JP2006332113A - Concentrating solar power generation module and solar power generator - Google Patents

Concentrating solar power generation module and solar power generator Download PDF

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修 安沢
Masao Tanaka
正雄 田中
Kosuke Ueda
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a concentrating solar power generation module in which decrease in quantity of incident light to a solar cell due to transmission and reflection loss of a secondary optical system can be reduced, heat resistant performance required for the secondary optical system can be reduced, decrease in power generation due to alignment error, tracking error and light intensity distribution can be reduced, and thickness of the module can be reduced. <P>SOLUTION: In a secondary optical system installed between a primary optical system and a solar cell, an opening is arranged to have a center at a part where the intensity of light condensed by the primary optical system becomes strongest. Light entering the opening impinges on the solar cell as it is, light not entering the opening is refracted by the secondary optical system on the periphery of the opening before impinging on the light receiving surface of the solar cell. Since the profile of effective condensing surface of the primary optical system and the profile of the opening in the secondary optical system are substantially similar to the profile of effective light receiving surface of the solar cell, transmission and reflection loss in the secondary optical system can be minimized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、集光型太陽光発電モジュールおよび集光型太陽光発電装置の技術に関し、より具体的には集光型太陽電池モジュールの集光光学系に関する。   The present invention relates to a technology of a concentrating solar power generation module and a concentrating solar power generation device, and more specifically to a condensing optical system of a concentrating solar cell module.

太陽光発電装置としては、太陽電池セルを隙間無く敷き詰めた構造の太陽光発電モジュールを、南面の屋根の上等に固定設置する非集光固定型の構造が一般的である。これに対し、太陽光発電装置中でコスト割合の大きな太陽電池セルの使用量を減らすために、レンズや反射鏡等の1次光学系を用いて太陽光を小さな太陽電池セルに集光し、焦点が常に太陽電池セルにあたるように太陽を追尾する集光追尾型太陽光発電装置が近年注目を集めている。   As a solar power generation device, a non-condensing fixed structure in which a solar power generation module having a structure in which solar cells are spread without gaps is fixedly installed on a roof or the like on the south surface is generally used. On the other hand, in order to reduce the amount of use of solar cells having a large cost ratio in the solar power generation device, sunlight is condensed on the small solar cells using a primary optical system such as a lens or a reflecting mirror, In recent years, a concentrating tracking solar power generation apparatus that tracks the sun so that the focal point is always on a solar battery cell has attracted attention.

集光追尾型太陽光発電装置では、1次光学系と太陽電池セルとのアライメント誤差、太陽追尾誤差、及びモジュールを構成する材料の熱膨張率の差により生じる1次光学系と太陽電池セルとの位置ズレにより太陽電池セルへの入射光量が減少する問題や、1次光学系の色収差による面内の光強度分布により太陽電池セル出力が低下する問題があった。
これら問題を改善するために、従来からフレネルレンズ等の1次光学系と太陽電池セルの間に、2次光学系を設けることが一般的に行われている。2次光学系としては、両凸レンズや平凸レンズが用いられる。図8に示すように太陽電池セル3から離れた位置に両凸レンズ2を設置し、太陽光10を1次光学系1により集光し、集光された光11を2次光学系である両凸レンズ2に入射、屈折させ、集光された光12を太陽電池セル3に入射させる構造である。また、特許文献1には、太陽電池セル表面直上に2次光学系として凸レンズを用いた構造が開示されている。さらに、特許文献2および特許文献3には、1次光学系により集光した光を太陽電池セルの直上に配置された透光性材料からなる2次光学系内部に取り込んで側面で全反射させ、太陽電池表面に集める構造が開示されている。
米国特許5167724号公報 特開2002−289897号公報 特開2003−258291号公報
In the concentrating and tracking solar power generation apparatus, the primary optical system and the solar battery cell caused by the difference in the alignment error between the primary optical system and the solar battery cell, the solar tracking error, and the coefficient of thermal expansion of the material constituting the module There is a problem that the amount of incident light on the solar battery cell is reduced due to the positional deviation, and there is a problem that the output of the solar battery cell is lowered due to the in-plane light intensity distribution due to chromatic aberration of the primary optical system.
In order to improve these problems, a secondary optical system is generally provided between a primary optical system such as a Fresnel lens and a solar battery cell. As the secondary optical system, a biconvex lens or a plano-convex lens is used. As shown in FIG. 8, the biconvex lens 2 is installed at a position away from the solar battery cell 3, the sunlight 10 is condensed by the primary optical system 1, and the condensed light 11 is both the secondary optical system. The light 12 is incident and refracted on the convex lens 2 and the condensed light 12 is incident on the solar battery cell 3. Patent Document 1 discloses a structure using a convex lens as a secondary optical system immediately above the surface of a solar battery cell. Further, in Patent Document 2 and Patent Document 3, the light collected by the primary optical system is taken into the secondary optical system made of a translucent material disposed immediately above the solar battery cell and totally reflected by the side surface. A structure that collects on the surface of a solar cell is disclosed.
US Pat. No. 5,167,724 JP 2002-289897 A JP 2003-258291 A

しかしながら、2次光学系に両凸レンズや、平凸レンズを用いた場合、色収差の問題がかえって悪化する、あるいは、これら2次光学系の反射・透過損失によって太陽電池セルの入射光量が低下するといった問題がある。
特許文献1に示されている方法では、太陽電池セルに入射する光がすべて2次光学系を透過するため、2次光学系による反射・透過損失が存在し、太陽電池セルの入射光量が低下するといった問題がある。
特許文献2、特許文献3に示されている方法では、アライメント誤差、色収差、光強度分布の問題を解決するには有効であるが、2次光学系の側面で全反射させるために側面への入射角を大きくとる必要がある。このためには、1次光学系の焦点距離を長く設計し、それに合わせて2次光学系と太陽電池を1次光学系から離して設置する必要があり、結果として太陽光発電モジュールの厚さが厚くなってしまう。太陽電池モジュールの厚さが増えて重量が増加することは、集光型太陽光発電モジュールを搭載する追尾システムの大型化を招き、集光追尾型太陽光発電装置のコストアップにつながる。さらに、この方法の場合、2次光学系の入射・出射端面おける反射損失、2次光学系中の透過損失により太陽電池に入射する光量が減少するといった問題がある。
さらに、特許文献2や特許文献3に示されている2次光学系を用いる方法では、1次光学系によって高密度に集光された太陽光を直接受光するため、2次光学系に用いられる材料には、高い耐熱性が要求され、結果として装置のコストが高くなるといった問題がある。
However, when a biconvex lens or a plano-convex lens is used for the secondary optical system, the problem of chromatic aberration is worsened, or the incident light quantity of the solar battery cell is reduced due to reflection / transmission loss of these secondary optical systems. There is.
In the method disclosed in Patent Document 1, since all the light incident on the solar cell passes through the secondary optical system, there is a reflection / transmission loss due to the secondary optical system, and the incident light amount of the solar cell decreases. There is a problem such as.
The methods disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 are effective in solving the problems of alignment error, chromatic aberration, and light intensity distribution. However, in order to totally reflect the side surface of the secondary optical system, It is necessary to increase the incident angle. For this purpose, it is necessary to design the focal length of the primary optical system to be long and to install the secondary optical system and the solar cell away from the primary optical system accordingly. As a result, the thickness of the photovoltaic power generation module Will become thicker. Increasing the thickness and the weight of the solar cell module leads to an increase in the size of the tracking system on which the concentrating solar power generation module is mounted, leading to an increase in the cost of the concentrating tracking solar power generation apparatus. Furthermore, in this method, there is a problem that the amount of light incident on the solar cell is reduced due to reflection loss at the incident / exit end face of the secondary optical system and transmission loss in the secondary optical system.
Furthermore, in the method using the secondary optical system shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, since sunlight received at high density by the primary optical system is directly received, it is used for the secondary optical system. The material is required to have high heat resistance, resulting in a problem that the cost of the apparatus is increased.

