JP2009290216A - 太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置 - Google Patents

太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009290216A
JP2009290216A JP2009129149A JP2009129149A JP2009290216A JP 2009290216 A JP2009290216 A JP 2009290216A JP 2009129149 A JP2009129149 A JP 2009129149A JP 2009129149 A JP2009129149 A JP 2009129149A JP 2009290216 A JP2009290216 A JP 2009290216A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
optical mechanism
spectral region
light
energy conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009129149A
Other languages
English (en)
Inventor
Stiehle Hubert
フーベルト・シュティエール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus DS GmbH
Original Assignee
Astrium GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Astrium GmbH filed Critical Astrium GmbH
Publication of JP2009290216A publication Critical patent/JP2009290216A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
    • B64G1/443—Photovoltaic cell arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】光エネルギのエネルギ流量密度が高くても、オーバーヒートが発生するおそれのない装置を提供する。
【解決手段】複数個の太陽電池を備えた装置であって、太陽電池のエネルギ変換に関与するスペクトル領域の光を反射させて前記太陽電池へ入射させ、太陽電池のエネルギ変換に関与しないスペクトル領域の光を前記太陽電池から逸らせるようにした光学機構を用いて、前記太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施すようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置に関する。
従来公知の方式として、特に衛星に用いる太陽電池において、発光源の光を直接入射させるようにした方式があった。この方式の短所は、太陽電池のオーバーヒートが発生しやすいことであり、特に、例えば近太陽衛星軌道上などのように光エネルギのエネルギ流量密度が高い領域において、そのおそれが大きかった。また、従来の方式では、太陽の方向に対する太陽電池の角度を明らかに９０°より小さな角度にする必要があり、そのため、太陽光エネルギを最大限に利用することができず、発電効率が低下していた。そして、そのようにしているにもかかわらず、なお、衛星が一時的な制御不能状態となったときには、太陽電池のオーバーヒートが発生することがあった。
本発明の目的は、光エネルギのエネルギ流量密度が高くても、オーバーヒートが発生するおそれがないようにすることのできる装置を提供することにある。
上記目的は、請求項１に記載した装置により達成される。
従属請求項は、本発明の有利な実施の形態を記載したものである。
本発明がここに提示する装置は、複数の太陽電池を備えた装置であって、エネルギ変換に関与するスペクトル領域の光を反射させて前記太陽電池へ入射させ、エネルギ変換に関与しないスペクトル領域の光を前記太陽電池から逸らせるようにした光学機構を用いて、前記太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施すようにしたものである。
本発明においては、その１つの構成例として、前記光学機構を、特に、光学フィルタとすることができ、そのようにすることが望ましい。
また、別の１つの構成例として、前記光学機構としては、特に、半透過性ミラーを用いるのもよい。
また、別の１つの構成例として、前記半透過性ミラーを、反射性物質をコーティングしたフィルムまたはガラス板とするのもよい。
また、別の１つの構成例として、約７００ｎｍより短い波長のスペクトル領域をもって前記エネルギ変換に関与するスペクトル領域とするのもよい。
