JP2014010251A - 二次レンズ、太陽電池実装体、集光型太陽光発電装置、および集光型太陽光発電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光（光）を太陽電池セルの受光面に効率よく集光し、且つ、光の過度の集中を抑制して、太陽電池セルの電気特性（ＦＦ）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上し、あるいは、生産性を向上させた太陽電池実装体、集光型太陽光発電装置、集光型太陽光発電モジュールを提供する。
【解決手段】二次レンズ１００は、集光レンズに対向して集光レンズからの集光束が入射光（光Ｌｃ）として入射する入射部１０１と、太陽電池セルに対向して配置され入射部１０１へ入射した入射光を出射させる出射部１０２と、集光レンズに対向する頂部１０４と、頂部１０４に続けて配置（形成）された中間部１０５ａと、中間部１０５ａに続けて配置され出射部１０２に対向する中間部１０５ｂとを備える。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、集光レンズによって集光された太陽光に対して光学作用を及ぼす二次レンズ、二次レンズを適用した太陽電池実装体、太陽電池実装体を適用した集光型太陽光発電装置、および集光型太陽光発電装置を適用した集光型太陽光発電モジュールに関する。

太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電装置が実用化されている。低コスト化を実現し、光電変換効率（発電効率）をさらに改善して大電力を得るために、集光レンズで集光した太陽光を集光レンズより小さい太陽電池セルに照射して電力を取り出す集光型太陽光発電装置が提案されている。

集光型太陽光発電装置は、太陽光を集光レンズで集光することから、太陽電池セルは、光学系で集光された太陽光を受光できる小さい受光面積を備えていれば良い。つまり、集光レンズの受光面積より小さいサイズの太陽電池セルで良いことから、太陽電池セルのサイズを縮小することができ、太陽光発電装置において最も高価な構成物である太陽電池セルの占有量（使用量）を減らすことによりコストを低減することができる。このような利点から、集光型太陽光発電装置は、広大な面積を利用して発電することが可能な地域などで、電力供給用に利用されつつある。

図１０Ａ、図１０Ｂを参照して従来例１を説明し、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して従来例２を説明する。

図１０Ａは、従来例１としての集光型太陽光発電装置４０１および集光型太陽光発電モジュール４０１Ｍを集光レンズ４０２の側から見た状態で示す平面図である。

図１０Ｂは、図１０Ａに示した集光型太陽光発電装置４０１および集光型太陽光発電モジュール４０１Ｍを図１０Ａの矢印１０Ｂ−１０Ｂでの断面状態で示す断面図である。

従来例１（例えば、特許文献１参照。）としての集光型太陽光発電装置４０１（集光型太陽光発電モジュール４０１Ｍ）では、１次集光光学系としてのフレネル型の集光レンズ４０２で太陽光（光Ｌｃ）を屈折させて集光し、集光した光Ｌｃを太陽電池セル４０３に照射して光電変換（光発電）させている。また、太陽電池セル４０３を搭載したレシーバ基板４０４、レシーバ基板４０４が載置された保持プレート４０５、保持プレート４０５と集光レンズ４０２との間に配され、保持プレート４０５および集光レンズ４０２を位置決めするモジュールフレーム４０６、太陽電池セル４０３を湿度等の環境から保護する光透過性表面保護層４０７を備えている。

集光型太陽光発電装置４０１では、集光レンズ４０２で集光された光Ｌｃが光透過性表面保護層４０７を介して太陽電池セル４０３に直接照射される。集光レンズ４０２で屈折される光Ｌｃは波長成分によって、屈折される角度が異なる。したがって、正確に効率よく集光することが難しく、また集光効率を高めようとして集光レンズ４０２を単焦点型とした場合には、光Ｌｃが太陽電池セル４０３の中央付近に過度に集中することによって、太陽電池セル４０３、光透過性表面保護層４０７の長期信頼性の低下、太陽電池セル４０３の電気的特性のうち曲線因子（ＦＦ（Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ））の低下を招くという問題があった。

また、集光レンズ４０２からの光Ｌｃを直接、太陽電池セル４０３で受光することから、光Ｌｃの入射角のずれ、集光レンズ４０２と太陽電池セル４０３との相対的な位置ずれなどが生じた場合、太陽電池セル４０３の出力が低下しやすいという課題もある。

また更に、集光レンズ４０２は、加工性を考慮して、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）やシリコーン樹脂、ポリカーボネートなどの透光性樹脂材料によって形成されることが多い。透光性樹脂材料は、温度によって屈折率が変化するので、周囲環境温度の変動によって太陽電池セル４０３に到達する光Ｌｃの量が変動し、出力が低下しやすいという課題もある。

このような課題に対する解決策として従来例２（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

図１１Ａは、従来例２としての集光型太陽光発電装置４０８および集光型太陽光発電モジュール４０８Ｍを集光レンズ４０２の側から見た状態で示す平面図である。

図１１Ｂは、図１１Ａに示した集光型太陽光発電装置４０１および集光型太陽光発電モジュール４０１Ｍに適用された二次ガラス４０９を拡大して光Ｌｃの集光状態を模式的に示す模式図である。

集光型太陽光発電装置４０８では、図１０Ａに示された集光型太陽光発電装置４０１にロッド型の二次ガラス４０９が追加されている。したがって、集光型太陽光発電装置４０８は、集光レンズ４０２で集光した光を二次ガラス４０９の上面で受けた後、二次ガラス４０９の側面での全反射により光を導き、二次ガラス４０９の下面を介して、太陽電池セル４０３に照射する。

集光型太陽光発電装置４０８では、二次ガラス４０９の内側を入射された光Ｌｃが通過するに伴い、光のミキシング効果が得られるので色収差や強度ムラの少ない光が二次ガラス４０９から出射され、結果としてＦＦの向上が期待できる。また、二次ガラス４０９の入射面は出射面よりも広く形成されているので、光Ｌｃの入射角のずれ、集光レンズ４０２と二次ガラス４０９との位置ずれなどに対する許容度が向上する効果も得られる。

特開２００３−１７４１８３号公報 特開２００６−３１３８０９号公報

しかしながら、従来例２による効果を得るためには、二次ガラス４０９は相応の光路、すなわち高さを必要とし、例えば、特許文献２では、高さ４０ｍｍの二次ガラス４０９が例示されている。したがって、集光型太陽光発電装置４０８では、二次ガラス４０９の採用に伴う部材コストが嵩むという課題がある。また、二次ガラス４０９の中心と太陽電池セル４０３の中心とを正確に位置合わせした上で、太陽電池セル４０３の上に二次ガラス４０９を立てなければならない。したがって、二次ガラス４０９を保持する保持用部材が必要となり、製造時に過度の工数を必要となるなど、コスト面で複数の課題がある。

また、二次ガラス４０９の透過率、全反射時の損失、出射面と太陽電池セル４０３との間隙における光学的な損失などに起因して太陽電池セル４０３の出力電流が低下するという課題もある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、太陽光（光）を太陽電池セルの受光面に効率よく集光し、且つ、光の過度の集中を抑制して、太陽電池セルの電気特性（ＦＦ）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上できる二次レンズを提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係る二次レンズを適用することにより、太陽電池セルの電気特性を向上し、あるいは、生産性を向上させた太陽電池実装体、集光型太陽光発電装置、または、集光型太陽光発電モジュールを提供することを他の目的とする。

本発明に係る二次レンズは、太陽電池セルと、光を集光して前記太陽電池セルに照射する集光レンズとを備える集光型太陽光発電装置に用いられる二次レンズであって、前記光が入射される入射部と、前記入射部に入射された前記光を前記太陽電池セルへ出射する出射部とを備え、前記入射部は、前記集光レンズに対向する頂部と、前記頂部と前記出射部との間に位置する中間部とを備え、前記中間部は、前記集光レンズの中心および前記太陽電池セルの中心を通る直線で画定される垂直軸に垂直な方向での横断面の面積が前記頂部から前記出射部の方へ近づくに従って増加し、少なくとも一部の前記横断面における外周形状が前記集光レンズの光学屈折面を前記垂直軸に垂直な平面で切断した断面の縁形状の相似形と異なる形状であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、集光レンズの中心および太陽電池セルの中心を通る直線で画定される垂直軸に垂直な方向での中間部の横断面の面積が頂部から出射部にかけて増加し、また、少なくとも一部の横断面の外周形状が集光レンズの光学屈折面を垂直軸に垂直な平面で切断した断面の縁形状の相似形と異なる形状であることから、集光レンズによって二次レンズに向けて集光された光が中間部の外周形状によって屈折するので、集光された光が太陽電池セルの中央付近で過度に集中することを防止して太陽電池セルの電気特性の良さを示すＦＦ（曲線因子）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記外周形状は、多角形であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、外周形状が多角形であることから、集光された光の多くを多角形の各辺で屈折させることができるので、確実に集光の緩和を図ってＦＦの低下を更に抑制する。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記外周形状は、直線部と曲線部を有し、前記外周形状の外周長の半分以上が前記直線部であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、集光レンズが二次レンズに向けて集光した光を外周形状における直線部で屈折させることが可能となることから、外周形状が多角形でない場合でも外周長の半分以上を占める直線部において光を屈折させるので、集光された光が太陽電池セルの中央付近で過度に集中することを確実に防止し、集光の緩和を図ることができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記中間部の表面の少なくとも一部は、平面であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、中間部の表面が平面を備えることから、中間部の横断面における外周形状を垂直軸に垂直な平面で切断した集光レンズの断面の縁形状に対する相似形と異なる形状とすることができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記中間部の表面の少なくとも一部は、曲面であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、中間部の表面が曲面を備えることから、太陽電池セルに向けて集光された光の一部を効率良く太陽電池セルに導くことができるので、入射光の角度ずれ、太陽電池セルの組み付け誤差などによる出力電流の低下を抑制し、太陽電池セルの発電量を向上させる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記曲面は、前記頂部に近い側における前記外周形状が前記垂直軸を中心とした円形であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、頂部に近い側での横断面の外周形状が垂直軸を中心とした円形であることから、光が最も集中する二次レンズの中心領域をより集光効率の高い状態とすることができるので、集光の精度を向上させて出力電流の低下を防止して太陽電池セルの発電量を向上させる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記外周形状の少なくとも一部が前記垂直軸を中心とした円の一部を構成する円弧であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、外周形状の一部が垂直軸を中心とした円の一部を構成する円弧であることから、集光レンズによって集光された光を効率よく太陽電池セルへ導光することができるので、入射光の角度ずれ、組付け誤差などによる出力電流の低下を抑制し、併せて、円弧以外の部分での屈折による光の集中緩和を施すことによって、太陽電池セルの発電効率を更に向上させる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記中間部の表面は稜線部を有し、前記稜線部は面取りがされていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、中間部が有する稜線に対して面取りを施してあることから、稜線部における光散乱による光学的な損失を回避することができ、また、生産工程での取り扱い時の損傷の発生を防止することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記頂部に近い側の前記横断面の外周形状と前記出射部に近い側の前記横断面の外周形状とは、互いに相似形と異なることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、中間部の頂部側と出射部側とにおける光学特性を異ならせることから、集光レンズで屈折された入射光が波長によって入射位置が異なる特性を利用して光集中の緩和と集光効率の向上とを均衡させることができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記中間部の表面の傾きは、前記出射部に近い側が前記頂部に近い側に比べて大きいことを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、頂部側の中間部の傾斜に比べて出射部側の中間部の傾斜が大きいことから、二次レンズを適用しない場合に太陽電池セル（受光面）の中心から遠い位置に到達する光を垂直軸に沿う方向で太陽電池セルに向けてより急な角度で屈折させるので、集光効率を向上させる。また、中間部の表面において、異なる傾斜を有する頂部側と出射部側との両方で光を屈折させることから、焦点位置を垂直軸方向で変動させて垂直軸方向（垂直方向）での光の集中を緩和することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記出射部に近い側の表面傾斜角である第１傾斜角は、前記頂部に近い側の表面傾斜角である第２傾斜角より大きいことを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、中間部における出射部側の表面が有する第１傾斜角を中間部における頂部側の表面が有する第２傾斜角より大きくすることから、二次レンズが無い場合に太陽電池セルから遠い位置に到達する光をより急な角度で屈折するので、集光効率を向上することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記頂部は、平面であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、頂部が平面であることから、太陽電池セルへ向けて集光された光を過剰に屈折させることなく確実に太陽電池セルへ導光するので集光効率を向上することができ、また、二次レンズとしてのレンズ効果による光の集中を抑制することができるので、ＦＦの低下を更に抑制する。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記頂部は、凸状の曲面であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、頂部が曲面であることから、全体としての光の集中を緩和した状態で、集光レンズによって頂部に集光された光を効率よく太陽電池セルへ導光するので、ＦＦの低下を抑制すると共に入射された光の角度ずれ、太陽電池セルの位置ずれなどによる出力電流の低下を抑制して太陽電池セルの発電量を増加させることができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記出射部と前記中間部との間に配置されて前記中間部と一体化された基台部を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、出射部と中間部との間に配置されて中間部と一体化された基台部を備えることから、基台部を利用して二次レンズを取り扱うことができるので、二次レンズの光学的特性を損なうことなく、製造工程での取り扱い、成型などが容易となって製造工程を合理化でき、生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記出射部および前記基台部は、外周が四角形とされていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、出射部および基台部の外周が四角形とされていることから、製造工程で多数個を効率的に配列して製造することが可能となり、生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記基台部の高さは、０．５ｍｍ以上であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、基台部の高さ（中間部の基台部側と出射部との間の長さ（基台部の厚さ））を０．５ｍｍ以上とすることから、一定の厚さを確保しているので、治具による取り扱いでチッピング（欠け）等の不良が生じにくい。また、本発明に係る二次レンズは、透光性材料（透光性材料充填部）を介して太陽電池セルに対向させた場合、透光性材料が側面（基台部）に付着したときでも、光学的な損失を生じることが無い。