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、2次光学系の透過・反射損失による太陽電池セルへの入射光量低下の低減、2次光学系に要求される耐熱性能の低減、アライメント誤差・追尾誤差・色収差・光強度分布による発電量低下の低減、モジュール厚の薄型化、および大型アレイ作製の簡略化を可能とするモジュール構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to reduce a decrease in the amount of incident light on a solar battery cell due to transmission / reflection loss of the secondary optical system, to reduce heat resistance performance required for the secondary optical system, and to alignment errors. An object of the present invention is to provide a module structure capable of reducing a decrease in the amount of power generation due to tracking error, chromatic aberration, and light intensity distribution, reducing the thickness of the module, and simplifying the production of a large array.

上記課題を解決するために、本発明では、太陽光を集光する1次光学系と、前記1次光学系から照射される太陽光を集光して太陽電池セルに照射する2次光学系と、前記1次光学系および2次光学系から照射される太陽光を受光する太陽電池セルを備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記2次光学系は開口部を有している構造とする。
この構成によれば、1次光学系により集光された光の一部は2次光学系に設けられた開口部を通過することにより、2次光学系による反射・透過損失が無く太陽電池セルに到達するため、太陽光エネルギーの光学系における損失を低減することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a primary optical system that condenses sunlight and a secondary optical system that condenses sunlight irradiated from the primary optical system and irradiates solar cells. And a concentrating solar power generation module including solar cells that receive sunlight irradiated from the primary optical system and the secondary optical system, wherein the secondary optical system has an opening. Structure.
According to this configuration, a part of the light condensed by the primary optical system passes through the opening provided in the secondary optical system, so that there is no reflection / transmission loss due to the secondary optical system. Therefore, the loss of solar energy in the optical system can be reduced.

また、本発明では、前記開口部は、前記1次光学系の光学中心と焦点を結ぶ直線が通る位置に設けられた構造とする。
この構成によれば、光強度密度が極大となる部分に2次光学系の開口部が位置するため、2次光学系による反射・透過損失を低減できると共に、2次光学系の材質に求められる耐熱性が緩和される。1次光学系は設計によっては複数の焦点を有する場合もあるが、この場合にも少なくとも各焦点に対応して光強度密度が極大となる2次光学系部分に開口部を設けることにより、本発明の効果が期待できる。
In the present invention, the opening is provided at a position where a straight line connecting the optical center and the focal point of the primary optical system passes.
According to this configuration, since the opening of the secondary optical system is located at the portion where the light intensity density is maximized, the reflection / transmission loss due to the secondary optical system can be reduced and the material of the secondary optical system is required. Heat resistance is alleviated. The primary optical system may have a plurality of focal points depending on the design, but in this case as well, by providing an opening in the secondary optical system portion where the light intensity density is maximized corresponding to at least each focal point, The effect of the invention can be expected.

また、本発明によれば、前記開口部は、1次光学系の有効集光面の外周上の任意の点Aと前記太陽電池セルの有効受光面の外周上の任意の点Bを結んだ直線ABが前記開口部を通る位置に設けられている構造とする。
この構成において、有効集光面とは、その面に入射した光が設計通りに屈折される面であり、光学系として機能する部分をいう。この構成によれば、1次光学系により集光された光のうち、太陽電池セルに直接入射することができる光の全てが、2次光学系中の開口部を通過するため、2次光学系における透過・反射損失を低減することが可能となる。前記開口部は前記範囲内において小さい程好ましく、前記開口部を通過した光をすべて太陽電池セル受光面に入射させることができる。また、1次光学系により集光された太陽電池セルの感度波長光すべてが太陽電池セルの有効受光面内に入射するように設計した場合にも、追尾システムの追尾角度がずれ、太陽電池セルの有効受光面外に照射される場合に、前記2次光学系により太陽電池セルの有効受光面方向に屈折されるため、角度ずれによる発電量低下を低減することができる。
According to the invention, the opening connects an arbitrary point A on the outer periphery of the effective light collecting surface of the primary optical system and an arbitrary point B on the outer periphery of the effective light receiving surface of the solar battery cell. A straight line AB is provided at a position passing through the opening.
In this configuration, the effective light collection surface is a surface on which light incident on the surface is refracted as designed, and refers to a portion that functions as an optical system. According to this configuration, since all of the light collected by the primary optical system that can be directly incident on the solar cell passes through the opening in the secondary optical system, the secondary optical system It becomes possible to reduce transmission / reflection loss in the system. The opening is preferably as small as possible within the above range, and all the light that has passed through the opening can be incident on the light receiving surface of the solar battery cell. In addition, when the design is made so that all of the sensitivity wavelength light of the solar cell condensed by the primary optical system is incident on the effective light receiving surface of the solar cell, the tracking angle of the tracking system is shifted, and the solar cell When the light is irradiated outside the effective light receiving surface, the secondary optical system is refracted in the direction of the effective light receiving surface of the solar battery cell.

また、本発明では、前記2次光学系の有効集光面は、前記開口部の周縁に設けられ、前記1次光学系により屈折された前記太陽電池セルの感度波長光が入射する構造とした。
この構成によれば、1次光学系により集光された光のうち太陽電池セルの感度波長光を含まない光は、2次光学系により屈折されず太陽電池セル受光面に入射しない。このため、太陽電池セルの感度波長光以外の光が太陽電池セル受光面に入射することを抑えることができ、温度上昇を低減することが可能となる。一般的にレンズに用いられる材料は、長波長領域ほど屈折率が小さく、1次光学系における屈折角が小さいため、2次光学系の外側を通過することとなる。この長波長光は、特に太陽電池セルの温度上昇の原因となるため、太陽電池表面に入射させないことが望ましい。
Further, in the present invention, the effective condensing surface of the secondary optical system is provided at the periphery of the opening, and is configured to receive the sensitivity wavelength light of the solar battery cell refracted by the primary optical system. .
According to this structure, the light which does not include the sensitivity wavelength light of the solar battery cell among the light condensed by the primary optical system is not refracted by the secondary optical system and does not enter the solar cell light receiving surface. For this reason, it can suppress that lights other than the sensitivity wavelength light of a photovoltaic cell enter into a photovoltaic cell light-receiving surface, and it becomes possible to reduce a temperature rise. In general, a material used for a lens has a smaller refractive index in a longer wavelength region and a smaller refraction angle in the primary optical system, and therefore passes outside the secondary optical system. Since this long wavelength light causes a rise in the temperature of the solar battery cell in particular, it is desirable not to enter the solar battery surface.

