JP2012253146A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の重量の軽量化を図るとともに、出力を増大させた太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、太陽光Ｌを反射させる反射面１６ａを有する反射板１６と、反射板１６により反射された光を受光する太陽電池セル１３と、反射板１６における反射面１６ａの反射板角度αが可動するように反射板１６を回転可能に支持する反射板支持部材１８と、太陽電池モジュール１の作動を統括制御する制御装置２０とを備える。そして、制御装置２０が、反射板角度αを調整することにより、太陽光Ｌを効率的に太陽電池セル１３に取り込むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅の屋根又は車両等に搭載される太陽電池モジュールに関する。

太陽光発電の分野において、低コスト化と高出力化の両立のために、太陽光を効率的に太陽電池セルに集める技術が開発されている。例えば、引用文献１では、平板フレネルレンズと二次集光器とを組み合わせた集光式太陽光発電装置が開示されている。この集光式太陽光発電装置は、集光レンズ、テーパ状の二次集光器、及び太陽電池セルを備え、集光レンズは太陽追尾装置等により常に太陽が存在する方向に向けられるため、太陽光を効率的にセルに集めることができる。

このような集光式太陽光発電装置において、例えば図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下に延びて形成される支柱１０１の上端に太陽電池モジュール１０２がセル状に設けられている発電装置１００、及び支柱２０１の上端に集光反射板２０３が設けられ、その集光反射板２０３の対向位置に太陽電池モジュール２０２が設けられている発電装置２００、のような種類の発電装置が存在する。上記の太陽電池モジュール１０２は、図８（ｃ）に示すように、太陽電池セル１０２ａ及び集光レンズ１０２ｂを備え、太陽光を集光レンズ１０２ｂで集光させて太陽電池セル１０２ａに入射させることにより、太陽光の太陽電池セル１０２ａへの入射効率の向上を図っている。

また、発電装置１００では、太陽電池モジュール１０２が、支柱１０１と太陽電池モジュール１０２との接合部に前後方向に延びて設けられる前後軸、及び上記接合部に左右方向に延びて設けられる左右軸、の２軸を中心に一体として回転自在に設けられるようになっている。このため、太陽電池モジュール１０２を所期の方向に向けることにより、太陽光を効率よく入射させることができる。また、発電装置２００では、集光反射板２０３が、上記同様の前後軸及び左右軸の２軸を中心に回転自在に設けられている。このため、太陽光を所期の方向に反射させて太陽電池モジュール２０２に入射させることにより、太陽光を効率よく入射させることができる。

特開２００４−２１４４７０号公報

しかしながら、発電装置１００及び発電装置２００において、支柱１０１，２０１は、多数の太陽電池モジュール１０２又は集光反射板２０３を回転自在に支持するものであるため、重量が大きいという問題があり、住宅の屋根等に設置することが困難になっているのが現状である。そして、図８（ｃ）に示す太陽電池モジュール１０２のような構成では、太陽電池モジュール１０２の撓み及び設置角度により、集光レンズ１０２ｂの集光領域と、太陽電池セル１０２ａの受光位置とが一致しない場合があり、太陽電池セル１０２ａの受光量が低減し、太陽電池モジュール１０２の出力が低下するという問題もある。また、近年では、こうした発電装置を電気自動車等の車両に応用させることが要求されているが、上記のような重量の問題及び出力低下の問題を内包したままでは、応用が困難という問題もある。