また、本発明に係る二次レンズでは、前記入射部は、表面に反射防止膜を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、入射部の表面に反射防止膜を備えることから、集光された光が表面で反射することを抑制し、表面反射による損失を低減することができるので、太陽電池セルの出力を向上させる。

また、本発明に係る二次レンズは、透光性光学材料によって形成され、前記透光性光学材料は、Ｄ線に対する屈折率が、１．３５より大きく、１．８０より小さく、前記屈折率の温度依存性の絶対値が１×１０^-4より小さいことを特徴とする。

したがって、本発明に係る二次レンズは、屈折率が１．３５〜１．８０の範囲であることから、屈折素子としての二次レンズの効果を確保し、表面の反射率を抑制して集光効率を高く維持することができ、また、集光による温度上昇に伴う屈折率の変動が生じたときでも集光特性の変動を抑制できるので、安定した光学特性を確保して高い効率を維持することができる。

また、本発明に係る太陽電池実装体は、集光レンズによって集光された光が入射される二次レンズと、前記二次レンズに対向して配置され前記二次レンズから出射された光を光電変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルが実装されたレシーバ基板とを備える太陽電池実装体であって、前記二次レンズは、本発明に係る二次レンズであり、前記二次レンズと前記太陽電池セルとの間に透光性材料が充填された透光性材料充填部を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る太陽電池実装体は、二次レンズと太陽電池セルとの間に透光性材料が充填された透光性材料充填部を備え、二次レンズと太陽電池セルとの間での空気層を排除することから、二次レンズと空気層との界面での光の反射を抑制できるので、二次レンズから出射する光を効率良く太陽電池セルへ導いて、太陽電池セルの電気特性を向上することができる。

また、本発明に係る太陽電池実装体では、前記透光性材料充填部の厚さは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る太陽電池実装体は、二次レンズと太陽電池セルとの間に形成された透光性材料充填部の厚さが０．３ｍｍから２ｍｍまでであることから、製造工程での制御性を確保し、また、透光性材料充填部での光損失を抑制して導光効率の低下を防止することができるので、必要な電気特性を確保することができる。

また、本発明に係る集光型太陽光発電装置は、光を集光する集光レンズと、前記集光レンズから入射された光を出射する二次レンズと、前記二次レンズから出射された光を光電変換する太陽電池セルとを備えた集光型太陽光発電装置であって、前記二次レンズは、本発明に係る二次レンズであることを特徴とする。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電装置は、入射光の角度ずれ、太陽電池セルの配置誤差などが生じた場合でも、二次レンズに入射する光を効率良く集光し、また、光の過度の集中を回避することができるので、太陽電池（太陽電池セル）の発電効率を向上させ電気特性を向上することができる。

また、本発明に係る集光型太陽光発電装置では、前記垂直軸に垂直な方向で前記集光レンズが有する辺寸法をＬ１とし、前記垂直軸に垂直な方向で前記太陽電池セルが有するセル寸法（セルの辺寸法）をＬ２とし、前記集光レンズと前記太陽電池セルとの間の作動距離をＷｄとした場合に、前記二次レンズの頂部と前記垂直軸とが交差する点から前記太陽電池セルの受光面との間の二次集光距離をＤｄとしたとき、Ｄｄは、Ｗｄ・Ｌ２／Ｌ１の１．２倍ないし１．８倍であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電装置は、二次レンズに入射する光を高精度に効率良く集光し、また、光の過度の集中を高精度に回避することができるので、太陽電池（太陽電池セル）の発電効率を向上させ電気特性を向上することができる。

また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、集光型太陽光発電装置を複数組み合わせて形成された集光型太陽光発電モジュールであって、前記集光型太陽光発電装置は、本発明に係る集光型太陽光発電装置であり、前記集光レンズは、単一の透光性基板に複数配置され、前記太陽電池セルは、単一の保持プレートに複数配置されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、集光レンズの位置決めを単一の透光性基板において行い、太陽電池セルの位置決めを単一の保持プレートにおいて行うことによって位置決めを画一的に施して高精度に位置決めされた集光型太陽光発電モジュールを容易に製造することができるので、生産性を向上して製造コストを低減し、併せて電気特性を向上することができる。

また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールでは、前記複数の太陽電池セルは、それぞれがレシーバ基板に個別に搭載され、複数の前記レシーバ基板は、前記保持プレートに搭載されていること特徴とする。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、個々の太陽電池セルを個々のレシーバ基板に搭載して生産することから、太陽電池セルの取り扱いが容易となって作業性が向上するので、生産性を更に向上させることができる。

本発明に係る二次レンズは、中間部の横断面の面積が頂部から出射部にかけて増加し、また、少なくとも一部の横断面の外周形状が集光レンズの光学屈折面を垂直軸に垂直な平面で切断した断面の縁形状の相似形と異なる形状である。

したがって、本発明に係る二次レンズは、集光レンズによって二次レンズに向けて集光された光が中間部の外周形状によって屈折するので、集光された光が太陽電池セルの中央付近で過度に集中することを防止して太陽電池セルの電気特性の良さを示すＦＦ（曲線因子）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る太陽電池実装体は、本発明に係る二次レンズと太陽電池セルとの間に透光性材料が充填された透光性材料充填部を備える。

したがって、本発明に係る太陽電池実装体は、本発明に係る二次レンズと太陽電池との間での空気層を排除することから、二次レンズと空気層との界面での光の反射を抑制できるので、二次レンズから出射する光を効率良く太陽電池セルへ導いて、太陽電池セルの電気特性を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る集光型太陽光発電装置は、本発明に係る二次レンズを備える。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電装置は、入射光の角度ずれ、太陽電池セルの配置誤差などが生じた場合でも、二次レンズに入射する光を効率良く集光し、また、光の過度の集中を回避することができるので、太陽電池（太陽電池セル）の発電効率を向上させ電気特性を向上することができる。

また、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、本発明に係る集光型太陽光発電装置を複数組み合わせ、複数の集光レンズを単一の透光性基板に配置し、太陽電池セルを単一の保持プレートに複数配置している。

したがって、本発明に係る集光型太陽光発電モジュールは、集光レンズの位置決め、および太陽電池セルの位置決めを画一的に施して、高精度に位置合わせされた集光型太陽光発電モジュールを容易に製造することができるので、生産性を向上して製造コストを低減し、併せて電気特性を向上することができる。

本発明の実施の形態１に係る集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールを集光レンズの側から見た状態で示す平面図である。 図１Ａに示した集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールを図１Ａの矢印１Ｂ−１Ｂでの断面状態で示す断面図である。 図１Ａの矢印１Ｂ−１Ｂでの断面状態から抽出した１つの集光レンズの断面図である。 図１Ａに示した集光レンズを図２Ａに示した矢印２Ｂ−２Ｂの平面で切断したときの断面図である。 図２Ａの集光レンズとは異なる形状を有する集光レンズにおける垂直軸を含む平面での断面図である。 図３Ａに示した集光レンズを図３Ａに示した矢印３Ｂ−３Ｂの平面で切断したときの断面図である。 実施の形態１における二次レンズの形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。 図４Ａに示した二次レンズを側面から見た状態で示す側面図である。 集光レンズにより集光された光が二次レンズに入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。 集光レンズにより集光された光が二次レンズに入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸方向から見て概念的に示す概念図である。 集光レンズにより集光された光が比較対象としての二次比較レンズに入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。 二次比較レンズを用いた場合における太陽電池セルのセル面内での光強度分布を３次元的に示した光強度分布図である。 本実施の形態に係る二次レンズを用いた場合における太陽電池セルのセル面内での光強度分布を３次元的に示した光強度分布図である。 実施の形態２における二次レンズの形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。 図７Ａに示した二次レンズを側面から見た状態で示す側面図である。 図７Ａに示した二次レンズを頂面から見た状態で示す平面図である。 集光レンズにより集光された光が二次レンズに入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。 集光レンズにより集光された光が図７Ｂに示した矢印７Ｅ−７Ｅの位置で二次レンズに入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸方向から見て概念的に示す概念図である。 集光レンズにより集光された光が図７Ｂに示した矢印７Ｆ−７Ｆの位置で二次レンズに入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸方向から見て概念的に示す概念図である。 二次比較レンズの形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。 二次比較レンズを側面から見た状態で示す側面図である。 図８Ｂの矢印８Ｃ−８Ｃの位置で二次比較レンズの断面を示す断面図である。 実施の形態３における二次レンズの形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。 図９Ａに示した二次レンズを側面から見た状態で示す側面図である。 図９Ａに示した矢印９Ｃ−９Ｃの位置での二次レンズにおける外周形状の状態を示す断面図である。 従来例１としての集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールを集光レンズの側から見た状態で示す平面図である。 図１０Ａに示した集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールを図１０Ａの矢印１０Ｂ−１０Ｂでの断面状態で示す断面図である。 従来例２としての集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールを集光レンズの側から見た状態で示す平面図である。 図１１Ａに示した集光型太陽光発電装置および集光型太陽光発電モジュールに適用された二次ガラスを拡大して光の集光状態を模式的に示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１Ａないし図６Ｂを参照して本実施の形態に係る二次レンズ１００、集光型太陽光発電装置１０、集光型太陽光発電モジュール１０Ｍ、および太陽電池実装体１について説明する。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る集光型太陽光発電装置１０および集光型太陽光発電モジュール１０Ｍを集光レンズ２の側から見た状態で示す平面図である。

図１Ｂは、図１Ａに示した集光型太陽光発電装置１０および集光型太陽光発電モジュール１０Ｍを図１Ａの矢印１Ｂ−１Ｂでの断面状態で示す断面図である。なお、図面の見易さを考慮して断面を示すハッチングは部分的に施してある。

集光型太陽光発電装置１０は、一次レンズである集光レンズ２および太陽電池セル３を備える。レシーバ基板４は太陽電池セル３を搭載している。保持プレート５はレシーバ基板４を保持し、集光レンズ２と対向している。モジュールフレーム６は、集光レンズ２の中心（表面中心）２ｃと太陽電池セル３の中心（受光面中心）３ｃとで画定される垂直軸Ａｘを構成するように、集光レンズ２と保持プレート５とを連結している。二次レンズ１００は、太陽電池セル３に対向し、透光性材料充填部１２を介して太陽電池セル３およびレシーバ基板４に接着固定されている。

つまり、二次レンズ１００は、太陽電池セル３に正対して配置され、集光レンズ２で集光された光Ｌｃ（通常具体的には太陽光）を屈折させて太陽電池セル３に照射する。なお、二次レンズ１００、太陽電池セル３、レシーバ基板４、透光性材料充填部１２は、太陽電池実装体１を構成する。また、集光型太陽光発電装置１０は、集光レンズ２と太陽電池セル３との間の間隔として作動距離Ｗｄ（ワークディスタンス）を有する。

