JP2005026515A - Photoelectric conversion system - Google Patents

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photoelectric conversion
heating element
conversion system
heat
solar cell
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JP2003191195A
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Yoshiaki Shiyafu
佳明 謝敷
Akinori Ito
昭典 伊東
Noriyoshi Umeda
規由 梅田
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BLEST KK
NIPPON BISMUTH KK
Blest Co Ltd
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BLEST KK
NIPPON BISMUTH KK
Blest Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion system capable of totally improving photoelectric conversion efficiency by using solar light energy at maximum as to a photoelectric conversion system for converting solar light energy into electric energy. <P>SOLUTION: The photoelectric conversion system 5 is provided with a solar battery 10, a heater 30 for generating heat by electricity outputted from the solar battery 10 and supplied to the heater 30, and a heat-electricity conversion element 40 arranged so that heat can be transmitted from the heater 30 and capable of converting heat energy generated from the heater 30 into electric energy. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球上のエネルギー資源の節約と地球環境保護の観点から、無尽蔵でクリーンな代替エネルギー源としての太陽電池を利用した太陽光発電システムの開発がなされている。また、太陽光発電システムとは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムである。しかし、太陽電池を利用した太陽光発電システムの光電変換効率は低く、太陽光エネルギーの利用を社会に普及させるには、太陽光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率の高効率化が必要不可欠である。
【0003】
これを解決するために、太陽光エネルギーのうち太陽電池で変換できない部分のエネルギー(最終的に熱となる部分)を、熱電変換素子によって電気エネルギーに変換し、トータル的に光電変換効率を上げる方法が検討されている。ここで、熱電変換素子とは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子をいう。
【0004】
例えば、太陽電池パネルの背面に熱電変換素子を配して、光電変換できなかったエネルギーを回収する方法が開示されている(特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】特開平7−142750号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に示すような太陽光光電変換システムにあっては、太陽光エネルギーを太陽電池セルを介して電気エネルギーに変換するとともに、太陽電池セルにより太陽光エネルギーから電気エネルギーに変換する際に太陽電池セルに発生する熱エネルギーを熱電変換素子により電気エネルギーに変換し、トータル的に光電変換効率を上げている。
【0007】
上記に示すように、太陽から得られた太陽光エネルギーを利用してトータル的に光電変換効率を上げることができれば便利である。
【0008】
本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例として、太陽光エネルギーを最大限利用して、トータル的に光電変換効率を上げることができる光電変換システムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0010】
本願の光電変換システム(5)は、太陽電池(10)と、前記太陽電池から出力される電気が供給されて発熱する発熱体(30)と、前記発熱体と熱伝達可能に配置され、前記発熱体から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子(40)と、を具備することを特徴とする。また、前記太陽電池から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子(70)を具備することを特徴とする。
【0011】
このようにすれば、太陽から得られる光エネルギーをトータル的に光電変換効率を上げて電気エネルギーに変換することができる。
【0012】
また、前記発熱体は、好ましくは、錫と鉛の酸化化合物を含んで形成されているとよい。また、上記酸化化合物に塩素が含有されていてもよい。また、前記発熱体は、好ましくは、少なくとも、酸化錫と、酸化鉛と、塩化鉛と、を原料とし、この原料に還元剤を添加して混合して混合物を形成し、この混合物を加熱した後、冷却することによって得られる上澄み液、または沈殿物から製造されるものであるとよい。
【0013】
このようにすれば、発熱体は小さい電圧(3V程度)から発熱し、少ない電気エネルギーから大きな熱エネルギーを得ることができる。また、この熱エネルギーを熱電変換素子に効率よく伝達することにより、熱電変換素子は、1対の伝導体間において大きな温度差を得ることができる。この温度差により、熱電変換素子は、電気エネルギーを発生する。これにより、トータル的に光電変換効率を上げることができる。
