JP2011198825A - Solar energy generator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic solar energy generator that raises the efficiency of power generation by confining visible light in a module, and recovers infrared light as thermal energy.SOLUTION: The organic solar energy generator includes transparent electrodes 2 and 3, a photoelectric conversion element 4, a triangular pipe 5, and reflective films 6 and 7. Circulating water 8 filling the triangular pipe 5 functions as a prism that reflects visible light many times inside the energy generator to improve the efficiency of photoelectric conversion. The circulating water 8 absorbs infrared light to recover thermal energy, thereby the total efficiency of using solar energy is improved and a temperature increase at the photoelectric conversion element 4 is suppressed.

Description

本発明は、光電変換素子を用いた太陽光発電装置に関するものである。   The present invention relates to a solar power generation device using a photoelectric conversion element.

近年、色素増感太陽電池や有機薄膜太陽電池等の有機系の太陽電池が開発され、従来の結晶シリコン型の太陽電池と比べ光電変換効率は劣るが、安価に製造できるという点で将来有望と考えられている。   In recent years, organic solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic thin-film solar cells have been developed, and although the photoelectric conversion efficiency is inferior to conventional crystalline silicon type solar cells, they are promising in the future because they can be manufactured at low cost. It is considered.

このような有機系の太陽電池は、光電変換層を薄い膜状に成膜するため、光電変換層で光が全て吸収されず透過するという特徴を持ち、シースルー型として応用される太陽電池モジュール等もある。   Such an organic solar cell is characterized in that the photoelectric conversion layer is formed into a thin film, so that all light is not absorbed by the photoelectric conversion layer and transmitted, and a solar cell module applied as a see-through type, etc. There is also.

また、入射光を太陽電池モジュール内部で多数回反射させ、光電変換層を多数回通過させることにより光電変換効率を高める光閉じ込め効果を利用したモジュール等も数多く報告されている。   In addition, many modules have been reported that utilize the light confinement effect that increases the photoelectric conversion efficiency by reflecting incident light many times inside the solar cell module and passing the photoelectric conversion layer many times.

例えば、特許文献1に記載されている太陽光発電装置では、受光表面部にプリズムシートを備え、入射光のほとんどをモジュール内部に散乱・反射させることにより発電効率を高めることが記載されている。   For example, in the solar power generation device described in Patent Document 1, it is described that a prism sheet is provided on a light receiving surface portion, and that power generation efficiency is improved by scattering and reflecting most of incident light inside the module.

また、特許文献2に記載されている太陽光発電装置では、相対的に屈折率が大きく異なる物質を積層することにより、層間の界面反射を利用してモジュール内部に光を閉じ込め、光電変換効率を高めることが記載されている。   Further, in the photovoltaic power generation apparatus described in Patent Document 2, by stacking substances having relatively different refractive indexes, light is confined inside the module using interfacial reflection between layers, and photoelectric conversion efficiency is increased. It is described to increase.

このような光閉じ込め効果を利用する有機薄膜系の太陽電池モジュールでは,入射光を光電変換層で多数回透過させることができるため、光電変換層の膜厚を薄くして内蔵電界強度を向上させることができ,光電変換効率を高めることが可能である。   In an organic thin-film solar cell module using such a light confinement effect, incident light can be transmitted many times through the photoelectric conversion layer, so that the thickness of the photoelectric conversion layer is reduced to improve the built-in electric field strength. It is possible to increase the photoelectric conversion efficiency.

特開2005−340583号JP-A-2005-340583 特開2009−141059号JP 2009-141059

上記の有機系の太陽電池においては、可視光で光電変換するものがほとんどであり,赤外光に関してはほとんど吸収できないものが多い。特許文献1および2等で記載されている光閉じ込め効果を用いても、可視光の吸収率および光電変換効率は向上させられるが、赤外光に関しては、ほとんど熱となって大気中に放出されることになる。   Most of the organic solar cells described above are photoelectrically converted with visible light, and most of infrared light cannot be absorbed. Even if the optical confinement effect described in Patent Documents 1 and 2 is used, the absorption rate of visible light and the photoelectric conversion efficiency are improved, but infrared light is almost released into the atmosphere as heat. Will be.

また、有機系の太陽電池においては熱によって耐久性が低下する場合もあり、耐久性向上のためには太陽電池の冷却が必要になる場合もある。   In addition, in an organic solar cell, durability may be reduced by heat, and cooling of the solar cell may be necessary for improving durability.