透光性材料充填部１２は、太陽電池セル３と二次レンズ１００との間に充填された透光性材料で形成され、レシーバ基板４と二次レンズ１００との間で太陽電池セル３を封止する。出力ケーブル１３は太陽電池セル３に接続され太陽電池セル３の出力を取り出す。遮光板１４は、太陽電池セル３の周辺に配置された部材を遮光し、集光レンズ２で集光された光Ｌｃの照射によって損傷を生じる虞がある部材（出力ケーブル１３など）を保護する。

太陽電池セル３は、発電効率の高い３接合型の化合物太陽電池であることが好ましい。しかし、これに限るものではなく、太陽電池セル３は、単結晶、または多結晶のシリコン太陽電池セルや３接合以外の多接合型化合物太陽電池などでも良い。

集光レンズ２は、垂直軸Ａｘ上に配置された二次レンズ１００に向けて光Ｌｃを集光するように屈折させる光学屈折面Ｈ１を有する。なお、通常、垂直軸Ａｘは、集光レンズ２が有する光軸と一致する。以下では集光レンズ２の光軸を含めて単に垂直軸Ａｘとする。

集光レンズ２は、例えば、シリコーン樹脂で成形される。集光レンズ２をシリコーン樹脂で成形した場合、レンズ温度の変化によって、屈折率ｎが変動する。例えば、屈折率ｎＤ（Ｄ線屈折率、すなわち波長５８９ｎｍの光に対する屈折率）は、温度２０℃のときに１．４１２、温度４０℃のときに１．４０５となる。

仮に、集光レンズ２が焦点距離２３０ｍｍの結像レンズであった場合、集光レンズ２の中心２ｃから垂直軸Ａｘに垂直な方向に例えば１００ｍｍ離れた位置からレンズ温度２０℃において焦点位置に到達する波長５８９ｎｍの光は、レンズ温度４０℃のときには、集光レンズ２から２３６ｍｍの位置を焦点とすることとなり、集光レンズ２から２３０ｍｍの位置においては、垂直軸Ａｘに垂直な方向に２．６ｍｍ離れた位置を通過することとなる。同様の収差が全ての波長に対して生じるため、結果として、レンズ温度の変動に伴って、集光束（集光された光Ｌｃが構成する光の束）の径が変動し、太陽電池セル３の出力特性に影響を及ぼす。

本実施の形態によれば、太陽電池セル３に対向させて二次レンズ１００を配置することから、集光レンズ２の温度（光学特性）の変化に伴う集光束の径の変動を吸収することができる。したがって、二次レンズ１００の光学特性（レンズ形状）をどのような形状にするかは、集光型太陽光発電装置１０の発電効率（光電変換効率）に直接関係し、本実施の形態の基本的な構成要件である。

なお、集光レンズ２の材料としてシリコーン樹脂を例示したが、集光レンズ２の材料には様々な透光性材料を用いることが可能であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）などのアクリル樹脂や、ポリカーボネート、ガラスなどを用いることができる。このうち、ガラスに関しては加工性の点から用いられないことが多い。しかしながら、加工性に優れるＰＭＭＡなどの樹脂材料には、シリコーン樹脂と同様に屈折率の温度依存性が大きいという課題がある。

また、集光レンズ２は、薄肉化による軽量化、材料コストの低減、集光倍率の向上、成型の加工性などの観点から同心円状に成形された鋸歯を有するフレネルレンズである。フレネルレンズを例示するが、二次レンズ１００に向けて光Ｌｃを集光することができれば、他の形状のレンズを適用することも可能である。

集光レンズ２は、外周（外枠）を四角形に形成され、１つの辺の辺寸法はＬ１である。モジュールフレーム６は、集光レンズ２を縦横に２個ずつ、合わせて４個並べて保持している。二次レンズ１００、太陽電池セル３およびレシーバ基板４は、各集光レンズ２に対応してそれぞれ設けられ、共通の保持プレート５に保持されている。４個の集光レンズ２（集光型太陽光発電装置１０）は、保持プレート５、モジュールフレーム６に対向してまとめられている。つまり、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１０Ｍは、４個の集光型太陽光発電装置１０を備えた形態とされている。

二次レンズ１００の形状（光学特性）は、集光レンズ２の形状（光学特性）との関係で規定されることから、実施の形態１に適用される集光レンズ２の具体例について説明する。

図２Ａは、図１Ａの矢印１Ｂ−１Ｂでの断面状態から抽出した１つの集光レンズ２の断面図である。

図２Ｂは、図１Ａに示した集光レンズ２を図２Ａに示した矢印２Ｂ−２Ｂの平面で切断したときの断面図である。

集光レンズ２は、垂直軸Ａｘ上に配置された二次レンズ１００、太陽電池セル３に向けて光Ｌｃを集光する。集光レンズ２は、フレネルレンズとされ、光Ｌｃを集光するためにフレネルレンズの鋸歯が同心円状に形成されている。なお、集光レンズ２は、結像型、非結像型のいずれでも良い。

本実施の形態において、二次レンズ１００の形状（光学特性）に対して影響を及ぼすのは、集光レンズ２の集光特性を規定する光学屈折面Ｈ１と垂直軸Ａｘとの位置関係である。具体的には、集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面（矢印２Ｂ−２Ｂ）で切断したときに、断面（図２Ｂのハッチング図形：環状図形）の縁として現れる縁形状２ｅ（線図。ここでは、複数の同心円として表れる円）の相似形（半径を異にする種々の円形状）が二次レンズ１００の形状と比較される。つまり、縁形状２ｅの相似形と二次レンズ１００の形状との関係が本発明の構成要素の一つである。

図３Ａは、図２Ａの集光レンズ２とは異なる形状を有する集光レンズ２ｓにおける垂直軸Ａｘを含む平面での断面図である。

図３Ｂは、図３Ａに示した集光レンズ２ｓを図３Ａに示した矢印３Ｂ−３Ｂの平面で切断したときの断面図である。

集光レンズ２ｓは、太陽電池セル３の側に凸状とされた凸レンズである。この種の集光レンズ２ｓによっても垂直軸Ａｘ上に配置された二次レンズ１００、太陽電池セル３に向けて光Ｌｃを集光することができる。したがって、二次レンズ１００の形状に対して比較の対象とされるのは、集光レンズ２ｓの集光特性を規定する光学屈折面Ｈ１ｓと垂直軸Ａｘとの関係が表される線図である。具体的には、集光レンズ２ｓの光学屈折面Ｈ１ｓを垂直軸Ａｘに垂直な平面（矢印３Ｂ−３Ｂ）で切断したときに、断面（図３Ｂのハッチング図形：円図形）の縁として現れる縁形状２ｓｅ（単一に表れる円）の相似形（円形状）が二次レンズ１００の形状と比較される。

集光レンズ２、２ｓは、垂直軸Ａｘ上に配置された二次レンズ１００、太陽電池セル３に向けて光Ｌｃを集光することから、光学屈折面Ｈ１、Ｈ１ｓを垂直軸Ａｘに垂直な平面（図２Ａの矢印２Ｂ−２Ｂ、図３Ａの矢印３Ｂ−３Ｂ）で切断したときに、断面（図２Ｂの環状図形、図３Ｂの円図形）の縁として現れる縁形状２ｅ、２ｓｅは、円（あるいは同心円）として現れる。しかし、集光レンズ２、２ｓの形状は、これに限られず、垂直軸Ａｘに向けての集光が可能な形状であれば良く、上記した円に限られない。

なお、縁形状（縁形状２ｅ、２ｓｅ）の相似形としたのは、集光レンズ２、２ｓと二次レンズ１００とは相対的な大きさが異なることから、相互に比較して光学特性（形状）を規定するとき、大きさを整合させる必要があり、大きさを整合させた状態で比較したときに、二次レンズ１００の横断面での外周形状１０６（図４Ｄ参照）と集光レンズ２、２ｓの断面での縁形状２ｅ、２ｓｅの相似形とが異なることを示すためである。

また、二次レンズ１００の少なくとも一部の横断面の外周形状が縁形状（縁形状２ｅ、２ｓｅ）の相似形と異なる形状としたのは、平面視（垂直軸Ａｘの方向で二次レンズ１００を見た状態）で二次レンズ１００の表面を光Ｌｃの進行方向に対して斜交させることになり、光Ｌｃを屈折させることができるからである。

集光レンズ（２、２ｓ）の光学屈折面（Ｈ１、Ｈ１ｓ）を垂直軸Ａｘに垂直な平面（図２Ａでの矢印２Ｂ−２Ｂ、図３Ａでの矢印３Ｂ−３Ｂ）で切断した断面の縁形状（２ｅ、２ｓｅ）は、複数の光学屈折面Ｈ１が環状に配置されたフレネルレンズ（図２Ａ）の場合、垂直軸Ａｘを中心とする複数の同心円から抽出した円（縁形状２ｅ）であり、少なくとも一方に単一の凸状屈折面を有するレンズ（図３Ａ）の場合、単一の円（縁形状２ｓｅ）である。なお、以下では、光学屈折面Ｈ１、光学屈折面Ｈ１ｓを特に区別しないで単に光学屈折面Ｈ１とする。また、縁形状２ｅ、縁形状２ｅｓを特に区別しないで単に縁形状２ｅとする。

図４Ａは、実施の形態１における二次レンズ１００の形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。

図４Ｂは、図４Ａに示した二次レンズ１００を側面から見た状態で示す側面図である。

二次レンズ１００は、集光レンズ２に対向して配置され、集光レンズ２によって集光された光Ｌｃ（入射光）が入射する入射部１０１と、太陽電池セル３に対向して配置され入射部１０１に入射された光Ｌｃを太陽電池セル３へ出射する出射部１０２とを備える。つまり、二次レンズ１００は、入射部１０１へ入射された入射光（光Ｌｃ）を出射部１０２へ導光し、出射部１０２から太陽電池セル３へ出射光（光Ｌｃ）を照射する。また、二次レンズ１００は、入射部１０１と出射部１０２との間に導光路となる基台部１０３を備える。入射部１０１、出射部１０２、基台部１０３は、二次レンズ１００としての光学特性を高精度に実現するために一体に形成される。

入射部１０１は、集光レンズ２に対向する頂部１０４と、頂部１０４に続けて配置（形成）された中間部１０５ａと、中間部１０５ａに続けて配置（形成）され出射部１０２に対向する中間部１０５ｂとを備える。つまり、中間部１０５ａおよび中間部１０５ｂは、頂部１０４と出射部１０２との間に位置されて光Ｌｃが入射される中間部１０５を構成する。なお、中間部１０５ａと中間部１０５ｂとを特に区別する必要が無い場合は、単に中間部１０５とすることがある。また、出射部１０２は、太陽電池セル３に対向する平面状とされている。

基台部１０３は、太陽電池セル３のチップ形状に対応させて略四角形とされ、中間部１０５ｂは、基台部１０３に対して連続して配置されることから四角錐台とされ、中間部１０５ｂの表面は４つの平面（屈折面）で構成されている。中間部１０５ａは、中間部１０５ｂに対して連続して配置されることから中間部１０５ｂと同様に四角錐台とされ、中間部１０５ａの表面は４つの平面（屈折面）で構成されている。

中間部１０５ａの上端はそのまま頂部１０４となり、頂部１０４は、四角形とされている。つまり、中間部１０５ａ（四角錐台）の上端は、頂部１０４となり、中間部１０５ａの下端は、中間部１０５ｂの上端に一致し、中間部１０５ｂの下端は基台部１０３に一致している。また、基台部１０３の下端は、出射部１０２を構成する。

したがって、二次レンズ１００は、出射部１０２を基準として１つの頂部を有する山形の立体形状とされている。つまり、中間部１０５は、出射部１０２の中心１０２ｃおよび頂部１０４の中心１０４ｃを通る直線（通常、垂直軸Ａｘに一致する）に垂直な方向での横断面の面積が頂部１０４から出射部１０２の方へ近づくに従って増加する形状とされている。この構造によって、光Ｌｃを太陽電池セル３に向けて屈折あるいは集光することが可能となる。

集光レンズ２の中心２ｃと太陽電池セル３の中心３ｃとで画定される垂直軸Ａｘは、二次レンズ１００における出射部１０２の中心１０２ｃおよび頂部１０４の中心１０４ｃを通る直線に対して実質的に位置合わせされ一致することから、以下でも単に垂直軸Ａｘとする。