そこで、本発明の目的は、効率よく太陽光を太陽電池モジュールに入射させるとともに、より軽量化が図れる太陽電池モジュールを提供することである。

すなわち、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽光を受光して電力を出力する太陽電池セルと、太陽光を反射させて前記太陽電池セルに導く反射材と、前記太陽電池セルへの前記太陽光の入射角度を変化させるように前記反射材を回転可能に支持する反射材支持手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、太陽光を受光して電力を出力する太陽電池セルと、太陽光を反射させ太陽電池セルに導く反射材と、この反射材を反射面の角度が可変となるように回転可能に支持する反射材支持手段とを備える。従って、複数の太陽電池モジュールを支持する支柱等が不要になるとともに、反射材を適宜回転させることにより太陽電池セルが受光する光の光量を増加させることが可能となる。このため、太陽電池モジュールの出力の増加を図るとともに、装置全体を軽量化することができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、前記反射材により反射された光を集光して前記太陽電池セルに導く集光レンズを備え、前記反射材の反射面に対して平行かつ前記回転の軸に対して垂直な方向の長さをｌとし、前記集光レンズにおける前記太陽電池セルの受光面に対して平行かつ前記回転の軸に対して垂直な方向の長さをＬとしたときに関係式、１．０４Ｌ≦ｌ≦２．０７Ｌを満たすことが好ましい。この発明によれば、上記式の条件を満たす集光レンズを用いることにより、太陽電池セルが受光する光の光量をより増加させることが可能となり、太陽電池モジュールの出力を増加させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、前記反射材は、複数設けられ、前記反射材支持手段は、前記複数の反射材が互いに連動するように前記複数の反射材を回転可能に支持することが好ましい。この発明によれば、反射材支持手段が複数の反射材を回転可能に支持するため、反射板を支持する部材の数を減らすことができるなど、反射材の支持機構の構成を簡易にすることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、前記反射材支持手段により前記反射材を回転させる制御を行う制御手段を備えたことが好ましい。この発明によれば、太陽電池モジュールの出力を検出し、出力が低下している太陽電池モジュールを特定することにより、制御手段が反射材を回転させる制御を行うことが可能となるため、該太陽電池モジュールの出力を増加させて、出力が低下していた太陽電池モジュールの性能を回復させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、前記制御手段は、太陽の方位、あるいは前記太陽電池モジュールの設置角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行うことが好ましい。この発明によれば、上記制御により、太陽光を効率よく太陽電池セルに受光させることが可能となるため、太陽電池モジュールの出力を増加させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、少なくとも前記反射材を収容するカバー部材を備え、前記制御手段は、前記カバー部材の水平面に対する角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行うことが好ましい。この発明によれば、反射材等をカバー部材により保護することが可能になるとともに、このカバー部材の角度を考慮して制御手段が反射材の回転角度を制御するため、太陽電池モジュールの出力を更に増加させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールは、車両のボデーに載置されており、前記制御手段は、前記ボデーの水平面に対する角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行うことが好ましい。この発明によれば、太陽電池モジュールを電気自動車等に応用させることが可能になるとともに、ボデーの形状等を考慮して制御手段が反射板の角度調整を行うため、太陽電池モジュールをボデーの平坦でない部分に載置保持させた場合でも、その出力を増加させることが可能となる。

本発明によれば、太陽電池モジュールの軽量化を図るとともに、その出力を増加させることができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す正面図である。（ｂ）は斜め上方から見た斜視図である。 図１の太陽電池モジュールにおけるレンズ長さＬに対する反射板長さｌの比と集光効率との関係を示すグラフである。 図１の太陽電池モジュールを車両に搭載した場合の説明図である。（ａ）は図１の太陽電池モジュールを車両に搭載したときの概略構成図、（ｂ）は太陽高度β、太陽方位γ、設置角度φ及び車体の傾きθの説明図、（ｃ）は車体の傾きθの説明図、（ｄ）は反射板角度α及び車体の傾きθの説明図、である。 図１の太陽電池モジュールにおけるカバー形状及びボデー形状の説明図である。 図１の太陽電池モジュールの動作を示すフローチャートである。 図１の太陽電池モジュールの変形例を示す図である。（ａ）はギヤとチェーンを用いた例、（ｂ）はモータを外部に配設した例、（ｃ）は複数の太陽電池セルに対して１つの反射板を設けた例、（ｄ）は凹形板を用いた例、をそれぞれ示す。 図１の太陽電池モジュールにおける太陽電池セル及び反射板の配置状態を示す図である。（ａ）は１つの反射板に対して複数の太陽電池セルが設けられる図、（ｂ）は１つの反射板に対して１つの太陽電池セルが設けられる図、である。 従来の太陽電池モジュールを示す図である。（ａ）は太陽追尾式集光型太陽電池モジュール、（ｂ）は集光反射板を用いた太陽追尾式集光型太陽電池モジュール、（ｃ）は集光型太陽電池モジュールの集光レンズ及び太陽電池セルの近傍を拡大した図、である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、同一要素又は同一相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。また、図１（ａ）における「上」「下」「左」「右」の語は、図１（ａ）の状態に基づく便宜上のものであり、実際の設置方向等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１の概要構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は斜視図である。太陽電池モジュール１は、住宅の屋根や車両のボデーの上部等に載置保持可能であり、太陽Ｓからの太陽光Ｌを用いて住宅や車両が用いる電力の発電を行う装置である。

この太陽電池モジュール１は、基材１１、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４、集光レンズ１５、反射板１６、モータ１７、反射板支持部材１８、カバー１９及び制御装置２０を備えて構成されている。