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、入射光を太陽電池モジュール内で多数回往復させる光閉じ込め効果を有しながら、赤外光を熱エネルギーとして回収できる熱電供給型の太陽光発電装置を提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention provides a thermoelectric supply type solar power generation capable of collecting infrared light as thermal energy while having a light confinement effect of reciprocating incident light many times in the solar cell module. An object is to provide an apparatus.

上述の課題を解決するために、本発明の太陽光発電装置は、循環水を循環可能な管であって、当該管を形成する面のうち、太陽光の受光面を上面に、他の面を下方に向けて、太陽光を前記管内部に透過可能に形成されたパイプと、当該パイプの前記上面に接着された、光電変換処理を行う太陽光発電素子と、前記パイプの前記他の面に接着された、前記パイプ内に透過した太陽光を前記太陽光発電素子に向けて反射可能な反射フィルムと、を備えている。   In order to solve the above-described problem, the photovoltaic power generation apparatus of the present invention is a tube capable of circulating circulating water, and among the surfaces forming the tube, the sunlight receiving surface is the top surface, and the other surface. With the pipe facing downward, a pipe formed so as to allow sunlight to pass through the pipe, a photovoltaic power generation element that is bonded to the upper surface of the pipe and that performs photoelectric conversion processing, and the other surface of the pipe And a reflective film capable of reflecting sunlight transmitted through the pipe toward the solar power generation element.

この発明によれば、太陽光の受光面を上面に、他の面を下方に向けて、太陽光を管内部に透過可能に形成されたパイプ内を循環水が循環し、当該パイプの前記上面に接着された光電変換素子において、光電変換処理を行い、パイプの下方側に接着された反射フィルムが、パイプ内に透過した太陽光を太陽光発電素子に向けて反射することができる。これにより、太陽光をパイプ内に閉じ込めることができ、光閉じ込め効果による光電変換効率を向上させることができ、さらに熱エネルギーの回収が可能となる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   According to the present invention, circulating water circulates in a pipe formed so that sunlight can be transmitted through the pipe with the sunlight receiving surface facing upward and the other surface facing downward, and the upper surface of the pipe In the photoelectric conversion element bonded to the pipe, the photoelectric conversion process is performed, and the reflective film bonded to the lower side of the pipe can reflect sunlight transmitted through the pipe toward the photovoltaic power generation element. As a result, sunlight can be confined in the pipe, photoelectric conversion efficiency due to the light confinement effect can be improved, and thermal energy can be recovered. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、本発明の太陽光発電装置は、前記太陽光発電素子が、両側が透明電極で構成される有機薄膜太陽電池もしくは色素増感太陽電池であることが好ましい。   In the solar power generation device of the present invention, it is preferable that the solar power generation element is an organic thin film solar cell or a dye-sensitized solar cell in which both sides are formed of transparent electrodes.

また、本発明の太陽光発電装置において、前記パイプは、循環水を循環可能な三角柱形状の管であって、前記三角柱形状を形成する面のうち、太陽光の受光面を上面に、他の二つの斜面を下方に向けて、太陽光を前記管内部に透過可能に形成された三角形状パイプであることが好ましい。   Further, in the solar power generation device of the present invention, the pipe is a triangular prism-shaped tube capable of circulating circulating water, and among the surfaces forming the triangular prism shape, the sunlight receiving surface is the top surface, and the other It is preferable that the pipe is a triangular pipe formed so that the two slopes face downward and sunlight can pass through the pipe.

この発明によれば、上面から透過した太陽光を下方に配置されている二つの斜面で太陽光発電素子に向けて反射することで、太陽光発電素子には太陽光が複数回透過することになる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   According to this invention, sunlight is transmitted through the solar power generation element a plurality of times by reflecting the sunlight transmitted from the upper surface toward the solar power generation element by the two inclined surfaces arranged below. Become. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、本発明の太陽光発電装置は、前記三角形状パイプの一の上面と各斜面とが構成する角度のうち、少なくとも一の角度が、前記循環水の空気に対する全反射臨界角度の略半分の角度に形成されていることが好ましい。   Further, in the photovoltaic power generation apparatus of the present invention, at least one of the angles formed by the upper surface of each of the triangular pipes and each inclined surface is substantially half of the total reflection critical angle with respect to the air of the circulating water. It is preferably formed at an angle.