垂直軸Ａｘは、二次レンズ１００の全体形状によって出射部１０２の中心１０２ｃ、頂部１０４の中心１０４ｃから外れることがありうる。しかし、通常、二次レンズ１００は、全体として垂直軸Ａｘに対して位置合わせされることから、以下では、垂直軸Ａｘと出射部１０２の中心１０２ｃおよび頂部１０４の中心１０４ｃを通る直線とは、実質的に一致しているものとして説明する。また、多少の変位があったとしても作用は同等である。

なお、基台部１０３は、レンズ機能を有しない構成とされている。つまり、基台部１０３は、光Ｌｃを屈折あるいは分散などさせないで、光Ｌｃを入射部１０１から出射部１０２へ単に導光する導光路とされている。したがって、基台部１０３は、太陽電池セル３が搭載されたレシーバ基板４と二次レンズ１００とが接着固定される際に、透光性材料充填部１２の透光性材料が基台部１０３の外周面に付着したとしても太陽電池セル３の出力特性には何ら影響しない。

また、二次レンズ１００（出射部１０２の中心１０２ｃおよび頂部１０４の中心１０４ｃを通る直線）を垂直軸Ａｘ（集光レンズ２および太陽電池セル３）に対して位置合わせする場合、治具その他の適当な部材を基台部１０３の外周面（側面）に当接させて正確に取り扱うことが可能となる。したがって、基台部１０３は、集光型太陽光発電装置１０の製造工程を簡略化することができ、より安価にかつ確実に集光型太陽光発電装置１０（集光型太陽光発電モジュール１０Ｍ）の組付けを行うことができる。

中間部１０５は、中間部１０５ａ、中間部１０５ｂが四角錐台で形成されていることから、それぞれ稜線部１０７を有する。稜線部１０７に対する面取りについては後記する。

図４Ｃは、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが二次レンズ１００に入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。

図４Ｄは、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが二次レンズ１００に入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸Ａｘ方向から見て概念的に示す概念図である。

二次レンズ１００（入射部１０１（中間部１０５ｂ）の下端、基台部１０３）のレンズ幅Ｌ３すなわち四角形の一辺の長さは、太陽電池セル３のチップサイズすなわちチップの一辺の長さＬ２（セル寸法Ｌ２）よりも大きく設定され、太陽電池セル３（セルの受光面）の全体に光Ｌｃを導光（照射）できる構成とされている。

集光レンズ２によって屈折され集光された光Ｌｃの中で本来太陽電池セル３に到達しない光Ｌｃｓに対しても二次レンズ１００（入射部１０１の中間部１０５ｂ）で再度屈折することによって、太陽電池セル３に到達させることができるように、入射部１０１の形状が定められている。

つまり、二次レンズ１００が無い場合を想定すると、集光レンズ２によって集光された光Ｌｃの内の光Ｌｃｓは、直進して太陽電池セル３から外れる。しかし、二次レンズ１００が配置されていることから、光Ｌｃｓは、表面を平面とされた中間部１０５ｂにおける屈折作用によって、光Ｌｃｒとして太陽電池セル３に到達し、光電変換に寄与する。

また、同様に、太陽電池セル３に向けて直進すると想定される光Ｌｃｑは、中間部１０５ａにおける屈折作用によって、光Ｌｃｐとして光Ｌｃｑからずれた位置で太陽電池セル３へ照射される。

つまり、中間部１０５（二次レンズ１００）が配置されていることから、太陽電池セル３に向けて進行する光Ｌｃは、入射部１０１（中間部１０５）の表面で再度屈折され、垂直軸Ａｘに対して、軸に沿う方向での屈折（図４Ｃ）すなわち焦点位置を移動させる方向での屈折を生じ、また、併せて、軸に垂直な平面に投影したときに現れる平面視での屈折（図４Ｄ。垂直軸Ａｘに交差する平面で光の集中を抑制する屈折（横方向屈折））が生じる。したがって、太陽電池セル３に向けて集光された光Ｌｃは、太陽電池セル３の中央付近で過度に集中することが抑制される。

光Ｌｃを屈折させる二次レンズ１００の外形および外形に基づく作用について更に説明する。

中間部１０５（中間部１０５ａ）の光Ｌｃｐが屈折する位置では、垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面における外周形状１０６ａを抽出できる。外周形状１０６ａ（を含む表面）は光Ｌｃに対して斜交することから光Ｌｃを屈折させる。また、中間部１０５（中間部１０５ｂ）の光Ｌｃｒが屈折する位置では、垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面における外周形状１０６ｂを抽出できる。外周形状１０６ｂ（を含む表面）は光Ｌｃに対して斜交することから光Ｌｃを屈折させる。なお、以下では、外周形状１０６ａ、外周形状１０６ｂを特に区別する必要が無い場合は、単に外周形状１０６とすることがある。

つまり、外周形状１０６（四角形）は、集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅ（円）の相似形（円）と異なる形状であることから、垂直軸Ａｘに向けて集光された光Ｌｃを屈折させ、光Ｌｃが太陽電池セル３の中央部に極度に集中することを防止することができる。

また、中間部１０５（中間部１０５ａ、中間部１０５ｂ）の表面の傾きは、出射部１０２に近い側（中間部１０５ｂ）が頂部１０４に近い側（中間部１０５ａ）に比べて大きい。つまり、二次レンズ１００は、垂直軸Ａｘに近い側にある中間部１０５ａの表面の傾斜に比べて垂直軸Ａｘから遠い側にある中間部１０５ｂの表面の傾斜が急であることから、二次レンズ１００を適用しない場合に太陽電池セル３（受光面）の中心から遠い位置に集光される光Ｌｃ（光Ｌｃｓ）を垂直軸Ａｘに沿う方向で太陽電池セル３に向けてより急な角度で屈折させるので、集光効率を向上させる。また、異なる傾斜を有する頂部１０４側の中間部１０５ａと出射部１０２側の中間部１０５ｂとの両方で光Ｌｃを屈折させて焦点位置を垂直軸Ａｘ方向で変動させることから、垂直軸Ａｘ方向での光Ｌｃの集中を緩和することができる。

なお、中間部１０５ａおよび中間部１０５ｂは、それぞれ角錐台で形成されていることから、表面は一定の傾斜角度を有している。中間部１０５の表面の傾き（表面傾斜角）は、中間部１０５の表面と垂直軸Ａｘに垂直な平面との間の角度で傾斜の度合い（緩急）を定義することができる。

したがって、出射部１０２に近い側の中間部１０５ｂの表面傾斜角である第１傾斜角θ１（第１傾斜角θ１＜９０度）は、頂部１０４に近い側の中間部１０５ａの表面傾斜角である第２傾斜角θ２より大きい形状とされている。つまり、第１傾斜角θ１が第２傾斜角θ２より大きいことから、二次レンズ１００が無い場合に太陽電池セル３から遠い位置に到達する光Ｌｃをより急な角度で屈折して集光特性を向上させる。

上記したとおり、本実施の形態に係る二次レンズ１００は、太陽電池セル３と、光Ｌｃを集光して太陽電池セル３に照射する集光レンズ２とを備える集光型太陽光発電装置１０に用いられる二次レンズ１００であって、光Ｌｃが入射される入射部１０１と、入射部１０１に入射された光Ｌｃを太陽電池セル３へ出射する出射部１０２とを備える。また、入射部１０１は、集光レンズ２に対向する頂部１０４と、頂部１０４と出射部１０２との間に位置する中間部１０５とを備え、中間部１０５は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面の面積が頂部１０４から出射部１０２の方へ近づくに従って増加し、少なくとも一部の横断面における外周形状１０６が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状である。

したがって、本実施の形態に係る二次レンズ１００は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での中間部１０５（中間部１０５ａ、１０５ｂ）の横断面の面積が頂部１０４から出射部１０２にかけて増加（単調増加）し、また、少なくとも一部の横断面の外周形状１０６（外周形状１０６ａ、外周形状１０６ｂ）が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状であることから、集光レンズ２によって二次レンズ１００に向けて集光された光Ｌｃが中間部１０５の外周形状１０６によって屈折するので、集光された光Ｌｃが太陽電池セル３の中央付近で過度に集中することを防止して太陽電池セル３の電気特性の良さを示すＦＦ（曲線因子）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上することができる。

また、二次レンズ１００では、外周形状１０６は、多角形であることが好ましい。したがって、二次レンズ１００は、外周形状１０６が多角形であることから、集光された光Ｌｃの多くを多角形の各辺で屈折させることができるので、確実に集光の緩和を図ってＦＦの低下を更に抑制する。

外周形状１０６における多角形は、正多角形であることが好ましい。また、四角錐台で現れる外周形状１０６としての４角形の他、６角形、８角形などとすることができる。

上記したとおり、中間部１０５の表面は少なくとも一部に平面を備えれば良い。つまり、二次レンズ１００では、中間部１０５の表面の少なくとも一部は、平面であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、中間部１０５の表面が平面を備えることから、中間部１０５の横断面における外周形状１０６を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した集光レンズ２の断面の縁形状２ｅに対する相似形と異なる形状とすることができる。

中間部１０５の表面に現れる稜線部１０７については、適宜の面取りを施すことが可能であり、その場合の多角形は、擬似多角形として把握することができ、このような擬似多角形も本実施の形態での多角形に含まれる。面取りとしては、Ｃ面取り、Ｒ面取りなどを適用することができる。

つまり、二次レンズ１００では、中間部１０５の表面は稜線部１０７を有し、稜線部１０７は面取りがされていることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、中間部１０５が有する稜線に対して面取りを施してあることから、稜線部１０７における光散乱による光学的な損失を回避することができ、また、生産工程での取り扱い時の損傷（割れ、欠けなどのチッピング）の発生を防止することができる。

二次レンズ１００では、中間部１０５の表面の傾きは、出射部１０２に近い側（中間部１０５ｂ）が頂部１０４に近い側（中間部１０５ａ）に比べて大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、頂部１０４側の中間部１０５（中間部１０５ａ）の傾斜に比べて出射部１０２側の中間部１０５（中間部１０５ｂ）の傾斜が大きいことから、二次レンズ１００を適用しない場合に太陽電池セル３（受光面）の中心から遠い位置に到達する光Ｌｃを垂直軸Ａｘに沿う方向で太陽電池セル３に向けてより急な角度で屈折させるので、集光効率を向上させる。また、中間部１０５の表面において、異なる傾斜を有する頂部１０４側（中間部１０５ａ）と出射部１０２側（中間部１０５ｂ）との両方で光Ｌｃを屈折させることから、焦点位置を垂直軸Ａｘ方向で変動させて垂直軸Ａｘ方向（垂直方向）での光Ｌｃの集中を緩和することができる。なお、傾斜角の定義は上記したとおりである。

より具体的には、出射部１０２に近い側（中間部１０５ｂ）の表面傾斜角である第１傾斜角θ１は、頂部１０４に近い側（中間部１０５ａ）の表面傾斜角である第２傾斜角θ２より大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、中間部１０５における出射部１０２側の表面（中間部１０５ｂ）が有する第１傾斜角θ１を中間部１０５における頂部１０４側の表面（中間部１０５ａ）が有する第２傾斜角θ２より大きくすることから、二次レンズ１００が無い場合に太陽電池セル３から遠い位置に到達する光Ｌｃ（光Ｌｃｓ）をより急な角度で屈折するので、集光効率を向上することができる。

二次レンズ１００の頂部１０４は、平面であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、頂部１０４が平面であることから、太陽電池セル３へ向けて集光された光Ｌｃを過剰に屈折させることなく確実に太陽電池セル３へ導光するので集光効率を向上することができ、また、二次レンズ１００としてのレンズ効果による光Ｌｃの集中を抑制することができるので、ＦＦの低下を更に抑制する。

また、二次レンズ１００の頂部１０４は、平面の代わりに凸状の曲面であっても良い。この構成によって、二次レンズ１００は、頂部１０４が曲面であることから、全体としての光Ｌｃの集中を緩和した状態で、集光レンズ２によって頂部１０４に集光された光Ｌｃを効率よく太陽電池セル３へ導光するので、ＦＦの低下を抑制すると共に入射された光Ｌｃの角度ずれ、太陽電池セル３の位置ずれなどによる出力電流の低下を抑制して太陽電池セル３の発電量を増加させることができる。

また、二次レンズ１００は、出射部１０２と中間部１０５との間に配置されて中間部１０５と一体化された基台部１０３を備えることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、出射部１０２と中間部１０５との間に配置されて中間部１０５と一体化された基台部１０３を備えることから、基台部１０３を利用して二次レンズ１００を取り扱うことができるので、二次レンズ１００の光学的特性を損なうことなく製造工程での取り扱い、成型などが容易となって製造工程を合理化でき、生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。