また、別の１つの構成例として、赤外線領域をもって前記エネルギ変換に関与しないスペクトル領域とし、前記エネルギ変換に関与しないスペクトル領域の光を自由空間へ、または吸収媒体へ導くようにするのもよい。
また、別の１つの構成例として、前記１枚または複数枚の周波数選択性ミラーを、太陽光の光線の方向に対して、及び、前記太陽電池に対して、約４５°の角度を成して延展するように配設するのもよい。
また、別の１つの構成例として、前記１枚または複数枚の周波数選択性ミラーが、制御不能状態になったときに前記太陽電池の表面へ近付く方向へ復帰揺動させられ、それによってオーバーヒートに対する防護がなされるようにするのもよい。
本発明の利点は、太陽電池の温度を低下させて、太陽電池の変換効率を向上させることにより、その発電効率を向上させることができ、ひいては太陽光発電パネルの面積を削減できることにある。
以下に図面を参照しつつ、本発明について更に詳細に説明して行く。
２枚の太陽光発電パネルを備えた本発明の一実施形態を示した図である。 １枚の太陽光発電パネルを備えた本発明の一実施形態を示した図である。
本発明の利点は、太陽電池の温度を低下させて、太陽電池の変換効率を向上させることにより、その発電効率を向上させることができ、ひいては太陽光発電パネルの面積を削減できることにある。近太陽衛星軌道上において太陽光発電パネルを稼動させることは本発明によってはじめて可能となるものである。
本発明においては、特に近太陽衛星軌道上などのように、光エネルギのエネルギ流量密度が高い環境条件下で、太陽電池の温度を低下させて、太陽電池の変換効率を向上させるために、エネルギ変換に関与するスペクトル領域の光だけを太陽電池に入射させるようにしている。
また、本発明においては、以上のことを、１枚または複数枚の周波数選択性ミラーを用いて実現している。かかる周波数選択性ミラーは、望ましいスペクトル領域である利用スペクトル領域（エネルギ変換に関与するスペクトル領域）の光は反射させ、それ以外のスペクトル領域（エネルギ変換に関与しないスペクトル領域）の光は透過させる機能を有するものである。更に、かかる１枚または複数枚の周波数選択性ミラーを、太陽光の光線の方向に対して、及び、太陽電池に対して、約４５°の角度を成して延展するように配設するようにしている。太陽光発電パネルによって熱線に変換されたスペクトル領域の光もまた、かかるミラーを透過して放出される。
その効用は動作温度を低下させることによる変換効率の向上である。
ミラーとしては、例えば、反射性物質をコーティングしたフィルムなどを用いることができ、例えば、マイラー（ＭＹＬＡＲ−登録商標）やカプトン（Ｋａｐｔｏｎ−登録商標）などの薄膜フィルム、または、それらに類似した更に耐熱性に優れたフィルム、または、ガラス板などに反射性物質をコーティングしたものを用いて、エネルギ変換に関与するスペクトル領域（波長が７００ｎｍ以下の領域）の光を反射させて太陽電池へ入射させ、赤外線領域（波長が７００ｎｍ以上の領域）の光を自由空間（低温空間）へ、または適当な吸収媒体へ導くようにすればよい。
図１に本発明の一実施形態を示した。この図１に示した実施形態は、最も好ましいと思われる構成例であり、互いに背中合わせに配設した２枚の太陽発電パネルを備えている。ただし本発明は、２枚の太陽光発電パネルを備えた構成だけに限定されるものではなく、任意のペア数の太陽光発電パネルを備えた構成とすることができる。ここで一対の太陽光発電パネルを備えた構成例に即して本発明を説明するのは、単に説明を簡明にするためである。
一対の太陽光発電パネルは、太陽光の方向に対して平行に延展するように配設されている。各々の太陽光発電パネルの前面側に、光学フィルタとして機能する半透過性ミラーが夫々に配設されている。それらミラーは揺動駆動機構により揺動させて畳めるようにしてあり、図示した状態は、畳まれていたものが太陽光発電パネルから離れる方向に揺動され、太陽光発電パネルに対して４５°の角度を成して延展するようになった状態である。ミラーは揺動駆動機構によって畳まれたときに太陽光発電パネルの前面に平行の位置になるとよい。それらミラーは、赤外線領域に該当するスペクトル領域の光は透過させ、一方、主として可視光領域に含まれる利用スペクトル領域の光は反射させて太陽光発電パネルの表面へ略々垂直に入射させる。
更に、太陽光発電パネルの損失熱も、赤外線として、それらミラーを透過して（太陽光の方向に対して約９０°の角度を成す方向へ）放出される。
図２に太陽光発電パネルを用いたより簡潔な実施形態を示した。上述の実施形態と比べて、温度条件がより過酷な用途に用いる場合には、このように１枚の太陽光発電パネルと、光学フィルタとして機能する１枚のミラーとを組合せた構成とするとよい。この実施形態では、太陽光発電パネルの背面も、損失熱を放出する放出面として機能する。
以上に説明した２つの実施の形態のいずれにおいても、１枚または複数枚の周波数選択性ミラーは、制御不能状態になったときに太陽電池の表面へ近付く方向へ復帰揺動させられ、それによってオーバーヒートに対する防護がなされるようにするとよい。
以上の太陽光発電パネル、揺動駆動機構及びミラーを備えた装置は、衛星に取り付けることができる。