この発明によれば、これにより三角形状パイプ内で複数回反射させることができ、太陽光発電素子を複数回投下させることができる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   According to this invention, this can be reflected a plurality of times within the triangular pipe, and the photovoltaic power generation element can be dropped a plurality of times. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、本発明の太陽光発電装置において、前記パイプは、前記循環水を供給するための給水口と、前記循環水を排出するための排水口を備えることが好ましい。   Moreover, the solar power generation device of this invention WHEREIN: It is preferable that the said pipe is provided with the water supply port for supplying the said circulating water, and the drain outlet for discharging | emitting the said circulating water.

この発明によれば、循環水を循環させることで、熱エネルギーの吸収を効率的に行うことができる。   According to this invention, heat energy can be efficiently absorbed by circulating the circulating water.

また、本発明の太陽光発電装置において、前記パイプは、長手方向に傾斜をもって配置されており、前パイプの長手方向の上部に、前記循環水を貯水するための貯水タンクをさらに備え、自然対流によって、前記パイプ内の循環水を循環させることが好ましい。   Further, in the solar power generation device of the present invention, the pipe is disposed with an inclination in the longitudinal direction, and further includes a water storage tank for storing the circulating water at an upper portion in the longitudinal direction of the front pipe, and natural convection It is preferable to circulate the circulating water in the pipe.

この発明によれば、循環水の循環を自然対流により実現することができ、熱エネルギーの吸収を効率的に行うことができる。   According to this invention, circulation of circulating water can be realized by natural convection, and heat energy can be efficiently absorbed.

本発明は、安価な装置構成で、光閉じ込め効果による光電変換効率の向上と、熱エネルギーの回収が可能となり、熱電供給型の太陽光発電装置として、総合エネルギー変換効率を高めることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can improve the photoelectric conversion efficiency by the light confinement effect and recover the thermal energy with an inexpensive apparatus configuration, and can increase the total energy conversion efficiency as a thermoelectric supply type solar power generation apparatus.

図1(a)は、本実施形態の太陽光発電装置100の基本構成を示す構成図であり、図1(b)は、その反射効率向上の原理を示す説明図である。Fig.1 (a) is a block diagram which shows the basic composition of the solar power generation device 100 of this embodiment, and FIG.1 (b) is explanatory drawing which shows the principle of the reflective efficiency improvement. 第1の実施形態の太陽光発電装置200の構成図である。It is a block diagram of the solar power generation device 200 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の太陽光発電装置200の斜視図である。It is a perspective view of the solar power generation device 200 of 1st Embodiment. 第2の実施形態の太陽光発電装置300の側面を示す側面図である。It is a side view which shows the side surface of the solar power generation device 300 of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の太陽光発電装置300の斜視図である。It is a perspective view of the solar power generation device 300 of 2nd Embodiment.

添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1(a)は、本実施形態の太陽光発電装置100の基本構成を示す構成図である。図1(a)に示すように、この太陽光発電装置100は、透明電極2、透明電極3、光電変換素子4、三角形状パイプ5、反射フィルム6および反射フィルム7で構成される。三角形状パイプ5には循環水8が充填される。また、太陽光発電装置100の受光面には耐久性等のため透明強化ガラス1を備えることが望ましい。この図においては、透明電極2、光電変換素子4、および透明電極3から構成される部分を可視光発電層9とし、三角形状パイプ5および反射フィルム6および7の部分を赤外光吸収層10としている。   Fig.1 (a) is a block diagram which shows the basic composition of the solar power generation device 100 of this embodiment. As shown in FIG. 1A, the solar power generation device 100 includes a transparent electrode 2, a transparent electrode 3, a photoelectric conversion element 4, a triangular pipe 5, a reflective film 6, and a reflective film 7. The triangular pipe 5 is filled with circulating water 8. Moreover, it is desirable to provide the transparent tempered glass 1 in the light-receiving surface of the solar power generation device 100 for durability etc. In this figure, the portion composed of the transparent electrode 2, the photoelectric conversion element 4, and the transparent electrode 3 is a visible light power generation layer 9, and the triangular pipe 5 and the reflective films 6 and 7 are infrared light absorption layers 10. It is said.

この太陽光発電装置100は、循環水8をプリズムとして可視光を装置内部で多数回反射させることで光電変換効率を向上させるとともに、その循環水8が赤外光を吸収して熱エネルギーを回収することで、太陽エネルギーの総合利用効率を向上させる。また光電変換素子4の温度上昇を抑制することもできる。   This solar power generation device 100 improves the photoelectric conversion efficiency by reflecting visible light many times inside the device using the circulating water 8 as a prism, and the circulating water 8 absorbs infrared light and collects thermal energy. By doing so, the overall utilization efficiency of solar energy is improved. Moreover, the temperature rise of the photoelectric conversion element 4 can also be suppressed.