基材１１は、平板状に形成され、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４及び集光レンズ１５を保持する。基材１１は、太陽電池用バックシート、ガラス若しくはポリカーボネート等の耐候性樹脂又は金属板により構成される。

封止材１２は、基材１１と前面板１４の間を封止するものである。封止材１２が基材１１と前面板１４の間を封止することによって太陽電池セル１３の位置を安定化及び固定化させることができる。封止材１２は、例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂やＰＶＢ（ポリビニルブチラール）樹脂により構成される。

太陽電池セル１３は、反射板１６により反射された光を受光して、受光した光の光量に応じて電力を出力する。太陽電池セル１３は、受光面１３ａを有し、例えば、前面板１４が配置された表面側と背面側の双方で受光できる両面入射型の太陽電池セルであり、単結晶シリコン、多結晶シリコン又はアモルファスシリコン等により構成されている。

前面板１４は、太陽光Ｌが太陽電池セル１３に入射する際に通過する部材であり、一定の厚さ（例えば３〜４ｍｍ程度）を備えた平坦な部材である。

集光レンズ１５は、反射板１６により反射された光を集光して太陽電池セル１３に導く。集光レンズ１５は、太陽電池セル１３それぞれに対応する位置に前面板１４に密着して設けられる。この集光レンズ１５は、例えば、フレネルレンズ、球面レンズ又は非球面レンズからなる。なお、太陽電池セル１３及び集光レンズ１５は、１つの集光型太陽電池モジュール内に、例えばセル状に多数設けられる。

反射板１６は、太陽光Ｌを反射させる反射面１６ａを有する反射材である。反射板１６は、例えば矩形状に形成される。反射板１６は、カバー１９内に複数設けられ、太陽電池セル１３の太陽光Ｌの入射面を基準とした角度である反射板角度αが可変となるように軸１６ｂを中心に後述する反射板支持部材１８により回転自在に支持されている。太陽Ｓからの太陽光Ｌは、それぞれの反射板１６の反射面１６ａにて反射されて、集光レンズ１５に導かれ、それぞれの太陽電池セル１３に入射される。それぞれの反射板１６は、樹脂又はガラス基板に、アルミ、銀等の金属蒸着層が形成され、更に酸化防止膜及びアルミ、銀等の金属板が形成されることにより構成される。それぞれの反射板１６の反射面１６ａは、アルミ、銀等の金属部分となっている。

ところで、集光レンズ１５と反射板１６について、例えば図１（ａ）に示すように、反射板１６における反射面１６ａに対して平行かつ軸１６ｂに対して垂直な方向の長さをｌ（以下、反射板長さｌと称する）、集光レンズ１５における太陽電池セル１３の受光面１３ａに対して平行かつ軸１６ｂに対して垂直な方向の長さをＬ（以下、レンズ長さＬと称する）としたとき、レンズ長さＬに対して反射板長さｌが小さすぎる場合は、反射板１６により反射される光の光量が減少するため太陽電池セル１３が受光する光の光量も減少する。また、レンズ長さＬに対して反射板長さｌが大きすぎる場合は、反射板１６が隣接する太陽電池セル１３に入射される光を遮るため太陽電池セル１３が受光する光の光量が減少する。このような事態を避けるため、レンズ長さＬに対する反射板長さｌの比を適切な値とすることが必要となる。そこで、集光レンズ１５と反射板１６では、レンズ長さＬと反射板長さｌとの関係が関係式１．０４Ｌ≦ｌ≦２．０７Ｌを満たすようになっており、上記のように反射される光量が減少したり、太陽電池セル１３への光が遮られたりする問題を回避するとともに、別の従来の非集光型太陽電池モジュールの出力値に対する太陽電池モジュール１の出力値（以下、「効率」と称する）を格段に向上させることができる。その理由について以下で図２を参照して説明する。

図２は、レンズ長さＬに対する反射板長さｌの比と効率との関係を示すグラフである。また、このグラフにおける２本の直線は、レンズ長さＬに対して反射板長さｌが小さすぎる領域と大きすぎる領域での近似曲線である。また、放物線は適切な値となる領域での近似曲線である。これらによると、１．０４Ｌ≦ｌ≦２．０７Ｌを満たす場合に、効率を２００％程度とすることができ、従来の太陽電池モジュールと比較して効率を格段に向上させることができる。

また、複数あるうちの少なくとも１つの反射板１６′の軸１６ｂ′には、その軸１６ｂ′を回転駆動させるモータ１７が設けられている。また、それぞれの反射板１６の端部は、連結部１８ａを介して反射板支持部材１８に回転可能に支持されている。