【0014】
また、前記太陽電池から出力される電気を蓄電し、所定の電気を発熱体に供給する蓄電体(20)を備えていてもよい。また、前記蓄電体は、好ましくは、電気二重層コンデンサであるとよい。
【0015】
このようにすれば、所定の電圧を安定して発熱体に印加することができるとともに、発熱体が発生する熱量も安定する。これにより、発熱体、および熱電変換素子の低寿命化を防止できる。また、電気二重層コンデンサを用いることにより、太陽電池パネルから出力された電気を蓄えるとともに、所定の電気を発熱体に供給することができる。また、電気二重層コンデンサは、充放電を化学反応を伴わずに行うため、十万回以上の充放電が可能であり、充放電を繰り返しても長期間の使用に耐えることができる。また、常に充放電を繰り返すため、太陽電池の出力の大小にあまり影響を受けずに、電気を安定して他の機器に送ることが可能となる。
【0016】
また、前記発熱体の発熱温度を検知する温度検知手段(50)と、前記発熱温度に基づいて前記発熱体に供給される電力量を制御する電力量制御手段(55)と、を備えていてもよい。
【0017】
このようにすれば、例えば、蓄電体は、発熱体が所定の熱エネルギーを発生するための最適な電気量を安定して供給できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本願の光電変換システムの各実施形態について説明する。
【0019】
−第1の実施形態−
図1は本実施形態の光電変換システムの概要を示すブロック図、図2は太陽電池パネルの構造図、図3は発熱体と熱電変換素子とを組み合わせた図、図4は電源ボックスの構造図である。
【0020】
本実施形態の光電変換システム5は、太陽から得られる光エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを発熱体30により熱エネルギーに変換した後、熱電変換素子40により電気エネルギーに変換するものである。
【0021】
光電変換システム5は、図1に示すように、太陽電池パネル10と、蓄電体20と、発熱体30と、熱電変換素子40と、温度検知部50と、制御部55と、を備えている。
【0022】
また、太陽電池パネル10は、本発明の太陽電池を構成し、温度検知部50は、本発明の温度検知手段を構成する。さらに、制御部55は、本発明の電力量制御手段を構成する。
【0023】
太陽電池パネル10は、図2に示すように、例えば、単結晶Si、多結晶Si、アモルファスシリコン等のシリコン系、又は単結晶化合物半導体、多結晶化合物半導体等の化合物半導体系等から形成される複数の太陽電池セル11、11、・・・、11をアルミ枠12aで囲まれたベース材12に装着し、表面を強化ガラス13で覆ったものである。複数の太陽電池セル11は互いに電気的に接続される。また、太陽電池パネル10は、電力取り出し用の出力端子14、14を備えている。太陽光により得られた光エネルギーは、太陽電池セル11によって電気エネルギーに変換され、電力取り出し用の正負極を有する出力端子14に出力される。この出力端子14は後述する蓄電体20の入力端子と電気的に接続される。
【0024】
また、太陽電池パネル10は、太陽光エネルギーを集光するための集光部を備え、集光部により集光された光エネルギーを太陽電池セル(光電変換素子)に伝達するようにしてもよい。集光部は、例えば、単純なレンズや薄型のフレネルレンズを用いた屈折レンズ、放物面鏡の反射鏡を用いた反射レンズ、又はその両者を複合した複合レンズ等があげられる。
【0025】
蓄電体20は、図示しないが、電気二重層コンデンサを用いる。
【0026】
電気二重層コンデンサは、リチウムイオン電池等の2次電池より電気容量の面で小さいが、急速充電が可能である(数秒程度)。また、電気二重層コンデンサは、化学反応に伴う電子の移動を行うことなく電荷を蓄積し、その端子電圧は充電電流量にしたがって上昇する。即ち、完全放電時の場合は0Vであるため、少しでも電圧がかかったり、電流量があれば充電モードとなる。これにより、蓄電体20は、太陽電池パネル10から出力された電気を蓄えるとともに、所定の電気を発熱体30に供給することができる。また、電気二重層コンデンサは、所定の容量に応じて所定の数量備えられ、各電気二重層コンデンサは電気的に接続されている。また、電気二重層コンデンサは、図示しないが、電気を入力するための入力端子と蓄電した電気を出力するための出力端子と、を備える。また、蓄電体20の出力端子は、発熱体30の入力端子と電気的に接続される。
【0027】
発熱体30は、3V程度の電圧(3V〜280V程度)から発熱する素子であり、特に、特願2003−148347号において開示された発熱機能材が好ましい。また、本実施形態における発熱体30の形状は、矩形状であるが、どのような形状であっても構わない。
【0028】
具体的には、例えば、錫(Sn)と鉛(Pb)の酸化化合物を主成分とする半導体が好ましい。また、これに塩素(Cl)が含有されていてもよい。また、副成分として、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化鉛、酸化ガリウム、酸化インジウム、ITO等の他の金属酸化物が少量含有されていてもよい。上記金属酸化物としては種々の原子価の酸化物を使用することができる。また、亜鉛、錫、アンチモン、ビスマス、鉛、ガリウム、インジウム等の金属単体を少量含有してもよい。一般的に高原子価酸化物は高抵抗値を与え、低原子価酸化物および金属単体は低抵抗値を与える。また、発熱体は、具体的には、酸化第一錫と、酸化第二錫を1:1の割合で混合して主成分混合物とし、酸化鉛系の物質と塩化鉛系の物質とを混合しこれを有機溶剤で溶解して溶解物とし、上記主成分混合物と上記溶解物とを還元剤使用のもとに混合して、150℃〜230℃に加熱し、これをフィルム状に形成し、そのフィルム31を熱伝導性のある基材32で挟んだ(覆った)ものが用いられる。また、フィルム31には電気を供給するための正負極を有する入力端子33、33を備える。
【0029】
また、発熱体30としては、特許第2628519号に開示されている半導体電熱変換材料を用いることも可能である。
【0030】
すなわち、四塩化錫と、三塩化アンチモン、塩化鉛、塩化亜鉛、及び塩化インジウムから選ばれた少なくとも1つの塩化物をエチルアルコール、メチルアルコール、及びアセトンから選ばれた1つの有機溶剤に溶解し、この有機溶液に沸化アンモニウム、沸化水素酸、及び酒石酸の水溶液から選ばれた1つの水溶液を加えて還元し、これを150〜250℃に加熱して形成された材料をバインダー(テフロン(R)等)でフィルム状に形成したもの、或いは蒸着、溶着させたものを用いることも可能である。