また、二次レンズ１００の出射部１０２および基台部１０３は、外周が四角形とされていることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、出射部１０２および基台部１０３の外周が四角形とされていることから、製造工程で多数個を効率的に配列して製造することが可能となり、例えば金型成型における生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。なお、出射部１０２および基台部１０３における四角形は、完全な四角形である必要は無く、面取りを施された略四角形であっても良い。

また、二次レンズ１００の基台部１０３の高さは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、基台部１０３の高さ（中間部１０５の基台部１０３側と出射部１０２との間の長さ（基台部１０５の厚さ））を０．５ｍｍ以上とすることから、一定の厚さを確保しているので、治具による取り扱いでチッピング（欠け）等の不良が生じにくい。また、二次レンズ１００は、透光性材料（透光性材料充填部１２）を介して太陽電池セル３に対向させた場合、透光性材料が側面（基台部１０３）に付着したときでも、光学的な損失を生じることが無い。

なお、基台部１０３の高さの上限は、導光路としての損失、作業性（ハンドリング性）、出射部１０２と頂部１０４との間の寸法の制限などを考慮して適宜の値とされる。具体的には、二次レンズ１００の頂部１０４と垂直軸Ａｘとが交差する点から太陽電池セル３の受光面との間の二次集光距離をＤｄとしたとき、二次集光距離Ｄｄが集光型太陽光発電装置１０において規定する所定の条件を満たせば良い。

二次レンズ１００の入射部１０１は、表面に反射防止膜を備えることが好ましい。この構成によって、二次レンズ１００は、入射部１０１の表面に反射防止膜を備えることから、集光された光Ｌｃが表面で反射することを抑制し、表面反射による損失を低減することができるので、太陽電池セル３の出力を向上させる。また、表面に反射防止膜を備えることから、高い屈折率（例えば、屈折率が１．８０以上）のレンズ材料を適用することが可能となる。

また、二次レンズ１００は、透光性光学材料によって形成され、透光性光学材料は、Ｄ線（５８９．３ｎｍ）に対する屈折率ｎＤが、１．３５より大きく、１．８０より小さく、屈折率の温度依存性の絶対値が１×１０^-4より小さいことが好ましい。

この構成によって、二次レンズ１００は、屈折率が１．３５〜１．８０の範囲であることから、屈折素子としての二次レンズ１００の効果を確保し、表面の反射率を抑制して集光効率を高く維持することができ、また、集光による温度上昇に伴う屈折率の変動が生じたときでも集光特性の変動を抑制できるので、安定した光学特性を確保して高い効率を維持することができる。

二次レンズ１００の材料は、例えばホウ珪酸ガラス（代表的にはＳｃｈｏｔｔ社のＢＫ７が挙げられる）を用いることができる。ＢＫ７の屈折率はｎＤ＝１．５１７、屈折率の温度係数は、−２×１０^-6である。二次レンズ１００の材料はホウ珪酸ガラスに限らず、適当な光透過性材料を使用することができる。具体的には、シリコーン樹脂や、石英ガラスなどの他の光学ガラスを用いることも可能であるが、屈折率が低いと十分なレンズ効果を得ることができず、屈折率が高いと二次レンズ１００に入射するときの表面反射による損失が大きくなる。

より具体的には、屈折率ｎＤが１．３５の材料で二次レンズ１００を作成したとすれば、ＢＫ７にくらべて屈折角が１０％程度小さくなるのでレンズ効果が小さく、特に二次レンズ１００の外側に入射した光Ｌｃが太陽電池セル３に到達しない割合が大きくなる。また、屈折率ｎＤが１．８０の材料で二次レンズ１００を作成したとすれば、表面での反射損失がおよそ５％増加すると見込まれるので、太陽電池セル３の出力が低下する虞がある。

また、二次レンズ１００の材料の屈折率の温度依存性の絶対値、すなわち屈折率温度係数の絶対値が、１×１０^-4であるような材料を使用すると、二次レンズ１００の温度が例えば１００℃上昇した場合に、屈折率が０．０１変わるので、仮に屈折率ｎＤが１．５０であったとすれば温度上昇の前後で屈折角が約１％変動する結果、条件によっては、例えば、光強度の最大値が５％程度変動するなど、出力の安定性に影響を及ぼす可能性がある。

以上、本実施の形態に係る二次レンズ１００を中心に説明したが、二次レンズ１００を適用した太陽電池実装体１、太陽電池実装体１を適用した集光型太陽光発電装置１０、集光型太陽光発電装置１０を適用した集光型太陽光発電モジュール１０Ｍについて、以下に説明する。

本実施の形態に係る太陽電池実装体１は、集光レンズ２によって集光された光Ｌｃが入射される二次レンズ１００と、二次レンズ１００に対向して配置され二次レンズ１００から出射された光Ｌｃを光電変換する太陽電池セル３と、太陽電池セル３が実装されたレシーバ基板４とを備える太陽電池実装体であって、二次レンズ１００は、本実施の形態に係る二次レンズ１００であり、二次レンズ１００と太陽電池セル３との間に透光性材料が充填された透光性材料充填部１２を備える。

したがって、本実施の形態に係る太陽電池実装体１は、二次レンズ１００と太陽電池セル３との間に透光性材料が充填された透光性材料充填部１２を備えて二次レンズ１００と太陽電池との間での空気層を排除することから、二次レンズ１００と空気層との界面での光Ｌｃの反射を抑制できるので、二次レンズ１００から出射する光Ｌｃを効率良く太陽電池セル３へ導いて、太陽電池セルの電気特性を向上することができる。

なお、透光性材料充填部１２に充填される透光性材料は、例えば透光性樹脂材料（シリコーン樹脂その他）、ガラス系無機材料などである。

太陽電池実装体１では、透光性材料充填部１２の厚さは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。この構成によって、太陽電池実装体１は、二次レンズ１００と太陽電池セル３との間に形成された透光性材料充填部１２の厚さが０．３ｍｍから２ｍｍまでであることから、製造工程での制御性を確保し、また、透光性材料充填部１２での光損失を抑制して導光効率の低下を防止することができるので、必要な電気特性を確保することができる。

つまり、出射部１０２の表面と太陽電池セル３の表面との間隔（透光性材料充填部１２の厚さ）は、あまり近すぎると製造工程での制御性が低下し、また、あまり離れすぎると透光性材料充填部１２での光Ｌｃの吸収、散乱などによって導光効率が低下する虞があるので、約０．３ｍｍ〜２ｍｍとすることが好ましい。

本実施の形態に係る集光型太陽光発電装置１０は、光Ｌｃを集光する集光レンズ２と、集光レンズ２から入射された光Ｌｃを出射する二次レンズ１００と、二次レンズ１００から出射された光Ｌｃを光電変換する太陽電池セル３とを備えた集光型太陽光発電装置１０であって、二次レンズは、本実施の形態に係る二次レンズ１００であることを特徴とする。

したがって、本実施の形態に係る集光型太陽光発電装置１０は、入射光（光Ｌｃ）の角度ずれ、太陽電池セル３の配置誤差などが生じた場合でも、二次レンズ１００に入射する光Ｌｃを効率良く集光し、また、光の過度の集中を回避することができるので、太陽電池（太陽電池セル３）の発電効率を向上させ電気特性を向上することができる。

また、本実施の形態に係る集光型太陽光発電装置１０では、垂直軸Ａｘに垂直な方向で集光レンズ２が有する辺寸法をＬ１（図１Ａ、図１Ｂ）とし、垂直軸Ａｘに垂直な方向で太陽電池セル３が有するセル寸法をＬ２（図４Ｃ）とし、集光レンズ２と太陽電池セル３との間の作動距離をＷｄ（図１Ｂ）とした場合に、二次レンズ１００の頂部１０４と垂直軸Ａｘとが交差する点（中心１０４ｃ。図４Ｂ）から太陽電池セル３の受光面との間の二次集光距離をＤｄとしたとき、Ｄｄは、Ｗｄ・Ｌ２／Ｌ１の１．２倍ないし１．８倍であることが好ましい。

したがって、本実施の形態に係る集光型太陽光発電装置１０は、二次レンズ１００に入射する光Ｌｃを高精度に効率良く集光し、また、光Ｌｃの過度の集中を高精度に回避することができるので、太陽電池（太陽電池セル３）の発電効率を向上させて電気特性を向上することができる。

また、二次集光距離ＤｄをＷｄ・Ｌ２／Ｌ１の値に対しておよそ２割大きくし、また、２倍より小さくすることから、妥当な大きさを確保することができる。つまり、Ｄｄ＝（１．２〜１．８）・Ｗｄ・Ｌ２／Ｌ１として二次集光距離Ｄｄを所定の範囲内に収めることによって光学的特性を改善し、また、二次レンズ１００に対する生産工程での課題（生産性、製造コストなど）を解決することができる。

例えば、集光レンズ２の辺寸法Ｌ１＝１７０ｍｍ、太陽電池セル３のセル寸法Ｌ２＝５ｍｍ、作動距離Ｗｄ＝２５０ｍｍとしたとき、Ｗｄ・Ｌ２／Ｌ１＝２５０×５／１７０＝７．３５である。係数１．２〜１．８の範囲から、例えば１．４を選択して二次集光距離Ｄｄを算出したところ、７．３５×１．４＝１０．２９となることから、二次集光距離Ｄｄは、１０ｍｍ程度と決定した。また、基台部１０３の平面寸法は、レンズ幅Ｌ３＝１２ｍｍである。

本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１０Ｍは、集光型太陽光発電装置を複数組み合わせて形成された集光型太陽光発電モジュールであって、集光型太陽光発電装置は、本実施の形態に記載の集光型太陽光発電装置１０であり、集光レンズ２は、単一の透光性基板（図示省略）に複数配置され、太陽電池セル３は、単一の保持プレート５に複数配置されていることが好ましい。

したがって、本実施の形態に係る集光型太陽光発電モジュール１０Ｍは、集光レンズ２の位置決めを単一の透光性基板において行い、太陽電池セル３の位置決めを単一の保持プレート５において行うことによって位置決めを画一的に施して高精度に位置決めされた集光型太陽光発電モジュール１０Ｍを容易に製造することができるので、生産性を向上して製造コストを低減し、併せて電気特性を向上することができる。

また、集光型太陽光発電モジュール１０Ｍでは、複数の太陽電池セル３は、それぞれがレシーバ基板４に個別に搭載され、複数のレシーバ基板４は、保持プレート５に搭載されていることを特徴とする。この構成によって、集光型太陽光発電モジュール１０Ｍは、個々の太陽電池セル３を個々のレシーバ基板４に搭載して生産することから、太陽電池セル３の取り扱いが容易となって作業性が向上するので、生産性を更に向上させることができる。

次に、図５ないし図６Ｂを参照して本実施の形態に係る二次レンズ１００と二次比較レンズ１５との光学特性（光強度分布）を比較する。

図５は、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが比較対象としての二次比較レンズ１５に入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。

本実施の形態に係る二次レンズ１００に対する比較対象としての二次比較レンズ１５は、光Ｌｃが集光される入射部１５ｃと、入射部１５ｃを支える基台部１５ｂとを備える。入射部１５ｃは、二次レンズ１００の入射部１０１に相当し、半球状とされている。つまり、二次比較レンズ１５は、二次レンズ１００の頂部１０４、中間部１０５に相当する部分が半球状とされている。半球状とされていることから、極めて大きなレンズ作用を光Ｌｃに及ぼすことになる。

二次比較レンズ１５は、入射された光Ｌｃに対して入射部１５ｃによるレンズ効果が作用することから、光Ｌｃは、中央部へ更に集光され、太陽電池セル３の表面に入射される光Ｌｃは、更に狭い領域に集光される。つまり、太陽電池セル３の電気特性のＦＦが低下する可能性がある。したがって、二次レンズ１００を用いない場合には、集光レンズ２によって二次比較レンズ１５に向けて屈折された光Ｌｃは、集光レンズ２と太陽電池セル３との間の作動距離Ｗｄや光Ｌｃの波長、レンズ温度などの条件によっては、太陽電池セル３の中心近くのごく狭い領域に光が集中することとなり、良好なＦＦを安定的に得ることは困難である。

上記したとおり、本実施の形態に係る二次レンズ１００は、第１傾斜角θ１、第２傾斜角θ２と２つの異なる傾斜角を有する平面で構成された中間部１０５ａ、中間部１０５ｂを備えることから、光Ｌｃは、それぞれの異なる角度に応じて屈折され、光Ｌｃが、太陽電池セル３の中央付近に過度に集中することは無い。