透明強化ガラス1は、太陽光発電装置100の上面に配置されており、太陽光を受光可能にするために、透明な部材で構成されている。   The transparent tempered glass 1 is disposed on the upper surface of the photovoltaic power generation apparatus 100, and is made of a transparent member so that sunlight can be received.

透明電極2および透明電極3は、光電変換素子4の電極であり、光電変換素子4の上面側および下面側の両側に配置されている。   The transparent electrode 2 and the transparent electrode 3 are electrodes of the photoelectric conversion element 4 and are disposed on both sides of the upper surface side and the lower surface side of the photoelectric conversion element 4.

三角形状パイプ5は、循環水8を循環可能な三角柱形状の管であって、三角柱形状を形成する面のうち、太陽光の受光面を上面に、他の二つの斜面を下方に向けて、太陽光を管内部に透過可能に形成されたものである。この三角形状パイプ5の上面側に、光電変換素子4が接着されている。また、その下部に構成されている斜面には、反射フィルム6および7が光電変換素子4に反射可能に接着されている。この反射フィルムにより、太陽光をそのパイプ内において反射させることができる。   The triangular pipe 5 is a triangular prism-shaped tube that can circulate the circulating water 8, and among the surfaces forming the triangular prism shape, the sunlight receiving surface is the top surface, and the other two slopes are directed downward, It is formed so that sunlight can pass through the inside of the tube. The photoelectric conversion element 4 is bonded to the upper surface side of the triangular pipe 5. In addition, reflection films 6 and 7 are adhered to the photoelectric conversion element 4 so as to be reflected on the slope formed in the lower part thereof. With this reflection film, sunlight can be reflected in the pipe.

また、三角形状パイプ5は、三角柱を構成する上面と各斜面とにより形成される角度は、循環水8から空気への全反射臨界角の半分の角度が望ましい。例えば、循環水8に水を利用した場合、水から空気へ光が進行する場合の全反射臨界角は48度であるため、その半分の24度にすることが望ましい。これにより、多数回光は光電変換素子4を通過することになり、光電変換効率を向上させることができる。   Further, it is desirable that the triangular pipe 5 has an angle formed by an upper surface constituting each of the triangular prisms and each inclined surface, which is half the critical angle of total reflection from the circulating water 8 to the air. For example, when water is used as the circulating water 8, the critical angle for total reflection when light travels from water to air is 48 degrees, so it is desirable to set it to 24 degrees, which is half of that. Thereby, many times light will pass the photoelectric conversion element 4, and it can improve a photoelectric conversion efficiency.

本実施形態では、透明電極2および透明電極3、光電変換素子からなる層を、可視光発電層9とし、三角形状パイプ5(反射フィルムを含む)を赤外光吸収層10とし、可視光発電層9は、太陽光から電気エネルギーを光出する部分であり、赤外光吸収層10は、赤外光の熱エネルギー等を吸収する部分である。   In the present embodiment, the transparent electrode 2, the transparent electrode 3, and the photoelectric conversion element layer are the visible light power generation layer 9, the triangular pipe 5 (including the reflective film) is the infrared light absorption layer 10, and visible light power generation is performed. The layer 9 is a part that emits electric energy from sunlight, and the infrared light absorption layer 10 is a part that absorbs thermal energy of infrared light.

図1(b)は、その反射効率向上の原理を示す説明図である。図に示すとおり、受光面に垂直に入射した太陽光Xは、反射フィルム6で反射され、反射光R1が強化ガラス1にあたる。強化ガラス1では、反射光R2が反射フィルム7に向けて反射され、さらに反射フィルム7では反射光R3が反射される。図から明らかな通り、このようにして反射された反射光R1〜R3により、全て4回、光電変換素子4を通過でき、光電変換効率を高めることが可能になる。   FIG. 1B is an explanatory diagram showing the principle of improving the reflection efficiency. As shown in the figure, sunlight X incident perpendicularly to the light receiving surface is reflected by the reflective film 6, and the reflected light R <b> 1 strikes the tempered glass 1. In the tempered glass 1, the reflected light R <b> 2 is reflected toward the reflective film 7, and the reflected light R <b> 3 is reflected on the reflective film 7. As is apparent from the figure, the reflected light R1 to R3 reflected in this way can pass through the photoelectric conversion element 4 four times, and the photoelectric conversion efficiency can be increased.