【0031】
また、この発熱体30は片面、又は両面を加熱することが可能であり、図3に示すように、発熱体30の加熱面には、熱電変換素子40が設けられる。また、発熱体30と熱電変換素子40は、好ましくは熱伝導性の良い接着剤45により接着される。これにより発熱体30から熱電変換素子40への熱伝達がスムースに行われる。なお、発熱体30の両面を加熱する場合は、両方の加熱面に熱電変換素子40が設けられる。
【0032】
熱電変換素子40は、通常、ゼーベック効果を利用した半導体素子が用いられる。この半導体素子(熱電変換材料)として用いられる物質は、ビスマス−テルル系合金、鉛−テルル系合金、シリコン−ゲルマニウム系合金、セレン化合物、鉄けい化物等が用いられる。
【0033】
熱電変換素子40は、図3に示すように、半導体素子41と、その半導体素子41を挟みこむようにして設けられる熱伝導体42、43と、電力取り出し用の正負極を有する出力端子44、44を備えている。
【0034】
一方の熱伝導体42には、上記発熱体30の加熱面が設けられる。他方の熱伝導体43には、例えば、放熱フィン46が設けられる。また、熱電変換素子40と放熱フィン46とは、好ましくは熱伝導性の良い接着剤45により接着される。これにより熱電変換素子40から空中への放熱がスムースに行われる。
【0035】
このようにすれば、一方の熱伝導体42が加熱され、他方の熱伝導体43が放熱フィン46により放熱され所定の温度(空気中の温度)に維持されるので、熱電変換素子40は、効率よく温度差を得ることができるとともに、電気を得ることができる。
【0036】
また、図1に示すように、発熱体30の加熱面と接触する熱電変換素子40の熱伝導体42との間には、温度検知部50を備える。この温度検知部50は、例えば温度センサである。この温度検知部50は制御部55と接続される。
【0037】
制御部55は、温度検知部50により検知した温度に基づいて、蓄電体20から発熱体30に供給される電力量を制御する。これにより、蓄電体20は、発熱体30が所定の熱エネルギーを発生するための最適な電気量を安定して供給できる。また、加熱しすぎによる熱電変換素子40、発熱体30の破壊、低寿命化を防ぐことができる。
【0038】
また、熱電変換素子40の対向する熱伝導体42、43の間は、一方の熱伝導体42から発生する熱が他方の熱伝導体43に影響しないように熱電変換素子40の周りに断熱材等を設ける必要がある。
【0039】
また、図4に示すように、蓄電体20と発熱体30と熱電変換素子40と温度検知部50としての温度センサと制御部55とは、例えば、発電ボックス60に納められる。この発電ボックス60は独立して設けられてもよいし、太陽電池パネル10の裏面等に設けられてもよい。
【0040】
発電ボックス60は、箱状のケース本体60aを有する。このケース本体60aは内部に空間部を有する。また、ケース本体60aは、外部からのほこり等が侵入しないように密閉されて形成される。また、ケース本体60aには、電源(太陽電池パネルにより光電変換された電気)入力用の正負極を有する入力端子62、62、及び電源取り出し用の正負極を有する出力端子63、63を備える。
【0041】
また、ケース本体60aの内部の底部には、蓄電体20としての電気二重層コンデンサが並べて備えられている。また、制御部55は、CPUを有する基板55aであり、この基板55aはケース本体内部の所定の位置に固定されている。
【0042】
またケース本体60aの一部は、所定の形状の開口部65を有する。この開口部65には、熱電変換素子40の一方の熱伝導体43に密着して備えられる放熱フィン46が外部に突出して設けられる。この開口部65と放熱フィン46との隙間は接着剤等で密閉される。また、熱電変換素子40の外周は、一方の熱伝導体43から発生する熱が他方の熱伝導体42(又は他方の熱伝導体42から発生する熱が一方の熱伝導体43)に影響しないように断熱材68等により覆われる。また、熱電変換素子40の他方の熱伝導体42には発熱体30が密着して備えられる。
【0043】
また、太陽電池パネル10の出力端子14は発電ボックス60のケース本体60aに備えられる入力端子62と電気的に接続され、この入力端子62は蓄電体20の入力端子21と電気的に接続される。また、蓄電体20の出力端子22は制御部55としての基板を介して、発熱体30の入力端子33と電気的に接続される。また、熱電変換素子40の出力端子44は、発電ボックス60のケース本体60aに備えられる出力端子65と電気的に接続される。
【0044】
−第2の実施形態−
図5により本発明の第2の実施形態の光電変換システムを説明する。なお、図5において、図1と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【0045】
図5は本実施形態の光電変換システムの全体構成を示す。
【0046】
本実施形態の光電変換システム5Aは、太陽から得られる光エネルギーのうち太陽電池で変換できない部分のエネルギー(熱)を、熱電変換素子によって電気エネルギーに変換するとともに、太陽から得られる光エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを発熱体30により熱エネルギーに変換した後、熱電変換素子40により電気エネルギーに変換し、トータル的に光電変換効率を上げるものである。
【0047】
光電変換システム5Aは、図5に示すように、太陽電池パネル10と、蓄電体20と、発熱体30と、第1及び第2の熱電変換素子40、70と、温度検知部50と、制御部55と、を備えている。
【0048】
第1の熱電変換素子40は、発熱体30から発生する熱を熱電変換するものである。
【0049】
また、第2の熱電変換素子70は、太陽電池パネル10から得られる光エネルギーのうち太陽電池で変換できない部分のエネルギー(熱)を熱電変換するものである。
【0050】
第2の熱電変換素子70は、太陽電池パネル10の背面側に備えられる。特に、熱電変換素子は、特願平7−142750号において開示されたものが好ましい。具体的には、この熱電変換素子70は、有機系熱電変換素子であって、グラファイト又はグラファイト含有物からなる正極と、金属板により形成された負極と、グリコール系有機物を主剤とする電解質とを備えたものである。
【0051】
また、第2の熱電変換素子70は、太陽電池セルの背面側に備えるようにしてもよい。その場合は、特開2003−69065号公報において開示されるように太陽電池セル11(光電変換素子)と熱電変換素子70とを接続するようにするとよい。