また、本発明では、前記1次光学系の有効集光面の形状、前記2次光学系の前記開口部の形状及び前記太陽電池セルの有効受光面の形状は、光軸に対して垂直な面に前記光軸に沿って投影した場合、それらの形状は互いに略相似形である構造とした。
この構成によれば、1次光学系により集光された光が、2次光学系の開口部を通して効率良く太陽電池セルに入射されるため、2次光学系の反射、透過による損失を低減することができる。本構成において、完全な相似形の方がより好ましいが、略相似形であれば、本発明の効果が有効となる。
In the present invention, the shape of the effective condensing surface of the primary optical system, the shape of the opening of the secondary optical system, and the shape of the effective light receiving surface of the solar cell are perpendicular to the optical axis. When projected onto the surface along the optical axis, the shapes were substantially similar to each other.
According to this configuration, since the light collected by the primary optical system is efficiently incident on the solar battery cell through the opening of the secondary optical system, loss due to reflection and transmission of the secondary optical system is reduced. be able to. In this configuration, the perfect similarity is more preferable, but the effect of the present invention is effective if it is substantially similar.

また、本発明では、前記1次光学系により集光された光が前記太陽電池セル近傍以外の部分に直接照射されないように遮光する遮光板に、前記2次光学系が取り付けられている構造とした。
この構成によれば、集光型太陽光発電モジュールでは、集光ズレにより、高密度に集光された光が、太陽電池セル以外の領域に照射され、配線やバイパスダイオード等の部材が劣化するといった問題を解決するために設けられた遮光板に、2次光学系を保持するため、前記2次光学系を保持するための特別な部材を必要としないことから、低コストで2次光学系を備え付けることが可能となる。
In the present invention, the secondary optical system is attached to a light-shielding plate that shields the light collected by the primary optical system from being directly irradiated to portions other than the vicinity of the solar battery cell. did.
According to this configuration, in the concentrating solar power generation module, light concentrated at a high density is irradiated to a region other than the solar battery cell due to the condensing shift, and members such as wiring and bypass diodes deteriorate. In order to hold the secondary optical system on the light-shielding plate provided to solve such a problem, a special member for holding the secondary optical system is not required, so the secondary optical system is low-cost. Can be provided.

また、本発明では、前記集光型太陽光発電モジュールが同一面内に繰り返し複数配列されており、1次光学系と、2次光学系はそれぞれ複数配列が一体となって成形された板状の1次光学系アレイと、板状の2次光学系アレイである構造とした。
この構成によれば、集光型太陽光発電モジュール製造時の1次光学系と、2次光学系のアライメントを容易とし、かつ工数を低減できるのみならず、複数配列の一体である光学系同士を同一筐体に固定することで、風圧等によりモジュールにねじれ、あるいはたわみが生じた場合でも、1次光学系と2次光学系がモジュールの変形に追随するように同様に変形するために、モジュール変形による光学ズレを生じ難い。
また、本発明では、前記集光型太陽光発電モジュールを、太陽追尾装置に搭載する構成とした。
この構成によれば、高出力、軽量な集光型太陽電池モジュールを使用するため、駆動部分の負荷が少なく高効率で安価な集光追尾型太陽光発電システムの作製が可能となる。
Further, in the present invention, a plurality of the concentrating solar power generation modules are repeatedly arranged in the same plane, and the primary optical system and the secondary optical system are respectively formed in a plurality of integrated arrays. And a plate-like secondary optical system array.
According to this configuration, the primary optical system and the secondary optical system at the time of manufacturing the concentrating solar power generation module can be easily aligned and the number of man-hours can be reduced. Since the primary optical system and the secondary optical system are similarly deformed so as to follow the deformation of the module even when the module is twisted or bent due to wind pressure or the like by fixing the same to the same housing, Optical deviation due to module deformation is unlikely to occur.
Moreover, in this invention, it was set as the structure which mounts the said concentrating solar power generation module in a solar tracking apparatus.
According to this configuration, since a high-power and light-weight concentrating solar cell module is used, it is possible to manufacture a concentrating and tracking solar power generation system with a low driving load and high efficiency and at low cost.

本発明のモジュール構造によれば、2次光学系の透過・反射損失による太陽電池セルへの入射光量低下の低減、2次光学系に要求される耐熱性能の低減、アライメント誤差・追尾誤差・光強度分布による発電量低下の低減およびモジュール厚の薄型化が可能となる。   According to the module structure of the present invention, reduction in the amount of incident light on the solar cell due to transmission / reflection loss of the secondary optical system is reduced, heat resistance performance required for the secondary optical system is reduced, alignment error, tracking error, light It is possible to reduce the decrease in power generation amount due to the intensity distribution and to reduce the thickness of the module.

以下、本発明の実施の形態について図面を基にして詳細に説明する。尚、図では集光型太陽光発電装置の一部のみを記しており、装置の全てを記すものではない。
図1に集光追尾型太陽光発電システムの概略全体図を示す。
集光型太陽光発電モジュール20は、太陽の動きに合わせて、常に受光面を太陽に正対させるように駆動することができる追尾駆動システム21に搭載されている。
追尾駆動システム21は、太陽の方位にモジュール受光面を向けるための方位軸と、太陽の高度にモジュール受光面を傾けるための傾倒軸との2軸別々の追尾駆動装置から構成され、これにより太陽を高精度に追尾することが可能となる。追尾駆動システムとしては、日ごとに異なる太陽高度に合わせて緯度角程度に日ごとに傾ける傾倒軸と、その傾倒軸方向に集光型太陽光発電モジュール面が平行になるようにモジュールを取り付けて、この傾倒軸を中心にモジュールを回転させるといった2軸駆動装置からなるシステムも一般的であり、このようなシステムを用いても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, only a part of the concentrating solar power generation device is shown, and not all of the device is shown.
FIG. 1 shows a schematic overall view of a concentrating and tracking solar power generation system.
The concentrating solar power generation module 20 is mounted on a tracking drive system 21 that can be driven so that the light receiving surface always faces the sun in accordance with the movement of the sun.
The tracking drive system 21 is composed of two separate tracking drive devices, an azimuth axis for directing the module light-receiving surface toward the sun's azimuth and a tilt axis for tilting the module light-receiving surface at the sun's altitude. Can be tracked with high accuracy. As the tracking drive system, the module is installed so that the tilting axis that tilts to the latitude angle every day according to the solar altitude that varies from day to day, and the concentrating photovoltaic module surface is parallel to the tilting axis direction. A system composed of a two-axis drive device in which the module is rotated around the tilt axis is also common, and such a system may be used.