この発明によれば、光を装置内部に閉じ込める光屈折材、赤外光を熱エネルギーとして吸収する赤外光吸収材、光電変換素子を冷却する冷却材を、循環水8で全て満たすことができ、循環水8に水を用いることで安価な装置構成とすることが可能である。   According to this invention, the photorefractive material that confines light inside the device, the infrared light absorbing material that absorbs infrared light as thermal energy, and the coolant that cools the photoelectric conversion element can be filled with the circulating water 8. By using water for the circulating water 8, an inexpensive apparatus configuration can be obtained.

上記の発明で利用する三角形状パイプ5は、その断面が三角形状でなくても、これとほぼ同等の光閉じ込め効果を持つ形状、例えば半円形状パイプでも良く、また可視光発電層9が三角形状パイプの一面を形成する構成でも良い。   The triangular pipe 5 used in the above invention may have a shape having a light confinement effect substantially equal to that of the triangular pipe 5, for example, a semicircular pipe, even if the cross section is not triangular, and the visible light power generation layer 9 is triangular. The structure which forms one surface of a shape pipe may be sufficient.

図2は、第1の実施形態の太陽光発電装置200の構成図であり、図3は、その斜視図である。この太陽光発電装置200は、太陽光発電装置100複数を長手方向に平行に並べたものであり、透明電極2、3および光電変換素子4で構成される可視光発電層9と、三角形状パイプ5を複数連結して形成された連結型透明アクリル三角形状パイプ5a、反射フィルム6、7で構成される赤外光吸収層10とから構成されている。   FIG. 2 is a configuration diagram of the photovoltaic power generation apparatus 200 according to the first embodiment, and FIG. 3 is a perspective view thereof. This solar power generation device 200 is obtained by arranging a plurality of solar power generation devices 100 in parallel in the longitudinal direction, a visible light power generation layer 9 composed of transparent electrodes 2 and 3 and a photoelectric conversion element 4, and a triangular pipe. It is comprised from the connection type transparent acrylic triangular pipe 5a formed by connecting 5 and the infrared light absorption layer 10 comprised by the reflective films 6 and 7. FIG.

可視光発電層9は、その両側が透明電極2および3が備えられ、有機薄膜太陽電池もしくは色素増感太陽電池で構成され、主に可視光で発電し、吸収できなかった可視光および赤外光は透過する特徴を備える。   The visible light power generation layer 9 is provided with transparent electrodes 2 and 3 on both sides thereof, and is composed of an organic thin film solar cell or a dye-sensitized solar cell. The visible light generation layer 9 mainly generates visible light and cannot absorb visible light and infrared light. Light has the characteristic of transmitting.

この太陽光発電装置200は、循環水8を循環させるための水路16を連結型透明アクリル三角形状パイプ5aの長手方向(循環方向)の両端側に備え、片方の水路は給水口14に、もう片方の水路は排水口15に繋げている。給水口14から注入された循環水8は水路16を通り、三角形状パイプ5aの各三角形状パイプの中を通り、反対側の水路16を通って、排水口15から排出され、循環水は循環される。   This solar power generation device 200 is provided with water channels 16 for circulating the circulating water 8 at both ends in the longitudinal direction (circulation direction) of the connected transparent acrylic triangular pipe 5a, and one water channel is already connected to the water supply port 14. One water channel is connected to the drainage port 15. The circulating water 8 injected from the water supply port 14 passes through the water channel 16, passes through each triangular pipe of the triangular pipe 5 a, passes through the water channel 16 on the opposite side, and is discharged from the drain port 15, and the circulating water circulates. Is done.

連結型透明アクリル三角形状パイプ5aの可視光発電層9の接着面がなす角度は24度であり、可視光発電層9に直進して入射した光は、循環水8が充填された連結型透明アクリル三角形状パイプ5a内部を反射して、可視光発電層9を4回通過する。   The angle formed by the bonding surface of the visible transparent power generation layer 9 of the connected transparent acrylic triangular pipe 5a is 24 degrees, and the light that has entered the visible light power generation layer 9 straightly enters the connected transparent water 8 filled with circulating water 8. The inside of the acrylic triangular pipe 5a is reflected and passes through the visible light power generation layer 9 four times.