【0052】
以上に説明したように、本願の光電変換システム5は、太陽電池10と、太陽電池10から出力される電気が供給されて発熱する発熱体30と、発熱体30と熱伝達可能に配置され、発熱体30から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子40と、を具備している。また、前記太陽電池10から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子70を具備するようにしてもよい。また、太陽電池10から出力される電気を蓄電し、所定の電気を発熱体30に供給する蓄電体20を具備するようにしてもよい。また、発熱体30の発熱温度を検知する温度検知部50と、発熱温度に基づいて発熱体30に供給される電力量を制御する制御部55と、を具備するようにしてもよい。
【0053】
また、好ましくは、蓄電体20は、電気二重層コンデンサであるとよい。また、発熱体30は、錫と鉛の酸化化合物を含んで形成されているとよい。また、発熱体30は、上記酸化化合物に塩素が含有されていてもよい。また、発熱体30は、少なくとも、酸化錫と、酸化鉛と、塩化鉛と、を原料とし、この原料に還元剤を添加して混合して混合物を形成し、この混合物を加熱した後、冷却することによって得られる上澄み液、または沈殿物から製造されていてもよい。
【0054】
このようにすれば、太陽電池から得られる光エネルギーをトータル的に光電変換効率を上げて電気エネルギーに変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における光電変換システムの概要を示すブロック図である。
【図2】第1の実施形態における太陽電池パネルの構造図である。
【図3】第1の実施形態における発熱体と光電変換素子とを組み合わせた図である。
【図4】第1の実施形態における発電ボックスの構造図である。
【図5】第2の実施形態における光電変換システムの概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
5 光電変換システム
10 太陽電池
20 蓄電体
30 発熱体
40 熱電変換素子
50 温度検知部(温度検知手段)
55 制御部(電力量制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric conversion system that converts solar energy into electrical energy.
[0002]
[Prior art]
In recent years, solar power generation systems using solar cells as an inexhaustible and clean alternative energy source have been developed from the viewpoint of saving energy resources on the earth and protecting the global environment. A solar power generation system is a system that converts solar energy into electrical energy. However, the photoelectric conversion efficiency of solar power generation systems using solar cells is low, and in order to spread the use of solar energy to society, it is essential to increase the efficiency of conversion from solar energy to electrical energy. .
[0003]
In order to solve this problem, a part of the solar energy that cannot be converted by the solar cell (the part that eventually becomes heat) is converted into electric energy by a thermoelectric conversion element, and the total photoelectric conversion efficiency is increased. Is being considered. Here, the thermoelectric conversion element refers to an element that converts thermal energy into electric energy.
[0004]
For example, a method is disclosed in which a thermoelectric conversion element is disposed on the back surface of a solar cell panel to recover energy that could not be photoelectrically converted (Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-7-142750 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the photovoltaic photoelectric conversion system as shown in Patent Document 1, solar energy is converted into electric energy through solar cells, and when solar energy is converted into electric energy by the solar cells. In addition, the thermal energy generated in the solar battery cell is converted into electrical energy by the thermoelectric conversion element, and the photoelectric conversion efficiency is totally increased.