反射板支持部材１８は、複数の反射板１６が互いに連動するようにこれら複数の反射板１６を回転可能に支持するものであり、反射材支持手段として機能する。反射板支持部材１８は、モータ１７の駆動により移動するが、具体的には、モータ１７の駆動により、上記少なくとも１つの反射板１６′の軸１６ｂ′が回転し、この回転により反射板支持部材１８が左右に移動し、反射板支持部材１８の左右移動に伴い、他の反射板１６が追従して上記少なくとも１つの反射板１６′と同じように、回転する。

カバー１９は、上述した、基材１１、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４、集光レンズ１５、反射板１６、モータ１７及び反射板支持部材１８を収容するカバー部材である。具体的には、カバー１９は、その内部に基材１１、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４及び集光レンズ１５を載置保持させるとともに、反射板１６を軸１６ｂを介して回転可能に支持して、反射板支持部材１８を左右方向に移動可能に支持する。

制御装置２０は、少なくとも１つ以上の太陽電池モジュール１を統括制御する装置として設けられる。制御装置２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びにＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含むコンピュータを主体とし、入力信号回路、出力信号回路及び電源回路を含んで構成される。

制御装置２０は、反射板支持部材１８により反射板１６を回転させる制御を行うものであり、制御手段として機能する。具体的に、制御装置２０は、それぞれの太陽電池モジュール１からの出力値を検出するとともに、出力を増加させる対象の太陽電池モジュール１のモータ１７を駆動させて反射板１６の反射板角度αを調整させる。なお、個々の太陽電池モジュール１の反射板角度αは、都度、制御装置２０のメモリに格納されるようになっている。

また、制御装置２０は、太陽の方位に基づいて、太陽電池モジュール１の出力が増加するように、反射板１６を回転させる制御を行う制御手段として機能する。すなわち、制御装置２０には、太陽Ｓの位置を検出可能な例えばフォトディテクタ等のセンサが設けられており、検出した太陽Ｓの高度及び方位に応じて、モータ１７を駆動させて反射板１６の反射板角度αを調整する。この結果、太陽電池セル１３に入射される光の光量が増加する。

また、制御装置２０は、太陽電池モジュール１の設置角度に応じて、反射板１６を回転させる制御を行う。太陽電池モジュール１の設置角度は、ＣＡＥ等を用いて計算して取得するか、又はサンプリングして決定する。同様に、制御装置２０は、カバー１９の水平面に対する角度に応じて、反射板１６を回転させる制御を行う。

また、図３に示すように、太陽電池モジュール１が車両のボデーＢに載置される場合、制御装置２０は、そのボデーＢの水平面に対する角度に応じて、反射板１６を回転させる制御を行う制御手段としても機能する。

以下では、制御装置２０が太陽電池モジュール１の反射板角度αを算出する具体的な方法の例について説明する。まず、制御装置２０は、図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１が車両のボデーＢに載置される場合として、例えば、以下の式（１）を用いて、反射板角度αを算出する。

式（１）において、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ｘは変位、βは太陽の高度、γは太陽の方位、φは太陽電池モジュール１の設置角度、Θ（ｘ）はボデーの形状、θは車体の傾きである。

制御装置２０は、上記の式（１）によりα（ｘ）を、太陽の高度β、太陽の方位γ及び坂道等における車体の傾き角θを加味した関数とすることにより、太陽電池モジュール１を車両上に載置保持させた場合でも、常に安定した発電を期待できる。なお、車体の傾きθは、例えば角度センサにより検出することができる。

また、制御装置２０は、図４に示すように、カバー１９の形状Φ（ｘ）及びボデーの形状Θ（ｘ）に応じて、反射板１６の反射板角度α＋ξ（Φ（ｘ），Θ（ｘ））を求めることにより、上記同様の効果を期待することができる。

次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１の動作の例について説明する。以下では、太陽電池モジュール１と同一の３つの太陽電池モジュールＡ，Ｂ及びＣが、制御装置２０の制御に基づいて動作する例について説明する。

図５は、太陽電池モジュールＡ，Ｂ及びＣ（以下、単に「Ａ」「Ｂ」及び「Ｃ」と称する）の動作を示すフローチャートである。図５のフローチャートに示される一連の制御処理は、予め定められた周期で自動的に繰り返し実行させてもよいし、定期点検等において例えば数時間毎に手動で実行させてもよい。