また、可視光発電層9に、ある角度を持って入射した光も、一部は可視光発電層9を4回通過し、その他は可視光発電層9を2回通過する。   Further, part of light incident on the visible light power generation layer 9 at an angle also passes through the visible light power generation layer 9 four times, and the other passes through the visible light power generation layer 9 twice.

一方、赤外光は、連結型透明アクリル三角形状パイプ5aの内部に充填された循環水8により熱エネルギーとして回収され、循環水8を循環させることによって、熱エネルギーを太陽光発電装置の外部に移動させて使うことが可能になる。   On the other hand, infrared light is recovered as thermal energy by the circulating water 8 filled in the connection type transparent acrylic triangular pipe 5a, and the circulating water 8 is circulated to transfer the thermal energy to the outside of the photovoltaic power generation apparatus. It can be moved and used.

この太陽光発電装置200では、電気と熱の両方を供給できる太陽光発電装置として利用可能であるが、電気の一部は循環水8を循環させるための電力として使う必要がある。   Although this solar power generation device 200 can be used as a solar power generation device that can supply both electricity and heat, a part of the electricity needs to be used as power for circulating the circulating water 8.

図4は、第2の実施形態の太陽光発電装置300の側面を示す側面図であり、図5は、その斜視図である。この太陽光発電装置300は、第1の実施形態と同様に、透明電極2、3、光電変換素子4で構成される可視光発電層9と、連結型透明アクリル三角形状パイプ5a、反射フィルム6、7で構成される赤外光吸収層10で構成され、連結型透明アクリル三角パイプ5aの中に循環水8が循環する構成となっている。   FIG. 4 is a side view showing a side surface of the photovoltaic power generation apparatus 300 of the second embodiment, and FIG. 5 is a perspective view thereof. As in the first embodiment, the solar power generation device 300 includes a visible light power generation layer 9 including transparent electrodes 2 and 3 and a photoelectric conversion element 4, a connected transparent acrylic triangular pipe 5a, and a reflective film 6. , 7, and the circulating water 8 circulates in the connected transparent acrylic triangular pipe 5 a.

この太陽光発電装置300は、連結型透明アクリル三角形状パイプ5aは、その長手方向に対して傾斜して配置されており、その上端部に貯水タンク19が配置される。貯水タンク19内の冷水17は自然対流で、連結型透明アクリル三角パイプ5a内を通り、その下端部に移動する。   In this solar power generation device 300, the connection type transparent acrylic triangular pipe 5a is disposed to be inclined with respect to the longitudinal direction, and the water storage tank 19 is disposed at the upper end portion thereof. The cold water 17 in the water storage tank 19 is natural convection, passes through the connected transparent acrylic triangular pipe 5a, and moves to its lower end.

連結型透明アクリル三角パイプ5a内部の冷水17は、太陽エネルギーにより温度が上昇し、温水18となって、連結型透明アクリル三角パイプ5aの上端部に配置される貯水タンク19に移動する。   The cold water 17 inside the connected transparent acrylic triangular pipe 5a rises in temperature due to solar energy, becomes hot water 18, and moves to a water storage tank 19 disposed at the upper end of the connected transparent acrylic triangular pipe 5a.

この太陽光発電装置300では、電気と熱の両方を供給できる太陽光発電装置として利用可能であり、循環水8を循環させるための動力も不用であるため、エネルギーの利用効率が高いという特徴を持つ。   This solar power generation device 300 can be used as a solar power generation device that can supply both electricity and heat, and the power to circulate the circulating water 8 is unnecessary, so that the energy use efficiency is high. Have.

また、循環水8の温度が上昇することで生じる対流を利用して、熱エネルギーを回収した循環水8が自然に循環する構成にすることも可能である。すなわち、自然循環型の太陽熱温水器の受光面を、本発明の太陽光発電装置にした構成である。   Moreover, it is also possible to use a convection generated by an increase in the temperature of the circulating water 8 so that the circulating water 8 from which the thermal energy is recovered circulates naturally. That is, it is the structure which used the light-receiving surface of the natural circulation type solar water heater as the solar power generation device of this invention.

この発明によれば、循環水8を循環させるエネルギーが不要となり、ソーラーシステムとして総合的に供給できるエネルギーが向上する。   According to this invention, the energy which circulates the circulating water 8 becomes unnecessary, and the energy which can be supplied comprehensively as a solar system improves.

つぎに、本実施形態の太陽光発電装置100、200、および300の作用効果について説明する。   Below, the effect of the solar power generation devices 100, 200, and 300 of this embodiment is demonstrated.