[0007]
As described above, it is convenient if the photoelectric conversion efficiency can be increased in total using solar energy obtained from the sun.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and as an example of the problem, a photoelectric conversion system capable of totally increasing photoelectric conversion efficiency by utilizing solar energy to the maximum extent is provided. There is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0010]
The photoelectric conversion system (5) of the present application is arranged so as to be able to transfer heat to the solar cell (10), a heating element (30) that generates heat by being supplied with electricity output from the solar cell, And a thermoelectric conversion element (40) for converting heat energy generated from the heating element into electric energy. Moreover, the thermoelectric conversion element (70) for converting the heat energy generated from the solar cell into electric energy is provided.
[0011]
In this way, light energy obtained from the sun can be converted into electrical energy with a total increase in photoelectric conversion efficiency.
[0012]
The heating element is preferably formed to contain an oxide compound of tin and lead. Further, chlorine may be contained in the oxidized compound. In addition, the heating element preferably uses at least tin oxide, lead oxide, and lead chloride as raw materials, and a reducing agent is added to the raw materials and mixed to form a mixture, and the mixture is heated. It is good to be manufactured from the supernatant liquid obtained by cooling after that, or a precipitate.
[0013]
In this way, the heating element generates heat from a small voltage (about 3 V), and a large amount of heat energy can be obtained from a small amount of electrical energy. Further, by efficiently transmitting this thermal energy to the thermoelectric conversion element, the thermoelectric conversion element can obtain a large temperature difference between the pair of conductors. Due to this temperature difference, the thermoelectric conversion element generates electrical energy. Thereby, the photoelectric conversion efficiency can be increased in total.
[0014]
Moreover, you may provide the electrical storage body (20) which accumulate | stores the electricity output from the said solar cell, and supplies predetermined electricity to a heat generating body. The power storage unit is preferably an electric double layer capacitor.
[0015]
In this way, a predetermined voltage can be stably applied to the heating element, and the amount of heat generated by the heating element is also stabilized. Thereby, the lifetime reduction of a heat generating body and a thermoelectric conversion element can be prevented. Further, by using the electric double layer capacitor, it is possible to store electricity output from the solar cell panel and to supply predetermined electricity to the heating element. In addition, since the electric double layer capacitor performs charging / discharging without a chemical reaction, it can be charged / discharged 100,000 times or more, and can withstand long-term use even if charging / discharging is repeated. In addition, since charging and discharging are always repeated, it is possible to stably send electricity to other devices without being significantly affected by the output of the solar cell.
[0016]
Further, temperature detection means (50) for detecting the heat generation temperature of the heat generating body and power amount control means (55) for controlling the amount of power supplied to the heat generating body based on the heat generation temperature are provided. Also good.
[0017]
In this way, for example, the power storage unit can stably supply an optimal amount of electricity for the heating element to generate predetermined thermal energy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each embodiment of the photoelectric conversion system of the present application will be described.
[0019]
-First embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the photoelectric conversion system of the present embodiment, FIG. 2 is a structural diagram of a solar cell panel, FIG. 3 is a diagram combining a heating element and a thermoelectric conversion element, and FIG. 4 is a structural diagram of a power supply box. It is.
[0020]
The photoelectric conversion system 5 of the present embodiment converts light energy obtained from the sun into electric energy, converts the electric energy into heat energy by the heating element 30, and then converts it into electric energy by the thermoelectric conversion element 40. is there.
[0021]
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion system 5 includes a solar cell panel 10, a power storage unit 20, a heating element 30, a thermoelectric conversion element 40, a temperature detection unit 50, and a control unit 55. .
[0022]
Moreover, the solar cell panel 10 comprises the solar cell of this invention, and the temperature detection part 50 comprises the temperature detection means of this invention. Furthermore, the control part 55 comprises the electric energy control means of this invention.
[0023]
As shown in FIG. 2, the solar cell panel 10 is formed of, for example, a silicon system such as single crystal Si, polycrystalline Si, or amorphous silicon, or a compound semiconductor system such as a single crystal compound semiconductor or a polycrystalline compound semiconductor. A plurality of solar cells 11, 11,..., 11 are mounted on a base material 12 surrounded by an aluminum frame 12 a and the surface is covered with tempered glass 13. The plurality of solar cells 11 are electrically connected to each other. Further, the solar cell panel 10 includes output terminals 14 and 14 for taking out electric power. Light energy obtained by sunlight is converted into electrical energy by the solar battery cell 11 and output to the output terminal 14 having positive and negative electrodes for power extraction. The output terminal 14 is electrically connected to an input terminal of a power storage unit 20 described later.