まず、ステップＳ１０（以下、「Ｓ１０」という。他のステップにおいても同様とする。）にて、Ａ，Ｂ及びＣの効率測定処理が行われる。この効率測定処理では、Ａ，Ｂ及びＣそれぞれが出力した電力量に対応する効率が制御装置２０により算出され、算出された値は、制御装置２０のメモリに格納される。

次に、Ｓ１２に処理が移行し、効率判定処理が行われる。効率判定処理では、Ａ，Ｂ及びＣの効率が設計通りであるか否かの判定が行われる。具体的にはこのＳ１２において、効率が所定値Ｘ以上であるか否かが判定され、所定値Ｘ以上であると判定された場合は、そのまま一連の処理を終了する。また、所定値Ｘ未満であると判定された場合は、Ｓ１４に処理が移行する。なお、上記所定値Ｘの値は予め制御装置２０のメモリに格納されている。

Ｓ１４では、Ｂ及びＣのみの効率測定処理が行われる。具体的には、Ｓ１４において制御装置２０により、Ａの反射板角度αが調整されてＡの太陽電池セル１３に入射させる光が遮断された後に、Ｂ及びＣの効率を測定する処理を行う。

そして、Ｓ１６に処理が移行しＣ及びＡのみの効率測定処理が行われ、その後Ｓ１８にてＡ及びＢのみの効率測定処理が行われる。各効率測定処理の具体的方法は、Ｓ１４の効率測定処理と同様である。

Ｓ１８にてＡ及びＢの効率測定処理を終えた後、Ｓ２０，Ｓ２２又はＳ２４に処理が移行し、効率測定値判定処理が行われる。すなわち、Ｓ２０，Ｓ２２及びＳ２４では、Ｓ１４，Ｓ１６及びＳ１８で測定された３つの効率の大小を判定する処理が行われ、Ｓ１４で測定されたＢ及びＣの効率が最大（Ａの効率が最小）である場合はＳ２６に、Ｓ１６で測定されたＣ及びＡの効率が最大（Ｂの効率が最小）である場合はＳ２８に、Ｓ１８で測定されたＡ及びＢの効率が最大（Ｃの効率が最小）である場合はＳ３０に、それぞれ移行する。なお、Ｂ及びＣの効率、Ｃ及びＡの効率、並びにＡ及びＢの効率のいずれもが最大でない場合、すなわち、Ａ，Ｂ及びＣの効率が全て同一である等の理由により、効率が最小であるＡ，Ｂ及びＣが定まらない場合はＳ３２に移行する。

Ｓ２６，Ｓ２８及びＳ３０では、反射板角度調整処理が行われる。具体的には、Ｓ２６にて効率が最小であるＡの反射板角度α（以下α_Ａと称する）の調整、Ｓ２８にて効率が最小であるＢの反射板角度α（以下α_Ｂと称する）の調整、Ｓ３０にて効率が最小であるＣの反射板角度α（以下α_Ｃと称する）の調整、がそれぞれ行われる。ここで、例えば、Ａの反射板角度α_Ａは、Ａに隣接する太陽電池モジュール１である太陽電池モジュールＡＸ及びＡＹの反射板角度α_ＡＸ及びα_ＡＹを用いて以下の式（２）により算出される。

式（２）において、ｗ_１及びｗ_２は、いわゆる重み関数であり、反射板角度α_Ａは隣接する太陽電池モジュールＡＸ及びＡＹにおける反射板角度α_ＡＸ及びα_ＡＹの重み付き平均として算出される。Ｂ及びＣの反射板角度α_Ｂ及びα_Ｃも、α_Ａと同様、重み付き平均として算出される。

以上のように反射板角度α_Ａ，α_Ｂ又はα_Ｃを算出し、これらの角度になるように反射板１６を調整した後について、Ｓ２６を経た後はＳ３４へ、Ｓ２８を経た後はＳ３６へ、Ｓ３０を経た後はＳ３８へ、それぞれ移行する。

なお、Ｓ３２では、効率調整処理が行われる。具体的には、制御装置２０により、Ａ，Ｂ及びＣの効率が測定されるとともに、Ａ，Ｂ及びＣの反射板角度αが一定量ずつ変更されながら、Ａ，Ｂ及びＣの効率が最大となるＡ，Ｂ及びＣの反射板角度αが探索される。Ｓ３２の処理を終えた後は、一連の処理が終了する。