太陽光発電装置100は、太陽光の受光面を上面に、他の面を下方に向けて、太陽光を管内部に透過可能に形成された三角形状パイプ5内を循環水8が循環し、当該三角形状パイプ5の上面に接着された光電変換素子4において、光電変換処理を行い、三角形状パイプ5の下方側に接着された反射フィルム6および7が、三角形状パイプ5内に透過した太陽光を光電変換電素子4に向けて反射することができる。これにより、太陽光をパイプ内に閉じ込めることができ、光閉じ込め効果による光電変換効率を向上させることができ、さらに熱エネルギーの回収が可能となる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   In the solar power generation device 100, the circulating water 8 circulates in the triangular pipe 5 formed so that sunlight can be transmitted through the pipe, with the sunlight receiving surface facing upward and the other surface facing downward. The photoelectric conversion element 4 bonded to the upper surface of the triangular pipe 5 performs a photoelectric conversion process, and the reflective films 6 and 7 bonded to the lower side of the triangular pipe 5 are transmitted through the triangular pipe 5. Light can be reflected toward the photoelectric conversion element 4. As a result, sunlight can be confined in the pipe, photoelectric conversion efficiency due to the light confinement effect can be improved, and thermal energy can be recovered. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、太陽光発電装置100は、上面から透過した太陽光を下方に配置されている二つの斜面の反射フィルム6および7が光電変換電素子4に向けて反射することで、光電変換電素子4には太陽光が複数回透過することになる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   Moreover, the solar power generation device 100 reflects the sunlight transmitted from the upper surface toward the photoelectric conversion element 4 by reflecting the two inclined reflective films 6 and 7 toward the photoelectric conversion element 4. Sunlight is transmitted a plurality of times. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、太陽光発電装置100は、三角形状パイプ5の上面側(光電変換電素子4の接着側)とその他の斜面とのなす角θ(具体的には48度)を、循環水8の空気に対する全反射臨界角度の略半分(θ/2=24度)の角度とすることで、複数回反射させることができ、太陽光発電素子を複数回投下させることができる。よって、エネルギー変換効率を向上させることができる。   Further, the solar power generation device 100 uses the angle θ (specifically, 48 degrees) formed by the upper surface side of the triangular pipe 5 (the adhesion side of the photoelectric conversion element 4) and the other inclined surfaces to the air of the circulating water 8. By making the angle approximately half of the total reflection critical angle with respect to (θ / 2 = 24 degrees), it can be reflected a plurality of times, and the photovoltaic power generation element can be dropped a plurality of times. Therefore, energy conversion efficiency can be improved.

また、本実施形態の太陽光発電装置200において、三角形状パイプ5は、循環水8を供給するための給水口14と、循環水8を排出するための排水口15を備え、図示しない循環水を循環させる循環水制御装置が、給水口14に対する給水処理と、排水口15からの廃水処理を行うことができる。これにより、循環水を循環させることで、熱エネルギーの吸収を効率的に行うことができる。   Further, in the photovoltaic power generation apparatus 200 of the present embodiment, the triangular pipe 5 includes a water supply port 14 for supplying the circulating water 8 and a drain port 15 for discharging the circulating water 8, and circulating water (not shown). A circulating water control device that circulates water can perform a water supply process on the water supply port 14 and a wastewater process from the drain port 15. Thereby, absorption of heat energy can be performed efficiently by circulating circulating water.

また、第2の実施形態の太陽光発電装置300において、連結型透明アクリル三角形状パイプ5aは、長手方向(循環水の循環方向)に傾斜をもって配置されており、連結型透明アクリル三角形状パイプ5aの長手方向の上部に、循環水8を貯水するための貯水タンクをさらに備え、自然対流によって、連結型透明アクリル三角形状パイプ5a内の循環水を循環させることを特徴とする。これにより、循環水8の循環を自然対流により実現することができ、熱エネルギーの吸収を効率的に行うことができる。   In the photovoltaic power generation apparatus 300 of the second embodiment, the connected transparent acrylic triangular pipe 5a is arranged with an inclination in the longitudinal direction (circulation direction of circulating water), and the connected transparent acrylic triangular pipe 5a. A water storage tank for storing the circulating water 8 is further provided in the upper part in the longitudinal direction, and the circulating water in the connected transparent acrylic triangular pipe 5a is circulated by natural convection. Thereby, circulation of circulating water 8 can be realized by natural convection, and heat energy can be absorbed efficiently.