[0024]
Moreover, the solar cell panel 10 may be provided with a condensing unit for condensing solar energy, and transmit the light energy collected by the condensing unit to the solar cell (photoelectric conversion element). . Examples of the condensing unit include a refraction lens using a simple lens or a thin Fresnel lens, a reflection lens using a parabolic reflector, or a composite lens combining both.
[0025]
The power storage unit 20 uses an electric double layer capacitor (not shown).
[0026]
The electric double layer capacitor is smaller in terms of electric capacity than a secondary battery such as a lithium ion battery, but can be rapidly charged (about several seconds). In addition, the electric double layer capacitor accumulates charges without moving electrons due to a chemical reaction, and the terminal voltage thereof increases according to the amount of charging current. That is, in the case of complete discharge, the voltage is 0 V. Therefore, if a voltage is applied or there is a current amount, the charging mode is set. Thereby, the power storage unit 20 can store electricity output from the solar cell panel 10 and supply predetermined electricity to the heating element 30. Further, a predetermined number of electric double layer capacitors are provided according to a predetermined capacity, and each electric double layer capacitor is electrically connected. In addition, although not shown, the electric double layer capacitor includes an input terminal for inputting electricity and an output terminal for outputting stored electricity. In addition, the output terminal of the power storage unit 20 is electrically connected to the input terminal of the heating element 30.
[0027]
The heating element 30 is an element that generates heat from a voltage of about 3 V (about 3 V to 280 V), and the heat generating functional material disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-148347 is particularly preferable. Moreover, although the shape of the heat generating body 30 in this embodiment is a rectangular shape, it may be any shape.
[0028]
Specifically, for example, a semiconductor mainly containing an oxide compound of tin (Sn) and lead (Pb) is preferable. Moreover, chlorine (Cl) may be contained therein. Further, a small amount of other metal oxides such as antimony oxide, bismuth oxide, lead oxide, gallium oxide, indium oxide and ITO may be contained as a minor component. Various metal valence oxides can be used as the metal oxide. Further, a small amount of a simple metal such as zinc, tin, antimony, bismuth, lead, gallium, or indium may be contained. Generally, a high-valence oxide gives a high resistance value, and a low-valence oxide and a metal simple substance give a low resistance value. Specifically, the heating element is a mixture of stannous oxide and stannic oxide in a ratio of 1: 1 to form a main component mixture, and a lead oxide-based substance and a lead chloride-based substance are mixed. This is dissolved in an organic solvent to form a dissolved product, and the main component mixture and the dissolved product are mixed using a reducing agent and heated to 150 ° C. to 230 ° C. to form a film. The film 31 is sandwiched (covered) by a heat conductive base material 32. The film 31 includes input terminals 33 and 33 having positive and negative electrodes for supplying electricity.
[0029]
As the heating element 30, a semiconductor electrothermal conversion material disclosed in Japanese Patent No. 2628519 can also be used.
[0030]
That is, at least one chloride selected from tin tetrachloride and antimony trichloride, lead chloride, zinc chloride, and indium chloride is dissolved in one organic solvent selected from ethyl alcohol, methyl alcohol, and acetone, The organic solution is reduced by adding one aqueous solution selected from aqueous solutions of ammonium fluoride, hydrofluoric acid, and tartaric acid, and heated to 150-250 ° C. to form a binder (Teflon (R ) Etc.) can also be used that have been formed into a film, or vapor-deposited and welded.
[0031]
The heating element 30 can be heated on one side or both sides. As shown in FIG. 3, a thermoelectric conversion element 40 is provided on the heating surface of the heating element 30. Further, the heating element 30 and the thermoelectric conversion element 40 are preferably bonded by an adhesive 45 having good thermal conductivity. Thereby, heat transfer from the heating element 30 to the thermoelectric conversion element 40 is performed smoothly. In addition, when heating both surfaces of the heat generating body 30, the thermoelectric conversion element 40 is provided in both heating surfaces.
[0032]
As the thermoelectric conversion element 40, a semiconductor element utilizing the Seebeck effect is usually used. As a substance used as the semiconductor element (thermoelectric conversion material), a bismuth-tellurium alloy, a lead-tellurium alloy, a silicon-germanium alloy, a selenium compound, an iron silicide, or the like is used.
[0033]
As shown in FIG. 3, the thermoelectric conversion element 40 includes a semiconductor element 41, thermal conductors 42 and 43 provided so as to sandwich the semiconductor element 41, and output terminals 44 and 44 having positive and negative electrodes for power extraction. I have.
[0034]
One heat conductor 42 is provided with a heating surface of the heating element 30. The other heat conductor 43 is provided with, for example, heat radiation fins 46. Moreover, the thermoelectric conversion element 40 and the radiation fin 46 are preferably bonded by an adhesive 45 having good thermal conductivity. Thereby, heat radiation from the thermoelectric conversion element 40 to the air is smoothly performed.
