、その太陽電池セルの
受光面に略垂直な平面で切断して示す断面図である。

【図９】本発明の他の実施例の集光型太陽光発電装置に
おける太陽電池セルの近傍を拡大して示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図１０】本発明のさらに別の実施例の集光型太陽光発
電装置における太陽電池セルの近傍を拡大して示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【符号の説明】

１０：集光型太陽光発電装置 ２６：非結像系フレネルレンズ（一次光学系） ２８：座板 ３０：太陽電池セル ３４：放熱層 ３４ｐ：樹脂層 ３６：熱可塑性樹脂シート ３８：弾性体 ４０：受光面 ５８、７０、８０：金属箔 Ｐ３：樹脂層形成工程 Ｐ４：ラミネート工程

フロントページの続き (72)発明者 魚住 久文 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 (72)発明者 山口 真史 神奈川県横浜市港北区太尾町2139−１− 606 Ｆターム(参考） 5F051 AA08 BA13 BA18 DA03 EA02 EA20 FA06 GA02 GA20 JA10 JA13 JA14

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製本体の下面と、該半導体製本体
   とは異なる半導体製本体の上面に、長手状の金属箔の両
   端部がそれぞれ固着されることにより直列接続された複
   数の太陽電池セルが、座板上に固設されて構成された集
   光型太陽光発電装置であって、 前記太陽電池セルおよび金属箔が、カーボン、ガラス繊
   維、および金属粉のうち少なくともひとつを含む充填剤
   を分散させたエポキシ樹脂から成る放熱層を介して前記
   座板に固着されていることを特徴とする集光型太陽光発
   電装置。
2. 【請求項２】 前記金属箔は、前記半導体製本体の下面
   全面を覆うものである請求項１の集光型太陽光発電装
   置。
3. 【請求項３】 前記金属箔の幅方向の長さは、前記太陽
   電池セルの幅方向の長さ以上である請求項１または２の
   集光型太陽光発電装置。
4. 【請求項４】 前記座板はアルミニウムを主成分とする
   金属から成るものであり、該座板の厚みは２〜５（ｍ
   ｍ）の範囲内である請求項１から３の何れかの集光型太
   陽光発電装置。
5. 【請求項５】 前記放熱層の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・
   Ｋ）、厚みｔ（μｍ）、および前記太陽電池セルの受光
   面に太陽光を集光する為の一次光学系の集光倍率ｃは、
   次式 ５００＜（ｃｔ）／λ＜２００００ を満たすものである請求項１から４の何れかの集光型太
   陽光発電装置。
6. 【請求項６】 前記放熱層のうち、前記金属箔直下に位
   置する部分は、前記半導体製本体の下方側に位置する部
   分よりも電気伝導率が低いものである請求項１から５の
   何れかの集光型太陽光発電装置。
7. 【請求項７】 半導体製本体の下面と、該半導体製本体
   とは異なる半導体製本体の上面に、長手状の金属箔の両
   端部をそれぞれ固着して複数の太陽電池セルを直列接続
   し、該複数の太陽電池セルを座板上に固設して形成する
   集光型太陽光発電装置の製造方法であって、 該集光型太陽光発電装置の製造方法は、前記座板上にカ
   ーボン、ガラス繊維、および金属粉のうち少なくともひ
   とつを含む充填剤を分散させたエポキシ樹脂から成る樹
   脂層を形成させる樹脂層形成工程と、 前記座板を平坦な加熱板の上に載せ、前記樹脂層上に直
   列接続された前記複数の太陽電池セルを設置し、該複数
   の太陽電池セルの上方より熱可塑性合成樹脂シートを介
   して弾性体を押圧しながら、前記座板を加熱することに
   より前記複数の太陽電池セルを座板上に固着するラミネ
   ート工程とを、含むものである集光型太陽光発電装置の
   製造方法。
8. 【請求項８】 前記樹脂層は、その表面に付着された前
   記太陽電池セルとの間に１００（Ｎ／ｍ²）以上の引張
   強度を生じさせる粘着性を有するものである請求項７の
   集光型太陽光発電装置の製造方法。