つまり、二次レンズ１００によれば、垂直軸Ａｘに向かう光（光Ｌｃｑ：図４Ｃ）が二次レンズ１００に入射したとき、横方向にも屈折され光Ｌｃｐ（図４Ｃ）となるので、垂直軸Ａｘを通らなくなる。したがって、作動距離Ｗｄ等の条件が変動したとしても、太陽電池セル３の中心に到達する光は少なく、太陽電池セル３の面上での光集中を避けることができるので、良好なＦＦを安定的に得ることができる。

例えば、二次レンズ１００、二次比較レンズ１５を使用しないで、集光レンズ２によって集光した光Ｌｃを直接太陽電池セル３に照射すると、出力電流２．５Ａ、ＦＦ０．８０の出力が得られた。また、同様の条件で、二次比較レンズ１５を介在させた場合には、出力電流２．６Ａ、ＦＦ０．６０が得られた。つまり、二次比較レンズ１５は、垂直軸Ａｘ付近に対する集光が強化されることから、ＦＦが低下した。

これらに対し、同様の条件で、二次レンズ１００を用いた場合には、出力電流２．８Ａ、ＦＦ０．８０が得られた。つまり、本実施の形態に係る二次レンズ１００は、ＦＦを維持した状態で出力電流を大きく改善できた。したがって、二次レンズ１００は、光Ｌｃの入射角度のずれ、太陽電池モジュールの組付け誤差、集光レンズ２の温度変化による収差の発生などの影響を抑制して、太陽電池セル３の出力電流を保つことができる。

また、二次レンズ１００を使用しない場合には、レンズ温度が±５℃ずれたとき、もしくは、入射角度が±０．２度ずれたとき、出力電流の損失が５％に達するのに比べて、実施の形態１に係る二次レンズ１００を用いた場合には、同じ温度のずれ、同じ入射角度のずれに対して、出力電流の損失をそれぞれ２％に抑制できることが、光学シミュレーションによって確認された。

図６Ａは、二次比較レンズ１５を用いた場合における太陽電池セル３のセル面内での光強度分布を３次元的に示した光強度分布図である。

図６Ｂは、本実施の形態に係る二次レンズ１００を用いた場合における太陽電池セル３のセル面内での光強度分布を３次元的に示した光強度分布図である。

二次比較レンズ１５の場合（図６Ａ）は、光強度分布の最大値は１５０ａ．ｕ．（任意単位）を超え、強度ｃレベル（０〜５０ａ．ｕ．）に対して、強度ａレベル（１００〜１５０ａ．ｕ．）、強度ｂレベル（５０〜１００ａ．ｕ．）が中央部で突出した状態となり、太陽電池セル３の中央部に光Ｌｃが集中している。

二次レンズ１００の場合（図６Ｂ）は、光強度分布の最大値は５０ａ．ｕ．程度であり、太陽電池セル３の面内の光強度を約３分の１に低減できている。したがって、上記したとおりの作用効果が得られる。

＜実施の形態２＞
図７Ａないし図７Ｆ、および図８Ａないし図８Ｃを参照して本実施の形態に係る二次レンズ２００について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１に対して二次レンズ２００の形状（作用）が異なるだけであり、主に二次レンズ２００について二次レンズ１００と異なる事項を説明する。また、集光型太陽光発電装置１０、集光型太陽光発電モジュール１０Ｍ、太陽電池実装体１については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図７Ａは、実施の形態２における二次レンズ２００の形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。

図７Ｂは、図７Ａに示した二次レンズ２００を側面から見た状態で示す側面図である。

図７Ｃは、図７Ａに示した二次レンズ２００を頂面から見た状態で示す平面図である。

二次レンズ２００は、実施の形態１の二次レンズ１００の入射部１０１、出射部１０２および基台部１０３に対応して、入射部２０１、出射部２０２および基台部２０３を備える。入射部２０１は、集光レンズ２に対向する頂部２０４と、頂部２０４と出射部２０２との間に配置された中間部２０５を備える。

中間部２０５は、曲面とされた中間部２０５ａを有する。中間部２０５ａ（曲面）は、例えば、頂部２０４を含めた半球状（半球体）であり、最大直径部分（下端）が出射部２０２（基台部２０３）に対向して配置されている。

また、頂部２０４と中間部２０５ａとの間は、特に境界を配置する必要が無く半球体の部分として一体に連続で形成されている。より具体的には、側面から見た状態で、頂部２０４の曲面（側面に現れる曲線）が有する曲率は、中間部２０５ａの曲面（側面に現れる曲線）が有する曲率より大きい形状とされている（曲面が二次レンズ２００と同一形状とされた二次比較レンズ１７の側面図（図８Ｂ）を参照）。

なお、中間部２０５ａは、半球状として説明するが、例えば、楕円体を適用して形成した形状、あるいは、更に多くの曲率を持たせて頂部２０４側と出射部２０２（基台部２０３）側との間で曲率を段階的に変化させた形状など他の形状の曲面であっても良い。

基台部２０３は、平面視（垂直軸Ａｘの方向から見た状態）で矩形（四角形）を基本形とし、矩形の頂点部分に相当する角部２０３ｃを有する。角部２０３ｃは、中間部２０５ａ（半球体）の最大直径部分の円の円弧に一致している。なお、基台部２０３は、基台部１０３と同様の高さ（厚さ）とされている。

中間部２０５は、基台部２０３に合体され、中間部２０５の下端と基台部２０３の上端とは外周形状が一致されている。したがって、中間部２０５ａの最大直径部分（基台部２０３に続く部分）は、４箇所の角部２０３ｃの間にある辺部分（角部２０３ｃ以外の部分）が基台部２０３の側面（平面）に一致し、平面（中間部２０５ｂ）によって切断されている。つまり、中間部２０５ａの下端は、円（半球体）の一部が中間部２０５ｂで切り取られて基台部２０３の側面（平面）に一致する。

中間部２０５は、半球体の中間部２０５ａに対して、基台部２０３の側面から立ち上げられて半球体の一部を切断する平面（中間部２０５ｂ）を有する。中間部２０５ｂは、半球体の中間部２０５ａを下端側の４箇所で切断し、基台部２０３の４つの平面（側面）に整合されて４箇所に対称的に配置された壁面とされている。

また、中間部２０５ｂは、垂直軸Ａｘに垂直な平面との間の角度で規定される第１傾斜角θ３（第１傾斜角θ３＜９０度）を有する。また、中間部２０５ｂの第１傾斜角θ３は、頂部２０４に近い側の中間部２０５ａの傾き（第２傾斜角θ４）に対してより垂直軸Ａｘに沿う方向に傾いている。第１傾斜角θ３に対して、頂部２０４に近い側の表面傾斜角である第２傾斜角θ４を矢印７Ｅ−７Ｅ（図７Ｂ）の近くの位置で示す。なお、第２傾斜角θ４は、必ずしも矢印７Ｅ−７Ｅの位置で規定する必要は無く、頂部２０４に近い側の中間部２０５で適宜規定することができる。

中間部２０５において、中間部２０５ａと中間部２０５ｂとの間には、稜線部２０７が形成される。稜線部２０７に対しては、稜線部１０７と同様に適宜の面取りを施すことができる。

図７Ｄは、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが二次レンズ２００に入射したときの集光および屈折の状態を横方向から見て概念的に示す概念図である。

図７Ｅは、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが図７Ｂに示した矢印７Ｅ−７Ｅの位置で二次レンズ２００に入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸Ａｘ方向から見て概念的に示す概念図である。

図７Ｆは、集光レンズ２により集光された光Ｌｃが図７Ｂに示した矢印７Ｆ−７Ｆの位置で二次レンズ２００に入射したときの集光および屈折の状態を、垂直軸Ａｘ方向から見て概念的に示す概念図である。

二次レンズ２００において、頂部２０４に近い側の中間部２０５ａで垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面（図７Ｂに示した矢印７Ｅ−７Ｅの位置）は、外周形状２０６ａ（図７Ｅ）を有する。

中間部２０５ａは、基本形状が半球体であることから、頂部２０４に近い側の外周形状２０６ａは、半球体の断面（端面）が現れ、円形となる。集光レンズ２の縁形状２ｅが垂直軸Ａｘを中心とした円であることから、外周形状２０６ａに入射する光Ｌｃは、外周形状２０６ａでの入射点で表面に対して斜交しないで垂直に入射される。

したがって、外周形状２０６ａへ入射した光Ｌｃは、平面視では、そのまま直進する（図７Ｅ）。しかし、側面視では、集光レンズ２からの光Ｌｃは、直進する光Ｌｃｊとはならず、中間部２０５ａによって屈折されることから焦点位置を変動する方向での光Ｌｃｈとなる（図７Ｄ）。つまり、二次レンズ２００（中間部２０５ａ）は、光Ｌｃに対してレンズ作用を及ぼし必要な集光を施すことができる。

また、二次レンズ２００において、中間部２０５ｂを含む垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面（図７Ｂに示した矢印７Ｆ−７Ｆの位置）は、外周形状２０６ｂ（図７Ｆ）を有する。入射部２０１は、外周形状２０６ｂに対応する位置で、中間部２０５ｂ（平面）と、中間部２０５ａによる曲面を有する。したがって、外周形状２０６ｂは、直線部２０８ｓと曲線部２０８ｃとを有する形状となる。

なお、曲線部２０８ｃは、中間部２０５ａが有する半球体の表面形状（円の一部である円弧）と一致する。したがって、光Ｌｃに対して通常のレンズ作用を施すことができ、集光と屈折の均衡を図ることができる。

二次レンズ２００が無い場合を想定すると、集光レンズ２によって集光された光Ｌｃの内の光Ｌｃｇは、直進して太陽電池セル３から外れる。しかし、二次レンズ２００が存在することから、光Ｌｃｇは、表面を平面とされた中間部２０５ｂにおける屈折作用によって、光Ｌｃｆとして太陽電池セル３に到達し、光電変換に寄与する（図７Ｄ、図７Ｆ）。なお、光Ｌｃは、平面である中間部２０５ｂに対して斜交して入力されることから、屈折作用は、側面視（図７Ｄ）および平面視（図７Ｆ）の両方で生じる。

屈折の度合いは、光Ｌｃと外周形状２０６ｂ（中間部２０５ｂ）との相関位置によって変動し、例えば直進が想定される光Ｌｃｎは、外周形状２０６ｂによる屈折によって光Ｌｃｍとなり、太陽電池セル３の中央付近に光Ｌｃが過度に集中することを抑制できる。

上記したとおり、本実施の形態に係る二次レンズ２００は、太陽電池セル３と、光Ｌｃを集光して太陽電池セル３に照射する集光レンズ２とを備える集光型太陽光発電装置１０に用いられる二次レンズ２００であって、光Ｌｃが入射される入射部２０１と、入射部２０１に入射された光Ｌｃを太陽電池セル３へ出射する出射部２０２とを備える。また、入射部２０１は、集光レンズ２に対向する頂部２０４と、頂部２０４と出射部２０２との間に位置する中間部２０５とを備え、中間部２０５は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面の面積が頂部２０４から出射部２０２の方へ近づくに従って増加し、少なくとも一部の横断面における外周形状２０６（外周形状２０６ｂ（図７Ｆ））が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状である。

したがって、本実施の形態に係る二次レンズ２００は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での中間部２０５（中間部２０５ａ、２０５ｂ）の横断面の面積が頂部２０４から出射部２０２にかけて増加（単調増加）し、また、少なくとも一部の横断面の外周形状２０６（外周形状２０６ｂ）が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状であることから、集光レンズ２によって二次レンズ２００に向けて集光された光Ｌｃが中間部２０５の外周形状２０６（外周形状２０６ｂ）によって屈折するので、集光された光Ｌｃが太陽電池セル３の中央付近で過度に集中することを防止して太陽電池セル３の電気特性の良さを示すＦＦ（曲線因子）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上することができる。

また、二次レンズ２００では、外周形状２０６ｂは、直線部２０８ｓと曲線部２０８ｃを有し、外周形状２０６ｂの外周長の半分以上が直線部２０８ｓであることが好ましい。したがって、二次レンズ２００は、集光レンズ２が二次レンズ２００に向けて集光した光Ｌｃを外周形状２０６ｂにおける直線部２０８ｓで屈折させることが可能となることから、外周形状２０６ｂが多角形でない場合でも外周長の半分以上を占める直線部２０８ｓにおいて光Ｌｃを屈折させるので、集光された光Ｌｃが太陽電池セル３の中央付近で過度に集中することを確実に防止し、集光の緩和を図ることができる。