駆動システムの動力系としては、モーターと減速機を用いてギヤを所定の回転数回転させて所定の方向に駆動させる方法や、油圧ポンプと油圧シリンダーを用いて、所定の長さにシリンダーを調節することにより、所定の方向に駆動させるといった方法があり、どちらの方法を用いても良い。
追尾駆動システムの動作を制御する制御システム(図示はしていない。)としては、制御システム内部に搭載された時計によって、あらかじめ太陽の軌道を計算し、その向きに集光型太陽光発電モジュールが向くように制御する方法や、システムにホトダイオード等からなる太陽センサーを取り付けて太陽方向を随時モニターし制御する方法等が一般的であり、どちらの方法を用いても良い。
As a power system for the drive system, a motor and a speed reducer are used to rotate a gear at a predetermined rotational speed to drive it in a predetermined direction, and a hydraulic pump and a hydraulic cylinder are used to adjust the cylinder to a predetermined length. Thus, there is a method of driving in a predetermined direction, and either method may be used.
As a control system (not shown) for controlling the operation of the tracking drive system, a solar orbit is calculated in advance by a clock mounted inside the control system, and a concentrating solar power generation module is installed in that direction. Generally, there are a method for controlling the solar direction and a method for monitoring and controlling the sun direction as needed by attaching a solar sensor such as a photodiode to the system, and either method may be used.

集光型太陽光発電モジュール20は、1次光学系、2次光学系と、太陽電池セルを一対として配置したユニットが、複数配列されて構成されており、必要な電流と電圧を得るために、個々の太陽電池セルを適当な数だけ電気的に、接続されている。
1つのユニットは数十mmから数百mmの大きさであり、アレイ化されたモジュール全体の大きさは数m程度である。
集光型太陽光発電システムに用いられる太陽電池セルの外形サイズは、集光システムのひとつの目的である使用太陽電池材料の削減の観点から、できるだけ小さくする必要があり、数mmから20mm程度のものが使用される。
The concentrating solar power generation module 20 is configured by arranging a plurality of units in which a primary optical system, a secondary optical system, and solar cells are arranged as a pair, in order to obtain necessary current and voltage. An appropriate number of individual solar cells are electrically connected.
One unit has a size of several tens of mm to several hundreds of mm, and the size of the entire arrayed module is about several m.
The external size of the solar cell used in the concentrating solar power generation system needs to be as small as possible from the viewpoint of reducing the solar cell material used, which is one purpose of the concentrating system. Things are used.

(第1の実施形態)
図2に本発明の集光型太陽光発電モジュールの第1の実施形態を示す。図2は、集光型太陽光発電モジュールの1つのユニットの断面模式図である。本実施形態では、太陽光10を集光する1次光学系1と、1次光学系1によって集光された太陽光10を受光し屈折させて出射させる2次光学系2と、太陽光10を電気に変換する太陽電池セル3が、各々のレンズ面あるいは受光面が平行になるように配置されている。太陽光10は集光型太陽光発電モジュールの受光面である1次光学系1に垂直な方向すなわち光学系の光軸40と平行な方向から入射し、11に示す方向に1次光学系により屈折され、太陽電池セル3方向へと集光される。1次光学系1は本光学系の光軸40上の太陽電池セル3を超えた点において焦点を結ぶように設計されており、太陽光10の各波長における前記焦点は前記光軸上に位置する。そして、2次光学系2における、前記1次光学系1の光学中心と前記焦点を結ぶ直線が通過する位置に開口部50を設けることで、1次光学系1により屈折された光のうち太陽電池セル3の感度波長域の光は、前記開口部50を通して太陽電池セル3の有効受光面に直接入射するか、あるいは2次光学系2の有効集光面2aに入射し屈折されて太陽電池セル3の有効受光面に入射するように設計されている。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a first embodiment of the concentrating solar power generation module of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of one unit of the concentrating solar power generation module. In this embodiment, the primary optical system 1 that condenses the sunlight 10, the secondary optical system 2 that receives and refracts the sunlight 10 collected by the primary optical system 1, and the sunlight 10. Is converted so that each lens surface or light receiving surface is parallel to each other. The sunlight 10 is incident from a direction perpendicular to the primary optical system 1 that is the light receiving surface of the concentrating solar power generation module, that is, from a direction parallel to the optical axis 40 of the optical system, and is incident on the direction indicated by 11 by the primary optical system. The light is refracted and collected in the direction of the solar battery cell 3. The primary optical system 1 is designed to focus at a point beyond the solar battery cell 3 on the optical axis 40 of the present optical system, and the focal point at each wavelength of sunlight 10 is positioned on the optical axis. To do. In the secondary optical system 2, an opening 50 is provided at a position where a straight line connecting the optical center of the primary optical system 1 and the focal point passes, so that the sun out of the light refracted by the primary optical system 1 Light in the sensitivity wavelength region of the battery cell 3 is directly incident on the effective light receiving surface of the solar cell 3 through the opening 50, or is incident on the effective condensing surface 2a of the secondary optical system 2 and is refracted. It is designed to enter the effective light receiving surface of the cell 3.

図3は、光軸に対して垂直な線3a−3bを通過する屈折光11の光強度分布である。一般的に太陽電池の感度波長域において、1次光学系材料の屈折率は長波長ほど小さくなり、1次光学系1における屈折角が小さくなる、いわゆる色収差が存在し、光強度は1次光学系1の中心部付近、即ち光軸40付近が最大となる。本実施形態では、2次光学系2の光軸40が通る部分に開口部50を設けており、1次光学系1により集光された光のうち、図3に示した光強度が極大となる部分の光は、2次光学系2の開口部50を通過して、太陽電池3に直接入射する。
これにより、最も光強度の強い部分について2次光学系2の反射損失、透過損失を低減できる。2次光学系2の表面及び裏面での反射・透過損失の合計は10%程度であるため、開口部のない2次光学系を設けた場合と比較して、太陽電池セル発電量の損失を大きく低減することができる。また、1次光学系1により集光された高密度光が、2次光学系2の開口部50を通過するため、2次光学系2の材質に要求される耐熱性能が緩和されるといった利点がある。
FIG. 3 is a light intensity distribution of the refracted light 11 passing through a line 3a-3b perpendicular to the optical axis. Generally, in the sensitivity wavelength region of a solar cell, the refractive index of the primary optical system material decreases as the wavelength increases, so that the refractive angle in the primary optical system 1 decreases, so-called chromatic aberration exists, and the light intensity is primary optical. Near the center of the system 1, that is, near the optical axis 40 is the maximum. In the present embodiment, an opening 50 is provided in a portion through which the optical axis 40 of the secondary optical system 2 passes, and the light intensity shown in FIG. 3 among the light collected by the primary optical system 1 is maximum. This portion of light passes through the opening 50 of the secondary optical system 2 and directly enters the solar cell 3.
Thereby, it is possible to reduce the reflection loss and transmission loss of the secondary optical system 2 in the portion with the strongest light intensity. Since the total reflection / transmission loss at the front and back surfaces of the secondary optical system 2 is about 10%, the solar cell power generation loss is reduced as compared with the case where a secondary optical system without an opening is provided. It can be greatly reduced. Further, since the high-density light condensed by the primary optical system 1 passes through the opening 50 of the secondary optical system 2, the heat resistance required for the material of the secondary optical system 2 is reduced. There is.