一方、Ｓ３４，Ｓ３６及びＳ３８では、効率測定処理が行われる。具体的には、Ｓ３４では、Ｂ及びＣの反射板角度α_Ｂ及びα_Ｃが調整されてＢ及びＣの太陽電池セル１３に入射される光が遮断された後にＡのみの効率が測定される。同様に、Ｓ３６ではＢのみの効率が測定され、Ｓ３８ではＣのみの効率が測定される。Ｓ３４，Ｓ３６及びＳ３８で測定された効率は制御装置２０のメモリに格納される。また、Ｓ３４，Ｓ３６又はＳ３８における効率測定処理を終えた後は、Ｓ４０に処理が移行する。

Ｓ４０では、効率ばらつき判定処理が行われる。具体的には、メモリに格納されたＡ，Ｂ及びＣの効率の最大値と最小値の差分が所定値Ｙ以下であるか否かの判定が行われる。Ｓ４０にて上記差分が所定値Ｙより大きいと判定された場合はＳ４２に処理が移行し、上記差分が所定値Ｙ以下であると判定された場合はＳ４４に処理が移行する。なお、上記所定値Ｙの値は予め制御装置２０のメモリに格納されている。

Ｓ４２では、例えば上記式（２）のｗ_１及びｗ_２のような重み関数の変更、すなわち重み関数変更処理が行われる。具体的には、重み関数がＡ，Ｂ及びＣの効率のばらつきが小さくなるような関数に変更される。この重み関数の変更後は、メモリに格納されているＡ，Ｂ及びＣの効率のうち、Ａの効率が最も小さい場合はＳ２６及びＳ３４へ再度移行し、Ｂの効率が最も小さい場合はＳ２８及びＳ３６へ再度移行し、Ｃの効率が最も小さい場合はＳ３０及びＳ３８へ再度移行し、Ｓ３４，Ｓ３６又はＳ３８における効率測定処理を終えた後は、再度Ｓ４０に処理が移行する。このように、Ａ，Ｂ及びＣの効率のばらつきが所定値Ｙ以下になるまで、Ｓ４２と、Ｓ２６，Ｓ２８又はＳ３０と、Ｓ３４，Ｓ３６又はＳ３８と、Ｓ４０とが繰り返し実行され、Ｓ４０にて上記ばらつきが所定値Ｙ以下であると判定されて初めてＳ４４に移行する。

Ｓ４４では、太陽電池モジュール設置角度学習処理が行われる。具体的には、Ｓ３４，Ｓ３６又はＳ３８にて調整された後の反射板角度α_Ａ，α_Ｂ及びα_Ｃの値から、実際の太陽電池モジュールＡ，Ｂ及びＣの設置角度（例えば、水平面に対する角度）及びたわみを算出し、算出した値が制御装置２０のメモリに保持される。そして、Ｓ４４における太陽電池モジュール設置角度学習処理が行われた後、一連の処理を終了する。

以上の一連の制御処理では、Ｓ１４〜Ｓ２４にて最も効率が小さい太陽電池モジュールを特定し、Ｓ２６〜Ｓ３８にて特定した太陽電池モジュールの反射板角度αを調整し、その後Ｓ４０にて太陽電池モジュールの効率のばらつきを判定し、ばらつきが大きい場合にはＳ４２へ移行して最も効率が小さい太陽電池モジュールの反射板角度αを調整する処理を行う。このように、最も効率が小さい太陽電池モジュールの特定、及び特定した太陽電池モジュールの反射板角度αの調整、を繰り返すことにより、太陽電池モジュール全体の効率を上げることができ、より多くの電力を出力させることができる。