二次レンズ２００では、中間部２０５の表面の少なくとも一部は、平面（中間部２０５ｂ）であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、中間部２０５ｂの表面が平面を備えることから、中間部２０５ｂの横断面における外周形状２０６ｂを垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した集光レンズ２の断面の縁形状２ｅに対する相似形と異なる形状とすることができる。

二次レンズ２００では、中間部２０５の表面の少なくとも一部は、曲面（中間部２０５ａ）であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、中間部２０５（中間部２０５ａ）の表面が曲面を備えることから、太陽電池セル３に向けて集光された光Ｌｃの一部を効率良く太陽電池セル３に導くことができるので、入射光の角度ずれ、太陽電池セル３の組み付け誤差などによる出力電流の低下を抑制し、太陽電池セル３の発電量を向上させる。つまり、屈折による太陽光の集中緩和に対して、二次レンズ２００の他の役割でもある集光特性の均衡を図ることができる。

二次レンズ２００では、曲面（中間部２０５ａ）は、頂部２０４に近い側における外周形状２０６ａ（外周形状２０６）が垂直軸Ａｘを中心とした円形であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、頂部２０４に近い側での横断面の外周形状２０６ａが垂直軸Ａｘを中心とした円形であることから、光Ｌｃが最も集中する二次レンズの中心領域をより集光効率の高い状態とすることができるので、集光の精度を向上させて出力電流の低下を防止して太陽電池セル３の発電量を向上させる。

二次レンズ２００では、外周形状２０６の少なくとも一部（外周形状２０６ｂ）が垂直軸Ａｘを中心とした円の一部を構成する円弧（図７Ｆで示す中間部２０５ａ）であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、外周形状２０６ｂの一部が垂直軸Ａｘを中心とした円の一部を構成する円弧であることから、集光レンズ２によって集光された光Ｌｃを効率よく太陽電池セル３へ導光することができるので、入射光の角度ずれ、組付け誤差などによる出力電流の低下を抑制し、併せて、円弧以外の部分での屈折による光Ｌｃの集中緩和を施すことによって、太陽電池セル３の発電効率を更に向上させる。

二次レンズ２００では、中間部２０５の表面は稜線部２０７を有し、稜線部２０７は面取りがされていることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、中間部２０５が有する稜線に対して面取りを施してあることから、稜線部２０７における光散乱による光学的な損失を回避することができ、また、生産工程での取り扱い時の損傷（割れ、欠けなどのチッピング）の発生を防止することができる。

二次レンズ２００では、頂部２０４に近い側の横断面の外周形状２０６ａ（図７Ｅ）と出射部２０２に近い側の横断面の外周形状２０６ｂ（図７Ｆ）とは、互いに相似形と異なることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、中間部２０５の頂部２０４側と出射部２０２側とにおける光学特性を異ならせることから、集光レンズ２で屈折された入射光が波長によって入射位置が異なる特性を利用して光集中の緩和と集光効率の向上とを均衡させることができる。

二次レンズ２００では、中間部２０５の表面の傾きは、出射部２０２に近い側が頂部２０４に近い側に比べて大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、頂部２０４側の中間部２０５の傾斜に比べて出射部２０２側の中間部２０５の傾斜が大きいことから、二次レンズ２００を適用しない場合に太陽電池セル３（受光面）の中心から遠い位置に到達する光Ｌｃを垂直軸Ａｘに沿う方向で太陽電池セル３に向けてより急な角度で屈折させるので、集光効率を向上させる。また、中間部２０５の表面において、異なる傾斜を有する頂部２０４側と出射部２０２側との両方で光Ｌｃを屈折させることから、焦点位置を垂直軸Ａｘ方向で変動させて垂直軸Ａｘ方向（垂直方向）での光Ｌｃの集中を緩和することができる。なお、中間部２０５の表面の傾きは、実施の形態１の場合と同様に定義することができる。

より具体的には、二次レンズ２００では、出射部２０２に近い側の表面傾斜角である第１傾斜角θ３（図７Ｂ）は、頂部２０４に近い側の表面傾斜角である第２傾斜角θ４（図７Ｂ）より大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、中間部２０５における出射部２０２側の表面（例えば中間部２０５ｂ）が有する第１傾斜角θ３を中間部２０５における頂部２０４側の表面（中間部２０５ａ）が有する第２傾斜角θ４より大きくすることから、二次レンズ２００が無い場合に太陽電池セル３から遠い位置に到達する光Ｌｃ（光Ｌｃｇ）をより急な角度で屈折するので、集光効率を向上することができる。

二次レンズ２００では、頂部２０４は、凸状の曲面であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、頂部２０４が曲面であることから、全体としての光Ｌｃの集中を緩和した状態で、集光レンズ２によって頂部２０４に集光された光Ｌｃを効率よく太陽電池セル３へ導光するので、ＦＦの低下を抑制すると共に入射された光Ｌｃの角度ずれ、太陽電池セル３の位置ずれなどによる出力電流の低下を抑制して太陽電池セル３の発電量を増加させることができる。

また、二次レンズ２００では、頂部２０４は、平面であっても良い。この構成によれば、二次レンズ２００は、頂部２０４が平面であることから、太陽電池セル３へ向けて集光された光Ｌｃを過剰に屈折させることなく確実に太陽電池セル３へ導光するので集光効率を向上することができ、また、二次レンズ２００としてのレンズ効果による光Ｌｃの集中を抑制することができるので、ＦＦの低下を更に抑制する。

二次レンズ２００では、出射部２０２と中間部２０５との間に配置されて中間部２０５と一体化された基台部２０３を備えることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、出射部２０２と中間部２０５との間に配置されて中間部２０５と一体化された基台部２０３を備えることから、基台部２０３を利用して二次レンズ２００を取り扱うことができるので、二次レンズ２００の光学的特性を損なうことなく製造工程での取り扱い、成型などが容易となって製造工程を合理化でき、生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。

二次レンズ２００では、出射部２０２および基台部２０３は、外周が四角形とされていることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、出射部２０２および基台部２０３の外周が四角形とされていることから、製造工程で多数個を効率的に配列して製造することが可能となり、生産効率を向上させて部材コストを低減することができる。また、出射部２０２および基台部２０３における四角形は、完全な四角形である必要は無く、面取りをされた略四角形であっても良く、また、中間部２０５ａの下端に続く角部２０３ｃ（図７Ａ参照）のような曲面を有していても良い。

二次レンズ２００では、基台部２０３の高さは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ２００は、実施の形態１に係る二次レンズ１００と同様の作用効果を生じる。

二次レンズ２００は、二次レンズ１００と同様に反射防止膜を備えることが好ましい。また、二次レンズ２００は、二次レンズ１００と同様の透光性光学材料によって形成されることが好ましい。

次に、図８Ａないし図８Ｃを参照して本実施の形態に係る二次レンズ２００と二次比較レンズ１７との光学特性（光強度分布）を比較する。

図８Ａは、二次比較レンズ１７の形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。

図８Ｂは、二次比較レンズ１７を側面から見た状態で示す側面図である。

図８Ｃは、図８Ｂの矢印８Ｃ−８Ｃの位置で二次比較レンズ１７の断面を示す断面図である。

二次比較レンズ１７は、本実施の形態に係る二次レンズ２００の中間部２０５ｂを除いた形状とされている。したがって、基本的な形状は、半球体であり、レンズ作用を有する入射部１７ｃ、入射部１７ｃを支持する基台部１７ｂを備える。また、垂直軸Ａｘに垂直な方向の平面での横方向断面１７ｄが全て円形（図８Ｃ）である。

太陽電池セル３のセル面内での光強度の最大値について、二次レンズ２００と二次比較レンズ１７とを比較した。その結果、二次レンズ２００を用いた場合における光強度は、二次比較レンズ１７を用いた場合よりも、約２０％低減することができた。

＜実施の形態３＞
図９Ａないし図９Ｃを参照して本実施の形態に係る二次レンズ３００について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２に対して二次レンズ３００の形状、作用が異なるだけであり、主に二次レンズ３００について二次レンズ１００（実施の形態１）、二次レンズ２００（実施の形態２）と異なる事項を説明する。また、集光型太陽光発電装置１０、集光型太陽光発電モジュール１０Ｍ、太陽電池実装体１については、実施の形態１、実施の形態２と同様であるので説明を省略する。

図９Ａは、実施の形態３における二次レンズ３００の形状を斜め上方から見た状態で示す斜視図である。

図９Ｂは、図９Ａに示した二次レンズ３００を側面から見た状態で示す側面図である。

図９Ｃは、図９Ａに示した矢印９Ｃ−９Ｃの位置での二次レンズ３００における外周形状３０６の状態を示す断面図である。

本実施の形態に係る二次レンズ３００は、集光型太陽光発電装置１０に用いられ、光Ｌｃが入射される入射部３０１と、入射部３０１に入射された光Ｌｃを太陽電池セル３へ出射する出射部３０２とを備える。また、入射部３０１は、集光レンズ２に対向する頂部３０４と、頂部３０４と出射部３０２との間に位置する中間部３０５とを備える。中間部３０５は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面の面積が頂部３０４から出射部３０２の方へ近づくに従って増加し、少なくとも一部の横断面における外周形状３０６（図９Ｃ）が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状である。つまり、外周形状３０６は、矩形（四角形）であり、縁形状２ｅ（円）の相似形とは異なる形状である。なお、出射部３０２と中間部３０５との間には、基台部３０３が配置されている。

二次レンズ３００は、相互に直交する例えば２つの平面の交差部を垂直軸Ａｘと重ねたとき、垂直軸Ａｘを中心に平面で４等分された対称的な立体で構成され、中間部３０５の表面は、基台部３０３から頂部３０４に渡って凸状に湾曲する曲面とされている。また、４等分された中間部３０５が有する４つの表面（曲面）は、垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断したときに、四角形の断面（図９Ｃ）が得られる曲面とされている。また、４つの曲面の間には稜線部３０７が形成されている。

二次レンズ３００は、垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断したときに、四角形の断面が得られることから、曲面を正面とする側面図（図９Ｂ）では、稜線部３０７がそのまま曲面（中間部３０５）の湾曲状態を示す。稜線部３０７の湾曲状態で示すとおり、中間部３０５の表面は、例えば楕円の一部で形成することができる。また、曲率の異なる曲面を組み合わせて形成することも可能である。

また、二次レンズ３００は、４等分より多い等分（６等分、８等分など）で対称的に配置された曲面を備えることも可能である。

上記したとおり、本実施の形態に係る二次レンズ３００は、太陽電池セル３と、光Ｌｃを集光して太陽電池セル３に照射する集光レンズ２とを備える集光型太陽光発電装置１０に用いられる二次レンズ３００であって、光Ｌｃが入射される入射部３０１と、入射部３０１に入射された光Ｌｃを太陽電池セル３へ出射する出射部３０２とを備える。また、入射部３０１は、集光レンズ２に対向する頂部３０４と、頂部３０４と出射部３０２との間に位置する中間部３０５とを備え、中間部３０５は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での横断面の面積が頂部３０４から出射部３０２の方へ近づくに従って増加し、少なくとも一部の横断面における外周形状３０６（図９Ｃ。四角形）が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形（円。図２Ｂ、図３Ｂ）と異なる形状である。

したがって、本実施の形態に係る二次レンズ３００は、集光レンズ２の中心２ｃおよび太陽電池セル３の中心３ｃを通る直線で画定される垂直軸Ａｘに垂直な方向での中間部３０５の横断面の面積が頂部３０４から出射部３０２にかけて増加（単調増加）し、また、少なくとも一部の横断面の外周形状３０６が集光レンズ２の光学屈折面Ｈ１を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断した断面の縁形状２ｅの相似形と異なる形状であることから、集光レンズ２によって二次レンズ３００に向けて集光された光Ｌｃが中間部３０５の外周形状３０６によって屈折するので、集光された光Ｌｃが太陽電池セル３の中央付近で過度に集中することを防止して太陽電池セル３の電気特性の良さを示すＦＦ（曲線因子）の低下を抑制し、太陽電池セルの発電効率を向上することができる。