前述のように1次光学系1の材料の屈折率は長波長では短波長に比べ小さくなる事から、1次光学系1において屈折された光は、図4に示すように短波長光13は強く屈折されて太陽電池セル3方向へと向かうが、長波長光14は、1次光学系1における屈折角が小さいため、2次光学系2が無ければ太陽電池セル3に入射することができない。2次光学系2の有効集光面2aは2次光学系2の開口部50以外の部分全体に設けられており、前記2次光学系2に入射した光はすべて屈折され、太陽電池セル3の有効受光面に照射される。このように、光学系の色収差の問題を改善することが可能となる。また、追尾システムの追尾誤差により、アライメントずれが生じた場合においても、ずれた光が2次光学系2により太陽電池セル3側に屈折され、太陽電池セル3の有効受光面に導くことができる。さらに、図3に示した光強度分布の問題に関し、2次光学系2がない場合に太陽電池セルの外側にはみ出す光を、2次光学系2により太陽電池セル3受光面内の光強度が弱い部分に照射するように設計することにより、光強度分布の問題を改善することができる。   As described above, since the refractive index of the material of the primary optical system 1 is smaller at the long wavelength than at the short wavelength, the light refracted in the primary optical system 1 is the short wavelength light 13 as shown in FIG. Although it is strongly refracted toward the solar cell 3, the long wavelength light 14 cannot enter the solar cell 3 without the secondary optical system 2 because the refraction angle in the primary optical system 1 is small. . The effective condensing surface 2a of the secondary optical system 2 is provided on the entire portion other than the opening 50 of the secondary optical system 2, and all the light incident on the secondary optical system 2 is refracted, and the solar battery cell 3 The effective light receiving surface is irradiated. In this way, it is possible to improve the problem of chromatic aberration of the optical system. Further, even when an alignment shift occurs due to the tracking error of the tracking system, the shifted light is refracted by the secondary optical system 2 toward the solar battery cell 3 and can be guided to the effective light receiving surface of the solar battery cell 3. . Further, regarding the problem of the light intensity distribution shown in FIG. 3, when the secondary optical system 2 is not provided, the light that protrudes outside the solar battery cell is reflected by the secondary optical system 2 so that the light intensity in the light receiving surface of the solar battery cell 3 is reduced. By designing to irradiate the weak part, the problem of light intensity distribution can be improved.

本実施形態を構成する1次光学系1としては、両凸レンズ、平凸レンズ、フレネルレンズ等が挙げられるが、重量・コスト面・使用環境での扱い易さから受光面側が平坦で、光出射面側に略三角断面を有するフレネルレンズであることが望ましい。また、1次光学系1は、同じ光学系を複数並べ一体成形されたアレイ状のものでもよい。本レンズの材質としては、太陽電池セルの感度波長光の透過率が高く、耐候性を有するものが良い。例えば、太陽電池モジュール等に一般的に使用される白板ガラスや、耐候性グレードのアクリル、ポリカーボネート等が挙げられる。1次光学系1の材料は、これらに限定されるものではなく、これら材料の複層からなるものでもよい。また、これら材料の中には、集光型太陽光発電モジュール内部の材料の紫外線劣化や、1次光学系1の紫外線劣化を防ぐ目的で、適当な紫外線吸収剤を添加することも可能である。また、太陽電池セル3の感度波長領域での光反射率の低減のために、適当な反射防止膜等を設けることができる。さらには太陽電池セル3の感度波長領域以外の波長の光を反射する、UV反射膜や、赤外線反射膜等を設けることも可能である。   Examples of the primary optical system 1 constituting this embodiment include a biconvex lens, a plano-convex lens, and a Fresnel lens. However, the light receiving surface is flat because of its weight, cost, and ease of handling in the usage environment. A Fresnel lens having a substantially triangular cross section on the side is desirable. Further, the primary optical system 1 may be an array having a plurality of the same optical systems arranged and integrally formed. As a material of this lens, a material having a high transmittance of light of sensitivity wavelength of the solar battery cell and having weather resistance is preferable. For example, white plate glass generally used for solar cell modules, weather resistant grade acrylic, polycarbonate and the like can be mentioned. The material of the primary optical system 1 is not limited to these, and may be composed of a multilayer of these materials. Moreover, in these materials, it is also possible to add an appropriate ultraviolet absorber for the purpose of preventing ultraviolet degradation of the material inside the concentrating solar power generation module and ultraviolet degradation of the primary optical system 1. . Moreover, in order to reduce the light reflectance in the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3, an appropriate antireflection film or the like can be provided. Furthermore, it is possible to provide a UV reflection film, an infrared reflection film, or the like that reflects light having a wavelength other than the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3.

本実施形態を構成する太陽電池セル3としては、Si、GaAs、CuInGaSe、CdTe等からなる無機太陽電池セルや、色素増感型太陽電池セル等の有機太陽電池セルが用いられる。また、太陽電池セルの構造は、単一接合型セルや、モノリシック多接合型セルや、感度領域の異なる種々太陽電池セルを繋げたメカニカルスタックセル等が用いられる。集光型太陽光発電モジュールとしては、高効率性が特に求められることから、InGaP/GaAs/Ge3接合型太陽電池セルや、メカニカルスタックセルの使用が好ましい。   As the solar cell 3 constituting this embodiment, an inorganic solar cell made of Si, GaAs, CuInGaSe, CdTe or the like, or an organic solar cell such as a dye-sensitized solar cell is used. As the structure of the solar battery cell, a single junction type cell, a monolithic multi-junction type cell, a mechanical stack cell in which various solar cells having different sensitivity regions are connected, or the like is used. As the concentrating solar power generation module, since high efficiency is particularly required, it is preferable to use an InGaP / GaAs / Ge3 junction solar cell or a mechanical stack cell.

2次光学系2としては、両凸レンズ、平凸レンズ、フレネルレンズ、略三角形状のプリズム等であって、開口部を有するものが挙げられるが、重量・コスト面から、フレネルレンズや、断面が三角形状のプリズムであることが望ましい。また本レンズの材質としては、太陽電池セル3の感度波長領域において高い透過率を有し、耐候性を有するものが良く、例えば、ガラスや、アクリル、ポリカーボネート等が挙げられる。2次光学系2の光強度密度が高い部分には、開口部50を設けるため、その材質に要求される耐熱性が緩和され、アクリル等の樹脂を使用することも可能である。2次光学系2の材料は、これらに限定されるものではなく、これら材料の複層からなるものでもよい。また、これら材料の中には、集光型太陽光発電モジュール内部の材料の紫外線劣化や、2次光学系2の紫外線劣化を防ぐ目的で、適当な紫外線吸収剤を添加することも可能である。また、太陽電池セル3の感度波長領域での光反射率の低減のために、適当な反射防止膜等を設けることができる。さらには、太陽電池セル3の感度波長領域以外の波長の光を反射するUV反射膜や、赤外線反射膜等を設けることができる。   Examples of the secondary optical system 2 include a biconvex lens, a plano-convex lens, a Fresnel lens, a substantially triangular prism, and the like having an opening. From the viewpoint of weight and cost, the Fresnel lens and the cross section are triangular. A prism having a shape is desirable. Moreover, as a material of this lens, what has a high transmittance | permeability in the sensitivity wavelength range of the photovoltaic cell 3 and a weather resistance is good, for example, glass, an acryl, a polycarbonate etc. are mentioned. Since the opening 50 is provided in the portion of the secondary optical system 2 where the light intensity density is high, the heat resistance required for the material is relaxed, and it is possible to use a resin such as acrylic. The material of the secondary optical system 2 is not limited to these, and may be composed of a multilayer of these materials. Moreover, in these materials, it is also possible to add an appropriate ultraviolet absorber for the purpose of preventing ultraviolet degradation of the material inside the concentrating solar power generation module and ultraviolet degradation of the secondary optical system 2. . Moreover, in order to reduce the light reflectance in the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3, an appropriate antireflection film or the like can be provided. Furthermore, a UV reflection film that reflects light having a wavelength other than the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3, an infrared reflection film, or the like can be provided.