以上のように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、太陽光Ｌを反射させる反射面１６ａを有する反射板１６と、反射板１６により反射された光を受光する太陽電池セル１３と、反射板１６における反射板角度αが可動するように反射板１６を回転可能に支持する反射板支持部材１８とを備えて構成される。よって、上記反射板１６を適宜回転させることにより太陽電池セル１３が受光する光の光量を増加させることが可能となり太陽電池モジュール１の出力を向上させることができる。そして、太陽電池モジュール１を回転可能に支持するための支柱等が不要となるため、太陽電池モジュール１を軽量化させることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、反射板１６により反射された光を集光して太陽電池セル１３に導く集光レンズ１５を備え、反射板１６における反射面１６ａに対して平行かつ回転の軸に対して垂直な方向の長さをｌ、集光レンズ１５における左記方向の長さをＬとしたとき、ｌ及びＬの値が１．０４Ｌ≦ｌ≦２．０７Ｌを満たすようになっている。従って、従来の太陽電池モジュールと比較して集光効率を格段に向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、反射板１６は、複数設けられ、反射板支持部材１８は、複数の反射板１６が互いに連動するようにこれらの複数の反射板１６を回転可能に支持する。従って、反射板支持部材１８が複数の反射板１６を回転可能に支持するため、反射板１６を支持する部材の数を減らすことができるなど、反射板１６の支持機構の構成を簡易にして製造コストを抑えることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、反射板支持部材１８により反射板１６を回転させる制御を行う制御装置２０を備える。従って、太陽電池モジュール１の出力を検出して出力が低下している太陽電池モジュール１を特定する場合、制御装置２０が特定した太陽電池モジュール１の反射板１６を回転させる制御を行うため、該太陽電池モジュール１の出力を増加させて、出力が低下していた太陽電池モジュール１の性能を回復させることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、上記制御装置２０は、太陽の方位、あるいは太陽電池モジュール１の設置角度に応じて、反射板１６を回転させる制御を行う。従って、制御装置２０の制御により、太陽光Ｌを効率よく太陽電池セル１３に受光させることが可能となるため、太陽電池モジュール１の出力を更に増加させることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、反射板１６等を収容するカバー１９を備え、制御装置２０は、カバー１９の水平面に対する角度に応じて、反射板１６を回転させる制御を行う。従って、反射板１６等をカバー１９により保護することが可能になるとともに、このカバー１９の設置角度をも考慮して制御装置２０が反射板１６の反射板角度αを調整するため、太陽電池モジュール１の出力を更に増加させることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、太陽電池モジュール１は車両のボデーＢに載置されており、制御装置２０は、ボデーＢの水平面に対する角度（ボデーＢの形状Θ（ｘ）、及び車体の傾きθに応じて、反射板１６を回転させる制御を行う。従って、太陽電池モジュール１を電気自動車等に応用させることが可能になるとともに、ボデーＢの形状等をも考慮して制御装置２０が反射板１６の角度調整を制御するため、太陽電池モジュール１をボデーＢの平坦でない部分に載置保持させた場合でも、出力を増加させることが可能となる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態を説明したものであり、本発明に係る太陽電池モジュールは本実施形態に記載されたものに限定されない。本発明に係る太陽電池モジュールは、各請求項に記載した要旨を変更しないように本実施形態に係る太陽電池モジュールを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、前面板１４と集光レンズ１５が密着して設けられる例について説明したが、必ずしもこの構成を採用しなければならないわけではない。すなわち、例えば前面板１４と集光レンズ１５の間に空気層を挟むようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、基材１１、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４及び集光レンズ１５がそれぞれ別々に設けられる例について説明したが、この構成に限られることなく、集光レンズが前面板として基材、封止材及び太陽電池セルと、例えば熱プレスにより一体化されていてもよい。

また、上述した実施形態では、複数の反射板１６が互いに連動するようにこれら複数の反射板１６を回転可能に支持する反射板支持部材１８が設けられる例について説明したが、反射材支持手段としては、この反射板支持部材１８に限定されない。すなわち、例えば図６（ａ）に示すように、反射板１６の軸１６ｂの代わりにギヤ３７を、そして、反射板支持部材１８の代わりにチェーン３８を用いるようにしてもよい。また、モータ１７については、図６（ｂ）に示すように、軸１６ｂ′に設けるのではなく、反射板１６の外部に設けるようにしてもよい。図６（ａ）及び（ｂ）の場合も、反射板支持部材１８を用いた場合と同様の効果が得られる。

また、上述した実施形態では、１つの太陽電池セル１３及び集光レンズ１５に対応して１つの反射板１６が設けられる例について説明したが、この構成に限定されない。すなわち、例えば図６（ｃ）に示すように、複数の太陽電池セル１３及び集光レンズ１５に対応して１つの反射板１６が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、反射板１６が矩形状である例について説明したが、反射板１６の形状もこれに限定されない。すなわち、反射板１６の形状は、円形、楕円形、双曲線形又は放物線形であってもよい。また、反射板が、例えば図６（ｄ）に示すように太陽光Ｌを集光可能な凹形板４６であれば、集光レンズ１５を用いない構成を採用することができる。