Claims (11)

  1. 複数個の太陽電池を備えた装置において、太陽電池のエネルギ変換に関与するスペクトル領域の光を反射させて前記太陽電池へ入射させ、太陽電池のエネルギ変換に関与しないスペクトル領域の光を前記太陽電池から逸らせるようにした光学機構を用いて、前記太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施すようにしたことを特徴とする装置。
  2. 前記光学機構は光学フィルタであることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 前記光学機構は周波数選択性ミラーであることを特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 前記周波数選択性ミラーは半透過性ミラーであることを特徴とする請求項３記載の装置。
  5. 前記半透過性ミラーは反射性物質をコーティングしたフィルムまたはガラス板であることを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 約７００ｎｍより短い波長のスペクトル領域をもって前記エネルギ変換に関与するスペクトル領域としていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の装置。
  7. 赤外線領域をもって前記エネルギ変換に関与しないスペクトル領域とし、前記エネルギ変換に関与しないスペクトル領域の光を自由空間へ、または吸収媒体へ導くようにしていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の装置。
  8. 前記光学機構は、太陽光の光線の方向に対して、及び／又は、前記太陽電池に対して、約４５°の角度を成して延展するように配設されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の装置。
  9. 前記光学機構は、制御不能状態になったときに前記太陽電池の表面へ近付く方向へ復帰揺動させられ、それによってオーバーヒートに対する防護がなされることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の装置。
  10. 太陽電池を備えた少なくとも一対の太陽発電器を互いに背中合わせに配設して太陽光の光線の方向に対して平行に配設し、前記光学機構を各太陽発電器に対して約４５°の角度を成して配設することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の装置。
  11. 請求項１乃至１０の何れか１項記載の装置を備えた衛星。
JP2009129149A 2008-05-28 2009-05-28 太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置 Pending JP2009290216A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008025644A DE102008025644A1 (de) 2008-05-28 2008-05-28 Vorrichtung zur indirekten frequenzselektiven Ausleuchtung von Solarzellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009290216A true JP2009290216A (ja) 2009-12-10