また、二次レンズ３００では、外周形状３０６は、多角形（四角形）であることが好ましい。したがって、二次レンズ３００は、外周形状３０６が多角形であることから、集光された光Ｌｃの多くを多角形の各辺で屈折させることができるので、確実に集光の緩和を図ってＦＦの低下を更に抑制する。なお、多角形は、４角形の他、６角形、８角形などとすることができる。

二次レンズ３００では、中間部３０５の表面の少なくとも一部は、曲面であることが好ましい。この構成によって、二次レンズ３００は、中間部３０５の表面が曲面を備えることから、太陽電池セル３に向けて集光された光Ｌｃの一部を効率良く太陽電池セル３に導くことができるので、入射光の角度ずれ、太陽電池セル３の組み付け誤差などによる出力電流の低下を抑制し、太陽電池セル３の発電量を向上させる。つまり、屈折による太陽光の集中緩和に対して、二次レンズ３００の役割でもある集光特性の均衡を図ることができる。

二次レンズ３００では、中間部３０５の表面は稜線部３０７を有し、稜線部３０７は面取りがされていることが好ましい。この構成によって、二次レンズ３００は、中間部３０５が有する稜線に対して面取りを施してあることから、稜線部３０７における光散乱による光学的な損失を回避することができ、また、生産工程での取り扱い時の損傷の発生を防止することができる。

二次レンズ３００では、中間部３０５の表面の傾きは、出射部３０２に近い側が頂部３０４に近い側に比べて大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ３００は、頂部３０４側の中間部３０５の傾斜に比べて出射部３０２側の中間部３０５の傾斜が大きいことから、二次レンズ３００を適用しない場合に太陽電池セル３（受光面）の中心から遠い位置に到達する光Ｌｃを垂直軸Ａｘに沿う方向で太陽電池セル３に向けてより急な角度で屈折させるので、集光効率を向上させる。また、中間部３０５の表面において、異なる傾斜を有する頂部３０４側と出射部３０２側との両方で光Ｌｃを屈折させることから、焦点位置を垂直軸Ａｘ方向で変動させて垂直軸Ａｘ方向（垂直方向）での光Ｌｃの集中を緩和することができる。なお、中間部３０５ａの表面の傾きは、中間部３０５の表面と垂直軸Ａｘに垂直な平面との間の角度で傾斜の度合い（緩急）を定義することができる。

より具体的には、二次レンズ３００では、出射部３０２に近い側の表面傾斜角である第１傾斜角θ５（図９Ｂ。第１傾斜角θ５＜９０度）は、頂部３０４に近い側の表面傾斜角である第２傾斜角θ６（図９Ｂ）より大きいことが好ましい。この構成によって、二次レンズ３００は、中間部３０５における出射部３０２側の表面が有する第１傾斜角θ５を中間部３０５における頂部３０４側の表面が有する第２傾斜角θ６より大きくすることから二次レンズ３００が無い場合に太陽電池セル３から遠い位置に到達する光Ｌｃをより急な角度で屈折するので、集光効率を向上することができる。

二次レンズ３００では、頂部３０４は、平面であっても良い。つまり、頂部３０４に対応する部分を垂直軸Ａｘに垂直な平面で切断して形成することができる。この構成によって、二次レンズ３００は、頂部３０４が平面であることから、太陽電池セル３へ向けて集光された光Ｌｃを過剰に屈折させることなく確実に太陽電池セル３へ導光するので集光効率を向上することができ、また、二次レンズ３００としてのレンズ効果による光Ｌｃの集中を抑制することができるので、ＦＦの低下を更に抑制する。

二次レンズ３００では、頂部３０４は、凸状の曲面であっても良い。この構成によって、二次レンズ３００は、頂部３０４が曲面であることから、全体としての光Ｌｃの集中を緩和した状態で、集光レンズ２によって頂部３０４に集光された光Ｌｃを効率よく太陽電池セル３へ導光するので、ＦＦの低下を抑制すると共に入射された光Ｌｃの角度ずれ、太陽電池セル３の位置ずれなどによる出力電流の低下を抑制して太陽電池セル３の発電量を増加させることができる。なお、二次レンズ３００の頂部３０４における曲面は、４つの曲面である（図９Ａ）が、単一の曲面とすることもできる。

二次レンズ３００では、出射部３０２と中間部３０５との間に配置されて中間部３０５と一体化された基台部３０３を備えることが好ましい。基台部３０３は、二次レンズ１００、二次レンズ２００と同様の構成とすることが可能であり、また、二次レンズ１００、二次レンズ２００と同様な作用効果が得られる。

二次レンズ３００は、二次レンズ１００、二次レンズ２００と同様に反射防止膜を備えることが好ましい。また、二次レンズ３００は、二次レンズ１００、二次レンズ２００と同様の透光性光学材料によって形成されることが好ましい。

二次レンズ３００によれば、実施の形態１に係る二次レンズ１００、実施の形態２に係る二次レンズ２００と同様の効果が得られる。

なお、実施の形態１ないし実施の形態３は、相互に技術的な矛盾が生じない範囲で相互に適用することが可能である。

１ 太陽電池実装体
２、２ｓ 集光レンズ
２ｃ 中心
２ｅ、２ｓｅ 縁形状
３ 太陽電池セル
３ｃ 中心
４ レシーバ基板
５ 保持プレート
６ モジュールフレーム
１０ 集光型太陽光発電装置
１０Ｍ 集光型太陽光発電モジュール
１２ 透光性材料充填部
１００ 二次レンズ
１０１ 入射部
１０２ 出射部
１０２ｃ 中心
１０３ 基台部
１０４ 頂部
１０４ｃ 中心
１０５ 中間部
１０５ａ 中間部
１０５ｂ 中間部
１０６ 外周形状
１０６ａ 外周形状
１０６ｂ 外周形状
１０７ 稜線部
２００ 二次レンズ
２０１ 入射部
２０２ 出射部
２０２ｃ 中心
２０３ 基台部
２０３ｃ 角部
２０４ 頂部
２０４ｃ 中心
２０５ 中間部
２０５ａ 中間部
２０５ｂ 中間部
２０６ 外周形状
２０６ａ 外周形状
２０６ｂ 外周形状
２０７ 稜線部
２０８ｃ 曲線部
２０８ｓ 直線部
３００ 二次レンズ
３０１ 入射部
３０２ 出射部
３０２ｃ 中心
３０３ 基台部
３０４ 頂部
３０４ｃ 中心
３０５ 中間部
３０６ 外周形状
３０７ 稜線部
Ａｘ 垂直軸（光軸）
Ｈ１、Ｈ１ｓ 光学屈折面
Ｌ１ 辺寸法（集光レンズ）
Ｌ２ セル寸法（太陽電池セル）
Ｌ３ レンズ幅（二次レンズ）
Ｌｃ 光（太陽光）
ｎＤ 屈折率（Ｄ線屈折率）
Ｗｄ 作動距離
θ１、θ３、θ５ 第１傾斜角
θ２、θ４、θ６ 第２傾斜角

Claims (24)

1. 太陽電池セルと、光を集光して前記太陽電池セルに照射する集光レンズとを備える集光型太陽光発電装置に用いられる二次レンズであって、
   前記光が入射される入射部と、前記入射部に入射された前記光を前記太陽電池セルへ出射する出射部とを備え、
   前記入射部は、前記集光レンズに対向する頂部と、前記頂部と前記出射部との間に位置する中間部とを備え、
   前記中間部は、
   前記集光レンズの中心および前記太陽電池セルの中心を通る直線で画定される垂直軸に垂直な方向での横断面の面積が前記頂部から前記出射部の方へ近づくに従って増加し、
   少なくとも一部の前記横断面における外周形状が前記集光レンズの光学屈折面を前記垂直軸に垂直な平面で切断した断面の縁形状の相似形と異なる形状であること
   を特徴とする二次レンズ。
2. 請求項１に記載の二次レンズであって、
   前記外周形状は、多角形であること
   を特徴とする二次レンズ。
3. 請求項１に記載の二次レンズであって、
   前記外周形状は、直線部と曲線部を有し、前記外周形状の外周長の半分以上が前記直線部であること
   を特徴とする二次レンズ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
   前記中間部の表面の少なくとも一部は、平面であること
   を特徴とする二次レンズ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
   前記中間部の表面の少なくとも一部は、曲面であること
   を特徴とする二次レンズ。
6. 請求項５に記載の二次レンズであって、
   前記曲面は、前記頂部に近い側における前記外周形状が前記垂直軸を中心とした円形であること
   を特徴とする二次レンズ。
7. 請求項４から請求項６までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
   前記外周形状の少なくとも一部が前記垂直軸を中心とした円の一部を構成する円弧であること
   を特徴とする二次レンズ。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
   前記中間部の表面は稜線部を有し、前記稜線部は面取りがされていること
   を特徴とする二次レンズ。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
   前記頂部に近い側の前記横断面の外周形状と前記出射部に近い側の前記横断面の外周形状とは、互いに相似形と異なること
   を特徴とする二次レンズ。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    前記中間部の表面の傾きは、前記出射部に近い側が前記頂部に近い側に比べて大きいこと
    を特徴とする二次レンズ。
11. 請求項１０に記載の二次レンズであって、
    前記出射部に近い側の表面傾斜角である第１傾斜角は、前記頂部に近い側の表面傾斜角である第２傾斜角より大きいこと
    を特徴とする二次レンズ。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    前記頂部は、平面であること
    を特徴とする二次レンズ。
13. 請求項１から請求項１１までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    前記頂部は、凸状の曲面であること
    を特徴とする二次レンズ。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    前記出射部と前記中間部との間に配置されて前記中間部と一体化された基台部を備えること
    を特徴とする二次レンズ。
15. 請求項１４に記載の二次レンズであって、
    前記出射部および前記基台部は、外周が四角形とされていること
    を特徴とする二次レンズ。
16. 請求項１４または請求項１５に記載の二次レンズであって、
    前記基台部の高さは、０．５ｍｍ以上であること
    を特徴とする二次レンズ。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    前記入射部は、表面に反射防止膜を備えること
    を特徴とする二次レンズ。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれか一つに記載の二次レンズであって、
    透光性光学材料によって形成され、前記透光性光学材料は、Ｄ線に対する屈折率が、１．３５より大きく、１．８０より小さく、前記屈折率の温度依存性の絶対値が１×１０^-4より小さいこと
    を特徴とする二次レンズ。
19. 集光レンズによって集光された光が入射される二次レンズと、前記二次レンズに対向して配置され前記二次レンズから出射された光を光電変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルが実装されたレシーバ基板とを備える太陽電池実装体であって、
    前記二次レンズは、請求項１から請求項１８までのいずれか一つに記載の二次レンズであり、
    前記二次レンズと前記太陽電池セルとの間に透光性材料が充填された透光性材料充填部を備えること
    を特徴とする太陽電池実装体。
20. 請求項１９に記載の太陽電池実装体であって、
    前記透光性材料充填部の厚さは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下であること
    を特徴とする太陽電池実装体。
21. 光を集光する集光レンズと、前記集光レンズから入射された光を出射する二次レンズと、前記二次レンズから出射された光を光電変換する太陽電池セルとを備えた集光型太陽光発電装置であって、
    前記二次レンズは、請求項１から請求項１８までのいずれか一つに記載の二次レンズであること
    を特徴とする集光型太陽光発電装置。
22. 請求項２１に記載の集光型太陽光発電装置であって、
    前記垂直軸に垂直な方向で前記集光レンズが有する辺寸法をＬ１とし、前記垂直軸に垂直な方向で前記太陽電池セルが有するセル寸法をＬ２とし、前記集光レンズと前記太陽電池セルとの間の作動距離をＷｄとした場合に、
    前記二次レンズの頂部と前記垂直軸とが交差する点から前記太陽電池セルの受光面との間の二次集光距離をＤｄとしたとき、Ｄｄは、Ｗｄ・Ｌ２／Ｌ１の１．２倍ないし１．８倍であること
    を特徴とする集光型太陽光発電装置。
23. 集光型太陽光発電装置を複数組み合わせて形成された集光型太陽光発電モジュールであって、
    前記集光型太陽光発電装置は、請求項２１または請求項２２に記載の集光型太陽光発電装置であり、
    前記集光レンズは、単一の透光性基板に複数配置され、前記太陽電池セルは、単一の保持プレートに複数配置されていること
    を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。
24. 請求項２３に記載の集光型太陽光発電モジュールであって、
    前記複数の太陽電池セルは、それぞれがレシーバ基板に個別に搭載され、複数の前記レシーバ基板は、前記保持プレートに搭載されていること
    を特徴とする集光型太陽光発電モジュール。

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