2次光学系2の有効集光面は、2次光学系2の受光面において、太陽電池セル3の感度波長領域の光が通過する領域とすることが望ましい。1次光学系1によって集光された太陽光は、図4に示すように色収差を生じ、2次光学系2の受光面内では、光軸40から遠ざかるにしたがって、その位置での全光量に対する長波長光の占める割合は増加していき、ある地点まで離れると、太陽電池セル3の感度波長領域の光は存在しなくなる。2次光学系2の有効集光面をこの位置までとすることにより、太陽電池セル3に、感度波長領域より長い波長の光が余分に入射することがなくなり、太陽電池セル3の効率低下の原因となる温度上昇を低減することができる。   The effective condensing surface of the secondary optical system 2 is desirably a region through which light in the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3 passes on the light receiving surface of the secondary optical system 2. The sunlight collected by the primary optical system 1 causes chromatic aberration as shown in FIG. 4, and with respect to the total amount of light at that position as it moves away from the optical axis 40 within the light receiving surface of the secondary optical system 2. The proportion of long-wavelength light increases, and the light in the sensitivity wavelength region of the solar battery cell 3 does not exist when it is far away from a certain point. By setting the effective condensing surface of the secondary optical system 2 to this position, light with a wavelength longer than the sensitivity wavelength region is not incident on the solar battery cell 3 and the efficiency of the solar battery cell 3 is reduced. The causative temperature rise can be reduced.

2次光学系2は、1次光学系1と太陽電池セル3の間で、屈折光12が太陽電池セル3に入射する様に設計され取り付けられる。2次光学系2を保持するためには、特別な保持部を設けることも可能であるが、望ましくは一般的に集光型太陽光発電モジュールに取り付けられている遮光板に取り付けられることが望ましい。図5に示すように太陽電池セル3の周囲には、太陽電池セル同士を直並列に接続するための配線52等の部材が存在する。配線等の表面は絶縁性確保のため有機材料等で被覆されており、この被覆の部分は耐熱性が低い。大きな追尾ずれが生じ、太陽光が符号17で示す如く1次光学系に斜めに入射するような事態によって、集光スポット18がずれた場合においても、前記配線等に直接光が当たらないように、金属等からなる遮光板51が配置されている。2次光学系2をこの遮光板51に取り付けることで、2次光学系2の導入に伴い、保持するための特別な部材を設ける必要がなく、低コストで2次光学系2を備え付けることが可能となる。   The secondary optical system 2 is designed and attached between the primary optical system 1 and the solar battery cell 3 so that the refracted light 12 enters the solar battery cell 3. In order to hold the secondary optical system 2, it is possible to provide a special holding unit, but it is preferable that the secondary optical system 2 is preferably attached to a light shielding plate that is generally attached to a concentrating solar power generation module. . As shown in FIG. 5, members such as wirings 52 for connecting the solar cells in series and parallel exist around the solar cells 3. The surface of the wiring or the like is covered with an organic material or the like to ensure insulation, and this covered portion has low heat resistance. Even when the focused spot 18 is shifted due to a situation in which a large tracking shift occurs and sunlight is incident obliquely on the primary optical system as indicated by reference numeral 17, the light is not directly applied to the wiring or the like. A light shielding plate 51 made of metal or the like is disposed. By attaching the secondary optical system 2 to the light shielding plate 51, it is not necessary to provide a special member for holding the secondary optical system 2 with the introduction of the secondary optical system 2, and the secondary optical system 2 can be provided at low cost. It becomes possible.

(第2の実施形態)
図6に本発明の集光型太陽光発電モジュールの第2の実施形態を示す。図6は、集光型太陽光発電モジュールの1つのユニットの鳥瞰図である。
1次光学系の有効集光面内の外周上の任意の点Aと、太陽電池セルの有効受光面の外周上の任意の点Bを結んだ直線をLとしたときに、点A及び点Bを、それぞれの外周上のどの位置に設定しても、直線Lが開口部50中を通過し、かつ2次光学系2の設置面内において、その開口部50の形状が最も小さくなるように設けた。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a second embodiment of the concentrating solar power generation module of the present invention. FIG. 6 is a bird's-eye view of one unit of the concentrating solar power generation module.
When L is a straight line connecting an arbitrary point A on the outer periphery of the effective light-collecting surface of the primary optical system and an arbitrary point B on the outer periphery of the effective light-receiving surface of the solar battery cell, point A and point No matter where B is set on the outer circumference, the straight line L passes through the opening 50 and the shape of the opening 50 becomes the smallest in the installation surface of the secondary optical system 2. Provided.

また、本実施形態では、1次光学系1の有効集光面の形状と、2次光学系2の開口部50の形状と、太陽電池セル3の有効受光面の形状とが矩形の相似形であり、光学設計により1次光学系1、2次光学系2及び太陽電池セル3の相対位置とレンズ形状が設計された条件において、2次光学系2の開口部50の面積が最小となるようにその形状が定められている。2次光学系2の1次光学系1からの距離は、2次光学系2により屈折された光が太陽電池セル3の受光面内に照射されるように2次光学系2のレンズ設計と共に決定されるものであり、その決定された位置において、開口部50の面積が最小となるように形状を定める。   In the present embodiment, the shape of the effective condensing surface of the primary optical system 1, the shape of the opening 50 of the secondary optical system 2, and the shape of the effective light receiving surface of the solar battery cell 3 are rectangular similar shapes. The area of the opening 50 of the secondary optical system 2 is minimized under the condition that the relative positions and lens shapes of the primary optical system 1, the secondary optical system 2, and the solar battery cell 3 are designed by optical design. The shape is determined as follows. The distance of the secondary optical system 2 from the primary optical system 1 is determined together with the lens design of the secondary optical system 2 so that the light refracted by the secondary optical system 2 is irradiated into the light receiving surface of the solar battery cell 3. The shape is determined so that the area of the opening 50 is minimized at the determined position.