[0035]
In this way, one of the heat conductors 42 is heated, and the other heat conductor 43 is radiated by the radiation fins 46 and is maintained at a predetermined temperature (temperature in the air). A temperature difference can be obtained efficiently and electricity can be obtained.
[0036]
Moreover, as shown in FIG. 1, the temperature detection part 50 is provided between the heat conductors 42 of the thermoelectric conversion element 40 which contacts the heating surface of the heat generating body 30. The temperature detection unit 50 is, for example, a temperature sensor. The temperature detection unit 50 is connected to the control unit 55.
[0037]
The control unit 55 controls the amount of power supplied from the power storage unit 20 to the heating element 30 based on the temperature detected by the temperature detection unit 50. Accordingly, the power storage unit 20 can stably supply an optimal amount of electricity for the heating element 30 to generate predetermined thermal energy. Further, it is possible to prevent the thermoelectric conversion element 40 and the heating element 30 from being destroyed and shortened in life due to excessive heating.
[0038]
Further, between the opposing heat conductors 42 and 43 of the thermoelectric conversion element 40, a heat insulating material is provided around the thermoelectric conversion element 40 so that the heat generated from one heat conductor 42 does not affect the other heat conductor 43. Etc. need to be provided.
[0039]
Further, as shown in FIG. 4, the power storage unit 20, the heating element 30, the thermoelectric conversion element 40, the temperature sensor as the temperature detection unit 50, and the control unit 55 are housed in a power generation box 60, for example. The power generation box 60 may be provided independently, or may be provided on the back surface of the solar cell panel 10 or the like.
[0040]
The power generation box 60 has a box-shaped case body 60a. The case body 60a has a space inside. The case main body 60a is hermetically sealed so that dust and the like from the outside do not enter. Further, the case body 60a includes input terminals 62 and 62 having positive and negative electrodes for inputting power (photoelectric conversion by a solar cell panel), and output terminals 63 and 63 having positive and negative electrodes for taking out the power.
[0041]
In addition, an electric double layer capacitor as the power storage unit 20 is provided side by side on the bottom inside the case body 60a. The control unit 55 is a board 55a having a CPU, and the board 55a is fixed at a predetermined position inside the case body.
[0042]
Part of the case body 60a has an opening 65 having a predetermined shape. The opening 65 is provided with a heat radiating fin 46 provided in close contact with one of the heat conductors 43 of the thermoelectric conversion element 40 so as to protrude to the outside. The gap between the opening 65 and the radiating fin 46 is sealed with an adhesive or the like. Further, in the outer periphery of the thermoelectric conversion element 40, heat generated from one heat conductor 43 does not affect the other heat conductor 42 (or heat generated from the other heat conductor 42). Thus, it is covered with a heat insulating material 68 or the like. Further, the heating element 30 is provided in close contact with the other thermal conductor 42 of the thermoelectric conversion element 40.
[0043]
The output terminal 14 of the solar cell panel 10 is electrically connected to an input terminal 62 provided in the case body 60 a of the power generation box 60, and the input terminal 62 is electrically connected to the input terminal 21 of the power storage unit 20. . In addition, the output terminal 22 of the power storage unit 20 is electrically connected to the input terminal 33 of the heating element 30 via a substrate as the control unit 55. The output terminal 44 of the thermoelectric conversion element 40 is electrically connected to the output terminal 65 provided in the case main body 60a of the power generation box 60.
[0044]
-Second Embodiment-
A photoelectric conversion system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0045]
FIG. 5 shows the overall configuration of the photoelectric conversion system of this embodiment.
[0046]
The photoelectric conversion system 5A of the present embodiment converts the energy (heat) of the light energy obtained from the sun that cannot be converted by the solar cell into electric energy by the thermoelectric conversion element, and converts the light energy obtained from the sun into electricity. The energy is converted into energy, and the electrical energy is converted into thermal energy by the heating element 30 and then converted into electrical energy by the thermoelectric conversion element 40, so that the total photoelectric conversion efficiency is increased.
[0047]
As shown in FIG. 5, the photoelectric conversion system 5 </ b> A includes a solar cell panel 10, a power storage unit 20, a heating element 30, first and second thermoelectric conversion elements 40 and 70, a temperature detection unit 50, and a control. Part 55.
[0048]
The first thermoelectric conversion element 40 performs thermoelectric conversion of heat generated from the heating element 30.
[0049]
Moreover, the 2nd thermoelectric conversion element 70 carries out thermoelectric conversion of the energy (heat) of the part which cannot be converted with a solar cell among the optical energy obtained from the solar cell panel 10. FIG.
[0050]
The second thermoelectric conversion element 70 is provided on the back side of the solar cell panel 10. In particular, the thermoelectric conversion element disclosed in Japanese Patent Application No. 7-142750 is preferable. Specifically, the thermoelectric conversion element 70 is an organic thermoelectric conversion element, and includes a positive electrode made of graphite or a graphite-containing material, a negative electrode formed of a metal plate, and an electrolyte based on a glycol organic material. It is provided.