Family

ID=41378269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009129149A Pending JP2009290216A (ja) 2008-05-28 2009-05-28 太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090293937A1 (ja)
JP (1) JP2009290216A (ja)
DE (1) DE102008025644A1 (ja)
FR (1) FR2932001A1 (ja)
IT (1) IT1394073B1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101795099A (zh) * 2010-03-24 2010-08-04 武汉大学 一种太阳能发电系统
CN113753264B (zh) * 2021-09-10 2023-05-09 上海卫星工程研究所 星箭分离异常时太阳帆板高可靠强制展开方法和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63318167A (ja) * 1987-06-19 1988-12-27 Sharp Corp 電力用非晶質太陽電池装置
JPH05116692A (ja) * 1991-10-30 1993-05-14 Nec Eng Ltd 人工衛星用太陽電池パドル
JPH0766442A (ja) * 1993-08-25 1995-03-10 Toyota Motor Corp 太陽電池
JP2002314112A (ja) * 2001-04-16 2002-10-25 Sumitomo 3M Ltd 光発電システム
JP2003282918A (ja) * 2002-03-27 2003-10-03 Sanko Seiki Kk 移動式太陽電池発電装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3841302A (en) * 1974-02-06 1974-10-15 Wormser Scient Corp Solar energy system for a building
US4641227A (en) * 1984-11-29 1987-02-03 Wacom Co., Ltd. Solar simulator
AU707630B2 (en) * 1994-10-05 1999-07-15 Hisao Izumi Hybrid solar collector for generating electricity and heat by separating solar rays into long wavelength and short wavelength
DE20103645U1 (de) * 2001-03-02 2001-05-23 Astrium Gmbh Sonnensimulator mit verschiebbarem Filter
US6689949B2 (en) * 2002-05-17 2004-02-10 United Innovations, Inc. Concentrating photovoltaic cavity converters for extreme solar-to-electric conversion efficiencies
DE10306150B4 (de) * 2003-02-14 2010-08-19 Astrium Gmbh Gepulster Sonnensimulator mit verbesserter Homogenität
US7709730B2 (en) * 2007-09-05 2010-05-04 Skyline Solar, Inc. Dual trough concentrating solar photovoltaic module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63318167A (ja) * 1987-06-19 1988-12-27 Sharp Corp 電力用非晶質太陽電池装置
JPH05116692A (ja) * 1991-10-30 1993-05-14 Nec Eng Ltd 人工衛星用太陽電池パドル
JPH0766442A (ja) * 1993-08-25 1995-03-10 Toyota Motor Corp 太陽電池
JP2002314112A (ja) * 2001-04-16 2002-10-25 Sumitomo 3M Ltd 光発電システム
JP2003282918A (ja) * 2002-03-27 2003-10-03 Sanko Seiki Kk 移動式太陽電池発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
ITMI20090840A1 (it) 2009-11-29
FR2932001A1 (fr) 2009-12-04
DE102008025644A1 (de) 2010-06-10
IT1394073B1 (it) 2012-05-25
US20090293937A1 (en) 2009-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Imenes et al. Spectral beam splitting technology for increased conversion efficiency in solar concentrating systems: a review
JP6600919B2 (ja) 集光機構、太陽光発電装置及び窓構造
Boriskina et al. Exceeding the solar cell Shockley–Queisser limit via thermal up-conversion of low-energy photons
JP2002314112A (ja) 光発電システム
CN103258894B (zh) 太阳能电热利用装置及其利用方法
JP2009289832A (ja) 太陽電池モジュール
US20150207008A1 (en) Multilayer structure for thermophotovoltaic devices and thermophotovoltaic devices comprising such
Zhang et al. Photonic crystal concentrator for efficient output of dye-sensitized solar cells
KR20120049503A (ko) 접이식 반사판을 구비하는 태양광 발전장치
JP2009290216A (ja) 太陽電池に周波数選択性の間接的光照射を施す装置
Einhaus et al. Free-space concentration of diffused light for photovoltaics
KR20110024550A (ko) 고효율 태양에너지 이용 장치
TWI381141B (zh) 太陽能系統
JP6263369B2 (ja) 太陽光発電システム、及びこれを備えた農園芸用ハウス
CN102709376A (zh) 集有荧光平面光波导结构的太阳能电池组件用背板及应用
US20160282017A1 (en) Solar Thermal Receiver
KR100902011B1 (ko) 빔 스프리터를 이용한 태양광 발전장치
JP4305387B2 (ja) 可変反射材料（ｖａｒｅｍ）の使用構造
JP4981477B2 (ja) 真空処理装置及び基板加熱方法
WO2022006682A1 (en) Radiant energy spectrum converter
Wu et al. Boosting Total Conversion Efficiency of Hybrid Photovoltaic–Thermal via a Spectral Splitter/Absorber Based on Lossy Periodic Structured Media
AU2007101016A4 (en) A method to utilize solar radiation energy
CN203192822U (zh) 太阳能电热利用装置
CN110323298A (zh) 具有low-E功能的光伏组件
RU2270964C1 (ru) Гелиоэнергетический модуль для преобразования принимаемого электромагнитного излучения и система его ориентации

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130417

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130712

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130718

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130814

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130819

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130912

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130918

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131016

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131210

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20131210