太陽電池セル3の感度波長のうち最短波長光はすべて、2次光学系2の開口部50内を通過し、太陽電池セル3の有効受光面に入射するように設計されている。2次光学系2の有効集光面の外形寸法は第1の実施形態と同様の方法により決定し、1次光学系1により屈折された太陽光のうち太陽電池セル3の感度波長を含む光のみが、2次光学系2の有効集光面に入射し屈折され太陽電池セル3の有効受光面に入射するように設計されている。この構造により、太陽電池セル3への余分な光が入射することがなく、温度上昇を最低限に抑えることができる。本実施の形態においては、2次光学系2の有効集光面の外形形状は、1次光学系1の有効集光面の形状、2次光学系2の開口部50の形状、太陽電池セル3の有効受光面の形状と相似形とした。
本実施形態では、1次光学系1の有効集光面の形状と、2次光学系2の開口部の形状と、太陽電池セル3の有効受光面の形状を矩形としているが、その形状は矩形に限定されず、例えば円形・多角形等が使用されるが、集光型太陽光発電モジュールユニットを複数並べて使用する場合、隙間無く1次光学系を敷き詰めるために、1次光学系1の外形形状としては矩形が望ましい。
The shortest wavelength light of the sensitivity wavelength of the solar battery cell 3 is designed to pass through the opening 50 of the secondary optical system 2 and to enter the effective light receiving surface of the solar battery cell 3. The external dimensions of the effective condensing surface of the secondary optical system 2 are determined by the same method as in the first embodiment, and light including the sensitivity wavelength of the solar battery cell 3 among the sunlight refracted by the primary optical system 1. Only the light is incident on the effective condensing surface of the secondary optical system 2 and is refracted and is incident on the effective light receiving surface of the solar battery cell 3. With this structure, extra light is not incident on the solar battery cell 3, and the temperature rise can be minimized. In the present embodiment, the outer shape of the effective condensing surface of the secondary optical system 2 is the shape of the effective condensing surface of the primary optical system 1, the shape of the opening 50 of the secondary optical system 2, and the solar battery cell. 3 and the shape of the effective light receiving surface.
In this embodiment, the shape of the effective condensing surface of the primary optical system 1, the shape of the opening of the secondary optical system 2, and the shape of the effective light receiving surface of the solar cell 3 are rectangular, but the shape is Although not limited to a rectangle, for example, a circle or a polygon is used. However, when a plurality of concentrating solar power generation module units are used side by side, the primary optical system 1 is used to spread the primary optical system without gaps. A rectangular shape is desirable as the outer shape.

本実施形態によれば、1次光学系1により集光され、太陽電池セル3に対して直接入射可能な太陽光は全て2次光学系2の開口部内を通過することから、2次光学系2における透過・反射損失は低減される。また、光密度の高い部分は前記開口部50内を通過することから2次光学系2の材料として要求される耐熱性能を低減することができる。1次光学系1の有効集光面の形状と、2次光学系2の開口部の形状と、太陽電池セル3の有効受光面の形状とが相似形であれば、前記効果がより大きいが、略相似形であればその効果を生じることができる。例えば、矩形の1次光学系1の有効集光面、2次光学系2の開口部に対して、太陽電池セル3の有効受光面を矩形の角に曲率を持たせたような若干の変更によっても、略同等の効果は期待でき、相似形状からずれるに従って、その効果が少なくなるのみである。
また、2次光学系2の保持は、第1の実施形態と同様に遮光版に取り付ける構造とした。
According to the present embodiment, since all the sunlight that is collected by the primary optical system 1 and can be directly incident on the solar battery cell 3 passes through the opening of the secondary optical system 2, the secondary optical system. The transmission / reflection loss at 2 is reduced. Further, since the portion having a high light density passes through the opening 50, the heat resistance required as a material for the secondary optical system 2 can be reduced. If the shape of the effective condensing surface of the primary optical system 1, the shape of the opening of the secondary optical system 2, and the shape of the effective light receiving surface of the solar cell 3 are similar, the effect is greater. If it is substantially similar, the effect can be produced. For example, with respect to the effective condensing surface of the rectangular primary optical system 1 and the opening of the secondary optical system 2, the effective light receiving surface of the solar battery cell 3 is slightly changed to have a rectangular corner curvature. However, almost the same effect can be expected, and the effect is only reduced as the shape deviates from the similar shape.
In addition, the secondary optical system 2 is held on the light-shielding plate as in the first embodiment.

(第3の実施形態)
図7に本発明の集光型太陽光発電モジュールの第3の実施形態を示す。個々のモジュールユニットは第2の実施形態と同様としたが、他の形態としても良い。本図では、集光型太陽光発電モジュールが同一面内に2×2で配列されており、1次光学系1と、2次光学系2はそれぞれ2×2の配列が一体となって成形された板状の1次光学系1のアレイと、板状の2次光学系2のアレイにより形成されている。1次光学系1と2次光学系2の配列数は特に限定されるものではない。1次光学系1と2次光学系2が、それぞれアレイ状であり、面積が大きくなることから、集光型太陽光発電モジュールを組み立てる際に、1次光学系1と、2次光学系2のアライメントずれを確認し易くなり、アライメント作業が容易となる。また、1次光学系1のアレイと2次光学系2のアレイは同一筐体に固定されるため、集光型太陽光発電モジュールの風圧によるねじれ、たわみにより、モジュールの変形に対して1次光学系1と2次光学系2が追従して同様に変形するために、モジュール変形による相対的な位置ずれが生じ難くなり、光軸ずれの発生が抑制できる。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a third embodiment of the concentrating solar power generation module of the present invention. The individual module units are the same as those in the second embodiment, but may be in other forms. In this figure, the concentrating solar power generation modules are arranged in 2 × 2 in the same plane, and the primary optical system 1 and the secondary optical system 2 are each molded in a 2 × 2 arrangement. The plate-shaped primary optical system 1 array and the plate-shaped secondary optical system 2 array are formed. The number of arrangements of the primary optical system 1 and the secondary optical system 2 is not particularly limited. Since the primary optical system 1 and the secondary optical system 2 are each in the form of an array and the area increases, the primary optical system 1 and the secondary optical system 2 are used when the concentrating solar power generation module is assembled. This makes it easy to check the misalignment, and the alignment work becomes easy. In addition, since the array of the primary optical system 1 and the array of the secondary optical system 2 are fixed to the same housing, the primary deformation system is deformed due to the twist and deflection caused by the wind pressure of the concentrating solar power generation module. Since the optical system 1 and the secondary optical system 2 follow and deform in the same manner, relative positional deviation due to module deformation is less likely to occur, and the occurrence of optical axis deviation can be suppressed.