[0051]
Moreover, you may make it provide the 2nd thermoelectric conversion element 70 in the back side of a photovoltaic cell. In that case, it is preferable to connect the solar battery cell 11 (photoelectric conversion element) and the thermoelectric conversion element 70 as disclosed in JP-A-2003-69065.
[0052]
As described above, the photoelectric conversion system 5 of the present application is disposed so as to be able to transfer heat to the solar cell 10, the heating element 30 that generates heat by being supplied with electricity output from the solar cell 10, and the heating element 30. And a thermoelectric conversion element 40 for converting heat energy generated from the heating element 30 into electric energy. Moreover, you may make it comprise the thermoelectric conversion element 70 for converting the thermal energy which generate | occur | produces from the said solar cell 10 into an electrical energy. Further, the battery 20 may be configured to store electricity output from the solar cell 10 and supply predetermined electricity to the heating element 30. Moreover, you may make it comprise the temperature detection part 50 which detects the heat_generation | fever temperature of the heat generating body 30, and the control part 55 which controls the electric energy supplied to the heat generating body 30 based on heat_generation | fever temperature.
[0053]
Preferably, the power storage unit 20 is an electric double layer capacitor. Moreover, the heat generating body 30 is good to be formed including the oxidation compound of tin and lead. Moreover, as for the heat generating body 30, chlorine may contain the said oxidation compound. The heating element 30 is made of at least tin oxide, lead oxide, and lead chloride, and a reducing agent is added to the raw material and mixed to form a mixture. After heating the mixture, cooling is performed. It may be produced from a supernatant obtained by doing so, or a precipitate.
[0054]
In this way, the light energy obtained from the solar cell can be converted into electric energy with a total increase in photoelectric conversion efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a photoelectric conversion system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a structural diagram of a solar cell panel according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram in which a heating element and a photoelectric conversion element are combined in the first embodiment.
FIG. 4 is a structural diagram of a power generation box according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an outline of a photoelectric conversion system according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Photoelectric conversion system 10 Solar cell 20 Electric power storage body 30 Heat generating body 40 Thermoelectric conversion element 50 Temperature detection part (temperature detection means)
55 Control part (electric energy control means)

Claims (8)

太陽電池と、
前記太陽電池から出力される電気が供給されて発熱する発熱体と、
前記発熱体と熱伝達可能に配置され、前記発熱体から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子と、
を具備することを特徴とする光電変換システム。
Solar cells,
A heating element that is supplied with electricity output from the solar cell and generates heat;
A thermoelectric conversion element that is arranged to be able to transfer heat with the heating element, and that converts thermal energy generated from the heating element into electrical energy;
A photoelectric conversion system comprising:
前記太陽電池から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための熱電変換素子を具備することを特徴とする請求項1に記載の光電変換システム。The photoelectric conversion system according to claim 1, further comprising a thermoelectric conversion element for converting thermal energy generated from the solar cell into electric energy. 前記太陽電池から出力される電気を蓄電し、所定の電気を発熱体に供給する蓄電体を具備することを特徴とする請求項1に記載の光電変換システム。The photoelectric conversion system according to claim 1, further comprising a power storage unit that stores electricity output from the solar cell and supplies predetermined electricity to the heating element. 前記発熱体の発熱温度を検知する温度検知手段と、
前記発熱温度に基づいて前記発熱体に供給される電力量を制御する電力量制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の光電変換システム。
Temperature detecting means for detecting the heating temperature of the heating element;
Power amount control means for controlling the amount of power supplied to the heating element based on the heat generation temperature;
The photoelectric conversion system according to claim 1, comprising:
前記蓄電体は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項3に記載の光電変換システム。The photoelectric conversion system according to claim 3, wherein the power storage unit is an electric double layer capacitor. 前記発熱体は、錫と鉛の酸化化合物を含んで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換システム。The photoelectric conversion system according to claim 1, wherein the heating element is formed to include an oxide compound of tin and lead. 前記発熱体は、塩素が含有されていることを特徴とする請求項6に記載の光電変換システム。The photoelectric conversion system according to claim 6, wherein the heating element contains chlorine. 前記発熱体は、少なくとも、酸化錫と、酸化鉛と、塩化鉛と、を原料とし、この原料に還元剤を添加して混合して混合物を形成し、この混合物を加熱した後、冷却することによって得られる上澄み液、または沈殿物から製造されることを特徴とする請求項1に記載の光電変換システム。The heating element is made of at least tin oxide, lead oxide, and lead chloride, and a reducing agent is added to and mixed with the raw material to form a mixture, and the mixture is heated and then cooled. The photoelectric conversion system according to claim 1, wherein the photoelectric conversion system is produced from a supernatant liquid or a precipitate obtained by the step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109140796A (en) * 2018-11-09 2019-01-04 新奥泛能网络科技有限公司 A kind of device of solar generating

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