1…透明強化ガラス、2…透明電極、3…透明電極、4…光電変換素子、5…三角形状パイプ、5a…連結型透明アクリル三角形状パイプ、6…反射フィルム、7…反射フィルム、8…循環水、9…可視光発電層、10…赤外光吸収層、14…給水口、15…排水口、16…水路、17…冷水、18…温水、19…貯水タンク、100…太陽光発電装置、200…太陽光発電装置、300…太陽光発電装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent tempered glass, 2 ... Transparent electrode, 3 ... Transparent electrode, 4 ... Photoelectric conversion element, 5 ... Triangular pipe, 5a ... Connection type transparent acrylic triangular pipe, 6 ... Reflective film, 7 ... Reflective film, 8 ... Circulating water, 9 ... Visible light power generation layer, 10 ... Infrared light absorption layer, 14 ... Water supply port, 15 ... Drainage port, 16 ... Water channel, 17 ... Cold water, 18 ... Hot water, 19 ... Water storage tank, 100 ... Solar power generation 200, a solar power generation device, 300 ... a solar power generation device.

Claims (6)

循環水を循環可能な管であって、当該管を形成する面のうち、太陽光の受光面を上面に、他の面を下方に向けて、太陽光を前記管内部に透過可能に形成されたパイプと、
当該パイプの前記上面に接着された、光電変換処理を行う太陽光発電素子と、
前記パイプの前記他の面に接着された、前記パイプ内に透過した太陽光を前記太陽光発電素子に向けて反射可能な反射フィルムと、
を備える太陽光発電装置。
A tube that can circulate circulating water, and is formed so that sunlight can be transmitted through the tube, with the light receiving surface of sunlight facing upward and the other surface facing downward. Pipe and
A photovoltaic power generation element for performing a photoelectric conversion process, which is adhered to the upper surface of the pipe;
A reflective film that is bonded to the other surface of the pipe and that can reflect sunlight transmitted through the pipe toward the solar power generation element;
A solar power generation device comprising:
前記太陽光発電素子が、両側が透明電極で構成される有機薄膜太陽電池もしくは色素増感太陽電池であることを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電装置。   The photovoltaic power generation device according to claim 1, wherein the photovoltaic power generation element is an organic thin film solar cell or a dye-sensitized solar cell, both sides of which are formed of transparent electrodes. 前記パイプは、循環水を循環可能な三角柱形状の管であって、前記三角柱形状を形成する面のうち、太陽光の受光面を上面に、他の二つの斜面を下方に向けて、太陽光を前記管内部に透過可能に形成された三角形状パイプであることを特徴とする請求項1または2に記載の太陽光発電装置。   The pipe is a triangular prism-shaped tube that can circulate circulating water, and among the surfaces forming the triangular prism shape, the sunlight receiving surface is the top surface, and the other two inclined surfaces are facing downward. The solar power generation device according to claim 1, wherein the solar power generation device is a triangular pipe formed so as to be permeable to the inside of the tube. 前記三角形状パイプの一の上面と各斜面とが構成する角度のうち、少なくとも一の角度が、前記循環水の空気に対する全反射臨界角度の略半分の角度に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の太陽光発電装置。   Of the angles formed by the upper surface of each of the triangular pipes and the inclined surfaces, at least one angle is formed to be approximately half the total reflection critical angle with respect to the air of the circulating water. The solar power generation device according to claim 3. 前記パイプは、前記循環水を供給するための給水口と、前記循環水を排出するための排水口を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽光発電装置。   The photovoltaic power generation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the pipe includes a water supply port for supplying the circulating water and a drain port for discharging the circulating water. 前記パイプは、長手方向に傾斜をもって配置されており、
前記パイプの長手方向の上部に、前記循環水を貯水するための貯水タンクをさらに備え、
自然対流によって、前記パイプ内の循環水を循環させることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の太陽光発電装置。
The pipe is arranged with an inclination in the longitudinal direction,
A water storage tank for storing the circulating water is further provided at the upper part in the longitudinal direction of the pipe,
6. The solar power generation device according to claim 1, wherein circulating water in the pipe is circulated by natural convection.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013150960A1 (en) 2012-04-02 2013-10-10 株式会社Taane Solar power generation method and generation apparatus
JP2013229609A (en) * 2012-04-26 2013-11-07 Changzhou Almaden Co Ltd Solar photovoltaic-thermal system
JP2016054178A (en) * 2014-09-03 2016-04-14 株式会社ドクター中松創研 Low cost versatile solar panel

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