1次光学系1と2次光学系2は、成形時に一体で成形されてもよく、また、個別に成形されたものを、後加工によりつなぎ合わせて一体化させてもよい。また、2次光学系2は、個別の2次光学系2が連結部53で一体化されていてもよく、個別の2次光学系2同士が隙間無く接続されている完全な板状のものでもよい。モジュールの変形に対する追従性という点では、2次光学系2は隙間無く接続されている完全な板状である方が望ましい。さらに、好適な例として、第1の実施形態で述べた遮光板51をアレイに対応した一枚の板に複数の開口部50を設けた構造とし、その開口部50それぞれに2次光学系2を設置する構造とすることができる。   The primary optical system 1 and the secondary optical system 2 may be integrally formed at the time of molding, or individually molded ones may be joined and integrated by post-processing. Further, the secondary optical system 2 may be a complete plate-like one in which the individual secondary optical systems 2 may be integrated by the connecting portion 53, and the individual secondary optical systems 2 are connected to each other without a gap. But you can. In terms of followability to module deformation, it is desirable that the secondary optical system 2 has a complete plate shape that is connected without a gap. Further, as a preferred example, the light shielding plate 51 described in the first embodiment has a structure in which a plurality of openings 50 are provided on a single plate corresponding to the array, and each of the openings 50 has a secondary optical system 2. It can be set as the structure which installs.

集光追尾型太陽光発電装置の概略全体図である。It is a schematic whole figure of a condensing tracking type solar power generation device. 本発明の第1の実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the concentrating solar power generation module which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 集光された光の強度分布である。It is intensity distribution of the condensed light. 色収差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of chromatic aberration. 2次光学系が遮光板に保持されている図である。It is a figure by which the secondary optical system is hold | maintained at the light-shielding plate. 本発明の第2の実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの概略鳥瞰図である。It is a schematic bird's-eye view of the concentrating photovoltaic power generation module which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る集光型太陽光発電モジュールの概略鳥瞰図である。It is a schematic bird's-eye view of the concentrating photovoltaic power generation module which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の集光型太陽光発電モジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the conventional concentrating solar power generation module.

符号の説明Explanation of symbols

1 1次光学系
2 2次光学系
2a 2次光学系の有効集光面
3 太陽電池セル
3a−3b 光軸に対して垂直な線
10 1次光学系に垂直に入射する太陽光
11 1次光学系に垂直に入射し、集光された光
12 2次光学系で屈折された光
13 1次光学系で集光された短波長光
14 1次光学系で集光された長波長光
15 2次光学系で屈折された短波長光
16 2次光学系で屈折された長波長光
17 1次光学系に斜めに入射する太陽光
18 1次光学系に斜めに入射し、屈折した光
20 集光型太陽光発電モジュール
21 追尾駆動システム
40 本光学系の光軸
50 開口部
51 遮光板
52 配線材料
53 連結部
A 1次光学系の有効集光面内の外周上の点
B 太陽電池セルの有効受光面の外周上の点
L 点Aと点Bを結んだ直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary optical system 2 Secondary optical system 2a Effective condensing surface 3 of a secondary optical system 3 Solar cell 3a-3b Line 10 perpendicular | vertical with respect to an optical axis Sunlight 11 perpendicularly incident on a primary optical system 11 Primary Light incident perpendicularly to the optical system, condensed light 12 Light refracted by the secondary optical system 13 Short wavelength light condensed by the primary optical system 14 Long wavelength light 15 condensed by the primary optical system Short wavelength light 16 refracted by the secondary optical system Long wavelength light refracted by the secondary optical system 17 Sunlight incident obliquely on the primary optical system 18 Light incident obliquely on the primary optical system and refracted 20 Concentrating solar power generation module 21 Tracking drive system 40 Optical axis 50 of this optical system Opening 51 Shading plate 52 Wiring material 53 Connecting portion A A point on the outer periphery in the effective condensing surface of the primary optical system B Solar cell Point L on the outer circumference of the effective light receiving surface of the straight line connecting point A and point B

Claims (8)

太陽光を集光する1次光学系と、前記1次光学系から照射される太陽光を集光して太陽電池セルに照射する2次光学系と、前記1次光学系および2次光学系から照射される太陽光を受光する太陽電池セルを備える集光型太陽光発電モジュールであって、
前記2次光学系は開口部を有していることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
A primary optical system for condensing sunlight, a secondary optical system for condensing sunlight irradiated from the primary optical system and irradiating the solar cell, and the primary optical system and the secondary optical system A concentrating solar power generation module comprising solar cells that receive sunlight irradiated from
The concentrating solar power generation module, wherein the secondary optical system has an opening.
前記開口部は、前記1次光学系の光学中心と焦点を結ぶ直線が通る位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の集光型太陽光発電モジュール。 The concentrating solar power generation module according to claim 1, wherein the opening is provided at a position where a straight line connecting the optical center and the focal point of the primary optical system passes. 前記開口部は、1次光学系の有効集光面の外周上の任意の点Aと前記太陽電池セルの有効受光面の外周上の任意の点Bを結んだ直線ABが前記開口部を通る位置に設けら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光発電モジュール。 In the opening, a straight line AB connecting an arbitrary point A on the outer periphery of the effective light collection surface of the primary optical system and an arbitrary point B on the outer periphery of the effective light receiving surface of the solar battery cell passes through the opening. The concentrating solar power generation module according to claim 1, wherein the concentrating solar power generation module is provided at a position. 前記2次光学系の有効集光面は、前記開口部の周縁に設けられ、前記1次光学系により屈折された前記太陽電池セルの感度波長光が入射することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。 The effective light condensing surface of the secondary optical system is provided at the periphery of the opening, and the sensitivity wavelength light of the solar battery cell refracted by the primary optical system is incident thereon. 4. The concentrating solar power generation module according to any one of 3 above. 前記1次光学系の有効集光面の形状、前記2次光学系の前記開口部の形状及び前記太陽電池セルの有効受光面の形状は、光軸に対して垂直な面に前記光軸に沿って投影した場合、それらの形状は互いに略相似形であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。 The shape of the effective condensing surface of the primary optical system, the shape of the opening of the secondary optical system, and the shape of the effective light receiving surface of the solar battery cell are perpendicular to the optical axis. 5. The concentrating solar power generation module according to claim 1, wherein when projected along, the shapes are substantially similar to each other. 6. 前記1次光学系により集光された光が前記太陽電池セル近傍以外の部分に直接照射されないように遮光する遮光板に、前記2次光学系が取り付けられていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の集光型太陽光発電モジュール。 2. The secondary optical system is attached to a light-shielding plate that shields light collected by the primary optical system so that light other than the vicinity of the solar battery cell is not directly irradiated. 6. The concentrating solar power generation module according to any one of items 1 to 5. 請求項1から6の何れか1項に記載の集光型太陽光発電モジュールが同一面内に繰り返し複数配列されており、前記1次光学系と、前記2次光学系はそれぞれ複数配列が一体となって形成された板状の1次光学系アレイと、板状の2次光学系アレイであることを特徴とする集光型太陽光発電モジュール。 A plurality of concentrating solar power generation modules according to any one of claims 1 to 6 are repeatedly arranged in the same plane, and the primary optical system and the secondary optical system are respectively integrated in multiple arrays. A concentrating solar power generation module comprising a plate-like primary optical system array and a plate-like secondary optical system array. 請求項1から7の何れか1項に記載の集光型太陽光発電モジュールを、太陽追尾装置に搭載していることを特徴とする追尾集光型太陽光発電装置。 A concentrating solar photovoltaic power generation device, wherein the concentrating solar power generation module according to any one of claims 1 to 7 is mounted on a solar tracking device.
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