また、太陽電池セル１３、集光レンズ１５及び反射板１６の構成については、例えば図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、種々のものを採用することができる。具体的には、１つの集光レンズ１５に複数の太陽電池セル１３を内蔵させて、１つの集光レンズ１５に対応して１つの反射板１６を設けるようにし、複数の太陽電池セル１３、１つの集光レンズ１５及び１つの反射板１６からなるユニットを図７（ａ）に示すように所定のＸ方向に並べて配置してもよい。また、１つの集光レンズ１５に１つの太陽電池セル１３を内蔵させて、１つの集光レンズ１５に対応して１つの反射板１６を設けるようにし、１つの太陽電池セル１３、１つの集光レンズ１５及び１つの反射板１６からなるユニットを図７（ｂ）に示すように上記Ｘ方向及びこれに対して垂直なＹ方向の２方向に並べて配置するようにしてもよい。このように、太陽電池セル１３、集光レンズ１５及び反射板１６を組み合わせる数や並べ方については種々の構成を採用することができる。

また、上述した実施形態では、基材１１、封止材１２、太陽電池セル１３、前面板１４、集光レンズ１５、反射板１６、モータ１７及び反射板支持部材１８を収容するカバー１９について説明したが、カバー部材として必ずしもカバー１９と同種のものを用いなければならないわけではなく、更にカバー１９を省略した太陽電池モジュールも本発明の範疇に含まれる。

また、上述した実施形態では、３つの太陽電池モジュール１が制御装置２０の制御に基づいて動作する例について説明したが、制御装置２０が制御する太陽電池モジュール１の数は当然３つに限定されることはなく、１つ若しくは２つ又は４つ以上であってもよい。

また、上述した実施形態では、制御装置２０による太陽電池モジュール１の制御にあたり、別の従来の非集光型太陽電池モジュールの出力値に対する太陽電池モジュール１の出力値である効率を用いた例について説明したが、必ずしもこの効率を用いて判断しなければならないわけではない。すなわち、効率の代わりに、太陽電池モジュール１が出力する電力量そのものの値を用いて制御装置２０が太陽電池モジュール１の動作を制御するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、制御装置２０が、太陽電池モジュール１の出力に基づいて、対象の太陽電池モジュール１の反射板１６の反射板角度αを調整する例について説明したが、必ずしもこの出力を利用しなければならないわけではない。すなわち、制御装置２０は、太陽電池モジュール１の出力を検出する代わりに、太陽電池セル１３が受光する光の光量を検出し、この検出値に基づいて反射板角度αを調整するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、フォトディテクタ等のセンサを用いて太陽Ｓの位置を検出する例について説明したが、必ずしもこの種のセンサを用いなければならないわけではない。すなわち、上記センサの代わりに、ＧＰＳセンサ及び方位センサを用いて、車両の位置及び方位（向き）を検出し、これらの車両の情報と、タイマによる時刻に対応した太陽の位置に関する情報とを組み合わせて、車両に対する太陽Ｓの位置を検出するようにしてもよい。

Ｌ…太陽光、１…太陽電池モジュール、１１…基材、１２…封止材、１３…太陽電池セル、１４…前面板、１５…集光レンズ、１６…反射板、１６ａ…反射面、１６ｂ…軸、１７…モータ、１８…連結部、１９…カバー、２０…制御部、３７…ギヤ、３８…チェーン、４６…凹形板。

Claims (8)

1. 太陽光を受光して電力を出力する太陽電池セルと、
   太陽光を反射させて前記太陽電池セルに導く反射材と、
   前記太陽電池セルへの前記太陽光の入射角度を変化させるように前記反射材を回転可能に支持する反射材支持手段と、
   を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記反射材により反射された光を集光して前記太陽電池セルに導く集光レンズを備え、
   前記反射材の反射面に対して平行かつ前記回転の軸に対して垂直な方向の長さをｌとし、前記集光レンズにおける前記太陽電池セルの受光面に対して平行かつ前記回転の軸に対して垂直な方向の長さをＬとしたときに関係式、
   １．０４Ｌ≦ｌ≦２．０７Ｌ、
   を満たす、
   請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記反射材は、複数設けられ、
   前記反射材支持手段は、前記複数の反射材が互いに連動するように前記複数の反射材を回転可能に支持する、
   請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記反射材支持手段により前記反射材を回転させる制御を行う制御手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記制御手段は、太陽の方位に応じて、前記反射板を回転させる制御を行う、
   請求項４に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記制御手段は、前記太陽電池モジュールの設置角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行う、
   請求項４又は５に記載の太陽電池モジュール。
7. 少なくとも前記反射材を収容するカバー部材、
   を備え、
   前記制御手段は、前記カバー部材の水平面に対する角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行う、
   請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
8. 前記太陽電池モジュールは、車両のボデーに載置されており、
   前記制御手段は、前記ボデーの水平面に対する角度に応じて、前記反射材を回転させる制御を行う、
   請求項４〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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